JP2018019374A - 基地局およびアンテナキャリブレーション方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アンテナ間の位相誤差を精度よく補正すること。
【解決手段】第1のFFT演算部23は、アナログ回路30毎に、送信信号d(t)がアナログ回路30を経由した後の時間領域のフィードバック信号x(t)を周波数領域のフィードバック信号X(f)に変換する。第2のFFT演算部24は、時間領域の送信信号d(t)を周波数領域の送信信号D(f)に変換する。位相誤差算出部25は、アナログ回路30毎に、フィードバック信号X(f)および送信信号D(f)に基づいて、周波数領域での位相誤差C(f)を算出する。IFFT演算部26は、アナログ回路30毎に、位相誤差C(f)に基づいてFIRフィルタ21のタップ係数c(t)を算出する。FIRフィルタ21は、アナログ回路30毎に、IFFT演算部26によって算出されたタップ係数c(t)に基づいてアナログ回路30に入力される送信信号d(t)をフィルタリングする。
【選択図】図1
【解決手段】第1のFFT演算部23は、アナログ回路30毎に、送信信号d(t)がアナログ回路30を経由した後の時間領域のフィードバック信号x(t)を周波数領域のフィードバック信号X(f)に変換する。第2のFFT演算部24は、時間領域の送信信号d(t)を周波数領域の送信信号D(f)に変換する。位相誤差算出部25は、アナログ回路30毎に、フィードバック信号X(f)および送信信号D(f)に基づいて、周波数領域での位相誤差C(f)を算出する。IFFT演算部26は、アナログ回路30毎に、位相誤差C(f)に基づいてFIRフィルタ21のタップ係数c(t)を算出する。FIRフィルタ21は、アナログ回路30毎に、IFFT演算部26によって算出されたタップ係数c(t)に基づいてアナログ回路30に入力される送信信号d(t)をフィルタリングする。
【選択図】図1
Description
本発明は、基地局およびアンテナキャリブレーション方法に関する。
無線通信システムの基地局では、複数のアンテナの指向性を制御して電波を特定の方向に鋭く放射することが可能となるビームフォーミング技術開発が進んでいる。ビームフォーミング技術を用いれば、端末間の電波干渉を低減し、より遠くの端末との無線通信が可能となる。ビームフォーミング技術では、複数のアンテナ間の位相誤差が揃えることにより、高い精度でビームを形成することができる。そのため、複数のアンテナ間の位相誤差を補正するためのアンテナキャリブレーションが行われる。
例えば、OFDM無線装置において、送信信号を参照信号として用い、参照信号をFFT処理して周波数領域の信号に変換し、周波数領域においてアンテナのキャリブレーションを実行する技術が知られている。
しかし、上記の技術では、信号の全周波数領域における位相を一律に制御することでキャリブレーションを行っているため、周波数毎に位相誤差が異なる場合には、アンテナ間の位相誤差を精度よく補正することが難しい。例えば、周波数毎に信号が断続的に発生する場合には、信号が存在しない周波数の信号に対しても位相誤差が算出されてしまう場合があり、位相誤差の算出精度が低下し、アンテナ間の位相誤差を精度よく補正することが困難となる。
本願に開示の技術は、アンテナ間の位相誤差を精度よく補正することができる基地局およびアンテナキャリブレーション方法を提供することを目的とする。
1つの側面では、基地局は、複数のアンテナと、アンテナ毎に設けられた複数のアナログ回路とを有する。また、基地局は、第1の変換部と、第2の変換部と、第1の算出部と、第2の算出部と、FIR(Finite Impulse Response)フィルタとを有する。第1の変換部は、アナログ回路毎に、所定信号がアナログ回路を経由した後の時間領域の信号を周波数領域の第1の信号に変換する。第2の変換部は、時間領域の信号を周波数領域の第2の信号に変換する。第1の算出部は、アナログ回路毎に、第1の信号および第2の信号に基づいて、周波数領域での位相特性の逆特性を算出する。第2の算出部は、アナログ回路毎に、位相特性の逆特性に基づいてフィルタのタップ係数を算出する。FIRフィルタは、アナログ回路毎に、第2の算出部によって算出されたタップ係数に基づいてアナログ回路に入力される所定信号をフィルタリングする。
1実施形態によれば、アンテナ間の位相誤差を精度よく補正することができる。
以下に、本願が開示する基地局およびアンテナキャリブレーション方法の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例は開示の技術を限定するものではない。
[基地局10の構成]
図1は、実施例1における基地局10の一例を示すブロック図である。基地局10は、デジタル処理部20、複数のアナログ回路30−1〜30−n、複数のアンテナ40−1〜40−n、複数の移相器41−1〜41−n、および複数のカプラ42−1〜42−nを有する。また、基地局10は、セレクタ43、発振器44、ダウンコンバータ45、BPF(Band Pass Filter)46、およびADC(Analog to Digital Converter)47を有する。複数のアンテナ40−1〜40−nは、アレイアンテナを構成し、移相器41−1〜41−nにより送信信号の位相差が調整されることにより、所定の方向に指向性を有するビームを形成する。
図1は、実施例1における基地局10の一例を示すブロック図である。基地局10は、デジタル処理部20、複数のアナログ回路30−1〜30−n、複数のアンテナ40−1〜40−n、複数の移相器41−1〜41−n、および複数のカプラ42−1〜42−nを有する。また、基地局10は、セレクタ43、発振器44、ダウンコンバータ45、BPF(Band Pass Filter)46、およびADC(Analog to Digital Converter)47を有する。複数のアンテナ40−1〜40−nは、アレイアンテナを構成し、移相器41−1〜41−nにより送信信号の位相差が調整されることにより、所定の方向に指向性を有するビームを形成する。
なお、以下では、複数のアナログ回路30−1〜30−nのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にアナログ回路30と記載し、複数のアンテナ40−1〜40−nのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にアンテナ40と記載する。また、以下では、複数の移相器41−1〜41−nのそれぞれを区別することなく総称する場合に単に移相器41と記載し、複数のカプラ42−1〜42−nのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にカプラ42と記載する。
基地局10では、1つのアンテナ40に対応付けて、1つのアナログ回路30、1つの移相器41、および1つのカプラ42が設けられている。それぞれのアナログ回路30は、デジタル処理部20から出力された送信信号に所定の処理を施して、対応する移相器41へ出力する。それぞれの移相器41は、対応するアナログ回路30から出力された信号の位相を調整して、対応するアンテナ40へ出力する。それぞれのアンテナ40は、対応する移相器41によって位相が調整された信号を電波として放射する。それぞれのカプラ42は、対応するアナログ回路30から出力された送信信号の一部をセレクタ43へフィードバックする。
それぞれのアナログ回路30は、DAC(Digital to Analog Converter)31、アップコンバータ32、PA(Power Amplifier)33、およびBPF34を有する。DAC31は、デジタル処理部20から出力された送信信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換する。アップコンバータ32は、DAC31によってアナログ信号に変換された送信信号に対して、発振器44から出力された局発信号を用いて直交変調およびアップコンバート等の処理を施す。PA33は、アップコンバータ32によって直交変調等が施された送信信号を増幅する。BPF34は、PA33によって増幅された送信信号の周波数帯域を、所定の周波数帯域に制限する。そして、BPF34は、帯域制限された送信信号を、対応する移相器41へ出力する。
セレクタ43は、それぞれのカプラ42からフィードバックされた信号を順次選択してダウンコンバータ45へ出力する。ダウンコンバータ45は、発振器44から出力された信号を用いて、セレクタ43を介してフィードバックされた信号に対して、ダウンコンバートおよび同期検波等の処理を施す。BPF46は、ダウンコンバータ45によって同期検波等が施されたフィードバック信号の周波数帯域を、所定の周波数帯域に制限する。ADC47は、BPF46によって帯域制限されたフィードバック信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、ADC47は、デジタル信号に変換されたフィードバック信号をデジタル処理部20へ出力する。ADC47から出力されるフィードバック信号をx(t)と定義する。フィードバック信号x(t)は、送信信号がアナログ回路30を経由した後の時間領域の信号である。
デジタル処理部20は、複数のFIRフィルタ21−1〜21−n、BB(Base Band)処理部22、第1のFFT(Fast Fourier Transform)演算部23、第2のFFT演算部24、位相誤差算出部25、およびIFFT(Inverse FFT)演算部26を有する。なお、以下では、複数のFIRフィルタ21−1〜21−nのそれぞれを区別することなく総称する場合に、単にFIRフィルタ21と記載する。
