JP4010225B2 - アレーアンテナ送受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数十から数百、またはそれ以上のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行う通信装置、特に適応アンテナ制御を行うアレーアンテナ送受信装置に関し、さらに詳しくは、アレーアンテナ送受信装置におけるアンテナ間の位相／振幅特性の校正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラ移動通信システムなどにおいて、信号の高速／高品質化、加入者容量の増大を目指し、相関の高い複数のアンテナ素子から成るアレーアンテナ送受信装置を用いて、希望信号の到来方向に対しては送信利得を大きくし、他ユーザへの干渉を小さくするような送信指向性パターンを形成する方式が検討されている。このとき、アレーアンテナ送受信装置は、アレーアンテナで受信した希望信号から求めた到来方向に向けて、送信信号の送信指向性パターンを形成している。
【０００３】
ところで、複数の無線送信部を持つアレーアンテナ送受信装置では、一般に各アンテナ素子に接続される送信無線部における振幅、及び位相が独立して刻々と変動しているが、送信指向性パターン形成時にそれらの位相、及び振幅の変動を補償する必要がある。この操作を校正（キャリブレーション）と呼んでいる。
【０００４】
従来、この種のアレーアンテナ送受信装置の校正方法では、特許文献１「アレーアンテナ無線ＣＤＭＡ通信装置」（公開日 平成１０年１２月１８日）に記載されているように、各アンテナ素子に接続されている各送信無線部に既知の校正信号を入力し、校正信号を復調した結果を用いて、独立して刻々と変動する各無線受信部の位相（遅延）、及び振幅（利得）変動を補償することを目的としている。
【０００５】
図８は、校正を行う従来のアレーアンテナ送受信装置の一例を示すブロック図である。
【０００６】
従来のアレーアンテナ送受信装置は、アレーアンテナ（８０１）と、分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）と、各アンテナ素子に接続される送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）と、校正信号を生成する送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）と、各分配器出力を合成する加算器（８０７）と、受信無線部（８０８）と、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）と、復調結果処理部（８１０）とから構成される。
【０００７】
アレーアンテナ（８０１）は、Ｎ個のアンテナ素子（８０２１〜８０２Ｎ）から構成される。Ｎ個のアンテナ素子（８０２１〜８０２Ｎ）は、アレー状に近接して配置され、各送信ベースバンド処理部において位相／振幅を制御することによって、希望する送信指向性パターンを形成することが出来る。ここで、通常のダイバーシチ構成と区別するため、アンテナ素子数Ｎは３以上とする。
【０００８】
送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）は、校正信号を生成し、それぞれ接続されている送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）に出力する。このとき、通信信号と校正信号は多重されているものとし、ここでは符号多重を行っている。また、復調結果処理部（８１０）から出力される校正係数を用いて、ユーザ毎に位相／振幅制御が行われた通信信号に対して補正を行っている。
【０００９】
送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）は、送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）の出力を入力とし、ユーザへの通信信号と校正信号の多重信号に対してディジタル／アナログ変換、直交変調、周波数変換、増幅、帯域制限等を行って、それぞれ分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）へと出力する。
【００１０】
分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）は、送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）の出力であるユーザ信号と校正信号の多重信号を入力とし、その一部を取り出して加算器（８０７）に出力する。
【００１１】
加算器（８０７）は、分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）の出力を入力とし、それぞれの出力信号を無線帯域で合成して受信無線部（８０８）に出力する。
【００１２】
受信無線部（８０８）は、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）へと出力する。
【００１３】
校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）は、受信無線部（８０８）から出力された多重信号から入力信号内の校正信号を抽出して、送信経路１復調シンボル点（位相／振幅情報）〜送信経路Ｎ復調シンボル点（位相／振幅情報）を検出し、復調結果処理部（８１０）へと出力する。
【００１４】
復調結果処理部（８１０）は、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）からの出力を入力とし、各送信経路の補正情報を計算し、送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）に出力する。このとき、送信ベースバンド処理部１（８０５１）にて正規化する場合、復調結果処理部（８１０）から送信ベースバンド処理部１（８０５１）への入力は必要ない。
【００１５】
次に従来例の動作について説明する。
【００１６】
送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）は、基底帯域でユーザへの通信信号及び校正信号を生成し、それぞれ送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）へと出力する。
【００１７】
送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）は、送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）の出力である基底帯域のユーザへの通信信号及び校正信号を入力とし、ディジタル／アナログ変換、基底帯域から無線帯域への周波数変換などを行い、分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）へと出力する。
【００１８】
分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）は、送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）の出力であるユーザとの通信信号及び同一周波数帯域の校正信号を入力とし、それぞれ一部の電力を分配して加算器（８０７）へと出力する。
【００１９】
加算器（８０７）は、送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）の出力であるユーザとの通信信号及び多重されたＮ通りの校正信号が入力され、それらを無線帯域で合成して受信無線部（８０８）に出力する。
【００２０】
受信無線部（８０８）は、加算器（８０７）の出力である多重信号を入力とし、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）へと出力する。
【００２１】
校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）は、受信無線部（８０８）から出力された多重信号から入力信号内の校正信号を抽出して、復調シンボル点１（位相／振幅情報）〜復調シンボル点Ｎ（位相／振幅情報）を検出し、復調結果処理部（８１０）へと出力する。なお、入力信号に多重された校正信号は逆拡散操作によって抽出可能である。
【００２２】
復調結果処理部（８１０）は、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）からの出力を入力とし、送信無線部１（８０４１）を含む送信経路の位相／振幅変動を付加された復調シンボル点１（位相／振幅情報）と、同様に送信無線部２（８０４２）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）を含む送信経路２〜Ｎの位相／振幅変動を付加された復調シンボル点２（位相／振幅情報）〜復調シンボル点Ｎ（位相／振幅情報）から各経路の補正情報である校正係数を計算し、送信ベースバンド処理部２（８０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）に出力する。
【００２３】
ここで、位相／振幅情報の検出方法について記述する。送信無線部（８０４１）を含む送信経路が常に基準経路になると定義して、送信無線部１（８０９１）から出力された校正信号を校正信号復調部１（８０９１）にて復調したシンボル点を基準シンボル点Ｓ１（図９）とする。また、送信無線部２（８０４２）から出力されて校正信号復調部２（８０９２）にて復調したシンボル点をＳ２（図９）、送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）から出力されて校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）にて復調したシンボル点をＳｎ（図９）とすると、復調結果処理部（８１０）ではＳ１とＳ２の位相差θ２、振幅比ｒ２＝Ｂ／Ａ、及びＳ１とＳｎの位相差θｎ、振幅比ｒｎ＝Ｃ／Ａを検出することになる。基準シンボル点Ｓ１に対して正規化すれば、図１０のように表すことが出来る。このとき、位相差θ２とθｎ及び振幅比ｒ２とｒｎの値は変わらないが、ｒ２＝ Ｂ／Ａ ＝ Ｂ’／１、ｒｎ＝ Ｃ／Ａ ＝ Ｃ’／１となる。復調結果処理部（８１０）は校正周期毎にθ２，θｎ及びｒ２，ｒｎの値を送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）へ出力する。
【００２４】
送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）は、復調結果処理部（８１０）から出力される校正係数を用いて、ユーザ毎に位相／振幅制御が行われた通信信号に対して補正を行っている。
【００２５】
このような校正手段を有するアレーアンテナ送受信装置は、装置の運用時に各送信経路内で位相／振幅変動が発生しても、送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）に校正係数を与えることによって位相／振幅変動を補正することが可能である。
【００２６】
従って、図８に示した従来のアレーアンテナ送受信装置は、位相／振幅による重み付け制御を行って送信指向性パターンを形成したユーザとの通信信号に対して、各経路における位相／振幅変動を補正してから送信を行うことによって、正確な送信指向性パターンの形成を行うことが出来るのである。
【００２７】
【特許文献１】
特開平１０−３３６１４９号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の校正方法には、次のような問題がある。
【００２８】
第１に、広帯域伝送では装置内の構成要素が異なる周波数特性（振幅／位相）を持つので、温度変化や湿度変化などの環境変化、または経年変化を含めた周波数特性のばらつきを吸収するためには、全送信経路の全サブキャリアにおける校正を行わなければ、正確な送信指向性パターンを形成できない。このため、従来の校正方法を各アンテナ素子から数百〜数千のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行う装置に適用すると、正確な送信指向性パターンを形成するためには、全送信経路における全サブキャリアの校正係数を計算する必要があるという問題点がある。
【００２９】
第２に、校正信号を生成する送信ベースバンド処理部では、全送信経路における全サブキャリアに対する校正信号の生成回路が必要になり、同様に校正信号復調部では全送信経路における全サブキャリアに対する校正信号の復調部が必要になるため、従来の校正方法を各アンテナ素子から数百〜数千のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行う装置に適用すると、装置規模が非常に大きくなってしまうという問題点がある。
