JP3519276B2 - キャリブレーション装置 - Google Patents
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Description
e Division Multiple Acces
s)方式のディジタル無線通信に適用可能なキャリブレ
ーション装置に関する。
クセス方式が採用されており、また、アンテナにはアダ
プティブアレーアンテナを用いる場合が多い。多元アク
セス方式とは、同一の帯域で複数の局が同時に通信を行
う際の回線接続方式のことである。この多元アクセス方
式に含まれるTDMAは、時分割多元接続と呼ばれ、同
じ周波数のキャリアを複数の局間において共通で使用
し、各局から送信する信号を断続的な信号(これをバー
スト信号と呼ぶ。)にして、各局からのバースト信号
が、互いに時間的にぶつからないように並べることによ
って多元接続を行う技術である。
ことが容易でないため、多重局数の増加に伴って同期捕
捉が困難になり、通信品質が悪化し、交信できなくなる
という問題点がある。上記の他局間干渉を十分に抑圧す
ることができれば、周波数利用効率の向上を図ることが
でき、同一セル(エリア)内における各局の通信品質の
向上や、容量(多重数又は回線接続数)の増加が可能に
なる。
ある制御アルゴリズムに基づいて、各アンテナ出力のウ
ェイトを決定し、周囲の状態の変化に適応しながら指向
性を制御するシステムである。複数アンテナで構成され
るアレーアンテナにおいて、各アンテナ出力に振幅・位
相シフトを加えて合成すると、アレーの指向性が変化す
る。
て、図18を参照して説明する。図18は、受信アダプ
ティブアレーアンテナの全体構成を示す図である。図1
8において、複数のアンテナ1801からの各アンテナ
出力1802は、ウェイト1803を乗じられた後合成
され、アレー出力1804となる。ここで、ウェイトの
制御は、 アレーの合成出力(1805) 各アンテナの出力(1802) 希望信号に関する事前知識(1806) の3つの情報に基づいて、ウェイト制御部1807にお
いて行われる。なお、ウエイトの制御に、アレーの合成
出力(1805)を用いない場合もある。
信信号のSINR(Sinal to Interfe
rence plus Noise Ratio:信号
対妨害プラス雑音)を最大化するアンテナシステムとし
て研究開発されてきたが、TDMA伝送において、他局
間干渉の対策としてアダプティブアレーアンテナが多く
用いられている。このTDMAにおける受信アダプティ
ブアレーアンテナについて、図19を参照して説明す
る。
ーの全体構成を示す図である。図19において、複数の
アンテナ1901に接続された無線部1902からの各
受信出力1903は、ウエイト1904を乗じられた後
合成され、アレー出力1905となる。ウエイトの制御
は、上記の図18における制御と同様に行われる。アレ
ー出力1905から受信データ1906が得られる。
レーアンテナを用いたTDMA伝送の概念図である。B
S2001は、受信アダプティブアレーアンテナを備
え、無指向性アンテナを備えた第一MS2002と通信
しているものとする。このとき、BS2001は、指向
性を制御することにより遅延波(2003及び200
4)を排除し、また同一周波数を使用する他局第二MS
2005からの干渉波を抑制する。
1902では、アンプやフィルタ等の素子遅延特性及び
振幅特性のばらつきにより、位相変動及び振幅変動から
構成される変動量(D1、d2、……、Dn)は個々に
異なる。従って、各無線部1902で異なる位相変動及
び振幅変動が付加されることになり、アンテナ受信端で
の受信信号波の位相及び振幅と、ウェイト制御部への入
力信号の位相及び振幅とが各アンテナ毎に異なることに
なる。これによって、ウェイト収束結果から得られるヌ
ル点を含む指向性パタンと実際の指向性パタンとが異な
ることになる。
性を制御する場合には、正しい指向性制御が不可能にな
る。上記現象の防止策としては、各アンテナ受信端での
受信信号の位相差及び振幅比をウェイト制御部への入力
信号の段階においても保持していることが必須である。
このため、事前に各無線部の遅延(D1、d2、……、
Dn)及び振幅を検出し、遅延量及び振幅量のばらつき
(差)を何らかの方法で補償することが必要になる。
無線部からの受信出力1903に対し、遅延差に相当す
る位相オフセット、及び振幅比に相当するゲインオフセ
ットを乗算する方法が考えられる。アダプティブアレー
装置の位相、及び振幅特性のばらつきの検出について
は、論文G.V.Tsoulos、M.A.Beach
“Calibration and Linearit
y issues for an Adaptive
Antenna System”、IEEE VTC、
Phoenix、 pp. 1597−1660、
May 1997により報告されている。上記論文はキ
ャリブレーション信号としてトーン信号を用いた方式を
提案している。
送における無線部のキャリブレーション装置について、
図21を参照して説明する。図21は、従来の無線部キ
ャリブレーション装置の全体構成を示すブロック図であ
る。なお、図21では、アンテナ数が2本の場合を例示
している。キャリブレーション信号発生回路2101か
ら発生するトーン信号(正弦波信号)2102を、無線
送信部2103に入力する。この例では、無線部におい
て直交変調がされているものとして、直交するIQ信号
としてsin(ωt)、cos(ωt)の信号を入力す
る。このときのトーン信号周期TはT=2π/ωであ
り、情報シンボル周波数fsに対してω=fs/m(m
>1)とする。図22は、トーン信号のIQ平面におけ
るコンスタレーションを示す。信号は図中の円周上を一
定周期2π/ωで回転する。
無線受信部の受信キャリア周波数fcで送信する機能を
有する。キャリア周波数fcで出力された信号を、ケー
ブル等を用いて、送信端子2104から無線受信部21
05、2106のアンテナ接続端子2107及び210
8に伝送する。このとき、ケーブル長はキャリア周波数
の波長に対して十分な精度で等しいものとする。各無線
受信部の直交検波出力2109、2110が検出回路2
111に入力される。検出回路2111では、入力した
トーン信号2102と検波出力2109とを比較するこ
とにより、(振幅比,位相差)=(Ar1,Δψr1)
(2112)を検出する。また、トーン信号2102と
検波出力2110とを比較することにより、(振幅比,
位相差)=(Ar2,Δψr2)(2113)を検出す
る。
(t)と検波出力b(t)のコンスタレーションの例を
示す。このとき、b(t)とa(t)の関係は、位相差
ψと振幅比Aを用いて、以下のように示される。 b(t)=A・exp(jψ)・a(t) このとき位相差ψは、無線送信部の遅延Dtと、ケーブ
ル遅延Dkと、無線受信部の遅延Drの合計遅延量D
(D=Dt+Dk+Dr)をトーン信号波長λ=c/ω
(cは光速)で割った余り(Dmodλ:modは剰余
演算子)の遅延量(位相量)を示す。
5、2106に対して、無線送信部の遅延Dtとケーブ
ル遅延Dkは共通であるので、検出した位相差Δψr1
とΔψr2との差は、無線受信部2105と2106と
の遅延量の差になる。また、振幅比Aは、キャリブレー
ション信号2102の振幅と検波出力の振幅との振幅比
を示す。よって、検出した振幅比Ar1とAr2との比
は、無線受信部2105と2106との振幅特性の差異
(振幅比)を表す。
及び位相差を検出することにより、ばらつき(差)を補
償することが可能になる。
DMA伝送における無線部のキャリブレーション装置に
おいては、キャリブレーション信号がトーン信号である
ため、ある特定の周波数、例えば中心周波数f0のみの
遅延特性及び振幅特性を測定することになる。これに対
して、実際の通信に使用するTDMA伝送の変調信号
は、広帯域信号であり、かつ無線部におけるフィルタ等
の群遅延特性及び周波数特性のように、周波数によって
遅延量及び減衰量が異なるため、変調信号を受信した場
合の正確な遅延特性及び振幅特性を測定することができ
ないという問題点がある。図24は、キャリブレーショ
ン信号と伝送信号とのスペクトラムの状態を示す図であ
る。図24において、変調信号が中心周波数f0の帯域
幅M[Hz]の広帯域信号であるのに対し、キャリブレ
ーション信号が線スペクトルであることが示されてお
り、キャリブレーション信号と、実際の変調信号とが大
きく異なっている。
れたものであり、TDMA伝送における無線部の遅延特
性、及び振幅特性の検出において、実際の通信に使用す
る変調信号と同一帯域、又はそれに近い帯域を有する信
号をキャリブレーション信号として使用し、各無線受信
部からの出力信号を相関検出した相関出力を検出するこ
とにより、無線受信部、及び無線送信部の正確な遅延特
性及び振幅特性を測定することができるキャリブレーシ
ョン装置を提供することを目的とする。
達成するために、以下のような手段を講じた。
発明は、無線通信に使用する帯域と同一又はそれに近似
した帯域のキャリブレーション信号を受信キャリア周波
数で送信するキャリブレーション信号送信手段と、前記
キャリブレーション信号の信号レベルを変化させる調整
手段と、信号レベル変化後のキャリブレーション信号を
アレーアンテナに対応して設けられた複数の無線受信部
へ伝送する伝送手段と、前記無線受信部から出力される
受信キャリブレーション信号を用いて前記調整手段が変
化させたキャリブレーション信号の信号レベルごとに前
記無線受信部の遅延特性及び振幅特性の少なくとも一方
を検出する検出手段と、を備える構成を採る。
ルタ等の群遅延特性及び周波数特性のように周波数によ
って遅延量及び減衰量が異なる特性であったとしても、