BB処理部22は、ベースバンドの送信信号d(t)を生成し、生成した送信信号d(t)を、それぞれのFIRフィルタ21および第2のFFT演算部24へ出力する。それぞれのFIRフィルタ21は、1つのアナログ回路30に対して1つ設けられている。それぞれのFIRフィルタ21は、IFFT演算部26から出力されたタップ毎のタップ係数c(t)に基づいて、BB処理部22から出力された送信信号d(t)をフィルタリングして、対応するアナログ回路30へ出力する。送信信号d(t)は、所定信号の一例である。
第1のFFT演算部23は、ADC47から出力された時間領域のフィードバック信号x(t)に対してFFTを実行することにより、時間領域のフィードバック信号x(t)を周波数領域のフィードバック信号X(f)に変換する。第1のFFT演算部23には、セレクタ43によって選択されたカプラ42からフィードバックされたフィードバック信号x(t)が入力される。第1のFFT演算部23は、時間領域のフィードバック信号x(t)のNサンプルに対して、NポイントでFFTを実行する。Nの値は、例えば256である。第1のFFT演算部23は、第1の変換部の一例である。また、周波数領域のフィードバック信号X(f)は、第1の信号の一例である。
第2のFFT演算部24は、BB処理部22から出力された時間領域の送信信号d(t)に対してFFTを実行することにより、時間領域の送信信号d(t)を周波数領域の送信信号D(f)に変換する。第2のFFT演算部24は、時間領域の送信信号d(t)のNサンプルに対して、NポイントでFFTを実行する。第2のFFT演算部24は、第2の変換部の一例である。また、周波数領域の送信信号D(f)は、第2の信号の一例である。なお、時間領域の送信信号d(t)およびフィードバック信号X(f)に対して、NポイントでFFTが実行されるため、周波数領域において、隣接するFFTポイントの周波数間隔Δfは、サンプリング周波数fsを用いてfs/Nと表される。従って、FFTポイントは、周波数領域において所定の周波数間隔Δf毎に存在する。また、各FFTポイントは、所定の周波数に対応する。
位相誤差算出部25は、周波数領域の送信信号D(f)とフィードバック信号X(f)とに基づいて、FFTポイント毎に位相誤差C(f)を算出する。そして、位相誤差算出部25は、算出した位相誤差C(f)をIFFT演算部26へ出力する。本実施例において、位相誤差算出部25は、FFTポイント毎に、送信信号D(f)にフィードバック信号X(f)の逆数を乗算することにより、FFTポイント毎の位相誤差C(f)を算出する。フィードバック信号X(f)の逆数は、周波数領域におけるアナログ回路30の位相特性の逆特性を表すため、位相誤差C(f)は、送信信号D(f)を基準とする、周波数領域におけるアナログ回路30の位相特性の逆特性を表す。位相誤差算出部25は、第1の算出部の一例である。
IFFT演算部26は、位相誤差算出部25から出力されたFFTポイント毎の位相誤差C(f)に対してIFFTを実行することにより、FIRフィルタ21のタップ毎のタップ係数c(t)を算出する。そして、IFFT演算部26は、算出したタップ係数c(t)を、セレクタ43によって選択されたカプラ42に対応するアナログ回路30に入力される送信信号をフィルタリングするFIRフィルタ21へ出力する。IFFT演算部26は、第2の算出部の一例である。
[アンテナキャリブレーションの手順]
図2は、実施例1におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図2に示す処理を実行する。
図2は、実施例1におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図2に示す処理を実行する。
まず、セレクタ43は、アンテナ40を1つ選択する(S100)。そして、セレクタ43は、選択したアンテナ40に対応するカプラ42から出力された信号を、ダウンコンバータ45へ出力する。セレクタ43から出力された信号は、ダウンコンバータ45、BPF46、およびADC47を介して、フィードバック信号x(t)として第1のFFT演算部23に入力される。
次に、第1のFFT演算部23は、フィードバック信号x(t)のNサンプルに対して、NポイントのFFTを実行することにより、時間領域のフィードバック信号x(t)を、周波数領域のフィードバック信号X(f)に変換する(S101)。
次に、第2のFFT演算部24は、ベースバンドの送信信号d(t)のNサンプルに対して、NポイントのFFTを実行することにより、時間領域の送信信号d(t)を、周波数領域の送信信号D(f)に変換する(S102)。
次に、位相誤差算出部25は、FFTポイント毎に、周波数領域の送信信号D(f)に周波数領域のフィードバック信号X(f)の逆数を乗算することにより、FFTポイント毎の位相誤差C(f)を算出する(S103)。
次に、IFFT演算部26は、位相誤差算出部25によって算出されたFFTポイント毎の位相誤差C(f)に対してIFFTを実行することにより、FIRフィルタ21のタップ毎のタップ係数c(t)を算出する(S104)。そして、IFFT演算部26は、算出したタップ係数c(t)を、セレクタ43によって選択されたカプラ42に対応するアナログ回路30に入力される送信信号をフィルタリングするFIRフィルタ21へ出力する。
次に、FIRフィルタ21は、IFFT演算部26から出力されたタップ係数c(t)に基づいて、BB処理部22から出力された送信信号d(t)をフィルタリングして、対応するアナログ回路30へ出力するフィルタリング処理を開始する(S105)。
次に、セレクタ43は、全てのアンテナ40を選択したか否かを判定する(S106)。未選択のアンテナ40がある場合(S106:No)、セレクタ43は、再びステップS100に示した処理を実行する。一方、全てのアンテナ40を選択した場合(S106:Yes)、基地局10は、本フローチャートに示したアンテナキャリブレーションを終了する。
[実施例1の効果]
上記説明から明らかなように、本実施例の基地局10は、複数のアンテナ40と、複数のアナログ回路30と、第1のFFT演算部23と、第2のFFT演算部24と、位相誤差算出部25と、IFFT演算部26と、複数のFIRフィルタ21とを有する。第1のFFT演算部23は、アナログ回路30毎に、送信信号d(t)がアナログ回路30を経由した後の時間領域のフィードバック信号x(t)を周波数領域のフィードバック信号X(f)に変換する。第2のFFT演算部24は、時間領域の送信信号d(t)を周波数領域の送信信号D(f)に変換する。位相誤差算出部25は、アナログ回路30毎に、フィードバック信号X(f)および送信信号D(f)に基づいて、周波数領域での位相特性の逆特性を示す位相誤差C(f)を算出する。IFFT演算部26は、アナログ回路30毎に、位相誤差C(f)に基づいてFIRフィルタ21のタップ係数c(t)を算出する。FIRフィルタ21は、アナログ回路30毎に、IFFT演算部26によって算出されたタップ係数c(t)に基づいてアナログ回路30に入力される送信信号d(t)をフィルタリングする。
上記説明から明らかなように、本実施例の基地局10は、複数のアンテナ40と、複数のアナログ回路30と、第1のFFT演算部23と、第2のFFT演算部24と、位相誤差算出部25と、IFFT演算部26と、複数のFIRフィルタ21とを有する。第1のFFT演算部23は、アナログ回路30毎に、送信信号d(t)がアナログ回路30を経由した後の時間領域のフィードバック信号x(t)を周波数領域のフィードバック信号X(f)に変換する。第2のFFT演算部24は、時間領域の送信信号d(t)を周波数領域の送信信号D(f)に変換する。位相誤差算出部25は、アナログ回路30毎に、フィードバック信号X(f)および送信信号D(f)に基づいて、周波数領域での位相特性の逆特性を示す位相誤差C(f)を算出する。IFFT演算部26は、アナログ回路30毎に、位相誤差C(f)に基づいてFIRフィルタ21のタップ係数c(t)を算出する。FIRフィルタ21は、アナログ回路30毎に、IFFT演算部26によって算出されたタップ係数c(t)に基づいてアナログ回路30に入力される送信信号d(t)をフィルタリングする。
このように、本実施例の基地局10は、周波数領域においてアナログ回路30の位相特性の逆特性を示す位相誤差C(f)を算出する。これにより、本実施例の基地局10は、周波数毎に位相誤差が異なる場合であっても、各周波数において位相誤差を精度よく補正することができる。これにより、基地局10は、各アナログ回路30において、基準となる送信信号d(t)に対する位相誤差を精度よく補正することができ、送信信号d(t)の位相を基準として、各アンテナ40に接続されたアナログ回路30間の位相誤差を小さくすることができる。従って、本実施例の基地局10は、アンテナキャリブレーションの精度を向上させることができる。
通信トラフィックが発生していない場合、基地局10からは信号が送信されない期間が発生する。アンテナキャリブレーションが実行されるタイミングで、基地局10から信号が送信されていなければ、各アナログ回路30の位相誤差を精度よく算出することが困難となる。また、OFDM(Orthogonal Frequency-Division multiplexing)等のように、周波数毎に信号が断続的に送信される方式では、信号が送信されていない周波数については、位相誤差を精度よく算出することが困難となる。そこで、本実施例では、所定の周波数毎に送信信号の有無を判定し、送信信号が存在しない周波数については、前回算出した位相誤差を引き続き使用する。これにより、信号が送信されていない周波数における位相誤差の算出精度の劣化を低く抑えることができる。
[基地局10の構成]
図3は、実施例2における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図3において、図1と同一の符号を付したブロックは、図1に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
図3は、実施例2における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図3において、図1と同一の符号を付したブロックは、図1に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
