JP3719954B2

JP3719954B2 - Adaptive array antenna, its transmission method, and transmitter

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Publication number: JP3719954B2
Application number: JP2001183653A
Authority: JP
Inventors: 秀一尾林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2021-06-18
Also published as: JP2002076749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、広帯域高速無線通信の実用化が盛んに行われている。一例として、加入者無線アクセスシステムがある。このシステムでＩＦローカル信号を移相器で移相制御するアダプティブアレイアンテナが本願発明者により出願されている（特願平１０−１３１９８２）。このアダプティブアレイアンテナは、無線システムの基地局に用いると、指向性をスキャンして各端末がどの場所にいるかを把握することができる。また、各端末との送受信の毎に、各端末の方向に指向性を変更して送受信を行うため、指向性利得の低い端末方向以外の方向から来る干渉波を抑圧することが出来る。
【０００３】
図６にこのようなアダプティブアレイアンテナ（送信アンテナ）の一例を示す。アダプティブアレイアンテナは、制御回路１と、制御回路１に接続された送信ＩＦ信号生成回路２と、送信ＩＦ信号生成回路２に接続された分配器３と、分配器３に接続された複数の位相制御用回路４と、位相制御用回路４にそれぞれ接続されたフィルタ５と、フィルタ５に接続されたバッファ回路６と、送信ＩＦ信号をＲＦ周波数の送信ＲＦ信号に変換するためのローカル発振器７と、ローカル発振器７に接続された分配器８と、分配器８の各分配出力端子及びバッファ回路６の出力端子に接続され、送信ＩＦ信号を送信ＲＦ信号に変換する複数の周波数変換器９と、周波数変換器９に接続されたフィルタ１０、バッファ回路１１、フィルタ１２、アンテナアレイ素子１３と、位相制御用回路４に接続された移相量制御回路１４から構成されている。分配器３は送信ＩＦ信号をアンテナアレイ素子１３の数だけに分配する。
【０００４】
送信情報は連続したデータパケットとして構成され、制御回路１から出力されるデータパケットに基づいて送信ＩＦ信号生成回路２から送信ＩＦ信号が生成される。この送信ＩＦ信号は分配器３で複数の位相制御用回路４に分配される。
【０００５】
一方、データパケットの送信先ユーザに応じた移相重み付け係数が制御回路１から移相量制御回路１４に送られ、位相制御用回路４の移相量はユーザ毎に切り替えられる。
【０００６】
位相制御用回路４から出力された送信ＩＦ信号はフィルタ５、バッファ回路６を介して周波数変換器９に送られる。周波数変換器９はローカル発振器７から分配器８を介して送られるローカル信号を用いて、送信ＩＦ信号を送信ＲＦ信号に変換する。送信ＲＦ信号はフィルタ１２を介してアンテナアレイ素子１３から送信される。
【０００７】
このようにユーザ毎に移相量を決定し、アンテナアレイ素子１３から電波を送信することで、ユーザがいる方向に指向性よく電波を送信することができる。
【０００８】
一方、加入者無線アクセスシステム（基地局）は、一般的に、受信にはＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式、送信にはＴＤＭ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅ）方式が用いられている。
【０００９】
ＴＤＭＡ受信方式では、複数のユーザ端末から届く電波を基地局が受信しそれぞれのユーザ別にデータパケットを再構成している。しかしながら、ユーザ端末は大抵それぞれ基地局から異なる距離に存在しているため、電波の届く時間に時間差が存在する。したがってそれぞれのデータパケット間に、この時間差を吸収するためのガードタイムと呼ばれるデータが無い領域が設けられている。
【００１０】
一方、ＴＤＭ送信方式は、基地局から届く電波（下り）を各ユーザ端末が受信するので、それぞれの端末に電波が届く時間差を考慮する必要がなく、一般に伝送効率の観点からガードタイムは設けられていない。
【００１１】
図７にＴＤＭ方式を用いる無線通信システムの下りフレームの一般的なフレームフォーマットを示す。
【００１２】
フレームは先頭に制御パケットがあり、各ユーザ別のデータパケット１、データパケット２、…、データパケットＮがこれに続く。制御パケットはヘッダ、制御情報（ＳＩ等）、ＦＥＣ（誤り訂正符号）から構成される。各データパケットはヘッダ、データ、ＦＥＣで構成されている。制御パケットは通信チャネルの割り当て、周波数の変更要求、通信の中止命令等が含まれる。なお、上りフレームの制御パケットはユーザ登録の要求、通信の要求、通信の中止の要求等が含まれる。ヘッダの中身の例としては、発信する無線局のＩＤ、相手の無線局のＩＤ、同期捕捉用信号等がある。
【００１３】
このようにＴＤＭフレームでは、前述したようなＴＤＭＡフレームには通常含まれているガードタイムが含まれていない。したがって、図１に示すような従来のアダプティブアレイアンテナでＴＤＭフレームを送信する場合、ガードタイムがないために、ユーザ毎に行われる位相制御用回路４の移相量の切り替え速度を、ボーレートの逆数よりも十分に小さくする必要がある。
【００１４】
ここで、位相制御用回路４としては直交変調器ＩＣが使われることが多い。直交変調器ＩＣでは、移相量の切り替え速度がＩｃｈ／ＱｃｈのＢＢ信号入力の帯域幅に依存する。この帯域幅２０ＭＨｚ程度である。しかし、加入者無線アクセスシステムではボーレートが２１Ｍｂｐｓ程度もあり、直交変調器ＩＣからなる位相制御用回路４ではこのような高速のボーレートの逆数よりも十分に小さくすることができない。ガードタイムがないＴＤＭ方式では、パケットの宛先ユーザが変わる時、最悪の場合、パケットの先頭の数ビット（ヘッダ）が移相量の変化の途上となる。この状態で、送信ＩＦ信号が位相制御用回路４を通過すると、遷移状態の不定のデータにより位相制御用回路４により決まる送信方向が予測できない方向となり、所望の宛先へ送信されないことがある。これは、システム全体として見た場合に干渉波の原因となり、その結果、周波数利用効率に大きな影響を与えるおそれがある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のアダプティブアレイアンテナでは、ＴＤＭ送信方式を用いる無線通信システムのフレームフォーマットにはガードタイムが無いため、十分な高速な切り替え速度を有する移相器が必要になる。しかしながら、移相量の切り替え速度を高速化するためには、切り替え速度をボーレートの逆数に対して十分に小さくする必要が生じ、このような条件を満たすＩＦローカル信号移相回路は高価であるという問題がある。
【００１６】
本発明は上述した事情に対処すべくなされたもので、その目的は高速、高価な移相器を用いなくても、ユーザ毎の移相量の切り替えを確実に実行することができるアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
【００１８】
（１）本発明のアダプティブアレイアンテナは、複数のアレイアンテナ素子と、送信データパケットを移相制御して前記アレイアンテナ素子へ供給する第１、第２の位相制御用手段と、入力された送信データパケットを前記第１、第２の位相制御用手段のいずれかに振り分け、その宛先が変わる毎に送信データパケットの振り分け先を変更する振り分け手段と、第１、第２の位相制御用手段の移相量を第１、第２の位相制御用手段に振り分けられるデータパケットの宛先に応じて制御する移相量制御手段とを具備するものである。
【００１９】
（２）本発明の送信機はデータパケットとその宛先情報が供給され、データパケットを宛先情報に応じて第１、第２の経路に振り分ける振り分け手段と、第１、第２の経路に振り分けられたデータパケットが供給され、第１、第２の送信バーストＩＦ信号を生成する第１、第２の送信ＩＦ信号生成手段と、第１、第２の送信バーストＩＦ信号のそれぞれが供給され、各送信ＩＦ信号をアレイアンテナ素子の数に分配する第１、第２の分配器と、第１の分配器の複数の出力信号が供給される複数の第１の位相制御用手段と、第２の分配器の複数の出力信号が供給される複数の第２の位相制御用手段と、複数の第１の位相制御用手段のそれぞれの移相量を宛先情報に応じて制御する第１の移相量制御手段と、複数の第２の位相制御用手段のそれぞれの移相量を宛先情報に応じて制御する第２の移相量制御手段と、前記複数の第１の位相制御用手段の出力と前記複数の第２の位相制御用手段の出力とを加算する複数の加算器と、前記複数の加算器の出力のそれぞれを高周波信号に変換する複数の周波数変換器とを具備し、前記振り分け手段はデータパケットを第１、第２の経路のいずれかに振り分け、宛先情報が変わる毎にデータパケットの振り分け先を変更し、前記複数の周波数変換器の出力のそれぞれが複数のアレイアンテナ素子へ供給されるものである。
【００２０】
（３）本発明のアダプティブアレイアンテナの送信方法は、送信先ユーザ毎に構成されているデータパケットと、その送信ユーザ情報とを入力し、データパケットの送信ユーザ情報が１つ前のデータパケットの送信ユーザ情報先と同じか否かを判定し、異なる場合、データパケット及びその送信ユーザ情報を１つ前のデータパケットとは異なる経路に振り分け、振り分けられた送信ユーザ情報に応じて移相量を決定し、各経路に対応して設けられた位相制御用手段のうちのデータパケットが振り分けられた経路に対応する位相制御用手段に移相量をセットし、該位相制御用手段をアクティブとし、振り分けられたデータパケットに応じて送信バーストＩＦ信号を生成し、位相制御用手段に供給し、送信ユーザ情報に応じて移相制御された送信バーストＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換して、アレイアンテナ素子から送信するものである。
【００２１】
本発明によれば、データパケットを宛先情報が変わる毎に第１、第２の送信バーストＩＦ信号生成手段に振分ける。第１、第２の送信バーストＩＦ信号は第１、第２の位相制御用手段に供給される。第１、第２の位相制御用手段の移相量はデータパケットの宛先が変わると、当該宛先への送信バーストＩＦ信号が制御用手段に入力されるまでに制御完了している。そのため、高速、高価な移相器を用いなくても、ユーザ毎の移相量の切り替えを確実に実行することができるアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明によるアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機の実施形態を説明する。
【００２３】
第１実施形態
図１はアダプティブアレイアンテナの実施形態の構成図である。アダプティブアレイアンテナは、送り先ユーザ毎に構成されたデータパケット及びその送り先ユーザ情報を第１、第２の経路に振り分けるユーザ別データ振り分け回路１０３と、振り分け回路１０３の第１、第２の経路のデータパケット出力端に接続された第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２を具備する。振り分け回路１０３はデータパケットを送り先ユーザ情報に応じて第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信ＩＦバースト信号生成回路１０２のいずれかに振り分けるとともに、送り先ユーザ情報も第１の移相量ローダ１１８、第２の移相量ローダ１１９のいずれかに振り分ける。
【００２４】
第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信ＩＦバースト信号生成回路１０２の出力（第１、第２の経路に振り分けられているので、送信ＩＦ信号は連続波ではなく、バースト波である）はそれぞれ分配器１０４、１０５を介して第１の位相制御用回路１０６、第２の位相制御用回路１０７に分配される。第１の位相制御用回路１０６、第２の位相制御用回路１０７は分配器１０４、１０５の出力をそれぞれ処理する複数の直交変調器からなる。第１の位相制御用回路１０６、第２の位相制御用回路１０７の各直交変調器は第１の移相量制御回路１２０、移相量ローダ１１８、及び第２の移相量制御回路１２１、移相量ローダ１１９により移相量が制御される。このため、第１及び第２の位相制御用回路１０６、１０７は、送り先ユーザ情報に応じてそれぞれのデータパケットに対する移相量が制御される。
【００２５】
第１の位相制御用回路１０６と、第２の位相制御用回路１０７の各直交変調器の出力は第１のフィルタ群１０８及び第２のフィルタ群１０９を介して加算回路群１１０に供給される。加算回路群１１０は第１の位相制御用回路１０６の直交変調器と、対応する第２の位相制御用回路１０７の直交変調器の出力を加算し、データパケットを再構成する。
【００２６】
加算回路群１１０の出力はバッファ回路群１１１、周波数変換器群１２５、フィルタ群１１３、バッファ回路群１１４、フィルタ群１１５を介してアンテナアレイ素子群１１６に供給される。加算回路群１１０によって得られたデータパケット（送信バーストＩＦ信号）は、バッファ回路群１１１で増幅された後、周波数変換器群１２５で分配器１２６を介したローカル発振器１１２の出力信号に基づいてＲＦ周波数の送信ＲＦ信号に変換される。送信ＲＦ信号は位相制御用回路１０６，１０７においてユーザ情報に応じて移相量を制御されているので、アンテナアレイ素子群１１６から、そのユーザが存在する方向に電波が送信される。アンテナアレイ素子群１１６は、それぞれ単一のアンテナ素子またはサブアレイと呼ばれるアレイ素子であり、所定形状、例えば直線状に複数個配列されている。
【００２７】
第１の位相制御用回路１０６及び第２の位相制御用回路１０７には、それぞれ第１の移相量制御回路１２０及び第２の移相量制御回路１２１が接続されている。第１の移相量制御回路１２０及び第２の移相量制御回路１２１には、それぞれ第１の移相量ローダ１１８及び第２の移相量ローダ１１９が接続されている。第１の移相量ローダ１１８及び第２の移相量ローダ１１９にはユーザデータベース１２４が接続されている。第１の移相量制御回路１２０及び第２の移相量制御回路１２１にはスロットタイミング回路１２３が接続されている。ユーザ別データ振り分け回路１０３は、データパケットを第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１、第２の送信ＩＦバースト信号生成回路１０２のいずれかに振り分けるだけではなく、そのデータパケットの送り先ユーザ情報も、そのデータパケットが第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１に振り分けられた場合は、第１の移相量ローダ１１８へ振り分け、そのデータパケットが第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に振り分けられた場合は、第２の移相量ローダ１１９へ振り分ける。第１及び第２の移相量ローダ１１８、１１９は送り先ユーザ情報に応じてユーザデータベース１２４をアクセスして、それぞれのユーザの移相量係数を読出し、それを第１、第２の移相量制御回路１２０，１２１にロードする。
