JP3600199B2

JP3600199B2 - Radio base station, transmission directivity calibration method, and transmission directivity calibration program

Info

Publication number: JP3600199B2
Application number: JP2001284466A
Authority: JP
Inventors: 順北門; 義晴土居
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: JP2003092549A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線基地装置、送信指向性キャリブレーション方法、および送信指向性キャリブレーションプログラムに関し、特に、アダプティブアレイ端末の送信指向性のキャリブレーションを行なうためのアダプティブアレイ基地局、そのようなアダプティブアレイ基地局における送信指向性キャリブレーション方法および送信指向性キャリブレーションプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急速に発達しつつある移動体通信システム（たとえば、ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ：以下、ＰＨＳ）では、電波の周波数利用効率を高めるために、同一周波数の同一タイムスロットを空間的に分割することにより複数ユーザの無線移動端末装置（以下、端末）を無線基地装置（以下、基地局）に空間多重接続させることができるＰＤＭＡ（ＰａｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式が提案されている。
【０００３】
このＰＤＭＡ方式では、現在のところアダプティブアレイ技術が採用されている。アダプティブアレイ処理とは、端末からの受信信号に基づいて、基地局のアンテナごとの受信係数（ウェイト）からなるウェイトベクトルを計算して適用制御することによって、所望の端末からの信号を正確に抽出する処理である。
【０００４】
このようなアダプティブアレイ処理により、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局のアレイアンテナによって受信され、当該ユーザ端末の受信ウェイトによって受信指向性を伴って分離抽出される。
【０００５】
また、基地局における受信と送信との間の時間差が０であると仮定すると伝搬路（基地局のアンテナ端と端末のアンテナ端との間の区間）に変動がないため、基地局から当該端末への下り信号は、受信時に得られた受信ウェイトを送信ウェイト情報として適用することにより当該端末のアンテナに対する送信指向性を伴って基地局のアレイアンテナから送信される。
【０００６】
このようなアダプティブアレイ処理は周知の技術であり、たとえば菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第３５頁〜第４９頁の「第３章ＭＭＳＥアダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその動作原理についての説明を省略する。
【０００７】
なお、以下の説明においては、このようなアダプティブアレイ処理を用いて端末に対する下りの送信指向性制御を行なう基地局をアダプティブアレイ基地局と称する。
【０００８】
一方、このようなアダプティブアレイ処理を用いて受信指向性および送信指向性を形成して信号の送受信を行なう無線端末装置が開発されている。以下に、このようなアダプティブアレイ処理を用いて指向性制御を行なう端末をアダプティブアレイ端末と称する。
【０００９】
しかしながら、これらのアダプティブアレイ基地局およびアダプティブアレイ端末において、たとえ上述のように、伝搬路に変動がなくても、アダプティブアレイ基地局内またはアダプティブアレイ端末内における受信信号経路と送信信号経路との物理的な差違（たとえば経路長の差、受信回路および送信回路に含まれるアンプ、フィルタなどのデバイスの特性差など）により、受信信号経路と送信信号経路とで、送受信信号間に位相回転量、振幅変動量などの伝送特性の差が生じてしまうことになる。
【００１０】
アダプティブアレイ基地局内またはアダプティブアレイ端末内で送受信信号間に伝送特性の差があれば、上述のように受信ウェイトをそのまま送信ウェイトとして用いる方法では、送信相手先の端末または基地局に対して最適な送信指向性を向けることができなくなる。
【００１１】
このため、通常は、工場出荷時に基地局内または端末内の受信信号経路の伝送特性と送信信号経路の伝送特性との差を補償して最適の送信指向性を形成するためのキャリブレーションが行なわれる。
【００１２】
しかしながら、基地局内または端末内の受信回路および送信回路に含まれるデバイスの特性は、経年変化や温度変化により、出荷時とは異なってしまうため、基地局または端末の使用開始後に定期的にキャリブレーション処理を行なう必要がある。
【００１３】
設置後の基地局におけるそのようなキャリブレーション処理については、たとえば国際公開番号ＷＯ００／０８７７７号公報（国際公開日２０００年２月１７日）などに開示されている。このような従来の方法では、たとえば、アダプティブアレイ基地局のアレイアンテナを構成する複数のアンテナのうち、あるアンテナから既知の信号を送信し、残りのアンテナでこの既知の信号をアレイ受信することにより、基地局内の受信信号経路の伝送特性と送信信号経路の伝送特性との差を測定し補償して送信指向性を最適化するキャリブレーション処理を行なっていた。また、アダプティブアレイ端末においても、同様の方法によるキャリブレーション処理が考えられる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、使用開始後のアダプティブアレイ端末については、各端末単体でキャリブレーション処理を行なうことが考えられる。
【００１５】
この方法では、既知の信号を送信するアンテナと、これを受信するアンテナとの組合せを順次変更しながら、アダプティブアレイ端末内の受信信号経路の伝送特性と送信信号経路の伝送特性との差の補償を繰返すこととなるため、次のような問題が生じる。
【００１６】
すなわち、補償を繰返すため全体のキャリブレーション処理に時間を要し、また、既知の信号を送信するアンテナを除く、残りの本数のアンテナでアレイ受信をしていたため、アレイアンテナ全体で受信する場合に比べて、端末のアダプティブアレイ性能すなわちキャリブレーション性能が劣化するという問題があった。
【００１７】
さらに、単体の端末のアンテナ同士の間で近距離の信号送受信を行なっていたため、次のような問題が生じていた。
【００１８】
すなわち、信号が飽和しないように送受信の電力制御が必要であり制御が複雑化していた。また、送信アンテナと受信アンテナとの距離が短すぎると十分な分解能（たとえばビーム、ヌルの鋭さ）を有する指向性パターンを形成することが困難となり、アダプティブアレイ性能が劣化するという問題があった。
【００１９】
それゆえに、この発明の目的は、アダプティブアレイ端末のすべてのアンテナを外部からの既知の送信信号の受信に用いることにより、アダプティブアレイ端末内で複雑な制御を行なうことなく、短時間にかつ高精度にアダプティブアレイ端末の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうことができる無線基地装置、送信指向性キャリブレーション方法、および送信指向性キャリブレーションプログラムを提供することである。
【００２０】
この発明の他の目的は、アダプティブアレイ端末のキャリブレーションを行なうためのアダプティブアレイ無線基地装置に、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末以外の端末が接続している場合であっても、アダプティブアレイ端末の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうことができる無線基地装置、送信指向性キャリブレーション方法、および送信指向性キャリブレーションプログラムを提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの局面は、第１の複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理により無線端末装置との通信を行なう無線基地装置であって、通常モード時に、第１の複数のアンテナの少なくとも一部を用いて任意の無線端末装置と通信を行う手段と、第２の複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理により無線基地装置との通信を行なう特定の無線端末装置のキャリブレーションを行なうキャリブレーション多重モード時に、第１の複数のアンテナを第３の複数のアンテナと第４の複数のアンテナとに分割する手段と、第３の複数のアンテナを用いて任意の無線端末装置との通信を継続する手段と、第４の複数のアンテナを用いて、任意の無線端末装置に対しヌルを向ける送信指向性を形成する手段と、形成された送信指向性で、任意の無線端末装置との通信に使われる同一の周波数およびタイムスロットで、特定の無線端末装置に対する所望信号を送信する手段と、特定の無線端末装置から第３の複数のアンテナで受信した信号と第４の複数のアンテナで受信した信号との受信レベルに関する情報を生成する手段と、特定の無線端末装置における送信指向性のキャリブレーションのために、生成された受信レベルに関する情報を特定の無線端末装置に送信する手段とを備える。
【００２２】
この発明では、アダプティブアレイ無線基地装置に、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末以外の任意の無線端末装置が接続している場合であっても、当該任意の無線端末装置との空間多重接続を維持しながら、アダプティブアレイ無線端末装置の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうことができる。
【００２３】
好ましくは、無線基地装置は、特定の無線端末装置からキャリブレーションの終了を指示されるまで、所望信号の送信と、受信レベルに関する情報の送信を継続させる手段をさらに備える。
【００２４】
好ましくは、受信レベルに関する情報を生成する手段は、第３の複数のアンテナで受信した特定の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルと、第４の複数のアンテナで受信した特定の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルとを算出する手段と、算出された受信応答ベクトルに基づいて、第３の複数のアンテナおよび第４の複数のアンテナの受信レベル比を算出して、受信レベルに関する情報として供給する手段とを含む。
【００２５】
好ましくは、送信指向性を形成する手段は、第４の複数のアンテナで受信した任意の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルを算出する手段と、算出された受信応答ベクトルに基づいて、任意の無線端末装置に強制的にヌルを向ける送信ウェイトを算出する手段とを含む。
【００２６】
この発明の他の局面は、第１の複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理により無線端末装置との通信を行なう無線基地装置における無線端末装置の送信指向性キャリブレーション方法であって、通常モード時に、第１の複数のアンテナの少なくとも一部を用いて任意の無線端末装置と通信を行なうステップと、第２の複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理により無線基地装置との通信を行なう特定の無線端末装置のキャリブレーションを行なうキャリブレーション多重モード時に、第１の複数のアンテナを第３の複数のアンテナと第４の複数のアンテナとに分割するステップと、第３の複数のアンテナを用いて任意の無線端末装置との通信を継続するステップと、第４の複数のアンテナを用いて、任意の無線端末装置に対しヌルを向ける送信指向性を形成するステップと、形成された送信指向性で、任意の無線端末装置との通信に使われる同一の周波数およびタイムスロットで、特定の無線端末装置に対する所望信号を送信するステップと、特定の無線端末装置から第３の複数のアンテナで受信した信号と第４の複数のアンテナで受信した信号との受信レベルに関する情報を生成するステップと、特定の無線端末装置における送信指向性のキャリブレーションのために、生成された受信レベルに関する情報を特定の無線端末装置に送信するステップとを備える。
【００２７】
この発明では、アダプティブアレイ無線基地装置に、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末以外の任意の無線端末装置が接続している場合であっても、当該任意の無線端末装置との空間多重接続を維持しながら、アダプティブアレイ無線端末装置の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうことができる。
【００２８】
好ましくは、キャリブレーション方法は、特定の無線端末装置からキャリブレーションの終了を指示されるまで、所望信号の送信と、受信レベルに関する情報の送信を継続させるステップをさらに備える。
【００２９】
好ましくは、受信レベルに関する情報を生成するステップは、第３の複数のアンテナで受信した特定の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルと、第４の複数のアンテナで受信した特定の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルとを算出するステップと、算出された受信応答ベクトルに基づいて、第３の複数のアンテナおよび第４の複数のアンテナの受信レベル比を算出して、受信レベルに関する情報として供給するステップとを含む。
【００３０】
好ましくは、送信指向性を形成するステップは、第４の複数のアンテナで受信した任意の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルを算出するステップと、算出された受信応答ベクトルに基づいて、任意の無線端末装置に強制的にヌルを向ける送信ウェイトを算出するステップとを含む。
【００３１】
この発明のさらに他の局面は、第１の複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理により無線端末装置との通信を行なう無線基地装置における無線端末装置の送信指向性キャリブレーションプログラムであって、コンピュータに、通常モード時に、第１の複数のアンテナの少なくとも一部を用いて任意の無線端末装置と通信を行なうステップと、第２の複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理により無線基地装置との通信を行なう特定の無線端末装置のキャリブレーションを行なうキャリブレーション多重モード時に、第１の複数のアンテナを第３の複数のアンテナと第４の複数のアンテナとに分割するステップと、第３の複数のアンテナを用いて任意の無線端末装置との通信を継続するステップと、第４の複数のアンテナを用いて、任意の無線端末装置に対しヌルを向ける送信指向性を形成するステップと、形成された送信指向性で、任意の無線端末装置との通信に使われる同一の周波数およびタイムスロットで、特定の無線端末装置に対する所望信号を送信するステップと、特定の無線端末装置から第３の複数のアンテナで受信した信号と第４の複数のアンテナで受信した信号との受信レベルに関する情報を生成するステップと、特定の無線端末装置における送信指向性のキャリブレーションのために、生成された受信レベルに関する情報を特定の無線端末装置に送信するステップとを実行させる。
【００３２】
この発明では、アダプティブアレイ無線基地装置に、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末以外の任意の無線端末装置が接続している場合であっても、当該任意の無線端末装置との空間多重接続を維持しながら、アダプティブアレイ無線端末装置の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうことができる。
【００３３】
好ましくは、キャリブレーションプログラムは、特定の無線端末装置からキャリブレーションの終了を指示されるまで、所望信号の送信と、受信レベルに関する情報の送信を継続させるステップをさらに実行させる。
【００３４】
好ましくは、受信レベルに関する情報を生成するステップは、第３の複数のアンテナで受信した特定の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルと、第４の複数のアンテナで受信した特定の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルとを算出するステップと、算出された受信応答ベクトルに基づいて、第３の複数のアンテナおよび第４の複数のアンテナの受信レベル比を算出して、受信レベルに関する情報として供給するステップとを含む。
【００３５】
好ましくは、送信指向性を形成するステップは、第４の複数のアンテナで受信した任意の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルを算出するステップと、算出された受信応答ベクトルに基づいて、任意の無線端末装置に強制的にヌルを向ける送信ウェイトを算出するステップとを含む。
【００３６】
この発明のさらに他の局面は、第１の複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理により無線端末装置との通信を行なう無線基地装置における無線端末装置の送信指向性キャリブレーション方法であって、通常モード時に、第１の複数のアンテナの少なくとも一部を用いて任意の無線端末装置と通信を行なうステップと、第２の複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理により無線基地装置との通信を行なう特定の無線端末装置のキャリブレーションを行なうキャリブレーション多重モード時に、第１の複数のアンテナを第３の複数のアンテナと第４の複数のアンテナとに分割するステップと、第３の複数のアンテナを用いて任意の無線端末装置との通信を継続するステップと、第４の複数のアンテナを用いて、任意の無線端末装置に対しヌルを向ける送信指向性を形成するステップと、形成された送信指向性で、任意の無線端末装置との通信に使われる同一の周波数およびタイムスロットで、特定の無線端末装置に対する所望信号を第４の複数のアンテナで送信するステップと、特定の無線端末装置において第２の複数のアンテナで受信した、第４の複数のアンテナからの所望の信号および第３の複数のアンテナから送信された信号に基づいて第４の複数のアンテナにビームを向けかつ第３の複数のアンテナにヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、計算されたウェイト情報を補正するステップと、補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで特定の無線端末装置から無線基地装置に所定の信号を送信するステップと、特定の無線端末装置から第３の複数のアンテナで受信した所定の信号と第４の複数のアンテナで受信した所定の信号との受信レベルに関する情報を生成するステップと、特定の無線端末装置における送信指向性のキャリブレーションのために、生成された受信レベルに関する情報を特定の無線端末装置に送信するステップと、特定の無線端末装置において受信した受信レベルに関する情報に基づいて、無線基地装置における受信レベルに関する情報が最適となる前記ウェイト情報の補正の値を決定するステップとを備える。
【００３７】
この発明では、アダプティブアレイ無線基地装置に、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末以外の任意の無線端末装置が接続している場合であっても、当該任意の無線端末装置との空間多重接続を維持しながら、アダプティブアレイ無線端末装置の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうことができる。
【００３８】
好ましくは、キャリブレーション方法は、特定の無線端末装置からキャリブレーションの終了を指示されるまで、所望信号の送信と、受信レベルに関する情報の送信を継続させるステップをさらに備える。
【００３９】
好ましくは、受信レベルに関する情報を生成するステップは、第３の複数のアンテナで受信した特定の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルと、第４の複数のアンテナで受信した特定の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルとを算出するステップと、算出された受信応答ベクトルに基づいて、第３の複数のアンテナおよび第４の複数のアンテナの受信レベル比を算出して、受信レベルに関する情報として供給するステップとを含む。
【００４０】
好ましくは、受信レベル比を算出するステップは、受信レベル比を所定期間にわたって平均したものを算出された受信レベル比として供給するステップを含む。
【００４１】
好ましくは、送信指向性を形成するステップは、第４の複数のアンテナで受信した任意の無線端末装置からの信号の受信応答ベクトルを算出するステップと、算出された受信応答ベクトルに基づいて、任意の無線端末装置に強制的にヌルを向ける送信ウェイトを算出するステップとを含む。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００４３】
図１〜図３は、この発明の実施の形態のアダプティブアレイ端末の送信指向性のキャリブレーション方法の原理を模式的に示す概念図である。
【００４４】
この発明は、前述のように各アダプティブアレイ端末単体でキャリブレーション処理を行なうのではなく、外部のアダプティブアレイ基地局との間で信号のやり取りをすることにより、アダプティブアレイ端末の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうものである。
【００４５】
特に図１〜図３に示した実施の形態では、少なくとも４本のアンテナを有する外部のアダプティブアレイ基地局との信号のやり取りにより、当該アダプティブアレイ端末のキャリブレーションを行なうタイムスロットに他の端末が空間多重接続している場合であっても、当該アダプティブアレイ端末の送信指向性のキャリブレーション処理を可能にするものである。
【００４６】
以下に、図１〜図３を参照して、この発明の実施の形態によるアダプティブアレイ端末の送信指向性のキャリブレーション方法の原理について説明する。
【００４７】
図１において、無線装置１は、キャリブレーション処理の対象ではない通常の１本アンテナ端末であり、無線装置２は、端末１との間で通信を行なっているアダプティブアレイ基地局である。
【００４８】
１本アンテナ端末１のアンテナ１１から送信された信号は、アダプティブアレイ基地局２のアレイアンテナを構成する少なくとも４本のアンテナ２１，２２，２３，２４によってアレイ受信され、アダプティブアレイ処理の結果得られる受信ウェイトに基づいて、実線で示すような受信指向性パターンで、アンテナ１１からの信号が分離抽出される。
【００４９】
このように４本のアンテナのすべてを用いてアレイ処理を行なっているアダプティブアレイ基地局２は、そのままでは、他のアダプティブアレイ端末のキャリブレーションのために使用することはできない。
【００５０】
そこで、この発明の実施の形態では、図２および図３の概念図に示すような原理で、端末１との空間多重接続を維持しながら、キャリブレーション対象である他のキャリブレーション端末のキャリブレーションを実行するものである。
【００５１】
図２において、無線装置３は、キャリブレーション処理の対象となるアダプティブアレイ端末である。アダプティブアレイ端末３からのキャリブレーションの要求により、アダプティブアレイ基地局２は、少なくとも２本のアンテナ２３および２４を用いて１本アンテナ端末１に対する指向性パターンを形成し、少なくとも２本のアンテナ２１および２２を用いてアダプティブアレイ端末３に対する指向性パターンを形成するよう基地局２内の制御を切替えて、キャリブレーション処理を開始する。
【００５２】
より具体的に、１本アンテナ端末１に対しては、図２において実線で示すように、端末１のアンテナ１１にビームが向けられた送信指向性パターンが、アダプティブアレイ基地局２のアンテナ２３，２４によるアレイ処理により形成される。
【００５３】
一方、アダプティブアレイ端末３に対しては、図２において破線で示すように、端末１のアンテナ１１に強制的にヌルが向けられた送信指向性パターンが、アダプティブアレイ基地局２のアンテナ２１，２２によるアレイ処理により形成される。
【００５４】
これにより、アダプティブアレイ基地局２の２本のアンテナ２１，２２から、端末３にとって所望信号となる、端末１との通信に使用されている所定周波数と同じ周波数の既知の信号が送信され、２本のアンテナ２３，２４から端末１に送信される上記所定周波数の信号が端末３にとっての干渉信号となる。
【００５５】
これらの送信信号は、アダプティブアレイ端末３のアレイアンテナを構成する少なくとも２本のアンテナ３１，３２によってアレイ受信され、アダプティブアレイ処理の結果得られる受信ウェイトに基づいて、図示するような受信指向性パターンで、基地局２のアンテナ２１，２２からの所望信号が分離抽出される。
【００５６】
アダプティブアレイ端末３において、このような受信時に得られた受信ウェイトにはある補正値が乗算されて後述する送信指向性の形成に用いられる。
【００５７】
次に、図３に示すように、アダプティブアレイ端末３は、受信時に得られ、上述の補正値が乗算された受信ウェイトを送信ウェイトとして用いて、図示するような送信指向性パターンを形成し、アダプティブアレイ基地局２に向かって信号を送信する。図示するように、受信ウェイトを用いた送信ウェイトに基づいて形成された送信指向性パターンは、アダプティブアレイ基地局２のアンテナのうち、所望信号を送信したアンテナ２１，２２にビームが向けられており、干渉信号を送信したアンテナ２３，２４にヌルが向けられている。
【００５８】
アダプティブアレイ基地局２は、２本のアンテナ２１，２２で、アダプティブアレイ端末３からのビームの信号（所望信号）および１本アンテナ端末１からのヌルの信号（干渉信号）をアダプティブアレイ受信し、端末３の受信応答ベクトル（Ｄｅｓｉｒｅｄｕｓｅｒ’ｓｗａｖｅ：以下、Ｄ波）を計算する。
【００５９】
一方、アダプティブアレイ基地局２は、２本のアンテナ２３，２４で、１本アンテナ端末１からのビームの信号（所望信号）およびアダプティブアレイ端末３からのヌルの信号（干渉信号）をアダプティブアレイ受信し、端末３の受信応答ベクトル（Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄｕｓｅｒ’ｓｗａｖｅ：以下、Ｕ波）を計算する。
【００６０】
アダプティブアレイ基地局２において、これらの受信応答ベクトル（Ｄ波およびＵ波）の大きさを計算し、その比率であるＤＵ（Ｄｅｓｉｒｅｄｕｓｅｒ’ｓｐｏｗｅｒ：Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄｕｓｅｒ’ｓｐｏｗｅｒ）比を算出する。言い換えると、このＤＵ比は、アダプティブアレイ基地局２に対する送信指向性パターンの形状におけるヌルの深さを表わしている。
【００６１】
アダプティブアレイ端末３の送信指向性パターンの精度が高いほど、アダプティブアレイ基地局２のアンテナ２１，２２に対してはビームが、アンテナ２３，２４に対してはヌルが、それぞれより正確に向くことになり（すなわちヌルが深くなり）、アンテナ２１，２２での受信電力は増大し、アンテナ２３，２４での受信電力は低下することになる。すなわち、ＤＵ比は高くなる。
【００６２】
このことから、アダプティブアレイ基地局２で測定されたＤＵ比は、アダプティブアレイ端末３において送信指向性が正確に形成されているかを示す指標として用いることができる。すなわち、アダプティブアレイ基地局２で測定されるＤＵ比が最適（最高）となるように、アダプティブアレイ端末３において受信ウェイトに乗算する補正値を決定すれば、アダプティブアレイ端末３の送信指向性のキャリブレーションが行なわれたことになる。
【００６３】
なお、各アンテナの受信電力には、端末１からの受信電力も含まれるので、端末３のみに対するＤＵ比を求めるために、各アンテナの受信電力から直接ＤＵ比を求めるのではなく、端末３の受信応答ベクトルからＤＵ比を算出するようにしたものである。
【００６４】
図４は、図１〜図３に示した実施の形態による送信指向性のキャリブレーション方法の手順を示すタイミング図である。
【００６５】
図４を参照して、左側にキャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末３の動作を示し、右側にキャリブレーションを行なうための外部の無線装置としての少なくとも４本のアンテナを有するアダプティブアレイ基地局２の動作を示している。
【００６６】
図４を参照して、この発明の実施の形態によるキャリブレーション方法の具体的な手順について説明する。
【００６７】
まず、端末側で、キャリブレーションを起動する条件が満たされているか否かが判断される（ステップＳ１）。ここで、キャリブレーションの起動条件とは、たとえば、前回のキャリブレーション実行時からの所定の期間の経過を計っているキャリブレーションタイマが満了したこと、前回のキャリブレーション実行時から温度が変化したことを検出したこと、干渉回避動作（たとえば基地局からのチャネル切替要求）の回数などから送信指向性の劣化により通信品質が劣化したと判断されたこと、などが挙げられる。
【００６８】
ステップＳ１において、これらの条件のいずれかが満たされていることが判断されると、端末側でキャリブレーションが起動され、ステップＳ２においてキャリブレーションのための測定条件が満たされているか否かが判定される。ここでは、端末が周囲の電波環境をモニタし、干渉波が少ないこと、フェージングがないことなどが判断されると、キャリブレーション測定のための条件は満たされていると判断し、キャリブレーション測定要求を基地局側に送信する。キャリブレーション測定要求は、測定時間（後述するＤＵ比の平均時間）、使用する信号周波数など、キャリブレーションに関する諸条件を含んでいる。このキャリブレーション測定要求は、制御チャネルＣＣＨによって端末から基地局へ送信される。
【００６９】
このキャリブレーション測定要求を受けた基地局側では、ステップＳ３においてキャリブレーションのための測定条件が満たされているか否かが判定される。ここでの測定条件は、基地局の周囲に干渉波が少ないこと、フェージングがないことなどの電波環境に関する条件の他に、当該基地局自体がキャリブレーションの実行に適しているか否かに関する条件を含む。すなわち、当該基地局がキャリブレーションに使用するタイムスロットにおいて他の端末と通信状態にあるか否かなどである。
【００７０】
ステップＳ３において、当該基地局は、キャリブレーションのための測定条件が満たされていると判断すると、キャリブレーション測定指示を端末側に送信する。このキャリブレーション測定指示は、制御チャネルＣＣＨによって基地局から端末へ送信される。
【００７１】
その後、制御チャネルＣＣＨから通話チャネルＴＣＨに移行し、データ通信中に、図２および図３に示した原理によるアダプティブアレイ端末の送信指向性のキャリブレーション処理が実行される。
【００７２】
まず、アダプティブアレイ基地局２側からキャリブレーション用の信号がアダプティブアレイ端末３に送信される（ステップＳ４）。より具体的には、図２に示したように、アダプティブアレイ基地局２のアンテナ２１，２２から所望信号が、アンテナ２３，２４から干渉信号が送信される。
【００７３】
アダプティブアレイ端末３側ではこれらのキャリブレーション用の信号をアレイ受信する（ステップＳ５）。より具体的には、アダプティブアレイ端末３は、アダプティブアレイ処理により、図２に示したような受信指向性パターンで基地局２からの信号を受信する。
【００７４】
端末３側では、所望信号の受信のために形成された受信ウェイトにある補正値を乗算して送信ウェイトとし、図３に示すような送信指向性パターンを形成して、すなわち基地局２のアンテナ２１，２２にビームを向けかつアンテナ２３，２４にヌルを向けた状態で、信号を送信する（ステップＳ５）。ここで、補正値の初期値としては、たとえば前回のキャリブレーション時に決定されていた既存の補正値を用いるものとする。
【００７５】
基地局２側では、このように端末３から送信された信号を受信し、アンテナ２１，２２で受信した端末３からの信号の受信応答ベクトル（Ｄ波）と、アンテナ２３，２４で受信した端末３からの信号の受信応答ベクトル（Ｕ波）とに基づいて、アンテナ間の受信信号電力のＤＵ比を測定する（ステップＳ４）。そして基地局２側のメモリに測定結果を記憶する。
【００７６】
このようなステップＳ４および５によるＤＵ比の測定動作を、通話チャネルのデータ通信中に、所定の時間（キャリブレーション測定要求によって端末から指定された時間）にわたって繰返し実行する。
【００７７】
そして、所定時間が経過すると、その時間内に基地局側で測定されたＤＵ比の平均値が基地局側で計算され、その結果が端末側に通知される（ステップＳ６）。このＤＵ比測定結果は、通話チャネルＴＣＨによって基地局から端末へ送信される。
【００７８】
アダプティブアレイ端末３側はこのＤＵ比測定結果を受信し、所定値以上になっているか否かを判定する（ステップＳ７）。図３に関連して説明したように、端末３の送信指向性が良好なほど、送信指向性パターン形状におけるヌルは深くなり（干渉成分が少なくなり）、基地局側で測定されるＤＵ比は大きくなる。
【００７９】
端末３は、測定された平均ＤＵ比が所定値以上であれば、上述のステップＳ５において受信ウェイトはすでに適切な補正値によって補正されているものと判断し、当該補正値を最終のキャリブレーション補正値として決定し、記録する。そして、基地局２側にキャリブレーション終了通知を送信する（ステップＳ７）。
【００８０】
そして、端末３では、次回のキャリブレーション実行時まで、当該補正値を受信ウェイトに乗算することにより送信ウェイトを形成する。これにより、最適な送信指向性が形成される。
【００８１】
一方、測定された平均ＤＵ比が所定値以上になっていないと端末で判断されると、補正値を変更してキャリブレーション処理を継続することを決定し、キャリブレーション継続要求を基地局側に送信する（ステップＳ７）。
【００８２】
以後の動作は、上述のステップＳ３からＳ７までの動作の繰返しであり、基地局側でキャリブレーション測定条件を再度確認し、条件が満たされていればキャリブレーション測定指示を端末側に送信し、データ通信中に上述のＤＵ比の測定を繰返す。
【００８３】
このように、基地局２側で得られる平均ＤＵ比が所定値以上になるまで、端末側３で受信ウェイトに乗算する補正値を更新しながら、キャリブレーション処理（平均ＤＵ比の測定）を継続する。そして最終的に平均ＤＵ比が所定値以上となったときの補正値をキャリブレーション補正値として決定する。
【００８４】
なお、上述の方法では、所定時間内に測定されたＤＵ比の平均値を基地局側で測定し端末側に送り返しているが、この実施の形態１によるＤＵ比に基づくキャリブレーション方法はこのような方法に限定されるものではない。
【００８５】
たとえば、図４のステップＳ４および５において、端末側で補正値を変更しながらその都度基地局側で測定されたＤＵ比を基地局から返送させ、ステップＳ４および５の過程で最適な（最大の）ＤＵ比が得られた補正値を決定するようにしてもよい。
【００８６】
なお、基地局側からは計算された受信応答ベクトル（Ｄ波およびＵ波）を端末側へ送信させ、端末側でＤＵ比を算出するようにしてもよい。
【００８７】
次に、図５は、図２〜図４に示した実施の形態による送信指向性キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末３の構成を示すブロック図である。
【００８８】
図５を参照して、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末３の構成について詳細に説明する。図５のアダプティブアレイ端末３は、複数本のアンテナ、たとえばアンテナ３１，３２からなるアレイアンテナを備えている。アンテナ３１，３２は、それぞれ、無線部３１０，３２０に接続される。無線部３１０および３２０は全く同じ構成を有している。
【００８９】
無線部３１０は、スイッチ３１５と、送信部３１１と、受信部３１２と、Ｄ／Ａ変換器３１３と、Ａ／Ｄ変換器３１４とを備えている。
【００９０】
受信時には、アンテナ３１で受信した信号が受信部３１２に与えられるようにスイッチ３１５は切換わる。受信部３１２はローノイズアンプ等を含み、与えられた受信信号に対し、高周波から低周波への周波数変換、増幅などの各種のアナログ信号処理を施してＡ／Ｄ変換器３１４へ与える。Ａ／Ｄ変換器３１４に与えられた受信信号はデジタル信号に変換されてユーザ信号処理部５０に与えられる。
