JP4578725B2

JP4578725B2 - Communication apparatus and transmitting array antenna calibration method thereof

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Publication number: JP4578725B2
Application number: JP2001177064A
Authority: JP
Inventors: 敦岡村; 高志関口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: JP2002368664A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システム等で無線通信局の送信アンテナにフェーズドアレーアンテナを用いる通信装置およびその送信アレーアンテナ校正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の送信アンテナにフェーズドアレーアンテナを用いた通信装置の構成を示したブロック図である。図において、１はＭ個の素子アンテナからなる送信アレーアンテナを有する通信局、２は通信局１の送信対象である通信局である。通信局１の構成要素として、３−１〜３−Ｍは荷重、４−１〜４−ＭはＤ／Ａ変換器、５−１〜５−Ｍは送信機、６−１〜６−Ｍは送信アレーアンテナをなす素子アンテナ、７は校正用参照信号メモリ、８は通信局１の受信アンテナ、９は受信機、１０はＡ／Ｄ変換器、１１は制御手段である。また、通信局２の構成要素として、１２は通信局２のアンテナ、１３はデュープレクサ、１４は受信機、１５は荷重計算手段、１６は校正用参照信号メモリ、１７は送信機である。
【０００３】
図６に示すように、通信局１から例えば送信ＤＢＦアレーアンテナを用いて通信局２に送信信号を送信する際、荷重３−１〜３−Ｍを調整して、送信ビームパターンを通信局２に指向させる。
最適な送信ビームパターンの形成には、Ｄ／Ａ変換器４、送信機５、素子アンテナ６までの各送信チャネルの特性差を補正するための正確な校正データを要するが、校正データの取得には多大な労力を要し、校正データを記憶するメモリも多大なものとなるため高コストになるという問題もあった。校正データの誤差は最適な送信ビームパターンの形成を阻害し、これも通信精度の劣化に大きくつながる。
【０００４】
また、送信ビームパターンを正しく指向させるためには、通信局１からから通信局２への正確な方位角をリアルタイムで知る必要があるが、方位角を正しく測定するためには別途、通信局１に方探装置を備えるか、または通信局２に測位装置を備える必要があり、高コスト化、装置の大規模化を招き、実現を困難にさせていた。
【０００５】
さらに、通信局１から通信局２へ向かう電波の経路にマルチパスが存在すると、図６にも示されるように、通信局２のアンテナ２１には直接波のみならずマルチパス反射波も受信されるため、通信精度が大きく劣化する。
【０００６】
なお、基地局での送受信においてアレーアンテナを共有し、受信アレーアンテナをアダプティブ化し、受信アレーアンテナの収束後の荷重を送信アレーアンテナの荷重にコピーして用いるという方法も提案されている。しかし、特に送受信で異なる周波数帯を用いる通信方式では、受信の最適荷重が送信の最適荷重とは異なるため、送信アレーアンテナの校正は困難である。
【０００７】
上記のような、送信アレーアンテナの校正の問題を解決する従来技術として、文献１：英国特許２３１３２６１に開示されたものがある。
図７は上記文献１に示された従来技術による通信装置の送信信号の校正における動作を示したフローチャートである。
【０００８】
図において、ステップ７１で、通信局１において制御手段１１が送信機５−２〜５−Ｍの出力を０にして、送信機５−１のみを動作させて校正用参照信号ｒ（１）、…、ｒ（Ｎ）を素子アンテナ６−１のみから送信する。このとき、複素数の値で与えられる荷重３−１〜３−Ｍはすべて共通な値にセットしておく。
【０００９】
ステップ７２で、通信局２は素子アンテナ６−１から送信された電波を受信し、荷重計算手段１５で校正用参照信号メモリ１６にあらかじめコピーされた校正用参照信号ｒとこの受信信号との相関をとるなどして比較し、相関値の複素数ｗ１を記憶する。
【００１０】
次に、ステップ７３で、通信局１において制御手段が送信機５−１，５−３〜５−Ｍの出力を０にして送信機５−２のみを動作させて校正用参照信号ｒ（１）、…、ｒ（Ｎ）を素子アンテナ６−２のみから送信する。
ステップ７４で、通信局２が素子アンテナ６−２から送信された電波を受信し、荷重計算手段１５で校正用参照信号ｒと受信信号から相関値の複素数ｗ２を記憶する。これを順次、ステップ７５、７６までＭ素子分繰り返す。
その後、ステップ７７で、通信局２は上記ｗ１〜ｗＭまでを最適荷重ベクトルｗとして通信局１に送信する。
【００１１】
ステップ７８で、通信局は最適荷重ベクトルｗを受信し、制御手段１１がｗ１〜ｗＭの複素共役値をそれぞれ複素荷重３−１〜３−Ｍにセットする。
その後、ステップ７９で、通信局１は送信機５−１〜５−Ｍを動作状態にして、校正用参照信号ｒに換え通信信号を素子アンテナ６−１〜６−Ｍから同時に送信する。
以上のようにして、従来の通信装置では送信信号の校正を行なっていた。
【００１２】
ここで、図６で示されている送信波の状態は、ステップ７３の状態を示しており、素子アンテナ６−２のみから電波が送信されている。通信局１のＤ／Ａ変換器４−２、送信機５−２、素子アンテナ６−２までの送信チャネルの通過と、素子アンテナ６−２から通信局２のアンテナ１２までの直接波の伝播経路通過の間における振幅、位相の変化を表すパラメータをａ２と、送信チャネルの通過とマルチパス反射波の伝播経路通過の間における振幅、位相の変化を表すパラメータをｂ２と表すとき（ここでは簡単のためマルチパスは１波としている）、通信局２のアンテナ１２の受信信号は図６に示されているように、ｒ（ｉ）ａ２＋ｒ（ｉ）ｂ２＝（ａ２＋ｂ２）ｒ（ｉ）となる。ｈ２≡ａ２＋ｂ２が校正すべきパラメータである。
【００１３】
ステップ７４で受信信号と参照信号ｒとの相関値を求めれば、その相関値ｗ２は次式（１）で表わせ、ｈ２にｒの電力＜r（ｉ）ｒ（ｉ）*＞が乗じられた値となる。
【数１】