【００２８】
次に、このアダプティブアレイアンテナに、例えば図７に示したようにデータの前後にヘッダやＦＥＣが付加されたＴＤＭ送信フレームを入力した場合の動作について説明する。
【００２９】
ＴＤＭ送信フレームをユーザ別データ振り分け回路１０３及びスロットタイミング回路１２３に入力する。このとき同時にそれぞれのデータパケットの送り先ユーザ情報を、ユーザ別データ振り分け回路１０３及びスロットタイミング回路１２３にも入力する。
【００３０】
ユーザ別データ振り分け回路１０３は、送り先ユーザが変わる毎にデータパケットを第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に交互に出力する。第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１にあるユーザ宛てのパケットを出力した場合には、そのユーザ情報を第１の移相量ローダ１１８へ出力し、当該ユーザ宛てのパケットは第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１に出力しつづける。送り先ユーザが変わると、第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２にユーザパケットを出力し、そのユーザ情報を第２の移相量ローダ１１９へ出力する。
【００３１】
第１の移相量ローダ１１８にある送り先ユーザ情報が入力された場合、入力されたユーザに送信するためのアンテナアレイ素子の移相重み係数をユーザデータベース１２４から取り出し、第１の移相量制御回路１２０にロードする。
【００３２】
第２の移相量ローダ１１９に他の送り先ユーザの情報が入力された場合、入力されたユーザに送信するためのアンテナアレイ素子の移相重み係数をユーザデータベース１２４から取り出し、第２の移相量制御回路１２１にロードする。
【００３３】
スロットタイミング回路１２３は、各データパケットの送り先ユーザが変化したことを検出すると、その時点で休止中（データが振り分けられていない）の経路の移相量制御回路をアクティブにする。データパケットはユーザ別データ振り分け回路１０３、送信バーストＩＦ信号生成回路１０１、１０２、分配器１０４、１０５を介して位相制御用回路１０６、１０７に供給されているので、各データパケットの送り先ユーザが変化した時点では、変化前のユーザ宛てのデータパケットが位相制御用回路を通過している最中であるので、直ぐには移相量制御回路をアクティブにしない。このアクティブにするタイミングは、送り先ユーザ情報が変化した場合、第１の分配器１０４及び第２の分配器１０５から第１の位相制御用回路１０６及び第２の位相制御用回路１０７に変化後の送り先ユーザ宛ての送信バーストＩＦ信号が供給される時までに第１、第２の位相制御用回路１０６，１０７の移相量変化が完了しているタイミングである。すなわち、このタイミングは、第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２における信号生成にかかる遅延時間を考慮して決定される。
【００３４】
図２にこれらのタイミングを含めた時間関係を示し、以下にこれを用いてそれぞれのユーザ別データパケットの送信制御を説明する。
【００３５】
図２では、説明の簡略化のために、１パケット毎に異なるユーザ宛てのＴＤＭフレームが入力されたとする。
【００３６】
ユーザ別データ振り分け回路１０３は各データパケットの送り先ユーザ情報が１つ前のデータパケットの送り先と一致しているか否かを識別し、同じユーザ宛ての場合は、前のデータパケットの振り分け先と同じ送信バーストＩＦ信号生成回路にデータパケットを出力し、異なるユーザ宛ての場合は、前のデータパケットの振り分け先とは異なる送信バーストＩＦ信号生成回路にデータパケットを出力する。この場合は、各データパケットがそれぞれ異なるユーザ宛てであるので、データパケットＮｏ．（ｋ−２），Ｎｏ．ｋ，…を例えば第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１に出力し、データパケットＮｏ．（ｋ−１），Ｎｏ．（ｋ＋１），…を例えば第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に出力する。
【００３７】
ここで、データパケットＮｏ．ｋに着目する。データ振り分け回路１０３はデータパケットＮｏ．ｋを第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１へ振り分ける。第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１は所定時間後にデータパケットＮｏ．ｋに関する送信バーストＩＦ信号を生成し、第１の位相制御用回路１０６へ供給する。この時、第１の移相量ローダ１１８にも送り先ユーザ情報が振り分けられているので、第１の移相量ローダ１１８はユーザデータベース１２４から読み出した移相重み係数を第１の移相量制御回路１２０へロードする。スロットタイミング回路１２３はデータパケットＮｏ．ｋの送り先ユーザ情報が１つ前のパケットＮｏ．（ｋ−１）と異なるので、第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１が送信バーストＩＦ信号を生成中に移相量制御回路１２０の移相重み係数を位相制御用回路１０６へセットさせる。このセット後（同時でも構わない）、移相量制御回路１２０をアクティブとし、位相制御用回路１０６の直交変調器の移相量がセットされた係数に応じた移相量とされる。
【００３８】
第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１に入力されたデータパケットＮｏ．ｋは変調方式に応じて直交ＢＢ信号等にマッピングしたのち直交変調し、必要に応じて周波数変換される。なお、データパケットが入力されない期間は原則として信号を出さない。このため、送信バースト信号生成回路１０１の内部では直交ＢＢ信号を出力しないか、それと併用して、同じく内部の増幅器等の電源を落とす等を行う。
【００３９】
このとき第１の移相量ローダ１１８はデータパケットＮｏ．ｋのユーザ情報に応じて、ユーザデータベース１２４に照会し送り先ユーザ用の移相量の移相係数を決定し、第１の移相量制御回路１２０に入力する。スロットタイミング回路１２３はデータパケットＮｏ．ｋのヘッダの始まりから一定の遅延時間をおいて、第１の移相量ローダ１１８の出力時刻からＩＦ信号が出力されるまでのタイミングで第１の位相制御用回路１０６をアクティブにする。そして、位相制御用回路１０６の直交変調器の移相量が移相係数に応じた量に制御された後、第１の分配器１０４でアレイの数に分配されたＩＦバースト信号Ｎｏ．ｋは第１の位相制御用回路１０６に入力される。
【００４０】
データパケットＮｏ．（ｋ＋１）はデータパケットＮｏ．ｋと異なるユーザであるので、ユーザ別データ振り分け回路１０３において第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に出力される。第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に入力されたデータパケットＮｏ．（ｋ＋１）は変調方式に応じて直交ＢＢ信号等にマッピングしたのち直交変調し、必要に応じて周波数変換される。なお、データパケットが入力されない期間は原則として信号を出さない。このため、送信バースト信号生成回路１０２の内部では直交ＢＢ信号を出力しないか、それと併用して、同じく内部の増幅器等の電源を落とす等を行う。
【００４１】
このとき第２の移相量ローダ１１９はデータパケットＮｏ．（ｋ＋１）のユーザ情報により、ユーザデータベース１２４に照会し送り先ユーザ用の移相量の移相係数を決定し、第２の移相量制御回路１２１に入力する。スロットタイミング回路１２３はデータパケットＮｏ．（ｋ＋１）のヘッダの始まりから一定の遅延時間をおいて、第２の移相量ローダ１１９の出力時刻からＩＦ信号が出力されるまでのタイミングで第２の位相制御用回路１０７をアクティブにする。そのため、第２の分配器１０５でアレイの数に分配されたＩＦバースト信号Ｎｏ．（ｋ＋１）は第２の位相制御用回路１０７に入力されるときは、第２の位相制御用回路１０７での移相量は確定している。
【００４２】
これにより第１の位相制御用回路１０６及び第２の位相制御用回路１０７から、移相量を制御されたＩＦ信号ｋ及びＩＦ信号（ｋ＋１）が出力され、加算器１１０で加算されてもとのデータパケットを構成する。そしてこの加算されたデータパケットは以降の高周波回路に供給され、アンテナから所望の指向性パターン各ユーザに送信される。
【００４３】
このようにすることで第１の移相量制御回路１２０及び第２の移相量制御回路１２１の制御速度がそれほど速くなくても、複数のＩＦ信号生成回路に振り分けて、そののち加算することで、ガードタイムのないＴＤＭ送信方式において、どのデータパケットも移相制御された電波を放射することができる。
【００４４】
図３は本発明のアダプティブアレイアンテナにそれぞれ出力バースト信号の立ち上がり部分、立ち下がり部分にランプアップとランプダウンを付加した場合と付加しない場合の出力包絡線の変化を示した図である。
【００４５】
図３中包絡線２０１、２０３は図１におけるアダプティブアレイアンテナの送信バーストＩＦ信号生成回路において、バーストをそのままの形で出力している場合の出力包絡線の変化を示した例である。
【００４６】
包絡線２０２、２０４は図１におけるアダプティブアレイアンテナの送信バーストＩＦ信号生成回路において、適切な特性（たとえば、ルートロールオフ、ハミング窓等であらわされるカーブ状の変化）でランプアップ・ランプダウンを施した例である。具体的には、図１におけるアダプティブアレイアンテナの送信バーストＩＦ信号生成回路１０１、１０２内部の直交ＢＢ信号を徐々に上げる、或いは下げることにより振幅を制御する。また必要によっては、同じく内部の増幅器等の電源を電源線に負荷されているコンデンサ等の時定数を勘案した適切なタイミングで入り切りすることを併用して振幅を制御する。
【００４７】
さらに、出力包絡線２０１、２０２は、複数回路への同期用クロックの配線が適切で全く誤差が出ない場合であり、出力包絡線２０３、２０４は複数回路への同期用クロックの配線の影響で、振り分け回路１０３の切り替えタイミングがずれる場合である。
【００４８】
図３に示すように、図１におけるアダプティブアレイアンテナにおいて、同期が取れない場合、そのままの形で出力すると出力包絡線２０３のように加算器１１０の出力レベルが極端に変化することにより、高調波のスプリアスがでる。
【００４９】
そこで、この場合、送信バーストＩＦ信号の前後でランプアップ・ランプダウンを施すと、出力包絡線２０４に見られるように、急激な変動を抑えることができるので、周波数面でもスペクトルの歪を抑えることができ、隣接チャネルへの干渉を低減することができるという効果が得られる。
【００５０】
以上説明したように本実施形態によれば、各アレイ素子に接続する移相量制御回路により放射特性を変化させるアダプティブアレイアンテナにおいて、ユーザ別パケットデータを複数のバースト信号生成回路に振り分け移相制御したのち、加算回路で加算することで、高速な通信方式に使用する場合においても、比較的低速で安価な移相器等の位相制御用回路を用いることができ、一般的にガードタイムを設けないＴＤＭ方式のシステムに適用することが可能になる。
【００５１】
以下、本発明によるアダプティブアレイアンテナの他の実施形態を説明する。他の実施形態の説明において第１の実施形態と同一部分は同一参照数字を付してその詳細な説明は省略する。
【００５２】
第２実施形態
第１実施形態の位相制御用回路１０６、１０７は直交変調器のみからなるが、これに限定されない。位相制御用回路の変形例に関する第２実施形態を図４、図５を参照して説明する。図４は第２実施形態全体のブロック図であり、図１とは位相制御用回路１０６Ａ、１０７Ａのみが異なる。位相制御用回路１０６Ａ、１０７Ａは同一構成であり、一例として図５に位相制御用回路１０６Ａの詳細を示す。位相制御用回路１０６Ａはローカル発振器２００、分配器２０２、直交変調器群２０６、周波数変換器群２０８からなる。ローカル信号は分配器２０２でアレイアンテナの数だけ分配され、直交変調器群２０６で移相制御される。直交変調器群２０６の移相量は移相量制御回路１２０の出力に基づいて送り先ユーザに応じて制御される。分配器１０４からの出力ＩＦ信号は周波数変換器群２０８において、直交変調器群２０６の出力に基づいて周波数変換される。
【００５３】
第２実施形態では、ＩＦ信号は位相制御用回路１０６Ａ内の周波数変換器群２０８、及び加算回路群１１０の後段の周波数変換器群１２５により２回の変換を経てＲＦ信号に変換される。そのため、送信バーストＩＦ信号生成回路１０１から出力された第１のＩＦ信号は位相制御用回路１０６Ａ内の周波数変換器群２０８により第２のＩＦ信号に変換される。
【００５４】
本実施形態では、直交変調器群２０６は中間周波数ローカル信号を移相制御している。そのため、安価かつ高精度に実現できるので、高精度のアクティブアレイアンテナシステムを容易に実現することが可能となる。
【００５５】
以上、本発明の２つの実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されず、種々変形して実施可能である。例えば、上述の説明では、本発明のアダプティブアレイアンテナにおいて、振り分けられる送信バーストＩＦ信号生成回路は第１，第２の２つに限らず３つ以上のＩＦ信号生成回路に振り分けたのち加算回路において加算しても良い。また、送り先ユーザ情報はデータパケットとは別に供給されるとしたが、データパケットの中のヘッダから取出しても良い。
【００５６】
上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高速、高価な移相器を用いなくても、ユーザ毎の移相量の切り替えを確実に実行することができるアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアダプティブアレイアンテナの第１実施形態を示す図。
【図２】第１実施形態のアダプティブアレイアンテナの制御タイミングを示す図。
【図３】送信バーストＩＦ信号の前後にランプアップとランプダウンを付加した場合と付加しない場合で、バーストのタイミング差の有無の場合の出力の包絡線の変化を示した図。
【図４】本発明によるアダプティブアレイアンテナの第２実施形態を示す図。
【図５】第２実施形態の移相制御用回路の詳細を示す図。
【図６】従来のアダプティブアレイアンテナを示す図。
【図７】ＴＤＭ方式のダウンリンクのフレーム構成を示す図。
【符号の説明】
１０１、１０２…送信バーストＩＦ信号生成回路
１０３…データ振り分け回路
１０４、１０５…分配回路
１０６、１０７…位相制御用回路
１１８、１１９…移相量ローダ
１２０、１２１…移相量制御回路
１２３…スロットタイミング回路
１２４…ユーザデータベース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an adaptive array antenna, a transmission method thereof, and a transmitter.
[0002]
[Prior art]
