JP7192370B2 - 送受信ベースバンド処理装置、通信システム、補正方法及びプログラム - Google Patents
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Description
ビームフォーミングを実現する代表的な手法として、フェーズドアレイが挙げられる。フェーズドアレイは、送信機において複数のアンテナ素子に給電される無線信号の位相や振幅を調整し、各アンテナ素子から放射される電波を空間において合成することによって、所望の方向の信号を強める技術である。
特許文献1~3には、関連する技術として、送信機に関する技術が開示されている。
<各実施形態に共通する構成とキャリブレーションの原理>
本発明の各実施形態による通信システム1は、周期的に逐次キャリブレーションを行うことによって、長時間の運用下での経時変動や外気温変動により生じる各送受信機間の振幅・位相変動の差異を補正する通信システムである。通信システム1は、例えば、アクティブアンテナシステム(Active Antenna System:AAS)である。
各実施形態による通信システム1を個別に説明する前に、各実施形態による通信システム1に共通の構成と、各実施形態に共通するキャリブレーションの原理について説明する。
まず、本発明の各実施形態による通信システム1に共通する構成について説明する。
通信システム1は、図1に示すように、ベースバンド回路部10、通信機20を備える。通信システム1は、ビームフォーミングの技術を用いて通信を行うシステムであり、送信時にはビームフォーミング信号(以下、「BF信号」と記載)を時分割で送信するシステムである。
例えば、光トランシーバ201は、ベースバンド回路部10から送信信号をデジタルの光信号として受けると、デジタルの光信号をデジタルの電気信号に変換する。光トランシーバ201によって電気信号に変換されたデジタルの送信信号は、送受信ベースバンド処理装置202に入力される。
また、例えば、光トランシーバ201は、送受信ベースバンド処理装置202から受信信号をデジタルの電気信号として受けると、デジタルの電気信号をデジタルの光信号に変換する。光トランシーバ201によって光信号に変換されたデジタルの受信信号は、ベースバンド回路部10に入力される。
送受信部2031は、送受信ベースバンド処理装置202、送信アンプ2032の入力、受信アンプ2033の出力のそれぞれに接続される。スイッチ2034は、送信アンプ2032の出力、受信アンプ2033の入力、対応するアンテナ204のそれぞれに接続される。
例えば、送受信部2031は、フィルタを備え、アナログの送信信号に対して所望の周波数成分とするフィルタ処理を行う。そして、送受信部2031は、送信信号を送信アンプ2032に出力する。
例えば、送受信部2031は、フィルタを備え、アンテナ204から受信アンプ2033を介して受けたアナログの受信信号に対して所望の周波数成分とするフィルタ処理を行う。そして、送受信部2031は、受信信号を送受信ベースバンド処理装置202に出力する。
受信アンプ2033は、アンテナ204から受けるアナログの信号を増幅して所望の振幅にする。
次に、本発明の各実施形態に共通するキャリブレーションの原理について、図1を用いて説明する。
通信システム1が、例えば、アクティブアンテナシステムである場合、まず、複数のアンテナ204それぞれに接続された各送受信フロントエンド処理部203の振幅及び位相の特性(以下、「振幅位相特性」と記載)をキャリブレーションして、各送受信フロントエンド処理部203の振幅位相特性の変動の差異を補正する必要がある。更に、送信出力絶対レベルが電波法や3GPP(3rd Generation Partnership Project)などで定められている。そのため、許容範囲内の安定した送信出力絶対レベルを実現し、ダウンリンクのエリアカバレッジを一定に維持することが重要である。
まず、送受信ベースバンド処理装置202は、アンテナ204を介して信号を送受信していないときに、キャリブレーションネットワーク205の接続先を、例えば、送受信フロントエンド処理部203a1、203a2、・・・、203a(N-1)、203aNの順に切り替えて、経路1を通過する測定対象信号1、経路2を通過する測定対象信号2、・・・、経路(N-1)を通過する測定対象信号(N-1)、経路Nを通過する測定対象信号Nのそれぞれを順に測定する。
具体的には、送受信ベースバンド処理装置202は、次の式(1)を用いてベースバンド回路部10から取得するBF信号に重み付けする補正を行う。