本実施例におけるデジタル処理部20は、複数のFIRフィルタ21−1〜21−n、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、位相誤差算出部25、IFFT演算部26、電力算出部200、および平均処理部201を有する。
電力算出部200は、FFTポイント毎に、第2のFFT演算部24から出力された周波数領域の送信信号D(f)の電力|D(f)|2を算出する。なお、電力算出部200は、周波数領域のフィードバック信号X(f)の電力|X(f)|2を算出してもよい。
平均処理部201は、周波数領域において、FFTポイント毎に、送信信号D(f)が存在するか否かを判定する。本実施例において、平均処理部201は、電力算出部200から出力された電力|D(f)|2が、予め定められた閾値より大きい場合に、送信信号D(f)が存在すると判定し、電力|D(f)|2が閾値以下の場合に、送信信号D(f)が存在しないと判定する。
そして、平均処理部201は、送信信号D(f)が存在すると判定した場合に、位相誤差算出部25から出力された位相誤差C(f)を用いて平均値CAVE(f)を算出する。一方、平均処理部201は、送信信号D(f)が存在しないと判定した場合に、前回算出された平均値CAVE(f)を今回の平均値CAVE(f)として算出し、位相誤差算出部25から出力された位相誤差C(f)を平均値CAVE(f)の算出に用いない。そして、平均処理部201は、算出した平均値CAVE(f)をIFFT演算部26へ出力する。平均処理部201は、出力部の一例である。
なお、平均処理部201は、フィードバック信号X(f)の電力|X(f)|2が閾値より大きい場合に、位相誤差算出部25から出力された位相誤差C(f)を用いて平均値CAVE(f)を算出してもよい。また、平均処理部201は、電力|X(f)|2が閾値以下の場合に、位相誤差算出部25から出力された位相誤差C(f)を平均値CAVE(f)の算出に用いないようにしてもよい。
ここで、送信信号D(f)が存在しない周波数において算出された位相誤差C(f)は、対応するアナログ回路30が有する実際の位相誤差C(f)に対して精度が低くなる。そのため、送信信号D(f)が存在しない周波数で算出された位相誤差C(f)を用いて算出されたタップ係数c(t)により、各FIRフィルタ21が送信信号d(t)をフィルタリングしても、各アナログ回路30の出力端での送信信号d(t)の位相ずれを小さくすることは難しい。
これに対して、本実施例の基地局10は、送信信号D(f)が存在する周波数では、位相誤差C(f)を用いて平均値CAVE(f)を算出し、送信信号D(f)が存在しない周波数では、前回算出された平均値CAVE(f)が用いられ、位相誤差C(f)を平均値CAVE(f)の算出に用いない。これにより、送信信号D(f)が存在する場合にのみ、算出された位相誤差C(f)を用いて平均値CAVE(f)が算出される。そのため、算出された平均値CAVE(f)は、対応するアナログ回路30が有する実際の位相誤差C(f)に対して精度が高くなる。従って、通信トラフィックに変動により送信が断続的に行われる運用中においても、本実施例の基地局10は、高い精度のアンテナキャリブレーションを実行することができる。特に、OFDM等のように、周波数毎に信号が断続的に送信される方式においても、本実施例の基地局10は、周波数毎に送信信号が存在するか否かを判定できるため、高い精度のアンテナキャリブレーションを実行することができる。
[アンテナキャリブレーションの手順]
図4は、実施例2におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図4に示す処理を実行する。
図4は、実施例2におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図4に示す処理を実行する。
まず、セレクタ43は、アンテナ40を1つ選択する(S200)。そして、セレクタ43は、選択したアンテナ40に対応するカプラ42から出力された信号を、ダウンコンバータ45へ出力する。セレクタ43から出力された信号は、ダウンコンバータ45、BPF46、およびADC47を介して、フィードバック信号x(t)として第1のFFT演算部23に入力される。
次に、平均処理部201は、平均回数を示す変数mを1に初期化する(S201)。そして、第1のFFT演算部23は、フィードバック信号x(t)のNサンプルに対して、NポイントのFFTを実行することにより、時間領域のフィードバック信号x(t)を、周波数領域のフィードバック信号X(f)に変換する(S202)。
次に、第2のFFT演算部24は、ベースバンドの送信信号d(t)のNサンプルに対して、NポイントのFFTを実行することにより、時間領域の送信信号d(t)を、周波数領域の送信信号D(f)に変換する(S203)。
次に、位相誤差算出部25は、FFTポイント毎に、周波数領域の送信信号D(f)に周波数領域のフィードバック信号X(f)の逆数を乗算することにより、FFTポイント毎の位相誤差C(f)を算出する(S204)。
次に、電力算出部200は、FFTポイント毎に、第2のFFT演算部24から出力された周波数領域の送信信号D(f)の電力|D(f)|2を算出する(S205)。
平均処理部201は、FFTポイントを1つ選択し(S206)、選択したFFTポイントにおける電力|D(f)|2が予め定められた閾値より大きいか否かを判定する(S207)。電力|D(f)|2が閾値より大きい場合(S207:Yes)、平均処理部201は、下記の(1)式に基づいて、位相誤差算出部25から出力された位相誤差C(f)を用いて平均値CAVE(f)を算出する(S208)。そして、平均処理部201は、ステップS210に示す処理を実行する。
CAVE(f)=A×CAVE(f)+(1-A)×C(f) ・・・(1)
上記(1)式において、Aは忘却係数である。忘却係数Aは、1より小さい正の値であり、本実施例では、例えば0.5である。
CAVE(f)=A×CAVE(f)+(1-A)×C(f) ・・・(1)
上記(1)式において、Aは忘却係数である。忘却係数Aは、1より小さい正の値であり、本実施例では、例えば0.5である。
一方、電力|D(f)|2が閾値以下である場合(S207:No)、平均処理部201は、位相誤差算出部25から出力された位相誤差C(f)を用いることなく、前回算出された平均値CAVE(f)を、引き続き今回の平均値CAVE(f)として用いる(S209)。
次に、平均処理部201は、FFTポイントを全て選択したか否かを判定する(S210)。未選択のFFTポイントがある場合(S210:No)、平均処理部201は、再びステップS206に示した処理を実行する。
一方、FFTポイントを全て選択した場合(S210:Yes)、平均処理部201は、変数mが平均回数を示す定数mAVEに達したか否かを判定する(S211)。定数mAVEの値は、例えば10である。変数mが定数mAVEに達していない場合(S211:No)、平均処理部201は、変数mの値を1増やす(S212)。そして、第1のFFT演算部23は、再びステップS202に示した処理を実行する。
変数mが定数mAVEに達した場合(S211:Yes)、平均処理部201は、FFTポイント毎の平均値CAVE(f)をIFFT演算部26へ出力する。IFFT演算部26は、平均処理部201から出力されたFFTポイント毎の平均値CAVE(f)に対してIFFTを実行することにより、FIRフィルタ21のタップ毎のタップ係数c(t)を算出する(S213)。そして、IFFT演算部26は、算出したタップ係数c(t)を、セレクタ43によって選択されたカプラ42に対応するアナログ回路30に入力される送信信号をフィルタリングするFIRフィルタ21へ出力する。
次に、FIRフィルタ21は、IFFT演算部26から出力されたタップ係数c(t)に基づいて、BB処理部22から出力された送信信号d(t)をフィルタリングして、対応するアナログ回路30へ出力するフィルタリング処理を開始する(S214)。
次に、セレクタ43は、全てのアンテナ40を選択したか否かを判定する(S215)。未選択のアンテナ40がある場合(S215:No)、セレクタ43は、再びステップS200に示した処理を実行する。一方、全てのアンテナ40を選択した場合(S215:Yes)、基地局10は、本フローチャートに示したアンテナキャリブレーションを終了する。
[実施例2の効果]
上記説明から明らかなように、実施例2において、第1のFFT演算部23は、FFTポイント毎に、周波数領域の送信信号D(f)に、周波数領域のフィードバック信号X(f)の逆数を乗算することにより、周波数領域での位相特性の逆特性を示す位相誤差C(f)を算出する。また、実施例2における基地局10は、アナログ回路30毎に、FFTポイント毎に送信信号D(f)が存在するか否かを判定し、送信信号D(f)が存在すると判定したFFTポイントについては、第1のFFT演算部23によって算出された位相誤差C(f)を用いて平均値CAVE(f)を算出し、送信信号D(f)が存在しないと判定したFFTポイントについては、前回算出された平均値CAVE(f)を今回の平均値CAVE(f)をとして算出し、算出した平均値CAVE(f)をIFFT演算部26へ出力する平均処理部201を有する。IFFT演算部26は、FFTポイント毎に平均処理部201から出力されたアナログ回路30の位相特性の逆特性の平均値CAVE(f)を用いてタップ係数c(t)を算出する。