【００３０】
第３に、校正を行う経路が非常に多く、複数のサブキャリア毎に時分割の校正を行った場合でも信号処理が複雑になり、また、正確な送信指向性パターンを形成するには、出来る限り多くの送信経路に対して、同時刻に供給した校正信号を復調して、校正係数を計算する必要がある。このため、従来の校正方法を各アンテナ素子から数百〜数千のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行う装置に適用すると、校正における信号処理の負荷が非常に大きくなってしまうという問題点がある。
【００３１】
【発明の目的】
本発明の第１の目的は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、装置規模の増大を最小限にして、一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することである。
【００３２】
本発明の第２の目的は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、装置の信号処理負荷の増大を最小限にして、一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することである。
【００３３】
本発明の第３の目的は、校正を行うキャリア数及び校正係数を計算するキャリア数を大幅に削減するにもかかわらず、装置の温度変動に対しても一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
【課題を解決するための第１の手段】
本発明の校正方法は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うシステム運用中のアレーアンテナ送受信装置において、全送信経路における全サブキャリアから送信された校正信号の復調シンボル点（位相／振幅情報）をエリア別に分類してグループ化を行う復調シンボルエリア判定手段（図１の１１２）と、エリア別にグループ化された復調シンボル点群から代表値となる１復調シンボル点及びその送信経路番号、サブキャリア番号を選出する校正サブキャリア選択手段（図１の１１３）と、校正信号の送信を行う送信経路、サブキャリア及び復調を行う送信経路、サブキャリアを通知する校正信号制御手段（図１の１１４）と、通知された送信経路及びサブキャリアの情報に従って、校正信号の復調を行う校正信号復調手段（図１の１０９１〜図１０９Ｌ）と、通知された送信経路及びサブキャリアの情報に従って、校正信号を生成及び全サブキャリアに対する校正係数の設定を行う送信ベースバンド処理手段（図１の１０５１〜図１０５Ｎ）を備えることを特徴としている。
【００３５】
【課題を解決するための第２の手段】
本発明の校正方法は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うシステム運用中のアレーアンテナ送受信装置において、全送信経路における全サブキャリアから送信された校正信号の復調シンボル点（位相／振幅情報）群の分散から同一グループを決定する復調シンボルグループ選定手段（図２の２１５）と、エリア別にグループ化された復調シンボル点群から代表値となる１復調シンボル点及びその送信経路番号、サブキャリア番号を選出する校正サブキャリア選択手段（図２の２１３）と、校正信号の送信を行う送信経路、サブキャリア及び復調を行う送信経路、サブキャリアを通知する校正信号制御手段（図２の２１４）と、通知された送信経路及びサブキャリアの情報に従って、校正信号の復調を行う校正信号復調手段（図２の２０９１〜図２０９Ｌ）と、通知された送信経路及びサブキャリアの情報に従って、校正信号を生成及び全サブキャリアに対する校正係数の設定を行う送信ベースバンド処理手段（図２の２０５１〜図２０５Ｎ）を備えることを特徴としている。
【００３６】
【課題を解決するための第３の手段】
本発明の校正方法は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うシステム運用中のアレーアンテナ送受信装置において、近傍のサブキャリア同士は殆ど相違のない周波数特性を持っているので、ｊ個のサブキャリアを予め周波数方向にグループ化し、その中の１サブキャリアについて校正を行った結果をｊ個にグループ化されたサブキャリア群への共通校正係数として設定する送信ベースバンド処理手段（図６）を備えることを特徴とする
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
［１］ 構成の説明
図１は本発明における第一の実施例の構成を示すブロック図である。
【００３８】
アレーアンテナ（１０１）は、Ｎ個のアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）から構成されていて、各々のアンテナの相関が高くなるように近接して配置されている。
【００３９】
分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）は、それぞれ送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）の出力を入力とし、一方の出力はアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に接続され、他方の出力は加算器（１０７）に接続されている。
【００４０】
加算器（１０７）は、分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）から出力されるユーザとの通信信号及び校正信号を入力とし、無線帯域で合成して受信無線部（１０８）に出力する。このとき、それぞれの校正信号は復調時に抽出することが可能である。例としては符号多重が挙げられる。
【００４１】
受信無線部（１０８）は、加算器（１０７）から出力される多重信号を入力とし、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）へと出力する。
【００４２】
校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）は、受信無線部（１０８）から入力される多重信号及び校正制御部（１１４）から入力される送信経路、サブキャリアの情報から入力信号内の校正信号を抽出して復調シンボル点１（位相／振幅情報）〜復調シンボル点Ｌ（位相／振幅情報）を検出し、復調結果処理部（１１０）へと出力する。
【００４３】
ここで、全送信経路における全サブキャリアについて同時に校正を行う場合、全送信経路×全サブキャリアの数だけ校正信号復調部が必要になる。このような構成にすると装置規模、信号処理の負荷がともに増大するので、本校正ではＬサブキャリアずつの校正を時分割に行うと仮定し、校正信号復調部の数をＬ個としている。従って、同時に生成される校正信号数もＬ通り以下になる。
【００４４】
復調結果処理部（１１０）は、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）の出力及び校正制御部（１１４）からの校正モード切替信号を入力とし、長周期校正では全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点を復調シンボルエリア判定部（１１２）に、短周期校正では計算した校正係数を送信ベースバンド処理部２（１０４２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０４Ｎ）に出力する。
【００４５】
復調シンボルエリア判定部（１１２）は、復調結果処理部（１１０）からの出力を入力とし、全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点を予め設定したエリアに従って分類及びグループ化し、エリア毎の復調シンボル点、送信経路、サブキャリアの情報を校正サブキャリア選択部（１１３）に出力する。
【００４６】
校正サブキャリア選択部（１１３）は、復調シンボルエリア判定部（１１２）からの出力を入力とし、各エリア内で最も中央値に近い復調シンボル点を選び、その送信経路番号及びサブキャリア番号を校正制御部（１１４）に出力する。
【００４７】
校正制御部（１１４）は、校正サブキャリア選択部（１１３）からの出力を入力とし、校正サブキャリア選択部（１１３）からエリア毎に選ばれた送信経路番号、サブキャリア番号を送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）及び校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）に出力する。また、校正制御部（１１４）では、全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点情報から各復調シンボル点がどのエリアに属するのかを決定するための長周期校正モードと、長周期校正で選択された送信経路、サブキャリアにおいてのみ校正を行う短周期校正モードとの２つの校正モードを切り替える制御信号を送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）及び復調結果処理部（１１０）に出力する。
【００４８】
送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）は、復調結果処理部（１１０）から出力される校正係数を用いて、ユーザとの通信信号に補正を行ってから、それぞれに接続される送信無線部２（１０４２）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）に出力する。また、送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）は、校正制御部（１１４）から通知される校正モード及び送信経路、サブキャリアの情報に従って、ユーザとの通信信号に多重した校正信号を生成して、送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）に出力する。
【００４９】
送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）は、送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）の出力を入力とし、多重されたユーザとの通信信号及び校正信号をディジタル／アナログ変換、直交変調、周波数変換、増幅、帯域制限等を行って、それぞれ分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）に出力する。
【００５０】
図２は本発明における第二の実施例の構成を示すブロック図である。ここでは図１と異なる部位についてのみ説明する。
【００５１】
復調シンボルグループ選定部（２１５）は、復調結果処理部（２１０）からの出力を入力とし、予めエリアを分割しているのではなく復調シンボル点の分散から同一の復調シンボル点グループを決定し、同一グループの復調シンボル点、送信経路番号、及びサブキャリア番号を校正サブキャリア選択部（２１３）及び送信ベースバンド処理部２（２０４２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（２０４Ｎ）に出力する。
【００５２】
温度監視部（２１６）は、装置内の温度を検出し、温度情報を校正制御部（２１４）に出力する。
【００５３】
校正制御部（２１４）は、温度監視部（２１６）の出力を入力とし、前回長周期校正を行った温度に対して、予め設定してある温度変動閾値を超えた場合には、長周期校正モードに切り替える校正モード切替信号を送信ベースバンド処理部１（２０４１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（２０４Ｎ）、校正信号復調部１（２０９１）〜校正信号復調部Ｌ（２０９Ｌ）、及び復調結果処理部（２１０）に出力する。
【００５４】
［２］ 実施例の動作の説明
次に、本発明の第一の実施の形態について図１を参照して詳細に説明する。
【００５５】
アレーアンテナ（１０１）は、Ｎ個のアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）から構成される。Ｎ個のアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）は、各送信ベースバンド処理部において位相／振幅を制御することによって、ユーザとの通信信号に対して、送信指向性パターンを形成することができる。
【００５６】
しかし、送信無線部を含む各送信経路内の構成要素における周波数特性（位相／振幅）、温度変動や湿度変動による特性変動、経年変化等のばらつきによって、理想的な送信指向性パターンが形成できなくなっている。