具体的には、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)は、通信システム1がアンテナ204を介して信号を送受信していないときに、キャリブレーションネットワーク205が接続先を送受信フロントエンド処理部203a1、203a2、・・・、203a(N-1)、203aNの順に切り替えて、送受信ベースバンド処理装置202が、経路1、経路2、・・・、経路(N-1)、経路Nそれぞれの入出力信号の差から特定した、振幅と位相についての特性を含む。なお、この第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)には、キャリブレーション用送受信部207の受信部の振幅位相特性CAL_RXが含まれている。例えば、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)は、(An)exp(-jθn)と表される。第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(1)は、経路1についての振幅位相特性である。第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(2)は、経路2についての振幅位相特性である。第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(N-1)は、経路(N-1)についての振幅位相特性である。第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(N)は、経路Nについての振幅位相特性である。jは虚数である。Anは、各経路の測定における出力信号の振幅と入力信号の振幅との差(すなわち、利得に関する情報)である。θnは、各経路の測定における出力信号の位相と入力信号の位相との差である。
例えば、第2振幅位相特性CAL_RXは、(B)exp(-jβ)と表される。Bは、キャリブレーション用送受信部207の受信部における出力信号の振幅と入力信号の振幅との差(すなわち、利得に関する情報)である。βは、キャリブレーション用送受信部207の受信部における出力信号の位相と入力信号の位相との差である。補正後BF信号(n)は、補正前BF信号(n)を、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)=送受信フロントエンド処理部203an×振幅位相特性CAL_RXと、第2振幅位相特性CAL_RXとを用いて補正した後のBF信号である。
ここで、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)は、その測定が行われたときの第2振幅位相特性CAL_RXと送受信フロントエンド処理部203anのハードウェアとしての特性を表している。また、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)の測定は、通信システム1がアンテナ204を介して通信を行っていないときに、常に行っている測定であり、第2振幅位相特性CAL_RXの測定は、キャリブレーション時に行われる測定である。つまり、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)の測定が行われるタイミングと第2振幅位相特性CAL_RXの測定が行われるタイミングとは、非同期ではあるが、経時的な特性の変化、または、温度変化に伴う特性の変化としては無視できる程度のタイミングの差とみなすことができる。そのため、式(2)における分子の(第2振幅位相特性CAL_RX × 送受信フロントエンド処理部203an)の項と、分母の第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)の項とが約分される。その結果、式(2)における送信BF信号(n)は、補正前BF信号(n)×第2振幅位相特性CAL_RX÷振幅位相特性CAL_RXとなる。ここで、第2振幅位相特性CAL_RX=振幅位相特性CAL_RXとなる様に、第2振幅位相特性CAL_RXを求めることができれば、本除算項は相殺され、所望の補正前BF信号(n)のみが、所定の送信出力レベル絶対値を以て、最終的に各送信機からアンテナ204を介して放射されることとなる。逆に、比較対象の発明である特許文献「特開2005-348335号公報」等におけるキャリブレーション方法では、第2振幅位相特性CAL_RXを固定値として扱っている為、第2振幅位相特性CAL_RX≠振幅位相特性CAL_RXとなることで、全送信機の振幅位相ばらつきは同一化されるが、送信出力レベル絶対値は所定値から変化してしまう問題があった。従い、上述したように測定した第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)と、第2振幅位相特性CAL_RXとを式(1)に適用して補正前BF信号(n)を補正することで、式(2)に示すように送信BF信号(n)を、補正前BF信号(n)(すなわち、アンテナ204から送信させたい所望のBF信号)とすることができる。
以上が本発明の各実施形態に共通するキャリブレーションの原理である。
(通信システム1の構成)
本発明の第1の実施形態による通信システム1は、図2に示すように、ベースバンド回路部10、通信機20を備える。通信システム1は、温度センサを備え、通信機20の出荷直前の検査時などに、各温度における第2振幅位相特性CAL_RXの測定を予め行い、測定結果を補正値としてデータテーブルに記憶し、その補正値を用いてキャリブレーションを行う通信システムである。なお、図2には、データテーブルを作成するときに用いられる入力検出装置30が示されている。入力検出装置30については、後述するデータテーブルTBL1の作成とともに説明する。