上記説明から明らかなように、実施例2において、第1のFFT演算部23は、FFTポイント毎に、周波数領域の送信信号D(f)に、周波数領域のフィードバック信号X(f)の逆数を乗算することにより、周波数領域での位相特性の逆特性を示す位相誤差C(f)を算出する。また、実施例2における基地局10は、アナログ回路30毎に、FFTポイント毎に送信信号D(f)が存在するか否かを判定し、送信信号D(f)が存在すると判定したFFTポイントについては、第1のFFT演算部23によって算出された位相誤差C(f)を用いて平均値CAVE(f)を算出し、送信信号D(f)が存在しないと判定したFFTポイントについては、前回算出された平均値CAVE(f)を今回の平均値CAVE(f)をとして算出し、算出した平均値CAVE(f)をIFFT演算部26へ出力する平均処理部201を有する。IFFT演算部26は、FFTポイント毎に平均処理部201から出力されたアナログ回路30の位相特性の逆特性の平均値CAVE(f)を用いてタップ係数c(t)を算出する。
これにより、各周波数において、送信信号D(f)が存在する場合の位相誤差C(f)を用いて平均値CAVE(f)が算出される。そのため、算出された平均値CAVE(f)は、対応するアナログ回路30が有する実際の位相誤差C(f)に近い値となる。従って、通信トラフィックに変動により送信が断続的に行われる運用中においても、本実施例の基地局10は、高い精度のアンテナキャリブレーションを実行することができる。特に、OFDM等のように、周波数毎に信号が断続的に送信される方式においても、本実施例の基地局10は、周波数毎に送信信号が存在するか否かを判定できるため、高い精度のアンテナキャリブレーションを実行することができる。
それぞれのアナログ回路30には、BPF34が設けられている。それぞれのBPF34は、例えば図5(a)に示すように、基地局10に割り当てられた送信信号帯域に合わせた通過帯域を有している。ここで、各基地局10では、送信信号帯域外に漏洩する電力が法律により厳しく制限されている。これを満たすため、各基地局10では、送信信号帯域外で急峻な減衰特性となるように設計されたBPF34が設けられる。
しかし、このようなBPF34では、送信信号帯域外の減衰特性が急峻であるため、送信信号帯域の両端の周波数付近で、例えば図5(b)に示すように、位相誤差が急激に増加する場合がある。その場合、BPF34に起因する位相誤差を精度よく算出することが困難となる。そのため、算出された位相誤差と、アナログ回路30の実際の位相誤差との乖離が大きくなり、送信信号に対するアナログ回路30の位相誤差を精度よく補正することが困難となる。なお、複数のアナログ回路30間で位相誤差が等しければ、複数のアナログ回路30の出力端において、送信信号の位相が揃うとも考えられる。しかし、BPF34は、アナログ部品であるため、送信信号帯域の両端の周波数付近における位相誤差の急激な増加のカーブは、一般的にそれぞれのBPF34で異なる。そのため、複数のアナログ回路30間で送信信号の位相が異なることになる。従って、送信信号帯域の両端の周波数付近において、各アナログ回路30間での位相誤差を小さくすることが困難となる。
ここで、例えば、図6(a)に示すように、送信信号帯域の両端の周波数付近において、BPF34の特性を含むアナログ回路30の位相誤差C(f)の特性が曲線50のように変化する場合を考える。この場合、送信信号帯域内で最も外側の周波数に対応するFFTポイントf0において、位相誤差算出部25よって算出された位相誤差C(f)は、FFTの分解能等の影響により、曲線50上の値から離れた値(例えば図6(a)に示す点51)として算出される場合がある。この場合、デジタル処理部20の位相誤差算出部25よって算出された位相誤差C(f)は、アナログ回路30の本来の位相誤差C(f)とは異なる値となる。そのため、位相誤差算出部25よって算出された位相誤差C(f)をそのまま用いた場合には、アナログ回路30の位相誤差を精度よく補正することが困難となる。
これに対し、本実施例では、送信信号帯域内で、FFTポイントf0に隣接するFFTポイントf1の位相誤差C(f)の値と、FFTポイントf1に隣接するFFTポイントf2の位相誤差C(f)の値とに基づいて、FFTポイントf0の位相誤差C(f)の値が推定される。具体的には、例えば図6(b)に示すように、FFTポイントf1の位相誤差C(f)の値(点52)と、FFTポイントf2の位相誤差C(f)の値(点53)とを結ぶ直線54上の値(点55)が、FFTポイントf0の位相誤差C(f)の値として推定される。そして、FFTポイントf0において、算出された位相誤差C(f)の値(点51)が、推定された位相誤差C(f)の値(点55)に置き換えられる置換処理が行われる。これにより、推定された位相誤差C(f)は、アナログ回路30の本来の位相誤差C(f)により近い値となり、アナログ回路30の位相誤差を精度よく補正することが可能となる。なお、本実施例では、位相誤差C(f)を平均化した平均値CAVE(f)について、置換処理が行われる。
[基地局10の構成]
図7は、実施例3における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図7において、図3と同一の符号を付したブロックは、図3に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
図7は、実施例3における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図7において、図3と同一の符号を付したブロックは、図3に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
本実施例におけるデジタル処理部20は、複数のFIRフィルタ21−1〜21−n、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、位相誤差算出部25、およびIFFT演算部26を有する。また、本実施例におけるデジタル処理部20は、電力算出部200、平均処理部201、および置換部202を有する。
置換部202は、平均処理部201からFFTポイント毎の平均値CAVE(f)を取得する。そして、置換部202は、送信信号帯域内の最も外側の2つの周波数に対応するFFTポイントのそれぞれについて、以下の置換処理を実行する。置換部202は、まず、送信信号帯域内の最も外側の周波数に対応するFFTポイントf0に隣接するFFTポイントf1およびFFTポイントf1に隣接するFFTポイントf2を特定する。FFTポイントf0は、第1の周波数の一例であり、FFTポイントf1は、第2の周波数の一例であり、FFTポイントf2は、第3の周波数の一例である。
次に、置換部202は、FFTポイントf1の平均値CAVE(f)(例えば図6(b)の点52)と、FFTポイントf2の平均値CAVE(f)(例えば図6(b)の点53)とを結ぶ直線(例えば図6(b)の直線54)を特定する。そして、置換部202は、特定した直線上の値(例えば図6(b)の点55)を、FFTポイントf0の平均値CAVE(f)として推定する。そして、置換部202は、平均処理部201から出力されたFFTポイントf0の平均値CAVE(f)(例えば図6(b)の点51)を、推定された平均値CAVE(f)(例えば図6(b)の点55)に置き換える。なお、送信信号帯域内の最上端の周波数に対応するFFTポイントfN-1の平均値CAVE(f)についても、FFTポイントfN-3の平均値CAVE(f)と、FFTポイントfN-2の平均値CAVE(f)を結ぶ直線上の値に置き換えられる。そして、置換部202は、送信信号帯域内の最も外側の周波数に対応するFFTポイントの平均値CAVE(f)が置き換えられた平均値CAVE'(f)をIFFT演算部26へ出力する。IFFT演算部26は、置換部202から出力された平均値CAVE'(f)に対してIFFTを実行することにより、FIRフィルタ21のタップ毎のタップ係数c(t)を算出する。
[アンテナキャリブレーションの手順]
図8は、実施例3におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図8に示す処理を実行する。なお、図8では、図4に示したアンテナキャリブレーションのフローチャートと異なる処理について示している。
図8は、実施例3におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図8に示す処理を実行する。なお、図8では、図4に示したアンテナキャリブレーションのフローチャートと異なる処理について示している。
実施例3におけるアンテナキャリブレーションでは、まず、図4に示したアンテナキャリブレーションと同様に、ステップS200からS212までの処理が実行される。そして、置換部202は、平均処理部201からFFTポイント毎の平均値CAVE(f)を取得し、図7を用いて説明した置換処理を実行する(S220)。そして、図4に示したアンテナキャリブレーションと同様に、ステップS213からS215の処理が実行される。
なお、ステップS220における置換処理では、送信信号帯域の両端の周波数に対応するFFTポイントについては、平均処理部201によって算出された平均値CAVE(f)が、推定された平均値CAVE(f)に置き換えられる。そのため、平均処理部201は、送信信号帯域の両端の周波数に対応するFFTポイントについては、平均値CAVE(f)の算出を省略してもよい。
[実施例3の効果]
上記説明から明らかなように、実施例3の基地局10は、置換部202を有する。置換部202は、アナログ回路30毎に、送信信号D(f)の周波数帯域内において、平均処理部201からFFTポイント毎に出力された平均値CAVE(f)の中で、送信信号D(f)の周波数帯域内で最も外側に位置するFFTポイントf0における平均値CAVE(f)を、FFTポイントf0に隣接するFFTポイントf1における平均値CAVE(f)と、FFTポイントf1に隣接するFFTポイントf2における平均値CAVE(f)とを通る直線上の値に置き換える。IFFT演算部26は、置換部202によって置き換えられた値を含む平均値CAVE(f)を用いて、タップ係数c(t)を算出する。