ここで、＜＞は時間ｉ＝１、…、Ｎにおける平均を、＊は複素共役を示す。
同様に、ｗ１、ｗ３〜ｗＭもそれぞれｈ１、ｈ３〜ｈＭに比例した値になる。
ステップ７９で、通信波が送信されるときは、複素荷重３−１〜３−Ｍはそれぞれｈ１*〜ｈＭ*になっているため、素子アンテナ６−１〜６−Ｍから送信された電波は、通信局２の受信アンテナ１２で同相で受信されることになり、送信アレーアンテナの校正が達成される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来技術では、送信アレーアンテナ６の校正処理時に、図６に示すような校正用参照信号ｒが素子アンテナ６−１〜６−Ｍから同時に送信されない。
一般に、アレーアンテナは素子間、給電線の結合等があるため、各素子アンテナ６−１〜６−Ｍが同時に給電されている場合と、１素子のみ給電されている場合とでは電気的特性が異なる。そのため、上記従来技術による校正では校正誤差が生じ、通信時にセットされる複素荷重３−１〜３−Ｍは全素子給電時の最適荷重と異なるため特性が劣化する。
【００１５】
また、校正処理時に各素子アンテナ毎に時分割で校正用参照信号ｒを送信するため、全素子の校正を終えるまでには多大な時間を要するという問題もある。これは、単に校正時間が長引くだけに留まらず、通信局の移動などにより校正時間中にマルチパスなどの電波伝播環境が急速に変化する場合には、校正時と通信時の伝播経路特性の変化に追従できず校正誤差を生じる恐れがある。
さらに、通信局２に荷重計算手段１５や校正用参照信号メモリ１６を有することは、通信局２が携帯端末などである場合、端末重量、容積、消費電力の面で不利で、現有装置に適用する際には大幅な改造を要する。また、校正用参照信号を事前に通信局２へ送信しておく必要もある。
【００１６】
なお、上記文献１では、校正用参照信号ｒを各素子アンテナ毎に時分割で送信する代わりに、各素子アンテナ６−１〜６−Ｍの送信信号を周波数で分割、またはスペクトル拡散の変調コードで分割して同時に送信する方法（第２の従来技術）も開示されているが、この場合は、より多く（Ｍ倍）の周波数チャネルまたはコードチャネルを占有するため、通信容量を圧迫する。加えて、周波数分割方式、スペクトル拡散方式を採用していない通信装置には適用できない。
【００１７】
また、上記文献１では、校正用参照信号ｒを同時に送信する別の校正処理方法として、荷重値ｗ１〜ｗＭの候補を離散的に与え、離散的荷重値のすべての組み合わせ［ｗ１、…、ｗＭ］についてそれぞれ全素子から送信し、通信局２の受信電力が最大となる荷重値の組み合わせ［ｗ１、…、ｗＭ］を探索し、この荷重組み合わせを通信時の荷重として用いる方法（第３の従来技術）も示されている。
しかしながら、この方法ではｗ１〜ｗＭの組み合わせの離散的候補を粗い間隔で与えると、選ばれた荷重でも最適荷重ｈ１*〜ｈＭ*からの誤差が十分小さくならず通信品質が劣化する恐れがある。
【００１８】
逆にｗ１〜ｗＭの組み合わせの離散的候補を小さい間隔で与えると、ｗ１〜ｗＭのすべての組み合わせを記憶するメモリの容量が著しく大きくなるだけでなく、受信電力が最大となるｗ１〜ｗＭの組み合わせ探索時間が増大し、校正時間増大の問題や伝播経路変化への追従遅れから校正誤差を生じる恐れがある。特に、素子数Ｍが多いアレーアンテナの場合、上記問題は顕著になる。
【００１９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、校正時間の短縮、または通信容量の抑制により、正確に送信アレーアンテナ６の校正が達成でき、最小限の改造で現有装置に適用できる送信アレーアンテナ６を備えた通信装置、ならびにその送信アンテナの校正方法を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る通信装置は、複数の素子アンテナから送信される各信号を要素にもつベクトルを送信ベクトル信号とする送信アレーアンテナを有し、該送信アレーアンテナから互いに異なる複数の上記送信ベクトル信号を送信する第１の通信局と、上記第１の通信局より送信された送信ベクトル信号を受信して、上記第１の通信局へ受信した受信ベクトル信号を送信する第２の通信局とを備え、上記第１の通信局は、上記第２の通信局より受信した受信ベクトル信号と、上記送信ベクトル信号とに基づいて、上記送信アレーアンテナの荷重の最適値を決定する荷重制御手段を備え、上記第１の通信局は、上記送信アレーアンテナの複数の互いに異なる荷重ベクトルを用いることにより、上記複数の送信ベクトル信号を生成し、上記荷重制御手段は、ｈ＝（Ｖ ^H Ｖ） ^-1 Ｖ ^H ｄ（ｈは伝搬パラメータベクトルの推定値、Ｖは送信ベクトル信号生成行列、Ｖ ^H はＶの転置行列、ｄは受信ベクトル信号行列である。）で与えられるベクトルの複素共役ベクトルを求め、該複素共役ベクトルを通信時の荷重の最適値として決定する。
【００２３】
また、上記荷重制御手段を第１の荷重制御手段とし、上記第２の通信局は、上記第１の通信局より受信した受信ベクトル信号に基づいて、送信アレーアンテナの荷重の最適値を決定する第２の荷重制御手段を備え、該第２の荷重制御手段は、決定した最適値の情報信号を上記第１の通信局へ送信するものである。
【００２４】
また、上記第２の通信局は、受信ベクトル信号を符号化して、上記第１の荷重制御手段に伝送するものであるものである。
【００２５】
また、上記第１の通信局は、複数の送信ベクトル信号を時分割で送信し、上記第２の通信局は、上記分割された各時刻の受信ベクトル信号を受信するものである。
【００２６】
また、上記第１の通信局は、複数の送信ベクトル信号を周波数分割で送信し、上記第２の通信局は、上記分割された各周波数の受信ベクトル信号を受信するものである。
【００２７】
また、上記第１の通信局は、複数の送信ベクトル信号をそれぞれ互いに異なるスペクトル拡散コードで変調して送信し、上記第２の通信局は、拡散コードで復調して上記受信ベクトル信号を受信するものである。
【００２８】
また、この発明に係る通信装置は、複数の素子アンテナから送信される各信号を要素にもつベクトルを送信ベクトル信号とし、互いに異なる複数の上記送信ベクトル信号を送信する送信アレーアンテナと、上記送信アレーアンテナからの上記送信ベクトル信号を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナにより受信した受信ベクトル信号と、上記送信ベクトル信号とに基づいて、送信アレーアンテナの荷重の最適値を決定する第１の荷重制御手段を備え、上記送信アレーアンテナは、複数の互いに異なる荷重ベクトルを用いることにより、上記複数の送信ベクトル信号を生成し、上記第１の荷重制御手段は、ｈ＝（Ｖ ^H Ｖ） ^-1 Ｖ ^H ｄ（ｈは伝搬パラメータベクトルの推定値、Ｖは送信ベクトル信号生成行列、Ｖ ^H はＶの転置行列、ｄは受信ベクトル信号行列である。）で与えられるベクトルの複素共役ベクトルを求め、該複素共役ベクトルを通信時の荷重の最適値として決定する。
【００２９】
この発明に係る通信装置の送信アレーアンテナ校正方法は、複数の素子アンテナから送信される各信号を要素にもつベクトルを送信ベクトル信号とする送信アレーアンテナを有する第１の通信局にて、該送信アレーアンテナから互いに異なる複数の上記送信ベクトル信号を送信する第１通信ステップと、上記第１の通信局より送信された送信ベクトル信号を第２の通信局にて受信し、上記第１の通信局へ受信した上記受信ベクトル信号を送信する第２通信ステップと、上記第１の通信局が、上記第２の通信局より受信した受信ベクトル信号と、上記送信ベクトル信号とに基づいて、上記第１の荷重制御手段にて送信アレーアンテナの荷重の最適値を決定する荷重決定ステップとを備え、上記第１通信ステップは、上記送信アレーアンテナの複数の互いに異なる荷重ベクトルを用いることにより、上記複数の送信ベクトル信号を上記第１の通信局にて生成し、上記荷重決定ステップは、ｈ＝（Ｖ ^H Ｖ） ^-1 Ｖ ^H ｄ（ｈは伝搬パラメータベクトルの推定値、Ｖは送信ベクトル信号生成行列、Ｖ ^H はＶの転置行列、ｄは受信ベクトル信号行列である。）で与えられるベクトルの複素共役ベクトルを荷重決定手段にて求め、該複素共役ベクトルを通信時の荷重の最適値として決定する。
【００３２】
また、上記第２の通信ステップは、上記第１の通信局より受信した受信ベクトル信号に基づいて、送信アレーアンテナの荷重の最適値を決定する第２の荷重制御手段にて決定した最適値の情報信号を上記第１の通信局へ送信するものである。
【００３３】
また、上記第２の通信ステップは、受信ベクトル信号を上記第２の通信局にて符号化して、第１の荷重制御手段に伝送するものである。
【００３４】
また、上記第１の通信ステップは、上記第１の通信局にて複数の送信ベクトル信号を時分割で送信し、上記第２の通信ステップは、上記分割された各時刻の受信ベクトル信号を上記第２の通信局にて受信するものである。
【００３５】
また、上記第１の通信ステップは、上記第１の通信局にて複数の送信ベクトル信号を周波数分割で送信し、上記第２の通信ステップは、上記分割された各周波数の受信ベクトル信号を上記第２の通信局にて受信するものである。
【００３６】
また、上記第１の通信ステップは、上記第１の通信局にて複数の送信ベクトル信号をそれぞれ互いに異なるスペクトル拡散コードで変調して送信し、上記第２の通信ステップは、拡散コードで復調して上記受信ベクトル信号を上記第２の通信局にて受信するものである。
【００３７】
また、この発明に係る通信装置の送信アレーアンテナ校正方法は、複数の素子アンテナから送信される各信号を要素にもつベクトルを送信ベクトル信号とする互いに異なる複数の上記送信ベクトル信号を送信アレーアンテナにて送信する送信ステップと、上記送信アレーアンテナより上記送信ベクトル信号を受信手段にて受信する受信ステップと、上記受信アンテナにより受信した受信ベクトル信号と、上記送信ベクトル信号とに基づいて、送信アレーアンテナの荷重の最適値を第１の荷重制御手段にて決定する荷重決定ステップとを備え、上記送信ステップは、上記送信アレーアンテナの複数の互いに異なる荷重ベクトルを用いることにより、上記複数の送信ベクトル信号を上記送信アレーアンテナにて生成し、上記荷重決定ステップは、ｈ＝（Ｖ ^H Ｖ） ^-1 Ｖ ^H ｄ（ｈは伝搬パラメータベクトルの推定値、Ｖは送信ベクトル信号生成行列、Ｖ ^H はＶの転置行列、ｄは受信ベクトル信号行列である。）で与えられるベクトルの複素共役ベクトルを上記第１の荷重制御手段にて求め、該複素共役ベクトルを通信時の荷重の最適値として決定する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る通信装置の構成を示したブロック図である。図１において、図６と同一箇所には同一符号を付し、その説明は省略する。
新たな符号として、１８は荷重３を制御する荷重制御手段である。
【００３９】
通信局１において、荷重３−１〜３−Ｍで校正用信号ｒ（ｉ）にそれぞれ複素荷重ｗ１（ｉ），ｗ２（ｉ），…，ｗＭ（ｉ）を乗じ、これらの信号を送信アレーアンテナの各素子アンテナ６−１〜６−Ｍへ同時に送信する。第ｉ時刻でｒ（ｉ）を送信する際の複素荷重ベクトルｗ（ｉ）を次式（２）で定義する。
【数２】

したがって、通信局２のアンテナ１２に受信される直接波はｒ（ｉ）ｗ（ｉ）^Hａで与えられる。なお、Ｔ、Ｈはそれぞれ転置、共役転置である。
ここでベクトルａは、そのｍ番目の要素を、通信局１のＤ／Ａ変換器４−ｍから素子アンテナ６−ｍまでの第ｍ送信チャネルの通過と素子アンテナ６−ｍから通信局２のアンテナ１２までの直接波の伝播経路通過の間の振幅、位相の変化を表すパラメータとするものである。マルチパスが存在する場合には通信局２のアンテナ１２に第ｌマルチパス波ｒ（ｉ）ｗ（ｉ）^Hｂ_lも同時に受信される。ベクトルｂ_lは、そのｍ番目の要素を、通信局１のＤ／Ａ変換器４−ｍからの第ｍ送信チャネルの通過と素子アンテナ６−ｍから通信局２のアンテナ１２までの第ｌマルチパス波の伝播経路通過における振幅、位相の変化を表すパラメータとするものである。すなわち、通信局２のアンテナ１２の受信信号ｄ（ｉ）は次式（３）となる。
【数３】