例えば、通信処理部2021は、DA変換器を備え、ベースバンド回路部10から受けるデジタルの送信信号をアナログの送信信号に変換する。そして、通信処理部2021は、アナログの送信信号を送受信フロントエンド処理部203に出力する。
また、例えば、通信処理部2021は、AD変換器を備え、送受信フロントエンド処理部203から受けるアナログの受信信号をデジタルの受信信号に変換する。そして、通信処理部2021は、デジタルの受信信号を光トランシーバ201を介してベースバンド回路部10に出力する。
データテーブルTBL1における温度と補正値は、予め複数の温度について、第2振幅位相特性CAL_RXを測定して決定した補正値である。例えば、通信機20の出荷直前の検査時に、通信機20を恒温槽に入れ、温度センサ208の測定値が、例えば、-30度、0度、25度、50度になるように恒温槽の温度を変化させる。これらの各温度において測定した第2振幅位相特性CAL_RXが、各温度における補正値となる。
なお、各温度における第2振幅位相特性CAL_RXの測定の詳細については酷術する。
例えば、キャリブレーション信号生成部2026は、送受信ベースバンド処理装置202がアンテナ204を介して信号を送受信していないときに、キャリブレーション送受信部2023を介して、ベースバンド回路部10から受けた補正前BF信号(n)を経路1~Nの順に出力する。
温度情報取得部2024は、通信機20における温度の測定結果を取得する度に、その測定結果をキャリブレーション処理部2025に出力する。
例えば、キャリブレーション処理部2025は、送受信ベースバンド処理装置202がアンテナ204を介して信号を送受信していないときに、経路1~Nのそれぞれに所定の入力信号を送信し、それぞれの経路の出力信号を受信する。そして、キャリブレーション処理部2025は、入出力信号の関係から、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)を特定する。また、キャリブレーション処理部2025は、所定の入力信号をキャリブレーション用送受信部207に送信し、送受信した信号に基づいて、第2振幅位相特性CAL_RXを特定する。そして、キャリブレーション処理部2025は、式(1)に、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)、第2振幅位相特性CAL_RXを適用して、補正前BF信号(n)を補正する。
次に、データテーブルTBL1の作成について説明する。
データテーブルTBL1の作成は、通信機20の出荷前、例えば、通信機20の出荷直前の検査時に行われる。入力検出装置30は、図2に示すように、スイッチ206に接続されており、送受信ベースバンド処理装置202から送信される入力信号の振幅と位相を基準として、スイッチ206における信号を測定することができ、テータテーブルTBL1の作成が終わるとスイッチ206から外される装置である。
キャリブレーション処理部2025は、キャリブレーション送受信部2023を介して、データテーブルTBL1作成時に、所定の振幅と位相を有する入力信号を、キャリブレーション用送受信部207に送信する。
キャリブレーション用送受信部207の送信部は、送受信ベースバンド処理装置202から入力信号を受け、スイッチ206に出力信号を出力する。この出力信号は、キャリブレーション用送受信部207の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置202に戻る。
また、キャリブレーション処理部2025は、キャリブレーション送受信部2023を介して、スイッチ206からキャリブレーション用送受信部207の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置202に戻った信号を受信する。
また、キャリブレーション処理部2025は、スイッチ206からキャリブレーション用送受信部207の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置202に戻った信号と、キャリブレーション用送受信部207に送信した所定の入力信号との差から、キャリブレーション用送受信部207の送信部と受信部とを合わせた利得の振幅位相特性を算出する。
そして、キャリブレーション処理部2025は、キャリブレーション用送受信部207の送信部と受信部とを合わせた利得の振幅位相特性を、キャリブレーション用送受信部207の送信部利得の振幅位相特性で減算した結果を、キャリブレーション用送受信部207の受信部利得の振幅位相特性である第2振幅位相特性CAL_RXと特定する。キャリブレーション処理部2025が特定した第2振幅位相特性CAL_RXが補正値である。
キャリブレーション処理部2025は、特定した補正値と、温度とを関連付けてデータテーブルTBL1に書き込む。データテーブルTBL1の一例は、図4に示すデータテーブルである。
上述のように、データテーブルTBL1が生成される。
次に、通信システム1が行うキャリブレーションの処理について説明する。
ここでは、図5に示す通信システム1の処理フローについて説明する。