【００９１】
一方、無線部３２０は、スイッチ３２５と、送信部３２１と、受信部３２２と、Ｄ／Ａ変換器３２３と、Ａ／Ｄ変換器３２４とを備えている。
【００９２】
受信時には、アンテナ３２で受信した信号が受信部３２２に与えられるようにスイッチ３２５は切換わる。受信部３２２はローノイズアンプ等を含み、与えられた受信信号に対し、高周波から低周波への周波数変換、増幅などの各種のアナログ信号処理を施してＡ／Ｄ変換器３２４へ与える。Ａ／Ｄ変換器３２４に与えられた受信信号はデジタル信号に変換されてユーザ信号処理部５０に与えられる。
【００９３】
ユーザ信号処理部５０は、後述する制御部７０の制御下に、端末３の受信および送信の指向性パターンの形成に関する処理を実行する。すなわち、ユーザ信号処理部５０は、後述するアダプティブアレイ処理により、当該端末３と通信している基地局からのユーザ信号を抽出する。抽出された基地局からのユーザ信号は、モデム部６０に与えられて、π／４シフトＱＰＳＫ復調を含む所定の処理が施され、元の信号に復元されて図示しないスピーカなどの音声再生装置に供給される。
【００９４】
一方、送信時には、図示しないマイクなどの音声信号源から与えられた送信信号は、モデム部６０を介してπ／４シフトＱＰＳＫ変調を含む所定の処理が施され、ユーザ信号処理部５０に与えられる。
【００９５】
ユーザ信号処理部５０は、後述するように、モデム部６０から入力された送信信号を所望の端末へ送信できるように重み付けして（送信指向性を形成して）、無線部３１０のＤ／Ａ変換器３１３および無線部３２０のＤ／Ａ変換器３２３に与える。
【００９６】
無線部３１０のＤ／Ａ変換器３１３でアナログ信号に変換された送信信号は、ハイパワーアンプ等を含む送信部３１１に与えられ、そこで、低周波から高周波への周波数変換、送信出力レベルまでの増幅など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。なお、送信出力は、制御部７０からの指示に応じてハイパワーアンプのゲインを制御することによって調整される。
【００９７】
送信時には、スイッチ３１５は、送信部３１１とアンテナ３１とを接続するように切換わり、送信部３１１で無線処理された送信信号は、アンテナ３１から送信される。
【００９８】
一方、無線部３２０のＤ／Ａ変換器３２３でアナログ信号に変換された送信信号は、ハイパワーアンプ等を含む送信部３２１に与えられ、そこで、低周波から高周波への周波数変換、送信出力レベルまでの増幅など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。なお、送信出力は、制御部７０からの指示に応じてハイパワーアンプのゲインを制御することによって調整される。
【００９９】
送信時には、スイッチ３２５は、送信部３２１とアンテナ３２とを接続するように切換わり、送信部３２１で無線処理された送信信号は、アンテナ３２から送信される。
【０１００】
制御部７０は、送信指向性のキャリブレーション時に、モデム部６０によって復調された受信信号に含まれる相手先のアダプティブアレイ基地局２からの情報にしたがって、キャリブレーション処理を実行するように、ユーザ信号処理部５０を制御する。制御部７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリなどで構成される。
【０１０１】
ユーザ信号処理部５０はデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いてソフトウェアで実現される。
【０１０２】
図６は、図５に示したユーザ信号処理部５０の構成を示す機能ブロック図である。図６を参照して、図５のアンテナ３１に対応する無線部３１０の受信部３１２からＡ／Ｄ変換器３１４を介して与えられたデジタルの受信信号およびアンテナ３２に対応する無線部３２０の受信部３２２からＡ／Ｄ変換器３２４を介して与えられたデジタルの受信信号がユーザ信号処理部５０に与えられる。
【０１０３】
以下に、ユーザ信号処理部５０に与えられたこれらのデジタル信号の処理について説明する。ユーザ信号処理部５０に与えられたこれらの信号に対しては、図６に示す機能ブロック図に従って、当該アダプティブアレイ端末の図示しないＤＳＰにより、ソフトウェア的にアダプティブアレイ処理が施される。
【０１０４】
図６を参照して、無線部３１０，３２０よりユーザ信号処理部５０に与えられた２系統のデジタル受信信号からなる受信信号ベクトルｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの一方入力に与えられるとともに、受信ウェイトベクトル計算機５２に与えられる。
【０１０５】
受信ウェイトベクトル計算機５２は、周知のアダプティブアレイアルゴリズムリズムにより、アンテナごとのウェイトからなるウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２を算出し、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの他方入力に与えて、対応するアンテナからの受信信号ベクトルとそれぞれ複素乗算する。加算器ＡＤ１によりその複素乗算結果の総和である受信信号が得られ、図５のモデム部６０に与えられる。
【０１０６】
一方、送信ウェイトベクトル計算機５４は、受信ウェイトベクトル計算機５２からの受信ウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２を補正値乗算回路５５で補正したウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして出力する。
【０１０７】
図５のモデム部６０からの送信信号が、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの一方入力端子に与えられ、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの他方入力端子には、送信ウェイトベクトル計算機５４で得られた送信ウェイトベクトルが印加される。
【０１０８】
このように、ユーザ信号処理部５０で送信ウェイトベクトルとの複素乗算で重み付けされたデジタル送信信号はそれぞれ無線部３１０，３２０に与えられる。無線部３１０，３２０に与えられたデジタル送信信号は、それぞれアンテナ３１，３２を介して送信される。
【０１０９】
次に、受信ウェイトベクトル計算機５２による受信ウェイトベクトルの算出について説明する。ここで、たとえば所望基地局および干渉基地局の２つの基地局が存在し、そのうち所望基地局からの信号を所望信号、干渉基地局からの信号を干渉信号とする。
【０１１０】
まず、所望基地局からの信号をＡ（ｔ），干渉基地局からの信号をＢ（ｔ）とすると、図５のアンテナ３１での受信信号ｘ１（ｔ）は、次式のように表わされる：
ｘ１（ｔ）＝ａ１×Ａ（ｔ）＋ｂ１×Ｂ（ｔ）
ここで、ａ１，ｂ１は、リアルタイムで変化する係数である。
【０１１１】
次に、アンテナ３２での受信信号ｘ２（ｔ）は、次式のように表わされる：
ｘ２（ｔ）＝ａ２×Ａ（ｔ）＋ｂ２×Ｂ（ｔ）
ここで、ａ２，ｂ２も同様にリアルタイムで変化する係数である。
【０１１２】
上述の係数ａ１，ａ２は、所望基地局からの信号電波に対し、アンテナ３１，３２のそれぞれの受信信号の位相および振幅情報を表わし、係数ｂ１，ｂ２は、干渉基地局からの信号電波に対し、アンテナ３１，３２のそれぞれの受信信号の位相および振幅情報を表わしている。端末は移動しているため、これらの係数はリアルタイムで変化する。
【０１１３】
それぞれのアンテナで受信された信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、アダプティブアレイを構成する乗算器ＭＲ１，ＭＲ２の一方入力にそれぞれ与えられ、これらの乗算器の他方入力には、受信ウェイトベクトル計算機５２によってリアルタイムで計算されたそれぞれのアンテナでの受信信号に対する重みからなるウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２が印加される。
【０１１４】
したがって、乗算器ＭＲ１の出力は、ｗ_１×（ａ１Ａ（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））となり、乗算器ＭＲ２の出力は、ｗ_２×（ａ２Ａ（ｔ）＋ｂ２Ｂ（ｔ））となる。
【０１１５】
これらの乗算器ＭＲ１，ＭＲ２の出力は、加算器ＡＤ１で加算され、その出力は次のようになる：
ｗ_１（ａ１Ａ（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））＋ｗ_２（ａ２Ａ（ｔ）＋ｂ２Ｂ（ｔ））
これを信号Ａ（ｔ）に関する項と信号Ｂ（ｔ）に関する項とに分けると次のようになる：
（ｗ_１ａ１＋ｗ_２ａ２）Ａ（ｔ）＋（ｗ_１ｂ１＋ｗ_２ｂ２）Ｂ（ｔ）
ここで、受信ウェイトベクトル計算機５２は、所望基地局および干渉基地局を識別し、所望基地局の端末からの信号のみを抽出できるように、上記ウェイトｗ_１，ｗ_２を計算する。たとえば、ユーザ信号処理部５０の受信ウェイトベクトル計算機５２は、所望基地局からの信号Ａ（ｔ）のみを抽出するために、係数ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を定数とみなし、信号Ａ（ｔ）の係数が全体として１、信号Ｂ（ｔ）の係数が全体として０となるように、ウェイトｗ_１，ｗ_２を計算する。
【０１１６】
このようにウェイトｗ_１，ｗ_２を設定することにより、加算器ＡＤ１の出力信号は下記のとおりとなる。
【０１１７】
出力信号＝１×Ａ（ｔ）＋０×Ｂ（ｔ）＝Ａ（ｔ）
上述のように、所望信号源である基地局からの所望信号Ａ（ｔ）に対する係数が１、干渉信号源である基地局からの干渉信号Ｂ（ｔ）に対する係数が０となるような受信ウェイトｗ_１，ｗ_２を求めて送信ウェイトとして用いることにより、所望信号源である基地局にビームが向けられ、干渉信号源である基地局にヌルが向けられた送信指向性が形成される。
【０１１８】
図５および図６に示す上述のアダプティブアレイ端末３において、この発明の実施の形態による送信指向性のキャリブレーション処理がどのように行なわれるかについて以下に説明する。
【０１１９】
図２に示すアダプティブアレイ基地局２のアンテナ２１，２２が、上述の所望信号源（所望基地局）に相当し、アンテナ２３，２４が干渉信号源（干渉基地局）に相当する。
【０１２０】
そして、キャリブレーションの対象であるアダプティブアレイ端末３のユーザ信号処理部５０（図６）の受信ウェイトベクトル計算機５２により、所望信号源（アンテナ２１，２２）からの信号Ａ（ｔ）に対する係数が１、干渉信号源（アンテナ２３，２４）からの信号Ｂ（ｔ）に対する係数が０となるような受信ウェイトｗ_１，ｗ_２を求め、送信ウェイトとして使用する。
【０１２１】
これにより、図３に示すように、所望信号源（アンテナ２１，２２）にビームが向き、干渉信号源（アンテナ２３，２４）にヌルが向いた、送信指向性パターンが形成される。
【０１２２】
ただし、受信ウェイトｗ_１，ｗ_２は、補正値乗算回路５５により、補正値が乗算される。図４に関連して説明したように、アダプティブアレイ基地局２からは、測定されたＤＵ比情報が端末３に送信されてくる。
【０１２３】
このＤＵ比情報は、端末３のモデム部６０で再現され、制御部７０に与えられる。制御部７０は、図４で説明した手順で、アダプティブアレイ基地局２から送られてきたＤＵ比が所定値以上になったことを判定するまで、受信ウェイトｗ_１，ｗ_２に乗算される補正値を更新するよう補正値乗算回路５５を制御する。
【０１２４】
一方、少なくとも４本のアンテナを有するアダプティブアレイ基地局２の構成を図７に示す。
【０１２５】
図７を参照して、キャリブレーションを行なうためのアダプティブアレイ基地局２の構成について詳細に説明する。図７のアダプティブアレイ基地局２は、少なくとも４本のアンテナ、たとえばアンテナ２１，２２，２３，２４からなるアレイアンテナを備えている。アンテナ２１，２２，２３，２４は、それぞれ、無線部２１０，２２０，２３０，２４０に接続される。無線部２１０，２２０，２３０，２４０は全く同じ構成を有しているので、無線部２１０についてのみその構成および動作を説明する。
【０１２６】
無線部２１０は、スイッチ２１５と、送信部２１１と、受信部２１２と、Ｄ／Ａ変換器２１３と、Ａ／Ｄ変換器２１４とを備えている。
【０１２７】
受信時には、アンテナ２１で受信した信号が受信部２１２に与えられるようにスイッチ２１５は切換わる。受信部２１２はローノイズアンプ等を含み、与えられた受信信号に対し、高周波から低周波への周波数変換、増幅などの各種のアナログ信号処理を施してＡ／Ｄ変換器２１４へ与える。Ａ／Ｄ変換器２１４に与えられた受信信号はデジタル信号に変換されてユーザ信号処理部８０に与えられる。
【０１２８】
無線部２２０，２３０，２４０からもデジタル信号に変換された受信信号がユーザ信号処理部８０に与えられる。
【０１２９】
ユーザ信号処理部８０は、図１に示すようにアダプティブアレイ基地局２が１つの端末１と通信しているときと、図２および図３に示すようにこの端末１との接続を維持しながらアダプティブアレイ端末３のキャリブレーションをおこなうときとでは、動作が異なる。これらの動作については後述する。
【０１３０】
ユーザ信号処理部８０は、通常は、アダプティブアレイ処理により、当該アダプティブアレイ基地局２に接続している端末からの受信信号を分離抽出する。分離抽出された端末からの受信信号は、モデム部９０に与えられて、π／４シフトＱＰＳＫ復調を含む所定の処理が施され、もとの信号に復元されて図示しない公衆回線網に供給される。
【０１３１】
一方、送信時には、図示しない公衆回線網から与えられた送信信号は、モデム部９０を介してπ／４シフトＱＰＳＫ変調を含む所定の処理が施され、ユーザ信号処理部８０に与えられる。
【０１３２】
ユーザ信号処理部８０は、モデム部９０から入力された送信信号を所望の端末へ送信できるように重み付けして（送信指向性を形成して）、無線部２１０のＤ／Ａ変換器２１３および無線部２２０，２３０，２４０の図示しないＤ／Ａ変換器に与える。
【０１３３】
無線部２１０のＤ／Ａ変換器２１３でアナログ信号に変換された送信信号は、ハイパワーアンプ等を含む送信部２１１に与えられ、そこで、低周波から高周波への周波数変換、送信出力レベルまでの増幅など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。なお、送信出力は、図示しない制御部からの指示に応じてハイパワーアンプのゲインを制御することによって調整される。
【０１３４】
送信時には、スイッチ２１５は、送信部２１１とアンテナ２１とを接続するように切換わり、送信部２１１で無線処理された送信信号は、アンテナ３１から送信される。
【０１３５】
無線部２２０，２３０，２４０においても同様の処理が行なわれ、無線処理された送信信号は、アンテナ２２，２３，２４から送信される。
【０１３６】
次に、図７に示したアダプティブアレイ基地局２を用いて、この発明の実施の形態による送信指向性のキャリブレーション処理がどのように行われるかについて説明する。
【０１３７】
図８は、図１に示すようにアダプティブアレイ基地局２が４本のアンテナを用いて１つの端末１と通信しているときのユーザ信号処理部８０を構成するＤＳＰの処理を機能的に説明する機能ブロック図であり、図９および図１０は、図２および図３に示すようなアンテナの分割使用により、この端末１との接続を維持しながらアダプティブアレイ端末３のキャリブレーションをおこなうときのユーザ信号処理部８０を構成するＤＳＰの処理を機能的に説明する機能ブロック図である。これらのブロック図は、ＤＳＰによって実現される動作の原理を説明するためにＤＳＰを各種の回路要素の結合として実現したものであり、現実には図４および後述する図１２のフロー図に沿った処理をソフトウェアで実現するものである。
【０１３８】
まず、図８を参照して、図１に示すようにアダプティブアレイ基地局２が１つの端末１と通信しているときのユーザ信号処理部８０の動作について説明する。
【０１３９】
図８において、図７のアンテナ２１に対応する無線部２１０の受信部２１２からＡ／Ｄ変換器２１４を介して与えられたデジタルの受信信号、およびアンテナ２２，２３，２４に対応する無線部２２０，２３０，２４０のそれぞれの図示しない受信部から図示しないＡ／Ｄ変換器を介して与えられたデジタルの受信信号がユーザ信号処理部８０に与えられる。
【０１４０】
以下に、ユーザ信号処理部８０に与えられたこれらのデジタル信号の処理について説明する。ユーザ信号処理部８０に与えられたこれらの信号に対しては、図８に示す機能ブロック図に従って、当該アダプティブアレイ基地局２の図示しないＤＳＰにより、ソフトウェア的にアダプティブアレイ処理が施される。
【０１４１】
図８を参照して、無線部２１０，２２０，２３０，２４０よりユーザ信号処理部８０に与えられた４系統のデジタル受信信号からなる受信信号ベクトルｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），ｘ４（ｔ）は、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３，ＭＲ４のそれぞれの一方入力に与えられるとともに、受信ウェイトベクトル計算機８１に与えられる。
【０１４２】
受信ウェイトベクトル計算機８１は、図６のアダプティブアレイ端末３のユーザ信号処理部５０に関連してすでに説明した周知のアダプティブアレイアルゴリズムリズムにより、アンテナごとのウェイトからなるウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２，ｗ_３，ｗ_４を算出し、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３，ＭＲ４のそれぞれの他方入力に与えて、対応するアンテナからの受信信号ベクトルとそれぞれ複素乗算する。加算器ＡＤ１によりその複素乗算結果の総和である受信信号が得られ、図７のモデム部９０に与えられる。
【０１４３】
一方、送信ウェイトベクトル計算機８２は、受信ウェイトベクトル計算機８１からの受信ウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２，ｗ_３，ｗ_４を受けて送信ウェイトベクトルとして出力する。
【０１４４】
図７のモデム部９０からの送信信号が、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２，ＭＴ３，ＭＴ４のそれぞれの一方入力端子に与えられ、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２，ＭＴ３，ＭＴ４のそれぞれの他方入力端子には、送信ウェイトベクトル計算機８２で得られた送信ウェイトベクトルが印加される。
【０１４５】
このように、ユーザ信号処理部８０で送信ウェイトベクトルとの複素乗算で重み付けされたデジタル送信信号はそれぞれ無線部２１０，２２０，２３０，２４０に与えられる。無線部２１０，２２０，２３０，２４０に与えられたデジタル送信信号は、それぞれアンテナ２１，２２，２３，２４を介して送信される。
【０１４６】
これにより、図１に示す送信指向性パターンで端末１のアンテナ１１に対してビームが向けられた形で、アダプティブアレイ基地局２から信号が送信される。
【０１４７】
これに対し、図２および図３に示すように、端末１との接続を維持しながら、アダプティブアレイ端末３のキャリブレーションを実行する場合のアダプティブアレイ基地局２のユーザ信号処理部８０の動作について説明する。
【０１４８】
この場合、ユーザ信号処理部８０は、図９に示す端末１用の処理部８０ａの機能と、図１０に示す端末３用の処理部８０ｂの機能とを、並行して実現する。すなわち、図２および図３に関連して先に説明したように、この場合には、４本のアンテナ２１，２２，２３，２４を２グループに分割し、アンテナ２１，２２を端末３のキャリブレーションに使用し、アンテナ２３，２４を端末１との通信の維持に使用している。
【０１４９】
まず、図９を参照して、アンテナ２３，２４を使用したアダプティブアレイ基地局２の処理部８０ａによる端末１に対する指向性の形成処理について説明する。
【０１５０】
図９を参照して、アンテナ２３に対応する無線部２３０の図示しない受信部から図示しないＡ／Ｄ変換器を介して与えられたデジタルの受信信号およびアンテナ２４に対応する無線部２４０の図示しない受信部から図示しないＡ／Ｄ変換器を介して与えられたデジタルの受信信号がユーザ信号処理部８０ａに与えられる。
【０１５１】
以下に、ユーザ信号処理部８０ａに与えられたこれらのデジタル信号の処理について説明する。ユーザ信号処理部８０ａに与えられたこれらの信号に対しては、図９に示す機能ブロック図に従って、当該アダプティブアレイ基地局２の図示しないＤＳＰにより、ソフトウェア的に信号処理が施される。
【０１５２】
図９を参照して、無線部２３０，２４０よりユーザ信号処理部８０ａに与えられた２系統のデジタル受信信号からなる端末１からの受信信号ベクトルｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの一方入力に与えられるとともに、受信ウェイトベクトル計算機８７および受信応答ベクトル推定部８８に与えられる。
【０１５３】
受信ウェイトベクトル計算機８７は、すでに説明した周知のアダプティブアレイアルゴリズムリズムにより、アンテナごとのウェイトからなるウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２を算出し、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの他方入力に与えて、対応するアンテナからの受信信号ベクトルとそれぞれ複素乗算する。加算器ＡＤ１によりその複素乗算結果の総和である受信信号が得られ、図７のモデム部９０に与えられる。
【０１５４】
一方、受信応答ベクトル推定部８８は、受信信号ベクトルｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）と、後述する処理部８０ｂ（図１０）で抽出され、図７のモデム部９０で復調された端末３の信号とに基づいて、後述する方法で、端末３の信号の受信応答ベクトルを計算し、図７のＤＵ比測定部１００に与える。
【０１５５】
図７のモデム部９０からの送信信号が、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの一方入力端子に与えられ、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの他方入力端子には、受信ウェイトベクトルが送信ウェイトベクトルとして送信ウェイトベクトル計算機８９から印加される。
【０１５６】
このように、ユーザ信号処理部８０ａで送信ウェイトベクトルとの複素乗算で重み付けされたデジタル送信信号はそれぞれ無線部２３０，２４０に与えられる。無線部２３０，２４０に与えられたデジタル送信信号は、それぞれアンテナ２３，２４を介して送信される。
【０１５７】
次に、受信応答ベクトル推定部８８による受信応答ベクトルの推定について説明する。まず、受信応答ベクトルの計算の基本的な考え方について説明する。
【０１５８】
アンテナ２３，２４における受信信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）が前述の式で表わされるとき、端末３からの受信応答ベクトルＨａは、次式で表わされる：
Ｈａ＝［ａ１，ａ２］^Ｔ（Ｔは転置）
ここで、端末３の信号Ａ（ｔ）と端末１の信号Ｂ（ｔ）とには相関がないものとする。また、参照信号として端末３の信号Ａ（ｔ）を生成するものとする。
【０１５９】
受信応答ベクトル推定部８８は、受信信号ｘ１（ｔ）に参照信号Ａ＊（ｔ）（＊は複素共役）を乗じてアンサンブル平均を取ることにより、次式に基づいてａ１を算出する：
Ｅ［ｘ１（ｔ）Ａ＊（ｔ）］
＝Ｅ［ａ１Ａ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］＋Ｅ［ｂ１Ｂ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］
≒ａ１
ここで、同一信号間のアンサンブル平均は１、相関が無い信号間のアンサンブル平均はほぼ０となることから、Ｅ［Ａ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］＝１、Ｅ［Ｂ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］≒０である。
【０１６０】
次に、受信信号ｘ２（ｔ）に対して同様の計算をすることによってａ２を算出する：
Ｅ［ｘ２（ｔ）Ａ＊（ｔ）］
＝Ｅ［ａ２Ａ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］＋Ｅ［ｂ２Ｂ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］
≒ａ２
以上により、端末３の受信応答ベクトルを計算することができる。この端末３の受信応答ベクトルは、前述のように、図７のＤＵ比測定部１００に与えられる。
【０１６１】
一方、図２に示すように、アダプティブアレイ基地局２のアンテナ２１，２２からは、端末１に対し強制的にヌルを向けた送信指向性で、端末３にとっての所望信号が送信される。また、図３に示すように、アダプティブアレイ基地局２のアンテナ２１，２２には、端末３からビームが向けられた送信指向性パターンで信号が送信される。
【０１６２】
次に、図１０を参照して、アンテナ２１，２２を使用したアダプティブアレイ基地局２の処理部８０ｂによる端末３に対する指向性の形成処理について説明する。
【０１６３】
図１０を参照して、アンテナ２１に対応する無線部２１０の受信部２１２からＡ／Ｄ変換器２１４を介して与えられたデジタルの受信信号およびアンテナ２２に対応する無線部２２０の図示しない受信部から図示しないＡ／Ｄ変換器を介して与えられたデジタルの受信信号がユーザ信号処理部８０ｂに与えられる。
【０１６４】
以下に、ユーザ信号処理部８０ｂに与えられたこれらのデジタル信号の処理について説明する。ユーザ信号処理部８０ｂに与えられたこれらの信号に対しては、図１０に示す機能ブロック図に従って、当該アダプティブアレイ基地局２の図示しないＤＳＰにより、ソフトウェア的に信号処理が施される。
【０１６５】
図１０を参照して、無線部２１０，２２０よりユーザ信号処理部８０ｂに与えられた２系統のデジタル受信信号からなる端末３からの受信信号ベクトルｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの一方入力に与えられるとともに、受信ウェイトベクトル計算機８３および受信応答ベクトル推定部８４に与えられる。
【０１６６】
受信ウェイトベクトル計算機８４は、すでに説明した周知のアダプティブアレイアルゴリズムリズムにより、アンテナごとのウェイトからなるウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２を算出し、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの他方入力に与えて、対応するアンテナからの受信信号ベクトルとそれぞれ複素乗算する。加算器ＡＤ１によりその複素乗算結果の総和である受信信号が得られ、図７のモデム部９０に与えられる。
【０１６７】
一方、受信応答ベクトル推定部８４は、受信信号ベクトルｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）と、処理部８０ａおよび８０ｂでそれぞれ抽出され、図７のモデム部９０で復調された端末１および３の信号とに基づいて、前述の方法で、端末１および３の信号の受信応答ベクトルを計算して、強制ヌルウェイト推定部８５に与える。計算された端末３の信号の受信応答ベクトルはまた、図７のＤＵ比測定部１００に与えられる。
【０１６８】
強制ヌルウェイト推定部８５は、与えられた端末１および３の信号の受信応答ベクトルに基づいて、後述する方法で、端末１にヌルを向ける強制ヌルウェイトベクトルを推定し、送信ウェイトベクトル計算機８６に与える。
【０１６９】
図７のモデム部９０からの送信信号が、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの一方入力端子に与えられ、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの他方入力端子には、送信ウェイトベクトル計算機８６から、強制ヌルウェイトベクトルが、送信ウェイトベクトルとして印加される。
【０１７０】
このように、ユーザ信号処理部８０ｂで送信ウェイトベクトルとの複素乗算で重み付けされたデジタル送信信号はそれぞれ無線部２１０，２２０に与えられる。無線部２１０，２２０に与えられたデジタル送信信号は、それぞれアンテナ２１，２２を介して送信される。
【０１７１】
強制ヌルウェイト推定部８５は、受信応答ベクトル推定部８４から端末１および３の受信応答ベクトルを受け、端末１にヌルが向くようなウェイトベクトル（以下、強制ヌルウェイトベクトル）を計算する。以下に、強制ヌルウェイトベクトルの計算の基本的な考え方について説明する。
【０１７２】
前述のように、アダプティブアレイの出力信号を端末３の信号Ａ（ｔ）に関する項と端末１の信号Ｂ（ｔ）に関する項とに分けると、次式のように表すことができる：
（ｗ_１ａ１＋ｗ_２ａ２）Ａ（ｔ）＋（ｗ_１ｂ１＋ｗ_２ｂ２）Ｂ（ｔ）
このとき、端末１からの信号Ｂ（ｔ）を抑圧するために、信号Ｂ（ｔ）の係数が全体として０となり、信号Ａ（ｔ）の係数が全体として１となるように、重みｗ_１，ｗ_２を計算する：
ｗ_１ｂ１＋ｗ_２ｂ２＝０
ｗ_１ａ１＋ｗ_２ａ２＝１
受信ウェイトベクトル計算機８３によって、ｂ１，ｂ２は既知であるから、上記の式により直接ｗ_１，ｗ_２を計算することができる。このように計算されたウェイトを強制ヌルウェイトと称する。
【０１７３】
端末３の送信指向性のキャリブレーション時には、基地局２では、アダプティブアレイを構成する乗算器ＭＴ１，ＭＴ２の一方入力にはそれぞれモデム部９０から送信信号が入力され、これらの乗算器の他方入力には強制ヌルウェイト推定部８５で計算された強制ヌルウェイトベクトルが入力される。
【０１７４】
これにより、図２および図３に示すように、アダプティブアレイ基地局２は、端末１に対してヌルを向けた受信および送信指向性で、端末３と信号のやり取りが可能となる。
【０１７５】
アンテナ２３，２４で受信した端末３からの信号の受信応答ベクトルは、処理部８０ａの受信応答ベクトル推定部８８からＤＵ比測定部１００に与えられ、アンテナ２１，２２で受信した端末３からの信号の受信応答ベクトルは、処理部８０ｂの受信応答ベクトル推定部８４からＤＵ比測定部１００に与えられる。
【０１７６】
ＤＵ比測定部１００は、次のように受信応答ベクトルからＤＵ比を算出する。すなわち、アンテナ２１，２２で受信された端末３の受信応答ベクトル（Ｄ波）をＨ_Ｄとし、アンテナ２３，２４で受信された端末３の受信応答ベクトル（Ｕ波）をＨ_Ｕとすると、ＤＵ比は次式で表わされる：
ＤＵ＝１０・ＬＯＧ_１０（｜Ｈ_Ｄ｜／｜Ｈ_Ｕ｜）
ＤＵ比測定部１００は、前述のように所定期間にわたるＤＵ比の平均値を求め、その結果をモデム部９０に与える。
【０１７７】
モデム部９０は、このＤＵ比測定情報を送信信号に挿入して、アダプティブアレイ端末３に送信する。端末３は、このＤＵ比測定情報に基づいて前述のように補正値乗算回路５５（図６）を制御する。
【０１７８】
次に、この発明の実施の形態による送信指向性キャリブレーション方法のうち、図１１は、図５および図６に示したキャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末３側でソフトウェアで実行される処理を示すフロー図であり、図１２は、図７〜図１０に示したアダプティブアレイ基地局２側で実行される処理を示すフロー図である。
【０１７９】
図１１および図１２を参照して、この発明による実施の形態によるキャリブレーション処理について詳細に説明する。
【０１８０】
まず、アダプティブアレイ端末３側で、図４に関連して説明したキャリブレーションの起動条件が満たされているか否かが判定される（図１１のステップＳ１０１）。起動条件が満たされていると判定されれば、端末３側で、図４に関連して説明したキャリブレーションの測定条件が満たされているか否かが判定される（図１１のステップＳ１０２）。
【０１８１】
測定条件が満たされていると判定されれば、端末３から基地局２へキャリブレーション測定要求が送信される（図１１のステップＳ１０３）。
【０１８２】
基地局２側では、端末３からのキャリブレーション測定要求を受信したか否かが判定され（図１２のステップＳ２０１）、受信したと判定されると、図４に関連して説明したキャリブレーションの測定条件が満たされているか否かが判定される（図１２のステップＳ２０２）。
【０１８３】
測定条件が満たされていると判定されれば、基地局２から端末３へキャリブレーション測定指示が送信される（図１２のステップＳ２０３）。そして、図１に示すアンテナ２１，２２，２３，２４を用いた端末１との通信状態（通常モード）を、図２および図３に示す端末１と端末３とでアンテナを分割使用する状態に、すなわち基地局２において空間多重接続によりキャリブレーションを行なうモード（キャリブレーション多重モード）に切替える（図１２のステップＳ２０４）。
端末３側では、メッセージ受信タイマが満了するまでに（図１１のステップＳ１０５）、基地局２からのキャリブレーション測定指示を受信したか否かが判定され（図１１のステップＳ１０４）、満了するまでに受信しなければステップＳ１０３に戻ってキャリブレーション測定要求を再度基地局２に送信する。
【０１８４】
メッセージ受信タイマが満了するまでに（図１１のステップＳ１０５）、基地局２からのキャリブレーション測定指示を受信したことが判定されると（図１１のステップＳ１０４）、端末３と基地局２とのデータ通信中に、図１〜図４に関連して説明したように、基地局２によるデータ送信および受信信号のＤＵ比の測定（図１２のステップＳ２０５）、および端末３による受信ウェイトの補正値を更新しながらのアレイ送受信（図１１のステップＳ１０６）が実行される。
【０１８５】
このような端末３と基地局２との間の送受信は、端末３および基地局２の双方において、キャリブレーション測定タイマが満了するまで実行される（図１１のステップＳ１０７および図１２のステップＳ２０６）。
【０１８６】
基地局２側では、キャリブレーション測定タイマが満了するまでの期間中に測定されたＤＵ比の平均値が算出され、端末３に送信される（図１２のステップＳ２０７）。
【０１８７】
端末３側では、基地局２からＤＵ比の測定結果（平均値）を受信したか否かが判定され（図１１のステップＳ１０８）、受信したことが判定されると、そのＤＵ比の記録および判定が実行される（図１１のステップＳ１０９）。
【０１８８】
そして、受信したＤＵの測定結果が所定のＤＵ比に達しているか否かが判定され（図１１のステップＳ１１０）、達していないことが判断されれば、ステップＳ１０３のキャリブレーション測定要求に戻り、ステップＳ１０６のアレイ送受信時に受信ウェイトの補正値を更新して、基地局２によるＤＵ比の測定をやり直す。
【０１８９】
端末３においてこのように、測定されたＤＵ比が所定のＤＵ比に達したと判定されるまで（図１１のステップＳ１１０）、端末３および基地局２によるキャリブレーション処理は継続される。
【０１９０】
測定されたＤＵ比が所定のＤＵ比に達したと判定されると（図１１のステップＳ１１０）、端末３から基地局２にキャリブレーション終了通知が送信され（図１１のステップＳ１１１）、既存のキャリブレーション補正値が、ステップＳ１０６のアレイ送受信時に変えられていた補正値で更新（書換え）される（図１１のステップＳ１１２）。そして端末１は処理を終了する。
【０１９１】
基地局２側では、キャリブレーション終了通知が受信されたことが判定されるまでキャリブレーション処理が実行され、キャリブレーション終了通知が受信されたことが判定されると（図１２のステップＳ２０８）、基地局２は処理を終了する。
【０１９２】
そして、アンテナの分割使用を中止し、図１に示すようなアンテナ２１，２２，２３，２４を用いた端末１との通信状態（通常モード）に復帰する（図１２のステップＳ２０９）。
【０１９３】
以上のように、この発明の実施の形態では、少なくとも４本のアンテナを有するアダプティブアレイ基地局２から、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末３に所望信号および干渉信号を送り、アダプティブアレイ端末３のアレイアンテナのすべてのアンテナでこれらの信号を一度にアレイ受信するように構成している。
【０１９４】
したがって、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末３において、アンテナの組合せを変えながらキャリブレーションを繰返す必要がなくなり、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、またすべてのアンテナで受信するため受信性能が向上し、キャリブレーションの精度を高めることができる。