ここで、ξ（ｉ）はノイズ、他チャネル干渉波、シンボル長より長い遅延のマルチパス干渉波を含んだ外乱である。
次式（４）のように定義した伝搬パラメータベクトルを校正対象の未知パラメータとして考える。
【数４】

ベクトルｈが推定できれば、例えば荷重３−ｍを、
【数５】

と設定することにより、各送信機等の透過振幅位相のばらつき、マルチパス伝搬特性、素子パターンのばらつき、素子位置の補償ができて、同相合成により通信局２のアンテナ１２における受信信号電力は最大となる。すなわち、送信アレーアンテナ６のビームパターンを望ましいパターンに制御できる。以上の校正パラメータベクトルｈのモデルは従来技術の説明と同様である。
【００４０】
ここで、本発明の未知伝搬パラメータベクトルｈの推定原理について説明する。
校正用信号ｒ（ｉ）のサンプル（シンボル）毎に荷重ベクトルｗ（ｉ）を異なるベクトルに変化させて送信し、通信局２で各サンプル毎の受信信号ｄ（ｉ）を通信局１へアンテナ１２から受信アンテナ８へそのまま伝送する。各サンプル毎のｄ（ｉ）は荷重制御手段１８に入力される。Ｎ個の各サンプル（シンボル）送信時における信号の関係は式（２）より次式（５）のように与えられる。
【数６】

外乱ξ（ｉ）はランダムと考えることができるので、式（５）を行列で表すと、次のようになる。
【数７】

最小二乗解ｈ［ｈハット］は未知伝搬パラメータベクトルｈのもっとも確からしい推定値となる。従って、伝搬パラメータベクトルの推定値ｈ［ｈハット］は次式（９）で求めることができる。
【数８】

【００４１】
次に、本実施の形態１における通信装置の動作、ならびに送信アレーアンテナの校正処理の方法を、図２に示したフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップ１では、サンプル（シンボル）番号を示す指数ｉを１にセットする。
ステップ２では、荷重３−１〜３−Ｍをそれぞれ第ｉ荷重ベクトルｗ（ｉ）の要素ｗ₁（ｉ），ｗ₂（ｉ），…ｗ_M（ｉ）にセットし信号ｒ（ｉ）を各素子アンテナ６−１〜６−Ｍから同時に送信する。このとき、荷重制御手段１８は荷重ベクトルｗ（ｉ）と信号ｒ（ｉ）を記憶しておく。
【００４２】
ステップ３では、通信局２の受信信号ｄ（ｉ）を通信局１の荷重制御手段１８に伝送する。
ステップ４では指数ｉがＮに達したか判断し、達していない場合はステップ５で指数ｉをインクリメントした後、ステップ２に戻る。すなわち、ステップ２、ステップ３を荷重値ｗ（ｉ）を切り替えながらＮ回繰り返す。
【００４３】
その後、ステップ６で、通信局１の荷重制御手段１８は、記憶されたベクトルｗ（１）〜ｗ（Ｎ）とｒ（１）〜ｒ（ｉ）を用いて式（７）によりＮ×Ｍ行列Ｖを、式（８）によりＮ×１ベクトルｄを求め、式（９）によりＭ×１ベクトルｈ［ｈハット］を算出する。その後、ステップ７で、荷重３−１〜３−Ｍの荷重値ｗ₁，ｗ₂，…ｗ_Mをｈ［ｈハット］の複素共役要素値ｈ₁ ^*，ｈ₂ ^*，…，ｈ_M ^*［ｈハット］にセットし、ステップ８で校正用参照信号ｒに換え通信信号を素子アンテナ６−１〜６−Ｍから送信する。
【００４４】
ステップ２、ステップ３の繰り返し数Ｎは、式（６）の最小二乗解が一意に決まるように、原理上Ｎ≧Ｍと与えればよい。Ｍは送信アレーアンテナの素子アンテナ数である。実際には式（５）における外乱ξ（１）〜ξ（Ｎ）の統計分布がもっともらしくなる（ξ（１）〜ξ（Ｎ）の平均が０に十分近づく）ように、Ｎはやや大きい数に選ぶ。また、原理上ステップ２でセットするＮ個の荷重ベクトルｗ（１）〜ｗ（Ｎ）も、式（６）の最小二乗解が一意に決まるように、その中の最低Ｍ個が互いに線形独立になるように選べばよい。
【００４５】
なお、本実施例の校正用信号ｒ（１）〜ｒ（Ｎ）は０でなければ任意の信号でよく、Ｎ個すべて一定の値でも、狭帯域の正弦波信号でもよい。r（１）〜ｒ（Ｎ）をＮ個一定の値にする場合は、ｒ（１）〜ｒ（Ｎ）の記憶と荷重制御手段１８への入力は不要である。
【００４６】
図１に示す構成では送信局１の受信アンテナ８は送信素子アンテナ６−１〜６−Ｍと別体にしているが、デュープレクサなどを用いることにより送信素子アンテナの一部またはすべてと兼用する構成でも構わない。また、通信局２のアンテナ１２も送受別体にする構成でもかまわない。
【００４７】
本実施の形態１では、通信局２の受信信号ｄ（ｉ）をそのまま通信局２へ伝送するよう構成しているが、通信局２で受信信号ｄ（ｉ）をコード化して通信局１に伝送するようにすることもできる。この場合、受信機９に等価器などを備えると、通信局２のアンテナ１２から送信局１の受信アンテナ８受信信号ｄ（ｉ）を伝送する経路にマルチパスが存在する場合でもｄ（ｉ）を歪みなく伝送できる利点がある。また、ステップ３で、通信局２が受信信号ｄ（ｉ）を逐次通信局１の荷重制御手段１８に伝送するよう構成したが、通信局２はｄ（ｉ）を記憶し、ステップ４の後に、まとめて通信局１の荷重制御手段１８に伝送するよう構成しても構わない。なお、受信信号ｄ（ｉ）を通信局１へアンテナ１２から受信アンテナ８へそのまま伝送する際に混入する雑音や受信機９で発生する内部雑音がｄ（ｉ）に混入するが、これも外乱ξ（ｉ）に繰り入れて考えることができる。
【００４８】
また、上記実施の形態１では、通信局１が最適荷重を決定する荷重制御手段１８を有する構成になっているが、ｄ（ｉ）を通信局２から通信局1に伝送する代わりに、ベクトルｗ（ｉ）〜ｗ（Ｎ）とｒ（１）〜ｒ（Ｎ）を通信局１から通信局２に伝送するかあらかじめ共有して記憶するなどして、通信局２に最適荷重を決定する手段を有する構成にすることもできる。
【００４９】
上記実施の形態１の通信装置では、全素子アンテナ６−１〜６−Ｍから同時に送信した状態、すなわち、通信時と同様に全素子アンテナ６−１〜６−Ｍに給電した状態で校正パラメータを計測するので、素子アンテナ毎に時分割して送信する従来技術の校正方法に比べ、より正確な送信アレーアンテナの校正を行うことができて、高い通信品質で送信を行うことができる。
【００５０】
また、本実施の形態１の通信装置では、送信アレーアンテナ校正のために、図２に示すようにＮ回の校正用信号の送信を行う。一方、図６、図７に示した従来技術では、アンテナ１２の受信信号に同様に外乱ξ（ｉ）が加わるので（式（１）の相関処理では説明を簡単にするため外乱の効果は省略している）、図７におけるステップ７１、７３、７５などにおいて外乱の効果が十分に小さくなるようそれぞれＮサンプルの校正用参照信号ｒ（１）〜ｒ（Ｎ）の送信を行うものとする。この結果、合計Ｎ×Ｍ回の校正用参照信号ｒの送信を必要とする。
【００５１】
従って、本発明の通信装置は従来技術の約１／Ｍ（Ｍ；素子アンテナ数）の校正用信号送信で済み、校正処理に要する時間が大幅に短縮できる。また、校正処理に要する時間が少なくて済むため、電波環境が急速に変動する場合でも校正遅れによる校正誤差が小さくなり、より最適な送信ビームパターンが形成できる。
各素子アンテナ６−１〜６−Ｍの送信信号を周波数分割またはスペクトル拡散の変調コード分割して同時に送信する前記第２の従来技術に比べ、本実施の形態１では、校正処理に要する周波数またはスペクトル拡散コードのチャネルは共通に１チャネルで済むので、より少ない通信容量で校正処理が実現でき、他の通信への圧迫が小さい。
【００５２】
なお、上記実施の形態１では、多数の荷重ベクトルｗ（１）〜ｗ（Ｎ）を用意して校正処理を行う。これは、各素子から同時送信するが通信局２の受信電力が最大となる荷重値の組み合わせ［ｗ１，…，ｗＭ］を探索する前記第３の従来技術と異なる。第３の従来技術では荷重値候補が最適値ベクトルｈを含まないと校正誤差が生じるのに対し、本実施の形態１ではベクトルｗ（１）〜ｗ（Ｎ）が最適値ベクトルｈを含まなくとも最小二乗の原理により最適値ベクトルｈが推定されることである。また、第２の従来技術では校正誤差を小さくするためには多数（位相間隔のみを１ｄｅｇ刻みにしても３６０のＭ乗）の荷重値候補を用意する必要があり校正時間が著しく増大するが、本実施の形態１はＭの数倍〜数十倍程度のより少ない校正時間で済む。
【００５３】
また、上記実施の形態１の通信装置では、従来技術のように校正用参照信号ｒ（１）〜ｒ（Ｎ）を通信局１と通信局２であらかじめ共有しておく必要もない。
さらに、通信局２の受信信号ｄ（ｉ）を単に通信局１に送るだけでよいので、最小限の改造で現有の通信装置に適用できる。
【００５４】
以上の構成により、本発明の通信装置では、より少ない校正時間またはより少ない通信容量で、正確に送信アレーアンテナ６の校正が達成でき、最小限の改造で現有装置に適用できる。
【００５５】
実施の形態２．
上述した本実施の形態１では、時分割で荷重ベクトルｗ（ｉ）を異なるベクトルに変化させて送信し、通信局２で各時刻の受信信号ｄ（ｉ）を通信局１に伝送する方法をとったが、本実施の形態２では、スペクトル拡散通信を前提として、スペクトル拡散の変調コード（チャネル）毎に異なる荷重ベクトルｗ（ｉ）で送信し、通信局２でそれぞれのコードの復調受信信号ｄ（ｉ）を通信局１に伝送する方法を用いる。
【００５６】
以下に、本実施の形態２に係る通信装置の動作ならびに送信アレーアンテナ校正処理の方法を、図３に示したフローチャートを用いて説明する。本実施の形態２に係る通信装置の基本構成は図１と同一であるが、通信局１の５−１〜５−Ｍはスペクトル拡散変調を行う送信機、通信局２の１４はスペクトル拡散復調を行う受信機である。
【００５７】
ステップ３１では、通信局１が荷重ベクトルｗ（１）〜ｗ（Ｎ）をそれぞれ第１〜第Ｎの互いに異なるスペクトル拡散コードで変調して重畳して同時に送信する。
ステップ３２では、通信局２でそれぞれ第１〜第Ｎのスペクトル拡散コードで復調された受信信号ｄ（１）〜ｄ（Ｎ）を得て、これらの受信信号を通信局１の荷重制御手段１８に伝送する。
ステップ３３〜３５は、本実施の形態１の図２におけるステップ２６〜２８の処理と同様であるため、その説明は省略する。
上記実施の形態２の通信装置では、送信アレーアンテナ校正のために、Ｎ個の変調コード（チャネル）を用いて１回の送信で済む。すなわち、使用するチャネルＮ倍に増えるが、校正処理に要する時間はさらに少なくて済む。特に、電波環境が急速に変動する場合では校正遅れによる校正誤差がさらに小さくなる。
【００５８】
なお、上記実施の形態２の通信装置では、Ｎ個の変調コード（チャネル）を用いて１回の送信で送信アレーアンテナ校正処理を行っているが、時分割とコード分割とを組み合わせて、ベクトルｗ（１）〜ｗ（Ｎ）をＮｃ個のコードで（Ｎ／Ｎｃ）回の時間に分けて送信して校正処理を行うこともできる。
また、上記実施の形態２の通信装置では、スペクトル拡散の変調コードで分けてｗ（１）〜ｗ（Ｎ）を送信し、通信局２でそれぞれのコードの復調受信信号ｄ（ｉ）を通信局１に伝送する構成をとっているが、周波数帯で分けてｗ（１）〜ｗ（Ｎ）を送信し、通信局２でそれぞれの周波数帯の受信信号ｄ（ｉ）を通信局１に伝送する構成でも同様な効果を有する。
【００５９】
実施の形態３．
図４は本実施の形態３に係る通信装置の構成を示したブロック図である。７−１〜７−Ｍはそれぞれ送信素子アンテナ６−１〜６−Ｍに接続された校正用信号源である。この装置では、送信アレーアンテナの校正処理時には荷重３−１〜３−Ｍをｗ₁（ｉ）＝ｗ₂（ｉ）＝…ｗ_M（ｉ）＝ｗ_cと共通の複素定数ｗ_cに定め、校正用信号源７−１〜７−Ｍから出力される校正用信号ｒ１（ｉ），ｒ２（ｉ），…，ｒ_M（ｉ）をそれぞれ送信素子アンテナ６−１〜６−Ｍから同時に送信する。校正用信号は、ベクトルｒ（ｉ）≡［ｒ１（ｉ），ｒ２（ｉ），…，ｒ_M（ｉ）］^Tとするとき、Ｎ個のベクトルｒ（１）〜ｒ（Ｎ）の少なくともＭ個が互いに線形独立になるように選ぶ。荷重制御手段１８はｒ１（ｉ），ｒ２（ｉ），…，ｒ_M（ｉ）を入力し、Ｎ×Ｍ行列Ｖを次式（１０）のように与える。
【数９】