上記説明から明らかなように、実施例3の基地局10は、置換部202を有する。置換部202は、アナログ回路30毎に、送信信号D(f)の周波数帯域内において、平均処理部201からFFTポイント毎に出力された平均値CAVE(f)の中で、送信信号D(f)の周波数帯域内で最も外側に位置するFFTポイントf0における平均値CAVE(f)を、FFTポイントf0に隣接するFFTポイントf1における平均値CAVE(f)と、FFTポイントf1に隣接するFFTポイントf2における平均値CAVE(f)とを通る直線上の値に置き換える。IFFT演算部26は、置換部202によって置き換えられた値を含む平均値CAVE(f)を用いて、タップ係数c(t)を算出する。
これにより、送信信号帯域の両端の周波数付近において、BPF34の特性を含むアナログ回路30の位相誤差C(f)の特性をより忠実に推定することができる。これにより、推定された位相誤差C(f)は、アナログ回路30の本来の位相誤差C(f)により近い値となり、アナログ回路30の位相誤差を精度よく補正することが可能となる。
FIRフィルタ21は、送信信号帯域内において所望の通過特性を有し、送信信号帯域外においては不要な信号が発生しないように遮断領域を有する。そのため、FIRフィルタ21の周波数応答は、例えば図9(a)に示すように、送信信号帯域Δf0内において所望の通過特性を有し、送信信号帯域Δf0の外側においては急激に減衰するような矩形状の周波数応答となる。
図9(a)に示したFIRフィルタ21の周波数応答を時間領域におけるFIRフィルタ21の時間応答に置き換えると、例えば図9(b)に示すような分布となる。FIRフィルタ21の周波数応答が矩形状であると、多くの高周波成分が含まれるため、FIRフィルタ21の時間応答はsinc関数のように変動し、FIRフィルタのタップ数が多くなる。この場合、例えば図9(b)の破線で囲まれる範囲内の時間応答を表現するタップ数(例えば32個)では、図9(a)に示す矩形状の周波数応答を再現することは難しい。
これに対して、例えば図10(a)に示すように、送信信号帯域Δf0の外側において、周波数応答が緩やかに減衰するスムージング処理が行われた場合、FIRフィルタ21の周波数応答に含まれる高周波成分が減少する。これにより、FIRフィルタ21の時間応答は、例えば図10(b)に示すように、所定範囲内の時間に集中することになる。そのため、例えば図10(b)の破線で囲まれる範囲内の時間応答を表現するタップ数(例えば32個)を用いた場合でも、図10(a)に示したスムージング処理後の周波数応答を再現することが可能となる。これにより、FIRフィルタ21のタップ数を削減することができ、FIRフィルタ21の回路規模を削減することができる。
なお、本実施例におけるスムージング処理では、送信信号帯域Δf0の外側において、Δf1の周波数範囲において振幅が緩やかに0まで減衰する。ここで、時間領域におけるFIRフィルタ21のタップ係数が設定されるタップ数を減少させるためには、送信信号帯域Δf0の外側の全帯域において振幅を減少させることなくフラットにすることが考えられる。しかし、FIRフィルタ21の周波数応答をフラットにすると、計算処理が増加する。そのため、送信信号帯域Δf0の外側では、振幅を緩やかに0まで減少させることが好ましい。なお、本実施例では、送信信号帯域Δf0の外側において、送信信号帯域Δf0の幅に等しい幅の周波数範囲Δf1において振幅を0まで減少させる。
[基地局10の構成]
図11は、実施例4における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図11において、図3と同一の符号を付したブロックは、図3に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
図11は、実施例4における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図11において、図3と同一の符号を付したブロックは、図3に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
本実施例におけるデジタル処理部20は、複数のFIRフィルタ21−1〜21−n、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、位相誤差算出部25、およびIFFT演算部26を有する。また、本実施例におけるデジタル処理部20は、電力算出部200、平均処理部201、およびスムージング部203を有する。
スムージング部203は、平均処理部201からFFTポイント毎の平均値CAVE(f)を取得する。そして、スムージング部203は、送信信号帯域Δf0の外側の周波数に対応するFFTポイントについて、以下のスムージング処理を実行する。スムージング部203は、送信信号帯域Δf0の外側のΔf1の範囲において、送信信号帯域Δf0内の最も外側の周波数に対応するFFTポイントの平均値CAVE(f)から0まで緩やかに減衰するように、FFTポイント毎の平均値CAVE(f)を追加する。そして、スムージング部203は、追加したFFTポイント毎の平均値CAVE(f)を含む平均値CAVE'(f)をIFFT演算部26へ出力する。IFFT演算部26は、スムージング部203から出力された平均値CAVE'(f)に対してIFFTを実行することにより、FIRフィルタ21のタップ毎のタップ係数c(t)を算出する。
[アンテナキャリブレーションの手順]
図12は、実施例4におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図12に示す処理を実行する。なお、図12では、図4に示したアンテナキャリブレーションのフローチャートと異なる処理について示している。
図12は、実施例4におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図12に示す処理を実行する。なお、図12では、図4に示したアンテナキャリブレーションのフローチャートと異なる処理について示している。
実施例4におけるアンテナキャリブレーションでは、まず、図4に示したアンテナキャリブレーションと同様に、ステップS200からS212までの処理が実行される。そして、スムージング部203は、平均処理部201からFFTポイント毎の平均値CAVE(f)を取得し、図10を用いて説明したスムージング処理を実行する(S230)。そして、図4に示したアンテナキャリブレーションと同様に、ステップS213からS215の処理が実行される。
[実施例4の効果]
上記説明から明らかなように、実施例3の基地局10は、スムージング部203を有する。スムージング部203は、アナログ回路30毎に、送信信号D(f)の周波数帯域の外側の周波数帯域において、平均処理部201からFFTポイント毎に出力された平均値CAVE(f)が緩やかに減衰するようにスムージングする。IFFT演算部26は、スムージング部203によってスムージングされた平均値CAVE'(f)を用いて、FIRフィルタ21のタップ係数を算出する。これにより、FIRフィルタ21のタップ数を削減することができ、FIRフィルタ21の回路規模を削減することができる。
上記説明から明らかなように、実施例3の基地局10は、スムージング部203を有する。スムージング部203は、アナログ回路30毎に、送信信号D(f)の周波数帯域の外側の周波数帯域において、平均処理部201からFFTポイント毎に出力された平均値CAVE(f)が緩やかに減衰するようにスムージングする。IFFT演算部26は、スムージング部203によってスムージングされた平均値CAVE'(f)を用いて、FIRフィルタ21のタップ係数を算出する。これにより、FIRフィルタ21のタップ数を削減することができ、FIRフィルタ21の回路規模を削減することができる。
[基地局10の構成]
図13は、実施例5における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図13において、図3と同一の符号を付したブロックは、図3に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
図13は、実施例5における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図13において、図3と同一の符号を付したブロックは、図3に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
本実施例におけるデジタル処理部20は、複数のFIRフィルタ21−1〜21−n、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、IFFT演算部26、位相誤差算出部204、平均処理部205、および正規化部206を有する。
位相誤差算出部204は、周波数領域の送信信号D(f)とフィードバック信号X(f)とに基づいて、FFTポイント毎に位相誤差Y(f)を算出する。そして、位相誤差算出部204は、算出した位相誤差Y(f)を平均処理部205へ出力する。本実施例において、位相誤差算出部204は、FFTポイント毎に、送信信号D(f)に、フィードバック信号X(f)の複素共役X*(f)を乗算することにより、FFTポイント毎の位相誤差Y(f)を算出する。位相誤差Y(f)は、アナログ回路30の位相特性の逆特性を示す値であって、送信信号D(f)の大きさに応じた値である。そのため、送信信号D(f)が存在しない場合には、位相誤差Y(f)は非常に小さい値となる。位相誤差算出部204は、第1の算出部の一例である。
平均処理部205は、FFTポイント毎に、位相誤差算出部204から所定数の位相誤差Y(f)を平均することにより平均値YAVE(f)を算出する。そして、平均処理部205は、算出した平均値YAVE(f)を正規化部206へ出力する。ここで、送信信号D(f)が存在しない場合の位相誤差Y(f)が含まれる場合には、平均処理部205によって算出される平均値YAVE(f)の値は小さくなる。なお、平均処理部205は、忘却係数を用いて平均値YAVE(f)を算出してもよい。