実際の通信に使用するTDMA方式の変調信号と同一帯
域又はそれに近い帯域のキャリブレーション信号を使用
するため、無線受信部が変調信号を受信した場合、無線
受信部の遅延特性及び振幅特性を正確に検出することが
できる。また、無線受信部における遅延及び振幅の差を
信号レベルに応じて細かく求めることができるため、ア
レーアンテナ無線受信装置における遅延差及び振幅差の
補償を、信号レベルに応じて正確に行うことができる。
載のキャリブレーション装置において、前記キャリブレ
ーション信号送信手段は、キャリブレーション信号を発
生するコード発生手段と、前記キャリブレーション信号
を変調して変調キャリブレーション信号を生成する変調
手段と、この変調キャリブレーション信号を無線送信す
る送信手段と、を備える構成を採る。
DMA方式の変調信号と同様の変調信号をキャリブレー
ション信号として使用することができるため、無線受信
部における遅延特性及び振幅特性を正確に検出すること
ができる。
載のキャリブレーション装置において、前記検出手段
は、前記調整手段がキャリブレーション信号を複数の信
号レベルに変化させた場合、この複数の信号レベルに対
応した複数の測定点に基づいて補間処理を行う補間手
段、を備える構成を採る。
近傍で測定し、記憶した遅延特性及び振幅特性のデータ
から補償すべき信号レベルの位相差及び振幅比を補間処
理により求めることができるため、アレーアンテナ無線
受信部における遅延差及び振幅差の補償を、信号レベル
に応じて正確に行うことができると共に、測定する信号
レベルのサンプル点を設ける必要が無くなる。
ら請求項3のいずれかに記載のキャリブレーション装置
において、制御信号に基づいて、前記アレーアンテナか
らの受信信号又は前記受信キャリブレーション信号のい
ずれか一方を前記無線受信部に入力する切替手段、をさ
らに備える構成を採る。
信信号と、受信キャリブレーション信号とを切替えるこ
とができるため、無線受信部における遅延特性及び振幅
特性を、キャリブレーションが必要となったときに測定
することができ、動作環境等に応じて遅延特性及び振幅
特性が時間的に変化する場合においても、補償を正確に
行うことができる。
ら請求項3のいずれかに記載のキャリブレーション装置
において、前記アレーアンテナからの受信信号と前記受
信キャリブレーション信号とを多重して前記無線受信部
に入力する多重手段、をさらに備える構成を採る。
ーション信号を多重して無線受信部に入力することがで
きるため、常時、又は必要なときに無線受信部の遅延特
性及び振幅特性を測定することができる。
ら請求項5のいずれかに記載のキャリブレーション装置
において、前記複数の無線受信部が出力する信号から前
記検出手段における検出の対象となる信号を選択する選
択手段、をさらに備える構成を採る。
差及び振幅比を時分割で求めた場合には、複数の無線受
信部への入力信号に対して相関演算や位相検出、振幅検
出を個別に行う必要が無くなるため、キャリブレーショ
ン装置における回路規模を縮小化させることが可能とな
る。
載のキャリブレーション装置において、前記受信キャリ
ブレーション信号と送信キャリブレーション信号との相
関を検出する相関手段と、前記変調キャリブレーション
信号からタイミング信号を生成して前記相関手段に出力
するタイミング調整手段と、をさらに備え、前記相関手
段は、前記タイミング信号に基づいて前記受信キャリブ
レーション信号と前記送信キャリブレーション信号との
相関を検出する構成を採る。
信号から生成されたタイミング信号に基づいて受信キャ
リブレーション信号の相関を検出することができるた
め、実際の通信に使用するTDMA方式の変調信号と同
一帯域又はそれに近い帯域のキャリブレーション信号を
使用して、変調キャリブレーション信号を受信した場
合、無線受信部の遅延特性及び振幅特性を正確に検出す
ることができる。
載のキャリブレーション装置において、前記受信キャリ
ブレーション信号と送信キャリブレーション信号との相
関を検出する相関手段と、前記変調キャリブレーション
信号の送信タイミングを制御する送信タイミング信号を
生成する送信タイミング制御手段と、前記送信タイミン
グ信号から相関検出タイミング信号を生成する相関検出
タイミング信号生成手段と、をさらに備え、前記相関手
段は、前記相関検出タイミング信号に基づいて前記受信
キャリブレーション信号の相関を検出する構成を採る。
ション信号の送信タイミングをカンニング信号として相
関手段に入力することにより、相関タイミングを調節す
るための回路を設ける必要が無くなるため、キャリブレ
ーション装置の回路規模を縮小化させることができる。
ら請求項8のいずれかに記載のキャリブレーション装置
において、ローカル信号を発生する信号発生源を備え、
前記信号発生源は、前記ローカル信号を前記キャリブレ
ーション信号送信手段及び前記複数の無線受信部に与え
る構成を採る。
とが使用する全てのローカル信号を共通化することによ
り、送信側と受信側とのキャリア周波数にずれが生じる
ことが無く、無線受信部における遅延特性及び振幅特性
以外の要因では受信位相及び振幅は変化することが無く
なるため、無線受信部における遅延特性及び振幅特性を
正確に検出することができる。
又は請求項8のいずれかに記載のキャリブレーション装
置において、前記検出手段は、前記相関手段が出力する
前記複数の無線受信部の相関値を記憶又は出力する手段
を備える構成を採る。
装置において、記憶した相関値を用いて各無線受信部の
遅延差及び振幅差を補償するオフセット値を求め、各無
線受信部からの出力信号にオフセット値を乗算すること
ができるため、ウェイト収束結果から得られる指向性パ
タンと実際の指向性パタンとが異なる事態を防止するこ
とができる。
又は請求項8のいずれかに記載のキャリブレーション装
置において、前記検出手段は、前記検出した相関に基づ
いて基準識別点からの位相差及び振幅比の少なくとも一
方を検出する構成を採る。また、請求項21記載の発明
は、請求項14記載のキャリブレーション装置におい
て、前記検出手段は、前記検出した相関に基づいて基準
識別点からの位相差及び振幅比の少なくとも一方を検出
する構成を採る。
送信部における遅延量及び振幅を基準識別点からの位相
差及び振幅比として検出することができるため、無線受
信部又は無線送信部の遅延特性及び振幅特性を正確に測
定することができる。
ン装置の発明は、アレーアンテナに対応して設けられた
複数の無線送信部に無線通信に使用する帯域と同一又は
それに近似した帯域のキャリブレーション信号をそれぞ
れ入力する複数のキャリブレーション信号生成手段と、
前記無線送信部から出力されるキャリブレーション信号
の信号レベルを変化させる調整手段と、信号レベル変化
後のキャリブレーション信号を無線受信部へ伝送する伝
送手段と、前記無線受信部から出力される受信キャリブ
レーション信号を用いて前記調整手段が変化させたキャ
リブレーション信号の信号レベルごとに前記無線送信部
の遅延特性及び振幅特性の少なくとも一方を検出する検
出手段と、を備える構成を採る。
ルタ等の群遅延特性及び周波数特性のように周波数によ
って遅延量及び減衰量が異なる特性であったとしても、
実際の通信に使用するTDMA方式の変調信号と同一帯
域又はそれに近い帯域のキャリブレーション信号を使用
するため、無線受信部が変調信号を受信した場合、無線
送信部における遅延特性及び振幅特性を正確に検出する
ことができる。また、無線送信部における遅延及び振幅
の差を信号レベルに応じて細かく求めることができるた
め、アレーアンテナ無線受信装置における遅延差及び振
幅差の補償を、信号レベルに応じて正確に行うことがで
きる。
2記載のキャリブレーション装置において、前記キャリ
ブレーション信号生成手段は、キャリブレーション信号
を発生するコード発生手段と、前記キャリブレーション
信号を変調して変調キャリブレーション信号を生成する
変調手段と、を備える構成を採る。
DMA方式の変調信号と同様の変調信号をキャリブレー
ション信号として使用することができるため、無線受信
部における遅延特性及び振幅特性を正確に検出すること
ができる。
2又は請求項13記載のキャリブレーション装置におい
て、前記複数の無線送信部の出力を多重する合成手段
と、前記各無線送信部の送信タイミングに基づいて前記
受信キャリブレーション信号と前記キャリブレーション
信号との相関を検出する相関手段と、をさらに備え、前
記検出手段は、前記相関手段の出力信号に基づいて前記
無線送信部の遅延特性及び振幅特性の少なくとも一方を
検出する構成を採る。
る信号の相関出力における位相及び振幅を、各無線送信
部毎に検出することができるため、各無線送信部の遅延
特性及び振幅特性を正確に測定することができる。
2記載のキャリブレーション装置において、前記検出手
段は、前記調整手段がキャリブレーション信号を複数の
信号レベルに変化させた場合、この複数の信号レベルに
対応した複数の測定点に基づいて補間処理を行う補間手
段、を備える構成を採る。
近傍で測定し、記憶した遅延特性及び振幅特性のデータ
から補償すべき信号レベルの位相差及び振幅比を補間処
理により求めることができるため、アレーアンテナ無線
送信部における遅延差及び振幅差の補償を、信号レベル
に応じて正確に行うことができると共に、測定する信号
レベルのサンプル点を設ける必要が無くなる。
2から請求項15のいずれかに記載のキャリブレーショ
ン装置において、制御信号に基づいて、前記アレーアン
テナからの受信信号又は前記受信キャリブレーション信
号のいずれか一方を前記無線受信部に入力する切替手
段、をさらに備える構成を採る。
信信号と、受信キャリブレーション信号とを切替えるこ
とができるため、無線送信部における遅延特性及び振幅
特性を、キャリブレーションが必要となったときに測定