【０１９５】
また、キャリブレーションの対象となる端末３からある程度離れた位置にあるアダプティブアレイ基地局２からキャリブレーション用の信号を受信しているので、送受信信号の電力制御が簡略化され、またアダプティブアレイ基地局２に対する送信指向性パターンの分解能を向上させることができる。
【０１９６】
さらに、この実施の形態によれば、基地局２が、端末１と通信している場合であっても、同一タイムスロットにおいて、並行して他の端末３のキャリブレーションを実行することができる。
【０１９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１９８】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、アダプティブアレイ基地局から、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末にキャリブレーション用の信号を送り、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末のアレイアンテナのすべてのアンテナでこれらの信号を一度にアレイ受信するように構成している。
【０１９９】
したがって、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【０２００】
さらに、この発明によれば、アダプティブアレイ基地局が、すてに端末と通信している場合であっても、同一タイムスロットにおいて他のアダプティブアレイ端末と空間多重接続することにより、並行して当該他のアダプティブアレイ端末のキャリブレーションを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態によるキャリブレーション方法の第１段階を模式的に示す概念図である。
【図２】この発明の実施の形態によるキャリブレーション方法の第２段階を模式的に示す概念図である。
【図３】この発明の実施の形態によるキャリブレーション方法の第３段階を模式的に示す概念図である。
【図４】この発明の実施の形態によるキャリブレーション方法の手順を示すタイミング図である。
【図５】この発明の実施の形態によるキャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示すユーザ信号処理部５０の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態によるキャリブレーションを行なうアダプティブアレイ基地局の構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示すユーザ信号処理部８０の通常モードの動作を説明する機能ブロック図である。
【図９】図７に示すユーザ信号処理部８０のキャリブレーション多重モードの動作を説明する機能ブロック図である。
【図１０】図７に示すユーザ信号処理部８０のキャリブレーション多重モードの動作を説明する機能ブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態によるキャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ端末の動作を示すフロー図である。
【図１２】この発明の実施の形態によるキャリブレーションを行なうアダプティブアレイ基地局の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
１１本アンテナ、２アダプティブアレイ基地局、３アダプティブアレイ端末、１１，２１，２２，２３，２４，３１，３２アンテナ、５０，８０ユーザ信号処理部、６０，９０モデム部、７０制御部、１００ＤＵ比測定部、２１０，２２０，２３０，２４０，３１０，３２０無線部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio base station, a transmission directivity calibration method, and a transmission directivity calibration program, and more particularly to an adaptive array base station for calibrating the transmission directivity of an adaptive array terminal, and an adaptive array such as this. The present invention relates to a transmission directivity calibration method and a transmission directivity calibration program in a base station.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a mobile communication system (Personal Handyphone System: hereinafter, PHS), which is rapidly developing, has been developed by spatially dividing the same time slot of the same frequency to improve the frequency use efficiency of radio waves. 2. Description of the Related Art A PDMA (Path Division Multiple Access) method that allows a user's wireless mobile terminal device (hereinafter, terminal) to be spatially multiplex-connected to a wireless base device (hereinafter, base station) has been proposed.
[0003]
In the PDMA system, an adaptive array technology is currently employed. Adaptive array processing means that a signal from a desired terminal is accurately extracted by calculating a weight vector including a reception coefficient (weight) for each antenna of a base station based on a signal received from the terminal and controlling the application. This is the process to do.
[0004]
By such adaptive array processing, an uplink signal from the antenna of each user terminal is received by the array antenna of the base station, and is separated and extracted with the reception directivity according to the reception weight of the user terminal.
[0005]
Further, assuming that the time difference between reception and transmission at the base station is 0, there is no change in the propagation path (the section between the antenna end of the base station and the antenna end of the terminal). The downlink signal to is transmitted from the array antenna of the base station with transmission directivity to the antenna of the terminal by applying the reception weight obtained at the time of reception as transmission weight information.
[0006]
Such adaptive array processing is a well-known technique, and is described in detail in, for example, "Chapter 3 MMSE Adaptive Array" on pages 35 to 49 of "Adaptive Signal Processing by Array Antenna" (Science & Technology Publishing) by Nobuyoshi Kikuma. Therefore, the description of the operation principle is omitted here.
[0007]
In the following description, a base station that performs downlink transmission directivity control on a terminal using such adaptive array processing is referred to as an adaptive array base station.
[0008]
On the other hand, wireless terminal devices that transmit and receive signals by forming reception directivity and transmission directivity using such adaptive array processing have been developed. Hereinafter, a terminal that performs directivity control using such adaptive array processing is referred to as an adaptive array terminal.
[0009]
However, in these adaptive array base stations and adaptive array terminals, as described above, even if the propagation path does not fluctuate, the physical relationship between the reception signal path and the transmission signal path in the adaptive array base station or the adaptive array terminal is reduced. Due to a significant difference (for example, a difference in path length, a difference in characteristics of devices such as an amplifier and a filter included in the reception circuit and the transmission circuit), a phase rotation amount and an amplitude variation between the transmission and reception signals between the reception signal path and the transmission signal path A difference in transmission characteristics such as the amount will occur.
[0010]
If there is a difference in transmission characteristics between the transmitted and received signals in the adaptive array base station or the adaptive array terminal, in the method of using the reception weight as it is as described above as the transmission weight, the optimal method is used for the terminal or base station of the transmission destination. Transmission directivity cannot be turned.
[0011]
For this reason, usually, at the time of shipment from the factory, calibration for compensating for the difference between the transmission characteristic of the reception signal path in the base station or the terminal and the transmission characteristic of the transmission signal path and forming an optimal transmission directivity is performed. .
[0012]
However, the characteristics of the devices included in the receiving circuit and the transmitting circuit in the base station or terminal differ from those at the time of shipment due to aging and temperature changes. Processing needs to be performed.
[0013]
Such a calibration process in the base station after installation is disclosed in, for example, International Publication No. WO00 / 08777 (International Publication Date: February 17, 2000). In such a conventional method, for example, a known signal is transmitted from a certain antenna among a plurality of antennas constituting an array antenna of an adaptive array base station, and the known antenna is array-received by the remaining antennas. In addition, a calibration process for measuring and compensating a difference between a transmission characteristic of a reception signal path and a transmission characteristic of a transmission signal path in a base station to optimize transmission directivity has been performed. Also, a calibration process using the same method can be considered in the adaptive array terminal.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, for the adaptive array terminal after the start of use, it is conceivable that the calibration process is performed by each terminal alone.
[0015]
In this method, the difference between the transmission characteristic of the reception signal path and the transmission characteristic of the transmission signal path in the adaptive array terminal is compensated while sequentially changing the combination of the antenna for transmitting the known signal and the antenna for receiving the known signal. Is repeated, so that the following problem occurs.
[0016]
In other words, it takes time to perform the entire calibration process to repeat the compensation, and, except for the antenna that transmits the known signal, the array is received with the remaining number of antennas. In comparison, there is a problem that the adaptive array performance of the terminal, that is, the calibration performance is deteriorated.
[0017]
Furthermore, short-distance signal transmission / reception between the antennas of a single terminal has caused the following problem.
[0018]
That is, transmission / reception power control is required so that the signal is not saturated, and the control is complicated. Further, if the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna is too short, it is difficult to form a directional pattern having a sufficient resolution (for example, sharpness of a beam or null), and there has been a problem that the adaptive array performance is deteriorated.
[0019]
Therefore, an object of the present invention is to use all the antennas of the adaptive array terminal for receiving a known transmission signal from the outside, so that complicated control is not performed in the adaptive array terminal, and high accuracy is achieved in a short time. It is an object of the present invention to provide a radio base station, a transmission directivity calibration method, and a transmission directivity calibration program capable of performing a transmission directivity calibration process of an adaptive array terminal.
[0020]
Another object of the present invention is to provide an adaptive array radio base station for calibrating an adaptive array terminal, even when a terminal other than the adaptive array terminal to be calibrated is connected to the adaptive array radio base station. An object of the present invention is to provide a radio base station, a transmission directivity calibration method, and a transmission directivity calibration program capable of performing a transmission directivity calibration process of a terminal.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
One aspect of the present invention is a wireless base device that performs communication with a wireless terminal device by adaptive array processing using a first plurality of antennas, and in a normal mode, at least a part of the first plurality of antennas Means for performing communication with an arbitrary wireless terminal device using a plurality of antennas, and a calibration multiplex mode for calibrating a specific wireless terminal device performing communication with a wireless base device by adaptive array processing using a second plurality of antennas Occasionally, means for dividing the first plurality of antennas into third plurality of antennas and fourth plurality of antennas, and means for continuing communication with an arbitrary wireless terminal device using the third plurality of antennas Means for forming a transmission directivity for pointing null to an arbitrary wireless terminal device using a fourth plurality of antennas; and the formed transmission directivity, Means for transmitting a desired signal for a specific wireless terminal at the same frequency and time slot used for communication with the specific wireless terminal, and signals received by the third plurality of antennas from the specific wireless terminal. Means for generating information relating to a reception level with a signal received by the fourth plurality of antennas, and information relating to the generated reception level for calibrating transmission directivity in a specific wireless terminal device, the information relating to the specific wireless terminal Means for transmitting to the device.
[0022]
According to the present invention, even when an arbitrary wireless terminal device other than the adaptive array terminal to be calibrated is connected to the adaptive array wireless base device, spatial multiplexing connection with the arbitrary wireless terminal device is established. The calibration processing of the transmission directivity of the adaptive array wireless terminal device can be performed while maintaining the same.
[0023]
Preferably, the radio base apparatus further includes means for continuing transmission of a desired signal and transmission of information regarding a reception level until a specific radio terminal apparatus instructs termination of calibration.
[0024]
Preferably, the means for generating information relating to the reception level includes: a reception response vector of a signal from a specific wireless terminal device received by the third plurality of antennas; and a specific wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas. Means for calculating a reception response vector of a signal from the antenna, calculating a reception level ratio between the third plurality of antennas and the fourth plurality of antennas based on the calculated reception response vector, and obtaining information on the reception level. Means for supplying as.
[0025]
Preferably, the means for forming the transmission directivity includes: means for calculating a reception response vector of a signal from any wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas; and Means for calculating a transmission weight for forcibly turning null to the wireless terminal device.
[0026]
Another aspect of the present invention is a method of calibrating a transmission directivity of a wireless terminal device in a wireless base device performing communication with the wireless terminal device by adaptive array processing using a first plurality of antennas, the method comprising: Performing communication with an arbitrary wireless terminal device using at least a part of the first plurality of antennas, and performing a specific radio communication using the second plurality of antennas with the wireless base device by adaptive array processing. A step of dividing the first plurality of antennas into a third plurality of antennas and a fourth plurality of antennas in a calibration multiplex mode for calibrating the terminal device; and optionally using the third plurality of antennas. Continuing communication with another wireless terminal device, and communicating with an arbitrary wireless terminal device using the fourth plurality of antennas. Forming a null-directed transmission directivity, and transmitting the desired signal for the particular wireless terminal at the same frequency and timeslot used for communication with any wireless terminal with the formed transmission directivity Generating information on reception levels of a signal received by a third plurality of antennas from a specific wireless terminal device and a signal received by a fourth plurality of antennas from a specific wireless terminal device; Transmitting the generated information on the reception level to a specific wireless terminal device for the calibration of the gender.
[0027]
According to the present invention, even when an arbitrary wireless terminal device other than the adaptive array terminal to be calibrated is connected to the adaptive array wireless base device, spatial multiplexing connection with the arbitrary wireless terminal device is established. The calibration processing of the transmission directivity of the adaptive array wireless terminal device can be performed while maintaining the same.
[0028]
Preferably, the calibration method further includes a step of continuing transmission of the desired signal and transmission of information on the reception level until a specific wireless terminal device instructs termination of the calibration.
[0029]
Preferably, the step of generating the information related to the reception level includes the step of: receiving a reception response vector of a signal from a specific wireless terminal device received by the third plurality of antennas and a specific wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas Calculating a reception response vector of a signal from the third antenna and calculating a reception level ratio between the third plurality of antennas and the fourth plurality of antennas based on the calculated reception response vector, thereby obtaining information on the reception level. Supplying as a.
[0030]
Preferably, the step of forming the transmission directivity includes a step of calculating a reception response vector of a signal from an arbitrary wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas, and an optional step based on the calculated reception response vector. Calculating a transmission weight for forcibly turning null to the wireless terminal device.