正規化部206は、平均処理部205から出力された平均値YAVE(f)を、FFTポイント毎に正規化することにより、平均値YAVE'(f)を算出する。そして、正規化部206は、正規化後の平均値YAVE'(f)をIFFT演算部26へ出力する。本実施例において、位相誤差算出部204は、FFTポイント毎に、例えば下記の(2)式に基づいて正規化後の平均値YAVE'(f)を算出する。
YAVE'(f)=YAVE(f)/|YAVE(f)| ・・・(2)
YAVE'(f)=YAVE(f)/|YAVE(f)| ・・・(2)
このように、平均値YAVE(f)を正規化することにより、送信信号D(f)が存在しない場合の位相誤差Y(f)を含む平均値YAVE(f)については、送信信号D(f)が存在しない場合の位相誤差Y(f)の影響が小さくなる。そのため、正規化後の平均値YAVE'(f)は、送信信号D(f)が存在しない場合の位相誤差Y(f)の値を除外して算出された場合の平均値YAVE(f)に近い値となる。従って、正規化後の平均値YAVE'(f)には、主に、送信信号D(f)が存在する場合の位相誤差Y(f)が含まれることになり、送信が断続的に行われる場合であっても、各アナログ回路30の位相誤差を精度よく算出することができる。
IFFT演算部26は、正規化部206から出力されたFFTポイント毎の平均値YAVE'(f)に対してIFFTを実行することにより、FIRフィルタ21のタップ毎のタップ係数c(t)を算出する。
[アンテナキャリブレーションの手順]
図14は、実施例5におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図14に示す処理を実行する。
図14は、実施例5におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図14に示す処理を実行する。
まず、セレクタ43は、アンテナ40を1つ選択する(S300)。そして、セレクタ43は、選択したアンテナ40に対応するカプラ42から出力された信号を、ダウンコンバータ45へ出力する。セレクタ43から出力された信号は、ダウンコンバータ45、BPF46、およびADC47を介して、フィードバック信号x(t)として第1のFFT演算部23に入力される。
次に、平均処理部205は、平均回数を示す変数mを1に初期化する(S301)。そして、第1のFFT演算部23は、フィードバック信号x(t)のNサンプルに対して、NポイントのFFTを実行することにより、時間領域のフィードバック信号x(t)を、周波数領域のフィードバック信号X(f)に変換する(S302)。
次に、第2のFFT演算部24は、ベースバンドの送信信号d(t)のNサンプルに対して、NポイントのFFTを実行することにより、時間領域の送信信号d(t)を、周波数領域の送信信号D(f)に変換する(S303)。
次に、位相誤差算出部204は、FFTポイント毎に、フィードバック信号X(f)の複素共役X*(f)と、送信信号D(f)とを乗算することにより、位相誤差Y(f)を算出する(S304)。
次に、平均処理部205は、変数mが平均回数を示す定数mAVEに達したか否かを判定する(S305)。変数mが定数mAVEに達していない場合(S305:No)、平均処理部205は、変数mの値を1増やす(S306)。そして、第1のFFT演算部23は、再びステップS302に示した処理を実行する。
一方、変数mが定数mAVEに達した場合(S305:Yes)、平均処理部205は、FFTポイント毎に、位相誤差Y(f)を平均して平均値YAVE(f)を算出する(S307)。そして、平均処理部205は、算出した平均値YAVE(f)を正規化部206へ出力する。
次に、正規化部206は、前述の(2)式に基づいて、FFTポイント毎に、平均処理部205から出力された平均値YAVE(f)を正規化して平均値YAVE'(f)を算出する(S308)。そして、正規化部206は、算出した平均値YAVE'(f)をIFFT演算部26へ出力する。
次に、IFFT演算部26は、正規化部206から出力されたFFTポイント毎の平均値YAVE'(f)に対してIFFTを実行することにより、FIRフィルタ21のタップ毎のタップ係数c(t)を算出する(S309)。そして、IFFT演算部26は、算出したタップ係数c(t)を、セレクタ43によって選択されたカプラ42に対応するアナログ回路30に入力される送信信号をフィルタリングするFIRフィルタ21へ出力する。
次に、FIRフィルタ21は、IFFT演算部26から出力されたタップ係数c(t)に基づいて、BB処理部22から出力された送信信号d(t)をフィルタリングして、対応するアナログ回路30へ出力するフィルタリング処理を開始する(S310)。
次に、セレクタ43は、全てのアンテナ40を選択したか否かを判定する(S311)。未選択のアンテナ40がある場合(S311:No)、セレクタ43は、再びステップS300に示した処理を実行する。一方、全てのアンテナ40が選択された場合(S311:Yes)、基地局10は、本フローチャートに示したアンテナキャリブレーションを終了する。
[実施例5の効果]
上記説明から明らかなように、実施例5において、位相誤差算出部204は、所定周波数毎に、送信信号D(f)に、フィードバック信号X(f)の複素共役X*(f)を乗算することにより、周波数領域での位相特性の逆特性を示す位相誤差Y(f)を算出する。また、正規化部206は、アナログ回路30毎に、それぞれのFFTポイントについて、位相誤差Y(f)の平均値YAVE(f)を正規化する。IFFT演算部26は、FFTポイント毎に正規化部206によって正規化された平均値YAVE'(f)を用いてFIRフィルタ21のタップ係数c(t)を算出する。
上記説明から明らかなように、実施例5において、位相誤差算出部204は、所定周波数毎に、送信信号D(f)に、フィードバック信号X(f)の複素共役X*(f)を乗算することにより、周波数領域での位相特性の逆特性を示す位相誤差Y(f)を算出する。また、正規化部206は、アナログ回路30毎に、それぞれのFFTポイントについて、位相誤差Y(f)の平均値YAVE(f)を正規化する。IFFT演算部26は、FFTポイント毎に正規化部206によって正規化された平均値YAVE'(f)を用いてFIRフィルタ21のタップ係数c(t)を算出する。
これにより、主に送信信号D(f)が存在する周波数における位相誤差Y(f)を含む平均値YAVE'(f)が算出されるため、算出された平均値YAVE'(f)は、対応するアナログ回路30が有する実際の位相誤差Y(f)に近い値となる。従って、通信トラフィックに変動により送信が断続的に行われる運用中においても、本実施例の基地局10は、高い精度のアンテナキャリブレーションを実行することができる。特に、OFDM等のように、周波数毎に信号が断続的に送信される方式においても、本実施例の基地局10は、周波数毎に送信信号が存在するか否かを判定できるため、高い精度のアンテナキャリブレーションを実行することができる。
[基地局10の構成]
実施例6は、前述の実施例3と実施例5との組み合わせにかかる実施例である。図15は、実施例6における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図15において、図13と同一の符号を付したブロックは、図13に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
実施例6は、前述の実施例3と実施例5との組み合わせにかかる実施例である。図15は、実施例6における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図15において、図13と同一の符号を付したブロックは、図13に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
本実施例におけるデジタル処理部20は、複数のFIRフィルタ21−1〜21−n、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、およびIFFT演算部26を有する。また、本実施例におけるデジタル処理部20は、位相誤差算出部204、平均処理部205、正規化部206、および置換部207を有する。
置換部207は、正規化部206からFFTポイント毎の平均値YAVE'(f)を取得する。そして、置換部207は、送信信号帯域Δf0内の最も外側の2つの周波数に対応するFFTポイントのそれぞれについて、実施例3の置換部202と同様に置換処理を実行する。そして、置換部207は、送信信号帯域Δf0内の最も外側の周波数に対応するFFTポイントの平均値YAVE'(f)が置き換えられた平均値YAVE''(f)をIFFT演算部26へ出力する。IFFT演算部26は、置換部207から出力された平均値YAVE''(f)に対してIFFTを実行することにより、FIRフィルタ21のタップ毎のタップ係数c(t)を算出する。
[アンテナキャリブレーションの手順]
図16は、実施例6におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図16に示す処理を実行する。なお、図16では、図14に示したアンテナキャリブレーションのフローチャートと異なる処理について示している。
図16は、実施例6におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図16に示す処理を実行する。なお、図16では、図14に示したアンテナキャリブレーションのフローチャートと異なる処理について示している。
実施例6におけるアンテナキャリブレーションでは、まず、図14に示したアンテナキャリブレーションと同様に、ステップS300からS308までの処理が実行される。そして、置換部207は、正規化部206からFFTポイント毎の平均値YAVE'(f)を取得し、送信信号帯域Δf0内の最も外側の2つの周波数に対応するFFTポイントのそれぞれについて置換処理を実行する(S320)。そして、図14に示したアンテナキャリブレーションと同様に、ステップS309からS311に示した処理が実行される。