することができ、動作環境等に応じて遅延特性及び振幅
特性が時間的に変化する場合においても、補償を正確に
行うことができる。
2から請求項15のいずれかに記載のキャリブレーショ
ン装置において、前記アレーアンテナからの受信信号と
前記受信キャリブレーション信号とを多重して前記無線
受信部に入力する多重手段、をさらに備える構成を採
る。
ーション信号を多重して無線受信部に入力することがで
きるため、常時、又は必要なときに無線送信部の遅延特
性及び振幅特性を測定することができる。
4記載のキャリブレーション装置において、前記各無線
送信部の送信タイミングから単一の送信タイミングを選
択して前記相関手段に出力する送信タイミング切替手
段、をさらに備える構成を採る。
差及び振幅比を時分割で求めた場合には、複数の無線送
信部への入力信号に対して相関演算や位相検出、振幅検
出を個別に行う必要が無くなるため、キャリブレーショ
ン装置における回路規模を縮小化させることが可能とな
る。
2から請求項18のいずれかに記載のキャリブレーショ
ン装置において、ローカル信号を発生する信号発生源を
備え、前記信号発生源は、前記ローカル信号を前記複数
の無線送信部及び前記無線受信部に与える構成を採る。
とが使用する全てのローカル信号を共通化することによ
り、送信側と受信側とのキャリア周波数にずれが生じる
ことが無く、無線送信部における遅延特性及び振幅特性
以外の要因では受信位相及び振幅は変化することが無く
なるため、無線送信部における遅延特性及び振幅特性を
正確に検出することができる。
4記載のキャリブレーション装置において、前記検出手
段は、前記相関手段が出力する前記無線送信部の相関値
を記憶又は出力する手段を備える構成を採る。
部において、記憶した相関値を用いて各無線送信部の遅
延差及び振幅差を補償するオフセット値を求め、各無線
送信部からの出力信号にオフセット値を乗算することが
できるため、ウェイト収束結果から得られる指向性パタ
ンと実際の指向性パタンとが異なる事態を防止すること
ができる。
から請求項21のいずれかに記載のキャリブレーション
装置を備える構成を採る。
部におけるフィルタ等の群遅延特性及び周波数特性のよ
うに周波数によって遅延量及び減衰量が異なる特性であ
ったとしても、実際の通信に使用するTDMA方式の変
調信号と同一帯域又はそれに近い帯域のキャリブレーシ
ョン信号を使用するため、変調信号を受信した場合、無
線送信部又は無線受信部の遅延特性及び振幅特性を正確
に検出することができる。
て、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で、図
面中、ハイブリッドHから無線受信部(RX1)、及び
ハイブリッドHから無線受信部(RX2)までの変化量
(位相及び振幅)は、測定済みであり、既知であるとす
る。また、コード発生器から送信器まで、及び受信器以
降は、ディジタル信号が伝達される。
形態1に係るキャリブレーション装置の全体構成を示す
ブロック図である。実施の形態1では、アンテナを2本
備え、また、キャリブレーション装置で使用する変調方
式は、通常の通信と同一の方式であるとし、変調はQP
SK変調とする。また、無線部においては直交変調及び
直交検波するものとする。
発生器103によって生成され、変調回路102におい
て変調されて無線送信部104に入力される。なお、コ
ード発生器103は、PNコードや直交コードを発生す
る。
交変調された後、キャリア周波数fcにアップコンバー
トされ、送信端子105より出力される。fcは本シス
テムの受信キャリア周波数である。キャリア周波数fc
で出力された信号は、ケーブル106等を用いて、送信
端子105から無線受信部107、108のアンテナ接
続端子109及び110に伝送される。このとき、ケー
ブル長はキャリア周波数の波長に対して十分な精度で等
しいものとする。
11、複素相関器112に入力され、タイミング制御回
路113によって調整されたタイミングにより複素相関
器111、112が相関検出を行い、相関出力114、
115を出力する。検出回路116では、相関出力11
4から求まる受信信号点(以後は受信点)r1と基準と
なる識別点(以後は基準識別点)とを比較することによ
り、(振幅比,位相差)=(Ar1,Δψr1)117
を求める。ここで求まる位相差は、無線送信部104の
遅延Dtと、ケーブル106の遅延Dkと、無線受信部
107の遅延Dr1の合計遅延量D(D=Dt+Dk+
Dr1)をキャリア周波数fcの波長λcで割ったあま
りの遅延量に相当する。同様に、相関出力115から求
まる受信点r2と基準識別点とを比較することにより、
(振幅比,位相差)=(Ar2,Δψr2)118が求
まる。
示す図である。図2(1)は、QPSK変調における基
準識別点の位置を示す図である。このように、QPSK
変調では、基準識別点は座標(1,1)、(−1,
1)、(−1,−1)、(1,−1)に位置している。
図2(2)は、無線部RX1(107)側、また、図2
(3)に無線部RX2(108)側のコンスタレーショ
ン及び基準識別点からの振幅比及び位相差の様子を示
す。
ば、TDMA伝送における無線受信部の遅延特性及び振
幅特性の検出において、実際の通信に使用する変調信号
と同一の帯域幅の信号又はそれに近い帯域を有する信号
をキャリブレーション信号として使用し、各無線受信部
からの出力信号の相関出力と基準識別点とを比較するこ
とにより、より正確な遅延差及び振幅比を検出すること
ができる。
ットとして各無線受信部の出力信号に乗算することによ
り、ウェイト収束結果から得られるヌル点を含む指向性
パタンと実際の指向性パタンとが異なるという問題を解
決することも可能になる。
SK変調とし、また、無線部おいては直交変調及び直交
検波するものとしたが、本発明において上記変調方式及
び検波方式は必須ではなく、別の方式においても同様に
検出が行えることは明らかである。また、位相特性又は
振幅特性のいずれか一方のみを測定することが容易に行
えることは明らかである。
の遅延差及び振幅比である必要性はなく、相関出力を基
に計算される各無線受信部間のオフセット値を検出値と
して出力することも考えられる。例えば、図1において
相関出力114、115(図2(2)、(3)の受信点
r1及びr2)は位置ベクトルR1、R2で表現される
ものとする。検出回路116では、無線受信部の位相特
性及び振幅特性を無線受信部RX1(107)に一致さ
せる補償を行う場合のオフセット値を求める。このと
き、オフセット値をベクトルZri(i=1,2)とす
ると、 Zr1=1 Zr2=R1/R2=R1×R2*/|R2|2(*は
複素共役を表す) と表現できる。そして、上記値を117、118として
出力する。また、本発明の実施の形態1に係るキャリブ
レーション装置では、相関値をそのまま出力又は記憶す
ることも考えられる。この場合、記憶してある相関値を
用いて各無線受信部の遅延差及び振幅差を補償するオフ
セット値を求める演算は、アレーアンテナ無線受信装置
側で行うことになる。そして、アレーアンテナ無線受信
装置では、無線受信部RX1(107)、RX2(10
8)からの出力信号に対して前記Zr1及びZr2を乗
算することにより、遅延特性及び振幅特性のばらつきを
補償し、ウェイト収束結果から得られる指向性パタンと
実際の指向性パタンとが異なることを防止できる。
たが、異なる長さの場合においても、あらかじめ遅延量
及び減衰量が既知であれば位相差及び振幅比を検出する
際に、上記既知の遅延量と減衰量を補正して求めること
ができる。なお、無線部で使用する基準信号(10MH
z等の水晶発振器によるクロック)は全て共通化してお
くものとする。
態2に係るキャリブレーション装置について説明する。
図3は、本発明の実施の形態2に係るキャリブレーショ
ン装置の全体構成を示すブロック図である。実施の形態
2では、送信端子306の出力先にアッテネータ306
を設けた。このアッテネータ306は、減衰器であって
も良い。また、実施の形態2では、上記の実施の形態1
と同様に、アンテナを2本備える。
た無線受信部の遅延特性Δψri(Pm)の例を示し、
図4(b)は、振幅特性Ari(Pm)の例を示す図で
ある。図4に示すような遅延特性及び振幅特性を持つ場
合には、実施の形態1で示したように、無線受信部に特
定の受信電界レベルで入力した時の遅延量を検出しても
不十分であり、Pmを変化させた時の遅延特性Δψri
(Pm)及び振幅特性Ari(Pm)を測定する必要が
ある。
01は、コード発生器302で生成され、変調回路30
3により変調され、無線送信部304に入力される。こ
のコード発生器302は、PNコードや直交コードを発
生する。次に、無線送信部304において、送信信号は
直交変調された後、キャリア周波数fcにアップコンバ
ートされ、送信端子305より出力される。fcは本シ
ステムの受信キャリア周波数である。キャリア周波数f
cで出力された信号は、アッテネータ306を接続した
ケーブル307を用いて、送信端子305から無線受信
部308、309のアンテナ接続端子310及び311
に伝送される。各無線受信部の受信出力が相関器31
2、相関器313に入力され、タイミング制御回路31
4によって調整されたタイミングにより、相関器31
2、313が相関検出を行い、相関出力315、316
を出力する。検出回路317では、アッテネータ設定値
を変化させることにより、受信電界レベルPmを変化さ
せたときの位相差Δψr1(Pm)、Δψr2(Pm)
及び振幅比Ar1(Pm)、Ar2(Pm)を求め出力
し又は記憶する。
るキャリブレーション装置によれば、無線受信部の遅延
量の差に相当する位相差Δψr1(Pm)、Δψr2
(Pm)、及び振幅比Ar1(Pm)、Ar2(Pm)
