KR100688374B1

KR100688374B1 - 어댑티브 어레이 장치, 무선 기지국, 휴대 전화기

Info

Publication number: KR100688374B1
Application number: KR1020027013214A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 도이; 세이고 나까오; 다까아끼 마끼따
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2007-03-02
Also published as: EP1289057A4; JP4318389B2; KR100559275B1; US20030096638A1; CN1432205A; KR20060009028A; EP1289057A1; AU2001244691A1; CN1227839C; US20060128436A1; US7058418B2; US7212784B2; WO2001076008A1; JP2001352282A; KR20020088423A

Abstract

메모리(237)는 송신 회로(211)와 수신 회로(212)로 이루어지는 무선부와, 송신 회로(221)와 수신 회로(222)로 이루어지는 무선부간의 전송 특성의 차를 나타내는 상대적인 보정값을 보유한다. 보정 제어부(239)는 위상기(240) 및 증폭기(241)에 있어서 상대적인 보정값을 이용하여 송신 신호를 보정한다. 어댑티브 어레이 장치 및 기지국도 마찬가지로, 수신 시와 송신 시에서 동일한 어레이 안테나 패턴을 형성하도록 보정한다.

어댑티브 어레이 장치, 무선 기지국, 휴대 전화기, 이동국, 지향성 패턴

Description

어댑티브 어레이 장치, 무선 기지국, 휴대 전화기{ADAPTIVE ARRAY DEVICE, WIRELESS BASE STATION AND CELLULAR TELEPHONE}

본 발명은, 무선 통신하는 어댑티브 어레이 장치에 있어서, 복수의 무선 계통에 있어서의 송신계와 수신계 간의 특성 차를 보정하는 어댑티브 어레이 장치, 무선 기지국, 휴대 전화기에 관한 것이다.

최근, PHS, 휴대 전화 등의 이동국이 증가함에 따라서, 주파수 자원의 유효 이용에 대한 사회적 요청이 높아지고 있다. 이러한 요청에 부응하는 통신 방식의 하나로 공간 다중 방식이 있다.

공간 다중 방식이란, 어댑티브 어레이 장치를 이용하여 복수의 기지국에 대하여 서로 다른 지향성 패턴 (어레이 안테나 패턴이라고 함)을 형성함으로써, 동일 주파수에서 같은 시각에 복수의 이동국의 송수신 신호를 다중하여 통신하는 방식을 말한다.

어댑티브 어레이 장치는 안테나와 송신부와 수신부로 이루어지는 무선부를 복수 구비하고, 각 무선부에 입출력되는 수신 신호 및 송신 신호의 진폭과 위상을 조정함으로써 안테나 전체로 지향성 패턴 (어레이 안테나 패턴이라고 함)을 형성하는 장치이다. 어레이 안테나 패턴은, 각 무선부에 입출력되는 수신 신호 및 송신 신호에 대하여, 진폭과 위상을 조정하기 위한 가중 계수 (웨이트 벡터라고도 함)로 가중함으로써 형성된다. 웨이트 벡터의 산출은 어댑티브 어레이 장치 내의 DSP(Digital Signal Processor)에 의해 행하여진다.

휴대 전화 시스템에 어댑티브 어레이를 적용하는 경우에는, 휴대 전화기측에서는 크기, 안테나수 등 물리적인 제약이 있으므로, 휴대 전화기측에서는 지향성 패턴을 제어하지 않고, 무선 기지국측에 있어서 수신 시와 송신 시 둘 다에서 지향성 패턴을 형성하고 있다. 즉, 무선 기지국에서는, 수신 시에 최적으로 형성된 어레이 안테나 패턴과 동일한 어레이 안테나 패턴을 송신 시에도 형성하도록 하고 있다.

그런데, 수신 시에 산출된 웨이트 벡터를 송신 시에 이용하더라도, 송신과 수신에서 실제로는 동일한 어레이 안테나 패턴이 형성된다고는 할 수 없다. 이것은 각 무선부에 있어서의 송신부와 수신부의 전송 특성이 다르기 때문이다. 송신부와 수신부의 전송 특성이 다른 것은 물리적으로 별개의 회로인 점, 회로 소자의 특성 편차가 내재하는 점 등에 기인한다. 회로 소자의 특성 편차는 특히 수신부 내의 LNA(저잡음 증폭기)나 송신부 내의 HPA(고출력 증폭기) 등에 있어서 개체 차이나 이용 환경 하에서의 온도 변화 등에 의해 발생한다. 이들에 기인하여, 송신부와 수신부에서 신호가 통과할 때에 생기는 위상 회전량이나 진폭 변동량 등의 전송 특성이 달라지게 된다.

수신부와 송신부 간의 전송 특성의 차이는 수신 시와 송신 시에서 어레이 안테나 패턴의 오차에 직접 영향을 미치게 된다. 이 때문에, 송신부와 수신부 간의 전송 특성 차를 구하여, 그 전송 특성 차를 보상하기 위하여 캘리브레이션을 행할 필요가 있다. 예를 들면, 일본 특개평11-312917호 「어레이 안테나 장치」에, 캘리브레이션 방법 등이 개시되어 있다.

이 어레이 안테나 장치는 캘리브레이션용 희망 신호 발생 수단과, 캘리브레이션용 간섭 신호 발생 수단과, 캘리브레이션용 간섭 신호의 전력을 제어하는 전력 제어 수단과, 캘리브레이션용 희망 신호와 전력 제어된 캘리브레이션용 간섭 신호를 합성하는 합성 수단과, 합성 신호를 각 안테나에 분배하는 분배 수단을 부가 장치로서 구비하고, 수신계의 전송 특성을 보상하도록 구성된다.

그러나, 종래 기술에 따르면, 무선부 각각에 송신 회로와 수신 회로 간의 전송 특성 차를 측정하기 위한 상기 부가 장치를 어댑티브 어레이 장치 내에 구비할 필요가 있어, 회로 규모가 커진다는 문제가 있었다. 바꾸어 말하면, 통상의 통신에서는 필요없는 캘리브레이션용의 회로를 구비해야만 하므로, 회로 규모가 커진다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여, 수신 시와 송신 시에서 동일한 어레이 안테나 패턴을 형성하도록 보정하여 회로 규모를 감소시킨 어댑티브 어레이 장치, 무선 기지국, 휴대 전화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 어댑티브 어레이 장치, 무선 기지국, 휴대 전화기는 각각 송신부와 수신부와 안테나로 이루어지는 무선부를 복수 구비하고, 하나의 무선부 이외의 다른 무선부에 대하여, 상기 하나의 무선부에 대한 전송 특성 차를 나타내는 상대적인 보정값을 보유하는 보유부와, 상기 다른 무선부의 송신 신호 또는 수신 신호를 보유부의 보정값에 의해 보정하는 보정부를 포함한다.

이 구성에 따르면, 수신 시와 송신 시에서 동일한 어레이 안테나 패턴을 형성하기 위한 보정값이 하나의 무선부에 대한 상대적인 보정값이므로, 캘리브레이션 (보정값 측정)용의 부가 회로를 본 장치 내에 구비할 필요가 없어, 회로 규모를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다. 또한, 하나의 무선부에 대해서는 보정할 필요가 없는 점에서 보정부 그 자체의 회로 규모도 저감할 수 있다.

상기 복수의 무선부는 제1∼제m (m은 2 이상의 정수) 무선부로 이루어지고, 상기 보유부는 제n (n은 2 ≤n ≤m을 만족하는 정수) 무선부의 보정값으로서 다음 식의 위상 보정값 △θ1n 및 진폭 보정값 Amp1n을 보유하며,

△θ1n = (θTX1 - θRX1) - (θTXn - θRXn)

Amp1n = (ATX1 / ARX1) / (ATXn / ARXn)

θTX1, θRX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 위상 변동 특성이고, ATX1, ARX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 진폭 변동 특성이며,

θTXn, θRXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에 있어서의 각각의 위상 변동 특성이고, ATXn, ARXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에 있어서의 각각의 진폭 변동 특성이다.

이 구성에 따르면, 보정값이 상대적인 위상 보정값과 상대적인 진폭 보정값 으로 표시된다.

여기에서, 상기 보정부는 제n 무선부로부터 송신해야 할 신호의 위상을 위상 보정값 △θ1n에 의해 보정하는 위상 보정부와, 제n 무선부로부터 송신해야 할 신호의 진폭을 진폭 보정값 Amp1n에 의해 보정하는 진폭 보정부를 구비하는 구성으로 해도 좋다.

또한, 제2 무선부의 안테나는 제1 무선부의 안테나보다도 적은 안테나 이득을 갖고, 상기 보유부는 제2 무선부의 안테나 이득을 보상하는 보상값을 더 보유하며, 상기 진폭 보정부는 제2 무선부로부터 송신해야 할 신호의 진폭을 보상값에 의해 더 보정하도록 구성해도 좋다.

이 구성에 따르면, 특히 휴대 전화기에 있어서 안테나 실장 스페이스가 한정되어 있는 경우에, 제2 무선부의 안테나가 내장 패턴 안테나나 칩 안테나 등이고, 제1 무선부의 안테나 (로드 안테나 등)보다도 이득이 적은 경우에, 이득의 보상도 가능하다는 효과가 있다.

또한, 상기 어댑티브 어레이 장치, 무선 기지국, 휴대 전화기는 각각 수신 시에 제1∼제m 무선부마다 어레이 안테나 패턴 형성용으로 위상 및 진폭을 조정하기 위한 가중 계수를 산출하는 산출부와, 제1∼제m 무선부의 송신 신호에 가중하는 가중부를 구비하고, 상기 보정부는 제n 무선부의 가중 계수에 보유부에 보유된 위상 보정값 및 진폭 보정값을 가미한 보정 가중 계수를 산출하며, 제2∼제m 무선부의 송신 신호에 대해서는 보정 가중 계수를 이용하여 가중부가 가중하도록 구성해도 좋다.