式（９）により伝搬パラメータベクトルの推定値ｈ［ｈハット］を算出し、通信時にｈ［ｈハット］の複素共役要素値を荷重３−１〜３−Ｍの荷重値にセットする。他の構成要素や動作は本実施の形態１と同様である。
【００６０】
本実施の形態１では素子アンテナ６−１〜６−Ｍから送信される信号がそれぞれｒ（ｉ）ｗ₁（ｉ）^*，ｒ（ｉ）ｗ₂（ｉ）^*，…，ｒ（ｉ）ｗ_N（ｉ）^*であったが、本実施の形態３では送信される信号はｗ_cｒ₁（ｉ），ｗ_cｒ₂（ｉ），…ｗ_cｒ_M（ｉ）である。複素定数ｗ_cは全素子共通であるから無視しても校正原理には関係ない。従って、式（１０）のように行列Ｖを与えて、式（９）により式（６）の最小二乗解ｈ［ｈハット］を求めれば、本実施の形態１で述べたものと同様な原理で送信アレーアンテナの校正が達成できる。
【００６１】
実施の形態４．
図５は実施の形態４に係る通信装置の構成を示すものであり、通信局１のみで構成され、受信アンテナ８、受信機９は送信アンテナ６から送信する電波を受信するものである。他の通信局１の内部構成は図１と同様である。
本実施の形態４は、通信局１のＤ／Ａ変換器４から、送信機５、送信素子アンテナ６までの送信チャネルの特性を校正するためのものである。電波伝播経路のマルチパスは校正の対象としていない。
第ｍＤ／Ａ変換器４から、送信機５、送信素子アンテナ６までの送信チャネル通過の間の振幅、位相の変化を表すパラメータをｇｍで表し、第ｍ送信素子アンテナ６−ｍから受信アンテナ８までの経路通過の間の振幅、位相の変化を表すパラメータをｃｍで表すものとする。ｇｍとｃｍの積を要素とするベクトルを式（１１）と定義する。
【数１０】

