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JP4426356B2 - Radio apparatus and beam pattern control method - Google Patents
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Description

本発明は、無線装置及びビームパターン制御方法に関する。   The present invention relates to a radio apparatus and a beam pattern control method.

一般に無線通信システムでは、送信局と受信局間の距離が一様でないために、QPSKなどの変調方式により複素平面に配置された送信信号は、受信局では位相回転をともなって受信される。特に、移動通信システムでは、マルチパスフェージングにより著しく位相回転量が変化する。これを解消するために移動通信システムでは、一般的に、基地局から移動局に向けて在圏検出用に既知信号を放送形式で送信するためのパイロットチャネルを利用して、移動局がデータチャネルの受信同期処理を行う。   In general, in a wireless communication system, since the distance between a transmitting station and a receiving station is not uniform, a transmission signal arranged on a complex plane by a modulation method such as QPSK is received with phase rotation at the receiving station. In particular, in a mobile communication system, the amount of phase rotation changes significantly due to multipath fading. In order to solve this problem, in a mobile communication system, a mobile station generally uses a pilot channel for transmitting a known signal in broadcast format for detection of a location from a base station to a mobile station. Receive synchronization processing.

図4は、パイロットチャネルを用いた受信同期処理の原理を説明するための図である。図4において、基地局はパイロットチャネルで既知信号(実部のみ)を送信する。また、データチャネルで送信データ(複素数)を送信する。これら送信信号は無線伝搬路上でフェージングによる位相回転αを受けて移動局で受信される。移動局では、パイロットチャネルで送信される既知信号と、パイロットチャネルの受信信号(位相回転αを受けた既知信号)とから、位相回転αを複素平面上で算出する。そして、この位相回転αの複素共役数を求めてデータチャネルの受信信号(位相回転αを受けた送信データ)に乗ずる。これにより、データチャネルの受信信号に対して位相回転αの補正が行われ、この補正後の受信信号を復調して受信データを精度よく取得することができる。   FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of reception synchronization processing using a pilot channel. In FIG. 4, the base station transmits a known signal (only the real part) on the pilot channel. In addition, transmission data (complex number) is transmitted through the data channel. These transmission signals are received by the mobile station in response to phase rotation α due to fading on the radio propagation path. The mobile station calculates the phase rotation α on the complex plane from the known signal transmitted through the pilot channel and the received signal of the pilot channel (known signal that has received the phase rotation α). Then, the complex conjugate number of the phase rotation α is obtained and multiplied by the data channel reception signal (transmission data subjected to the phase rotation α). As a result, the phase rotation α is corrected for the reception signal of the data channel, and the reception data after this correction can be demodulated to obtain the reception data with high accuracy.

また、複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナを用いることにより適応的にビームパターンを制御するビーム制御技術が知られている。このビーム制御技術では、各アンテナ素子に入出力される信号に対して、それぞれの振幅及び位相を調整するアレー重みと呼ばれる係数を乗じることにより、任意のビームパターンを形成することができる。そして、そのビーム制御技術により、所望局方向には高利得のビームを形成し、且つ非所望局方向にはヌルを形成するようにビームパターンを適応的に制御して、各移動局に対してそれぞれ直交したビームパターンを形成することができる。これにより、時間及び周波数とは独立した空間(ビームパターン)を用いた多元接続(空間分割多元接続(SDMA;Space Division Multiple Access))が可能となる。   Further, a beam control technique for adaptively controlling a beam pattern by using an array antenna composed of a plurality of antenna elements is known. In this beam control technique, an arbitrary beam pattern can be formed by multiplying a signal input / output to / from each antenna element by a coefficient called an array weight for adjusting the amplitude and phase of each signal. The beam control technique adaptively controls the beam pattern so that a high gain beam is formed in the desired station direction and a null is formed in the undesired station direction. Each orthogonal beam pattern can be formed. This enables multiple access (space division multiple access (SDMA)) using a space (beam pattern) independent of time and frequency.