이 구성에 따르면, 보정부는 보정 가중 계수를 이용하여, 가중하도록 가중부를 제어하므로, 어댑티브 어레이 장치가 당연히 구비하고 있는 가중부를 이용할 수 있rh, 보정용의 회로를 장치 내에 설치할 필요가 없어 회로 규모를 더욱 저감할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 보정 방법은, 송신부와 수신부와 안테나로 이루어지는 무선부를 복수 구비하는 어댑티브 어레이 장치에서의 신호의 보정 방법으로서, 상기 어댑티브 어레이 장치는, 하나의 무선부 이외의 다른 무선부에 대하여, 상기 하나의 무선부에 대한 전송 특성의 차를 나타내는 상대적인 보정치를 보유하고 있고, 상기 다른 무선부의 송신 신호 또는 수신 신호를 상기 보유되어 있는 보정치에 의해 보정한다.
이 구성에 따르면, 수신 시간과 송신 시간이 동일한 어레이 안테나 패턴을 형성하기 위한 보정치가 하나의 무선부에 대한 상대적인 보정치이기 때문에, 캘리브레이션(보정치 측정) 처리가 불필요하게 된다. 어댑티브 어레이 장치에서, 상기 처리를 행하기 위한 회로 또는 프로그램의 규모를 저감할 수 있다고 하는 효과가 있다.
상기 복수의 무선부는 제1∼제m (m은 2 이상의 정수) 무선부로 이루어지고, 상기 보유되어 있는 보정치는 제n (n은 2 ≤n ≤m을 만족하는 정수) 무선부의 보정치로서 다음 식의 위상 보정치 △θ1n 및 진폭 보정치 Amp1n이며,
△θ1n = (θTX1 - θRX1) - (θTXn - θRXn)
Amp1n = (ATX1 / ARX1) / (ATXn / ARXn)
θTX1, θRX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 위상 변동 특성이고, ATX1, ARX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 진폭 변동 특성이며, θTXn, θRXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에서의 각각의 위상 변동 특성이고, ATXn, ARXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에서의 각각의 진폭 변동 특성이다.
이 구성에 따르면, 보정치가 상대적인 위상 보정치와 상대적인 진폭 보정치로 나타내어진다.
여기서, 상기 보정 방법은, 제n 무선부에서 송신하여야 할 신호의 위상을 위상 보정치 △θ1n에 의해 보정하는 위상 보정 단계와, 제n 무선부에서 송신하여야 할 신호의 진폭을 진폭 보정치 Amp1n에 의해 보정하는 진폭 보정 단계를 포함하여도 좋다.
또한, 제2 무선부의 안테나는 제1 무선부의 안테나보다도 적은 안테나 이득을 갖고, 상기 어댑티브 어레이 장치는 제2 무선부의 안테나 이득을 보상하는 보상치를 더 보유하며, 상기 진폭 보정 단계는 제2 무선부에서 송신하여야 할 신호의 진폭을 보상치에 의해 더 보정해도 좋다.
이 구성에 따르면, 특히 어댑티브 어레이 장치가, 안테나 실장 스페이스가 한정되어 있는 휴대 전화기에 적용되는 경우에, 제2 무선부의 안테나가 내장 패턴 안테나나 칩 안테나 등으로서, 제1 무선부의 안테나(로드 안테나 등)보다도 이득이 적은 경우에, 이득의 보상도 된다고 하는 효과가 있다.
또한, 상기 보정 방법은, 수신 시에 제1∼제m 무선부마다 어레이 안테나 패턴 형성용으로 위상 및 진폭을 조정하기 위한 가중 계수를 산출하는 산출 단계와, 제1∼제m 무선부의 송신 신호에 가중하는 가중 단계를 포함하고, 상기 보정 단계는 제n 무선부의 가중 계수에 상기 어댑티브 어레이 장치에 보유되어 있는 위상 보정치 및 진폭 보정치를 가미한 보정 가중 계수를 산출하고, 제2∼제m 무선부의 송신 신호에 대해서는 보정 가중 계수를 이용하여 가중 단계에서 가중하여도 좋다.
이 구성에 따르면, 보정 단계는 보정 가중 계수를 이용하여 가중하도록 가중 단계를 제어하기 때문에, 어댑티브 어레이 장치의 제어 방법에 일반적으로 포함되는 가중 단계를 이용할 수가 있어서, 보정 단계를 실시하기 위한 회로 또는 프로그램을 새롭게 설치하는 필요가 없어 회로 또는 프로그램 규모를 더욱 저감할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 컴퓨터 프로그램은, 송신부와 수신부와 안테나로 이루어지는 무선부를 복수 구비하는 어댑티브 어레이 장치에서의 신호의 보정에 이용되는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기의 보정 방법에 따라서 신호 보정 처리를 실행한다.
이 구성에 따르면, 어댑티브 어레이 장치에서, 전술의 효과와 마찬가지의 효과를 갖는 신호 보정 처리를 실행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 어댑티브 어레이 장치의 주요부의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 2는 상대적인 위상 변동량 △θ34, 진폭 변동량 Amp34를 측정하는 경우의 어댑티브 어레이 장치의 개략 동작을 나타내는 설명도.

도 3은 무선 기지국의 전체 구성을 도시하는 블럭도.

도 4는 신호 처리부(50)의 상세한 구성을 도시하는 블럭도.

도 5는 각 이용자 처리부의 처리 내용의 일람을 도시하는 도면.

도 6은 물리적인 무선부 1∼무선부 4와 논리적인 무선부 Ant1∼Ant3의 대응 관계를 나타내는 도면.

도 7은 이용자 처리부(51a)의 상세한 구성을 도시하는 블럭도.

도 8은 캘리브레이션 처리의 내용을 나타내는 플로우차트.

도 9는 도 8에 후속하는 캘리브레이션 처리의 내용을 나타내는 플로우차트.

도 10은 본 발명의 실시예에 있어서의 휴대 전화기의 주요부의 구성을 도시하는 블럭도.

도 11은 상대적인 보정값의 설명도.

도 12는 휴대 전화기의 보정값을 측정하는 측정 장치의 구성 및 휴대 전화기를 도시하는 블럭도.

도 13은 본 측정 장치와 휴대 전화기(200)의 외관 및 물리적인 접속예를 도시하는 도면.

도 14는 제어 PC(330)에 의한 캘리브레이션 처리의 내용을 나타내는 플로우차트.

도 15는 도 14에 후속하는 제어 PC(330)에 의한 캘리브레이션 처리의 내용을 나타내는 플로우차트.

본 발명의 실시예에 있어서의 무선 기지국, 휴대 전화기, 측정 장치에 대하여 다음의 순서로 설명한다.

1. 무선 기지국

1.1. 개요

1.1.1 개략 구성

1.1.2 개략 동작

1.1.3 보충 설명

1.2. 무선 기지국의 구성

1.2.1 신호 처리부의 구성

1.2.2 이용자 처리부의 구성

1.2.3 캘리브레이션 처리

2. 휴대 전화기

2.1 구성

3. 측정 장치

3.1 구성

3.2 캘리브레이션 처리

4. 기타 변형예

<1. 무선 기지국>

<1.1. 개요>

본 발명의 실시예에 있어서의 어댑티브 어레이 장치가 이동체 통신망의 무선 기지국인 경우의 개요를 설명한다.

<1.1.1 개략 구성>

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 어댑티브 어레이 장치의 주요부의 개략 구성을 도시하는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 어댑티브 어레이 장치는 무선부 1∼무선부 4와 DSP(디지털 신호 프로세서)(50)를 구비한다. DSP(50)는 편의상 4개가 도시되어 있으나, 실제로는 1개이어도 된다. 이 어댑티브 어레이 장치는 장치 단독으로 보정값을 측정하고, 통상의 통신 시에는 측정한 보정값을 이용하여 통신을 행한다. 바꾸어 말하면, 측정 장치를 겸용하고 있다.

무선부 1은 안테나(10), 송신부(111)(도면 중의 TX1), 수신부(112)(RX1), 안테나 스위치(113)(SW1)로 이루어진다. 무선부 2∼무선부 4도 동일한 구성이다.

도면 중의 θRX1, ARX1은 안테나(10), 안테나 스위치(113) 및 수신부(112)를 신호가 통과함으로써 발생하는 위상 변동량, 진폭 변동량을 각각 나타낸다. θTX1, ATX1은 송신부(111), 스위치(113) 및 안테나(10)를 신호가 통과함으로써 발생하는 위상 변동량, 진폭 변동량을 각각 나타낸다. θRX2∼θRX4, ARX2∼ARX4도 각각의 무선부에 있어서의 동일한 위상 변동량, 진폭 변동량을 나타낸다.

또한, △θ12, Amp12는 무선부 1을 기준으로 한 무선부 2의 상대적인 위상 변동량, 진폭 변동량을 각각 나타낸다. △θ23, △θ34, △θ41, Amp23, Amp34, Amp41도 동일한 상대적인 위상 변동량, 진폭 변동량을 나타낸다. 이들은 다음의 식 (1)∼(8)에 의해 표시된다.

(1) △θ12 = (θTX1 - θRX1) - (θTX2 - θRX2)

(2) △θ23 = (θTX2 - θRX2) - (θTX3 - θRX3)

(3) △θ34 = (θTX3 - θRX3) - (θTX4 - θRX4)

(4) △θ41 = (θTX4 - θRX4) - (θTX1 - θRX1)

(5) Amp12 = (ATX1 / ARX1) / (ATX2 / ARX2)

(6) Amp23 = (ATX2 / ARX2) / (ATX3 / ARX3)

(7) Amp34 = (ATX3 / ARX3) / (ATX4 / ARX4)

(8) Amp41 = (ATX4 / ARX4) / (ATX1 / ARX1)

본 어댑티브 어레이 장치는 무선부 1∼무선부 4 내에서 알려진 신호를 어레이 송수신하고, 위상량과 진폭량을 변화시키면서 어레이 안테나 패턴을 송신과 수신에서 일치시키는 조정값을 구함으로써, 상기 식 (1)∼(8)에 나타낸 상대적인 위 상 변동량, 진폭 변동량을 검출하고, 위상 변동량, 진폭 변동량을 보상하기 위한 보정값을 결정한다. 이 보정값은 다음의 식 (9)∼(17)에 의해 표시된다.

(9) θ_hosei_1 = 0

(10) θ_hosei_2 = △θ12

(11) θ_hosei_3 = △θ12 + △θ23

(12) θ_hosei_4 = △θ12 + △θ23 + △θ34

(13) A_hosei_1 = 1

(14) A_hosei_2 = Amp12

(15) A_hosei_3 = Amp12 * Amp23

(16) A_hosei_4 = Amp12 * Amp23 + Amp34

θ_hosei_x, A_hosei_x는 무선부 x (x는 1 내지 4)의 송신 시의 송신 신호에 대한 보정값이다.

상기의 보정값은 무선부 1을 기준으로 한 상대적인 보정값으로 되어 있다. 보정값이 이와 같이 상대적인 값이어도 되는 것은 수신 시의 무선부의 위상 변동량의 비 및 진폭 변동량의 비가, 송신 시에도 동등하면, 수신 시에 산출된 웨이트 벡터를 이용했을 때에 수신 시의 어레이 안테나 패턴과 동일한 어레이 안테나 패턴이 얻어지기 때문이다.

또한, 식 (9)∼(16)에서는 무선부 1을 기준으로 하였으나, 어느 무선부를 기준으로 해도 좋다. 무선부 3을 기준으로 하면, 위상 보정값은 (9')∼(12'), 진폭 보정값은 (12')∼(16')에 의해 표시된다.

(9') θ_hosei_1 = △θ34 + △θ41

(10') θ_hosei_2 = △θ34 + △θ41 + △θ12

(11') θ_hosei_3 = 0

(12') θ_hosei_4 = △θ34

(13') A_hosei_1 = Amp34 * Amp41

(14') A_hosei_2 = Amp34 * Amp41 * Amp12

(15') A_hosei_3 = 1

(16') A_hosei_4 = Amp34

<1.1.2 개략 동작>

다음으로, 상대적인 위상 변동량, 진폭 변동량의 개략적인 측정 방법에 관하여 설명한다.

도 2의 (a), (b)는 식 (3), (7)에 나타낸 △θ34, Amp34를 측정하는 경우의 어댑티브 어레이 장치의 개략적인 동작을 나타내는 설명도이다.

도 2의 (a)에 있어서, 무선부 1은 단독으로 희망 신호를, 무선부 2는 단독으로 간섭 신호파를 동일한 주파수 상에서 각각 송신한다 (도면 중 ①). 희망 신호, 간섭 신호는 상이한 이미 알고 있는 데이터열을 나타낸다.

한편, 무선부 3 및 무선부 4는 2 안테나의 어댑티브 어레이 장치로서 무선부 1에 대하여 어레이 안테나 패턴을 형성하여 희망 신호를 수신한다 (②). 즉, DSP(50)는 희망 신호파와 간섭 신호파가 다중된 수신파로부터, 희망 신호를 분리하기 위한 웨이트 벡터를 산출한다.

도 2의 (b)에 있어서 각 무선부는 송신과 수신을 교체한다. 즉, 무선부 3, 4는 2 안테나의 어댑티브 어레이 장치로서, 어레이 수신 시에 산출된 웨이트 벡터를 이용하여 희망 신호를 어레이 송신한다 (③).

이 어레이 송신에 있어서의 어레이 안테나 패턴은 무선부 3, 무선부 4 내부의 송신부의 위상 변동량 및 진폭 변동량과, 수신부의 그것들이 동등하다면, 도 2의 (b)의 실선으로 나타낸 바와 같이 어레이 수신 시와 동일한 어레이 안테나 패턴이 얻어지게 될 것이며, 무선부 2에는 지향성이 향해지고, 무선부 3에는 널 (전파가 도달하지 않거나 또는 도달하기 어려운 점 또는 방향)이 향해진다.

실제로는, 송신부와 수신부에서 위상 변동량 및 진폭 변동량이 동등하지는 않으므로, 도 2에 파선이나 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 어레이 안테나 패턴의 변위가 생기게 된다.