[0031]
Still another aspect of the present invention is a transmission directivity calibration program for a wireless terminal device in a wireless base device that performs communication with the wireless terminal device by adaptive array processing using a first plurality of antennas, In the normal mode, performing communication with an arbitrary wireless terminal device using at least a part of the first plurality of antennas, and performing communication with the wireless base device by adaptive array processing using the second plurality of antennas. Dividing a first plurality of antennas into a third plurality of antennas and a fourth plurality of antennas in a calibration multiplex mode for performing calibration of a specific wireless terminal device; and a third plurality of antennas. Continuing communication with an arbitrary wireless terminal device by using a plurality of fourth antennas. Forming a transmission directivity to point null to any wireless terminal device, and using the formed transmission directivity, at the same frequency and time slot used for communication with any wireless terminal device, Transmitting a desired signal to the wireless terminal device; and generating information on reception levels of a signal received by the third plurality of antennas and a signal received by the fourth plurality of antennas from the specific wireless terminal device. Transmitting the information on the generated reception level to the specific wireless terminal device for calibration of the transmission directivity in the specific wireless terminal device.
[0032]
According to the present invention, even when an arbitrary wireless terminal device other than the adaptive array terminal to be calibrated is connected to the adaptive array wireless base device, spatial multiplexing connection with the arbitrary wireless terminal device is established. The calibration processing of the transmission directivity of the adaptive array wireless terminal device can be performed while maintaining the same.
[0033]
Preferably, the calibration program further causes the transmission of the desired signal and the transmission of the information on the reception level to be continued until a specific wireless terminal device instructs to end the calibration.
[0034]
Preferably, the step of generating the information related to the reception level includes the step of: receiving a reception response vector of a signal from a specific wireless terminal device received by the third plurality of antennas and a specific wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas Calculating a reception response vector of a signal from the third antenna and calculating a reception level ratio between the third plurality of antennas and the fourth plurality of antennas based on the calculated reception response vector, thereby obtaining information on the reception level. Supplying as a.
[0035]
Preferably, the step of forming the transmission directivity includes a step of calculating a reception response vector of a signal from an arbitrary wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas, and an optional step based on the calculated reception response vector. Calculating a transmission weight for forcibly turning null to the wireless terminal device.
[0036]
Still another aspect of the present invention is a method of calibrating a transmission directivity of a wireless terminal device in a wireless base device performing communication with the wireless terminal device by adaptive array processing using a first plurality of antennas, the method comprising: Sometimes, a step of performing communication with an arbitrary wireless terminal device using at least a part of the first plurality of antennas, and a step of performing communication with a wireless base device by adaptive array processing using the second plurality of antennas A step of dividing the first plurality of antennas into a third plurality of antennas and a fourth plurality of antennas in a calibration multiplex mode for calibrating the wireless terminal device; and using the third plurality of antennas. Continuing communication with an arbitrary wireless terminal device; and using the fourth plurality of antennas to communicate with the arbitrary wireless terminal device. Forming a transmission directivity that points to null, and forming the transmission directivity with a desired signal for a specific wireless terminal device at the same frequency and time slot used for communication with any wireless terminal device. Transmitting on a fourth plurality of antennas, and transmitting a desired signal from the fourth plurality of antennas and a signal transmitted from the third plurality of antennas, the signal being received by the second plurality of antennas in the specific wireless terminal device Calculating weight information for forming a transmission directivity pattern that directs a beam to the fourth plurality of antennas and nulls to the third plurality of antennas based on the signal; and corrects the calculated weight information. And transmitting a predetermined signal from a specific wireless terminal device to the wireless base device in a transmission directivity pattern based on the corrected weight information. Generating information on reception levels of a predetermined signal received by a third plurality of antennas and a predetermined signal received by a fourth plurality of antennas from a specific wireless terminal device; Transmitting the information on the generated reception level to a specific wireless terminal device for calibrating the transmission directivity in the terminal device; Determining a correction value of the weight information so that the information on the reception level in the device is optimal.
[0037]
According to the present invention, even when an arbitrary wireless terminal device other than the adaptive array terminal to be calibrated is connected to the adaptive array wireless base device, spatial multiplexing connection with the arbitrary wireless terminal device is established. The calibration processing of the transmission directivity of the adaptive array wireless terminal device can be performed while maintaining the same.
[0038]
Preferably, the calibration method further includes a step of continuing transmission of the desired signal and transmission of information on the reception level until a specific wireless terminal device instructs termination of the calibration.
[0039]
Preferably, the step of generating the information related to the reception level includes the step of: receiving a reception response vector of a signal from a specific wireless terminal device received by the third plurality of antennas and a specific wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas Calculating a reception response vector of a signal from the third antenna and calculating a reception level ratio between the third plurality of antennas and the fourth plurality of antennas based on the calculated reception response vector, thereby obtaining information on the reception level. Supplying as a.
[0040]
Preferably, the step of calculating the reception level ratio includes a step of supplying an average of the reception level ratio over a predetermined period as the calculated reception level ratio.
[0041]
Preferably, the step of forming the transmission directivity includes a step of calculating a reception response vector of a signal from an arbitrary wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas, and an optional step based on the calculated reception response vector. Calculating a transmission weight for forcibly turning null to the wireless terminal device.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
[0043]
1 to 3 are conceptual diagrams schematically showing the principle of a method for calibrating the transmission directivity of an adaptive array terminal according to an embodiment of the present invention.
[0044]
According to the present invention, the calibration of the transmission directivity of the adaptive array terminal is performed by exchanging signals with an external adaptive array base station instead of performing the calibration process by each adaptive array terminal alone as described above. It performs the processing of the application.
[0045]
In particular, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, by exchanging signals with an external adaptive array base station having at least four antennas, another terminal is placed in a time slot for calibrating the adaptive array terminal. Even when the spatial multiplexing connection is performed, the calibration processing of the transmission directivity of the adaptive array terminal can be performed.
[0046]
Hereinafter, the principle of a method for calibrating the transmission directivity of an adaptive array terminal according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0047]
In FIG. 1, a wireless device 1 is a normal single-antenna terminal that is not subjected to a calibration process, and a wireless device 2 is an adaptive array base station that communicates with the terminal 1.
[0048]
Signals transmitted from antenna 11 of single antenna terminal 1 are array-received by at least four antennas 21, 22, 23, and 24 constituting an array antenna of adaptive array base station 2, and are obtained as a result of adaptive array processing. Based on the reception weight, the signal from the antenna 11 is separated and extracted in a reception directivity pattern as shown by a solid line.
[0049]
As described above, the adaptive array base station 2 performing the array processing using all four antennas cannot be used as it is for calibration of other adaptive array terminals.
[0050]
Therefore, in the embodiment of the present invention, the calibration of another calibration terminal to be calibrated is performed while maintaining the spatial multiplex connection with the terminal 1 based on the principle shown in the conceptual diagrams of FIGS. Is to execute.
[0051]
In FIG. 2, a wireless device 3 is an adaptive array terminal to be subjected to a calibration process. In response to a request for calibration from the adaptive array terminal 3, the adaptive array base station 2 forms a directivity pattern for the single antenna terminal 1 using at least two antennas 23 and 24, and at least two antennas 21 and The control in the base station 2 is switched so as to form a directivity pattern for the adaptive array terminal 3 by using the terminal 22 and the calibration process is started.
[0052]
More specifically, for the single antenna terminal 1, as shown by the solid line in FIG. 2, the transmission directivity pattern in which the beam is directed to the antenna 11 of the terminal 1 is changed to the antenna 23, 24 is formed by array processing.
[0053]
On the other hand, for the adaptive array terminal 3, as shown by a broken line in FIG. 2, the transmission directivity pattern in which null is forcibly directed to the antenna 11 of the terminal 1 is transmitted to the antennas 21 and 22 of the adaptive array base station 2. Is formed by the array processing.
[0054]
As a result, a known signal having the same frequency as the predetermined frequency used for communication with the terminal 1, which is a desired signal for the terminal 3, is transmitted from the two antennas 21 and 22 of the adaptive array base station 2. The signal of the predetermined frequency transmitted from the antennas 23 and 24 to the terminal 1 is an interference signal for the terminal 3.
[0055]
These transmission signals are array-received by at least two antennas 31 and 32 constituting the array antenna of the adaptive array terminal 3, and based on the reception weight obtained as a result of the adaptive array processing, the reception directivity pattern Thus, desired signals from the antennas 21 and 22 of the base station 2 are separated and extracted.
[0056]
In the adaptive array terminal 3, the reception weight obtained at the time of such reception is multiplied by a certain correction value and used for forming transmission directivity to be described later.
[0057]
Next, as shown in FIG. 3, adaptive array terminal 3 forms a transmission directivity pattern as illustrated by using a reception weight obtained at the time of reception and multiplied by the above-described correction value as a transmission weight, The signal is transmitted to the adaptive array base station 2. As shown in the drawing, the transmission directivity pattern formed based on the transmission weight using the reception weight has a beam directed to the antennas 21 and 22 that transmitted the desired signal among the antennas of the adaptive array base station 2. The null is directed to the antennas 23 and 24 that transmitted the interference signal.
[0058]
Adaptive array base station 2 adaptively receives a beam signal (desired signal) from adaptive array terminal 3 and a null signal (interference signal) from single antenna terminal 1 using two antennas 21 and 22, A reception response vector (Desired user's wave: hereinafter, D wave) of the terminal 3 is calculated.
[0059]
On the other hand, the adaptive array base station 2 receives the beam signal (desired signal) from the single antenna terminal 1 and the null signal (interference signal) from the adaptive array terminal 3 with the two antennas 23 and 24. Then, a reception response vector (Undesired user's wave: hereinafter, U wave) of the terminal 3 is calculated.
[0060]
The adaptive array base station 2 calculates the magnitude of these reception response vectors (D wave and U wave), and calculates the DU (Desired user's power: Undesired user's power) ratio, which is the ratio. In other words, the DU ratio indicates the depth of null in the shape of the transmission directivity pattern for the adaptive array base station 2.
[0061]
The higher the accuracy of the transmission directivity pattern of the adaptive array terminal 3, the more accurately the beam is directed to the antennas 21 and 22 of the adaptive array base station 2, and the null is directed to the antennas 23 and 24. As a result, the reception power at the antennas 21 and 22 increases, and the reception power at the antennas 23 and 24 decreases. That is, the DU ratio increases.
[0062]
Therefore, the DU ratio measured by the adaptive array base station 2 can be used as an index indicating whether the transmission directivity in the adaptive array terminal 3 is correctly formed. That is, if the correction value by which the reception weight is multiplied in the adaptive array terminal 3 is determined so that the DU ratio measured by the adaptive array base station 2 is optimal (highest), the calibration of the transmission directivity of the adaptive array terminal 3 can be performed. This means that the session has been held.
[0063]
Since the received power of each antenna includes the received power from terminal 1, in order to obtain the DU ratio for terminal 3 only, the DU ratio of terminal 3 is not calculated directly from the received power of each antenna. The DU ratio is calculated from the reception response vector.
[0064]
FIG. 4 is a timing chart showing the procedure of the transmission directivity calibration method according to the embodiment shown in FIGS.
[0065]
Referring to FIG. 4, the operation of adaptive array terminal 3 to be calibrated is shown on the left side, and adaptive array base station 2 having at least four antennas as an external wireless device for performing calibration on the right side The operation of FIG.
[0066]
Referring to FIG. 4, a specific procedure of the calibration method according to the embodiment of the present invention will be described.
[0067]
First, it is determined on the terminal side whether or not a condition for starting calibration is satisfied (step S1). Here, the activation condition of the calibration is, for example, that a calibration timer that measures a predetermined period from the previous execution of the calibration has expired, and that the temperature has changed since the previous execution of the calibration. Is detected, and it is determined that the communication quality has deteriorated due to the deterioration of the transmission directivity based on the number of times of the interference avoidance operation (for example, a channel switching request from the base station).
[0068]