なお、データテーブルTBL1については、予め生成され、記憶部2022に書き込まれているものとする。また、キャリブレーション処理部2025は、送受信ベースバンド処理装置202がアンテナ204を介して信号を送受信していないときに、経路1~Nのそれぞれについての入出力信号の関係から、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)を特定しているものとする。また、キャリブレーション処理部2025は、温度センサ208が測定した通信機20における温度の測定結果を所定時間ごとに(例えば、1秒ごとに)受信しているものとする。
キャリブレーションネットワーク205は、ベースバンド回路部10から補正前BF信号(n)を受ける(ステップS1)。
キャリブレーションネットワーク205は、ベースバンド回路部10から補正前BF信号(n)を受けると、温度センサ208から受信した最新の温度の測定結果を特定する(ステップS2)。
キャリブレーションネットワーク205は、特定した温度に最も近い温度を、データテーブルTBL1において特定する。そして、キャリブレーションネットワーク205は、データテーブルTBL1において特定した温度に関連付けられている補正値を特定する(ステップS3)。
また、キャリブレーションネットワーク205は、ベースバンド回路部10から補正前BF信号(n)を受けると、最新の第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)を特定する(ステップS4)。
キャリブレーションネットワーク205は、式(1)の補正前BF信号(n)にベースバンド回路部10から受けた補正前BF信号(n)を代入し、式(1)の第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)に最新の第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)を代入し、式(1)の第2振幅位相特性CAL_RXに特定した補正値を代入して、補正後BF信号(n)を特定する(ステップS5)。キャリブレーションネットワーク205は、特定した補正後BF信号(n)を対応する送受信フロントエンド処理部203に出力する。
上記の処理をキャリブレーションネットワーク205がベースバンド回路部10から補正前BF信号(n)を受ける度に行う。
以上が本発明の第1の実施形態による通信システム1のキャリブレーションの処理である。
以上、本発明の第1の実施形態による通信システム1について説明した。
アクティブアンテナシステム(Active Antenna System:AAS)内の複数のアンテナに接続された送受信機の振幅・位相特性のばらつきを、TDD(Time Division Duplex、時分割複信)モードでの運用下で補正・消去するためには、送受信機のキャリブレーションの実施が必要となる。
更に、通信システムの長時間の運用下での外気温変動や経時変動により生じる各送受信機間の振幅・位相変動の差異を補正するためには、周期的に逐次キャリブレーションを行い、それらの差異を除去することが重要となる。
通信システムにおいてキャリブレーションを実施することにより、複数の送受信機間の振幅及び位相のばらつきについて補正が行われ同一化が図られる。その際、通信システムにおける全送信機の送信出力絶対レベルが許容範囲に入っている必要がある。送信出力絶対レベルの許容範囲は、電波法や3GPP(Third Generation Partnership Project)により標準化された規格などで定められており、これ許容範囲を遵守する必要があり、安定した送信出力絶対レベルを実現し、DL(Down Link) Area Coverage(基地局やサーバなどのネットワークの中心から、周辺のユーザへ向かう回線のサービスエリア)を一定に維持することが重要となる。
通信システム1が備える通信機20において、送受信ベースバンド処理装置202は、送受信フロントエンド処理部203における送信部及びキャリブレーション用送受信部207における受信部の特性に応じた第1信号と、キャリブレーション用送受信部207における受信部の特性に応じた第2信号とを受けるキャリブレーション送受信部2023と、第1信号と第2信号とに基づいて、送受信フロントエンド処理部203における送信部に入力される入力信号を補正するキャリブレーション処理部2025と、を備える。そして、キャリブレーション処理部2025は、通信機20における温度の測定結果に基づいて予め決定した補正値を用いて、送受信フロントエンド処理部203における送信部に入力される入力信号を補正する。
この構成により、送受信ベースバンド処理装置202は、温度変化に伴う通信機20の振幅及び位相についての特性を補正することができ、各送受信フロントエンド処理部203間の振幅・位相変動の差異を除去することができる。
また、この構成により、式(2)において、第2振幅位相特性CAL_RX=振幅位相特性CAL_RXとなることで、所定の送信出力レベル絶対値にてビームフォーミング信号がアンテナから放射されることとなる為、送信出力絶対レベルの許容範囲を遵守し、安定した送信出力絶対レベルを実現し、DL Area Coverage(基地局やサーバなどのネットワークの中心から、周辺のユーザへ向かう回線のサービスエリア)を一定に維持することができる。