なお、ステップS320における置換処理では、送信信号帯域Δf0の両端の周波数に対応するFFTポイントについては、正規化部206によって正規化された平均値YAVE'(f)が、推定された平均値YAVE'(f)に置き換えられる。そのため、送信信号帯域Δf0の両端の周波数に対応するFFTポイントについては、平均処理部205による平均値YAVE(f)の算出処理、および、正規化部206による平均値YAVE(f)の正規化処理が省略されてもよい。
[実施例6の効果]
上記説明から明らかなように、実施例6の基地局10は、置換部207を有する。置換部207は、アナログ回路30毎に、正規化部206によってFFTポイント毎に正規化された平均値YAVE'(f)の中で、送信信号D(f)の周波数帯域内で最も外側に位置するFFTポイントf0における平均値YAVE'(f)を、FFTポイントf0に隣接するFFTポイントf1における平均値YAVE'(f)と、FFTポイントf1に隣接するFFTポイントf2における平均値YAVE'(f)とを通る直線上の値に置き換える。IFFT演算部26は、置換部202によって置き換えられた値を含む平均値YAVE''(f)を用いて、タップ係数c(t)を算出する。
上記説明から明らかなように、実施例6の基地局10は、置換部207を有する。置換部207は、アナログ回路30毎に、正規化部206によってFFTポイント毎に正規化された平均値YAVE'(f)の中で、送信信号D(f)の周波数帯域内で最も外側に位置するFFTポイントf0における平均値YAVE'(f)を、FFTポイントf0に隣接するFFTポイントf1における平均値YAVE'(f)と、FFTポイントf1に隣接するFFTポイントf2における平均値YAVE'(f)とを通る直線上の値に置き換える。IFFT演算部26は、置換部202によって置き換えられた値を含む平均値YAVE''(f)を用いて、タップ係数c(t)を算出する。
これにより、送信信号帯域Δf0の両端の周波数付近において、BPF34の特性を含むアナログ回路30の位相誤差Y(f)の特性をより忠実に推定することができる。これにより、推定された位相誤差Y(f)は、アナログ回路30の本来の位相誤差Y(f)により近い値となり、アナログ回路30の位相誤差を精度よく補正することが可能となる。
[基地局10の構成]
実施例7は、前述の実施例4と実施例5との組み合わせにかかる実施例である。図17は、実施例7における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図17において、図13と同一の符号を付したブロックは、図13に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
実施例7は、前述の実施例4と実施例5との組み合わせにかかる実施例である。図17は、実施例7における基地局10の一例を示すブロック図である。なお、以下に説明する点を除き、図17において、図13と同一の符号を付したブロックは、図13に示したブロックと同一または同様の機能を有するため、説明を省略する。
本実施例におけるデジタル処理部20は、複数のFIRフィルタ21−1〜21−n、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、およびIFFT演算部26を有する。また、本実施例におけるデジタル処理部20は、位相誤差算出部204、平均処理部205、正規化部206、およびスムージング部208を有する。
スムージング部208は、正規化部206からFFTポイント毎の平均値YAVE'(f)を取得する。そして、スムージング部208は、送信信号帯域Δf0内の最も外側の2つの周波数に対応するFFTポイントのそれぞれについて、実施例4のスムージング部203と同様にスムージング処理を実行する。具体的には、スムージング部208は、送信信号帯域Δf0の外側のΔf1の範囲において、送信信号帯域Δf0内の最も外側の周波数に対応するFFTポイントの平均値YAVE'(f)から0まで緩やかに減衰するように、FFTポイント毎の平均値YAVE'(f)を追加する。そして、スムージング部208は、追加したFFTポイント毎の平均値YAVE'(f)を含む平均値YAVE''(f)をIFFT演算部26へ出力する。IFFT演算部26は、スムージング部203から出力された平均値YAVE''(f)に対してIFFTを実行することにより、FIRフィルタ21のタップ毎のタップ係数c(t)を算出する。
[アンテナキャリブレーションの手順]
図18は、実施例7におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図18に示す処理を実行する。なお、図18では、図14に示したアンテナキャリブレーションのフローチャートと異なる処理について示している。
図18は、実施例7におけるアンテナキャリブレーションの一例を示すフローチャートである。基地局10は、運用中の所定のタイミング毎に、図18に示す処理を実行する。なお、図18では、図14に示したアンテナキャリブレーションのフローチャートと異なる処理について示している。
実施例7におけるアンテナキャリブレーションでは、まず、図14に示したアンテナキャリブレーションと同様に、ステップS300からS308までの処理が実行される。そして、スムージング部208は、正規化部206からFFTポイント毎の平均値YAVE'(f)を取得し、図10を用いて説明したスムージング処理を実行する(S330)。そして、図14に示したアンテナキャリブレーションと同様に、ステップS309からS311に示した処理が実行される。
[実施例7の効果]
上記説明から明らかなように、実施例7の基地局10は、スムージング部208を有する。スムージング部208は、アナログ回路30毎に、送信信号D(f)の周波数帯域の外側の周波数帯域において、正規化部206からFFTポイント毎に出力された平均値YAVE'(f)が緩やかに減衰するようにスムージングする。IFFT演算部26は、スムージング部208によってスムージングされた平均値YAVE''(f)を用いて、FIRフィルタ21のタップ係数c(t)を算出する。これにより、FIRフィルタ21のタップ数を削減することができ、FIRフィルタ21の回路規模を削減することができる。
上記説明から明らかなように、実施例7の基地局10は、スムージング部208を有する。スムージング部208は、アナログ回路30毎に、送信信号D(f)の周波数帯域の外側の周波数帯域において、正規化部206からFFTポイント毎に出力された平均値YAVE'(f)が緩やかに減衰するようにスムージングする。IFFT演算部26は、スムージング部208によってスムージングされた平均値YAVE''(f)を用いて、FIRフィルタ21のタップ係数c(t)を算出する。これにより、FIRフィルタ21のタップ数を削減することができ、FIRフィルタ21の回路規模を削減することができる。
[ハードウェア]
上記した実施例1から7における基地局10は、例えば図19に示すようなハードウェアにより実現される。図19は、基地局10のハードウェアの一例を示す図である。基地局10は、例えば図19に示すように、インターフェイス回路11、メモリ12、プロセッサ13、複数の無線回路14−1〜14−n、および複数のアンテナ40−1〜40−nを有する。なお、以下では、複数の14−1〜14−nのそれぞれを区別することなく総称する場合に単に無線回路14と記載し、複数のアンテナ40−1〜40−nのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にアンテナ40と記載する。
上記した実施例1から7における基地局10は、例えば図19に示すようなハードウェアにより実現される。図19は、基地局10のハードウェアの一例を示す図である。基地局10は、例えば図19に示すように、インターフェイス回路11、メモリ12、プロセッサ13、複数の無線回路14−1〜14−n、および複数のアンテナ40−1〜40−nを有する。なお、以下では、複数の14−1〜14−nのそれぞれを区別することなく総称する場合に単に無線回路14と記載し、複数のアンテナ40−1〜40−nのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にアンテナ40と記載する。
インターフェイス回路11は、コアネットワークとの間で有線通信を行うためのインターフェイスである。それぞれの無線回路14にはアナログ回路30が含まれている。また、1つの無線回路14は、1つのアンテナ40に対応して設けられている。それぞれの無線回路14は、プロセッサ13から出力された信号にアップコンバート等の処理を施し、処理後の信号を対応するアンテナ40を介して送信する。また、複数の無線回路14のいずれか1つは、それぞれの無線回路14内のアナログ回路30から出力された信号の一部にダウンコンバート等の処理を施し、処理後の信号をプロセッサ13へフィードバックする。それぞれの無線回路14には、例えば、アナログ回路30、移相器41、およびカプラ42が含まれる。また、いずれかの無線回路14には、例えば、セレクタ43、発振器44、ダウンコンバータ45、BPF46、およびADC47が含まれる。