In recent years, wideband high-speed wireless communication has been actively put into practical use. An example is a subscriber radio access system. An adaptive array antenna for applying phase shift control to IF local signals with a phase shifter in this system has been filed by the present inventor (Japanese Patent Application No. 10-131982). When this adaptive array antenna is used in a base station of a wireless system, it can grasp where each terminal is by scanning directivity. Further, since the directivity is changed in the direction of each terminal every time transmission / reception with each terminal is performed, interference waves coming from directions other than the terminal direction having a low directivity gain can be suppressed.
[0003]
FIG. 6 shows an example of such an adaptive array antenna (transmission antenna). The adaptive array antenna includes a control circuit 1, a transmission IF signal generation circuit 2 connected to the control circuit 1, a distributor 3 connected to the transmission IF signal generation circuit 2, and a plurality of phases connected to the distributor 3. A control circuit 4; a filter 5 connected to the phase control circuit 4; a buffer circuit 6 connected to the filter 5; a local oscillator 7 for converting a transmission IF signal into a transmission RF signal of RF frequency; A distributor 8 connected to the local oscillator 7; a plurality of frequency converters 9 connected to each distribution output terminal of the distributor 8 and the output terminal of the buffer circuit 6 and for converting a transmission IF signal into a transmission RF signal; The filter 10 is connected to the frequency converter 9, the buffer circuit 11, the filter 12, the antenna array element 13, and the phase shift amount control circuit 14 is connected to the phase control circuit 4. To have. The distributor 3 distributes the transmission IF signal to the number of antenna array elements 13.
[0004]
The transmission information is configured as a continuous data packet, and a transmission IF signal is generated from the transmission IF signal generation circuit 2 based on the data packet output from the control circuit 1. This transmission IF signal is distributed to a plurality of phase control circuits 4 by a distributor 3.
[0005]
On the other hand, the phase shift weighting coefficient corresponding to the transmission destination user of the data packet is sent from the control circuit 1 to the phase shift amount control circuit 14, and the phase shift amount of the phase control circuit 4 is switched for each user.
[0006]
The transmission IF signal output from the phase control circuit 4 is sent to the frequency converter 9 via the filter 5 and the buffer circuit 6. The frequency converter 9 converts the transmission IF signal into a transmission RF signal using a local signal sent from the local oscillator 7 via the distributor 8. The transmission RF signal is transmitted from the antenna array element 13 via the filter 12.
[0007]
Thus, by determining the amount of phase shift for each user and transmitting the radio wave from the antenna array element 13, the radio wave can be transmitted with good directivity in the direction in which the user is present.
[0008]
On the other hand, a subscriber radio access system (base station) generally uses a time division multiple access (TDMA) system for reception and a time division multiple (TDM) system for transmission.
[0009]
In the TDMA reception system, a base station receives radio waves received from a plurality of user terminals, and reconfigures data packets for each user. However, since the user terminals are usually located at different distances from the base station, there is a time difference in the arrival time of radio waves. Accordingly, an area without data called guard time for absorbing this time difference is provided between the data packets.
[0010]
On the other hand, in the TDM transmission method, each user terminal receives radio waves (downlink) received from the base station, so there is no need to consider the time difference between the radio waves reaching each terminal, and a guard time is generally provided from the viewpoint of transmission efficiency. Not.
[0011]
FIG. 7 shows a general frame format of a downlink frame in a wireless communication system using the TDM system.
[0012]
The frame has a control packet at the head, followed by data packet 1, data packet 2,..., Data packet N for each user. The control packet is composed of a header, control information (SI, etc.), and FEC (error correction code). Each data packet is composed of a header, data, and FEC. The control packet includes communication channel assignment, frequency change request, communication stop command, and the like. The uplink frame control packet includes a user registration request, a communication request, a communication stop request, and the like. Examples of the contents of the header include the ID of the transmitting wireless station, the ID of the partner wireless station, and a signal for capturing synchronization.
[0013]
Thus, the TDM frame does not include the guard time normally included in the TDMA frame as described above. Therefore, when a TDM frame is transmitted using the conventional adaptive array antenna as shown in FIG. 1, since there is no guard time, the switching speed of the phase shift amount of the phase control circuit 4 performed for each user is set to the reciprocal of the baud rate. It is necessary to make it sufficiently smaller than that.
[0014]
Here, a quadrature modulator IC is often used as the phase control circuit 4. In the quadrature modulator IC, the phase shift amount switching speed depends on the bandwidth of the Ich / Qch BB signal input. This bandwidth is about 20 MHz. However, the subscriber radio access system has a baud rate of about 21 Mbps, and the phase control circuit 4 composed of the quadrature modulator IC cannot be made sufficiently smaller than the reciprocal of such a high-speed baud rate. In the TDM system without a guard time, when the destination user of a packet changes, in the worst case, the first few bits (header) of the packet are in the process of changing the phase shift amount. If the transmission IF signal passes through the phase control circuit 4 in this state, the transmission direction determined by the phase control circuit 4 due to indefinite data in the transition state becomes an unpredictable direction and may not be transmitted to a desired destination. This causes interference waves when viewed as a whole system, and as a result, there is a possibility that the frequency utilization efficiency is greatly affected.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional adaptive array antenna, since there is no guard time in the frame format of the radio communication system using the TDM transmission method, a phase shifter having a sufficiently high switching speed is required. However, in order to increase the switching speed of the phase shift amount, it is necessary to make the switching speed sufficiently small with respect to the reciprocal of the baud rate, and an IF local signal phase shift circuit that satisfies such a condition is expensive. There's a problem.