その結果、本発明の第1の実施形態による通信システム1では、各送受信フロントエンド処理部203の振幅及び位相の特性を同一化できると共に、送信出力絶対レベルも一定に維持することができる。
(通信システム1の構成)
本発明の第2の実施形態による通信システム1は、図6に示すように、ベースバンド回路部10、通信機20を備える。通信システム1は、周期的に逐次キャリブレーションを行うことによって、長時間の運用下での経時変動や外気温変動により生じる各送受信機間の振幅・位相変動の差異を補償する通信システムである。
具体的には、本発明の第2の実施形態による通信システム1は、送受信ベースバンド処理装置202からキャリブレーション用送受信部207の送信部へ送信する信号と、キャリブレーション用送受信部207の送信部を通過し、スイッチ206で折り返され、キャリブレーション用送受信部207の受信部を通過して送受信ベースバンド処理装置202に戻った信号との差異から送受信フロントエンド処理部203の特性の変化を逐次推定するシステムである。
次に、通信システム1が行うキャリブレーションの処理について説明する。ここでは、図8に示す通信システム1の処理フローについて説明する。なお、キャリブレーション処理部2025は、送受信ベースバンド処理装置202がアンテナ204を介して信号を送受信していないときに、経路1~Nのそれぞれについての入出力信号の関係から、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)を常時、特定しているものとする。
キャリブレーション用送受信部207の送信部は、送受信ベースバンド処理装置202から入力信号を受け、スイッチ206に出力信号を出力する。この出力信号は、キャリブレーション用送受信部207の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置202に戻る。
また、キャリブレーション処理部2025は、キャリブレーション送受信部2023を介して、スイッチ206からキャリブレーション用送受信部207の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置202に戻った信号を受信する。
つまり、キャリブレーション処理部2025は、スイッチ206からキャリブレーション用送受信部207の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置202に戻った信号と、キャリブレーション用送受信部207に送信した所定の入力信号との差から、キャリブレーション用送受信部207の送信部と受信部とを合わせた利得の振幅位相特性を算出する。
そして、キャリブレーション処理部2025は、キャリブレーション用送受信部207の送信部と受信部とを合わせた利得の振幅位相特性から、キャリブレーション用送受信部207の送信部利得の振幅位相特性を減算した結果を、キャリブレーション用送受信部207の受信部利得の振幅位相特性である第2振幅位相特性CAL_RXと特定する(ステップS11)。
キャリブレーションネットワーク205は、ベースバンド回路部10から補正前BF信号(n)を受けると、最新の第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)を特定する(ステップS13)。
上記の処理を、通信機20の経時的な特性の変化や通信機20の温度変化が充分に小さいとみなすことのできる時間間隔ごとに行う。
以上が本発明の第2の実施形態による通信システム1のキャリブレーションの処理である。
以上、本発明の第2の実施形態による通信システム1について説明した。
本発明の第2の実施形態による通信システム1が備える通信機20において、送受信ベースバンド処理装置202は、送受信フロントエンド処理部203における送信部及びキャリブレーション用送受信部207における受信部の特性に応じた第1信号と、キャリブレーション用送受信部207における受信部の特性に応じた第2信号とを受けるキャリブレーション送受信部2023と、第1信号と第2信号とに基づいて、送受信フロントエンド処理部203における送信部に入力される入力信号を補正するキャリブレーション処理部2025と、送受信フロントエンド処理部203における送信部に入力される入力信号を生成するキャリブレーション信号生成部2026と、を備える。そして、キャリブレーション送受信部2023は、キャリブレーション信号生成部2026が生成した入力信号をキャリブレーション用送受信部207の送信部に出力し、キャリブレーション用送受信部207の受信部が出力する第2信号を取得し、キャリブレーション処理部2025は、第1信号と、キャリブレーション信号生成部2026が取得した第2信号とに基づいて、送受信フロントエンド処理部203における送信部に入力される入力信号を補正する。