If it is determined in step S1 that any of these conditions is satisfied, calibration is started on the terminal side, and it is determined in step S2 whether the measurement conditions for calibration are satisfied. Is done. Here, the terminal monitors the surrounding radio wave environment, and when it is determined that there is little interference wave or no fading, it is determined that the conditions for the calibration measurement are satisfied, and the calibration measurement request is determined. Is transmitted to the base station side. The calibration measurement request includes various conditions related to calibration, such as a measurement time (an average time of a DU ratio described later) and a signal frequency to be used. This calibration measurement request is transmitted from the terminal to the base station via the control channel CCH.
[0069]
On the base station side that has received the calibration measurement request, it is determined in step S3 whether the measurement conditions for calibration are satisfied. The measurement conditions here include, in addition to conditions relating to the radio wave environment such as a small amount of interference wave around the base station and no fading, conditions relating to whether the base station itself is suitable for performing calibration. Including. That is, whether or not the base station is in communication with another terminal in the time slot used for calibration.
[0070]
In step S3, when the base station determines that the measurement conditions for calibration are satisfied, the base station transmits a calibration measurement instruction to the terminal. This calibration measurement instruction is transmitted from the base station to the terminal on the control channel CCH.
[0071]
Thereafter, the control channel CCH is shifted to the communication channel TCH, and during data communication, a calibration process of the transmission directivity of the adaptive array terminal according to the principle shown in FIGS. 2 and 3 is executed.
[0072]
First, a signal for calibration is transmitted from the adaptive array base station 2 to the adaptive array terminal 3 (step S4). More specifically, as shown in FIG. 2, desired signals are transmitted from antennas 21 and 22 of adaptive array base station 2, and interference signals are transmitted from antennas 23 and 24.
[0073]
The adaptive array terminal 3 receives these calibration signals in an array (step S5). More specifically, adaptive array terminal 3 receives a signal from base station 2 in a reception directivity pattern as shown in FIG. 2 by adaptive array processing.
[0074]
On the terminal 3 side, a reception weight formed for receiving a desired signal is multiplied by a correction value to obtain a transmission weight, and a transmission directivity pattern as shown in FIG. The signal is transmitted with the beam directed to 21, 22 and the null directed to antennas 23, 24 (step S5). Here, as the initial value of the correction value, for example, an existing correction value determined at the time of the previous calibration is used.
[0075]
The base station 2 receives the signal transmitted from the terminal 3 in this way, and receives the reception response vector (D wave) of the signal from the terminal 3 received by the antennas 21 and 22 and the terminal received by the antennas 23 and 24. The DU ratio of the received signal power between the antennas is measured based on the reception response vector (U wave) of the signal from No. 3 (step S4). Then, the measurement result is stored in the memory on the base station 2 side.
[0076]
The operation of measuring the DU ratio in steps S4 and S5 is repeatedly performed over a predetermined time (time specified by the terminal by the calibration measurement request) during the data communication of the communication channel.
[0077]
Then, when the predetermined time has elapsed, the average value of the DU ratio measured on the base station side within that time is calculated on the base station side, and the result is notified to the terminal side (step S6). The result of the DU ratio measurement is transmitted from the base station to the terminal via the communication channel TCH.
[0078]
The adaptive array terminal 3 receives this DU ratio measurement result and determines whether or not the value is equal to or more than a predetermined value (step S7). As described in connection with FIG. 3, the better the transmission directivity of the terminal 3, the deeper the null in the transmission directivity pattern shape (the smaller the interference component), and the higher the DU ratio measured on the base station side. growing.
[0079]
If the measured average DU ratio is equal to or more than the predetermined value, the terminal 3 determines that the reception weight has already been corrected by the appropriate correction value in the above-described step S5, and sets the correction value to the final calibration correction. Determine and record as value. Then, a calibration end notification is transmitted to the base station 2 (step S7).
[0080]
Then, the terminal 3 forms a transmission weight by multiplying the reception weight by the correction value until the next calibration execution. Thereby, optimal transmission directivity is formed.
[0081]
On the other hand, if the terminal determines that the measured average DU ratio is not equal to or more than the predetermined value, the terminal determines to change the correction value and continue the calibration process, and sends a calibration continuation request to the base station. It transmits (step S7).
[0082]
The subsequent operation is a repetition of the above-described operations from steps S3 to S7. The base station side checks the calibration measurement conditions again, and if the conditions are satisfied, transmits a calibration measurement instruction to the terminal side, The DU ratio measurement described above is repeated during data communication.
[0083]
In this manner, the calibration process (measurement of the average DU ratio) is continued while the correction value by which the reception weight is multiplied is updated on the terminal side 3 until the average DU ratio obtained on the base station 2 side is equal to or more than the predetermined value. I do. Finally, a correction value when the average DU ratio becomes equal to or more than a predetermined value is determined as a calibration correction value.
[0084]
In the above-described method, the average value of the DU ratio measured within a predetermined time is measured at the base station side and sent back to the terminal side. However, the calibration method based on the DU ratio according to the first embodiment is as described above. The method is not limited to this.
[0085]
For example, in steps S4 and S5 in FIG. 4, the DU ratio measured on the base station side is returned from the base station each time while changing the correction value on the terminal side, and the optimal (maximum) ) The correction value from which the DU ratio is obtained may be determined.
[0086]
Note that the calculated reception response vector (D wave and U wave) may be transmitted from the base station to the terminal, and the DU ratio may be calculated on the terminal.
[0087]
Next, FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the adaptive array terminal 3 to be subjected to the transmission directivity calibration according to the embodiment shown in FIGS.
[0088]
With reference to FIG. 5, the configuration of the adaptive array terminal 3 to be calibrated will be described in detail. The adaptive array terminal 3 in FIG. 5 includes an array antenna including a plurality of antennas, for example, antennas 31 and 32. The antennas 31 and 32 are connected to radio units 310 and 320, respectively. Radio units 310 and 320 have exactly the same configuration.
[0089]
The wireless unit 310 includes a switch 315, a transmitting unit 311, a receiving unit 312, a D / A converter 313, and an A / D converter 314.
[0090]
At the time of reception, the switch 315 is switched so that the signal received by the antenna 31 is provided to the reception unit 312. The receiving unit 312 includes a low-noise amplifier and the like, performs various analog signal processing such as frequency conversion from high frequency to low frequency, amplification and the like on the received signal, and provides the signal to the A / D converter 314. The received signal provided to A / D converter 314 is converted to a digital signal and provided to user signal processing unit 50.
[0091]
On the other hand, the wireless unit 320 includes a switch 325, a transmitting unit 321, a receiving unit 322, a D / A converter 323, and an A / D converter 324.
[0092]
At the time of reception, the switch 325 is switched so that the signal received by the antenna 32 is given to the reception unit 322. The receiving section 322 includes a low-noise amplifier and the like, performs various analog signal processing such as frequency conversion from high frequency to low frequency, amplification, and the like on the received signal, and provides the signal to the A / D converter 324. The received signal provided to A / D converter 324 is converted into a digital signal and provided to user signal processing unit 50.
[0093]
The user signal processing unit 50 executes a process related to the formation of the reception and transmission directivity patterns of the terminal 3 under the control of the control unit 70 described later. That is, the user signal processing unit 50 extracts a user signal from a base station communicating with the terminal 3 by an adaptive array process described later. The extracted user signal from the base station is provided to the modem unit 60, subjected to predetermined processing including π / 4 shift QPSK demodulation, restored to the original signal, and sent to an audio reproducing device such as a speaker (not shown). Supplied.
[0094]
On the other hand, at the time of transmission, a transmission signal provided from an audio signal source such as a microphone (not shown) is subjected to predetermined processing including π / 4 shift QPSK modulation via modem section 60 and is provided to user signal processing section 50. .
[0095]
The user signal processing unit 50 weights (forms transmission directivity) the transmission signal input from the modem unit 60 so that the transmission signal can be transmitted to a desired terminal, as described later. It is provided to the converter 313 and the D / A converter 323 of the radio unit 320.
[0096]
The transmission signal converted into an analog signal by the D / A converter 313 of the radio unit 310 is provided to a transmission unit 311 including a high power amplifier and the like, where the frequency conversion from low frequency to high frequency and the transmission output level are performed. Various analog signal processing required for wireless transmission, such as amplification, is performed. The transmission output is adjusted by controlling the gain of the high power amplifier in accordance with an instruction from the control unit 70.
[0097]
At the time of transmission, the switch 315 is switched to connect the transmitting unit 311 and the antenna 31, and the transmission signal wirelessly processed by the transmitting unit 311 is transmitted from the antenna 31.
[0098]
On the other hand, the transmission signal converted to an analog signal by the D / A converter 323 of the radio unit 320 is supplied to a transmission unit 321 including a high power amplifier and the like, where the frequency conversion from low frequency to high frequency, transmission output level Various kinds of analog signal processing necessary for wireless transmission, such as amplification up to, are performed. The transmission output is adjusted by controlling the gain of the high power amplifier in accordance with an instruction from the control unit 70.
[0099]
At the time of transmission, the switch 325 switches to connect the transmission unit 321 and the antenna 32, and the transmission signal wirelessly processed by the transmission unit 321 is transmitted from the antenna 32.
[0100]
The control unit 70 performs a user signal so as to execute a calibration process in accordance with information from the adaptive array base station 2 of the other party included in the reception signal demodulated by the modem unit 60 during the calibration of the transmission directivity. The processing unit 50 is controlled. The control unit 70 includes a central processing unit (CPU), a memory, and the like.
[0101]
The user signal processing unit 50 is realized by software using a digital signal processor (DSP).
[0102]
FIG. 6 is a functional block diagram showing a configuration of the user signal processing unit 50 shown in FIG. Referring to FIG. 6, a digital reception signal provided from reception section 312 of radio section 310 corresponding to antenna 31 in FIG. 5 via A / D converter 314 and reception of radio section 320 corresponding to antenna 32 The digital reception signal provided from section 322 via A / D converter 324 is provided to user signal processing section 50.
[0103]
Hereinafter, processing of these digital signals given to the user signal processing unit 50 will be described. These signals provided to the user signal processing unit 50 are subjected to adaptive array processing in software by a DSP (not shown) of the adaptive array terminal according to the functional block diagram shown in FIG.
[0104]
Referring to FIG. 6, received signal vectors x1 (t) and x2 (t) composed of two types of digital received signals provided from radio sections 310 and 320 to user signal processing section 50 are output from multipliers MR1 and MR2. The signal is applied to one of the inputs and to the reception weight vector calculator 52.
[0105]
The reception weight vector calculator 52 uses a well-known adaptive array algorithm rhythm to calculate a weight vector w composed of weights for each antenna. ₁ , W ₂ Is given to the other input of each of the multipliers MR1 and MR2, and is complex-multiplied with the received signal vector from the corresponding antenna. A received signal that is the sum of the complex multiplication results is obtained by the adder AD1, and is provided to the modem unit 60 in FIG.
[0106]
On the other hand, the transmission weight vector calculator 54 receives the reception weight vector w from the reception weight vector computer 52. ₁ , W ₂ Is output by the correction value multiplying circuit 55 as a transmission weight vector.
[0107]
A transmission signal from the modem unit 60 in FIG. 5 is supplied to one input terminal of each of the multipliers MT1 and MT2, and the other input terminal of each of the multipliers MT1 and MT2 is obtained by the transmission weight vector calculator 54. A transmission weight vector is applied.
[0108]
Thus, the digital transmission signals weighted by the complex multiplication with the transmission weight vector in the user signal processing unit 50 are provided to the radio units 310 and 320, respectively. Digital transmission signals given to radio sections 310 and 320 are transmitted via antennas 31 and 32, respectively.
[0109]
Next, the calculation of the reception weight vector by the reception weight vector calculator 52 will be described. Here, for example, there are two base stations, a desired base station and an interference base station. Among them, a signal from the desired base station is a desired signal, and a signal from the interference base station is an interference signal.
[0110]
First, assuming that the signal from the desired base station is A (t) and the signal from the interference base station is B (t), the received signal x1 (t) at the antenna 31 in FIG. 5 is represented by the following equation. :
x1 (t) = a1 × A (t) + b1 × B (t)
Here, a1 and b1 are coefficients that change in real time.
[0111]
Next, the received signal x2 (t) at the antenna 32 is expressed as:
x2 (t) = a2 × A (t) + b2 × B (t)
Here, a2 and b2 are also coefficients that change in real time.
[0112]
The coefficients a1 and a2 represent the phase and amplitude information of the received signals of the antennas 31 and 32 with respect to the signal radio wave from the desired base station, and the coefficients b1 and b2 correspond to the signal radio wave from the interference base station. , Antennas 31 and 32 respectively. Since the terminal is moving, these coefficients change in real time.
[0113]