を受信電界レベルに応じて細かく求めることができるた
め、アダプティブアレーアンテナ無線受信装置における
遅延特性及び振幅特性のばらつき補償を、受信電力レベ
ルに応じて正確に行うことが可能である。
態3に係るキャリブレーション装置について説明する。
図5は、本発明の実施の形態3に係るキャリブレーショ
ン装置の全体構成を示すブロック図である。実施の形態
3では、上記の実施の形態2に係るキャリブレーション
装置において、切替スイッチ508,509を設けた。
また、実施の形態3でも、実施の形態2と同様に、アン
テナを2本備える。
01が送信端子505より出力され、アッテネータ50
6により受信電界レベルを変化させるまでは、上記の実
施の形態2と同様に動作する。すなわち、キャリブレー
ション信号501は、コード発生器502で生成され、
変調回路503により変調され、無線送信部504に入
力される。なお、コード発生器502は、PNコードや
直交コードを発生する。無線送信部504において、送
信信号は直交変調された後、キャリア周波数fcにアッ
プコンバートされ送信端子505より出力される。キャ
リア周波数fcで出力された信号は、アッテネータ50
6を接続したケーブル507を用いて、送信端子505
から切替スイッチ508及び509に伝送される。スイ
ッチ508、509は、SW切替信号510によりアン
テナからの受信信号とキャリブレーション用変調信号と
を切り替える。切替スイッチ508,509からの信号
は、無線受信部511、512に伝送される。
3、相関器514に入力され、タイミング制御回路51
5によって調整されたタイミングによって相関器51
3、514によって相関検出が行われ、相関出力51
6、517が出力される。検出回路518では、アッテ
ネータ設定値を変化させることにより、受信電界レベル
Pmを変化させたときの位相差Δψr1(Pm)、Δψ
r2(Pm)及び振幅比Ar1(Pm)、Ar2(P
m)を求め、出力又は記憶する。
るキャリブレーション装置によれば、スイッチ切替信号
を制御することにより、無線受信部の遅延特性及び振幅
特性を必要なときに測定することが可能である。これに
より、動作環境等により上記遅延特性及び振幅特性が時
間的に変化する場合においても、補償を正確に行うこと
が可能である。
態4に係るキャリブレーション装置について説明する。
図6は、本発明の実施の形態4に係るキャリブレーショ
ン装置の全体構成を示すブロック図である。図6に示す
ように、実施の形態4は、上記の実施の形態2における
キャリブレーション装置に多重回路を設けた。また、実
施の形態4でも、実施の形態2と同様に、アンテナを2
本備える。
01が送信端子605より出力され、アッテネータ60
6により受信電界レベルを変化させるまでは、実施の形
態2と同様に動作する。すなわち、キャリブレーション
信号601は、コード発生器602で生成され、変調回
路603により変調され、無線送信部604に入力され
る。なお、コード発生器602は、PNコードや直交コ
ードを発生する。無線送信部604において、送信信号
が直交変調された後、キャリア周波数fcにアップコン
バートされ送信端子605より出力される。キャリア周
波数fcで出力された信号は、アッテネータ606を接
続したケーブル607を用いて、送信端子605から多
重回路608及び609に伝送される。多重回路60
8、609はアンテナからの受信信号とキャリブレーシ
ョン用の変調信号とを多重する。そして、多重された信
号は、無線受信部610、611に伝送される。
2、相関器613に入力され、タイミング制御回路61
4によって調整されたタイミングにより相関器612、
613が相関検出を行い、相関出力615、616を出
力する。検出回路617では、アッテネータ設定値を変
化させることにより、受信電界レベルPmを変化させた
ときの位相差Δψr1(Pm)、Δψr2(Pm)及び
振幅比Ar1(Pm)、Ar2(Pm)を求め出力又は
記憶する。
るキャリブレーション装置によれば、通常の通信を途絶
することなく無線受信部の遅延特性及び振幅特性を常
時、又は必要なときに測定することが可能である。これ
により、動作環境等により上記遅延特性及び振幅特性が
時間的に変化する場合においても、補償を正確に行うこ
とが可能である。なお、測定を行わないときには、無線
送信部の電源をオフにすることにより、受信信号にとっ
て雑音成分となるキャリブレーション信号が全く出力さ
れないようにすることが考えられる。
態5に係るキャリブレーション装置について説明する。
図7は、本発明の実施の形態5に係るキャリブレーショ
ン装置の全体構成を示すブロック図である。実施の形態
5では、実施の形態2と同様に、アンテナを2本備え
る。図7において、キャリブレーション信号が送信端子
より出力され、アッテネータにより受信電界レベルを変
化させるまでは、実施の形態2と同様に動作する。すな
わち、キャリブレーション信号701は、コード発生器
702で生成され、変調回路703により変調され、無
線送信部704に入力される。なお、コード発生器70
2は、PNコードや直交コードを発生する。無線送信部
704において、送信信号は直交変調された後、キャリ
ア周波数fcにアップコンバートされ、送信端子705
より出力される。キャリア周波数fcで出力された信号
は、アッテネータ706を接続したケーブル707を用
いて、送信端子705から無線受信部708、709に
伝送される。
710により切替られて相関器711に入力され、タイ
ミング制御回路712によって調整されたタイミングに
より相関器711により相関検出が行われ、相関出力7
13を出力する。検出回路714では、アッテネータ7
06の設定値を変化させることにより、受信電界レベル
Pmを変化させたときの振幅比Ari(Pm)及び位相
差Δψri(Pm)715を求め出力又は記憶する。よ
って、切替スイッチ710が無線受信部708の出力を
選択する場合には、相関器711が相関検出を行い、相
関出力713を出力する。検出回路714では振幅比A
r1(Pm)及び位相差Δψr1(Pm)715を求め
出力又は記憶する。一方、切替スイッチ710が無線受
信部709の出力を選択する場合には、相関器711が
相関検出を行い、相関出力713を出力する。検出回路
714では振幅比Ar2(Pm)及び位相差Δψr2
(Pm)715を求め、出力又は記憶する。
るキャリブレーション装置によれば、複数の無線受信部
の遅延特性及び振幅特性をスイッチで切り替えて時分割
に求めた場合には、複数の無線受信部への入力信号に対
して相関演算や位相検出を同時に処理する必要がないた
め、キャリブレーション装置の回路規模を削減すること
が可能である。
態6に係るキャリブレーション装置について説明する。
図8は、本発明の実施の形態6に係るキャリブレーショ
ン装置の全体構成を示すブロック図である。実施の形態
6では、上記の実施の形態2と同様に、アンテナを2本
備える。図8において、キャリブレーション信号が送信
端子より出力され、アッテネータにより受信電界レベル
を変化させるまでは、上記の実施の形態2と同様に動作
する。すなわち、キャリブレーション信号801は、コ
ード発生器802で生成され、変調回路803により変
調され、無線送信部804に入力される。なお、コード
発生器802は、PNコードや直交コードを発生する。
無線送信部804において、送信信号は直交変調された
後、キャリア周波数fcにアップコンバートされ送信端
子805より出力される。キャリア周波数fcで出力さ
れた信号は、アッテネータ806を接続したケーブル8
07を用いて、無線受信部808、809に伝送され
る。このとき、送信タイミング制御回路810は、変調
回路803に送信タイミング信号811を出力し、変調
されたキャリブレーション信号の送信タイミングを制御
している。
おいて、送信側の変調信号の相関器入力タイミングを調
節することにより、相関検出タイミングを制御していた
のに対して、この送信タイミング信号811をカンニン
グ信号として、同期回路817が、相関検出タイミング
t1、t2を生成する。すなわち、送信側の変調信号が
タイミング制御回路に入力されることなく、相関検出タ
イミングが生成される。そして、上記タイミングt1、
t2により相関器812、813が相関検出を行い、相
関出力814、815を出力する。検出回路816で
は、アッテネータ設定値を変化させることにより、受信
電界レベルPmを変化させたときの位相差Δψr1(P
m)、Δψr2(Pm)、及び振幅比Ar1(Pm)、
Ar2(Pm)を求め、出力又は記憶する。
るキャリブレーション装置によれば、変調されたキャリ
ブレーション信号の送信タイミングをカンニング信号と
して相関器に入力することにより、相関検出タイミング
を生成するため、送信側の変調信号の相関タイミングを
調節する回路が必要ない。このため、キャリブレーショ
ン装置の回路規模を削減することが可能である。
態7に係るキャリブレーション装置について説明する。
図9は、本発明の実施の形態7に係るキャリブレーショ
ン装置の全体構成を示すブロック図である。実施の形態
7では、上記の実施の形態2と同様に、アンテナを2本
備える。ここでは、実施の形態1で示したように、一般
に無線部で使用する基準信号(10MHz等の水晶発振
器によるクロック)は全て共通化しておく。しかし、無
線送信部と無線受信部で使用するローカル信号が異なる
場合は、別々のシンセサイザで生成されるローカル信号
に誤差を原因として、送信側と受信側のキャリア周波数
fcに微妙なずれが生じる可能性がある。このため上記
現象が生じた場合には、無線部の遅延量が時間的に変化
しない場合においても、受信位相が時間的に変化するこ
とになる。よって、基準識別点と受信点との差から位相
差Δψr及び振幅比Arを求める場合において、正確な