この構成により、送受信ベースバンド処理装置202は、通信機20の経時的な特性の変化を含めたキャリブレーションを行うことができ、周期的に逐次キャリブレーションを行うことで、各送受信フロントエンド処理部203間の振幅・位相変動の差異を除去することができる。また、この構成により、式(2)において、第2振幅位相特性CAL_RX=振幅位相特性CAL_RXとなることで、所定の送信出力レベル絶対値にてビームフォーミング信号がアンテナから放射されることとなる為、送信出力絶対レベルの許容範囲を遵守し、安定した送信出力絶対レベルを実現し、DL Area Coverage(基地局やサーバなどのネットワークの中心から、周辺のユーザへ向かう回線のサービスエリア)を一定に維持することができる。
その結果、本発明の第2の実施形態による通信システム1では、送受信フロントエンド処理部203それぞれの振幅及び位相を同一化できると共に、送信出力絶対レベルも一定に維持することができる。
(通信システム1の構成)
次に、本発明の第3の実施形態による通信システム1について説明する。
本発明の第3の実施形態による通信システム1は、図9に示すように、ベースバンド回路部10、通信機20を備える。通信システム1は、送受信ベースバンド処理装置202がスイッチ206に入力されたインパルス信号を、キャリブレーション用送受信部207を介して受け取り、送受信ベースバンド処理装置202が受け取った信号を解析することによって、送受信フロントエンド処理部203の特性の変化を逐次推定し補正するシステムである。
インパルス発生器210は、生成したインパルス信号をスイッチ206からキャリブレーション用送受信部207に出力する。例えば、インパルス発生器210は、送受信フロントエンド処理部203の特性の変化を推定するために、送受信ベースバンド処理装置202がアンテナ204を介して信号を送受信していないときに、逐次、インパルス信号をスイッチ206、キャリブレーション用送受信部207の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置202に出力する。
そして、キャリブレーション処理部2025は、式(1)の補正前BF信号(n)にベースバンド回路部10から受けた補正前BF信号(n)を代入し、式(1)の第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)に最新の第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)を代入し、式(1)の第2振幅位相特性CAL_RXに特定した第2振幅位相特性CAL_RXを代入して、補正後BF信号(n)を特定する。
次に、通信システム1が行うキャリブレーションの処理について説明する。ここでは、図11に示す通信システム1の処理フローについて説明する。なお、キャリブレーション処理部2025は、送受信ベースバンド処理装置202がアンテナ204を介して信号を送受信していないときに、経路1~Nのそれぞれについての入出力信号の関係から、第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)を常時、特定しているものとする。
キャリブレーションネットワーク205は、ベースバンド回路部10から補正前BF信号(n)を受けると、最新の第1振幅位相特性DL_CAL_Weight(n)を特定する(ステップS24)。
上記の処理を、通信機20の経時的な特性の変化や通信機20の温度変化が充分に小さいとみなすことのできる時間間隔ごとに行う。
以上が本発明の第3の実施形態による通信システム1のキャリブレーションの処理である。
本発明の第3の実施形態による通信システム1が備える通信機20において、送受信ベースバンド処理装置202は、送受信フロントエンド処理部203における送信部及びキャリブレーション用送受信部207における受信部の特性に応じた第1信号と、キャリブレーション用送受信部207における受信部の特性に応じた第2信号とを受けるキャリブレーション送受信部2023と、第1信号と第2信号とに基づいて、送受信フロントエンド処理部203における送信部に入力される入力信号を補正するキャリブレーション処理部2025と、キャリブレーション送受信部2023が受ける第2信号と、予め記憶しているインパルス信号との差についてフーリエ変換するFFT解析部2027と、を備える。そして、キャリブレーション処理部2025は、第1信号と、フーリエ変換の結果とに基づいて、送受信フロントエンド処理部203における送信部に入力される入力信号を補正する。
この構成により、送受信ベースバンド処理装置202は、本発明の第2の実施形態による通信システム1と同様に、通信機20の経時的な特性の変化を含めたキャリブレーションを行うことができ、周期的に逐次キャリブレーションを行うことで、各送受信フロントエンド処理部203間の振幅・位相変動の差異を除去することができる。また、この構成により、式(2)において、第2振幅位相特性CAL_RX=振幅位相特性CAL_RXとなることで、所定の送信出力レベル絶対値にてビームフォーミング信号がアンテナから放射されることとなる為、送信出力絶対レベルの許容範囲を遵守し、安定した送信出力絶対レベルを実現し、DL Area Coverage(基地局やサーバなどのネットワークの中心から、周辺のユーザへ向かう回線のサービスエリア)を一定に維持することができる。