ｒ（ｉ）を送信する際に、複素荷重ベクトルｗ（ｉ）をとしてセットして各素子アンテナ６−１〜６−Ｍから同時に送信すると、受信アンテナ８の受信信号ｄ（ｉ）は式（３）で与えられる。従って、図２に示した処理に準じた手順により、荷重制御手段１８はベクトルｈの推定値ｈ［ｈハット］を算出することができる。送信素子アンテナ６および受信アンテナ８は固定であるからｃｍは変化せず、事前に測定することができる。従って、ｈ［ｈハット］の各要素をｃｍで除すことにより、送信チャネルパラメータをｇｍを推定することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、荷重制御手段が送信アレーアンテナの荷重の最適値を決定することにより、送信信号の移相および振幅を所望の値に調整するので、少ない校正時間、また少ない通信容量で、正確に送信アレーアンテナの校正が達成できる。さらに、最小限の改造で現有装置に適用することができる。
【００６３】
また、第２の通信局に第２の荷重制御手段を備えたことにより、第２の通信局は第２の荷重制御手段により算出された最適値と決定した情報信号のみを送信するので、通信容量を軽減させることができる。
【００６４】
また、第２の通信局は、受信ベクトル信号を符号化して、上記第１の通信局の荷重制御手段に伝送することにより、第２の通信局から第１の通信局の荷重制御手段までの伝送経路における受信ベクトル信号への外乱ノイズによる影響を抑えることができる。
【００６５】
また、上記第１の通信局は、複数の送信ベクトル信号を時分割で送信し、上記第２の通信局は、上記分割された各時刻の受信ベクトル信号を受信することにより、単一の周波数のみにより校正を行なうことができる。
【００６６】
また、上記第１の通信局は、複数の送信ベクトル信号を周波数分割で送信し、上記第２の通信局は、上記分割された各周波数の受信ベクトル信号を受信することにより、複数の周波数帯域を使用して同時に校正することができるため、校正時間を短縮することができる。
【００６７】
また、上記第１の通信局は、複数の送信ベクトル信号をそれぞれ互いに異なるスペクトル拡散コードで変調して送信し、上記第２の通信局は、拡散コードで復調して上記受信ベクトル信号を受信することにより、複数の変調コードを用いて１回の送信で送信アレーアンテナの校正が図られ、時間を短縮することができる。
【００６８】
また、送信ベクトル信号を送信する送信アレーアンテナと、上記送信ベクトル信号を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナにより受信した受信ベクトル信号と、上記送信ベクトル信号とに基づいて、送信アレーアンテナの荷重の最適値を決定する第１の荷重制御手段を備えたことにより、単一の通信装置によって送信アレーアンテナを校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る通信装置の基本構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る通信装置の校正処理手順を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る通信装置の校正処理手順を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る通信装置の基本構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る通信装置の基本構成図である。
【図６】従来技術の通信装置の基本構成図を示す図である。
【図７】従来技術の通信装置の校正処理手順を示す図である。
【符号の説明】
１通信局、２通信局、３複素荷重、４Ｄ／Ａ変換器、５送信機、６送信アレーアンテナの素子アンテナ、７校正用信号源、８受信アンテナ、９受信機、１０Ａ／Ｄ変換器、１１荷重制御手段、１２通信局２のアンテナ、１３デュープレクサ、１４通信局２の受信機、１５通信局２の送信機、１６校正用参照信号メモリ、１７送信機、１８荷重制御手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication apparatus using a phased array antenna as a transmission antenna of a radio communication station in a mobile communication system and the like, and a transmission array antenna calibration method thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a communication apparatus using a phased array antenna as a conventional transmission antenna. In the figure, 1 is a communication station having a transmission array antenna composed of M element antennas, and 2 is a communication station to be transmitted by the communication station 1. As constituent elements of the communication station 1, 3-1 to 3-M are loads, 4-1 to 4-M are D / A converters, 5-1 to 5-M are transmitters, and 6-1 to 6-M. Is an element antenna constituting a transmitting array antenna, 7 is a reference signal memory for calibration, 8 is a receiving antenna of the communication station 1, 9 is a receiver, 10 is an A / D converter, and 11 is a control means. As constituent elements of the communication station 2, 12 is an antenna of the communication station 2, 13 is a duplexer, 14 is a receiver, 15 is load calculation means, 16 is a reference signal memory for calibration, and 17 is a transmitter.
[0003]
As shown in FIG. 6, when transmitting a transmission signal from the communication station 1 to the communication station 2 using, for example, a transmission DBF array antenna, the loads 3-1 to 3-M are adjusted to change the transmission beam pattern to the communication station 2. Orient to.
The formation of an optimal transmission beam pattern requires accurate calibration data for correcting the characteristic difference of each transmission channel from the D / A converter 4, the transmitter 5, and the element antenna 6. Requires a great deal of labor, and the memory for storing the calibration data becomes enormous, resulting in a high cost. The error in the calibration data hinders the formation of an optimal transmission beam pattern, and this also greatly reduces the communication accuracy.
[0004]
Further, in order to correctly direct the transmission beam pattern, it is necessary to know an accurate azimuth angle from the communication station 1 to the communication station 2 in real time. However, in order to correctly measure the azimuth angle, the communication station 1 is separately provided. However, it is necessary to provide a positioning device in the communication station 2 or a positioning device in the communication station 2, which increases the cost and the scale of the device, making it difficult to realize.
[0005]
Furthermore, if there is a multipath in the path of radio waves from the communication station 1 to the communication station 2, the antenna 21 of the communication station 2 receives not only a direct wave but also a multipath reflected wave as shown in FIG. Therefore, the communication accuracy is greatly deteriorated.
[0006]
A method has also been proposed in which an array antenna is shared in transmission / reception at the base station, the reception array antenna is made adaptive, and the load after convergence of the reception array antenna is copied and used as the transmission array antenna load. However, especially in a communication system using different frequency bands for transmission and reception, calibration of the transmission array antenna is difficult because the optimal load for reception is different from the optimal load for transmission.
[0007]
As a conventional technique for solving the problem of the calibration of the transmission array antenna as described above, there is one disclosed in Document 1: British Patent 231261.
FIG. 7 is a flowchart showing the operation in calibration of the transmission signal of the communication apparatus according to the prior art shown in the above-mentioned document 1.
[0008]
In the figure, in step 71, the control means 11 in the communication station 1 sets the outputs of the transmitters 5-2 to 5-M to 0 and operates only the transmitter 5-1, thereby calibrating the reference signal r (1), ..., r (N) is transmitted only from the element antenna 6-1. At this time, all the loads 3-1 to 3-M given as complex values are set to a common value.
[0009]
In step 72, the communication station 2 receives the radio wave transmitted from the element antenna 6-1, and the correlation between the calibration reference signal r previously copied to the calibration reference signal memory 16 by the load calculation means 15 and the received signal. And the like, and the correlation value complex number w1 is stored.
[0010]
Next, in step 73, in the communication station 1, the control means sets the outputs of the transmitters 5-1, 5-3 to 5-M to 0, and operates only the transmitter 5-2, thereby calibrating the reference signal r (1 ,..., R (N) are transmitted only from the element antenna 6-2.
In step 74, the communication station 2 receives the radio wave transmitted from the element antenna 6-2, and the load calculation means 15 stores the complex value w2 of the correlation value from the calibration reference signal r and the received signal. This is sequentially repeated for M elements up to steps 75 and 76.
Thereafter, in step 77, the communication station 2 transmits the above w1 to wM as the optimum load vector w to the communication station 1.
[0011]
In step 78, the communication station receives the optimum load vector w, and the control means 11 sets the complex conjugate values of w1 to wM to the complex loads 3-1 to 3-M, respectively.
Thereafter, in step 79, the communication station 1 sets the transmitters 5-1 to 5-M in an operating state, and simultaneously transmits communication signals from the element antennas 6-1 to 6-M instead of the calibration reference signal r.
As described above, the conventional communication apparatus calibrates the transmission signal.
[0012]
Here, the state of the transmission wave shown in FIG. 6 indicates the state of step 73, and radio waves are transmitted only from the element antenna 6-2. The transmission channel passes through the D / A converter 4-2, the transmitter 5-2, and the element antenna 6-2 of the communication station 1, and the propagation of the direct wave from the element antenna 6-2 to the antenna 12 of the communication station 2 When a2 represents a parameter representing changes in amplitude and phase during path passage, and b2 represents a parameter representing changes in amplitude and phase between transmission channel passage and propagation path propagation of a multipath reflected wave (here, simple) Therefore, the received signal of the antenna 12 of the communication station 2 is r (i) a2 + r (i) b2 = (a2 + b2) r (i) as shown in FIG. . h2≡a2 + b2 is a parameter to be calibrated.
[0013]
If the correlation value between the received signal and the reference signal r is obtained in step 74, the correlation value w2 is expressed by the following equation (1), and h2 is multiplied by r power <r (i) r (i) *>. Value.
[Expression 1]