그래서, DSP(950)는 무선부(4)의 송신 신호에 위상 보상량 △θ를 360도 서서히 (예를 들면, -180도∼+180도까지 1도씩) 변화시키면서 부가한다. 한편, 무선부 2는 이러한 변화에 맞추어 수신 신호 레벨을 측정한다 (④). 이 수신 신호 레벨이 최소가 되었을 때의 위상 보상량 △θ은 △θ34 (= (θTX3 - θRX3) - (θTX4 - θRX4))와 같다. 따라서, 이 때의 위상 보상량 △θ를 △θ34로 결정한다 (⑤).

또한, DSP(50)는 무선부 4의 송신 신호의 진폭 보상량 Amp_coef만을 서서히 (예를 들면 0.5∼2배 정도까지 0.1씩) 변화시킨다. 무선부 2는 이 변화에 맞추어 수신 신호 레벨을 측정한다 (⑥). 이 수신 신호 레벨이 최소가 되었을 때의 진폭 보상량 Amp_coef는 Amp34 (= (ATX3 / ARX3) / (ATX4 / ARX4))와 동등하다. 따라 서, 이 때의 Amp_coef를 Amp34로 결정한다 (⑦).

이와 같이 하여, 어댑티브 어레이 장치는 상대적인 위상 변동량 △θ34와, 상대적인 진폭 변동량 Amp34를 측정한다. 마찬가지로 하여, △θ41 및 Amp41, △θ 및 Amp12, △θ23 및 Amp23을 측정한다.

또한, DSP(50)는, 측정한 상대적인 위상 변동량과 진폭 변동량이 적절한지의 여부를 식 (17), (18)에 의해 판정한다.

(17) ｜△θ12 + △θ23 + △θ34 + △θ41｜ < θthre

여기에서, θthre는 예를 들면 1도 정도의 임계값이다.

식 (17)의 좌변은 본래 식 (1)∼(4)의 우변을 가산한 식으로서, 이상적으로는 0도가 될 것이다. 실제로는, 외래파의 영향 등에 의한 측정 에러, 측정 오차가 생길 수 있으므로, θthre에 의해 판정하는 것이 바람직하다.

(18) A_thre_min < Amp12 * Amp23 * Amp34 * Amp41 < A_thre_max

여기에서, A_thre_min, A_thre_max는 예를 들면 각각 0.95, 1.05 정도의 임계값이다. 식 (18)의 가장 중간의 곱은 식 (5)∼(8)의 우변을 승산한 식으로서, 이상적으로는 1이 되어야 하지만, 상기와 동일한 이유에 의해 A_thre_min, A_thre_max에 의해 판정하는 것이 바람직하다.

식 (17), (18)을 만족하는 경우에는, 본 어댑티브 어레이 장치는 이들을 기초로 식 (9)∼(16) (또는 식 (9')∼(16'))에 나타낸 보정값을 산출하고, 송신 시에 송신 신호에 대하여 DSP(50)에 의해 보정을 행한다.

<1.1.3 보충 설명>

여기에서는, 상대적인 위상 변동량, 상대적인 진폭 변동량에 대하여 보충적으로 설명한다.

도 2의 (a), (b)와 같이, 어댑티브 어레이 장치가, 무선부 3 및 무선부 4에서 어레이 수신하고, 어레이 수신 시에 산출된 웨이트 벡터에 의해 어레이 송신하였을 때에, 송신 시의 수신 시에 대한 위상 변동량은 무선부 3에 있어서 (△TX3 - △RX3), 무선부 4에 있어서 (△TX4 - △RX4)만큼 발생하고 있다.

마찬가지로, 송신 시의 수신 시에 대한 진폭 변동량은 무선부 3에 있어서 (ATX3 / ARX3), 무선부 4에 있어서 (ATX4 / ARX4)만큼 발생하고 있다.

무선부 4의 송신 신호에 대하여 위상 △θ를 조금씩 변동시키고, 무선부 2에서의 수신 레벨이 최소가 되었다라고 하는 것은 무선부 3, 무선부 4에 있어서의 위상 변동량이 보상되었다고 하는 것이다.

즉, (△TX3 - △RX3) = (△TX4 - △RX4) + △θ34이며, 따라서 △θ34 = (△TX3 - △RX3) - (△TX4 - △RX4)이다.

마찬가지로, 수신 레벨이 최소가 되었다고 하는 것은 무선부 3, 무선부 4에 있어서의 위상 변동량이 보상되었다고 하는 것이다.

즉, (ATX3 / ARX3) = (ATX4 / ARX4) * Amp34이며, 따라서 Amp34 = (ATX3 / ARX3) * (ATX4 / ARX4)이다.

<1.2. 무선 기지국의 구성>

도 3은 실시예에 있어서의 무선 기지국의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다. 도 3에 있어서 무선 기지국은 베이스밴드부(70), 모뎀부(60), 신호 처리부(50), 프 론트 엔드 유닛(11, 21, 31, 41), 안테나(10∼40), 제어부(80)를 구비한다. 본 무선 기지국은, 복수의 안테나를 이용하여, 안테나마다의 송수신 신호에 가중함으로써 어레이 안테나 패턴을 형성하여 이동국을 무선 접속하는 어댑티브 어레이 장치로서, PHS 규격에서 정해져 있는 쌍방향 시분할 다중(TDMA/TDD : Time Division Multiple Access/Time Division Duplex) 방식에 의해 PHS 전화기를 접속하는 무선 기지국으로서 설치된다.

베이스밴드부(70)는 전화 교환망을 통해 접속되는 복수의 회선과 모뎀부(60) 사이에서 복수의 신호 (음성 또는 데이터를 나타내는 베이스밴드 신호)를 TDMA/TDD 프레임에 적합하도록 다중 및 분리하는 TDMA/TDD 처리를 공간 다중할 신호마다 행한다. 여기에서, TDMA/TDD 프레임이란, 5mS의 주기를 갖고, 8등분되어 이루어지는 4개의 송신 타임 슬롯과 4개의 수신 타임 슬롯으로 구성된다.

구체적으로는, 베이스밴드부(70)는 복수의 회선으로부터 모뎀부(60)에 대해서는, 복수의 회선으로부터의 신호를 시분할 다중용으로 TDMA/TDD 프레임마다 4 다중하고, 또한 공간 다중용으로 1 송신 타임 슬롯 당 최대 4개의 신호를 모뎀부(60)로 출력한다. 또한, 베이스밴드부(70)는, 모뎀부(60)로부터 복수의 회선에 대해서는, 모뎀부(60)로부터 1 수신 타임 슬롯 당 최대 4개의 신호를 입력하고, 시분할 다중을 분리하여 복수의 회선로 출력한다.

모뎀부(60)는 베이스밴드부(70)로부터 입력되는 신호를 변조하고, 또한 신호 처리부(50)로부터 입력되는 신호를 복조한다. 변조, 복조의 방식은 π/4 시프트 QPSK로 한다.

신호 처리부(50)는 디지털 신호 프로세서로서, 프로그램을 실행하여 웨이트 벡터의 산출 등을 행한다. 특히, 캘리브레이션 처리에서는 무선부 1∼무선부 4의 수신 시와 송신 시 사이의 전송 특성을 보상하기 위한 보정값을 산출한다.

프론트 엔드 유닛(11, 21, 31, 41)은 어레이 송신 시에는 신호 처리부(50)에 의해 가중된 각 신호를 RF 신호까지 변환하여 안테나(10∼40)로부터 송신하고, 어레이 수신 시에는 안테나(10∼40)로부터의 신호를 베이스밴드 영역의 신호로 변환하여 신호 처리부(50)로 출력한다. 이하에서는, 안테나(10)와 프론트 엔드 유닛(11)의 세트를 무선부 1이라고 부른다. 마찬가지로, 안테나와 프론트 엔드 유닛의 다른 3 세트를 각각 무선부 2∼4라고 부른다.

무선부 1∼4는 도 2의 (a), (b)에 도시된 바와 같이 캘리브레이션 처리에 있어서 신호 처리부(50)로부터의 희망 신호 또는 간섭 신호를 각각 단독으로 송신 및 수신하고, 또한 2개의 무선부의 세트에 의해 희망 신호 또는 간섭 신호를 어레이 송신 및 어레이 수신한다.

제어부(80)는 각 무선부의 송신과 수신의 전환 등 무선 기지국 전체의 제어를 행한다.

<1.2.1 신호 처리부의 구성>

도 4는 신호 처리부(50)의 상세한 구성을 도시하는 블럭도이다. 도 4에서는 신호 처리부(50)(DSP)가 프로그램을 실행함으로써 실현하고 있는 기능을 나타내는 블럭도가 도시되어 있다.

도 4에서, 신호 처리부(50)는 이용자 처리부(51a∼51d), 가산기(551∼554), 송수신을 전환하는 스위치(561∼564), 보정값 보유부(570), 보정부(571∼574)를 구비한다.

이용자 처리부(51a∼51d)는 각 타임 슬롯에 있어서 공간 다중되는 최대 4개의 이용자 신호에 대응하여 형성된다. 각 이용자 처리부는 통상은 (캘리브레이션 처리 이외에서는) 4개의 무선부 모두를 이용하는 어레이 수신, 어레이 송신의 제어를 행한다. 즉, 수신 시에는 4개의 무선부 1∼4로부터의 각 수신 신호로부터 웨이트 벡터를 산출하고, 이 웨이트 벡터를 이용하여, 무선부 1∼무선부 4로부터 스위치(561∼564)를 통해 입력되는 수신 신호를 합성함으로써 이용자 신호를 추출하며, 송신 시에는 직전의 송신 타임 슬롯에서 산출된 가중 계수를 이용하여 가중한 이용자 신호를 각 무선부 1∼4로 출력한다. 한편, 캘리브레이션 처리에서는, 각 이용자 처리부는 2 안테나의 어레이 수신, 어레이 송신을 제어하는 경우와, 희망 신호를 어레이 송수신이 아니라 1개의 무선부로부터 단독으로 송수신하는 제어를 행하는 경우와, 간섭 신호를 어레이 송수신이 아니라 1개의 무선부로부터 단독으로 송수신하는 제어를 행하는 경우가 있다. 신호 처리부(50)는 이들 경우를 조합하여 도 2의 (a), (b)에 도시된 일련의 처리를 행하고, 상대적인 위상 변동량(△θ34, △θ41, △θ12, △θ23), 진폭 변동량(Amp34, Amp41, Amp12, Amp23)을 결정하고, 이들로부터 보정값(θ_hosei_1∼θ_hosei_4, A_hosei_1∼A_hosei_4)을 산출한다.

가산기(551)는 무선부 1에 대한 각 이용자 송신 신호의 가중된 성분을 합성한다. 단, 도 2의 (a)와 같이 무선부 1로부터 단독 송신하는 경우나, 도 2의 (b)와 같이 2 안테나에 의한 어레이 송신을 무선부 1을 이용하여 행하는 경우에는, 어 느 이용자 처리부로부터의 송신 신호 (희망 신호, 간섭 신호 등)도 다른 신호와 가산하지 않고 그대로 출력한다. 가산기(552∼554)도 가산기(551)와 동일하지만, 각각 무선부 2∼4에 대응하는 점이 다르다.

보정값 보유부(570)는 캘리브레이션 처리에 있어서 산출된 보정값(θ_hosei_1∼θ_hosei_4, A_hosei_1∼A_hosei_4)을 보유한다.

보정부(571)는 캘리브레이션 처리 이외에서는, 보정값 보유부(570)에 보유된 보정값 중에서 θ_hosei_1과 A_hosei_1에 따라, 가산기(551)로부터의 송신 신호를 보정하고, 스위치(561)를 통해 무선부 1로 출력하고, 캘리브레이션 처리에 있어서는 가산기(551)로부터의 송신 신호를 그대로 스위치(561)를 통해 무선부 1로 출력한다. 다만, 캘리브레이션 처리에 있어서 무선부 1의 상대적인 위상 변동량, 진폭 변동량이 측정 대상으로 되어 있는 경우에는, 위상 변동량 △θ, 진폭 조정값량 Amp를 조금씩 변화시키면서 송신 신호로 공급한다.