値を検出することが不可能になる。
キャリブレーション装置は、実施の形態2に係るキャリ
ブレーション装置において、無線部で使用するローカル
信号(Lo信号)を全て共通化している。
ての無線部に共通に供給されているものとする。その他
の構成及び動作は実施の形態2と同様である。すなわ
ち、キャリブレーション信号901は、コード発生器9
02で生成され、変調回路903により変調され、無線
送信部904に入力される。なお、コード発生器902
は、PNコードや直交コードを発生する。無線送信部9
04において、送信信号は直交変調された後、キャリア
周波数fcにアップコンバートされ送信端子905より
出力される。キャリア周波数fcで出力された信号は、
アッテネータ906を接続したケーブル907を用い
て、無線受信部908、909に伝送される。そして、
各無線受信部の受信出力が相関器910、911に入力
され、タイミング制御回路912によって調整されたタ
イミングにより相関器910、911が相関検出を行
い、相関出力913、914を出力する。検出回路91
5では、アッテネータ設定値を変化させることにより、
受信電界レベルPmを変化させたときの位相差Δψr1
(Pm)、Δψr2(Pm)、及び振幅比Ar1(P
m)、Ar2(Pm)を求め、出力又は記憶する。
るキャリブレーション装置によれば、無線送信部と無線
受信部で使用するローカル信号を共通化することによ
り、送信側と受信側のキャリア周波数fcにずれが生じ
る可能性をなくすことができる。これにより無線部の遅
延特性及び振幅特性以外の要因では、位相及び振幅は変
化しなくなるため正確な遅延量を検出することが可能に
なる。
のアレーアンテナ無線装置の無線送信部1001が出力
する変調信号を周波数変換部1002に入力して受信キ
ャリア周波数fcに変換して無線受信部に伝送するよう
に構成することが考えられる。これにより、周波数変換
部1002を設けるだけの簡単な構成で実際の通信に用
いる変調信号と同様の広帯域のキャリブレーション信号
を生成することができる。
態8に係るキャリブレーション装置について説明する。
図11は、本発明の実施の形態8に係るキャリブレーシ
ョン装置の全体構成を示すブロック図である。実施の形
態8では、実施の形態2に係るキャリブレーション装置
における検出回路の出力先に、補間回路を設けた。ま
た、実施の形態8は、上記の実施の形態2と同様に、ア
ンテナを2本備える。
に示すように、受信電界レベルPmに応じた無線受信部
の遅延特性Δψri(Pm)及び振幅特性Ari(P
m)を持つ場合には、Pmを変化させた時の遅延特性Δ
ψri(Pm)及び振幅特性Ari(Pm)を測定する
必要がある。しかし、図3において、アッテネータ設定
値を変化させ、受信電界レベルPmを変化させたときの
位相差Δψr1(Pm)及びΔψr2(Pm)を求め出
力又は記憶することにより、アレーアンテナ無線受信装
置における遅延特性及び振幅特性のばらつき補償を、受
信電力レベルに応じてより正確に行うためには、アッテ
ネータ変化量を細かく、かつ広範囲に渡って変化させる
必要があり、キャリブレーションに要する時間及び記憶
するデータ量は膨大になる。
キャリブレーション装置構成に加えて、実際に測定した
各無線部の遅延差及び振幅比を用いて、補間処理によ
り、測定した受信電力レベル以外の受信電力レベルに対
する遅延差及び振幅比を求める補間回路1118を備え
る。
1101は、コード発生器1102で生成され、変調回
路1103により変調され、無線送信部1104に入力
される。なお、コード発生器1102は、PNコードや
直交コードを発生する。無線送信部1104において、
送信信号は直交変調された後、キャリア周波数fcにア
ップコンバートされ送信端子1105より出力される。
fcは本システムの受信キャリア周波数である。キャリ
ア周波数fcで出力された信号は、アッテネータ110
6を接続したケーブル1107を用いて、送信端子11
05から無線受信部1108、1109のアンテナ接続
端子1110及び1111に伝送される。
2、1113に入力され、タイミング制御回路1114
によって調整されたタイミングにより相関器1112、
1113が相関検出を行い、相関出力1115、111
6を出力する。検出回路1117では、アッテネータ設
定値を変化させることにより、受信電界レベルPmを変
化させたときの位相差Δψr1(Pm)、Δψr2(P
m)、及び振幅比Ar1(Pm)、Ar2(Pm)を求
め出力する。補間回路1118では、上記測定した受信
電界レベルPm以外の位相特性Δψri(Pm)、及び
振幅特性Ari(Pm)をも求めた上で、位相特性Δψ
ri(Pm)、及び振幅特性Ari(Pm)を出力す
る。例えば、図4において、受信電界レベルP0、P2
における位相差Δψri(P0)、Δψri(P2)、
及び振幅比Ari(P0)、Ari(P2)を実際に測
定した値とする。このとき、補間回路1118では、測
定していない受信電界レベルP1の位相特性Δψri
(P1)、及び振幅特性Ari(P1)を1次線形補間
により、以下のようにして求めることができる。 Δψri(P1)=(t・Δψri(P0)+s・Δψ
ri(P2))/(s+t) Ari(P1)=(t・Ari(P0)+s・Ari
(P2))/(s+t) ただし、P1=(t・P0+s・P2)/(s+t)、
0<s、t<1
るキャリブレーション装置によれば、補償したい受信電
界レベル近傍で測定し記憶した遅延特性及び振幅特性の
データから、補償したい受信電界レベルの位相差及び振
幅比を補間処理により求めることが可能である。このた
め、アレーアンテナ無線受信装置における遅延差及び振
幅差の補償を、受信電界レベルに応じてより正確に行う
ばかりでなく、測定する受信電力レベルPmのサンプル
点を削減することが可能になる。
は、必ずしも基準識別点からの遅延差及び振幅比である
必要はなく、相関検出した相関出力を基に計算すること
も考えられる。例えば、実際に測定した相関出力111
5を相関ベクトルRi(i=1、2)で表現するものと
し、受信電界レベルP0、P2における相関ベクトルを
Ri(p0)、Ri(p2)とする。補間回路1118
では、測定していない受信電界レベルP1の相関ベクト
ルRi(P1)を1次線形補間により、以下のようにし
て求めることができる。 Ri(P1)=(t・Ri(P0)+s・Ri(P
2))/(s+t) ただし、P1=(t・P0+s・P2)/(s+t)、
0<s、t<1 上記Ri(P1)を基に測定していない受信電界レベル
P1の位相特性Δψri(P1)、及び振幅特性Ari
(P1)を求めることができる。さらに、無線受信部の
位相特性及び振幅特性を無線受信部RX1(1108)
に一致させる補償を行う場合のオフセット値を補間処理
により求めた相関ベクトルRi(P1)から求めること
もできる。すなわち、オフセット値をベクトルZri
(Pm)(i=1、2、m=0、1、2、・・・)とす
ると、 Zr1(P1)=1 Zr2(P1)=R1(P1)/R2(P1)=R1
(P1)×R2(P1)*/|R2(P1)|2 (*
は複素共役を表す) として計算することができる。
態9に係るキャリブレーション装置について説明する。
図12は、本発明の実施の形態9に係るキャリブレーシ
ョン装置の全体構成を示すブロック図である。図12に
示すように、実施の形態9でもアンテナを2本備える。
図12において、キャリブレーション信号1201、1
202は、変調回路1205、1206により変調され
る。実施の形態9では、キャリブレーション装置で使用
する変調方式は、通常の通信と同一方式とし、一例とし
て変調としてQPSK変調とし、また、無線部おいては
直交変調及び直交検波するものとした。各無線送信部に
入力されるキャリブレーション信号1201、1202
は、コード発生器1203、1204によって生成さ
れ、変調回路1205、1206において変調され、無
線送信部1207、1208に入力される。なお、各コ
ード発生器は、異なるPNコードや直交コードを発生す
る。PNコードの場合は、それぞれのコードの相関が少
なくなるように十分に長い相関時間が必要となる。図2
の(1)に変調信号のコンスタレーションを示す。無線
送信部1207、1208において、送信信号は直交変
調された後、キャリア周波数fcにアップコンバートさ
れ、アンテナ接続端子1209、1210から加算回路
1211に入力され、加算回路1211により加算され
出力される。fcは本システムの受信キャリア周波数で
ある。キャリア周波数fcで出力された信号は、アッテ
ネータ1212を接続したケーブル1213を用いて、
加算回路1211から無線受信部1214の受信端子1
215に伝送される。このとき、ケーブル長はキャリア
周波数の波長に対して十分な精度で等しいものとし、加
算器及びアッテネータによる遅延量は測定済みとする。
1216、1217に入力され、タイミング制御回路1
218、1219によって調整されたタイミングにより
相関器1216、1217が相関検出を行い、相関出力
1220、1221を出力する。このとき、キャリブレ
ーション信号として、無線送信部毎に異なるPNコード
あるいは直交コードを用いているので、相関器121
6、1217から出力される相関出力1220、122
1から、無線送信部毎の遅延量を得ることができる。検
出回路1222では、相関出力1220から求まる受信
信号点(以後は受信点)r1と基準となる識別点(以後
は基準識別点)とを比較することにより、(振幅比、位
相差)=(Ar1、Δψr1)1223を求める。ここ
で求まる位相差は、無線送信部1207の遅延Dtと、
加算回路1209による遅延Daと、ケーブル1211
の遅延Dk(アッテネータでの遅延を含む)と、無線受