【００５７】
ここで、送信無線部１（１０４１）を含む送信経路を送信経路１、同様に送信無線部２（１０４２）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）を含む送信経路を送信経路２〜送信経路Ｎとする。
【００５８】
本発明の校正方法は、２つの校正モードを持っている。一つは全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点情報から、似かよった位相／振幅特性を持つ復調シンボル点をグループ化して、グループ内において最も中央値に近い復調シンボル点を選出し、実際に校正信号の生成及び復調を行う送信経路、サブキャリアを決定することを目的とする頻度を少なくした長周期校正モードであり、もう一つは長周期校正で選択された送信経路、サブキャリアにおいてのみ校正を行い、同一グループ内のサブキャリアには共通の校正係数を適用することにより、全送信経路における全サブキャリアの校正係数を設定することを目的とする頻度を高くした短周期校正モードである。校正制御部（１１４）からはこれらの校正モードを切り替える校正モード切替信号を出力している。それぞれの校正モードの周期は、例えば、長周期校正を１時間に１回、短周期校正を１０秒に１回などである。
【００５９】
まず、長周期校正モードについて説明する。
【００６０】
校正制御部（１１４）は、長周期校正を行って全送信経路における全サブキャリアのグループ化を行うために送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）、及び復調結果処理部（１１０）に校正モード切替信号を出力する。
【００６１】
送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）は、全送信経路における全サブキャリアの校正信号が生成され、それぞれ送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）へと出力する。送信経路数がＮ、サブキャリア数がＭ、校正信号復調部がＬ個とすると、一度に生成される校正信号の数はＬ通り以下であり、時分割で行う場合は（Ｍ×Ｎ）／Ｌ回の校正を行うことになる。
【００６２】
送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）は、それぞれ接続される送信ベースバンド処理部１（１０４１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０４Ｎ）から入力された校正信号をディジタル／アナログ変換、直交変調、周波数変換、増幅、帯域制限等を行って、それぞれ分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）へと出力する。
【００６３】
分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）は、それぞれ送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）の出力を入力とし、一方の出力はアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に接続され、他方の出力は加算器（１０７）に接続されている。送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）から入力されるユーザとの通信信号及び校正信号の多重信号は、その大部分の電力をそれぞれ接続されるアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に、一部の電力を加算器（１０７）へと出力する。
【００６４】
加算器（１０７）は、分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）から出力されるユーザとの通信信号及び校正信号を入力とし、無線帯域で合成して受信無線部（１０８）に出力する。このとき、それぞれの校正信号は復調時に抽出することが可能である。例としては符号多重が挙げられる。
【００６５】
受信無線部（１０８）は、加算器（１０７）から出力される多重信号を入力とし、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）へと出力する。
【００６６】
校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）は、受信無線部（１０８）から入力される多重信号及び校正制御部（１１４）から入力される送信経路、サブキャリアの情報から入力信号内の校正信号を抽出して復調シンボル点１（位相／振幅情報）〜復調シンボル点Ｌ（位相／振幅情報）を検出し、復調結果処理部（１１０）へと出力する。
【００６７】
復調結果処理部（１１０）は、長周期校正モードにおいては、全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点を復調シンボルエリア判定部（１１２）に出力する。ここで、送信ベースバンド処理部１（１０５１）から出力される全サブキャリアにおける校正信号の復調シンボル点を基準復調結果として、送信ベースバンド処理部２（１０４２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０４Ｎ）から出力される全サブキャリアの復調シンボル点を正規化することによって、位相（遅延）／振幅（利得）情報を得ることができる。従って、復調結果処理部（１１０）からは、送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）が生成した全ての校正信号において、正規化された復調シンボル点（位相／振幅）、送信経路番号、サブキャリア番号が復調シンボルエリア判定部（１１２）に出力される。
【００６８】
復調シンボルエリア判定部（１１２）は、復調結果処理部（１１０）から入力された正規化後の復調シンボル点、送信経路番号、サブキャリア番号から予め分割されたエリア毎に分類され、グループ化されることになる。復調シンボルエリア判定部（１１２）において、分割するエリア数を増減することによって、グループ化を行うエリアの面積も増減する。このようにして、校正精度を調整することができる。
【００６９】
ここで、送信経路１における全サブキャリアの復調シンボル点は、正規化を行う基準（Ｉ／Ｑ） ＝ （１， ０）となっているため、復調シンボルエリア判定部（１１２）に復調結果を出力する必要はない。説明を間単にするために送信経路２のみの復調結果について説明を行う。
【００７０】
図３は９６エリアに分割したＩ／Ｑ座標面を示す。
【００７１】
ここで、送信経路２の全サブキャリアについて正規化された復調シンボル点をプロットしていくと、図４に示すような復調シンボル点群のグループができる。送信経路２において同一グループとされたエリア内の復調シンボル点を持つサブキャリアには共通の校正係数を適用することになる。
【００７２】
最終的に復調シンボルエリア判定部（１１２）には、経路２〜経路Ｎの全サブキャリアにおける復調シンボル点が入力されることになり、異なる経路番号、サブキャリア番号であっても同一エリア内にある復調シンボル点であれば同一グループとして扱われることになる。このように全送信経路において同一グループとされたエリア内の復調シンボル点を持つサブキャリアには共通の校正係数を適用することになる。
【００７３】
校正サブキャリア選択部（１１３）は、復調シンボルエリア判定部（１１２）から同一グループに属する復調シンボル点、及びそれらの経路番号、サブキャリア番号の情報が入力され、グループ内で最も中央値に近い位相／振幅特性を持った復調シンボル点、及びその経路番号、サブキャリア番号を校正制御部（１１４）に出力する。このようにして復調シンボル点が存在するエリア毎に校正を行う１サブキャリアが選択されることになる。
【００７４】
校正制御部（１１４）は、校正サブキャリア選択部（１１３）の出力であるグループ毎に選定した経路番号、サブキャリア番号を受け取ると、送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）、復調結果処理部（１１０）に短周期校正モードに切り替える校正モード切替信号を出力する。また、送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）には、実際に校正信号を生成及び復調を行う送信経路番号、サブキャリア番号を出力する。
【００７５】
次に短周期校正モードの説明を行う。
【００７６】
長周期校正モードを完了した校正制御部（１１４）の出力結果より、校正信号を送信する送信経路番号、サブキャリア番号が決定しているので、短周期校正モードの送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）から送信無線部２（１０４２）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）に校正信号を出力する。全サブキャリアについて基準となる送信経路１の送信ベースバンド処理部１（１０５１）からは、選択されたサブキャリア番号全てから校正信号を送信無線部１（１０４１）に出力する。
【００７７】
送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）は、それぞれ接続される送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）から入力された校正信号をディジタル／アナログ変換、直交変調、周波数変換、増幅、帯域制限等を行って、それぞれ分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）へと出力する。
【００７８】
分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）は、それぞれ送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）の出力を入力とし、一方の出力はアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に接続され、他方の出力は加算器（１０７）に接続されている。送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）から出力されるユーザとの通信信号及び校正信号の多重信号は、その大部分の電力をそれぞれ接続されるアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に、一部の電力を加算器（１０７）へと出力する。
【００７９】
加算器（１０７）は、分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）から出力されるユーザとの通信信号及び校正信号を入力とし、無線帯域で合成して受信無線部（１０８）に出力する。このとき、それぞれの校正信号は復調時に抽出することが可能である。例としては符号多重が挙げられる。
【００８０】
受信無線部（１０８）は、加算器（１０７）から出力される多重信号を入力とし、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）へと出力する。ここで、復調器の数がＬ個しかないので、短周期校正において生成される校正信号の数がＬ個以上だとすると、時分割の校正を行うことになる。
【００８１】
校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）は、校正制御部（１１４）から出力される送信経路番号、及びサブキャリア番号を入力とし、受信無線部（１０８）が出力する多重信号から校正信号を抽出して、その復調シンボル点、送信経路番号、サブキャリア番号を復調結果処理部（１１０）に出力する。
【００８２】
復調結果処理部（１１０）は、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）から入力される復調結果から校正係数を計算し、送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）へ出力する。
【００８３】
送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）は、復調結果処理部（１１０）から入力された校正係数に従って、全サブキャリアにおける校正係数を設定する。なお、グループ化されているサブキャリア同士においては、グループ内で選択された１つの送信経路及びサブキャリアの校正係数を共通に設定する。
【００８４】
ここで、図５に送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）における校正係数の加算方法について説明する。