[0016]
The present invention has been made to cope with the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide an adaptive array antenna capable of reliably switching the amount of phase shift for each user without using a high-speed and expensive phase shifter. An object of the present invention is to provide a transmission method and a transmitter.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention uses the following means.
[0018]
(1) An adaptive array antenna according to the present invention includes a plurality of array antenna elements, first and second phase control means for phase-controlling transmission data packets and supplying them to the array antenna elements, The input transmission data packet is distributed to one of the first and second phase control means, and every time the destination changes Transmit data packet Change the distribution destination of The amount of phase shift between the distributing means and the first and second phase control means 1st, 2nd Phase shift amount control means for controlling according to the destination of the data packet distributed to the phase control means.
[0019]
(2) The transmitter of the present invention is supplied with the data packet and its destination information, and distributes the data packet to the first and second routes according to the destination information, and to the first and second routes. The first and second transmission IF signal generating means for generating the first and second transmission burst IF signals, and the first and second transmission burst IF signals, respectively. First and second distributors for distributing the transmission IF signal to the number of array antenna elements; a plurality of first phase control means for supplying a plurality of output signals of the first distributor; A plurality of second phase control means to which a plurality of output signals of the distributor are supplied, and a first phase shift for controlling respective phase shift amounts of the plurality of first phase control means in accordance with destination information Each of a quantity control means and a plurality of second phase control means. Second phase shift amount control means for controlling the amount of phase shift in accordance with destination information, and the outputs of the plurality of first phase control means and the outputs of the plurality of second phase control means A plurality of adders, and a plurality of frequency converters for converting each of the outputs of the plurality of adders into a high-frequency signal, The distribution means distributes the data packet to either the first or second route, and changes the distribution destination of the data packet every time the destination information changes, Each of the outputs of the plurality of frequency converters is supplied to a plurality of array antenna elements.
[0020]
(3) The adaptive array antenna transmission method of the present invention is provided for each destination user. Composed Data packet and the sending user information input If the transmission user information of the data packet is the same as the transmission user information destination of the previous data packet, and if it is different, the data packet and its transmission user information are different from the previous data packet. And the amount of phase shift is determined according to the sent user information. Provided for each route Phase control means Phase control means corresponding to the route to which the data packet is distributed Set the phase shift amount to The The phase control means is activated, a transmission burst IF signal is generated according to the distributed data packet, supplied to the phase control means, and the transmission burst IF signal phase-controlled according to the transmission user information is an RF signal. The frequency is converted into a signal and transmitted from the array antenna element.
[0021]
According to the present invention, the data packet is sent to the destination information. Every time To the first and second transmission burst IF signal generation means. The first and second transmission burst IF signals are supplied to the first and second phase control means. When the destination of the data packet changes, the control is completed until the transmission burst IF signal to the destination is input to the control means for the phase shift amount of the first and second phase control means. Therefore, there is provided an adaptive array antenna, a transmission method thereof, and a transmitter that can reliably switch the phase shift amount for each user without using a high-speed and expensive phase shifter.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an adaptive array antenna, a transmission method thereof, and a transmitter according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0023]
First embodiment
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an adaptive array antenna. The adaptive array antenna includes a data packet configured for each destination user and the destination user information to the first and second paths, the user-specific data distribution circuit 103, and the data of the first and second paths of the distribution circuit 103. A first transmission burst IF signal generation circuit 101 and a second transmission burst IF signal generation circuit 102 connected to the packet output terminal are provided. The distribution circuit 103 distributes the data packet to one of the first transmission burst IF signal generation circuit 101 and the second transmission IF burst signal generation circuit 102 according to the destination user information, and the destination user information also has the first phase shift. The amount is assigned to either the amount loader 118 or the second phase shift amount loader 119.
[0024]