信部1212の遅延Dr1の合計遅延量D(D=Dt+
Da+Dk+Dr1)をキャリア周波数fcの波長λc
で割ったあまりの遅延量に相当する。同様に、相関出力
1221から求まる受信点r2と基準識別点とを比較す
ることにより、(振幅比、位相差)=(Ar2、Δψr
2)1224が求まる。図2の(2)に無線部TX1
(1207)側の、また(3)に無線部TX2(120
8)側のコンスタレーション及び基準識別点からの振幅
比及び位相差の様子を示す。
るキャリブレーション装置によれば、TDMA伝送にお
ける無線送信部の遅延特性及び振幅特性の検出におい
て、実際の通信に使用する変調信号と同一の帯域幅の信
号又はそれに近い帯域を有する信号をキャリブレーショ
ン信号として使用し、無線受信部からの出力信号の相関
出力と基準識別点とを比較することにより、より正確な
遅延差及び振幅比を検出することができる。
ットとして各無線送信部の入力信号に乗算することによ
り、ウェイト収束結果から得られるヌル点を含む指向性
パタンと実際の指向性パタンとが異なるという問題を解
決することも可能になる。
SK変調とし、また、無線部おいては直交変調及び直交
検波するものとしたが、本発明において上記変調方式及
び検波方式は必須ではなく、別の方式においても同様に
検出が行えることは明らかである。また、位相特性又は
振幅特性のいずれか一方のみを測定することが容易に行
えることは明らかである。
の遅延差及び振幅比である必要性はなく、相関出力を基
に計算される各無線送信部間のオフセット値を検出値と
して出力することも考えられる。また、キャリブレーシ
ョン装置では相関値をそのまま出力又は記憶することも
考えられる。この場合、記憶してある相関値を用いて各
無線送信部の遅延差及び振幅差を補償するオフセット値
を求める演算は、アレーアンテナ無線送信装置側で行う
ことになる。そして、アレーアンテナ無線送信装置で
は、無線送信部TX1(1207)、TX2(120
8)への入力信号に対して、遅延特性及び振幅特性のば
らつきを補償し、ウェイト収束結果から得られる指向性
パタンと実際の指向性パタンとが異なることを防止でき
る。
たが、異なる長さの場合においても、あらかじめ遅延量
及び減衰量が既知であれば位相差及び振幅比を検出する
際に、上記既知の遅延量と減衰量を補正して求めること
ができる。なお、無線部で使用する基準信号(10MH
z等の水晶発振器によるクロック)は全て共通化してお
くものとする。
定した各無線部の遅延差及び振幅比を用いて、補間処理
により、測定した受信電力レベル以外の受信電力レベル
に対する遅延差及び振幅比を求める補間回路を、検出回
路1222の出力先に設けることも可能である。
形態10に係るキャリブレーション装置について説明す
る。図13は、本発明の実施の形態10に係るキャリブ
レーション装置の全体構成を示すブロック図である。実
施の形態10では、上記の実施の形態9に係るキャリブ
レーション装置の構成に、切替スイッチを追加した。ま
た、図13に示すように、実施の形態10でも、アンテ
ナを2本備える。また、実施の形態10では、キャリブ
レーション信号が加算回路1311より出力されるまで
は、上記の実施の形態9と同様に動作する。
リブレーション信号1301、1302は、コード発生
器1303、1304によって生成され、変調回路13
05、1306において変調され、無線送信部130
7、1308に入力される。なお、各コード発生器は、
異なるPNコードや直交コードを発生する。PNコード
の場合は、それぞれのコードの相関が少なくなるように
十分に長い相関時間が必要となる。無線送信部130
7、1308において、送信信号は直交変調された後、
キャリア周波数fcにアップコンバートされ、アンテナ
接続端子1309、1310から加算回路1311に入
力され、加算回路1311により加算され、出力され
る。fcは本システムの受信キャリア周波数である。キ
ャリア周波数fcで出力された信号は、アッテネータ1
312を接続したケーブル1313を用いて、加算回路
1311から切替スイッチ1314に伝送される。スイ
ッチ1314はSW切替信号1315によりアンテナか
らの受信信号とキャリブレーション用変調信号とを切り
替える。そして、切替スイッチからの信号は、無線受信
部1316に伝送される。このあとの動作は、上記の実
施の形態9と同様である。すなわち、無線受信部の受信
出力が相関器1317、1318に入力され、タイミン
グ制御回路1319、1320によって調整されたタイ
ミングによりより相関器1317、1318が相関検出
を行い、相関出力1321、1322を出力する。この
とき、キャリブレーション信号として、無線送信部毎に
異なるPNコードあるいは直交コードを用いているの
で、相関器1317、1318から出力される相関出力
1321、1322から、無線送信部毎の遅延量を得る
ことができる。検出回路1323では、位相差Δψr
1、Δψr2及び振幅比Ar1、Ar2を求め、出力又
は記憶する。
係るキャリブレーション装置によれば、スイッチ切替信
号を制御することにより、無線送信部の遅延特性及び振
幅特性を必要なときに測定することが可能である。これ
により、動作環境等により上記遅延特性及び振幅特性が
時間的に変化する場合においても、補償を正確に行うこ
とが可能である。
形態11に係るキャリブレーション装置について説明す
る。図14は、本発明の実施の形態11に係るキャリブ
レーション装置の全体構成を示すブロック図である。図
14に示すように、実施の形態11では、上記の実施の
形態9に係るキャリブレーション装置に、多重回路を追
加した。また、実施の形態11では、アンテナを2本備
える。
信号が加算回路より出力させるまでは、実施の形態9と
同様に動作する。すなわち、各無線送信部に入力される
キャリブレーション信号1401、1402は、コード
発生器1403、1404によって生成され、変調回路
1405、1406において変調され、無線送信部14
07、1408に入力される。なお、各コード発生器
は、異なるPNコードや直交コードを発生する。PNコ
ードの場合は、それぞれのコードの相関が少なくなるよ
うに十分に長い相関時間が必要となる。無線送信部14
07、1408において、送信信号は直交変調された
後、キャリア周波数fcにアップコンバートされ、アン
テナ接続端子1409、1410から加算回路1411
に入力され、加算回路1411により加算され出力され
る。fcは本システムの受信キャリア周波数である。キ
ャリア周波数fcで出力された信号は、アッテネータ1
412を接続したケーブル1413を用いて、加算回路
1411から多重回路1414に伝送される。多重回路
1414は、アンテナからの受信信号とキャリブレーシ
ョン用の変調信号とを多重する。そして、多重された信
号は、無線受信部1415に伝送される。このあとの動
作は、上記の実施の形態9と同様である。すなわち、無
線受信部の受信出力が相関器1416、1417に入力
され、タイミング制御回路1418、1419によって
調整されたタイミングによりより相関器1416、14
17が相関検出を行い、相関出力1420、1421を
出力する。このとき、キャリブレーション信号として、
無線送信部毎に異なるPNコードあるいは直交コードを
用いているので、相関器1416、1417から出力さ
れる相関出力1420、1421から、無線送信部毎の
遅延量を得ることができる。検出回路1422では、位
相差Δψr1、Δψr2及び振幅比Ar1、Ar2を求
め出力又は記憶する。
係るキャリブレーション装置によれば、通常の通信を途
絶することなく無線送信部の遅延特性及び振幅特性を常
時又は必要なときに測定することが可能である。これに
より、動作環境等により上記遅延特性及び振幅特性が時
間的に変化する場合においても、補償を正確に行うこと
が可能である。なお、測定を行わないときには、無線送
信部の電源をオフにすることにより、受信信号にとって
雑音成分となるキャリブレーション信号が全く出力され
ないようにすることが考えられる。
形態12に係るキャリブレーション装置について説明す
る。図15は、本発明の実施の形態12に係るキャリブ
レーション装置の全体構成を示すブロック図である。実
施の形態12では、上記の実施の形態9と同様に、アン
テナを2本備える。また、実施の形態12では、キャリ
ブレーション信号が加算回路より出力さるまでは、上記
の実施の形態9と同様に動作する。すなわち、各無線送
信部に入力されるキャリブレーション信号1501、1
502は、コード発生器1503、1504によって生
成され、変調回路1505、1506において変調さ
れ、無線送信部1507、1508に入力される。な
お、各コード発生器は、異なるPNコードや直交コード
を発生する。PNコードの場合は、それぞれのコードの
相関が少なくなるように十分に長い相関時間が必要とな
る。無線送信部1507、1508において、送信信号
は直交変調された後、キャリア周波数fcにアップコン
バートされ、アンテナ接続端子1509、1510から
加算回路1511に入力され、加算回路1511により
加算され出力される。fcは本システムの受信キャリア
周波数である。キャリア周波数fcで出力された信号
は、アッテネータ1512を接続したケーブル1513
を用いて、加算回路1511から無線受信部1514に
伝送される。
の出力が切替スイッチ1517により、切替られて相関
器1518に入力される。そして、上記タイミングによ
って相関器1518が無線受信部1514の出力との相
関検出を行い、相関出力1519を出力する。このと
き、キャリブレーション信号として、無線送信部毎に異
なるPNコードあるいは直交コードを用いているので、
相関器1518から出力される相関出力1519から、