【００８５】
Ｓ／Ｐ（５０１）はシリアル／パラレル変換器であり、多重ユーザ信号のシリアルデータを入力とし、サブキャリア毎のシリアルデータを出力する。加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）は、Ｓ／Ｐ（５０１）の出力を入力とし、サブキャリア毎に与えられる校正係数を付加する。Σ（５０３）は合成器であり、加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）からの出力を入力とし、合成した多重ユーザ信号をそれぞれ接続される送信無線部に出力する。
【００８６】
Ｓ／Ｐ（５０１）は、既に送信経路毎に位相／振幅制御によって、それぞれ重み付けを行った各ユーザ信号の多重信号を入力とし、それぞれサブキャリア毎のシリアルデータに変換されて加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）に出力される。すなわち、サブキャリア数がＭ個の場合、ＳＣ（１）， ＳＣ（２）， …， ＳＣ（ｍ）が出力される。
【００８７】
加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）は、Ｓ／Ｐ（５０１）の出力であるサブキャリア毎の多重ユーザ信号ＳＣ（１）， ＳＣ（２）， …， ＳＣ（ｍ）に対して、それぞれの校正係数（Ｃ１， Ｃ２， ・・・， Ｃｍ）による位相／振幅の補正を行ってから、Σ（５０３）に出力する。このとき、同一グループに属するサブキャリアに対しては、共通の校正係数を適用できるため、ＳＣ（１），ＳＣ（２），ＳＣ（ｍ）が同一グループに属するとすれば、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃｍとなっている。
【００８８】
Σ（５０３）は、加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）の出力である校正係数により補正されたサブキャリア毎の多重ユーザ信号を合成し、それぞれに接続される送信無線部に出力される。
【００８９】
次に図６は、図５におけるＳ／Ｐと各加算器の間にスイッチング・マトリクス（６０４）を追加してある。
【００９０】
このスイッチング・マトリクスは、長周期校正によって得られたグループ化情報が入力され、各サブキャリア出力ＳＣ（１）， ＳＣ（２）， …， ＳＣ（ｍ）に対して、それぞれ１対Ｋの接続を行う。すなわち、入力されるＭ個のサブキャリアをＫ個以下にグループ化して加算器１（６０２１）〜加算器ｋ（６０２ｋ）に出力する。ここで、Ｋは復調シンボルエリア判定部（図１の１１２）が分割したエリア数と同じ数である。
【００９１】
スイッチング・マトリクス（６０４）によって、共通の校正係数を用いて補正を行う同一グループのサブキャリア群を合成し、校正係数を付加する加算器の数を復調シンボルエリア判定部（図１の１１２）がＩ／Ｑ座標面を分割した数まで減らすことが出来る。
【００９２】
例えば、１０００のサブキャリアを用いて８本のアンテナ素子から送信を行う装置において、厳密に言えば１０００×８＝８０００のサブキャリアに対してそれぞれ校正係数を計算して設定するべきだが、長周期校正において復調シンボル点群が存在するエリアが４０しかないとすれば、送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）において校正信号を生成するのは４０通りで足りることになる。また、基準送信経路である送信ベースバンド処理部１（１０５１）から校正信号を送信するサブキャリア数も最大４０にしかならない。但し、異なる送信経路において同一のサブキャリア番号が選択された場合は、送信ベースバンド処理部１（１０５１）から送信するサブキャリア数が４０通りより少なくなる。同様に短周期校正において計算される校正係数も４０個となり、４０個の校正係数で８０００のサブキャリアに対する全ての校正を行えることになる。
【００９３】
このように、多数のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、殆ど差のない周波数特性を持つサブキャリア群を、送信経路番号やサブキャリア番号にかかわらずグループ化することによって、簡易な構成にて信号処理量を削減しながら、一定の精度を保つ校正方法を提供することが可能になる。なお、本校正方法は、アレーアンテナ送受信装置であれば、マルチキャリアを用いた伝送装置だけでなく、シングルキャリアを用いた伝送装置にも適用することができる。
【００９４】
【発明の他の実施例】
次に本発明の第一の実施の形態に関する他の実施の形態を図２に示す。
【００９５】
本実施例の第一の形態では、予め分割されたＩ／Ｑ座標面において、同一グループとなる送信経路及びサブキャリアを決定したが、復調シンボル点群の分散から同一グループエリアを決定し、グループ化を行うことで同様の効果が得られる。この場合、復調シンボルグループ選定部（２１５）は、同一グループに割り当てた復調シンボル点群に関して、復調シンボル点（位相／振幅情報）、送信経路番号、及びサブキャリア番号を校正サブキャリア選択部（２１３）に出力する手段になる。
【００９６】
温度監視部（２１６）は、装置内の温度を監視し、校正制御部（２１４）に温度情報を出力する手段になる。校正制御部（２１４）では、前回長周期校正を行った温度情報に対して、予め設定した温度変動を超えた場合に送信ベースバンド処理部１（２０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（２０５Ｎ）、校正信号復調部１（２０９１）〜校正信号復調部Ｌ（２０９Ｌ）及び復調結果処理部（２１０）にグループ化を行うための全送信経路における全サブキャリアの校正を実施する制御信号を出力する手段になる。
【００９７】
このように装置の温度変動が大きい環境においては、グループ化を行う校正頻度を高くすることによって、校正精度の劣化を防ぐことができる。
【００９８】
【発明の他の実施例】
本実施例の第一の形態では、各送信ベースバンド処理部２（１０４２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０４Ｎ）において、全サブキャリアについて校正係数を設定していたが、送信経路内の構成要素は近傍のサブキャリアに関しては、同じような周波数特性（位相／振幅）を示すので、ｊ個の隣接するサブキャリアに対して予めグループ化を行い、共通の校正係数を設定するものとし、長周期校正においてもｊ個のうちの１サブキャリアから校正信号を送信して得られた復調シンボル点をｊ個のサブキャリア群における共通の復調シンボル点とする。この近傍サブキャリアにおけるグループ化、及び近傍でなくても酷似した周波数特性（位相／振幅）を持つサブキャリアのグループ化を行うことにより、さらに校正を行うサブキャリア数を減らすことが可能になる。本校正方法における校正係数の加算方法を図７に示す。なお、予めグループ化する隣接サブキャアリア数ｊは、伝送帯域やサブキャリア数に依存して決定されるが、図７ではｊ＝３となっている。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、次のような効果を奏する。
【０１００】
第１に、周波数特性（位相／振幅）が殆ど同じであるサブキャリアを同一送信経路だけでなく異なる送信経路も含めてグループ化することによって、校正信号の生成部、校正信号の復調部、校正係数の計算処理部に関する装置規模を縮小できるため、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、校正に対する装置規模の増大を最小限にしながら、一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することができる。
【０１０１】
第２に、周波数特性（位相／振幅）が殆ど同じであるサブキャリアを同一送信経路だけでなく異なる送信経路も含めてグループ化することによって、大幅に削減したサブキャリア数で校正を行うことで、全送信経路における全サブキャリアの校正係数を設定できるため、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、校正に対する信号処理の増大を最小限にしながら、一定の精度を保つ送信経路の校正方法を提供することができる。
【０１０２】
第３に、装置温度を監視することにより、周波数特性（位相／振幅）が変化するような温度変動が起きた場合、グループ化を行う校正の頻度を高くしているため、校正を行うキャリア数及び校正係数を計算するキャリア数を大幅に削減したにもかかわらず、装置の温度変動に対しても一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の校正方法を用いたアレーアンテナ送受信装置の第一の構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の構成における他の実施の形態を示す図である。
【図３】Ｉ／Ｑ座標面のエリア分割を示す図である。
【図４】復調シンボル点のグループ化（正規化後）を示す図である。
【図５】校正係数の加算方法１を示す図である。
【図６】校正係数の加算方法２を示す図である。
【図７】校正係数の加算方法３を示す図である。
【図８】従来の校正方法を用いたアレーアンテナ送受信装置を示す図である。
【図９】位相差と振幅比（正規化前）を示す図である。
【図１０】位相差と振幅比（正規化後）を示す図である。
【符号の説明】
１０１ アレーアンテナ
１０２１〜１０２Ｎ アンテナ素子１〜アンテナ素子Ｎ
１０３１〜１０３Ｎ 分配器１〜分配器Ｎ
１０４１〜１０４Ｎ 送信無線部１〜送信無線部Ｎ
１０５１〜１０５Ｎ 送信ベースバンド処理部１〜送信ベースバンドＮ
１０６ 送信手段
１０７ 加算器
１０８ 受信無線部
１０９１〜１０９Ｌ 校正信号復調部１〜校正信号復調部Ｌ
１１０ 復調結果処理部
１１１ 送信無線部特性測定手段
１１２ 復調シンボルエリア判定部
１１３ 校正サブキャリア選択部
１１４ 校正制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、数十から数百、またはそれ以上のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行う通信装置、特に適応アンテナ制御を行うアレーアンテナ送受信装置に関し、さらに詳しくは、アレーアンテナ送受信装置におけるアンテナ間の位相／振幅特性の校正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラ移動通信システムなどにおいて、信号の高速／高品質化、加入者容量の増大を目指し、相関の高い複数のアンテナ素子から成るアレーアンテナ送受信装置を用いて、希望信号の到来方向に対しては送信利得を大きくし、他ユーザへの干渉を小さくするような送信指向性パターンを形成する方式が検討されている。このとき、アレーアンテナ送受信装置は、アレーアンテナで受信した希望信号から求めた到来方向に向けて、送信信号の送信指向性パターンを形成している。
【０００３】
ところで、複数の無線送信部を持つアレーアンテナ送受信装置では、一般に各アンテナ素子に接続される送信無線部における振幅、及び位相が独立して刻々と変動しているが、送信指向性パターン形成時にそれらの位相、及び振幅の変動を補償する必要がある。この操作を校正（キャリブレーション）と呼んでいる。
【０００４】
従来、この種のアレーアンテナ送受信装置の校正方法では、特許文献１「アレーアンテナ無線ＣＤＭＡ通信装置」（公開日 平成１０年１２月１８日）に記載されているように、各アンテナ素子に接続されている各送信無線部に既知の校正信号を入力し、校正信号を復調した結果を用いて、独立して刻々と変動する各無線受信部の位相（遅延）、及び振幅（利得）変動を補償することを目的としている。
【０００５】
図８は、校正を行う従来のアレーアンテナ送受信装置の一例を示すブロック図である。
【０００６】
従来のアレーアンテナ送受信装置は、アレーアンテナ（８０１）と、分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）と、各アンテナ素子に接続される送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）と、校正信号を生成する送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）と、各分配器出力を合成する加算器（８０７）と、受信無線部（８０８）と、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）と、復調結果処理部（８１０）とから構成される。
【０００７】