Outputs of the first transmission burst IF signal generation circuit 101 and the second transmission IF burst signal generation circuit 102 (because they are distributed to the first and second paths, the transmission IF signal is not a continuous wave but a burst wave. Are distributed to the first phase control circuit 106 and the second phase control circuit 107 via the distributors 104 and 105, respectively. The first phase control circuit 106 and the second phase control circuit 107 are composed of a plurality of quadrature modulators that process the outputs of the distributors 104 and 105, respectively. Each of the quadrature modulators of the first phase control circuit 106 and the second phase control circuit 107 includes a first phase shift amount control circuit 120, a phase shift amount loader 118, and a second phase shift amount control circuit 121, The phase shift amount is controlled by the phase shift amount loader 119. Therefore, the first and second phase control circuits 106 and 107 control the amount of phase shift for each data packet according to the destination user information.
[0025]
The outputs of the quadrature modulators of the first phase control circuit 106 and the second phase control circuit 107 are supplied to the adder circuit group 110 via the first filter group 108 and the second filter group 109. . The adder circuit group 110 adds the outputs of the quadrature modulator of the first phase control circuit 106 and the corresponding quadrature modulator of the second phase control circuit 107 to reconstruct the data packet.
[0026]
The output of the adder circuit group 110 is supplied to the antenna array element group 116 via the buffer circuit group 111, the frequency converter group 125, the filter group 113, the buffer circuit group 114, and the filter group 115. The data packet (transmission burst IF signal) obtained by the adder circuit group 110 is amplified by the buffer circuit group 111, and then the RF converter 125 performs RF based on the output signal of the local oscillator 112 via the distributor 126. It is converted into a frequency-transmitted RF signal. Since the amount of phase shift of the transmission RF signal is controlled in accordance with the user information in the phase control circuits 106 and 107, radio waves are transmitted from the antenna array element group 116 in the direction in which the user exists. The antenna array element group 116 is a single antenna element or an array element called a subarray, and a plurality of antenna array elements are arranged in a predetermined shape, for example, a straight line.
[0027]
A first phase shift amount control circuit 120 and a second phase shift amount control circuit 121 are connected to the first phase control circuit 106 and the second phase control circuit 107, respectively. A first phase shift amount loader 118 and a second phase shift amount loader 119 are connected to the first phase shift amount control circuit 120 and the second phase shift amount control circuit 121, respectively. A user database 124 is connected to the first phase shift amount loader 118 and the second phase shift amount loader 119. A slot timing circuit 123 is connected to the first phase shift amount control circuit 120 and the second phase shift amount control circuit 121. The user-specific data distribution circuit 103 not only distributes the data packet to either the first transmission burst IF signal generation circuit 101 or the second transmission IF burst signal generation circuit 102, but also sends destination user information of the data packet, When the data packet is distributed to the first transmission burst IF signal generation circuit 101, the data packet is distributed to the first phase shift amount loader 118, and the data packet is distributed to the second transmission burst IF signal generation circuit 102. In this case, it is distributed to the second phase shift amount loader 119. The first and second phase shift amount loaders 118 and 119 access the user database 124 according to the destination user information, read out the phase shift amount coefficients of the respective users, and read them as the first and second phase shift amounts. The control circuits 120 and 121 are loaded.
[0028]
Next, the operation when a TDM transmission frame to which headers and FECs are added before and after data as shown in FIG. 7, for example, is input to this adaptive array antenna will be described.
[0029]
The TDM transmission frame is input to the user-specific data distribution circuit 103 and the slot timing circuit 123. At this time, the destination user information of each data packet is also input to the user-specific data distribution circuit 103 and the slot timing circuit 123.
[0030]
The user-specific data distribution circuit 103 alternately outputs a data packet to the first transmission burst IF signal generation circuit 101 and the second transmission burst IF signal generation circuit 102 every time the destination user changes. When a packet addressed to the user in the first transmission burst IF signal generation circuit 101 is output, the user information is output to the first phase shift amount loader 118, and the packet addressed to the user is transmitted to the first transmission burst. The output continues to the IF signal generation circuit 101. When the destination user changes, a user packet is output to the second transmission burst IF signal generation circuit 102 and the user information is output to the second phase shift amount loader 119.
[0031]
When the destination user information in the first phase shift amount loader 118 is input, the phase shift weight coefficient of the antenna array element for transmission to the input user is extracted from the user database 124, and the first phase shift amount control is performed. Load into circuit 120.
[0032]
When other destination user information is input to the second phase shift amount loader 119, the phase shift weighting factor of the antenna array element to be transmitted to the input user is extracted from the user database 124, and the second phase shift amount loader 119 is input. It is loaded into the quantity control circuit 121.
[0033]
When the slot timing circuit 123 detects that the destination user of each data packet has changed, the slot timing circuit 123 activates the phase shift amount control circuit for the path that is inactive (data is not distributed) at that time. Since the data packet is supplied to the phase control circuits 106 and 107 via the user-specific data distribution circuit 103, the transmission burst IF signal generation circuits 101 and 102, and the distributors 104 and 105, the destination user of each data packet changes. At this point, since the data packet addressed to the user before the change is passing through the phase control circuit, the phase shift amount control circuit is not activated immediately. The activation timing is changed from the first distributor 104 and the second distributor 105 to the first phase control circuit 106 and the second phase control circuit 107 when the destination user information changes. This is the timing when the phase shift amount changes of the first and second phase control circuits 106 and 107 are completed by the time when the transmission burst IF signal addressed to the destination user is supplied. That is, this timing is determined in consideration of the delay time required for signal generation in the first transmission burst IF signal generation circuit 101 and the second transmission burst IF signal generation circuit 102.