無線送信部毎の遅延量を得ることができる。検出回路1
520では、振幅比Ari及び位相差Δψri1521
を求め出力又は記憶する。よって、切替スイッチ151
7がタイミング制御回路1515の出力を選択する場合
には、相関器1519が相関検出を行い、相関出力15
19を出力する。検出回路1520では振幅比Ar1及
び位相差Δψr1521を求め出力又は記憶する。一
方、切替スイッチ1517がタイミング制御回路151
6の出力を選択する場合には、相関器1518が相関検
出を行い、相関出力1519を出力する。検出回路15
20では振幅比Ar2及び位相差Δψr1521を求め
出力又は記憶する。
係るキャリブレーション装置によれば、複数の無線送信
部の遅延特性及び振幅特性を、スイッチを切り替えて時
分割に求めた場合には、無線送信部毎に対して相関演算
や位相検出を同時に処理する必要がないため、キャリブ
レーション装置の回路規模を削減することが可能であ
る。
形態13に係るキャリブレーション装置について説明す
る。図16は、本発明の実施の形態13に係るキャリブ
レーション装置の全体構成を示すブロック図である。実
施の形態13でも、アンテナを2本備える。また、実施
の形態9で示したように、一般に無線部で使用する基準
信号(10MHz等の水晶発振器によるクロック)は全
て共通化しておく。しかし、無線送信部と無線受信部で
使用するローカル信号が異なる場合は、別々のシンセサ
イザで生成されるローカル信号に誤差を原因として、送
信側と受信側のキャリア周波数fcに微妙なずれが生じ
る可能性がある。このため上記現象が生じた場合には、
無線部の遅延量が時間的に変化しない場合においても、
受信位相が時間的に変化することになる。よって、基準
識別点と受信点との差から位相差Δψr及び振幅比Ar
を求める場合において、正確な値を検出することが不可
能になる。
ャリブレーション装置において、無線部で使用するロー
カル信号(Lo信号)を全て共通化している。
は、全ての無線部に共通に供給されているものとする。
その他の構成及び動作は実施の形態9と同様の動作す
る。すなわち、各無線送信部に入力されるキャリブレー
ション信号1601、1602は、コード発生器160
3、1604によって生成され、変調回路1605、1
606において変調され、無線送信部1607、160
8に入力される。なお、各コード発生器からは、異なる
PNコードや直交コードを発生する。PNコードの場合
は、それぞれのコードの相関が少なくなるように十分に
長い相関時間が必要となる。無線送信部1607、16
08において、送信信号は直交変調された後、キャリア
周波数fcにアップコンバートされ、アンテナ接続端子
1609、1610から加算回路1611に入力され、
加算回路1611により加算され出力される。fcは本
システムの受信キャリア周波数である。キャリア周波数
fcで出力された信号は、アッテネータ1612を接続
したケーブル1613を用いて、加算回路1611から
無線受信部1614に伝送される。無線受信部の受信出
力が相関器1615、1616に入力され、タイミング
制御回路1617、1618によって調整されたタイミ
ングによりより相関器1615、1616が相関検出を
行い、相関出力1619、1620を出力する。このと
き、キャリブレーション信号として、無線送信部毎に異
なるPNコードあるいは直交コードを用いているので、
相関器1615、1616から出力される相関出力16
19、1620から、無線送信部毎の遅延量を得ること
ができる。検出回路1621では、位相差Δψr1、Δ
ψr2、及び振幅比Ar1、Ar2を求め出力又は記憶
する。
係るキャリブレーション装置によれば、無線送信部と無
線受信部で使用するローカル信号を共通化することによ
り、送信側と受信側のキャリア周波数fcにずれが生じ
る可能性をなくすことができる。これにより無線部の遅
延特性及び振幅特性以外の要因では、位相及び振幅は変
化しなくなるため正確な遅延量を検出することが可能に
なる。
形態14に係るキャリブレーション装置について説明す
る。図17は、本発明の実施の形態14に係るキャリブ
レーション装置の全体構成を示すブロック図である。図
17に示すように、実施の形態14は、上記の実施の形
態1と実施の形態9とを合成し、受信及び送信キャリブ
レーションを同一の回路で行うことが可能となるように
構成されている。なお、実施の形態14でもアンテナを
2本備える。
1701、1702は、変調回路1705、1706に
より変調される。実施の形態14では、キャリブレーシ
ョン装置で使用する変調方式は、通常の通信と同一方式
とし、一例として変調としてQPSK変調とし、また、
無線部おいては直交変調及び直交検波するものとする。
ョン信号1701、1702は、コード発生器170
3、1704によって生成され、変調回路1705、1
706において変調され、無線送信部1707、170
8に入力される。なお、各コード発生器は、異なるPN
コードや直交コードを発生する。PNコードの場合は、
それぞれのコードの相関が少なくなるように十分に長い
相関時間が必要となる。図2の(1)に変調信号のコン
スタレーションを示す。
送信信号は直交変調された後、キャリア周波数fcにア
ップコンバートされ、アンテナ接続端子1709、17
10から加算回路1711に入力され、加算回路171
1により加算され出力される。fcは本システムの受信
キャリア周波数である。キャリア周波数fcで出力され
た信号は、アッテネータ1712から無線受信部171
3、1714の受信端子1715、1716に伝送され
る。このとき、ケーブル長はキャリア周波数の波長に対
して十分な精度で等しいものとし、加算器及びアッテネ
ータによる遅延量は測定済みとする。
7、1718に入力され、タイミング調整回路1719
によって調整されたタイミングにより相関器1717、
1718が相関検出を行い、相関値を出力する。
ては、タイミング調整回路1719は、受信キャリブレ
ーションを行うべき切替信号を入力して、単一のキャリ
ブレーション信号を全ての複素相関器に出力する。受信
キャリブレーション時には、受信動作中の位相ずれを是
正するため、単一のキャリブレーション信号を送信し、
これを各無線受信部で受信して、キャリブレーションを
行う必要があるからである。ここでは、タイミング調整
回路1719は、キャリブレーション信号1701、又
は1702のいずれか一方を選択して、選択したキャリ
ブレーション信号を、複素相関器1717及び1718
に出力する。検出回路1720では、相関値から求まる
受信信号点r1と基準となる識別点とを比較することに
より、(振幅比,位相差)=(Ar1,Δψr1)を求
める。ここで求まる位相差は、無線送信部1701,1
708の遅延Dtと、ケーブルの遅延Dkと、無線受信
部1713,1714の遅延Dr1の合計遅延量D(D
=Dt+Dk+Dr1)をキャリア周波数fcの波長λ
cで割ったあまりの遅延量に相当する。同様に、相関値
から求まる受信点r2と基準識別点とを比較することに
より、(振幅比,位相差)=(Ar2,Δψr2)11
8が求まる。
は、タイミング調整回路1719は、各コード発生器が
発生する全てのキャリブレーション信号を、それぞれの
複素相関器に出力する。送信キャリブレーション時に
は、送信動作中の位相ずれを是正するため、各無線送信
部が送信するキャリブレーション信号を、各無線受信部
が受信し、キャリブレーションを行う必要があるからで
ある。ここでは、タイミング調整回路1719は、キャ
リブレーション信号1701、及び1702をそれぞれ
対応する複素相関器1717、及び1718に出力す
る。このとき、キャリブレーション信号として、無線送
信部毎に異なるPNコードあるいは直交コードを用いて
いるので、相関器1717、1718から出力される相
関値から、無線送信部毎の遅延量を得ることができる。
検出回路1720では、相関値から求まる受信信号点
(以後は受信点)r1と基準となる識別点(以後は基準
識別点)とを比較することにより、(振幅比、位相差)
=(Ar1、Δψr1)を求める。ここで求まる位相差
は、無線送信部1707、1708の遅延Dtと、加算
回路1711による遅延Daと、ケーブルの遅延Dk
(アッテネータでの遅延を含む)と、無線受信部171
3,1714の遅延Dr1の合計遅延量D(D=Dt+
Da+Dk+Dr1)をキャリア周波数fcの波長λc
で割ったあまりの遅延量に相当する。同様に、相関値か
ら求まる受信点r2と基準識別点とを比較することによ
り、(振幅比、位相差)=(Ar2、Δψr2)が求ま
る。
係るキャリブレーション装置によれば、単一の回路で受
信キャリブレーション及び送信キャリブレーションを行
うことが可能となる。
に係るキャリブレーション装置と、実施の形態9に係る
キャリブレーション装置とを合成した場合を説明した
が、本発明は、これに限定されず、実施の形態1から実
施の形態8のキャリブレーション装置と、実施の形態9
から実施の形態13のキャリブレーション装置とを適宜
組み合わせて合成することも可能である。
リブレーション装置を無線通信装置に適用した例を示し
たが、本発明は、これに限定されず、アダプティブアレ
ーアンテナシステムを工場等で製造する段階で必要とな
るキャリブレーションについても適用可能である。
によれば、無線送信部又は無線受信部におけるフィルタ
等の群遅延特性及び周波数特性のように周波数によって
遅延量及び減衰量が異なる特性であったとしても、実際
の通信に使用するTDMA方式の変調信号と同一帯域又
はそれに近い帯域のキャリブレーション信号を使用する
ため、変調信号を受信した場合、無線送信部又は無線受
信部の遅延特性及び振幅特性を正確に検出することがで
きる。
ン装置の全体構成を示すブロック図
ン装置の全体構成を示すブロック図