アレーアンテナ（８０１）は、Ｎ個のアンテナ素子（８０２１〜８０２Ｎ）から構成される。Ｎ個のアンテナ素子（８０２１〜８０２Ｎ）は、アレー状に近接して配置され、各送信ベースバンド処理部において位相／振幅を制御することによって、希望する送信指向性パターンを形成することが出来る。ここで、通常のダイバーシチ構成と区別するため、アンテナ素子数Ｎは３以上とする。
【０００８】
送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）は、校正信号を生成し、それぞれ接続されている送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）に出力する。このとき、通信信号と校正信号は多重されているものとし、ここでは符号多重を行っている。また、復調結果処理部（８１０）から出力される校正係数を用いて、ユーザ毎に位相／振幅制御が行われた通信信号に対して補正を行っている。
【０００９】
送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）は、送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）の出力を入力とし、ユーザへの通信信号と校正信号の多重信号に対してディジタル／アナログ変換、直交変調、周波数変換、増幅、帯域制限等を行って、それぞれ分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）へと出力する。
【００１０】
分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）は、送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）の出力であるユーザ信号と校正信号の多重信号を入力とし、その一部を取り出して加算器（８０７）に出力する。
【００１１】
加算器（８０７）は、分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）の出力を入力とし、それぞれの出力信号を無線帯域で合成して受信無線部（８０８）に出力する。
【００１２】
受信無線部（８０８）は、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）へと出力する。
【００１３】
校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）は、受信無線部（８０８）から出力された多重信号から入力信号内の校正信号を抽出して、送信経路１復調シンボル点（位相／振幅情報）〜送信経路Ｎ復調シンボル点（位相／振幅情報）を検出し、復調結果処理部（８１０）へと出力する。
【００１４】
復調結果処理部（８１０）は、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）からの出力を入力とし、各送信経路の補正情報を計算し、送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）に出力する。このとき、送信ベースバンド処理部１（８０５１）にて正規化する場合、復調結果処理部（８１０）から送信ベースバンド処理部１（８０５１）への入力は必要ない。
【００１５】
次に従来例の動作について説明する。
【００１６】
送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）は、基底帯域でユーザへの通信信号及び校正信号を生成し、それぞれ送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）へと出力する。
【００１７】
送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）は、送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）の出力である基底帯域のユーザへの通信信号及び校正信号を入力とし、ディジタル／アナログ変換、基底帯域から無線帯域への周波数変換などを行い、分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）へと出力する。
【００１８】
分配器１（８０３１）〜分配器Ｎ（８０３Ｎ）は、送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）の出力であるユーザとの通信信号及び同一周波数帯域の校正信号を入力とし、それぞれ一部の電力を分配して加算器（８０７）へと出力する。
【００１９】
加算器（８０７）は、送信無線部１（８０４１）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）の出力であるユーザとの通信信号及び多重されたＮ通りの校正信号が入力され、それらを無線帯域で合成して受信無線部（８０８）に出力する。
【００２０】
受信無線部（８０８）は、加算器（８０７）の出力である多重信号を入力とし、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）へと出力する。
【００２１】
校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）は、受信無線部（８０８）から出力された多重信号から入力信号内の校正信号を抽出して、復調シンボル点１（位相／振幅情報）〜復調シンボル点Ｎ（位相／振幅情報）を検出し、復調結果処理部（８１０）へと出力する。なお、入力信号に多重された校正信号は逆拡散操作によって抽出可能である。
【００２２】
復調結果処理部（８１０）は、校正信号復調部１（８０９１）〜校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）からの出力を入力とし、送信無線部１（８０４１）を含む送信経路の位相／振幅変動を付加された復調シンボル点１（位相／振幅情報）と、同様に送信無線部２（８０４２）〜送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）を含む送信経路２〜Ｎの位相／振幅変動を付加された復調シンボル点２（位相／振幅情報）〜復調シンボル点Ｎ（位相／振幅情報）から各経路の補正情報である校正係数を計算し、送信ベースバンド処理部２（８０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）に出力する。
【００２３】
ここで、位相／振幅情報の検出方法について記述する。送信無線部（８０４１）を含む送信経路が常に基準経路になると定義して、送信無線部１（８０９１）から出力された校正信号を校正信号復調部１（８０９１）にて復調したシンボル点を基準シンボル点Ｓ１（図９）とする。また、送信無線部２（８０４２）から出力されて校正信号復調部２（８０９２）にて復調したシンボル点をＳ２（図９）、送信無線部Ｎ（８０４Ｎ）から出力されて校正信号復調部Ｎ（８０９Ｎ）にて復調したシンボル点をＳｎ（図９）とすると、復調結果処理部（８１０）ではＳ１とＳ２の位相差θ２、振幅比ｒ２＝Ｂ／Ａ、及びＳ１とＳｎの位相差θｎ、振幅比ｒｎ＝Ｃ／Ａを検出することになる。基準シンボル点Ｓ１に対して正規化すれば、図１０のように表すことが出来る。このとき、位相差θ２とθｎ及び振幅比ｒ２とｒｎの値は変わらないが、ｒ２＝ Ｂ／Ａ ＝ Ｂ’／１、ｒｎ＝ Ｃ／Ａ ＝ Ｃ’／１となる。復調結果処理部（８１０）は校正周期毎にθ２，θｎ及びｒ２，ｒｎの値を送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）へ出力する。
【００２４】
送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）は、復調結果処理部（８１０）から出力される校正係数を用いて、ユーザ毎に位相／振幅制御が行われた通信信号に対して補正を行っている。
【００２５】
このような校正手段を有するアレーアンテナ送受信装置は、装置の運用時に各送信経路内で位相／振幅変動が発生しても、送信ベースバンド処理部１（８０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（８０５Ｎ）に校正係数を与えることによって位相／振幅変動を補正することが可能である。
【００２６】
従って、図８に示した従来のアレーアンテナ送受信装置は、位相／振幅による重み付け制御を行って送信指向性パターンを形成したユーザとの通信信号に対して、各経路における位相／振幅変動を補正してから送信を行うことによって、正確な送信指向性パターンの形成を行うことが出来るのである。
【００２７】
【特許文献１】
特開平１０−３３６１４９号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の校正方法には、次のような問題がある。
【００２８】
第１に、広帯域伝送では装置内の構成要素が異なる周波数特性（振幅／位相）を持つので、温度変化や湿度変化などの環境変化、または経年変化を含めた周波数特性のばらつきを吸収するためには、全送信経路の全サブキャリアにおける校正を行わなければ、正確な送信指向性パターンを形成できない。このため、従来の校正方法を各アンテナ素子から数百〜数千のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行う装置に適用すると、正確な送信指向性パターンを形成するためには、全送信経路における全サブキャリアの校正係数を計算する必要があるという問題点がある。
【００２９】
第２に、校正信号を生成する送信ベースバンド処理部では、全送信経路における全サブキャリアに対する校正信号の生成回路が必要になり、同様に校正信号復調部では全送信経路における全サブキャリアに対する校正信号の復調部が必要になるため、従来の校正方法を各アンテナ素子から数百〜数千のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行う装置に適用すると、装置規模が非常に大きくなってしまうという問題点がある。
【００３０】
第３に、校正を行う経路が非常に多く、複数のサブキャリア毎に時分割の校正を行った場合でも信号処理が複雑になり、また、正確な送信指向性パターンを形成するには、出来る限り多くの送信経路に対して、同時刻に供給した校正信号を復調して、校正係数を計算する必要がある。このため、従来の校正方法を各アンテナ素子から数百〜数千のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行う装置に適用すると、校正における信号処理の負荷が非常に大きくなってしまうという問題点がある。
【００３１】
【発明の目的】
本発明の第１の目的は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、装置規模の増大を最小限にして、一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することである。
【００３２】
本発明の第２の目的は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、装置の信号処理負荷の増大を最小限にして、一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することである。
【００３３】
本発明の第３の目的は、校正を行うキャリア数及び校正係数を計算するキャリア数を大幅に削減するにもかかわらず、装置の温度変動に対しても一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
【課題を解決するための第１の手段】
本発明の校正方法は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うシステム運用中のアレーアンテナ送受信装置において、全送信経路における全サブキャリアから送信された校正信号の復調シンボル点（位相／振幅情報）をエリア別に分類してグループ化を行う復調シンボルエリア判定手段（図１の１１２）と、エリア別にグループ化された復調シンボル点群から代表値となる１復調シンボル点及びその送信経路番号、サブキャリア番号を選出する校正サブキャリア選択手段（図１の１１３）と、校正信号の送信を行う送信経路、サブキャリア及び復調を行う送信経路、サブキャリアを通知する校正信号制御手段（図１の１１４）と、通知された送信経路及びサブキャリアの情報に従って、校正信号の復調を行う校正信号復調手段（図１の１０９１〜図１０９Ｌ）と、通知された送信経路及びサブキャリアの情報に従って、校正信号を生成及び全サブキャリアに対する校正係数の設定を行う送信ベースバンド処理手段（図１の１０５１〜図１０５Ｎ）を備えることを特徴としている。
【００３５】
【課題を解決するための第２の手段】