보정부(572∼574)에 대해서도 대응하는 무선부와 보정값 보유부(570)에 보유된 보정값이 다른 점 이외에는 동일하다.

<1.2.2 이용자 처리부의 구성>

도 7은 이용자 처리부(51a)의 상세한 구성을 도시하는 블럭도이다. 이용자 처리부(51b∼51d)에 대해서도 동일한 구성이므로, 여기에서는 이용자 처리부(51a)를 대표적으로 설명한다.

도 7과 같이, 이용자 처리부(51a)는 웨이트 산출부(53), 가산기(54), 메모리(55), 스위치(56), 스위치(57), 승산기(521∼524), 승산기(581∼584)를 구비 한다.

웨이트 산출부(53)는 캘리브레이션 처리 이외에서는, 수신 타임 슬롯 중의 고정 비트 패턴의 기간에 있어서의 각 심볼 기간에서, 각 무선부 1∼4로부터의 수신 신호 S1R∼S4R 각각을 가중하여 가산한 결과와 메모리(55)에 의해 발생되는 참조 신호 간의 오차가 최소가 되도록 웨이트 벡터를 산출한다. 또한, 캘리브레이션 처리에서는, 2 안테나에 의해 어레이 수신하기 위한 웨이트 벡터의 산출을 동일하게 하여 행한다. 여기에서는, 4 안테나에 의한 어레이 수신 (웨이트 벡터의 산출)을 설명하지만, 2 안테나인 경우에도 항수가 줄어들 뿐 동일하다.

더욱 구체적으로는, 웨이트 산출부(53)는 다음의 식 (19)에 있어서, 오차 e(t)를 최소로 하도록 W1(t - 1)∼W4(t - 4)의 값을 조정하고, 조정 후의 W1(t - 1)∼W4(t - 4)를 시각 t의 심볼의 가중 계수 W1(t)∼W4(t4)로 한다.

(19) e(t) = d(t) - (W1(t - 1) * X1'(t) + W2(t - 1) * X2'(t) + W3(t - 1) * X3'(t) + W4(t - 1) * X4'(t))

식 중에서, t는 심볼 단위의 타이밍이고, d(t)는 알려진 참조 신호 (또는 트레이닝 신호) 중의 심볼 데이터이며, W1(t - 1)∼W4(t - 1)는 1개 앞의 심볼에 대해 산출한 안테나마다의 가중 계수 또는 전회(前回)의 수신 타임 슬롯에 있어서 산출된 가중 계수 X1(t)∼X4(t)는 안테나(10∼40)의 각 수신 신호이다.

웨이트 벡터는 심볼마다 상기의 조정이 이루어지며, 수신 타임 슬롯 내의 참조 신호의 구간의 처음에서는 오차 e(t)가 크더라도, 참조 신호의 구간의 끝에는 오차 e(t)가 최소로 수속(收束)한다 (또는 0으로 수속한다).

또한, 웨이트 산출부(53)는, 수신 타임 슬롯 내의 가중 계수를 산출한 심볼 기간 및 그 이후의 심볼 기간에 있어서, 산출한 가중 계수를 승산기(521∼524)로 출력한다. 또한, 웨이트 산출부(53)는, 송신 타임 슬롯에 있어서, 대응하는 직전의 수신 타임 슬롯에서 산출된 가중 계수를 승산기(581∼584)로 출력한다.

메모리(55)는 캘리브레이션 처리 이외 (이동국과의 통상의 통신)에서 이용되는 참조 신호를 나타내는 심볼열의 파형 데이터, 캘리브레이션 처리에서 이용되는 희망 신호를 나타내는 심볼열의 파형 데이터, 및 간섭 신호를 나타내는 심볼열의 파형 데이터를 기억한다. 참조 신호는 수신 타임 슬롯에 있어서 알려진 고정 비트 패턴 (고정 심볼)의 수신 구간에 있어서 심볼 타이밍에 맞추어 웨이트 산출부(53)에 판독된다. 예를 들면 PHS의 경우, 수신 타임 슬롯의 선두에 나타나는 SS(스타트 심볼), PR(프리앰블), UW(유니크 워드) 등이 고정 심볼이다.

희망 신호, 간섭 신호는 예를 들면 PN(Pseudo random Noise) 부호 등으로 알려진 심볼 데이터열이면 좋고, 서로 직교해 있는 것이 바람직하다. 서로 직교해 있으면, 웨이트 벡터를 더욱 빨리 수속시키고, 정확히 산출할 수 있기 때문이다. 동일한 PN 부호나 동일한 고정 심볼을 이용하는 경우에는 타이밍 (예를 들면 0.5 심볼 시간)을 어긋나게 하면 좋다.

소망 신호, 간섭 신호는 도 2의 (a)의 Ant 3, 4와 같이 이용자 처리부가 2 안테나의 어레이 수신을 제어하는 경우에는 웨이트 산출부(53)에 의해 참조 신호 (트레이닝 신호)로서 판독되고, 도 2의 (a)의 Ant 1, 2와 같이 이용자 처리부가 단독 송신을 제어하는 경우에는 송신 신호로서 판독되며, 스위치(57)를 통해 승산기(581∼584)에 공급된다. 단, 승산기(581∼584)의 출력은 단독 송신하는 무선부에 대응하는 1개밖에 송신되지 않는다.

각 이용자 처리부는 모두 동등한 구성으로 하면 좋은데, 설명의 편의상 캘리브레이션 처리에 있어서 각 이용자 처리부는 고정적인 처리를 실행하는 것으로 한다.

각 이용자 처리부의 처리 내용의 일람이 도 5에 도시되어 있다. 도면에서 Ant1∼Ant4는 물리적인 무선부 1∼무선부 4에 1 대 1로 대응되는 논리적인 무선부를 의미한다. 이 대응 관계가 도 6에 도시되어 있다. 이 대응 관계는 다수 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 도 6에 도시된 케이스 1∼4와 같이 적어도 4개이다.

도 6에 있어서, 캘리브레이션 처리의 전반 (즉, 도 2의 (a)와 같은 경우)에서는, 제어부(80)의 제어에 의해 모든 무선부가 동일한 주파수를 이용하여 Ant1, Ant2가 송신, Ant3, Ant4가 수신으로 되어 있다.

이 경우, 도 5의 「전반」란이 도시하는 바와 같이, 이용자 처리부(51a)는 Ant1에 단독으로 희망 신호를 송신 즉, 희망 신호를 발생하여 Ant1에 공급한다. 이용자 처리부(51b)는 Ant2에 단독으로 간섭 신호를 송신 즉, 간섭 신호를 발생하여 Ant2에 공급한다. 이용자 처리부(51c)는 Ant3 및 Ant4로부터의 각 수신 신호를 대상으로 2 안테나의 어레이 수신을 제어 즉, 웨이트 벡터를 산출한다.

캘리브레이션 처리의 후반 (즉, 도 2의 (b)와 같은 경우)에서는, 제어부(80)의 제어에 의해 모든 무선부가 동일한 주파수를 이용하며, Ant1, Ant2가 수신, Ant3, Ant4가 송신으로 되어 있다.

이 경우, 도 5의 「후반」란이 도시하는 바와 같이, 이용자 처리부(51c)는 희망 신호를 Ant3 및 Ant4로부터의 2 안테나의 어레이 송신을 제어 즉, 상기의 산출된 웨이트 벡터를 이용하여 희망 신호를 가중하여 Ant3 및 Ant4에 공급한다. 이 때, 이용자 처리부(51c)는 도 2의 (b)의 ④에 도시된 바와 같이 위상 보상량 △θ를 변화시키고, 그 후, 도 2의 (b)의 ⑥에 도시된 바와 같이 진폭 보상량 Amp_coef를 변화시킨다. 이용자 처리부(51a)는 Ant1에 단독의 수신 신호를 취득한다. 이용자 처리부(51b)는 위상 보상량 △θ, 진폭 보상량 Amp_coef가 각각 변화할 때마다 Ant2로부터의 단독의 수신 신호와 그 수신 신호 레벨을 Ant2로부터 취득한다.

<1.2.3 캘리브레이션 처리>

도 8, 도 9는 캘리브레이션 처리의 더욱 상세한 내용을 나타내는 플로우차트이다. 도면 중의 n은 1에서 4까지를 카운트하기 위한 변수이다.

신호 처리부(50)는 변수 n을 초기화 (n = 1)한 후 (스텝 81), 물리적인 무선부 1∼4) 중에서 논리적인 무선부로서 Ant1∼Ant4를 선택한다 (스텝 82). 여기에서는, 도 2의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, Ant1은 희망 신호의 단독 송수신용, Ant2는 간섭 신호의 단독 송수신용, Ant3과 Ant4는 어레이 수신 및 어레이 송신용으로 선택된다.

신호 처리부(50)는 Ant1로부터 희망 신호를, Ant2로부터 간섭 신호를 각각 송신시키고 (스텝 83), 동시에 Ant3 및 Ant4를 2 안테나의 어댑티브 어레이 장치로 하여, Ant1로부터의 희망 신호에 대하여 어레이 안테나 패턴의 형성 즉, DSP(50)는 희망 신호와 간섭 신호가 다중된 수신파로부터 희망 신호를 분리하기 위한 웨이트 벡터를 산출한다 (스텝 84). 이 때, Ant1으로의 희망 신호, Ant2로의 간섭 신호는 이용자 처리부(51a, 51b)로부터 각각 공급된다. Ant3 및 Ant4로부터의 각 수신 신호에 대한 웨이트 벡터는 이용자 처리부(51c)에 의해 산출된다.

만일 산출된 웨이트 벡터가 충분히 수속되어 있지 않은 경우 즉, 식 (19)에 나타낸 오차 e(t)가 소정의 임계값보다도 큰 경우에는, 이 시점에서 캘리브레이션 처리를 종료하여, 다시 처음부터 캘리브레이션 처리를 개시해도 된다.

산출된 웨이트 벡터가 충분히 수속되어 있는 경우, 신호 처리부(50)는 Ant3 및 Ant4를 2 안테나의 어댑티브 어레이 장치로 하여, 산출된 웨이트 벡터를 이용하여 희망 신호를 어레이 송신하고, Ant2를 단독 수신으로 전환한다 (스텝 85). 이 때, 웨이트 벡터에 의한 가중은 이용자 처리부(51c)에 의해 이루어진다. 가중한 후의 Ant3, Ant4로의 각 송신 신호의 위상, 진폭을, θAnt3 = θAnt3_est, θAnt4 = θAnt4_est, A_Ant3 = A_Ant3_est, A_Ant4 = A_Ant4_est로 표기한다.

이 어레이 송신에 있어서 신호 처리부(50)는 위상 θAnt3, 진폭 A_Ant3, A_Ant4의 값을 고정한 채, 위상 보상량 △θ를 -180도∼+180도까지 1도씩 변경시키면서 Ant4로의 송신 신호의 위상량에 부가하여 (θAnt4 = θAnt4_est + △θ), 각 △θ에 대하여 Ant2에 있어서의 수신 신호 레벨을 측정한다 (스텝 86∼89). 이 때의 위상 보상량 △θ는 도 4에 도시된 보정부(574)에 있어서, 이용자 처리부(51c)로부터 가산기(554)를 통해 입력되는 송신 신호에 부가되며, 스위치(564)를 통해 Ant4로 출력된다.

신호 처리부(50)는 Ant2에 있어서 측정된 수신 신호 레벨이 최소일 때, 위상 보정량 △θ를 △θ34 (= (θTX3 - θRX3) - (θTX4 - θRX4))로 한다 (스텝 90).

또한, 신호 처리부(50)는 위상 θAnt3, θAnt4 (= θAnt4_est + △θ34), 진폭 A_Ant3의 값을 고정한 채, Ant4의 송신 신호의 진폭에, 진폭 보상량 Amp_coef를 서서히 (예를 들면 0.5∼2의 범위 내에서 0.05씩) 변화시키면서 곱하여 (A_Ant4 = A_Ant4_est * Amp_coef), 각 Amp_coef에 대하여 Ant2에 있어서의 수신 신호 레벨을 측정한다 (스텝 91∼94). 이 때의 진폭 보상량 Amp_coef는, 도 4에 도시된 보정부(574)에 있어서, 이용자 처리부(51c)로부터 가산기(554)를 통해 입력되는 송신 신호에 곱해지고, 스위치(564)를 통해 Ant4로 출력된다.