部の遅延特性Δψri(Pm)の例を示す図 (b) 振幅特性Ari(Pm)の例を示す図
ン装置の全体構成を示すブロック図
ン装置の全体構成を示すブロック図
ン装置の全体構成を示すブロック図
ン装置の全体構成を示すブロック図
ン装置の全体構成を示すブロック図
成を示すブロック図
ョン装置の全体構成を示すブロック図
ョン装置の全体構成を示すブロック図
ション装置の全体構成を示すブロック図
ション装置の全体構成を示すブロック図
ション装置の全体構成を示すブロック図
ション装置の全体構成を示すブロック図
ション装置の全体構成を示すブロック図
を示す図
全体構成を示す図
たTDMA伝送の概念図
構成を示すブロック図
ションを示す図
クトラムの状態を示す図
Claims (24)
- 【請求項1】 無線通信に使用する帯域と同一又はそれ
に近似した帯域のキャリブレーション信号を受信キャリ
ア周波数で送信するキャリブレーション信号送信手段
と、前記キャリブレーション信号の信号レベルを変化させる
調整手段と、 信号レベル変化後の キャリブレーション信号をアレーア
ンテナに対応して設けられた複数の無線受信部へ伝送す
る伝送手段と、 前記無線受信部から出力される受信キャリブレーション
信号を用いて前記調整手段が変化させたキャリブレーシ
ョン信号の信号レベルごとに前記無線受信部の遅延特性
及び振幅特性の少なくとも一方を検出する検出手段と、 を備えることを特徴とするキャリブレーション装置。 - 【請求項2】 前記キャリブレーション信号送信手段
は、 キャリブレーション信号を発生するコード発生手段と、 前記キャリブレーション信号を変調して変調キャリブレ
ーション信号を生成する変調手段と、 この変調キャリブレーション信号を無線送信する送信手
段と、 を備えることを特徴とする請求項1記載のキャリブレー
ション装置。 - 【請求項3】 前記検出手段は、 前記調整手段がキャリブレーション信号を複数の信号レ
ベルに変化させた場合、この複数の信号レベルに対応し
た複数の測定点に基づいて補間処理を行う補間手段、を
備えることを特徴とする請求項1記載のキャリブレーシ
ョン装置。 - 【請求項4】 制御信号に基づいて、前記アレーアンテ
ナからの受信信号又は前記受信キャリブレーション信号
のいずれか一方を前記無線受信部に入力する切替手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3
のいずれかに記載のキャリブレーション装置。 - 【請求項5】 前記アレーアンテナからの受信信号と前
記受信キャリブレーション信号とを多重して前記無線受
信部に入力する多重手段、をさらに備えることを特徴と
する請求項1から請求項3のいずれかに記載のキャリブ
レーション装置。 - 【請求項6】 前記複数の無線受信部が出力する信号か
ら前記検出手段における検出の対象となる信号を選択す
る選択手段、をさらに備えることを特徴とする請求項1
から請求項5のいずれかに記載のキャリブレーション装
置。 - 【請求項7】 前記受信キャリブレーション信号と送信
キャリブレーション信号との相関を検出する相関手段
と、 前記変調キャリブレーション信号からタイミング信号を
生成して前記相関手段に出力するタイミング調整手段
と、をさらに備え、 前記相関手段は、 前記タイミング信号に基づいて前記受信キャリブレーシ
ョン信号と前記送信キャリブレーション信号との相関を
検出することを特徴とする請求項2記載のキャリブレー
ション装置。 - 【請求項8】 前記受信キャリブレーション信号と送信
キャリブレーション信号との相関を検出する相関手段
と、 前記変調キャリブレーション信号の送信タイミングを制
御する送信タイミング信号を生成する送信タイミング制
御手段と、 前記送信タイミング信号から相関検出タイミング信号を
生成する相関検出タイミング信号生成手段と、をさらに
備え、 前記相関手段は、 前記相関検出タイミング信号に基づいて前記受信キャリ
ブレーション信号の相関を検出することを特徴とする請
求項2記載のキャリブレーション装置。 - 【請求項9】 ローカル信号を発生する信号発生源を備
え、前記信号発生源は、前記ローカル信号を前記キャリ
ブレーション信号送信手段及び前記複数の無線受信部に
与えることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれ
かに記載のキャリブレーション装置。 - 【請求項10】 前記検出手段は、 前記相関手段が出力する前記複数の無線受信部の相関値
を記憶又は出力する手段を備えることを特徴とする請求
項7又は請求項8のいずれかに記載のキャリブレーショ
ン装置。 - 【請求項11】 前記検出手段は、 前記検出した相関に基づいて基準識別点からの位相差及
び振幅比の少なくとも一方を検出することを特徴とする
請求項7又は請求項8のいずれかに記載のキャリブレー
ション装置。 - 【請求項12】 アレーアンテナに対応して設けられた
複数の無線送信部に無線通信に使用する帯域と同一又は
それに近似した帯域のキャリブレーション信号をそれぞ
れ入力する複数のキャリブレーション信号生成手段と、前記無線送信部から出力されるキャリブレーション信号
の信号レベルを変化させる調整手段と、 信号レベル変化後の キャリブレーション信号を無線受信
部へ伝送する伝送手段と、 前記無線受信部から出力される受信キャリブレーション
信号を用いて前記調整手段が変化させたキャリブレーシ
ョン信号の信号レベルごとに前記無線送信部の遅延特性
及び振幅特性の少なくとも一方を検出する検出手段と、 を備えることを特徴とするキャリブレーション装置。 - 【請求項13】 前記キャリブレーション信号生成手段
は、 キャリブレーション信号を発生するコード発生手段と、 前記キャリブレーション信号を変調して変調キャリブレ
ーション信号を生成する変調手段と、 を備えることを特徴とする請求項12記載のキャリブレ
ーション装置。 - 【請求項14】 前記複数の無線送信部の出力を多重す
る合成手段と、 前記各無線送信部の送信タイミングに基づいて前記受信
キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号
との相関を検出する相関手段と、をさらに備え、 前記検出手段は、 前記相関手段の出力信号に基づいて前記無線送信部の遅
延特性及び振幅特性の少なくとも一方を検出することを
特徴とする請求項12又は請求項13記載のキャリブレ
ーション装置。 - 【請求項15】 前記検出手段は、 前記調整手段がキャリブレーション信号を複数の信号レ
ベルに変化させた場合、この複数の信号レベルに対応し
た複数の測定点に基づいて補間処理を行う補間手段、を
備えることを特徴とする請求項12記載のキャリブレー
ション装置。 - 【請求項16】 制御信号に基づいて、前記アレーアン
テナからの受信信号又は前記受信キャリブレーション信
号のいずれか一方を前記無線受信部に入力する切替手
段、をさらに備えることを特徴とする請求項12から請
求項15のいずれかに記載のキャリブレーション装置。 - 【請求項17】 前記アレーアンテナからの受信信号と
前記受信キャリブレーション信号とを多重して前記無線
受信部に入力する多重手段、をさらに備えることを特徴
とする請求項12から請求項15のいずれかに記載のキ
ャリブレーション装置。 - 【請求項18】 前記各無線送信部の送信タイミングか
ら単一の送信タイミングを選択して前記相関手段に出力
する送信タイミング切替手段、をさらに備えることを特
徴とする請求項14記載のキャリブレーション装置。 - 【請求項19】 ローカル信号を発生する信号発生源を
備え、前記信号発生源は、前記ローカル信号を前記複数
の無線送信部及び前記無線受信部に与えることを特徴と
する請求項12から請求項18のいずれかに記載のキャ
リブレーション装置。 - 【請求項20】 前記検出手段は、 前記相関手段が出力する前記無線送信部の相関値を記憶
又は出力する手段を備えることを特徴とする請求項14
記載のキャリブレーション装置。 - 【請求項21】 前記検出手段は、 前記検出した相関に基づいて基準識別点からの位相差及
び振幅比の少なくとも一方を検出することを特徴とする
請求項14記載のキャリブレーション装置。 - 【請求項22】 請求項1から請求項21のいずれかに
記載のキャリブレーション装置を備えることを特徴とす
る通信装置。 - 【請求項23】 無線通信に使用する帯域と同一又はそ
れに近似した帯域のキャリブレーション信号を生成する
ステップと、 前記キャリブレーション信号の信号レベルを変化させる
ステップと、 信号レベル変化後のキャリブレーション信号をアレーア
ンテナに対応して設けられた複数の無線受信部へ伝送す
るステップと、 前記無線受信部から出力される受信キャリブレーション
信号を用いて変化させたキャリブレーション信号の信号
レベルごとに前記無線受信部の遅延特性及び振幅特性の
少なくとも一方を検出するステップと、 を備えることを特徴とするキャリブレーション方法。 - 【請求項24】 無線通信に使用する帯域と同一又はそ
れに近似した帯域のキャリブレーション信号をアレーア
ンテナに対応して設けられた複数の無線送信部へ入力す
るステップと、 前記無線送信部から出力されるキャリブレーション信号
の信号レベルを変化させるステップと、 信号レベル変化後のキャリブレーション信号を無線受信
部へ伝送するステップと、 前記無線受信部から出力される受信キャリブレーション
信号を用いて変化させたキャリブレーション信号の信号
レベルごとに前記無線送信部の遅延特性及び振幅特性の
少なくとも一方を検出するステップと、 を備えることを特徴とするキャリブレーション方法。
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