移動通信システムにおいて、上記したビーム制御技術により送信ビームパターンを適応的に制御する場合、一般的に上記したデータチャネルには適用されるが、パイロットチャネルには適用されない。この理由は、データチャネルが各移動局に個別のチャネルであり各移動局に個別の送信ビームパターンを形成することによりデータチャネルのSDMAを行うことができるのに対し、パイロットチャネルが全移動局に共通のチャネルであり各移動局に個別の送信ビームパターンを形成する必要がないからである。そのパイロットチャネルには一様な指向性を有する送信ビームパターン、例えばオムニパターンやセクタパターンが適用される。このため、パイロットチャネルとデータチャネルとでは、送信ビームパターンを形成するための送信アレー重みが異なる。この結果、パイロットチャネルとデータチャネルとではそれぞれの送信ビームパターンの位相量特性が異なることとなるために、上記した移動局の受信同期処理に問題が生じる。すなわち、パイロットチャネルとデータチャネルとでは位相回転量が異なるので、パイロットチャネルの受信信号の位相回転に基づいてデータチャネルの受信信号を補正しても、正しい補正を行うことができない。これにより、受信信号の復調が正常に行われず受信データが誤る等の不具合が生じる。   In a mobile communication system, when the transmission beam pattern is adaptively controlled by the beam control technique described above, it is generally applied to the data channel described above, but not to the pilot channel. This is because the data channel is an individual channel for each mobile station, and the SDMA of the data channel can be performed by forming an individual transmit beam pattern for each mobile station, whereas the pilot channel is used for all mobile stations. This is because it is a common channel and it is not necessary to form individual transmit beam patterns for each mobile station. A transmission beam pattern having uniform directivity, for example, an omni pattern or a sector pattern is applied to the pilot channel. For this reason, the transmission channel weight for forming the transmission beam pattern is different between the pilot channel and the data channel. As a result, since the phase amount characteristics of the transmission beam patterns differ between the pilot channel and the data channel, a problem arises in the reception synchronization processing of the mobile station described above. That is, since the phase rotation amount differs between the pilot channel and the data channel, correct correction cannot be performed even if the data channel reception signal is corrected based on the phase rotation of the pilot channel reception signal. As a result, the received signal is not demodulated normally and the received data is incorrect.

この問題を解決するために従来は、全移動局に共通のパイロットチャネルとは別に、各移動局に個別のパイロットチャネルを設ける。そして、この個別パイロットチャネルの送信用にはデータチャネルと同じ送信アレー重みを用いた送信ビームパターンを形成し、データチャネルとは異なる周波数でデータチャネルと同時送信している(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−314481号公報
In order to solve this problem, conventionally, a separate pilot channel is provided for each mobile station apart from a pilot channel common to all mobile stations. For transmission of this dedicated pilot channel, a transmission beam pattern using the same transmission array weight as that of the data channel is formed and transmitted simultaneously with the data channel at a frequency different from that of the data channel (see, for example, Patent Document 1). ).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-314481

しかし、上述した従来の技術では、新たに個別パイロットチャネルを設けるので、移動局の仕様を変更する必要があり、既存の移動局用端末が使用できなくなるという問題がある。また、新規移動局用の端末を開発する負担も大きい。さらに、個別パイロットチャネル用の周波数が必要となるので、周波数の利用効率が低下する。このような理由から、上記した従来の技術のように個別パイロットチャネルを新たに設けることなく、また、既存の移動局用端末を流用することができ、周波数利用効率の低下を招くことがない新たな解決手段が要望されている。   However, in the conventional technique described above, since a dedicated pilot channel is newly provided, it is necessary to change the specifications of the mobile station, and there is a problem that the existing mobile station terminal cannot be used. Also, the burden of developing a terminal for a new mobile station is large. Further, since a frequency for the dedicated pilot channel is required, the frequency utilization efficiency is lowered. For this reason, there is no need to newly provide a dedicated pilot channel as in the prior art described above, and it is possible to divert an existing mobile station terminal, which does not cause a decrease in frequency utilization efficiency. New solutions are desired.