[0034]
FIG. 2 shows a time relationship including these timings, and the transmission control of each user-specific data packet will be described below using this.
[0035]
In FIG. 2, it is assumed that a TDM frame addressed to a different user is input for each packet for the sake of simplicity.
[0036]
The user-specific data distribution circuit 103 identifies whether or not the destination user information of each data packet matches the destination of the previous data packet, and if it is addressed to the same user, it is the same as the distribution destination of the previous data packet A data packet is output to the transmission burst IF signal generation circuit, and when addressed to a different user, the data packet is output to a transmission burst IF signal generation circuit different from the distribution destination of the previous data packet. In this case, each data packet is addressed to a different user. (K-2), No. k,... are output to the first transmission burst IF signal generation circuit 101, for example, and the data packet No. (K-1), No. (K + 1),... Are output to the second transmission burst IF signal generation circuit 102, for example.
[0037]
Here, the data packet No. Pay attention to k. The data distribution circuit 103 has a data packet No. k is distributed to the first transmission burst IF signal generation circuit 101. The first transmission burst IF signal generation circuit 101 receives the data packet No. 1 after a predetermined time. A transmission burst IF signal relating to k is generated and supplied to the first phase control circuit 106. At this time, since the destination user information is also distributed to the first phase shift amount loader 118, the first phase shift amount loader 118 uses the phase shift weight coefficient read from the user database 124 as the first phase shift amount control. Load to circuit 120. The slot timing circuit 123 receives the data packet No. k destination user information of the previous packet No. Since it is different from (k−1), the first transmission burst IF signal generation circuit 101 sets the phase shift weight coefficient of the phase shift amount control circuit 120 to the phase control circuit 106 while the transmission burst IF signal is being generated. After this setting (or at the same time), the phase shift amount control circuit 120 is activated, and the phase shift amount of the quadrature modulator of the phase control circuit 106 is set to the phase shift amount corresponding to the set coefficient.
[0038]
The data packet No. input to the first transmission burst IF signal generation circuit 101 is transmitted. k is mapped to an orthogonal BB signal or the like according to the modulation method, and then orthogonally modulated, and is frequency-converted as necessary. In principle, no signal is output during a period in which no data packet is input. For this reason, the orthogonal BB signal is not output inside the transmission burst signal generation circuit 101 or is used together with it, and the power of the internal amplifier or the like is similarly turned off.
[0039]
At this time, the first phase shift loader 118 receives the data packet No. In response to the k user information, the user database 124 is queried to determine the phase shift coefficient of the phase shift amount for the destination user and input to the first phase shift amount control circuit 120. The slot timing circuit 123 receives the data packet No. The first phase control circuit 106 is activated at a timing from the output time of the first phase shift loader 118 to the output of the IF signal after a certain delay time from the start of the header of k. Then, after the amount of phase shift of the quadrature modulator of the phase control circuit 106 is controlled to an amount corresponding to the phase shift coefficient, the IF burst signal No. 1 distributed to the number of arrays by the first distributor 104. k is input to the first phase control circuit 106.
[0040]
Data packet No. (K + 1) is a data packet No. Since the user is different from k, the data is output to the second transmission burst IF signal generation circuit 102 in the user-specific data distribution circuit 103. The data packet No. input to the second transmission burst IF signal generation circuit 102 is transmitted. (K + 1) is orthogonally modulated after being mapped to an orthogonal BB signal or the like according to the modulation method, and is frequency-converted as necessary. In principle, no signal is output during a period in which no data packet is input. For this reason, the orthogonal BB signal is not output in the transmission burst signal generation circuit 102 or is used together with it, and the power of the internal amplifier or the like is similarly turned off.
[0041]
At this time, the second phase shift amount loader 119 receives the data packet No. Based on the user information of (k + 1), the user database 124 is inquired to determine the phase shift coefficient of the phase shift amount for the destination user and input to the second phase shift amount control circuit 121. The slot timing circuit 123 receives the data packet No. The second phase control circuit 107 is activated at a timing from the output time of the second phase shift amount loader 119 to the output of the IF signal after a certain delay time from the beginning of the (k + 1) header. . Therefore, the IF burst signal No. 1 distributed to the number of arrays by the second distributor 105. When (k + 1) is input to the second phase control circuit 107, the amount of phase shift in the second phase control circuit 107 is fixed.
[0042]
As a result, the IF signal k and IF signal (k + 1) whose phase shift amount is controlled are output from the first phase control circuit 106 and the second phase control circuit 107 and added by the adder 110. Of data packets. The added data packet is supplied to the subsequent high-frequency circuit and transmitted from the antenna to each user with a desired directivity pattern.
[0043]
Thus, even if the control speeds of the first phase shift amount control circuit 120 and the second phase shift amount control circuit 121 are not so high, they are distributed to a plurality of IF signal generation circuits and then added. Thus, in a TDM transmission system without a guard time, any data packet can radiate a phase-controlled radio wave.
[0044]