本発明の校正方法は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うシステム運用中のアレーアンテナ送受信装置において、全送信経路における全サブキャリアから送信された校正信号の復調シンボル点（位相／振幅情報）群の分散から同一グループを決定する復調シンボルグループ選定手段（図２の２１５）と、エリア別にグループ化された復調シンボル点群から代表値となる１復調シンボル点及びその送信経路番号、サブキャリア番号を選出する校正サブキャリア選択手段（図２の２１３）と、校正信号の送信を行う送信経路、サブキャリア及び復調を行う送信経路、サブキャリアを通知する校正信号制御手段（図２の２１４）と、通知された送信経路及びサブキャリアの情報に従って、校正信号の復調を行う校正信号復調手段（図２の２０９１〜図２０９Ｌ）と、通知された送信経路及びサブキャリアの情報に従って、校正信号を生成及び全サブキャリアに対する校正係数の設定を行う送信ベースバンド処理手段（図２の２０５１〜図２０５Ｎ）を備えることを特徴としている。
【００３６】
【課題を解決するための第３の手段】
本発明の校正方法は、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うシステム運用中のアレーアンテナ送受信装置において、近傍のサブキャリア同士は殆ど相違のない周波数特性を持っているので、ｊ個のサブキャリアを予め周波数方向にグループ化し、その中の１サブキャリアについて校正を行った結果をｊ個にグループ化されたサブキャリア群への共通校正係数として設定する送信ベースバンド処理手段（図６）を備えることを特徴とする
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
［１］ 構成の説明
図１は本発明における第一の実施例の構成を示すブロック図である。
【００３８】
アレーアンテナ（１０１）は、Ｎ個のアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）から構成されていて、各々のアンテナの相関が高くなるように近接して配置されている。
【００３９】
分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）は、それぞれ送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）の出力を入力とし、一方の出力はアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に接続され、他方の出力は加算器（１０７）に接続されている。
【００４０】
加算器（１０７）は、分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）から出力されるユーザとの通信信号及び校正信号を入力とし、無線帯域で合成して受信無線部（１０８）に出力する。このとき、それぞれの校正信号は復調時に抽出することが可能である。例としては符号多重が挙げられる。
【００４１】
受信無線部（１０８）は、加算器（１０７）から出力される多重信号を入力とし、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）へと出力する。
【００４２】
校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）は、受信無線部（１０８）から入力される多重信号及び校正制御部（１１４）から入力される送信経路、サブキャリアの情報から入力信号内の校正信号を抽出して復調シンボル点１（位相／振幅情報）〜復調シンボル点Ｌ（位相／振幅情報）を検出し、復調結果処理部（１１０）へと出力する。
【００４３】
ここで、全送信経路における全サブキャリアについて同時に校正を行う場合、全送信経路×全サブキャリアの数だけ校正信号復調部が必要になる。このような構成にすると装置規模、信号処理の負荷がともに増大するので、本校正ではＬサブキャリアずつの校正を時分割に行うと仮定し、校正信号復調部の数をＬ個としている。従って、同時に生成される校正信号数もＬ通り以下になる。
【００４４】
復調結果処理部（１１０）は、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）の出力及び校正制御部（１１４）からの校正モード切替信号を入力とし、長周期校正では全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点を復調シンボルエリア判定部（１１２）に、短周期校正では計算した校正係数を送信ベースバンド処理部２（１０４２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０４Ｎ）に出力する。
【００４５】
復調シンボルエリア判定部（１１２）は、復調結果処理部（１１０）からの出力を入力とし、全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点を予め設定したエリアに従って分類及びグループ化し、エリア毎の復調シンボル点、送信経路、サブキャリアの情報を校正サブキャリア選択部（１１３）に出力する。
【００４６】
校正サブキャリア選択部（１１３）は、復調シンボルエリア判定部（１１２）からの出力を入力とし、各エリア内で最も中央値に近い復調シンボル点を選び、その送信経路番号及びサブキャリア番号を校正制御部（１１４）に出力する。
【００４７】
校正制御部（１１４）は、校正サブキャリア選択部（１１３）からの出力を入力とし、校正サブキャリア選択部（１１３）からエリア毎に選ばれた送信経路番号、サブキャリア番号を送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）及び校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）に出力する。また、校正制御部（１１４）では、全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点情報から各復調シンボル点がどのエリアに属するのかを決定するための長周期校正モードと、長周期校正で選択された送信経路、サブキャリアにおいてのみ校正を行う短周期校正モードとの２つの校正モードを切り替える制御信号を送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）及び復調結果処理部（１１０）に出力する。
【００４８】
送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）は、復調結果処理部（１１０）から出力される校正係数を用いて、ユーザとの通信信号に補正を行ってから、それぞれに接続される送信無線部２（１０４２）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）に出力する。また、送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）は、校正制御部（１１４）から通知される校正モード及び送信経路、サブキャリアの情報に従って、ユーザとの通信信号に多重した校正信号を生成して、送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）に出力する。
【００４９】
送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）は、送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）の出力を入力とし、多重されたユーザとの通信信号及び校正信号をディジタル／アナログ変換、直交変調、周波数変換、増幅、帯域制限等を行って、それぞれ分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）に出力する。
【００５０】
図２は本発明における第二の実施例の構成を示すブロック図である。ここでは図１と異なる部位についてのみ説明する。
【００５１】
復調シンボルグループ選定部（２１５）は、復調結果処理部（２１０）からの出力を入力とし、予めエリアを分割しているのではなく復調シンボル点の分散から同一の復調シンボル点グループを決定し、同一グループの復調シンボル点、送信経路番号、及びサブキャリア番号を校正サブキャリア選択部（２１３）及び送信ベースバンド処理部２（２０４２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（２０４Ｎ）に出力する。
【００５２】
温度監視部（２１６）は、装置内の温度を検出し、温度情報を校正制御部（２１４）に出力する。
【００５３】
校正制御部（２１４）は、温度監視部（２１６）の出力を入力とし、前回長周期校正を行った温度に対して、予め設定してある温度変動閾値を超えた場合には、長周期校正モードに切り替える校正モード切替信号を送信ベースバンド処理部１（２０４１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（２０４Ｎ）、校正信号復調部１（２０９１）〜校正信号復調部Ｌ（２０９Ｌ）、及び復調結果処理部（２１０）に出力する。
【００５４】
［２］ 実施例の動作の説明
次に、本発明の第一の実施の形態について図１を参照して詳細に説明する。
【００５５】
アレーアンテナ（１０１）は、Ｎ個のアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）から構成される。Ｎ個のアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）は、各送信ベースバンド処理部において位相／振幅を制御することによって、ユーザとの通信信号に対して、送信指向性パターンを形成することができる。
【００５６】
しかし、送信無線部を含む各送信経路内の構成要素における周波数特性（位相／振幅）、温度変動や湿度変動による特性変動、経年変化等のばらつきによって、理想的な送信指向性パターンが形成できなくなっている。
【００５７】
ここで、送信無線部１（１０４１）を含む送信経路を送信経路１、同様に送信無線部２（１０４２）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）を含む送信経路を送信経路２〜送信経路Ｎとする。
【００５８】
本発明の校正方法は、２つの校正モードを持っている。一つは全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点情報から、似かよった位相／振幅特性を持つ復調シンボル点をグループ化して、グループ内において最も中央値に近い復調シンボル点を選出し、実際に校正信号の生成及び復調を行う送信経路、サブキャリアを決定することを目的とする頻度を少なくした長周期校正モードであり、もう一つは長周期校正で選択された送信経路、サブキャリアにおいてのみ校正を行い、同一グループ内のサブキャリアには共通の校正係数を適用することにより、全送信経路における全サブキャリアの校正係数を設定することを目的とする頻度を高くした短周期校正モードである。校正制御部（１１４）からはこれらの校正モードを切り替える校正モード切替信号を出力している。それぞれの校正モードの周期は、例えば、長周期校正を１時間に１回、短周期校正を１０秒に１回などである。
【００５９】
まず、長周期校正モードについて説明する。
【００６０】
校正制御部（１１４）は、長周期校正を行って全送信経路における全サブキャリアのグループ化を行うために送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）、及び復調結果処理部（１１０）に校正モード切替信号を出力する。
【００６１】
送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）は、全送信経路における全サブキャリアの校正信号が生成され、それぞれ送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）へと出力する。送信経路数がＮ、サブキャリア数がＭ、校正信号復調部がＬ個とすると、一度に生成される校正信号の数はＬ通り以下であり、時分割で行う場合は（Ｍ×Ｎ）／Ｌ回の校正を行うことになる。
【００６２】
送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）は、それぞれ接続される送信ベースバンド処理部１（１０４１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０４Ｎ）から入力された校正信号をディジタル／アナログ変換、直交変調、周波数変換、増幅、帯域制限等を行って、それぞれ分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）へと出力する。
【００６３】