Here, <> indicates an average at time i = 1,..., N, and * indicates a complex conjugate.
Similarly, w1 and w3 to wM are values proportional to h1 and h3 to hM, respectively.
When a communication wave is transmitted in step 79, the complex loads 3-1 to 3-M are h1 * to hM *, respectively. Therefore, the radio waves transmitted from the element antennas 6-1 to 6-M are The reception antenna 12 of the communication station 2 receives the signal in phase, and the calibration of the transmission array antenna is achieved.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the prior art, the calibration reference signal r as shown in FIG. 6 is not simultaneously transmitted from the element antennas 6-1 to 6-M during the calibration process of the transmission array antenna 6.
In general, since array antennas have coupling between elements, feeding lines, etc., there are electrical characteristics when each of the element antennas 6-1 to 6-M is fed simultaneously and when only one element is fed. Different. For this reason, a calibration error occurs in the calibration according to the above-described prior art, and the complex loads 3-1 to 3-M set at the time of communication are different from the optimum loads at the time of feeding all elements, so that the characteristics deteriorate.
[0015]
Further, since the calibration reference signal r is transmitted in a time-sharing manner for each element antenna during the calibration process, there is a problem that it takes a long time to complete the calibration of all the elements. This is not just a prolongation of the calibration time.If the radio wave propagation environment such as multipath changes rapidly during calibration time due to movement of the communication station, the propagation path characteristics change during calibration and communication. May not be able to follow, and may cause a calibration error.
Furthermore, having the load calculation means 15 and the calibration reference signal memory 16 in the communication station 2 is disadvantageous in terms of terminal weight, volume and power consumption when the communication station 2 is a portable terminal or the like, and is applicable to the existing apparatus. When doing so, a major modification is required. It is also necessary to transmit a calibration reference signal to the communication station 2 in advance.
[0016]
In the above-mentioned document 1, instead of transmitting the calibration reference signal r by time division for each element antenna, the transmission signals of the element antennas 6-1 to 6-M are divided by frequency, or a spread spectrum modulation code. (Second prior art) is also disclosed. However, in this case, more (M times) frequency channels or code channels are occupied, so the communication capacity is reduced. In addition, it cannot be applied to a communication apparatus that does not employ a frequency division method or a spread spectrum method.
[0017]
In the above-mentioned document 1, as another calibration processing method for simultaneously transmitting the calibration reference signal r, candidates for load values w1 to wM are given discretely, and all combinations of discrete load values [w1,. ] From all the elements, search for a load value combination [w1,..., WM] that maximizes the received power of the communication station 2, and use this load combination as a load during communication (third conventional Technology) is also shown.
However, in this method, if discrete candidates of combinations of w1 to wM are given at rough intervals, the error from the optimum loads h1 * to hM * is not sufficiently reduced even with the selected load, and the communication quality may be deteriorated.
[0018]
On the other hand, if discrete candidates of the combination of w1 to wM are given at small intervals, the combination of w1 to wM that not only significantly increases the memory capacity for storing all the combinations of w1 to wM but also maximizes the received power. The search time increases, and a calibration error may occur due to a problem of an increase in calibration time and a delay in following a propagation path change. In particular, in the case of an array antenna having a large number of elements M, the above problem becomes significant.
[0019]
The present invention has been made to solve the above-described problems. By shortening the calibration time or suppressing the communication capacity, the transmission array antenna 6 can be accurately calibrated, and the existing apparatus can be obtained with minimal modifications. It is an object of the present invention to obtain a communication apparatus provided with an applicable transmission array antenna 6 and a calibration method for the transmission antenna.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
  The communication apparatus according to the present invention includes a transmission array antenna having a vector having each signal transmitted from a plurality of element antennas as a transmission vector signal, and a plurality of transmission vector signals different from each other from the transmission array antenna. A first communication station for transmission, and a second communication station for receiving the transmission vector signal transmitted from the first communication station and transmitting the received vector signal to the first communication station. The first communication station includes load control means for determining an optimum value of the load of the transmission array antenna based on the reception vector signal received from the second communication station and the transmission vector signal.The first communication station generates the plurality of transmission vector signals by using a plurality of mutually different load vectors of the transmission array antenna, and the load control means includes h = (V ^H V) ^-1 V ^H d (h is an estimate of a propagation parameter vector, V is a transmission vector signal generation matrix, V ^H Is a transpose matrix of V, and d is a received vector signal matrix. ) Is determined, and the complex conjugate vector is determined as the optimum load value during communication..
[0023]
Further, the load control means is the first load control means, and the second communication station determines an optimum value of the load of the transmitting array antenna based on the received vector signal received from the first communication station. A second load control unit is provided, and the second load control unit transmits an information signal of the determined optimum value to the first communication station.
[0024]
The second communication station encodes a received vector signal and transmits it to the first load control means.
[0025]
Further, the first communication station transmits a plurality of transmission vector signals in a time division manner, and the second communication station receives the reception vector signals at the divided times.
[0026]
The first communication station transmits a plurality of transmission vector signals by frequency division, and the second communication station receives the reception vector signals of the divided frequencies.
[0027]
The first communication station modulates a plurality of transmission vector signals with different spread spectrum codes and transmits the modulated transmission vector signals, and the second communication station demodulates with a spread code and receives the received vector signal. Is.
[0028]
  The communication device according to the present invention also includes a transmission array antenna that transmits a plurality of transmission vector signals different from each other using a vector having each signal transmitted from a plurality of element antennas as a transmission vector signal, and the transmission array. First load control for determining an optimum value of the load of the transmission array antenna based on the reception antenna that receives the transmission vector signal from the antenna, the reception vector signal received by the reception antenna, and the transmission vector signal With meansThe transmission array antenna generates a plurality of transmission vector signals by using a plurality of different load vectors, and the first load control means includes h = (V ^H V) ^-1 V ^H d (h is an estimate of a propagation parameter vector, V is a transmission vector signal generation matrix, V ^H Is a transpose matrix of V, and d is a received vector signal matrix. ) Is determined, and the complex conjugate vector is determined as the optimum value of the load during communication.
[0029]
  The transmission array antenna calibration method for a communication apparatus according to the present invention includes: a first communication station having a transmission array antenna that uses a vector having each signal transmitted from a plurality of element antennas as a transmission vector signal; A first communication step of transmitting a plurality of transmission vector signals different from each other from an array antenna; and a transmission vector signal transmitted from the first communication station is received by a second communication station, and the first communication station A second communication step for transmitting the received vector signal received to the first communication station, the first communication station based on the received vector signal received from the second communication station and the transmitted vector signal; A load determining step for determining an optimum value of the load of the transmitting array antenna by the load control means ofThe first communication step generates the plurality of transmission vector signals at the first communication station by using a plurality of different load vectors of the transmission array antenna, and the load determination step includes h = (V ^H V) ^-1 V ^H d (h is an estimate of a propagation parameter vector, V is a transmission vector signal generation matrix, V ^H Is a transpose matrix of V, and d is a received vector signal matrix. ) Is determined by the load determination means, and the complex conjugate vector is determined as the optimum value of the load during communication..
[0032]
In the second communication step, the optimum value determined by the second load control means for determining the optimum value of the load of the transmitting array antenna based on the received vector signal received from the first communication station. An information signal is transmitted to the first communication station.
[0033]
In the second communication step, the received vector signal is encoded by the second communication station and transmitted to the first load control means.
[0034]
In the first communication step, the first communication station transmits a plurality of transmission vector signals in a time division manner, and in the second communication step, the divided reception vector signals at the respective times are described above. It is received by the second communication station.
[0035]
In the first communication step, the first communication station transmits a plurality of transmission vector signals by frequency division, and in the second communication step, the divided reception vector signals at the respective frequencies are described above. It is received by the second communication station.
[0036]
In the first communication step, the first communication station modulates and transmits a plurality of transmission vector signals with different spread spectrum codes, and the second communication step demodulates with a spread code. The reception vector signal is received by the second communication station.
[0037]
  Further, the transmission array antenna calibration method for a communication apparatus according to the present invention is a method of transmitting a plurality of transmission vector signals different from each other to a transmission array antenna using a vector having each signal transmitted from a plurality of element antennas as a transmission vector signal. A transmitting array antenna based on the transmitting step for transmitting the transmitting vector signal, the receiving step for receiving the transmitting vector signal from the transmitting array antenna by the receiving means, the receiving vector signal received by the receiving antenna, and the transmitting vector signal. A load determining step of determining an optimum value of the load by the first load control meansThe transmission step generates a plurality of transmission vector signals at the transmission array antenna by using a plurality of different load vectors of the transmission array antenna, and the load determination step includes h = (V ^H V) ^-1 V ^H d (h is an estimate of a propagation parameter vector, V is a transmission vector signal generation matrix, V ^H Is a transpose matrix of V, and d is a received vector signal matrix. ) Is determined by the first load control means, and the complex conjugate vector is determined as the optimum value of the load during communication..
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a configuration of a communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in FIG.
As a new code, 18 is a load control means for controlling the load 3.
[0039]
In the communication station 1, the calibration signal r (i) is multiplied by the complex loads w1 (i), w2 (i),..., WM (i) with the loads 3-1 to 3-M, and these signals are transmitted to the transmission array. It transmits simultaneously to each element antenna 6-1 to 6-M of the antenna. A complex load vector w (i) when r (i) is transmitted at the i-th time is defined by the following equation (2).
[Expression 2]

Therefore, the direct wave received by the antenna 12 of the communication station 2 is r (i) w (i)^His given by a. T and H are transposition and conjugate transposition, respectively.
Here, the vector a has its m-th element as the passage of the m-th transmission channel from the D / A converter 4-m of the communication station 1 to the element antenna 6-m, and from the element antenna 6-m to the communication station 2. This is a parameter that represents a change in amplitude and phase during direct wave propagation through the antenna 12. When a multipath exists, the l-th multipath wave r (i) w (i) is transmitted to the antenna 12 of the communication station 2.^Hb_lAre also received at the same time. Vector b_lThe m-th element is used to pass the m-th transmission channel from the D / A converter 4-m of the communication station 1 and the l-th multipath wave from the element antenna 6-m to the antenna 12 of the communication station 2. This parameter is used to represent changes in amplitude and phase when passing through the propagation path. That is, the received signal d (i) of the antenna 12 of the communication station 2 is expressed by the following equation (3).
[Equation 3]

Here, ξ (i) is a disturbance including noise, other channel interference waves, and multipath interference waves having a delay longer than the symbol length.
A propagation parameter vector defined as the following equation (4) is considered as an unknown parameter to be calibrated.
[Expression 4]

If the vector h can be estimated, for example, the load 3-m is
[Equation 5]

By setting this, it is possible to compensate for transmission amplitude phase variations, multipath propagation characteristics, element pattern variations, and element positions of each transmitter, etc., and the received signal power at the antenna 12 of the communication station 2 is maximized by in-phase synthesis. It becomes. That is, the beam pattern of the transmission array antenna 6 can be controlled to a desired pattern. The model of the calibration parameter vector h described above is the same as in the description of the prior art.
[0040]
Here, the estimation principle of the unknown propagation parameter vector h of the present invention will be described.
The load vector w (i) is changed to a different vector for each sample (symbol) of the calibration signal r (i), and the communication station 2 transmits the received signal d (i) for each sample to the communication station 1 as an antenna. 12 is transmitted to the receiving antenna 8 as it is. D (i) for each sample is input to the load control means 18. The relationship of signals at the time of transmitting each of N samples (symbols) is given by the following equation (5) from equation (2).
[Formula 6]

Since the disturbance ξ (i) can be considered as random, the expression (5) is expressed as a matrix as follows.
[Expression 7]

The least squares solution h [h hat] is the most probable estimate of the unknown propagation parameter vector h. Accordingly, the estimated value h [h hat] of the propagation parameter vector can be obtained by the following equation (9).
[Equation 8]