신호 처리부(50)는 Ant2에 있어서 측정된 수신 신호 레벨이 최소일 때의 진폭 보상량 Amp_coef를 Amp34 (= (ATX3 / ARX3) / (ATX4 / ARX4))로 한다 (스텝 95).

이상에 의해 Ant3에 대한 Ant4의 상대적인 위상 변동량 △θ34와 진폭 변동량 Amp34가 측정되게 된다.

또한, 신호 처리부(50)는 스텝 96, 97에 의한 루프 처리에 의해, 물리적인 무선부 1∼4 중에서 선택되는 논리적인 무선부로서의 Ant1∼Ant4의 조합을 변경하면서, 2회째의 루프에서는 △θ41 및 Amp41을, 3회째의 루프에서는 △θ12 및 Amp12를, 4회째의 루프에서는 △θ32 및 Amp23을 측정한다.

계속하여, 도 9에 도시된 바와 같이 신호 처리부(50)는 측정한 상대적인 위상 변동량(△θ34, △θ41, △θ12, △θ23) 및 진폭 변동량(Amp34, Amp41, Amp12, Amp23)이 타당한지의 여부를 판정한다 (스텝 98, 99). 이 판정은 이미 설명한 식 (17), (18)을 모두 만족하는지의 여부에 따른다. 만일 어느 하나를 만족하지 못하는 경우에는 캘리브레이션 처리를 종료하여 다시 처음부터 개시하면 된다.

식 (17), (18) 둘 다를 만족하는 경우에는, 신호 처리부(50)는 위상 보정값 θ_hosei_1∼θ_hosei_4, 진폭 보정값 A_hosei_1∼A_hosei_4를, 이미 설명한 식 (9')∼(16')에 따라서 산출한다 (스텝 100, 101). 산출된 보정값은 보정값 보유부(570)에 기입되고, 캘리브레이션 이외의 통상의 어레이 송신 시에 각 무선부의 송신 신호의 보정에 이용된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 어댑티브 어레이 장치에 따르면, 복수의 무선부에서 선택된 2개의 무선부와 다른 무선부와의 사이에서 어레이 송신하고, 그 수신 신호에 의거하여 선택된 무선부의 전송 특성을 측정하므로, 부가 장치를 형성하지 않더라도, 각 무선부의 상대적인 전송 특성을 산출할 수 있다.

<2. 휴대 전화기>

도 1에 도시된 어댑티브 어레이 장치는 무선 기지국으로서, 4개의 안테나를 송신용과 수신용으로 나누어 이용함으로써, 하나의 무선부를 기준으로 하는 상대적인 보정값을 당해 장치 내에서 측정 (캘리브레이션)할 수 있었으나, 2개의 안테나에 의해 어레이 안테나 패턴을 형성하여 송수신하는 어댑티브 어레이 장치, 예를 들면 휴대 전화기에서는, 당해 장치 단독으로는 상기 보정값을 측정할 수 없다. 이와 같은 휴대 전화기에서는 다른 측정 장치와 협동하여 보정값을 측정하게 된다.

또한, 휴대 전화기에서는 측정된 보정값을 보유해 두고, 기준이 되는 안테나 이외의 안테나의 송신 신호만을 보정값에 의해 보정하도록 구성된다.

이하에서는, 본 발명의 어댑티브 어레이 장치가 이동체 통신망의 휴대 전화기인 경우의 구성을 먼저 설명하고, 이어서 상기의 측정 장치에 관하여 설명한다.

<2.1 구성>

도 10은 본 발명의 실시예에 있어서의 휴대 전화기의 주요부의 구성을 도시하는 블럭도이다. 도 10과 같이 휴대 전화기(200)는 안테나(210), 전환 스위치(213), 송신 회로(211), 수신 회로(212)로 이루어지는 무선부 (이하에서는 무선부 A라고 함)와, 안테나(220), 전환 스위치(223), 송신 회로(221), 수신 회로(222)로 이루어지는 무선부 (이하에서는 무선부 B라고 함)와, DSP(260)(도면 중의 파선 틀)와 외부 I/F(250)를 구비하고, 2개의 안테나에 의해 어레이 안테나 패턴을 형성하여 송수신하는 어댑티브 어레이 장치이다.

2개의 안테나(210, 220)는 각각 봉형상의 로드 안테나, 면형상의 패턴 안테나, 로드 선단의 헬리컬 안테나, 칩 안테나 (기판 상에 칩 부품으로서 부착된 안테나) 등이면 되는데, 여기에서는 안테나(210)를 로드 안테나, 안테나(220)를 칩 안테나로 한다.

파선 틀로 표시된 DSP(260)는 실제로는 프로그램에 따라서 동작하는데, 도면에서는 그 동작을 기능 블럭으로 나누어 기재하였다. DSP(260)는 승산기(214, 224, 215, 225), 가산기(230), 복조 회로(231), 재변조 회로(232), 메모리(233), 카운터(234), 스위치(235), 웨이트 계산부(236), 메모리(237), 웨이트 제어부(238), 보정 제어부(239), 위상기(240), 증폭기(241), 변조 회로(242)에 상 당한다.

승산기(214, 224)는 각각 수신 회로(212, 222)로부터 입력되는 수신 신호에 웨이트 계산부(236)으로부터의 웨이트 벡터 W1, W2를 곱함으로써 가중한다.

승산기(215, 225)는 각각 변조 회로(242)로부터 입력되는 송신 신호에 웨이트 제어부(238)로부터 웨이트 벡터 W1, W2를 곱함으로써 가중하고, 송신 회로(211), 위상기(240)로 출력한다.

가산기(230)는 승산기(214, 224)에 의해 가중된 수신 신호를 가산한다.

복조 회로(231)는 가산기(230)에 의한 가산 후의 수신 신호를 복조한다. 복조 결과는 수신 비트열로서 출력된다.

재변조 회로(232)는 복조 회로(231)로부터 입력되는 수신 비트열을 심볼 데이터 (심볼의 파형 데이터)로 재변조한다.

메모리(233)는 참조 신호 테이블을 보유한다. 참조 신호 테이블은 캘리브레이션 처리 이외 (무선 기지국으로부터의 통상의 수신)에서 이용되는 참조 신호를 나타내는 심볼 데이터 (심볼의 파형 데이터), 캘리브레이션 처리에서 이용되는 희망 신호를 나타내는 심볼 데이터를 기억한다. 참조 신호, 희망 신호에 관해서는, 무선 기지국에 있어서 설명한 것과 동일하다.

카운터(234)는 통상의 수신에서는, 수신 타임 슬롯에 있어서 선두로부터 말미의 심볼까지 심볼 타이밍에 동기하여 심볼수 (PHS에서는 0에서 120까지)를 카운트한다. 이 카운트값은 고정 비트 패턴의 심볼 기간과 그렇지 않은 기간을 구별하기 위하여 이용된다. 통상의 수신에서는, 제3 심볼에서부터 제15 심볼까지의 심볼 기간이 SS, PR, UW의 고정 비트 패턴의 기간에 상당한다.

스위치(235)는 통상의 수신에서는, 카운터(234)의 카운트값이 고정 비트 패턴의 심볼 기간을 나타낼 때에는, 메모리(233)로부터 판독되는 참조 신호를 나타낸 심볼 데이터 (의 파형 데이터)를 선택하고, 그 이외의 기간에서는 재변조 회로(232)로부터의 심볼 데이터를 선택하며, 캘리브레이션 처리에서는, 메모리(233)로부터 판독되는 희망 신호를 나타내는 심볼 데이터를 선택한다.

웨이트 계산부(236)는 통상의 수신에 있어서도 캘리브레이션 처리에 있어서의 수신에 있어서도, 수신 회로(212), 수신 회로(222)로부터 입력되는 각각의 수신 신호에 가중하고 그들을 가산한 결과와 스위치(235)로부터 입력되는 심볼 데이터 간의 오차를 최소로 하도록 웨이트 벡터를 심볼마다 산출한다. 웨이트 벡터의 산출에 관해서는 이미 설명한 웨이트 산출부(53)와 동일하다.

메모리(237)는 RAM, ROM을 포함하고, 웨이트 계산부(236)에 의해 산출된 웨이트 벡터와 무선부 A를 기준으로 한 무선부 B의 상대적인 보정값을 기억한다. 이 웨이트 벡터는 통상의 수신에서는 수신 타임 슬롯의 말미의 심볼에 대하여 산출된 웨이트 벡터이면 되고, 수신 타임 슬롯 직후의 송신 타임 슬롯에 있어서 이용되며, 캘리브레이션 처리에서는 희망 신호의 수신에서 산출된 웨이트 벡터가 기억되고, 그 후의 희망 신호의 송신에 있어서 이용된다. 무선부 A, B의 웨이트 벡터를 W1, W2라고 한다.

또한, 보정값은 다음 식 (20), (21)에 의해 표시되고, 캘리브레이션 처리에 있어서 측정된 값이 메모리(237) 중의 ROM의 기억 영역에 공장 출하 전에 기입된 다.

(20) △θ12 = (θTX1 - θRX1) - (θTX2 - θRX2)

(21) Amp12 = (ATX1 / ARX1) / (ATX2 / ARX2)

도 11은 보정값의 설명도를 도시한다. 도면 중의 θRX1, ARX1은 안테나(210)로부터 전환 스위치(213) 및 수신 회로(212)를 신호가 통과함에 따라 발생하는 위상 변동량, 진폭 변동량을 각각 나타낸다. θTX1, ATX1은 송신 회로(211) 및 전환 스위치(213)로부터 안테나(210)에 신호가 통과함으로써 발생하는 위상 변동량, 진폭 변동량을 각각 나타낸다. θRX2∼θRX4, ARX2∼ARX4도 각각의 무선부에 있어서의 동일한 위상 변동량, 진폭 변동량을 나타낸다. 상기 식 (20), (21)의 △θ12, Amp12는 무선부 A를 기준으로 한 무선부 B의 상대적인 위상 변동량, 진폭 변동량을 각각 의미한다.

웨이트 제어부(238)는 통상의 송신에서는 송신 타임 슬롯에 있어서 메모리(237)로부터 웨이트 벡터 W1, W2를 판독하여, 승산부(215, 216)로 출력한다. 캘리브레이션 처리의 희망 신호 송신 시에도 동일하다.

보정 제어부(239)는 통상의 송신에서는 송신 타임 슬롯에 있어서 메모리(237)로부터 보정값 △θ12, Amp12를 판독하여, 위상기(240), 증폭기(241)에 각각 출력한다. 또한, 보정 제어부(239)는 캘리브레이션 처리에서는 희망 신호의 송신 시에 △θ를 -180도∼+180도까지 예를 들면 1도씩 변경시키면서 위상기(240)로 출력하고, Amp를 서서히 (예를 들면 0.5∼20의 범위 내에서 0.05씩) 변화시키면서 증폭기(241)로 출력한다.

위상기(240)는 보정 제어부(239)로부터 입력되는 보정값 △θ12 분만큼 승산기(225)로부터 입력되는 송신 신호의 위상을 보정한다.

증폭기(241)는 보정 제어부(239)로부터 입력되는 보정값 Amp12 분만큼 위상기(240)로부터 입력되는 송신 신호의 진폭을 보정하고, 송신 회로(221)로 출력한다.

변조 회로(242)는 통상의 송신에서는 송신해야 할 비트열을 변조하여 송신 신호 (심볼 데이터)를 생성한다.

외부 I/F(250)는 DSP(260)의 입출력 포트 및 DSP(260)의 메모리(메모리(233, 237)를 포함)의 포트에 접속되는 커넥터로서, 휴대 전화기의 기판 상에 형성된다. 외부 I/F(250)는 캘리브레이션 처리에 있어서 외부의 측정 장치에 접속되고, 각종 커맨드와 그 응답, 프로그램, 데이터의 입출력에 이용된다.