分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）は、それぞれ送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）の出力を入力とし、一方の出力はアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に接続され、他方の出力は加算器（１０７）に接続されている。送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）から入力されるユーザとの通信信号及び校正信号の多重信号は、その大部分の電力をそれぞれ接続されるアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に、一部の電力を加算器（１０７）へと出力する。
【００６４】
加算器（１０７）は、分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）から出力されるユーザとの通信信号及び校正信号を入力とし、無線帯域で合成して受信無線部（１０８）に出力する。このとき、それぞれの校正信号は復調時に抽出することが可能である。例としては符号多重が挙げられる。
【００６５】
受信無線部（１０８）は、加算器（１０７）から出力される多重信号を入力とし、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）へと出力する。
【００６６】
校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）は、受信無線部（１０８）から入力される多重信号及び校正制御部（１１４）から入力される送信経路、サブキャリアの情報から入力信号内の校正信号を抽出して復調シンボル点１（位相／振幅情報）〜復調シンボル点Ｌ（位相／振幅情報）を検出し、復調結果処理部（１１０）へと出力する。
【００６７】
復調結果処理部（１１０）は、長周期校正モードにおいては、全送信経路における全サブキャリアの復調シンボル点を復調シンボルエリア判定部（１１２）に出力する。ここで、送信ベースバンド処理部１（１０５１）から出力される全サブキャリアにおける校正信号の復調シンボル点を基準復調結果として、送信ベースバンド処理部２（１０４２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０４Ｎ）から出力される全サブキャリアの復調シンボル点を正規化することによって、位相（遅延）／振幅（利得）情報を得ることができる。従って、復調結果処理部（１１０）からは、送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）が生成した全ての校正信号において、正規化された復調シンボル点（位相／振幅）、送信経路番号、サブキャリア番号が復調シンボルエリア判定部（１１２）に出力される。
【００６８】
復調シンボルエリア判定部（１１２）は、復調結果処理部（１１０）から入力された正規化後の復調シンボル点、送信経路番号、サブキャリア番号から予め分割されたエリア毎に分類され、グループ化されることになる。復調シンボルエリア判定部（１１２）において、分割するエリア数を増減することによって、グループ化を行うエリアの面積も増減する。このようにして、校正精度を調整することができる。
【００６９】
ここで、送信経路１における全サブキャリアの復調シンボル点は、正規化を行う基準（Ｉ／Ｑ） ＝ （１， ０）となっているため、復調シンボルエリア判定部（１１２）に復調結果を出力する必要はない。説明を間単にするために送信経路２のみの復調結果について説明を行う。
【００７０】
図３は９６エリアに分割したＩ／Ｑ座標面を示す。
【００７１】
ここで、送信経路２の全サブキャリアについて正規化された復調シンボル点をプロットしていくと、図４に示すような復調シンボル点群のグループができる。送信経路２において同一グループとされたエリア内の復調シンボル点を持つサブキャリアには共通の校正係数を適用することになる。
【００７２】
最終的に復調シンボルエリア判定部（１１２）には、経路２〜経路Ｎの全サブキャリアにおける復調シンボル点が入力されることになり、異なる経路番号、サブキャリア番号であっても同一エリア内にある復調シンボル点であれば同一グループとして扱われることになる。このように全送信経路において同一グループとされたエリア内の復調シンボル点を持つサブキャリアには共通の校正係数を適用することになる。
【００７３】
校正サブキャリア選択部（１１３）は、復調シンボルエリア判定部（１１２）から同一グループに属する復調シンボル点、及びそれらの経路番号、サブキャリア番号の情報が入力され、グループ内で最も中央値に近い位相／振幅特性を持った復調シンボル点、及びその経路番号、サブキャリア番号を校正制御部（１１４）に出力する。このようにして復調シンボル点が存在するエリア毎に校正を行う１サブキャリアが選択されることになる。
【００７４】
校正制御部（１１４）は、校正サブキャリア選択部（１１３）の出力であるグループ毎に選定した経路番号、サブキャリア番号を受け取ると、送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）、復調結果処理部（１１０）に短周期校正モードに切り替える校正モード切替信号を出力する。また、送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）には、実際に校正信号を生成及び復調を行う送信経路番号、サブキャリア番号を出力する。
【００７５】
次に短周期校正モードの説明を行う。
【００７６】
長周期校正モードを完了した校正制御部（１１４）の出力結果より、校正信号を送信する送信経路番号、サブキャリア番号が決定しているので、短周期校正モードの送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）から送信無線部２（１０４２）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）に校正信号を出力する。全サブキャリアについて基準となる送信経路１の送信ベースバンド処理部１（１０５１）からは、選択されたサブキャリア番号全てから校正信号を送信無線部１（１０４１）に出力する。
【００７７】
送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）は、それぞれ接続される送信ベースバンド処理部１（１０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）から入力された校正信号をディジタル／アナログ変換、直交変調、周波数変換、増幅、帯域制限等を行って、それぞれ分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）へと出力する。
【００７８】
分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）は、それぞれ送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）の出力を入力とし、一方の出力はアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に接続され、他方の出力は加算器（１０７）に接続されている。送信無線部１（１０４１）〜送信無線部Ｎ（１０４Ｎ）から出力されるユーザとの通信信号及び校正信号の多重信号は、その大部分の電力をそれぞれ接続されるアンテナ素子（１０２１〜１０２Ｎ）に、一部の電力を加算器（１０７）へと出力する。
【００７９】
加算器（１０７）は、分配器１（１０３１）〜分配器Ｎ（１０３Ｎ）から出力されるユーザとの通信信号及び校正信号を入力とし、無線帯域で合成して受信無線部（１０８）に出力する。このとき、それぞれの校正信号は復調時に抽出することが可能である。例としては符号多重が挙げられる。
【００８０】
受信無線部（１０８）は、加算器（１０７）から出力される多重信号を入力とし、帯域制限、増幅、周波数変換、直交復調、アナログ／ディジタル変換等を行って、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）へと出力する。ここで、復調器の数がＬ個しかないので、短周期校正において生成される校正信号の数がＬ個以上だとすると、時分割の校正を行うことになる。
【００８１】
校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）は、校正制御部（１１４）から出力される送信経路番号、及びサブキャリア番号を入力とし、受信無線部（１０８）が出力する多重信号から校正信号を抽出して、その復調シンボル点、送信経路番号、サブキャリア番号を復調結果処理部（１１０）に出力する。
【００８２】
復調結果処理部（１１０）は、校正信号復調部１（１０９１）〜校正信号復調部Ｌ（１０９Ｌ）から入力される復調結果から校正係数を計算し、送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）へ出力する。
【００８３】
送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）は、復調結果処理部（１１０）から入力された校正係数に従って、全サブキャリアにおける校正係数を設定する。なお、グループ化されているサブキャリア同士においては、グループ内で選択された１つの送信経路及びサブキャリアの校正係数を共通に設定する。
【００８４】
ここで、図５に送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）における校正係数の加算方法について説明する。
【００８５】
Ｓ／Ｐ（５０１）はシリアル／パラレル変換器であり、多重ユーザ信号のシリアルデータを入力とし、サブキャリア毎のシリアルデータを出力する。加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）は、Ｓ／Ｐ（５０１）の出力を入力とし、サブキャリア毎に与えられる校正係数を付加する。Σ（５０３）は合成器であり、加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）からの出力を入力とし、合成した多重ユーザ信号をそれぞれ接続される送信無線部に出力する。
【００８６】
Ｓ／Ｐ（５０１）は、既に送信経路毎に位相／振幅制御によって、それぞれ重み付けを行った各ユーザ信号の多重信号を入力とし、それぞれサブキャリア毎のシリアルデータに変換されて加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）に出力される。すなわち、サブキャリア数がＭ個の場合、ＳＣ（１）， ＳＣ（２）， …， ＳＣ（ｍ）が出力される。
【００８７】
加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）は、Ｓ／Ｐ（５０１）の出力であるサブキャリア毎の多重ユーザ信号ＳＣ（１）， ＳＣ（２）， …， ＳＣ（ｍ）に対して、それぞれの校正係数（Ｃ１， Ｃ２， ・・・， Ｃｍ）による位相／振幅の補正を行ってから、Σ（５０３）に出力する。このとき、同一グループに属するサブキャリアに対しては、共通の校正係数を適用できるため、ＳＣ（１），ＳＣ（２），ＳＣ（ｍ）が同一グループに属するとすれば、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃｍとなっている。
【００８８】
Σ（５０３）は、加算器１（５０２１）〜加算器ｍ（５０２ｍ）の出力である校正係数により補正されたサブキャリア毎の多重ユーザ信号を合成し、それぞれに接続される送信無線部に出力される。
【００８９】
次に図６は、図５におけるＳ／Ｐと各加算器の間にスイッチング・マトリクス（６０４）を追加してある。
【００９０】
このスイッチング・マトリクスは、長周期校正によって得られたグループ化情報が入力され、各サブキャリア出力ＳＣ（１）， ＳＣ（２）， …， ＳＣ（ｍ）に対して、それぞれ１対Ｋの接続を行う。すなわち、入力されるＭ個のサブキャリアをＫ個以下にグループ化して加算器１（６０２１）〜加算器ｋ（６０２ｋ）に出力する。ここで、Ｋは復調シンボルエリア判定部（図１の１１２）が分割したエリア数と同じ数である。
【００９１】
スイッチング・マトリクス（６０４）によって、共通の校正係数を用いて補正を行う同一グループのサブキャリア群を合成し、校正係数を付加する加算器の数を復調シンボルエリア判定部（図１の１１２）がＩ／Ｑ座標面を分割した数まで減らすことが出来る。
【００９２】