Signals x1 (t) and x2 (t) received by the respective antennas are respectively applied to one inputs of multipliers MR1 and MR2 constituting an adaptive array, and the other inputs of these multipliers are provided with reception weight vectors. Weight vector w composed of weights for the received signals at the respective antennas calculated in real time by calculator 52 ₁ , W ₂ Is applied.
[0114]
Therefore, the output of the multiplier MR1 is w ₁ × (a1A (t) + b1B (t)), and the output of the multiplier MR2 becomes w ₂ × (a2A (t) + b2B (t)).
[0115]
The outputs of these multipliers MR1 and MR2 are added in adder AD1, and the output is as follows:
w ₁ (A1A (t) + b1B (t)) + w ₂ (A2A (t) + b2B (t))
This can be divided into a term related to the signal A (t) and a term related to the signal B (t) as follows:
(W ₁ a1 + w ₂ a2) A (t) + (w ₁ b1 + w ₂ b2) B (t)
Here, the reception weight vector calculator 52 identifies the desired base station and the interference base station, and extracts the weight w so that only the signal from the terminal of the desired base station can be extracted. ₁ , W ₂ Is calculated. For example, the reception weight vector calculator 52 of the user signal processing unit 50 regards the coefficients a1, a2, b1, and b2 as constants and extracts the signal A (t) in order to extract only the signal A (t) from the desired base station. Is set to 1 as a whole and the coefficient of the signal B (t) is set to 0 as a whole. ₁ , W ₂ Is calculated.
[0116]
Thus the weight w ₁ , W ₂ Is set, the output signal of the adder AD1 is as follows.
[0117]
Output signal = 1 × A (t) + 0 × B (t) = A (t)
As described above, the reception weight such that the coefficient for the desired signal A (t) from the base station as the desired signal source is 1 and the coefficient for the interference signal B (t) from the base station as the interference signal source is 0 w ₁ , W ₂ Is used as a transmission weight, the beam is directed to the base station that is the desired signal source, and the transmission directivity in which null is directed to the base station that is the interference signal source is formed.
[0118]
How the calibration processing of the transmission directivity according to the embodiment of the present invention is performed in the above-described adaptive array terminal 3 shown in FIGS. 5 and 6 will be described below.
[0119]
The antennas 21 and 22 of the adaptive array base station 2 shown in FIG. 2 correspond to the above-described desired signal sources (desired base stations), and the antennas 23 and 24 correspond to the interference signal sources (interference base stations).
[0120]
Then, the coefficient for the signal A (t) from the desired signal source (the antennas 21 and 22) is set to 1 by the reception weight vector calculator 52 of the user signal processing unit 50 (FIG. 6) of the adaptive array terminal 3 to be calibrated. , The reception weight w such that the coefficient for the signal B (t) from the interference signal source (the antennas 23 and 24) becomes 0. ₁ , W ₂ And use it as the transmission weight.
[0121]
Thus, as shown in FIG. 3, a transmission directivity pattern is formed in which the beam is directed to the desired signal source (antennas 21 and 22) and the null is directed to the interference signal sources (antennas 23 and 24).
[0122]
However, the reception weight w ₁ , W ₂ Is multiplied by the correction value by the correction value multiplication circuit 55. As described with reference to FIG. 4, the measured DU ratio information is transmitted from the adaptive array base station 2 to the terminal 3.
[0123]
This DU ratio information is reproduced by the modem unit 60 of the terminal 3 and provided to the control unit 70. The control unit 70 receives the reception weight w until the DU ratio transmitted from the adaptive array base station 2 reaches a predetermined value or more in the procedure described with reference to FIG. ₁ , W ₂ The correction value multiplication circuit 55 is controlled so as to update the correction value by which is multiplied.
[0124]
On the other hand, the configuration of the adaptive array base station 2 having at least four antennas is shown in FIG.
[0125]
The configuration of adaptive array base station 2 for performing calibration will be described in detail with reference to FIG. The adaptive array base station 2 of FIG. 7 includes an array antenna including at least four antennas, for example, antennas 21, 22, 23, and 24. The antennas 21, 22, 23, and 24 are connected to radio units 210, 220, 230, and 240, respectively. Since the radio units 210, 220, 230, and 240 have exactly the same configuration, only the configuration and operation of the radio unit 210 will be described.
[0126]
The wireless unit 210 includes a switch 215, a transmitting unit 211, a receiving unit 212, a D / A converter 213, and an A / D converter 214.
[0127]
At the time of reception, the switch 215 is switched so that the signal received by the antenna 21 is provided to the reception unit 212. The receiving unit 212 includes a low-noise amplifier and the like, performs various analog signal processing such as frequency conversion from high frequency to low frequency and amplification on the received signal, and provides the signal to the A / D converter 214. The received signal provided to A / D converter 214 is converted to a digital signal and provided to user signal processing unit 80.
[0128]
The reception signals converted into digital signals are also supplied to the user signal processing unit 80 from the radio units 220, 230, and 240.
[0129]
The user signal processing unit 80 performs the operation when the adaptive array base station 2 is communicating with one terminal 1 as shown in FIG. 1 and while maintaining the connection with the terminal 1 as shown in FIGS. 2 and 3. The operation is different from when the calibration of the adaptive array terminal 3 is performed. These operations will be described later.
[0130]
Normally, the user signal processing unit 80 separates and extracts a signal received from a terminal connected to the adaptive array base station 2 by adaptive array processing. The separated and extracted reception signal from the terminal is supplied to the modem unit 90, where it is subjected to a predetermined process including π / 4 shift QPSK demodulation, restored to the original signal, and supplied to a public network (not shown). You.
[0131]
On the other hand, at the time of transmission, a transmission signal provided from a public network (not shown) is subjected to predetermined processing including π / 4 shift QPSK modulation via a modem unit 90, and is provided to a user signal processing unit 80.
[0132]
The user signal processing unit 80 weights the transmission signal input from the modem unit 90 so as to be able to transmit it to a desired terminal (forms transmission directivity), and the D / A converter 213 of the radio unit 210 and the radio The signals are supplied to D / A converters (not shown) of the units 220, 230, and 240.
[0133]
The transmission signal converted to an analog signal by the D / A converter 213 of the radio unit 210 is supplied to a transmission unit 211 including a high power amplifier and the like, where the frequency conversion from low frequency to high frequency and the transmission output level are performed. Various analog signal processing required for wireless transmission, such as amplification, is performed. The transmission output is adjusted by controlling the gain of the high power amplifier according to an instruction from a control unit (not shown).
[0134]
At the time of transmission, the switch 215 switches to connect the transmission unit 211 and the antenna 21, and the transmission signal wirelessly processed by the transmission unit 211 is transmitted from the antenna 31.
[0135]
Similar processing is performed in radio sections 220, 230, and 240, and transmission signals subjected to radio processing are transmitted from antennas 22, 23, and 24.
[0136]
Next, how the transmission directivity calibration process according to the embodiment of the present invention is performed using adaptive array base station 2 shown in FIG. 7 will be described.
[0137]
FIG. 8 functionally describes the processing of the DSP constituting the user signal processing unit 80 when the adaptive array base station 2 is communicating with one terminal 1 using four antennas as shown in FIG. FIGS. 9 and 10 show a functional block diagram when the adaptive array terminal 3 is calibrated while maintaining the connection with the terminal 1 by dividing and using the antenna as shown in FIGS. FIG. 3 is a functional block diagram functionally describing processing of a DSP constituting a user signal processing unit 80. In these block diagrams, the DSP is realized as a combination of various circuit elements in order to explain the principle of the operation realized by the DSP. Actually, FIG. 4 and a flow chart of FIG. The processing is realized by software.
[0138]
First, an operation of the user signal processing unit 80 when the adaptive array base station 2 is communicating with one terminal 1 as shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0139]
8, a digital reception signal provided via a A / D converter 214 from a reception unit 212 of a radio unit 210 corresponding to the antenna 21 in FIG. 7, and a radio unit 220 corresponding to the antennas 22, 23, and 24 , 230, and 240 are supplied to the user signal processing unit 80 via the A / D converter (not shown).
[0140]
Hereinafter, processing of these digital signals given to the user signal processing unit 80 will be described. These signals provided to the user signal processing unit 80 are subjected to adaptive array processing in software by a DSP (not shown) of the adaptive array base station 2 according to a functional block diagram shown in FIG.
[0141]
Referring to FIG. 8, received signal vectors x1 (t), x2 (t), and x3 (t) composed of four systems of digital received signals provided from radio sections 210, 220, 230, and 240 to user signal processing section 80. ) And x4 (t) are applied to one input of each of the multipliers MR1, MR2, MR3 and MR4, and also applied to the reception weight vector calculator 81.
[0142]
The reception weight vector calculator 81 uses the well-known adaptive array algorithm rhythm already described in connection with the user signal processing unit 50 of the adaptive array terminal 3 in FIG. ₁ , W ₂ , W ₃ , W ₄ Is given to the other input of each of the multipliers MR1, MR2, MR3, and MR4, and is complex-multiplied with the received signal vector from the corresponding antenna. A received signal that is the sum of the complex multiplication results is obtained by the adder AD1 and supplied to the modem unit 90 in FIG.
[0143]
On the other hand, the transmission weight vector calculator 82 receives the reception weight vector w from the reception weight vector computer 81. ₁ , W ₂ , W ₃ , W ₄ And outputs it as a transmission weight vector.
[0144]
A transmission signal from the modem unit 90 in FIG. 7 is provided to one input terminal of each of the multipliers MT1, MT2, MT3, and MT4, and is transmitted to the other input terminal of each of the multipliers MT1, MT2, MT3, and MT4. The transmission weight vector obtained by the weight vector calculator 82 is applied.
[0145]
As described above, the digital transmission signals weighted by the complex multiplication with the transmission weight vector in the user signal processing unit 80 are provided to the radio units 210, 220, 230, and 240, respectively. The digital transmission signals provided to radio sections 210, 220, 230, and 240 are transmitted via antennas 21, 22, 23, and 24, respectively.
[0146]
As a result, a signal is transmitted from adaptive array base station 2 in a form in which a beam is directed to antenna 11 of terminal 1 in the transmission directivity pattern shown in FIG.
[0147]
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, the operation of the user signal processing unit 80 of the adaptive array base station 2 when the calibration of the adaptive array terminal 3 is performed while maintaining the connection with the terminal 1 explain.
[0148]
In this case, the user signal processing unit 80 implements the function of the processing unit 80a for the terminal 1 shown in FIG. 9 and the function of the processing unit 80b for the terminal 3 shown in FIG. 10 in parallel. That is, as described above with reference to FIGS. 2 and 3, in this case, the four antennas 21, 22, 23, and 24 are divided into two groups, and the antennas 21 and 22 are calibrated for the terminal 3. The antennas 23 and 24 are used for maintaining communication with the terminal 1.
[0149]
First, with reference to FIG. 9, a description will be given of a process of forming directivity for terminal 1 by processing unit 80a of adaptive array base station 2 using antennas 23 and 24.
[0150]
Referring to FIG. 9, a digital reception signal provided from a receiving unit (not shown) of radio unit 230 corresponding to antenna 23 via an A / D converter (not shown) and radio unit 240 corresponding to antenna 24 (not shown). A digital reception signal provided from the receiving unit via an A / D converter (not shown) is provided to the user signal processing unit 80a.
[0151]
Hereinafter, processing of these digital signals provided to the user signal processing unit 80a will be described. These signals provided to the user signal processing unit 80a are subjected to signal processing in software by a DSP (not shown) of the adaptive array base station 2 according to a functional block diagram shown in FIG.
[0152]
Referring to FIG. 9, received signal vectors x1 (t) and x2 (t) from terminal 1 composed of two types of digital received signals provided from radio sections 230 and 240 to user signal processing section 80a are multipliers. The signal is supplied to one input of each of MR1 and MR2, and is also supplied to a reception weight vector calculator 87 and a reception response vector estimation unit 88.
[0153]
The reception weight vector calculator 87 calculates the weight vector w composed of the weight for each antenna by the well-known adaptive array algorithm rhythm described above. ₁ , W ₂ Is given to the other input of each of the multipliers MR1 and MR2, and is complex-multiplied with the received signal vector from the corresponding antenna. A received signal that is the sum of the complex multiplication results is obtained by the adder AD1 and supplied to the modem unit 90 in FIG.
[0154]
On the other hand, the reception response vector estimation unit 88 extracts the reception signal vectors x1 (t) and x2 (t) and a processing unit 80b (FIG. 10) to be described later, which is extracted by the modem unit 90 of FIG. The reception response vector of the signal of the terminal 3 is calculated based on the signal and the method described later, and is provided to the DU ratio measurement unit 100 in FIG.
[0155]
A transmission signal from the modem unit 90 in FIG. 7 is supplied to one input terminal of each of the multipliers MT1 and MT2, and a reception weight vector is transmitted as a transmission weight vector to each other input terminal of each of the multipliers MT1 and MT2. It is applied from the weight vector calculator 89.
[0156]
Thus, the digital transmission signals weighted by the complex multiplication with the transmission weight vector in the user signal processing unit 80a are provided to the radio units 230 and 240, respectively. The digital transmission signals provided to radio sections 230 and 240 are transmitted via antennas 23 and 24, respectively.
[0157]
Next, estimation of the reception response vector by the reception response vector estimation unit 88 will be described. First, the basic concept of calculating the reception response vector will be described.
[0158]
When the received signals x1 (t) and x2 (t) at the antennas 23 and 24 are represented by the above equations, the reception response vector Ha from the terminal 3 is represented by the following equation:
Ha = [a1, a2] ^T (T is transposed)
Here, it is assumed that there is no correlation between the signal A (t) of the terminal 3 and the signal B (t) of the terminal 1. It is also assumed that signal A (t) of terminal 3 is generated as a reference signal.
[0159]
The reception response vector estimator 88 calculates a1 based on the following equation by multiplying the received signal x1 (t) by the reference signal A * (t) (* is a complex conjugate) and taking an ensemble average:
E [x1 (t) A * (t)]
= E [a1A (t) A * (t)] + E [b1B (t) A * (t)]
≒ a1
Here, since the ensemble average between the same signals is 1 and the ensemble average between uncorrelated signals is almost 0, E [A (t) A * (t)] = 1 and E [B (t) A * (T)] ≒ 0.
[0160]
Next, a2 is calculated by performing the same calculation on the received signal x2 (t):
E [x2 (t) A * (t)]
= E [a2A (t) A * (t)] + E [b2B (t) A * (t)]
≒ a2
As described above, the reception response vector of the terminal 3 can be calculated. The reception response vector of the terminal 3 is provided to the DU ratio measurement unit 100 in FIG. 7 as described above.
[0161]
On the other hand, as shown in FIG. 2, a desired signal for terminal 3 is transmitted from antennas 21 and 22 of adaptive array base station 2 with transmission directivity forcing null toward terminal 1. Also, as shown in FIG. 3, signals are transmitted to antennas 21 and 22 of adaptive array base station 2 in a transmission directivity pattern in which a beam is directed from terminal 3.
[0162]
Next, with reference to FIG. 10, a description will be given of a process of forming directivity for terminal 3 by processing unit 80b of adaptive array base station 2 using antennas 21 and 22.
[0163]
Referring to FIG. 10, a digital reception signal provided from reception section 212 of radio section 210 corresponding to antenna 21 via A / D converter 214 and a reception section (not shown) of radio section 220 corresponding to antenna 22 And a digital reception signal provided through an A / D converter (not shown) to the user signal processing unit 80b.
[0164]
Hereinafter, processing of these digital signals provided to the user signal processing unit 80b will be described. These signals given to the user signal processing unit 80b are subjected to signal processing in software by a DSP (not shown) of the adaptive array base station 2 according to a functional block diagram shown in FIG.
[0165]
Referring to FIG. 10, received signal vectors x1 (t) and x2 (t) from terminal 3 composed of two systems of digital received signals provided from radio sections 210 and 220 to user signal processing section 80b are multipliers. It is provided to one input of each of MR1 and MR2, and is also provided to reception weight vector calculator 83 and reception response vector estimator 84.
[0166]
The reception weight vector calculator 84 calculates the weight vector w composed of the weight for each antenna by the well-known adaptive array algorithm rhythm described above. ₁ , W ₂ Is given to the other input of each of the multipliers MR1 and MR2, and is complex-multiplied with the received signal vector from the corresponding antenna. A received signal that is the sum of the complex multiplication results is obtained by the adder AD1 and supplied to the modem unit 90 in FIG.
[0167]
On the other hand, reception response vector estimating section 84 receives signal vectors x1 (t), x2 (t) and signals of terminals 1 and 3 extracted by processing sections 80a and 80b and demodulated by modem section 90 in FIG. Based on the above, the reception response vectors of the signals of the terminals 1 and 3 are calculated by the method described above, and are provided to the forced null weight estimator 85. The calculated reception response vector of the signal of terminal 3 is also provided to DU ratio measurement section 100 in FIG.
[0168]
The forced null weight estimating unit 85 estimates a forced null weight vector for directing null to the terminal 1 based on the given reception response vectors of the signals of the terminals 1 and 3, and sends it to the transmission weight vector calculator 86. give.
[0169]
A transmission signal from the modem unit 90 in FIG. 7 is applied to one input terminal of each of the multipliers MT1 and MT2, and the other input terminal of each of the multipliers MT1 and MT2 is supplied from the transmission weight vector calculator 86 by a forced null calculator. The weight vector is applied as a transmission weight vector.
[0170]
Thus, the digital transmission signals weighted by the complex multiplication with the transmission weight vector in the user signal processing unit 80b are provided to the radio units 210 and 220, respectively. Digital transmission signals provided to radio sections 210 and 220 are transmitted via antennas 21 and 22, respectively.
[0171]
The forced null weight estimation unit 85 receives the reception response vectors of the terminals 1 and 3 from the reception response vector estimation unit 84, and calculates a weight vector (hereinafter, a forced null weight vector) such that a null is directed to the terminal 1. Hereinafter, the basic concept of the calculation of the forced null weight vector will be described.
[0172]
As described above, when the output signal of the adaptive array is divided into a term related to the signal A (t) of the terminal 3 and a term related to the signal B (t) of the terminal 1, the output signal can be expressed as follows:
(W ₁ a1 + w ₂ a2) A (t) + (w ₁ b1 + w ₂ b2) B (t)
At this time, in order to suppress the signal B (t) from the terminal 1, the weight w is set so that the coefficient of the signal B (t) becomes 0 as a whole and the coefficient of the signal A (t) becomes 1 as a whole. ₁ , W ₂ Calculate:
w ₁ b1 + w ₂ b2 = 0
w ₁ a1 + w ₂ a2 = 1
Since b1 and b2 are known by the reception weight vector calculator 83, w1 is directly calculated by the above equation. ₁ , W ₂ Can be calculated. The weight calculated in this way is called a forced null weight.
[0173]
At the time of calibrating the transmission directivity of the terminal 3, the base station 2 receives a transmission signal from the modem unit 90 at one input of each of the multipliers MT1 and MT2 forming the adaptive array, and inputs the transmission signal to the other input of these multipliers. Is the forced null weight vector calculated by the forced null weight estimating unit 85.
[0174]
As a result, as shown in FIGS. 2 and 3, adaptive array base station 2 can exchange signals with terminal 3 with reception and transmission directivity with nulls directed to terminal 1.
[0175]
The reception response vector of the signal from the terminal 3 received by the antennas 23 and 24 is provided to the DU ratio measurement unit 100 from the reception response vector estimation unit 88 of the processing unit 80a, and the signal from the terminal 3 received by the antennas 21 and 22 Is provided to the DU ratio measurement unit 100 from the reception response vector estimation unit 84 of the processing unit 80b.
[0176]
The DU ratio measurement unit 100 calculates the DU ratio from the reception response vector as follows. That is, the reception response vector (D wave) of terminal 3 received by antennas 21 and 22 is represented by H _D And the reception response vector (U wave) of the terminal 3 received by the antennas 23 and 24 is H _U Then the DU ratio is given by:
DU = 10 · LOG ₁₀ (| H _D | / | H _U ｜)
The DU ratio measurement unit 100 calculates the average value of the DU ratio over a predetermined period as described above, and gives the result to the modem unit 90.
[0177]
The modem unit 90 inserts the DU ratio measurement information into the transmission signal and transmits the signal to the adaptive array terminal 3. The terminal 3 controls the correction value multiplication circuit 55 (FIG. 6) based on the DU ratio measurement information as described above.
[0178]
Next, among the transmission directivity calibration methods according to the embodiment of the present invention, FIG. 11 shows a process executed by software on the adaptive array terminal 3 to be calibrated shown in FIGS. FIG. 12 is a flowchart showing processing executed on the adaptive array base station 2 side shown in FIGS.
[0179]
The calibration process according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0180]
First, it is determined on the side of the adaptive array terminal 3 whether or not the calibration start condition described with reference to FIG. 4 is satisfied (step S101 in FIG. 11). If it is determined that the activation condition is satisfied, the terminal 3 determines whether the calibration measurement condition described with reference to FIG. 4 is satisfied (step S102 in FIG. 11).
[0181]
If it is determined that the measurement condition is satisfied, the terminal 3 transmits a calibration measurement request to the base station 2 (Step S103 in FIG. 11).
[0182]
The base station 2 determines whether or not a calibration measurement request from the terminal 3 has been received (step S201 in FIG. 12). It is determined whether the measurement condition is satisfied (step S202 in FIG. 12).
[0183]
If it is determined that the measurement conditions are satisfied, a calibration measurement instruction is transmitted from the base station 2 to the terminal 3 (Step S203 in FIG. 12). Then, the communication state (normal mode) with the terminal 1 using the antennas 21, 22, 23, and 24 shown in FIG. 1 is changed to a state in which the antenna is divided and used between the terminal 1 and the terminal 3 shown in FIGS. That is, the mode is switched to a mode in which calibration is performed by spatial multiplexing in the base station 2 (calibration multiplexing mode) (step S204 in FIG. 12).
Until the message reception timer expires (step S105 in FIG. 11), the terminal 3 determines whether a calibration measurement instruction has been received from the base station 2 (step S104 in FIG. 11). If it is not received, the process returns to step S103 and transmits the calibration measurement request to the base station 2 again.
[0184]
Until the message reception timer expires (step S105 in FIG. 11), if it is determined that the calibration measurement instruction has been received from the base station 2 (step S104 in FIG. 11), the communication between the terminal 3 and the base station 2 is performed. During the data communication, the base station 2 measures the DU ratio of the data transmission and reception signals (step S205 in FIG. 12) and the correction value of the reception weight by the terminal 3, as described with reference to FIGS. Is executed (step S106 in FIG. 11) while updating.
[0185]
Such transmission and reception between the terminal 3 and the base station 2 are executed until the calibration measurement timer expires in both the terminal 3 and the base station 2 (step S107 in FIG. 11 and step S206 in FIG. 12). .
[0186]
On the base station 2 side, the average value of the DU ratio measured during the period until the calibration measurement timer expires is calculated and transmitted to the terminal 3 (step S207 in FIG. 12).
[0187]
The terminal 3 determines whether or not the measurement result (average value) of the DU ratio has been received from the base station 2 (step S108 in FIG. 11). The determination is performed (Step S109 in FIG. 11).
[0188]
Then, it is determined whether or not the measurement result of the received DU has reached the predetermined DU ratio (step S110 in FIG. 11). If it is determined that the DU ratio has not been reached, the process returns to the calibration measurement request in step S103. At the time of array transmission and reception in step S106, the correction value of the reception weight is updated, and the measurement of the DU ratio by the base station 2 is performed again.
[0189]
The calibration process by the terminal 3 and the base station 2 is continued until the terminal 3 determines that the measured DU ratio has reached the predetermined DU ratio (step S110 in FIG. 11).
[0190]
When it is determined that the measured DU ratio has reached the predetermined DU ratio (step S110 in FIG. 11), a calibration end notification is transmitted from the terminal 3 to the base station 2 (step S111 in FIG. 11), and the existing The calibration correction value is updated (rewritten) with the correction value changed at the time of array transmission / reception in step S106 (step S112 in FIG. 11). Then, the terminal 1 ends the processing.
[0191]
On the base station 2 side, the calibration process is executed until it is determined that the calibration end notification has been received. When it is determined that the calibration end notification has been received (step S208 in FIG. 12), the base station 2 performs the calibration process. The station 2 ends the processing.
[0192]
Then, the split use of the antenna is stopped and the communication state (normal mode) with the terminal 1 using the antennas 21, 22, 23, 24 as shown in FIG. 1 is restored (step S209 in FIG. 12).
[0193]
As described above, in the embodiment of the present invention, the adaptive array base station 2 having at least four antennas transmits a desired signal and an interference signal to the adaptive array terminal 3 to be calibrated, and the adaptive array terminal 3 These antennas are configured to receive these signals in an array at once.
[0194]
Therefore, in the adaptive array terminal 3 to be calibrated, it is not necessary to repeat calibration while changing the combination of antennas, so that the time required for calibration can be significantly reduced. The performance is improved, and the accuracy of the calibration can be increased.
[0195]
In addition, since a signal for calibration is received from the adaptive array base station 2 which is located at a certain distance from the terminal 3 to be calibrated, power control of transmission / reception signals is simplified, and the adaptive array base station is 2 can be improved in the resolution of the transmission directivity pattern.
[0196]
Furthermore, according to this embodiment, even when base station 2 is communicating with terminal 1, calibration of another terminal 3 can be performed in parallel in the same time slot.
[0197]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0198]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a signal for calibration is sent from the adaptive array base station to the adaptive array terminal to be calibrated, and all the antennas of the array antenna of the adaptive array terminal to be calibrated are transmitted. These signals are received in an array at a time.
[0199]
Therefore, the time required for the calibration can be significantly reduced, the power control of the transmission / reception signals can be simplified, and the accuracy of the calibration can be further improved.
[0200]
Furthermore, according to the present invention, even when the adaptive array base station is already communicating with a terminal, the adaptive array base station performs spatial multiplexing connection with another adaptive array terminal in the same time slot, so that the Calibration of other adaptive array terminals can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a first stage of a calibration method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing a second stage of the calibration method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram schematically showing a third stage of the calibration method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart showing a procedure of a calibration method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an adaptive array terminal to be calibrated according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a functional block diagram showing a configuration of a user signal processing unit 50 shown in FIG.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an adaptive array base station that performs calibration according to the embodiment of the present invention.
8 is a functional block diagram illustrating an operation of the user signal processing unit 80 shown in FIG. 7 in a normal mode.
9 is a functional block diagram illustrating an operation of the user signal processing unit 80 shown in FIG. 7 in a calibration multiplex mode.
FIG. 10 is a functional block diagram illustrating an operation of a user signal processing unit 80 shown in FIG. 7 in a calibration multiplex mode.
FIG. 11 is a flowchart showing an operation of an adaptive array terminal to be calibrated according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart showing an operation of the adaptive array base station which performs calibration according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 1 antenna, 2 adaptive array base station, 3 adaptive array terminal, 11, 21, 22, 23, 24, 31, 32 antenna, 50, 80 user signal processing unit, 60, 90 modem unit, 70 control unit, 100 DU ratio measurement unit, 210, 220, 230, 240, 310, 320 radio unit.