이상과 같이 구성된 휴대 전화기에 따르면, 통상의 송수신에 있어서, 수신 타임 슬롯에서 산출된 웨이트 벡터를 이용하여 어레이 안테나 패턴을 형성하여 수신함과 아울러 메모리(237)에 웨이트 벡터를 기억시키고, 그 직후의 송신 타임 슬롯에 있어서 기억되어 있는 웨이트 벡터를 이용하여 어레이 안테나 패턴을 형성하여 송신한다.

이 송신 시에, 보정 제어부(239)는 메모리(237)에 기억된 보정값 △θ12, Amp12를 이용하여 무선부 B에 대한 송신 신호를 보정한다. 그 결과, 수신 시의 어레이 안테나 패턴과 송신 시의 어레이 안테나 패턴이 어긋나지 않도록 보정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 무선부 A와 무선부 B의 위상 및 진폭 변동 특성의 차를, 기 준이 되는 무선부 A의 송신 신호를 보정하지 않고, 무선부 B의 송신 신호를 보정하는 것만으로, 수신 시의 지향성과 송신 시의 지향성을 일치시킬 수 있다.

또한, 외부 I/F(250)를 구비함으로써 외부의 측정 장치의 제어 하에서 캘리브레이션 처리를 행함으로써, 상기의 보정값의 측정을 용이하게 행할 수 있다.

또, △θ12 및 Amp12는 웨이트 벡터와 동일한 물리량이므로, 상기 휴대 전화기(200)에 있어서, △θ12 및 Amp12를 나타내는 보정용 웨이트 벡터를 메모리(237)에 기억시키고, 위상기(240) 및 증폭기(241) 대신에 승산기를 구비하는 구성으로 해도 된다. 또한, 도 4에 도시된 보정부(571∼574)도 각각 위상기(240) 및 증폭기(241)와 동등한 회로 또는 승산기와 동등한 회로이다.

또한, 안테나(210, 220)가 로드 안테나, 칩 안테나와 같이, 2개의 안테나 이득이 다른 경우에는, 상기 △θ12를 다음 식과 같이 안테나 이득 보상값 A_cmp를 가미한 값으로 해도 된다.

(21') Amp12 = A_cmp ·((ATX1 / ARX1) / (ATX2 / ARX2))

<3. 측정 장치>

<3.1 구성>

도 12는 도 10의 휴대 전화기의 보정값을 측정 (캘리브레이션)하는 측정 장치의 구성 및 휴대 전화기를 도시하는 블럭도이다.

도 12와 같이 측정 장치는 송수신 장치(31), 송신 장치(302), 타이밍 조정기(331), 제어 PC(330), 클럭 생성 회로(332), I/F부(333)을 구비한다.

송수신 장치(301)는 도 2에 도시된 Ant2의 역할을 하기 위하여, 안테나(310), 송신 회로(311), 신호 선택부(312), 수신 회로(313), 레벨 측정부(314), 스위치(315)를 구비하고, 간섭 신호의 송신 후, 휴대 전화기(200)로부터 송신되는 희망 신호의 수신을 행한다.

송신 회로(311)는 신호 선택부(312)로부터 입력되는 간섭 신호를 스위치(315)를 통해 안테나(310)로부터 송신한다.

신호 선택부(312)는 복수의 간섭 신호의 심볼 데이터열을 기억하고, 하나를 선택하여 송신 회로(311)로 출력한다. 복수의 간섭 신호는 PN 부호로 구성되는 제1 간섭 신호와, 통상의 송신 타임 슬롯과 동일한 고정 비트 패턴(SS, PR, UW)을 포함하는 알려진 부호열로 구성되는 제2 간섭 신호를 포함한다. 간섭 신호의 선택은 제어 PC(330)의 지시에 따른다.

수신 회로(313)는 휴대 전화기(200)로부터 송수신 장치(301)에 대해 널을 향한 송신 신호를 안테나(310) 및 스위치(315)를 통해 수신한다.

레벨 측정부(314)는 수신 회로(313)에 의해 수신 신호의 수신 신호 레벨을 측정하고, 측정한 수신 신호 레벨을 제어 PC(330)에 통지한다.

송신 장치(302)는 도 2에 도시된 Ant1의 역할을 하기 위하여, 안테나(320), 송신 회로(321), 신호 선택부(322)를 구비하고, 희망 신호를 송신한다.

송신 회로(321)는 신호 선택부(322)로부터 입력되는 희망 신호를 스위치(325)를 통해 안테나(320)로부터 송신한다.

신호 선택부(322)는 복수의 희망 신호의 심볼 데이터열을 기억하고, 1개를 선택하여 송신 회로(321)로 출력한다. 복수의 희망 신호는 제1 간섭 신호와 직교 하는 PN 부호로 구성되는 제1 희망 신호와, 통상의 송신 타임 슬롯과 동일한 고정 비트 패턴(SS, PR, UW)을 포함하는 알려진 부호열로 구성되는 제2 희망 신호를 포함한다. 희망 신호의 선택은 제어 PC(330)의 지시에 따른다.

타이밍 조정기(331)는 신호 선택부(312), 신호 선택부(322)에 의해 각각 제1 간섭 신호, 제1 희망 신호가 선택된 경우에는, 신호 선택부(322)로부터 입력되는 클럭 신호 (심볼 클럭)를 그대로 송수신 장치(301)로 출력하고, 신호 선택부(322)에 의해 각각 제2 간섭 신호, 제2 희망 신호가 선택된 경우에는, 신호 선택부(322)로부터 입력되는 클럭 신호를 예를 들면 0.5 심볼 시간 지연시켜 송수신 장치(301)로 출력한다. 지연시키는 이유는 제2 간섭 신호와 제2 희망 신호는 동일한 고정 비트 패턴(SS, PR, UW 등)을 포함하기 때문이다. 즉, 휴대 전화기(200)에 있어서의 희망 신호의 분리를 용이하게 하기 위함이다. 제1 간섭 신호와 제1 희망 신호가 선택된 경우에는, 타이밍 조정기(331)는 지연시키지 않는데, 구성을 간단히 하기 위하여 지연시키도록 해도 된다.

제어 PC(330)는 도 2에 도시된 캘리브레이션 처리와 마찬가지로, 휴대 전화기(200)의 무선부 A를 기준으로 한 무선부 B의 보정값을 측정하도록 송수신 장치(301), 송신 장치(302), 타이밍 조정기(331), 휴대 전화기(200)를 제어한다.

클럭 생성 회로(332)는 심볼 타이밍을 나타내는 클럭 신호를 송신 장치(302) 및 타이밍 조정기(331)로 출력한다.

I/F부(333)는 휴대 전화기(200) 내의 외부 I/F(250)에 접속되고, 휴대 전화기(200)와의 사이에서 커맨드, 데이터의 입출력을 행하기 위한 인터페이스이다. 도 13는 본 측정 장치와 휴대 전화기(200)의 외관 및 물리적인 접속예를 도시한다. 도면에서는 휴대 전화기(200)는 케이스를 제외한 기판만을 나타내고 있고, I/F부(333)는 기판 상의 외부 I/F(250)에 끼워맞추는 커넥터이다. 또한, 송수신 장치(301), 송신 장치(302)는 일반적인 신호 발생기에 의해 구성할 수 있다. 또한, 송수신 장치(301), 송신 장치(302)는 무선 기지국이나 휴대 전화기를 개조하여 구성해도 된다.

또, 외부 I/F(250)는 커넥터가 아니어도 되고 기판 상에 형성된 복수의 패드로 해도 된다. 이 경우, I/F부(333)는 복수의 패드에 접속하는 프로브로 하면 된다.

또한, 도 13에 도시된 측정 장치 및 휴대 전화기는 캘리브레이션 처리 시에는 전파 암실 등의 전자 실드된 환경 하에 두는 것이 바람직하다.

<3.2 캘리브레이션 처리>

도 14, 도 15는 제어 PC(330)의 제어에 의해 실행되는 캘리브레이션 처리를 도시하는 플로우차트이다. 이들 도면은 도 8, 도 9와 기본적으로 동일한 내용의 처리를 나타내고 있으나, 각 스텝을 실행하는 주체가 다르다. 도면 중의 (PC →K)는 제어 PC(330)로부터 휴대 전화기(200)로의 지시 (커맨드) 또는 데이터를 트리거로 하는 스텝을, (PC →T)는 제어 PC(330)로부터 휴대 전화기(301) 또는 송신 장치(302)로의 지시 (커맨드) 또는 데이터를 트리거로 하는 스텝을, (PC)는 제어 PC(330) 내의 처리되는 스텝을 의미한다. n은 1에서 2까지를 카운트하기 위한 변수이다.

제어 PC(330)는 변수 n을 초기화 (n = 1)한 후 (스텝 181), 논리적인 무선부 Ant1∼Ant4를, 송신 장치(302), 송수신 장치(301), 무선부 A(도면 중의 TX1, RX1), 무선부 B(도면 중의 TX2, RX2)로 결정한다 (스텝 182). 이들은 도 2의 (a), (b)에 도시된 Ant1∼Ant4에 상당한다.

제어 PC(330)는 Ant1(송신 장치(302)), Ant2(송수신 장치(301))에 제1 희망 신호, 제1 방해 신호를 송신하도록 지시한다. 이에 따라 송신 장치(302), 송수신 장치(301)로부터 제1 희망 신호파, 제1 방해 신호파가 각각 동일 주파수에서 송신된다 (스텝 183). 또한, 제어 PC(330)는 Ant3 및 Ant4를 2 안테나의 어댑티브 어레이 장치로 하여, Ant1로부터의 희망 신호에 대하여 어레이 안테나 패턴의 형성 즉, 희망 신호와 간섭 신호가 다중된 수신파로부터, 희망 신호를 분리하기 위한 웨이트 벡터를 산출하도록 휴대 전화기(200)에 지시한다. 이에 따라, 휴대 전화기(200)의 웨이트 계산부(236)는 제1 희망 신호를 수신하기 위한 웨이트 벡터를 산출한다 (스텝 184).

만일 산출된 웨이트 벡터가 충분히 수속되어 있지 않는 경우 즉, 식 (19)에 나타낸 오차 e(t)가 소정의 임계값보다도 큰 경우에는, 휴대 전화기(200)로부터 제어 PC(330)에 그 취지를 통지하고, 제어 PC(330)는 이 시점에서 캘리브레이션 처리를 종료하여, 다시 처음부터 캘리브레이션 처리를 개시해도 된다.

산출된 웨이트 벡터가 충분히 수속되어 있는 경우, 제어 PC(330)는 Ant3 및 Ant4를 2 안테나의 어댑티브 어레이 장치로 하여, 산출된 웨이트 벡터를 이용하여 희망 신호를 어레이 송신하도록 지시하고, Ant2(송수신 장치(30))에 희망 신호를 수신하도록 지시한다. 이에 따라, 휴대 전화기(200)는 송신 장치(302)에 널을 향한 어레이 안테나 패턴을 형성하여 희망 신호를 어레이 송신한다 (스텝 185). 이 때의 가중 후의 Ant3, Ant4로의 각 송신 신호의 위상, 진폭을, θAnt3 = θAnt3_est, θAnt4 = θAnt4_est, A_Ant3 = A_Ant3_est, A_Ant4 = A_Ant4_est로 표기한다.

이 어레이 송신의 동안, 제어 PC(330)는 위상 θAnt3, 진폭 A_Ant3, A_Ant4의 값을 고정한 채, 위상 보상량 △θ를 -180도∼+180도까지 1도씩 변경시키면서 Ant4의 송신 신호에 △θ를 더하도록 (θAnt4 = θAnt4_est + △θ) 휴대 전화기(200)에 지시하고, 각 △θ에 대응하는 수신 신호 레벨의 측정 결과를 송수신 장치(301)로부터 취득하며, 제어 PC(330)내의 메모리에 기억한다 (스텝 186∼189). 이 때의 위상 보상량 △θ은 도 10에 도시된 보정 제어부(239) 및 위상기(240)에 의해 승산기(225)로부터의 송신 신호에 부가된다.