[0041]
Next, the operation of the communication apparatus according to the first embodiment and the method of calibration processing of the transmission array antenna will be described using the flowchart shown in FIG.
First, in step 1, an index i indicating a sample (symbol) number is set to 1.
In step 2, the loads 3-1 to 3-M are respectively converted into elements w of the i-th load vector w (i).₁(I), w₂(I), ... w_MThe signal r (i) is set to (i) and transmitted simultaneously from the element antennas 6-1 to 6-M. At this time, the load control means 18 stores the load vector w (i) and the signal r (i).
[0042]
In step 3, the received signal d (i) of the communication station 2 is transmitted to the load control means 18 of the communication station 1.
In step 4, it is determined whether the index i has reached N. If not, the index i is incremented in step 5, and then the process returns to step 2. That is, step 2 and step 3 are repeated N times while switching the load value w (i).
[0043]
Thereafter, in step 6, the load control means 18 of the communication station 1 uses the stored vectors w (1) to w (N) and r (1) to r (i) to calculate N × M according to the equation (7). From the matrix V, an N × 1 vector d is obtained by Expression (8), and an M × 1 vector h [h hat] is calculated by Expression (9). Then, in step 7, load value w of loads 3-1 to 3-M₁, W₂, ... w_MH [h hat] complex conjugate element value h₁ ^*, H₂ ^*, ..., h_M ^*In step 8, the communication signal is transmitted from the element antennas 6-1 to 6-M in place of the calibration reference signal r.
[0044]
The number of iterations N in Steps 2 and 3 may be given as N ≧ M in principle so that the least squares solution of Equation (6) is uniquely determined. M is the number of element antennas of the transmission array antenna. Actually, N is slightly large so that the statistical distribution of disturbances ξ (1) to ξ (N) in equation (5) is most likely (average of ξ (1) to ξ (N) is sufficiently close to 0). Choose to number. In principle, the N load vectors w (1) to w (N) set in Step 2 are also linearly independent from each other so that the least square solution of Equation (6) is uniquely determined. Choose to be.
[0045]
The calibration signals r (1) to r (N) of this embodiment may be arbitrary signals as long as they are not 0, and may be constant values or narrow band sine wave signals. When r (1) to r (N) are set to N constant values, it is not necessary to store r (1) to r (N) and input to the load control means 18.
[0046]
In the configuration shown in FIG. 1, the receiving antenna 8 of the transmitting station 1 is separated from the transmitting element antennas 6-1 to 6-M. However, by using a duplexer or the like, it is also used as a part or all of the transmitting element antennas. It doesn't matter. The antenna 12 of the communication station 2 may be configured as a separate transmission / reception unit.
[0047]
In the first embodiment, the received signal d (i) of the communication station 2 is transmitted to the communication station 2 as it is. However, the received signal d (i) is encoded by the communication station 2 to the communication station 1. It can also be transmitted. In this case, if the receiver 9 includes an equalizer or the like, d (i) even when there is a multipath in the path for transmitting the reception signal d (i) of the reception antenna 8 of the transmission station 1 from the antenna 12 of the communication station 2. Can be transmitted without distortion. In step 3, the communication station 2 is configured to sequentially transmit the received signal d (i) to the load control means 18 of the communication station 1. The communication station 2 stores d (i), and after step 4, Alternatively, it may be configured to transmit to the load control means 18 of the communication station 1 collectively. Note that noise that is mixed when the received signal d (i) is transmitted from the antenna 12 to the receiving antenna 8 as it is to the communication station 1 and internal noise generated by the receiver 9 are mixed in d (i). This can be considered in terms of ξ (i).
[0048]
In the first embodiment, the communication station 1 has the load control means 18 for determining the optimum load. Instead of transmitting d (i) from the communication station 2 to the communication station 1, a vector is used. The optimal load is determined for the communication station 2 by transmitting w (i) to w (N) and r (1) to r (N) from the communication station 1 to the communication station 2 or by storing them in advance. It can also be configured to have means.
[0049]
In the communication device according to the first embodiment, calibration parameters are transmitted in a state where all the element antennas 6-1 to 6-M are simultaneously transmitted, that is, in a state where power is supplied to all the element antennas 6-1 to 6-M as in communication. Therefore, the transmission array antenna can be calibrated more accurately and can be transmitted with higher communication quality than the conventional calibration method in which time-division transmission is performed for each element antenna.
[0050]
In the communication apparatus of the first embodiment, the calibration signal is transmitted N times as shown in FIG. 2 for calibration of the transmission array antenna. On the other hand, in the prior art shown in FIGS. 6 and 7, disturbance ξ (i) is similarly added to the received signal of the antenna 12 (the effect of the disturbance is omitted in the correlation processing of equation (1) to simplify the explanation). It is assumed that N samples of calibration reference signals r (1) to r (N) are transmitted so that the effect of disturbance is sufficiently reduced in steps 71, 73, 75, etc. in FIG. As a result, a total of N × M calibration reference signals r need to be transmitted.
[0051]
Therefore, the communication apparatus of the present invention only needs to transmit a calibration signal of about 1 / M (M: the number of element antennas) of the prior art, and the time required for the calibration process can be greatly reduced. In addition, since the time required for the calibration process is small, even when the radio wave environment fluctuates rapidly, the calibration error due to the calibration delay is reduced, and a more optimal transmission beam pattern can be formed.
Compared with the second prior art in which the transmission signals of the element antennas 6-1 to 6-M are frequency-divided or spread-spectrum modulation code-divided and transmitted simultaneously, in the first embodiment, the frequency required for the calibration process or Since only one channel of the spread spectrum code is required in common, calibration processing can be realized with a smaller communication capacity, and the pressure on other communications is small.
[0052]
In the first embodiment, a large number of load vectors w (1) to w (N) are prepared and the calibration process is performed. This is different from the third prior art that searches for a combination of load values [w1,..., WM] that simultaneously transmits from each element but maximizes the received power of the communication station 2. In the third prior art, if the load value candidate does not include the optimum value vector h, a calibration error occurs. In the first embodiment, the vectors w (1) to w (N) do not include the optimum value vector h. In both cases, the optimum value vector h is estimated by the principle of least squares. In the second prior art, in order to reduce the calibration error, it is necessary to prepare a large number of load value candidates (360 M power even if only the phase interval is incremented by 1 deg), and the calibration time is remarkably increased. The first embodiment requires a shorter calibration time of several times to several tens of times M.
[0053]
In the communication apparatus according to the first embodiment, the calibration reference signals r (1) to r (N) do not need to be shared in advance between the communication station 1 and the communication station 2 as in the prior art.
Furthermore, since the reception signal d (i) of the communication station 2 need only be sent to the communication station 1, it can be applied to existing communication devices with minimal modifications.
[0054]
With the above configuration, the communication device of the present invention can achieve calibration of the transmission array antenna 6 accurately with less calibration time or less communication capacity, and can be applied to the existing device with minimal modification.
[0055]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment described above, a method is used in which the load vector w (i) is changed to a different vector in time division and transmitted, and the communication station 2 transmits the received signal d (i) at each time to the communication station 1. However, in the second embodiment, on the premise of spread spectrum communication, transmission is performed with a different load vector w (i) for each modulation code (channel) of spread spectrum, and the communication station 2 receives a demodulated reception signal of each code. A method of transmitting d (i) to the communication station 1 is used.
[0056]
Hereinafter, the operation of the communication apparatus according to the second embodiment and the transmission array antenna calibration processing method will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The basic configuration of the communication apparatus according to the second embodiment is the same as that shown in FIG. 1, except that 5-1 to 5-M of the communication station 1 are transmitters that perform spread spectrum modulation, and 14 of the communication station 2 is spread spectrum demodulation. It is a receiver that performs.
[0057]
In step 31, the communication station 1 modulates the load vectors w (1) to w (N) with the first to Nth different spread spectrum codes and superimposes and transmits them simultaneously.
In step 32, received signals d (1) to d (N) demodulated by the first to Nth spread spectrum codes at the communication station 2 are obtained, and these received signals are used as the load control means 18 of the communication station 1. Transmit to.
Steps 33 to 35 are the same as the processing of steps 26 to 28 in FIG. 2 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
In the communication apparatus of the second embodiment, only one transmission is required using N modulation codes (channels) for calibration of the transmission array antenna. That is, the number of channels to be used is increased to N times, but the time required for the calibration process can be further reduced. In particular, when the radio wave environment changes rapidly, the calibration error due to the calibration delay is further reduced.
[0058]
In the communication apparatus of the second embodiment, the transmission array antenna calibration process is performed by one transmission using N modulation codes (channels). However, a vector that combines time division and code division is used. It is also possible to perform the calibration process by transmitting w (1) to w (N) in Nc codes divided into (N / Nc) times.
Further, in the communication apparatus of the second embodiment, w (1) to w (N) are transmitted divided by the spread spectrum modulation code, and the communication station 2 communicates the demodulated reception signal d (i) of each code. Although it is configured to transmit to the station 1, w (1) to w (N) are transmitted by dividing the frequency band, and the communication station 2 sends the received signal d (i) of each frequency band to the communication station 1. The transmission structure has the same effect.
[0059]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the communication apparatus according to the third embodiment. Reference numerals 7-1 to 7-M denote calibration signal sources connected to the transmitting element antennas 6-1 to 6-M, respectively. In this apparatus, the load 3-1 to 3-M is applied to w during calibration processing of the transmitting array antenna.₁(I) = w₂(I) = ... w_M(I) = w_cAnd the complex constant w_cThe calibration signals r1 (i), r2 (i),..., R output from the calibration signal sources 7-1 to 7-M_M(I) is simultaneously transmitted from the transmitting element antennas 6-1 to 6-M. The calibration signal is a vector r (i) ≡ [r1 (i), r2 (i),._M(I)]^T, N vectors r (1) to r (N) are selected so that at least M of them are linearly independent from each other. The load control means 18 has r1 (i), r2 (i),._M(I) is input, and an N × M matrix V is given by the following equation (10).
[Equation 9]

The estimated value h [h hat] of the propagation parameter vector is calculated by equation (9), and the complex conjugate element value of h [h hat] is set to the load value of loads 3-1 to 3-M during communication. Other components and operations are the same as those in the first embodiment.
[0060]
In the first embodiment, signals transmitted from the element antennas 6-1 to 6-M are r (i) w, respectively.₁(I)^*, R (i) w₂(I)^*, ..., r (i) w_N(I)^*However, in the third embodiment, the transmitted signal is w._cr₁(I), w_cr₂(I), ... w_cr_M(I). Complex constant w_cIs common to all elements, so it can be ignored regardless of the calibration principle. Therefore, if the matrix V is given as in Expression (10) and the least square solution h [h hat] of Expression (6) is obtained by Expression (9), the same principle as described in the first embodiment is obtained. The calibration of the transmitting array antenna can be achieved.
[0061]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 shows a configuration of a communication apparatus according to the fourth embodiment. The communication apparatus includes only the communication station 1, and the reception antenna 8 and the receiver 9 receive radio waves transmitted from the transmission antenna 6. The internal configuration of other communication stations 1 is the same as that shown in FIG.
In the fourth embodiment, the characteristics of the transmission channel from the D / A converter 4 of the communication station 1 to the transmitter 5 and the transmission element antenna 6 are calibrated. Multipaths of radio wave propagation paths are not subject to calibration.
Parameters representing changes in amplitude and phase during transmission channel passage from the mD / A converter 4 to the transmitter 5 and the transmission element antenna 6 are represented by gm, and the mth transmission element antenna 6-m to the reception antenna 8 are represented. It is assumed that a parameter representing a change in amplitude and phase during passage through the path is represented by cm. A vector having the product of gm and cm as an element is defined as Expression (11).
[Expression 10]