FIG. 3 is a diagram showing changes in the output envelope when the rising and falling portions of the output burst signal are added to the adaptive array antenna according to the present invention and when the ramp up and ramp down are not added.
[0045]
Envelopes 201 and 203 in FIG. 3 are examples showing changes in the output envelope when the burst is output as it is in the transmission burst IF signal generation circuit of the adaptive array antenna in FIG.
[0046]
Envelopes 202 and 204 are ramped up / down with appropriate characteristics (for example, a curve-like change represented by route roll-off, Hamming window, etc.) in the transmission burst IF signal generation circuit of the adaptive array antenna in FIG. This is an example. Specifically, the amplitude is controlled by gradually increasing or decreasing the orthogonal BB signal in the transmission burst IF signal generation circuits 101 and 102 of the adaptive array antenna in FIG. Further, if necessary, the amplitude is controlled by simultaneously turning on and off the power source of the internal amplifier or the like at an appropriate timing in consideration of the time constant of the capacitor or the like loaded on the power supply line.
[0047]
Further, the output envelopes 201 and 202 are cases where the synchronization clock wiring to the plurality of circuits is appropriate and no error occurs, and the output envelopes 203 and 204 are affected by the synchronization clock wiring to the plurality of circuits. This is a case where the switching timing of the distribution circuit 103 is shifted.
[0048]
As shown in FIG. 3, in the adaptive array antenna shown in FIG. 1, when synchronization is not achieved, if the output is output as it is, the output level of the adder 110 changes drastically as shown by the output envelope 203, thereby generating a harmonic. Spurious.
[0049]
Therefore, in this case, if the ramp-up / ramp-down is performed before and after the transmission burst IF signal, as seen in the output envelope 204, rapid fluctuations can be suppressed, so that spectrum distortion can also be suppressed in terms of frequency. And the effect of reducing interference with adjacent channels can be obtained.
[0050]
As described above, according to this embodiment, in the adaptive array antenna that changes the radiation characteristics by the phase shift amount control circuit connected to each array element, the user-specific packet data is distributed to the plurality of burst signal generation circuits, and the phase shift control is performed. After that, by adding with an adder circuit, even when used in a high-speed communication method, a phase control circuit such as a phase shifter that is relatively slow and inexpensive can be used, and a guard time is generally provided. This makes it possible to apply to a TDM system that does not exist.
[0051]
Hereinafter, other embodiments of the adaptive array antenna according to the present invention will be described. In the description of the other embodiments, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted.
[0052]
Second embodiment
The phase control circuits 106 and 107 according to the first embodiment include only quadrature modulators, but are not limited thereto. A second embodiment relating to a modification of the phase control circuit will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a block diagram of the entire second embodiment. Only the phase control circuits 106A and 107A are different from FIG. The phase control circuits 106A and 107A have the same configuration, and FIG. 5 shows details of the phase control circuit 106A as an example. The phase control circuit 106A includes a local oscillator 200, a distributor 202, a quadrature modulator group 206, and a frequency converter group 208. The local signals are distributed by the number of array antennas by the distributor 202 and phase-shifted by the quadrature modulator group 206. The phase shift amount of the quadrature modulator group 206 is controlled according to the destination user based on the output of the phase shift amount control circuit 120. The output IF signal from the distributor 104 is frequency-converted in the frequency converter group 208 based on the output of the quadrature modulator group 206.
[0053]
In the second embodiment, the IF signal is converted into an RF signal through two conversions by the frequency converter group 208 in the phase control circuit 106A and the frequency converter group 125 subsequent to the adder circuit group 110. For this reason, the first IF signal output from the transmission burst IF signal generation circuit 101 is converted into the second IF signal by the frequency converter group 208 in the phase control circuit 106A.
[0054]
In this embodiment, the quadrature modulator group 206 controls the phase shift of the intermediate frequency local signal. Therefore, since it can be realized at low cost and with high accuracy, a high-accuracy active array antenna system can be easily realized.
[0055]
Although two embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above description, in the adaptive array antenna of the present invention, the transmission burst IF signal generation circuit to be distributed is not limited to the first and second two, but is distributed to three or more IF signal generation circuits, and then the addition circuit. You may add. Although the destination user information is supplied separately from the data packet, it may be extracted from the header in the data packet.
[0056]
The above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an adaptive array antenna that can reliably switch the amount of phase shift for each user without using a high-speed and expensive phase shifter, its transmission method, and transmission Machine can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment of an adaptive array antenna according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing control timing of the adaptive array antenna of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a change in an output envelope when there is a timing difference between bursts with and without adding ramp-up and ramp-down before and after a transmission burst IF signal.
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of an adaptive array antenna according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing details of a phase shift control circuit according to a second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a conventional adaptive array antenna.
FIG. 7 is a diagram showing a frame structure of a TDM downlink.
[Explanation of symbols]
101, 102: Transmission burst IF signal generation circuit
103: Data distribution circuit
104, 105 ... distribution circuit
106, 107 ... Phase control circuit
118, 119 ... Phase shift amount loader
120, 121 ... Phase shift amount control circuit
123 ... Slot timing circuit
124: User database