その結果、本発明の第2の実施形態による通信システム1では、送受信フロントエンド処理部203それぞれの振幅及び位相を同一化できると共に、送信出力絶対レベルも一定に維持することができる。
本発明の実施形態による最小構成の送受信ベースバンド処理装置202は、図12に示すように、キャリブレーション送受信部2023、キャリブレーション処理部2025を備える。
キャリブレーション送受信部2023は、送受信フロントエンド処理部における送信部及びキャリブレーション用送受信部における受信部の特性に応じた第1信号と、前記受信部の特性に応じた第2信号とを受ける。
キャリブレーション処理部2025は、前記第1信号と前記第2信号とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正する。
送受信ベースバンド処理装置202がこのように構成されることにより、送信機を正しくキャリブレーションすることができる。その結果、送受信ベースバンド処理装置202は、送信機の送受信フロントエンド処理部の振幅及び位相を同一化できると共に、送信出力絶対レベルも一定に維持することができる。
図13は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図13に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述の送受信ベースバンド処理装置202、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。
5・・・コンピュータ
6・・・CPU
7・・・メインメモリ
8・・・ストレージ
9・・・インターフェース
10・・・ベースバンド回路部
20・・・通信機
30・・・入力検出装置
201・・・光トランシーバ
202・・・送受信ベースバンド処理装置
203、203a1、203a2、203a(N-1)、203aN・・・送受信フロントエンド処理部
204、204a1、204a2、204a(N-1)、204aN・・・アンテナ
キャリブレーションネットワーク・・・205
206、2034・・・スイッチ
207・・・キャリブレーション用送受信部
208・・・温度センサ
209・・・入力検出部
210・・・インパルス発生器
2021・・・通信処理部
2022・・・記憶部
2023・・・キャリブレーション送受信部
2024・・・温度情報取得部
2025・・・キャリブレーション処理部
2026・・・キャリブレーション信号生成部
2027・・・FFT解析部
2031・・・送受信部
2032・・・送信アンプ
2033・・・受信アンプ
Claims (4)
- キャリブレーション用受信部にインパルスを入力するキャリブレーション用送受信部と、
前記キャリブレーション用受信部の出力でのインパルスの周波数スペクトラムを、予め記憶している入力した前記インパルスの周波数スペクトラムから減算することで、前記キャリブレーション用受信部の特性に応じた第2特性を求める、フーリエ変換の機能を有するFFT解析部と、
送受信フロントエンド処理部における送信部と、前記キャリブレーション用送受信部における受信部である前記キャリブレーション用受信部との特性に応じた第1特性と、前記FFT解析部が求めた前記第2特性とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正するキャリブレーション処理部と、
を備える送受信ベースバンド処理装置。 - 請求項1に記載の送受信ベースバンド処理装置と、
前記送受信ベースバンド処理装置にビームフォーミング信号を出力するベースバンド回路部と、
を備える通信システム。 - フーリエ変換の機能を有する送受信ベースバンド処理装置が実行する補正方法であって、
キャリブレーション用受信部にインパルスを入力することと、
前記キャリブレーション用受信部の出力でのインパルスの周波数スペクトラムを、予め記憶している入力した前記インパルスの周波数スペクトラムから減算することで、前記キャリブレーション用受信部の特性に応じた第2特性を求めることと、
送受信フロントエンド処理部における送信部と、前記キャリブレーション用受信部との特性に応じた第1特性と、求めた前記第2特性とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正することと、
を含む補正方法。 - 送受信ベースバンド処理装置が備えるコンピュータに、
キャリブレーション用受信部にインパルスを入力することを、インパルス発生器に指示することと、
フーリエ変換の機能を実現することと、前記キャリブレーション用受信部の出力でのインパルスの周波数スペクトラムを、予め記憶している入力した前記インパルスの周波数スペクトラムから減算することで、前記キャリブレーション用受信部の特性に応じた第2特性を求めることと、
送受信フロントエンド処理部における送信部と、前記キャリブレーション用受信部との特性に応じた第1特性と、求めた前記第2特性とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正することと、
を実行させるプログラム。
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