図5は、パイロットチャネルとデータチャネルの送信ビームパターンの違いによる従来の影響を説明するための図である。図5において、全移動局に共通のパイロットチャネルの送信用にはオムニパターンが形成され、各移動局に個別のデータチャネルの送信用には適応制御による送信ビームパターン(適応ビームパターン)が形成される。図5に示されるように、オムニパターンの位相量特性は放射方向によらず一様であるが、適応ビームパターンの位相量特性は放射方向により変動する。更に、オムニパターンと適応ビームパターンとでは移動局方向の位相量が異なっており、つまりパイロットチャネルとデータチャネルとでは送信ビームパターンの初期位相が異なる。この初期位相の違いが、移動局の受信同期処理における補正のずれの要因となっている。従って、パイロットチャネルとデータチャネルとで送信ビームパターンの初期位相を合わせることができれば、その補正のずれを解消することができ、移動局の受信同期処理が精度よく行われることになる。   FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional influence due to a difference in transmission beam patterns between a pilot channel and a data channel. In FIG. 5, an omni pattern is formed for transmission of a pilot channel common to all mobile stations, and a transmission beam pattern (adaptive beam pattern) by adaptive control is formed for transmission of individual data channels for each mobile station. The As shown in FIG. 5, the phase amount characteristic of the omni pattern is uniform regardless of the radiation direction, but the phase amount characteristic of the adaptive beam pattern varies depending on the radiation direction. Further, the phase amount in the mobile station direction differs between the omni pattern and the adaptive beam pattern, that is, the initial phase of the transmission beam pattern differs between the pilot channel and the data channel. This difference in the initial phase causes a correction shift in the reception synchronization processing of the mobile station. Therefore, if the initial phase of the transmission beam pattern can be matched between the pilot channel and the data channel, the correction deviation can be eliminated, and the reception synchronization processing of the mobile station can be performed with high accuracy.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、適応ビームパターンにより送信するチャネル(例えばデータチャネル)と、該適応ビームパターンとは異なるビームパターン(例えばオムニパターン)により送信するチャネル(例えばパイロットチャネル)とで、各々の送信ビームパターンの初期位相を合わせることができる無線装置及びビームパターン制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to use a channel (for example, a data channel) to be transmitted by an adaptive beam pattern and a beam pattern (for example, an omni pattern) different from the adaptive beam pattern. An object of the present invention is to provide a radio apparatus and a beam pattern control method capable of matching the initial phase of each transmission beam pattern with a channel to be transmitted (for example, a pilot channel).

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線装置は、複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの第1の送信ビームパターンを形成するための、前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成る第1の送信アレー重みベクトルを受信局毎に適応的に算出する第1の送信アレー重み算出手段と、前記アレーアンテナの第2の送信ビームパターンを形成するための、前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成る第2の送信アレー重みベクトルを算出する第2の送信アレー重み算出手段と、前記アレーアンテナの各アンテナ素子単体の放射特性測定データをベクトル化したものであってアンテナ素子間の相対振幅及び相対位相の情報を含み前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成るステアリングベクトルを、放射方向毎に、予め記憶する放射特性記憶手段と、受信局の方向を推定する受信局方向推定手段と、前記推定された受信局方向のステアリングベクトルを前記放射特性記憶手段から取得し、該取得したステアリングベクトルと前記第1の送信アレー重みベクトルとのベクトル積を行い、このベクトル積により得られた複素スカラー値の位相成分(第1の初期位相)を抽出し、また、該同じステアリングベクトルと前記第2の送信アレー重みベクトルとのベクトル積を行い、このベクトル積により得られた複素スカラー値の位相成分(第2の初期位相)を抽出し、前記第1の初期位相と前記第2の初期位相との差分位相量を算出し、前記第1の送信アレー重みベクトルの位相成分を該差分位相量だけ位相回転させる初期位相補正手段と、を備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, a radio apparatus according to the present invention, the array antenna including a plurality of antenna elements, for forming a first transmit beam pattern of the array antenna, each of said antenna elements A first transmission array weight calculating means for adaptively calculating a first transmission array weight vector composed of elements corresponding to each receiving station, and a second transmission beam pattern for the array antenna , The second transmission array weight calculation means for calculating a second transmission array weight vector composed of elements corresponding to each of the antenna elements, and the radiation characteristic measurement data of each antenna element of the array antenna are vectorized. A steering vector comprising elements corresponding to each of the antenna elements, including information on relative amplitude and phase between the antenna elements. Le, each radial direction, acquires a radiation characteristic storage means for storing in advance a receiving station direction estimating means for estimating the direction of the receiving station, the steering vector of the estimated received station direction from the radiation characteristic storage means A vector product of the obtained steering vector and the first transmission array weight vector is performed, and a phase component (first initial phase) of a complex scalar value obtained by the vector product is extracted. A vector product of a steering vector and the second transmission array weight vector is performed, a phase component (second initial phase) of a complex scalar value obtained by the vector product is extracted, and the first initial phase and the calculating a difference amount of phase and second initial phase, the initial phase correction means for only phase rotation said difference amount of phase the phase component of the first transmission array weight vector It is characterized by comprising a.