또한, 제어 PC(330)는 각 θ마다의 수신 신호 레벨을 메모리 내에 축적하고, 그 중에서 수신 신호 레벨이 최소일 때의 위상 보상량 △θ를 △θ34 (= 도 11의 △θ12)로 한다 (스텝 190).

또한, 제어 PC(330)는 위상 θAnt3, θAnt4 (= θAnt4_est + △θ34), 진폭 A_Ant3의 값을 고정한 채, Ant4의 송신 신호의 진폭에, 진폭 보상량 Amp_coef를 서서히 (예를 들면 0.5∼2의 범위 내에서 0.05씩) 변화시키면서 곱할(A_Ant4 = A_Ant4_est * Amp_coef) 것을 휴대 전화기(200)에 지시하고, 각 Amp_coef에 대하여 Ant2에 있어서의 수신 신호 레벨을 측정하도록 송수신 장치(301)에 지시하여 그 측 정 결과를 취득하며, 내부의 메모리에 기억한다 (스텝 191∼194). 이 때의 진폭 보상량 Amp_coef는 도 10에 도시된 보정 제어부(239) 및 증폭기(241)에 있어서 위상기(240)로부터의 송신 신호에 곱해진다.

또한, 제어 PC(330)는 메모리에 기억된 수신 신호 레벨이 최소일 때의 진폭 보상량 Amp_coef를 Amp34(도 11의 Amp12)로 한다 (스텝 195).

이상에 의해, 휴대 전화기(200) 내의 Ant3 (무선부 A)에 대한 Ant4 (무선부 B)의 상대적인 위상 변동량 △θ12와 진폭 변동량 Amp12가 측정되게 된다.

또한, 제어 PC(330)는 Ant3과 Ant4를 교체하여 즉, Ant3을 무선부 B, Ant4를 무선부 A로 하여 (스텝 196, 197) 동일한 처리 (스텝 183∼195)를 행한다. 다만, 스텝 187, 192에서는, 휴대 전화기(200)에 있어서의 위상기(240), 증폭기(241)는 위상, 진폭을 변화시키지 않고, 웨이트 제어부(238)에 있어서, 상기의 △θ, A_coef를 웨이트 벡터 W2에 추가시킨 웨이트 벡터를 산출하며, 승산부(215)에 있어서 산출된 웨이트 벡터를 이용하여 가중한다.

이 2회째의 처리에 의해, 무선부 B를 기준으로 한 무선부 A의 상대적인 보정값 △θ21, Amp21이 측정된다. 이 보정값은 휴대 전화기(200)에서는 사용되지 않지만, 이하의 보정값 △θ12, Amp12의 정당성을 판정하기 위하여 사용된다.

즉, 제어 PC(330)는 측정한 상대적인 위상 변동량 (△θ12, △θ21) 및 진폭 변동량(Amp12, Amp21)이 타당한지의 여부를 판정한다 (스텝 198, 199). 이 판정은 다음의 식 (22), (23)을 모두 만족하는지의 여부에 따른다. 이 식은 식 (17), (18)을 2항으로 한 점 이외는 동일하다.

(22) ｜△θ12 + △θ21｜ < θthre

(23) A_thre_min < Amp12*Amp21 < A_thre_max

만일 제어 PC(330)는 식 (22), (23)의 어느 것도 만족하지 않는 경우에는, 캘리브레이션 처리를 종료하여 다시 처음부터 개시하면 된다. 이 경우, 희망 신호, 간섭 신호를 변경하는 등의 조건을 변경하는 것이 바람직하다.

식 (17), (18)의 양 식을 만족하는 경우에는, 제어 PC(330)는 보정값 △θ12, Amp12를 메모리(237)에 기입하도록 휴대 전화기(200)에 지시한다 (스텝 200). 이에 따라, 휴대 전화기(200)의 메모리(237)는 보정값 △θ12, Amp12를 기억한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 측정 장치에 따르면, 휴대 전화기(200) 내의 무선부 A를 기준으로 한 무선부 B의 상대적인 보정값을 측정하고, 휴대 전화기(200)에 보정값을 설정한다.

<4. 기타 변형예>

이하에서는, 상기 실시예에서 설명한 구성에 대한 변형예를 설명한다.

(1) 상기 무선 기지국에서는, 4개의 모든 무선부에 대하여 상대적인 위상 변동량 및 진폭 변동량을 측정하였으나, 각 무선부의 보정값을 산출할 때에는 모든 무선부의 수보다 1 적은 수의 무선부에 대하여 상대적인 위상 변동량 및 진폭 변동량을 측정하면 충분하다. 예를 들면, 도 6에 도시된 케이스 1∼케이스 3까지에 대하여 측정하면 충분하다. 왜냐하면, 보정값이 1개의 무선부를 기준으로 하는 상대값으로서, 기준이 되는 무선부는 보정하지 않아도 되기 때문이다.

또한, 상기 실시예에 있어서 모든 무선부에 대하여 상대적인 위상 변동량 및 진동 변동량을 측정하고 있는 것은 식 (17), 식 (18)에 의한 위상 변동량, 진폭 변동량의 정당성을 판정하기 위함이다.

(2) 도 2의 (b)에 있어서 Ant3과 Ant4에 의한 어레이 송신에서 이용하는 웨이트 벡터는 도 2의 (a)에 있어서의 어레이 수신에서 산출된 것이 아니어도 된다. 예를 들면, 전회의 캘리브레이션 처리에서 이용한 웨이트 벡터를 메모리에 기억해 두고 이용해도 되며, Ant2에 널을 향하는 성질이 있는 웨이트 벡터를 외부로부터 취득해도 되고, 미리 기억해 두어도 된다. 이 경우, 도 2의 (a)의 처리는 생략할 수 있다.

또한, Ant2에 널을 향하는 성질이 있는 웨이트 벡터로서, 도 2의 (a)에 있어서 Ant2에 강제 널을 향하는 웨이트 벡터를 산출하도록 해도 된다. 강제 널이라 함은 특정 방향에 대하여 널을 향하는 것을 말한다.

(3) 상기 실시예에서는 도 2의 (b)와 같이 Ant2에 있어서의 수신 신호 레벨이 최소가 되었을 때의 △θ, A_Amp를 △θ34, Amp34로 하여 구하였다. 이것 대신에 또는 이것과 함께, Ant1에 있어서의 수신 신호 레벨이 최대가 되었을 때의 △θ, A_Amp를 △θ34, Amp34로 해도 된다. 도 2의 (b)에서의 어레이 안테나 패턴은 Ant1에 최대 이익이 얻어지도록 형성되어 있기 때문이다.

(4) 도 8, 도 9의 캘리브레이션 처리에서는, 모든 무선부에 대하여 상대적인 위상 변동량, 진폭 변동량을 측정하고 있으나, 도 2의 (a), (b)와 같이 1개의 무선부에 대하여, 또는 2개의 무선부에 대하여 상대적인 위상 변동량, 진폭 변동량을 측정하는 것만으로도 된다. 예를 들면, 이미 보정값 보유부(570)가 각 무선부의 보정값을 보유하고 있는 경우에는 당해 무선부의 보정값의 산출에 필요한 위상 변동량, 진폭 변동량을 측정하면 충분하다.

(5) 상기의 무선 기지국에 있어서 캘리브레이션 처리는 정기적으로 행하는 것이 바람직하다. 무선 기지국의 설치 환경이나 경년(經年) 변화에 의해, 송신 시와 수신 시의 특성차가 변하기 때문이다.

이 경우, 보정값 보유부(570)에 각 무선부의 위상 변동량, 진폭 변동량도 보유시켜 두고, 새롭게 측정한 위상 변동량, 진폭 변동량과 부분적으로 비교/갱신을 하도록 해도 된다. 이 비교 결과가 크게 다른 (임계값 이상인) 경우에는, 캘리브레이션 처리를 모든 무선부에 대하여 실행하도록 해도 된다.

(6) 상기 실시예에서는 신호 처리부(50)가 캘리브레이션 처리의 거의 전부를 제어하고 있으나, 제어부(80)와 분담하도록 해도 된다.

(7) 상기 실시예에서는 Ant2에 널을 향하기 때문에 2개의 무선부 Ant3, Ant4에 의한 어레이 송신을 전제로 설명하였으나, 1개의 무선부의 단독 송신을 다른 1개의 무선부가 단독 수신하여, 수신 시의 신호에 있어서의 위상 변동, 진폭 변동을 θxy, Amp_xy로 하여 직접 구하도록 해도 된다. 이 경우, 송신측으로부터 수신측에 무변조 신호 등의 알려진 신호를 송신하고, 수신측의 무선부로부터 신호 처리부(50)에 입력되는 신호로부터 위상 변동량, 진폭 변동량을 측정하면 된다.

(7) 상기 실시예에서 설명한 바와 같이 무선 기지국으로서의 어댑티브 어레이 장치에 있어서의 본원 발명의 주요부는 어댑티브 어레이 장치 내에 구비된 신호 처리부(50) 즉, 디지털 신호 프로세서가 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 이 프로그램은 PROM, EEPROM 또는 RAM에 저장되며, ROM 교환에 의해 버전 업되고, 프로그램 기록 매체, 네트워크 또는 전화 회선을 통해 EEPROM이나 RAM에 다운 로드하여 디지털 신호 프로세서에 의해 판독될 수 있다.

(8) 상기 휴대 전화기(200)에 있어서, 보정 제어부(239), 위상기(240) 및 증폭기(241)를 구비하지 않고, 그들의 기능을 웨이트 제어부(238) 및 승산기(225)에 의해 실현하도록 구성해도 된다. 이 경우, 웨이트 제어부(238)는 메모리(237)로부터 웨이트 벡터 W2에, 보정값 △θ12, Amp12를 가미한 웨이트 벡터를 산출하고, 산출한 웨이트 벡터에 의해 승산기(225)에 있어서 가중하도록 구성하면 된다. 이것은 웨이트 벡터가 각각 위상 및 진폭과 동등한 물리량이기 때문이다. 또한, 이 경우, 무선부 A, B 중의 어느 것을 기준으로 해도 된다. 또한, 도 10의 파선 안은 DSP(260)에 의해 실현되는 기능을 나타내고 있으므로, 실시예의 구성도 상기의 구성도 실질적으로 동일한 구성이며 용이하게 실현할 수 있다.

(9) 도 8의 스텝 87, 88, 도 14의 187, 188에서는, 각각 위상, 진폭을 일정한 삭감폭 (위상을 -180도에서 +180도의 범위에서 1도씩, 진폭을 배율을 0.50 내지 2.00의 범위에서 0.05씩)으로 변경하면서, 순차로 수신 신호 레벨을 측정하도록 구성하고 있으나, 큰 삭감폭 (예를 들면 위상에서는 90도씩, 진폭에서는 0.5씩)으로 측정하여, 그 수신 레벨이 극소가 되는 위상량, 진폭의 배율을 발견하고 나서, 발견한 위상량, 진폭의 배율을 포함하는 제2 범위에서 작은 삭감폭 (예를 들면 1도, 0.05)으로 변경하면서 수신 신호 레벨을 측정하도록 해도 된다. 이에 따라, 캘리 브레이션 처리의 시간을 단축할 수 있다.

또한, 도 8의 스텝 87, 88, 도 14의 187, 188에서는, 최소가 되는 위상량, 진폭의 배율을 발견한 시점에서, 당해 스텝을 중지하도록 구성해도 된다.