例えば、１０００のサブキャリアを用いて８本のアンテナ素子から送信を行う装置において、厳密に言えば１０００×８＝８０００のサブキャリアに対してそれぞれ校正係数を計算して設定するべきだが、長周期校正において復調シンボル点群が存在するエリアが４０しかないとすれば、送信ベースバンド処理部２（１０５２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０５Ｎ）において校正信号を生成するのは４０通りで足りることになる。また、基準送信経路である送信ベースバンド処理部１（１０５１）から校正信号を送信するサブキャリア数も最大４０にしかならない。但し、異なる送信経路において同一のサブキャリア番号が選択された場合は、送信ベースバンド処理部１（１０５１）から送信するサブキャリア数が４０通りより少なくなる。同様に短周期校正において計算される校正係数も４０個となり、４０個の校正係数で８０００のサブキャリアに対する全ての校正を行えることになる。
【００９３】
このように、多数のサブキャリアを用いて広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、殆ど差のない周波数特性を持つサブキャリア群を、送信経路番号やサブキャリア番号にかかわらずグループ化することによって、簡易な構成にて信号処理量を削減しながら、一定の精度を保つ校正方法を提供することが可能になる。なお、本校正方法は、アレーアンテナ送受信装置であれば、マルチキャリアを用いた伝送装置だけでなく、シングルキャリアを用いた伝送装置にも適用することができる。
【００９４】
【発明の他の実施例】
次に本発明の第一の実施の形態に関する他の実施の形態を図２に示す。
【００９５】
本実施例の第一の形態では、予め分割されたＩ／Ｑ座標面において、同一グループとなる送信経路及びサブキャリアを決定したが、復調シンボル点群の分散から同一グループエリアを決定し、グループ化を行うことで同様の効果が得られる。この場合、復調シンボルグループ選定部（２１５）は、同一グループに割り当てた復調シンボル点群に関して、復調シンボル点（位相／振幅情報）、送信経路番号、及びサブキャリア番号を校正サブキャリア選択部（２１３）に出力する手段になる。
【００９６】
温度監視部（２１６）は、装置内の温度を監視し、校正制御部（２１４）に温度情報を出力する手段になる。校正制御部（２１４）では、前回長周期校正を行った温度情報に対して、予め設定した温度変動を超えた場合に送信ベースバンド処理部１（２０５１）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（２０５Ｎ）、校正信号復調部１（２０９１）〜校正信号復調部Ｌ（２０９Ｌ）及び復調結果処理部（２１０）にグループ化を行うための全送信経路における全サブキャリアの校正を実施する制御信号を出力する手段になる。
【００９７】
このように装置の温度変動が大きい環境においては、グループ化を行う校正頻度を高くすることによって、校正精度の劣化を防ぐことができる。
【００９８】
【発明の他の実施例】
本実施例の第一の形態では、各送信ベースバンド処理部２（１０４２）〜送信ベースバンド処理部Ｎ（１０４Ｎ）において、全サブキャリアについて校正係数を設定していたが、送信経路内の構成要素は近傍のサブキャリアに関しては、同じような周波数特性（位相／振幅）を示すので、ｊ個の隣接するサブキャリアに対して予めグループ化を行い、共通の校正係数を設定するものとし、長周期校正においてもｊ個のうちの１サブキャリアから校正信号を送信して得られた復調シンボル点をｊ個のサブキャリア群における共通の復調シンボル点とする。この近傍サブキャリアにおけるグループ化、及び近傍でなくても酷似した周波数特性（位相／振幅）を持つサブキャリアのグループ化を行うことにより、さらに校正を行うサブキャリア数を減らすことが可能になる。本校正方法における校正係数の加算方法を図７に示す。なお、予めグループ化する隣接サブキャアリア数ｊは、伝送帯域やサブキャリア数に依存して決定されるが、図７ではｊ＝３となっている。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、次のような効果を奏する。
【０１００】
第１に、周波数特性（位相／振幅）が殆ど同じであるサブキャリアを同一送信経路だけでなく異なる送信経路も含めてグループ化することによって、校正信号の生成部、校正信号の復調部、校正係数の計算処理部に関する装置規模を縮小できるため、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、校正に対する装置規模の増大を最小限にしながら、一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することができる。
【０１０１】
第２に、周波数特性（位相／振幅）が殆ど同じであるサブキャリアを同一送信経路だけでなく異なる送信経路も含めてグループ化することによって、大幅に削減したサブキャリア数で校正を行うことで、全送信経路における全サブキャリアの校正係数を設定できるため、マルチキャリアによって広帯域伝送を行うアレーアンテナ送受信装置において、校正に対する信号処理の増大を最小限にしながら、一定の精度を保つ送信経路の校正方法を提供することができる。
【０１０２】
第３に、装置温度を監視することにより、周波数特性（位相／振幅）が変化するような温度変動が起きた場合、グループ化を行う校正の頻度を高くしているため、校正を行うキャリア数及び校正係数を計算するキャリア数を大幅に削減したにもかかわらず、装置の温度変動に対しても一定の精度を維持できる送信経路の校正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の校正方法を用いたアレーアンテナ送受信装置の第一の構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の構成における他の実施の形態を示す図である。
【図３】Ｉ／Ｑ座標面のエリア分割を示す図である。
【図４】復調シンボル点のグループ化（正規化後）を示す図である。
【図５】校正係数の加算方法１を示す図である。
【図６】校正係数の加算方法２を示す図である。
【図７】校正係数の加算方法３を示す図である。
【図８】従来の校正方法を用いたアレーアンテナ送受信装置を示す図である。
【図９】位相差と振幅比（正規化前）を示す図である。
【図１０】位相差と振幅比（正規化後）を示す図である。
【符号の説明】
１０１ アレーアンテナ
１０２１〜１０２Ｎ アンテナ素子１〜アンテナ素子Ｎ
１０３１〜１０３Ｎ 分配器１〜分配器Ｎ
１０４１〜１０４Ｎ 送信無線部１〜送信無線部Ｎ
１０５１〜１０５Ｎ 送信ベースバンド処理部１〜送信ベースバンドＮ
１０６ 送信手段
１０７ 加算器
１０８ 受信無線部
１０９１〜１０９Ｌ 校正信号復調部１〜校正信号復調部Ｌ
１１０ 復調結果処理部
１１１ 送信無線部特性測定手段
１１２ 復調シンボルエリア判定部
１１３ 校正サブキャリア選択部
１１４ 校正制御部
Claims (10)
- 次の各手段を含むことを特徴とするアレーアンテナ送受信装置。
（イ） 各校正信号復調部は、校正制御部から指定された校正信号を復調し、その復調結果を復調結果処理部に出力する手段
（ロ） 復調結果処理部は、各校正信号復調部から出力される校正信号の復調結果を入力とし、復調シンボルエリア判定部に送信経路番号、サブキャリア番号、及び正規化後の復調シンボル点（位相／振幅情報）を出力する手段
（ハ） 復調結果処理部は、各校正信号復調部から出力される校正信号の復調結果を入力とし、計算した校正係数を各送信ベースバンド処理部に出力する手段
（ニ） 復調シンボルエリア判定部は、復調結果処理部から出力される送信経路番号、サブキャリア番号、及び正規化後の復調シンボル点（位相／振幅情報）を入力とし、各復調結果を予め分割したＩ／Ｑ座標面上のどのエリアに属するかを判定し、その結果を校正サブキャリア選択部及び各送信ベースバンド処理部に出力する手段
（ホ） 校正サブキャリア選択部は、復調シンボルエリア判定部から出力されるエリア毎に分類された復調シンボル点（位相／振幅情報）群の中から、該当エリア内で最も中央値に近い送信経路番号、及びサブキャリア番号を１つ選択し、その結果を校正制御部に出力する手段
（ヘ） 校正制御部は、校正サブキャリア選択部から出力されるエリア毎に選択された送信経路番号とサブキャリア番号を各送信ベースバンド処理部、及び各校正信号復調部に出力する手段
（ト） 校正制御部は、各送信ベースバンド処理部、各校正信号復調部、及び復調結果処理部に校正モードを切り替える校正モード切替信号を出力する手段
（チ） 各送信ベースバンド処理部は、復調結果処理部から出力される校正係数、及び復調シンボルエリア判定部から出力される同一エリアに分類された送信経路番号及びサブキャリア番号を入力とし、全送信経路における全サブキャリアの校正係数を設定する手段
（リ） 各送信ベースバンド処理部は、校正制御部から入力される校正モード切替信号、及び校正を行う送信経路とサブキャリア情報に従って、校正信号を生成する手段 - 全送信経路における全サブキャリアの復調結果から、殆ど差のない位相／振幅特性を持ったサブキャリアを同一送信経路、または異なる送信経路にかかわらずグループ化を行うことを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ送受信装置。
- 同一グループ内の１サブキャリアに対してのみ校正係数を計算し、得られた校正係数を同一グループに属する全サブキャリア群における共通の校正係数として設定することを特徴とする請求項２に記載のアレーアンテナ送受信装置。
- 同一グループに属するサブキャリア群において、エリア内で最も中央近くに位置する復調シンボル点を持つサブキャリアを「校正を行う１サブキャリア」として選出することを特徴とする請求項２または３に記載のアレーアンテナ送受信装置。
- グループ化を行うための全送信経路における全サブキャリアの校正を長周期に、グループ化を行った後の校正を短周期に行うことを特徴とする請求項２、３または４に記載のアレーアンテナ送受信装置。
- グループ化を行うための分割エリア数を増減させることによって、校正精度を調整できることを特徴とする請求項２、３、４または５に記載のアレーアンテナ送受信装置。
- 次の各手段を含むことを特徴とするアレーアンテナ送受信装置。
（イ） 各校正信号復調部は、校正制御部から指定された校正信号を復調し、その復調結果を復調結果処理部に出力する手段
（ロ） 復調結果処理部は、各校正信号復調部から出力される校正信号の復調結果を入力とし、復調シンボルグループ選定部に送信経路番号、サブキャリア番号、及び正規化後の復調シンボル点（位相／振幅情報）を出力する手段
（ハ） 復調結果処理部は、各校正信号復調部から出力される校正信号の復調結果を入力とし、計算した校正係数を各送信ベースバンド処理部に出力する手段
（ニ） 復調シンボルグループ選定手段は、復調結果処理部から出力される送信経路番号、サブキャリア番号、及び正規化後の復調シンボル点（位相／振幅情報）を入力とし、各復調結果の復調シンボル点の分散から同一のシンボル点グループを決定し、同一のグループの復調シンボル点、送信経路番号、サブキャリア番号を校正サブキャリア選択部及び各送信ベースバンド処理部に出力する手段
（ホ） 校正サブキャリア選択部は、復調シンボルグループ選定手段から出力されるグループ毎に分類された復調シンボル点（位相／振幅情報）群の中から、グループ内で最も中央値に近い送信経路番号、及びサブキャリア番号を１つ選択し、その結果を校正制御部に出力する手段
（ヘ） 校正制御部は、校正サブキャリア選択部から出力されるグループ毎に選択された送信経路番号とサブキャリア番号を各送信ベースバンド処理部、及び各校正信号復調部に出力する手段
（ト） 校正制御部は、各送信ベースバンド処理部、各校正信号復調部、及び復調結果処理部に校正モードを切り替える校正モード切替信号を出力する手段
（チ） 各送信ベースバンド処理部は、復調結果処理部から出力される校正係数、及び復調シンボルグループ選定手段から出力される同一グループに分類された送信経路番号及びサブキャリア番号を入力とし、全送信経路における全サブキャリアの校正係数を設定する手段
（リ） 各送信ベースバンド処理部は、校正制御部から入力される校正モード切替信号、及び校正を行う送信経路とサブキャリア情報に従って、校正信号を生成する手段 - 全送信経路における全サブキャリアのグループ化を行う校正を装置の温度情報に基づいて実行することを特徴とする請求項７に記載のアレーアンテナ送受信装置。
- 同一グループにおけるサブキャリアを合成した後に校正係数を付加し、加算回路の数を削減することを特徴とする請求項１ないし８のうちのいずれか１項に記載のアレーアンテナ送受信装置。
- マルチキャリアによって広帯域伝送を行う装置において、送信経路内の構成要素が同じような周波数特性（位相／振幅）を持つ近傍のサブキャリア群を周波数方向にグループ化し、共通の校正係数を適用することを特徴とする請求項１ないし８のうちのいずれか１項に記載のアレーアンテナ送受信装置。
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