When r (i) is transmitted, if the complex load vector w (i) is set and transmitted simultaneously from each of the element antennas 6-1 to 6-M, the received signal d (i) of the receiving antenna 8 is expressed by the formula ( Given in 3). Therefore, the load control means 18 can calculate the estimated value h [h hat] of the vector h by a procedure according to the process shown in FIG. Since the transmitting element antenna 6 and the receiving antenna 8 are fixed, cm does not change and can be measured in advance. Therefore, gm can be estimated for the transmission channel parameter by dividing each element of h [h hat] by cm.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the load control means determines the optimum value of the load of the transmission array antenna, thereby adjusting the phase shift and amplitude of the transmission signal to a desired value. Accurate calibration of the transmitting array antenna can be achieved with a small communication capacity. Furthermore, it can be applied to existing equipment with minimal modifications.
[0063]
Further, since the second communication station is provided with the second load control means, the second communication station transmits only the information signal determined as the optimum value calculated by the second load control means. Capacity can be reduced.
[0064]
Also, the second communication station encodes the received vector signal and transmits it to the load control means of the first communication station, so that the second communication station to the load control means of the first communication station. The influence of disturbance noise on the received vector signal in the transmission path can be suppressed.
[0065]
In addition, the first communication station transmits a plurality of transmission vector signals in a time division manner, and the second communication station receives the reception vector signal at each of the division times, thereby obtaining a single frequency. Calibration can be performed only by this.
[0066]
In addition, the first communication station transmits a plurality of transmission vector signals by frequency division, and the second communication station receives a reception vector signal of each of the divided frequencies to thereby generate a plurality of frequency bands. Can be calibrated at the same time, thus reducing the calibration time.
[0067]
The first communication station modulates a plurality of transmission vector signals with different spread spectrum codes and transmits the modulated transmission vector signals, and the second communication station demodulates with a spread code and receives the received vector signal. Thus, the transmission array antenna can be calibrated by one transmission using a plurality of modulation codes, and the time can be shortened.
[0068]
Further, based on the transmission array antenna that transmits the transmission vector signal, the reception antenna that receives the transmission vector signal, the reception vector signal received by the reception antenna, and the transmission vector signal, the load of the transmission array antenna is determined. By providing the first load control means for determining the optimum value, the transmission array antenna can be calibrated by a single communication device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a calibration processing procedure of the communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a calibration processing procedure of a communication apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a basic configuration diagram of a communication apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a basic configuration diagram of a communication apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a basic configuration diagram of a communication apparatus according to a conventional technique.
FIG. 7 is a diagram illustrating a calibration processing procedure of a communication device according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 communication station, 2 communication station, 3 complex load, 4 D / A converter, 5 transmitter, 6 transmitting array antenna element antenna, 7 calibration signal source, 8 receiving antenna, 9 receiver, 10 A / D conversion 11, load control means, 12 communication station 2 antenna, 13 duplexer, 14 communication station 2 receiver, 15 communication station 2 transmitter, 16 calibration reference signal memory, 17 transmitter, 18 load control means.

Claims

A first communication station having a transmission array antenna having a vector having each signal transmitted from a plurality of element antennas as a transmission vector signal, and transmitting a plurality of transmission vector signals different from each other from the transmission array antenna; ,
A second communication station that receives the transmission vector signal transmitted from the first communication station and transmits the received vector signal to the first communication station, and
The first communication station includes load control means for determining an optimum value of the load of the transmission array antenna based on the reception vector signal received from the second communication station and the transmission vector signal .
The first communication station generates the plurality of transmission vector signals by using a plurality of different load vectors of the transmission array antenna,
The load control means includes h = (V ^H V) ⁻¹ V ^H d (h is an estimated value of a propagation parameter vector, V is a transmission vector signal generation matrix, V ^H is a transpose matrix of V, and d is a reception vector signal matrix. And a complex conjugate vector of the vector given by (2) is determined, and the complex conjugate vector is determined as an optimum value of a load during communication.

The communication device according to claim 1 ,
The load control means is a first load control means,
The second communication station includes second load control means for determining an optimum value of the load of the transmitting array antenna based on the received vector signal received from the first communication station, and the second load control means The means transmits the information signal of the determined optimum value to the first communication station.

The communication device according to claim 1 or 2 ,
The second communication station encodes a received vector signal and transmits it to the first load control means.

The communication device according to any one of claims 1 to 3 ,
The communication apparatus, wherein the first communication station transmits a plurality of transmission vector signals in a time division manner, and the second communication station receives the divided reception vector signals at respective times.

The communication device according to any one of claims 1 to 3 ,
The first communication station transmits a plurality of transmission vector signals by frequency division, and the second communication station receives a reception vector signal of each of the divided frequencies.

The communication device according to any one of claims 1 to 3 ,
The first communication station modulates and transmits a plurality of transmission vector signals with different spread spectrum codes, and the second communication station demodulates with a spread code and receives the received vector signal. A communication device.

A transmission array antenna that transmits a plurality of transmission vector signals different from each other, with a vector having each signal transmitted from a plurality of element antennas as a transmission vector signal,
A receiving antenna for receiving the transmission vector signal from the transmitting array antenna;
First load control means for determining an optimum value of the load of the transmission array antenna based on the reception vector signal received by the reception antenna and the transmission vector signal ,
The transmission array antenna generates the plurality of transmission vector signals by using a plurality of different load vectors,
The first load control means is h = (V ^H V) ⁻¹ V ^H d (h is an estimated value of a propagation parameter vector, V is a transmission vector signal generation matrix, V ^H is a transpose matrix of V, and d is a reception matrix. A communication apparatus characterized in that a complex conjugate vector of a vector given by (1) is obtained, and the complex conjugate vector is determined as an optimum value of a load during communication.

In a first communication station having a transmission array antenna that uses a vector having each signal transmitted from a plurality of element antennas as a transmission vector signal, a plurality of transmission vector signals different from each other are transmitted from the transmission array antenna. A first communication step;
A second communication step of receiving a transmission vector signal transmitted from the first communication station at a second communication station and transmitting the received vector signal to the first communication station;
Based on the received vector signal received from the second communication station and the transmitted vector signal, the first communication station determines the optimum value of the load of the transmitting array antenna by the first load control means. a load determination step of,
The first communication step generates the plurality of transmission vector signals at the first communication station by using a plurality of different load vectors of the transmission array antenna,
The load determination step includes h = (V ^H V) ⁻¹ V ^H d (h is an estimated value of a propagation parameter vector, V is a transmission vector signal generation matrix, V ^H is a transpose matrix of V, and d is a reception vector signal matrix. A transmission array antenna calibration method for a communication apparatus, characterized in that a complex conjugate vector of the vector given in (5) is obtained by a load determining means, and the complex conjugate vector is determined as an optimum value of a load during communication.

The transmission array antenna calibration method for a communication device according to claim 8 ,
In the second communication step, the information signal of the optimum value determined by the second load control means for determining the optimum value of the load of the transmitting array antenna based on the received vector signal received from the first communication station. Is transmitted to the first communication station. A transmitting array antenna calibration method for a communication apparatus.

The transmission array antenna calibration method for a communication device according to claim 8 or 9 ,
In the second communication step, the received vector signal is encoded by the second communication station and transmitted to the first load control means.

The transmission array antenna calibration method for a communication device according to any one of claims 8 to 10 ,
In the first communication step, the first communication station transmits a plurality of transmission vector signals in a time division manner,
In the second communication step, a transmission array antenna calibration method for a communication apparatus, wherein the second communication station receives the divided reception vector signal at each time.

The transmission array antenna calibration method for a communication device according to any one of claims 8 to 10 ,
In the first communication step, the first communication station transmits a plurality of transmission vector signals by frequency division,
In the second communication step, a transmission array antenna calibration method for a communication apparatus, wherein the second communication station receives the divided reception vector signal of each frequency.

The transmission array antenna calibration method for a communication device according to any one of claims 8 to 10 ,
In the first communication step, the first communication station modulates and transmits a plurality of transmission vector signals with different spread spectrum codes,
The second communication step comprises demodulating with a spreading code and receiving the received vector signal at the second communication station, wherein the second communication station receives the received vector signal.

A transmission step of transmitting a plurality of transmission vector signals different from each other using a vector having elements of signals transmitted from a plurality of element antennas as transmission vector signals, using a transmission array antenna;
A receiving step of receiving the transmission vector signal from the transmission array antenna by a receiving means;
A load determining step of determining an optimum value of the load of the transmission array antenna by the first load control means based on the reception vector signal received by the reception antenna and the transmission vector signal ;
The transmission step generates the plurality of transmission vector signals at the transmission array antenna by using a plurality of different load vectors of the transmission array antenna,
The load determination step includes h = (V ^H V) ⁻¹ V ^H d (h is an estimated value of a propagation parameter vector, V is a transmission vector signal generation matrix, V ^H is a transpose matrix of V, and d is a reception vector signal matrix. The complex conjugate vector of the vector given by (1) is obtained by the first load control means, and the complex conjugate vector is determined as the optimum value of the load at the time of communication. Calibration method.