Claims

A plurality of array antenna elements;
First and second phase control means for controlling the phase of a transmission data packet and supplying it to the array antenna element;
A distribution unit that distributes the input transmission data packet to one of the first and second phase control units, and changes a transmission data packet distribution destination each time the destination changes ;
Phase shift amount control means for controlling the phase shift amount of the first and second phase control means according to the destination of the data packet distributed to the first and second phase control means;
An adaptive array antenna comprising:

Each of the first and second phase control means is based on a local signal generator, a phase shifter for controlling the phase of the output of the local signal generator, and a phase of the output local signal of the phase shifter. The adaptive array antenna according to claim 1, further comprising a frequency converter that converts a frequency of a transmission data packet.

The adaptive array antenna according to claim 2, wherein the phase shifter includes a quadrature modulator.

The adaptive array antenna according to claim 1, wherein the distribution unit changes a distribution destination of the transmission data packet after the phase shift amount control by the phase shift amount control unit is completed .

If the transmission destination of each packet is the same as the transmission destination of the previous packet, the distribution means distributes it to the same phase control means as the previous packet, and the transmission destination of each packet is the transmission of the previous packet The adaptive array antenna according to claim 1, wherein, if different from the previous one, the packet is assigned to a phase control means different from the previous packet.

A first and second phase control means connected between the distribution means and the first and second phase control means, having a ramp-up and a ramp-down at rising and falling portions, and generating a transmission burst signal according to a transmission data packet; The adaptive array antenna according to claim 1, further comprising second transmission burst signal generation means.

The phase shift amount control means has the first and second phases until the transmission burst signal from the first and second transmission burst signal generation means is input to the first and second phase control means. The adaptive array antenna according to claim 1, wherein control of the phase shift amount of the control means is completed according to the destination of the data packet.

A data packet and its destination information are supplied, and distribution means for distributing the data packet to the first and second routes according to the destination information;
First and second transmission IF signal generating means for supplying data packets distributed to the first and second paths and generating first and second transmission burst IF signals;
First and second distributors each supplied with first and second transmission burst IF signals and distributing each transmission IF signal to the number of array antenna elements;
A plurality of first phase control means to which a plurality of output signals of the first distributor are supplied;
A plurality of second phase control means supplied with a plurality of output signals of the second distributor;
First phase shift amount control means for controlling each phase shift amount of the plurality of first phase control means according to destination information;
Second phase shift amount control means for controlling the respective phase shift amounts of the plurality of second phase control means according to the destination information;
A plurality of adders for adding the outputs of the plurality of first phase control means and the outputs of the plurality of second phase control means;
A plurality of frequency converters for converting each of the outputs of the plurality of adders into a high-frequency signal;
The distribution means distributes the data packet to either the first or second route, and changes the distribution destination of the data packet every time the destination information changes,
A transmitter in which each of the outputs of the plurality of frequency converters is supplied to a plurality of array antenna elements.

The first and second phase shift amount control means respectively adjust the phase shift amounts of the plurality of first and second phase control means so that a high-frequency signal is transmitted in a direction according to the position of the destination terminal. The transmitter according to claim 8 to be controlled.

The distribution means distributes the first data packet to the first route, and if the destination of the subsequent second data packet is the same as the destination of the first data packet, the second data packet is also transferred to the first route. 9. The transmitter according to claim 8, wherein if the destination of the second data packet is not the same as the destination of the first data packet, the second data packet is assigned to the second path.

When the distribution unit distributes the first data packet to the first route, the distribution unit distributes the destination information to the first phase shift amount control unit, and distributes the second data packet to the second route. 9. The transmitter according to claim 8, wherein the destination information is distributed to the second phase shift amount control means.

In the first and second phase shift amount control means, the first and second transmission burst IF signals based on the data packet corresponding to the distributed destination information are input to the first and second phase control means. The transmitter according to claim 8, wherein the control of the phase shift amount of the first and second phase control means is completed by the end.

The transmitter according to claim 8, wherein a plurality of the data packets are grouped to form a frame without a guard time.

Enter the data packet configured for each destination user and the transmission user information,
Determine whether the sending user information of the data packet is the same as the sending user information destination of the previous data packet,
If they are different, the data packet and its transmission user information are distributed to a different route from the previous data packet,
The phase shift amount is determined according to the distributed transmission user information, and the phase shift amount is transferred to the phase control unit corresponding to the route to which the data packet is distributed among the phase control units provided corresponding to each route . It was set, and the phase control means and active,
A transmission burst IF signal is generated according to the distributed data packet and supplied to the phase control means.
A transmission method for an adaptive array antenna, in which a transmission burst IF signal whose phase is controlled in accordance with transmission user information is frequency-converted into an RF signal and transmitted from an array antenna element.

The transmission method according to claim 14, wherein the data packet is transmitted as a TDM transmission frame.