Claims

A wireless base device that communicates with a wireless terminal device by adaptive array processing using a first plurality of antennas,
Means for communicating with any wireless terminal device using at least a part of the first plurality of antennas during the normal mode;
The first plurality of antennas are connected to a third plurality of antennas in a calibration multiplex mode for calibrating a specific wireless terminal device performing communication with the wireless base device by adaptive array processing using the second plurality of antennas. Means for dividing into an antenna and a fourth plurality of antennas;
Means for continuing communication with the arbitrary wireless terminal device using the third plurality of antennas,
Means for using the fourth plurality of antennas to form transmission directivity for pointing null to the arbitrary wireless terminal device;
Means for transmitting a desired signal to the specific wireless terminal device at the same frequency and time slot used for communication with the arbitrary wireless terminal device with the formed transmission directivity;
Means for generating information relating to reception levels of a signal received by the third plurality of antennas and a signal received by the fourth plurality of antennas from the specific wireless terminal device;
Means for transmitting information on the generated reception level to the specific wireless terminal device for calibration of transmission directivity in the specific wireless terminal device.

The wireless base device according to claim 1, further comprising: a unit configured to continue transmitting the desired signal and transmitting information on the reception level until the specific wireless terminal device instructs termination of the calibration.

The means for generating information on the reception level includes:
A reception response vector of a signal from the specific wireless terminal device received by the third plurality of antennas and a reception response vector of a signal from the specific wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas Means for calculating,
Means for calculating a reception level ratio between the third plurality of antennas and the fourth plurality of antennas based on the calculated reception response vector and supplying the ratio as information regarding the reception level. 2. The wireless base device according to 1.

The means for forming the transmission directivity includes:
Means for calculating a reception response vector of a signal from the arbitrary wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas,
The wireless base apparatus according to claim 1, further comprising: means for calculating a transmission weight for forcibly turning null to the arbitrary wireless terminal apparatus based on the calculated reception response vector.

A method of calibrating a transmission directivity of a wireless terminal device in a wireless base device performing communication with the wireless terminal device by adaptive array processing using a first plurality of antennas,
Performing a communication with an arbitrary wireless terminal device using at least a part of the first plurality of antennas in a normal mode;
The first plurality of antennas are connected to a third plurality of antennas in a calibration multiplex mode for calibrating a specific wireless terminal device performing communication with the wireless base device by adaptive array processing using the second plurality of antennas. Splitting the antenna into a fourth plurality of antennas;
Continuing communication with the arbitrary wireless terminal device using the third plurality of antennas;
Using the fourth plurality of antennas, forming a transmission directivity that points null to the arbitrary wireless terminal device;
Transmitting the desired signal to the specific wireless terminal device at the same frequency and time slot used for communication with the arbitrary wireless terminal device with the formed transmission directivity;
Generating information on reception levels of a signal received by the third plurality of antennas and a signal received by the fourth plurality of antennas from the specific wireless terminal device;
Transmitting the information on the generated reception level to the specific wireless terminal device for calibration of transmission directivity in the specific wireless terminal device.

The calibration method according to claim 5, further comprising a step of continuing transmission of the desired signal and transmission of information on the reception level until the specific wireless terminal device instructs termination of calibration.

Generating information on the reception level,
A reception response vector of a signal from the specific wireless terminal device received by the third plurality of antennas and a reception response vector of a signal from the specific wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas Calculating,
Calculating a reception level ratio between the third plurality of antennas and the fourth plurality of antennas based on the calculated reception response vector and supplying the information as information regarding the reception level. 6. The calibration method according to 5.

The step of forming the transmission directivity includes:
Calculating a reception response vector of a signal from the arbitrary wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas;
6. The calibration method according to claim 5, further comprising: calculating a transmission weight for forcing null to the arbitrary wireless terminal device based on the calculated reception response vector.

A transmission directivity calibration program for a wireless terminal device in a wireless base device that communicates with the wireless terminal device by adaptive array processing using a first plurality of antennas, the computer comprising:
Performing a communication with an arbitrary wireless terminal device using at least a part of the first plurality of antennas in a normal mode;
The first plurality of antennas are connected to a third plurality of antennas in a calibration multiplex mode for calibrating a specific wireless terminal device performing communication with the wireless base device by adaptive array processing using the second plurality of antennas. Splitting the antenna into a fourth plurality of antennas;
Continuing communication with the arbitrary wireless terminal device using the third plurality of antennas;
Using the fourth plurality of antennas, forming a transmission directivity that points null to the arbitrary wireless terminal device;
Transmitting the desired signal to the specific wireless terminal device at the same frequency and time slot used for communication with the arbitrary wireless terminal device with the formed transmission directivity;
Generating information on reception levels of a signal received by the third plurality of antennas and a signal received by the fourth plurality of antennas from the specific wireless terminal device;
Transmitting the information on the generated reception level to the specific wireless terminal device for calibration of transmission directivity in the specific wireless terminal device.

The calibration program according to claim 9, further comprising a step of continuing transmission of the desired signal and transmission of information on the reception level until the specific wireless terminal device instructs termination of calibration.

Generating information on the reception level,
A reception response vector of a signal from the specific wireless terminal device received by the third plurality of antennas and a reception response vector of a signal from the specific wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas Calculating,
Calculating a reception level ratio between the third plurality of antennas and the fourth plurality of antennas based on the calculated reception response vector and supplying the information as information regarding the reception level. 9. The calibration program according to 9.

The step of forming the transmission directivity includes:
Calculating a reception response vector of a signal from the arbitrary wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas;
The calibration program according to claim 9, further comprising: calculating a transmission weight for forcibly turning null to the arbitrary wireless terminal device based on the calculated reception response vector.

A method of calibrating a transmission directivity of a wireless terminal device in a wireless base device performing communication with the wireless terminal device by adaptive array processing using a first plurality of antennas,
Performing a communication with an arbitrary wireless terminal device using at least a part of the first plurality of antennas in a normal mode;
The first plurality of antennas are connected to a third plurality of antennas in a calibration multiplex mode for calibrating a specific wireless terminal device performing communication with the wireless base device by adaptive array processing using the second plurality of antennas. Splitting the antenna into a fourth plurality of antennas;
Continuing communication with the arbitrary wireless terminal device using the third plurality of antennas;
Using the fourth plurality of antennas, forming a transmission directivity that points null to the arbitrary wireless terminal device;
Transmitting a desired signal for the specific wireless terminal device with the fourth plurality of antennas at the same frequency and time slot used for communication with the arbitrary wireless terminal device with the formed transmission directivity; When,
The fourth wireless terminal device receives the fourth plurality of antennas based on a desired signal from the fourth plurality of antennas and a signal transmitted from the third plurality of antennas, the fourth signal being received by the second plurality of antennas. Calculating weight information for forming a transmission directivity pattern that directs a beam to a plurality of antennas and nulls to the third plurality of antennas;
Correcting the calculated weight information;
Transmitting a predetermined signal from the specific wireless terminal device to the wireless base device in a transmission directivity pattern based on the corrected weight information,
Generating information on the reception level of the predetermined signal received by the third plurality of antennas and the predetermined signal received by the fourth plurality of antennas from the specific wireless terminal device;
Transmitting the information on the generated reception level to the specific wireless terminal device, for calibration of transmission directivity in the specific wireless terminal device,
Determining, based on the information on the reception level received at the specific wireless terminal device, a correction value of the weight information at which the information on the reception level at the wireless base device is optimal. .

14. The calibration method according to claim 13, further comprising a step of continuing transmission of the desired signal and transmission of information on the reception level until the specific wireless terminal apparatus instructs termination of calibration.

Generating information on the reception level,
A reception response vector of a signal from the specific wireless terminal device received by the third plurality of antennas and a reception response vector of a signal from the specific wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas Calculating,
Calculating a reception level ratio between the third plurality of antennas and the fourth plurality of antennas based on the calculated reception response vector, and supplying the information as information regarding the reception level. 14. The calibration method according to 13.

The calibration method according to claim 15, wherein the step of calculating the reception level ratio includes a step of supplying an average of the reception level ratio over a predetermined period as the calculated reception level ratio.

The step of forming the transmission directivity includes:
Calculating a reception response vector of a signal from the arbitrary wireless terminal device received by the fourth plurality of antennas;
14. The calibration method according to claim 13, further comprising: calculating a transmission weight for forcing a null to the arbitrary wireless terminal device based on the calculated reception response vector.