(11) 상기 실시예에서는, 휴대 전화기(200)가 2개의 무선부를 구비하고 있으나, 3개 이상의 무선부를 구비하도록 구성해도 된다. 이 경우, 안테나의 실장은 로드 안테나, 패턴 안테나, 칩 안테나로부터 선택적으로 조합하면 된다. 또한, 측정 장치는 기준이 되는 1개의 무선부 이외의 무선부 각각에 대한 기준 무선부에 대한 보정값을 측정하고, 휴대 전화기는 기준 무선부 이외의 각각의 송신 신호를 보정하도록 구성하면 된다. 이 경우, 상기 (8)의 이유에 의해, 어느 한 무선부를 기준으로 할 수 있다. 또한, 도 14, 도 15의 캘리브레이션 처리에서는 기준 무선부와 측정 대상의 무선부 각각에 대하여, 스텝 182∼192에 의해 보정값을 측정하고, 그 후에 도 9의 스텝 98, 99와 마찬가지로 측정한 보정값의 정당성을 판정하면 된다.

또한, 휴대 전화기가 4개 이상인 무선부를 구비하는 경우에는, 외부의 측정 장치를 형성하지 않더라도, 실시예 중의 무선 기지국과 마찬가지로 휴대 전화기 단일체로 캘리브레이션 처리를 행하는 구성으로 할 수 있다. 이 경우, 외부 장치로부터, 캘리브레이션 처리용의 프로그램을 외부 I/F(250)를 통해 휴대 전화기 내의 메모리에 다운 로드하고, 측정 후에 소거하는 구성으로 하면 된다. 또한, 당해 프로그램을 메모리에 남겨두는 (ROM에 기억시켜두는) 구성으로 해도 된다. ROM에 기억시킨 경우에는, 출하 후에 이용자 조작에 의해 캘리브레이션 처리를 행할 수 있 으며, 무선부의 경시 변화를 흡수할 수 있다.

(12) 상기 실시예에서는, 제어 PC(330)가 캘리브레이션 처리의 주체가 되어, 휴대 전화기(200), 송수신 장치(301), 송신 장치(302)를 제어하고 있으나, 제어 PC(330)로부터 휴대 전화기(200)의 외부 I/F(250)를 통해 캘리브레이션 처리를 행하는 프로그램을 휴대 전화기(200) 내부의 메모리에 다운 로드하여 휴대 전화기(200)가 제어의 주체가 되도록 구성해도 된다,

(13) 상기 실시예에서는, 외부 I/F(250)를 통해 제어 PC(330)와 커맨드, 데이터의 입출력을 행하고 있으나, 무선부를 통해 커맨드, 데이터, 프로그램의 입출력을 행하고, DSP(260)가 커맨드 해석, 프로그램 실행을 행하도록 구성해도 된다. 이 경우, 외부 I/F(250)를 구비할 필요가 없는 만큼 비용을 저감할 수 있다.

본 발명은 수신 시와 송신 시에서 동일한 어레이 안테나 패턴을 형성할 수 있도록 보정하고, 회로 규모를 감소시킨 어댑티브 어레이 장치, 기지국, 휴대 전화기로서, 이동체 통신 시스템에 적합하다.

Claims

송신부와 수신부와 안테나로 이루어지는 무선부를 복수 구비하는 어댑티브 어레이 장치에 있어서,

하나의 무선부 이외의 다른 무선부에 대하여, 상기 하나의 무선부에 대한 전송 특성의 차를 나타내는 상대적인 보정값을 보유하는 보유 수단; 및

상기 다른 무선부의 송신 신호 또는 수신 신호를, 보유 수단의 보정값에 의해 보정하는 보정 수단

을 포함하는 어댑티브 어레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 무선부는 제1∼제m (m은 2 이상인 정수) 무선부로 이루어지고,

상기 보유 수단은 제n (n은 2 ≤n ≤m을 만족하는 정수) 무선부의 보정값으로서 다음 식의 위상 보정값 △θ1n 및 진폭 보정값 Amp1n을 보유하며,

△θ1n = ((θTX1 - θRX1) - (θTXn - θRXn))

Amp1n = ((ATX1 / ARX1) / (ATXn / ARXn))

θTX1, θRX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 위상 변동 특성이고, ATX1, ARX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 진폭 변동 특성이며,

θTXn, θRXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에 있어서의 각각의 위상 변 동 특성이고, ATXn, ARXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에 있어서의 각각의 진폭 변동 특성인 어댑티브 어레이 장치.
제2항에 있어서,

상기 보정 수단은

제n 무선부로부터 송신해야 할 신호의 위상을 위상 보정값 △θ1n에 의해 보정하는 위상 보정부; 및

제n 무선부로부터 송신해야 할 신호의 진폭을 진폭 보정값 Amp1n에 의해 보정하는 진폭 보정부

를 포함하는 어댑티브 어레이 장치.
제3항에 있어서,

제2 무선부의 안테나는 제1 무선부의 안테나보다도 적은 안테나 이득을 갖고,

상기 보유 수단은 제2 무선부의 안테나 이득을 보상하는 보상값을 더 보유하며,

상기 진폭 보정부는 제2 무선부로부터 송신해야 할 신호의 진폭을 보상값에 의해 더 보정하는 어댑티브 어레이 장치.
제2항에 있어서,

상기 어댑티브 장치는

수신 시에 제1∼제m 무선부마다 어레이 안테나 패턴 형성용으로 위상 및 진폭을 조정하기 위한 가중 계수를 산출하는 산출 수단; 및

제1∼제m 무선부의 송신 신호에 가중하는 가중 수단

을 포함하고,

상기 보정 수단은 제n 무선부의 가중 계수에 보유 수단에 보유된 위상 보정값 및 진폭 보정값을 가미한 보정 가중 계수를 산출하고, 제2∼제m 무선부의 송신 신호에 대해서는 보정 가중 계수를 이용하여 가중 수단이 가중하는 어댑티브 어레이 장치.
송신부와 수신부와 안테나로 이루어지는 무선부를 복수 구비하는 무선 기지국에 있어서,

하나의 무선부 이외의 다른 무선부마다, 상기 하나의 무선부에 대한 상대적인 전송 특성의 차를 나타내는 보정값을 보유하는 보유 수단; 및

상기 하나의 무선부를 제외한 상기 다른 무선부마다, 송신 신호 또는 수신 신호를 보유 수단의 보정값에 의해 보정하는 보정 수단

을 포함하는 무선 기지국.
휴대 전화기에 있어서,

어레이 안테나 패턴을 형성하여 무선 통신하는 복수의 무선부;

하나의 무선부 이외의 다른 무선부에 대하여, 상기 하나의 무선부에 대한 전송 특성의 차를 나타내는 상대적인 보정값을 보유하는 보유 수단; 및

상기 다른 무선부의 송신 신호 또는 수신 신호를 보유 수단의 보정값에 의해 보정하는 보정 수단

을 포함하는 휴대 전화기.
송신부와 수신부와 안테나로 이루어지는 무선부를 복수 구비하는 어댑티브 어레이 장치에서의 신호의 보정 방법에 있어서,

상기 어댑티브 어레이 장치는, 하나의 무선부 이외의 다른 무선부에 대하여, 상기 하나의 무선부에 대한 전송 특성의 차를 나타내는 상대적인 보정치를 보유하고,

상기 다른 무선부의 송신 신호 또는 수신 신호를, 상기 보유되어 있는 보정치에 의해 보정하는 보정 방법.
제8항에 있어서,

상기 복수의 무선부는 제1∼제m (m은 2 이상의 정수) 무선부로 이루어지고,

상기 보유되어 있는 보정치는 제n (n은 2 ≤n ≤m을 만족하는 정수) 무선부의 보정치로서 다음 식의 위상 보정치 △θ1n 및 진폭 보정치 Amp1n이며,

△θ1n = ((θTX1 - θRX1) - (θTXn - θRXn))

Amp1n = ((ATX1 / ARX1) / (ATXn / ARXn))

θTX1, θRX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 위상 변동 특성이고, ATX1, ARX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 진폭 변동 특성이며,

θTXn, θRXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에서의 각각의 위상 변동 특성이고, ATXn, ARXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에서의 각각의 진폭 변동 특성인 보정 방법.
제9항에 있어서,

제n 무선부에서 송신하여야 할 신호의 위상을 위상 보정치 △θ1n에 의해 보정하는 위상 보정 단계; 및

제n 무선부에서 송신하여야 할 신호의 진폭을 진폭 보정치 Amp1n에 의해 보정하는 진폭 보정 단계

를 포함하는 보정 방법.
제10항에 있어서,

제2 무선부의 안테나는 제1 무선부의 안테나보다도 적은 안테나 이득을 갖고,

상기 어댑티브 어레이 장치는 제2 무선부의 안테나 이득을 보상하는 보상치를 더 보유하며,

상기 진폭 보정 단계는 제2 무선부에서 송신하여야 할 신호의 진폭을 보상치에 의해 더 보정하는 보정 방법.
제9항에 있어서,

수신 시에 제1∼제m 무선부마다 어레이 안테나 패턴 형성용으로 위상 및 진폭을 조정하기 위한 가중 계수를 산출하는 산출 단계;

제1∼제m 무선부의 송신 신호에 가중하는 가중 단계; 및

제n 무선부의 가중 계수에 상기 어댑티브 어레이 장치에 보유되어 있는 위상 보정치 및 진폭 보정치를 가미한 보정 가중 계수를 산출하고, 제2∼제m 무선부의 송신 신호에 대해서는 보정 가중 계수를 이용하여 가중 단계에서 가중함으로써 상기 신호를 보정하는 보정 단계

를 포함하는 보정 방법.
송신부와 수신부와 안테나로 이루어지는 무선부를 복수 구비하는 어댑티브 어레이 장치에서의 신호의 보정에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체에 있어서,

상기 어댑티브 어레이 장치는, 하나의 무선부 이외의 다른 무선부에 대하여, 상기 하나의 무선부에 대한 전송 특성의 차를 나타내는 상대적인 보정치를 보유하고 있고,

상기 다른 무선부의 송신 신호 또는 수신 신호를 상기 보유되어 있는 보정치에 의해 보정하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체.
제13항에 있어서,

상기 복수의 무선부는 제1∼제m (m은 2 이상의 정수) 무선부로 이루어지고,

상기 보유되어 있는 보정치는 제n (n은 2 ≤n ≤m을 만족하는 정수) 무선부의 보정치로서 다음 식의 위상 보정치 △θ1n 및 진폭 보정치 Amp1n이며,

△θ1n = ((θTX1 - θRX1) - (θTXn - θRXn))

Amp1n = ((ATX1 / ARX1) / (ATXn / ARXn))

θTX1, θRX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 위상 변동 특성이고, ATX1, ARX1은 상기 하나의 무선부 내의 송신부, 수신부 각각의 진폭 변동 특성이며,

θTXn, θRXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에서의 각각의 위상 변동 특성이고, ATXn, ARXn은 제n 무선부 내의 송신부, 수신부에서의 각각의 진폭 변동 특성인 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체.
제14항에 있어서,

제n 무선부에서 송신하여야 할 신호의 위상을 위상 보정치 △θ1n에 의해 보정하는 위상 보정 단계; 및

제n 무선부에서 송신하여야 할 신호의 진폭을 진폭 보정치 Amp1n에 의해 보정하는 진폭 보정 단계

를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체.
제15항에 있어서,

제2 무선부의 안테나는 제1 무선부의 안테나보다도 적은 안테나 이득을 갖고,

상기 어댑티브 어레이 장치는 제2 무선부의 안테나 이득을 보상하는 보상치를 더 보유하며,

상기 진폭 보정 단계는 제2 무선부에서 송신하여야 할 신호의 진폭을 보상치에 의해 더 보정하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체.
제14항에 있어서,

수신 시에 제1∼제m 무선부마다 어레이 안테나 패턴 형성용으로 위상 및 진폭을 조정하기 위한 가중 계수를 산출하는 산출 단계;

제1∼제m 무선부의 송신 신호에 가중하는 가중 단계; 및

제n 무선부의 가중 계수에 상기 어댑티브 어레이 장치에 보유되어 있는 위상 보정치 및 진폭 보정치를 가미한 보정 가중 계수를 산출하고, 제2∼제m 무선부의 송신 신호에 대해서는 보정 가중 계수를 이용하여 가중 단계에서 가중함으로써 상기 신호를 보정하는 보정 단계

를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체.