メモリ12には、例えばデジタル処理部20の機能を実現するための各種プログラムやデータ等が格納される。プロセッサ13は、メモリ12から読み出したプログラム等を実行することにより、例えばデジタル処理部20の各機能を実現する。例えば、実施例1において、プロセッサ13は、メモリ12から読み出したプログラム等を実行することにより、FIRフィルタ21、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、位相誤差算出部25、およびIFFT演算部26の機能を実現する。また、実施例2において、プロセッサ13は、メモリ12から読み出したプログラム等を実行することにより、FIRフィルタ21、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、位相誤差算出部25、IFFT演算部26、電力算出部200、および平均処理部201の機能を実現する。また、実施例3において、プロセッサ13は、メモリ12から読み出したプログラム等を実行することにより、FIRフィルタ21、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、位相誤差算出部25、IFFT演算部26、電力算出部200、平均処理部201、および置換部202の機能を実現する。また、実施例4において、プロセッサ13は、メモリ12から読み出したプログラム等を実行することにより、FIRフィルタ21、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、位相誤差算出部25、IFFT演算部26、電力算出部200、平均処理部201、およびスムージング部203の機能を実現する。また、実施例5において、プロセッサ13は、メモリ12から読み出したプログラム等を実行することにより、FIRフィルタ21、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、IFFT演算部26、位相誤差算出部204、平均処理部205、および正規化部206の機能を実現する。また、実施例6において、プロセッサ13は、メモリ12から読み出したプログラム等を実行することにより、FIRフィルタ21、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、IFFT演算部26、位相誤差算出部204、平均処理部205、正規化部206、および置換部207の機能を実現する。また、実施例7において、プロセッサ13は、メモリ12から読み出したプログラム等を実行することにより、FIRフィルタ21、BB処理部22、第1のFFT演算部23、第2のFFT演算部24、IFFT演算部26、位相誤差算出部204、平均処理部205、正規化部206、およびスムージング部208の機能を実現する。
なお、メモリ12内のプログラムやデータ等は、必ずしも全てが最初からメモリ12内に記憶されていなくてもよい。例えば、基地局10に挿入されるメモリカードなどの可搬型記録媒体にプログラムやデータ等が記憶され、基地局10がこのような可搬型記録媒体からプログラムやデータ等を適宜取得して実行するようにしてもよい。また、プログラムやデータ等を記憶させた他のコンピュータまたはサーバ装置などから、無線通信回線、公衆回線、インターネット、LAN、WANなどを介して、基地局10がプログラムを適宜取得して実行するようにしてもよい。
<その他>
なお、開示の技術は、上記した各実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
なお、開示の技術は、上記した各実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。例えば、置換処理を行う実施例3と、スムージング処理を行う実施例4とは、組み合わせることが可能である。同様に、置換処理を行う実施例6と、スムージング処理を行う実施例7とも、組み合わせることが可能である。
10 基地局
11 インターフェイス回路
12 メモリ
13 プロセッサ
14 無線回路
20 デジタル処理部
21 FIRフィルタ
22 BB処理部
23 第1のFFT演算部
24 第2のFFT演算部
25 位相誤差算出部
26 IFFT演算部
200 電力算出部
201 平均処理部
202 置換部
203 スムージング部
204 位相誤差算出部
205 平均処理部
206 正規化部
207 置換部
208 スムージング部
30 アナログ回路
31 DAC
32 アップコンバータ
33 PA
34 BPF
40 アンテナ
41 移相器
42 カプラ
43 セレクタ
44 発振器
45 ダウンコンバータ
46 BPF
47 ADC
50 曲線
51 点
52 点
53 点
54 直線
55 点
11 インターフェイス回路
12 メモリ
13 プロセッサ
14 無線回路
20 デジタル処理部
21 FIRフィルタ
22 BB処理部
23 第1のFFT演算部
24 第2のFFT演算部
25 位相誤差算出部
26 IFFT演算部
200 電力算出部
201 平均処理部
202 置換部
203 スムージング部
204 位相誤差算出部
205 平均処理部
206 正規化部
207 置換部
208 スムージング部
30 アナログ回路
31 DAC
32 アップコンバータ
33 PA
34 BPF
40 アンテナ
41 移相器
42 カプラ
43 セレクタ
44 発振器
45 ダウンコンバータ
46 BPF
47 ADC
50 曲線
51 点
52 点
53 点
54 直線
55 点
Claims (8)
- 複数のアンテナと、前記アンテナ毎に設けられた複数のアナログ回路とを有する基地局において、
前記アナログ回路毎に、所定信号が前記アナログ回路を経由した後の時間領域の信号を周波数領域の第1の信号に変換する第1の変換部と、
前記時間領域の信号を周波数領域の第2の信号に変換する第2の変換部と、
前記アナログ回路毎に、前記第1の信号および前記第2の信号に基づいて、周波数領域での位相特性の逆特性を算出する第1の算出部と、
前記アナログ回路毎に、前記位相特性の逆特性に基づいてフィルタのタップ係数を算出する第2の算出部と、
前記アナログ回路毎に、前記第2の算出部によって算出されたタップ係数に基づいて前記アナログ回路に入力される前記所定信号をフィルタリングするFIR(Finite Impulse Response)フィルタと
を有することを特徴とする基地局。 - 前記第1の算出部は、
所定周波数毎に、前記第2の信号に前記第1の信号の逆数を乗算することにより、前記位相特性の逆特性を算出し、
前記基地局は、
前記アナログ回路毎に、前記所定周波数毎に前記第2の信号が存在するか否かを判定し、前記第2の信号が存在すると判定した前記所定周波数については、前記第1の算出部によって算出された前記位相特性の逆特性を用いて平均値を算出し、前記第2の信号が存在しないと判定した前記所定周波数については、前回算出された前記平均値を今回の前記平均値として算出し、算出した前記平均値を前記第2の算出部へ出力する出力部を有し、
前記第2の算出部は、
前記所定周波数毎に前記出力部から出力された前記平均値を用いて、前記タップ係数を算出することを特徴とする請求項1に記載の基地局。 - 前記アナログ回路毎に、前記所定信号の周波数帯域内において、前記出力部から前記所定周波数毎に出力された前記平均値の中で、前記周波数帯域内で最も外側に位置する前記所定周波数である第1の周波数における前記平均値を、前記周波数帯域内で前記第1の周波数に隣接する第2の周波数における前記平均値と、前記第2の周波数に隣接する第3の周波数における前記平均値とを通る直線上の値に置き換える置換部を有し、
前記第2の算出部は、
前記置換部によって置き換えられた値を含む前記平均値を用いて、前記タップ係数を算出することを特徴とする請求項2に記載の基地局。 - 前記アナログ回路毎に、前記所定信号の周波数帯域の外側の周波数帯域において、前記出力部から出力された前記平均値が緩やかに減衰するようにスムージングするスムージング部を有し、
前記第2の算出部は、
前記スムージング部によってスムージングされた前記平均値を用いて、前記タップ係数を算出することを特徴とする請求項2に記載の基地局。 - 前記第1の算出部は、
所定周波数毎に、前記第2の信号に前記第1の信号の複素共役を乗算することにより、前記位相特性の逆特性を算出し、
前記基地局は、
前記アナログ回路毎に、それぞれの前記所定周波数について、前記第1の算出部によって算出された前記位相特性の逆特性の平均値を正規化する正規化部を有し、
前記第2の算出部は、
前記所定周波数毎に前記正規化部によって正規化された前記平均値を用いて前記タップ係数を算出することを特徴とする請求項1に記載の基地局。 - 前記アナログ回路毎に、前記所定信号の周波数帯域内において、前記正規化部によって前記所定周波数毎に正規化された前記平均値の中で、前記周波数帯域内で最も外側に位置する前記所定周波数である第1の周波数における前記平均値を、前記周波数帯域内で前記第1の周波数に隣接する第2の周波数における前記平均値と、前記第2の周波数に隣接する第3の周波数における前記平均値とを通る直線上の値に置き換える置換部を有し、
前記第2の算出部は、
前記置換部によって置き換えられた値を含む前記平均値を用いて、前記タップ係数を算出することを特徴とする請求項5に記載の基地局。 - 前記アナログ回路毎に、前記所定信号の周波数帯域の外側の周波数帯域において、前記正規化部によって正規化された前記平均値が緩やかに減衰するようにスムージングするスムージング部を有し、
前記第2の算出部は、
前記スムージング部によってスムージングされた前記平均値を用いて、前記タップ係数を算出することを特徴とする請求項5に記載の基地局。 - 複数のアンテナと、前記アンテナ毎に設けられた複数のアナログ回路とを有する基地局におけるアンテナキャリブレーション方法において、
前記基地局が、
前記アナログ回路毎に、所定信号が前記アナログ回路を経由した後の時間領域の信号を周波数領域の第1の信号に変換し、
前記時間領域の信号を周波数領域の第2の信号に変換し、
前記アナログ回路毎に、前記第1の信号および前記第2の信号に基づいて、周波数領域での位相特性の逆特性を算出し、
前記アナログ回路毎に、前記位相特性の逆特性に基づいてフィルタのタップ係数を算出し、
前記アナログ回路毎に、算出された前記タップ係数に基づいて前記アナログ回路に入力される前記所定信号をフィルタリングする
処理を実行することを特徴とするアンテナキャリブレーション方法。
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