本発明に係るビームパターン制御方法は、複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子単体の放射特性測定データをベクトル化したものであってアンテナ素子間の相対振幅及び相対位相の情報を含み前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成るステアリングベクトルを、放射方向毎に、予め記憶する記憶手段とを備えた無線装置におけるビームパターン制御方法であって、前記アレーアンテナの第1の送信ビームパターンを形成するための、前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成る第1の送信アレー重みベクトルを受信局毎に適応的に算出する過程と、前記アレーアンテナの第2の送信ビームパターンを形成するための、前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成る第2の送信アレー重みベクトルを算出する過程と、受信局の方向を推定する過程と、前記推定された受信局方向のステアリングベクトルを前記記憶手段から取得する過程と、該取得したステアリングベクトルと前記第1の送信アレー重みベクトルとのベクトル積を行い、このベクトル積により得られた複素スカラー値の位相成分(第1の初期位相)を抽出する過程と、該同じステアリングベクトルと前記第2の送信アレー重みベクトルとのベクトル積を行い、このベクトル積により得られた複素スカラー値の位相成分(第2の初期位相)を抽出する過程と、前記第1の初期位相と前記第2の初期位相との差分位相量を算出する過程と、前記第1の送信アレー重みベクトルの位相成分を該差分位相量だけ位相回転させる過程と、を含むことを特徴としている。
A beam pattern control method according to the present invention is a vectorization of an array antenna composed of a plurality of antenna elements and radiation characteristic measurement data of each antenna element of the array antenna. A beam pattern control method in a radio apparatus comprising storage means for storing in advance , for each radiation direction, steering vectors comprising elements corresponding to each of the antenna elements including information on relative phases , Adaptively calculating, for each receiving station, a first transmit array weight vector composed of elements corresponding to each of the antenna elements to form a first transmit beam pattern; and a second of the array antenna for forming a transmit beam pattern, each feed of the second consisting of the corresponding element of the antenna element A step of calculating an array weight vector, the steps of estimating the direction of the receiving station, wherein the steps of steering vectors of the estimated received station direction acquired from the storage unit, transmits with the acquired steering vector the first Performing a vector product with the array weight vector, extracting a phase component (first initial phase) of the complex scalar value obtained by the vector product , the same steering vector and the second transmission array weight vector, And extracting a phase component (second initial phase) of a complex scalar value obtained by the vector product, and a differential phase amount between the first initial phase and the second initial phase as a feature comprising the steps of calculating, the process of only phase rotation said difference amount of phase the phase component of the first transmission array weight vector, to include a That.

本発明によれば、適応制御による第1の送信ビームパターンと第2の送信ビームパターンの各々の初期位相のずれが補正されるので、例えば、データチャネル用とパイロットチャネル用の各々の送信ビームパターンの初期位相を合わせることができる。これにより、移動局において、パイロットチャネルの受信信号の位相回転に基づいてデータチャネルの受信信号を正しく補正することが可能となり、移動局の受信同期処理を精度よく行うことができるという優れた効果が得られる。   According to the present invention, since the initial phase shift of each of the first transmission beam pattern and the second transmission beam pattern by adaptive control is corrected, for example, the transmission beam patterns for the data channel and the pilot channel, respectively. The initial phase can be adjusted. Thereby, in the mobile station, it is possible to correct the data channel reception signal correctly based on the phase rotation of the pilot channel reception signal, and the mobile station reception synchronization processing can be accurately performed. can get.

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る無線装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では移動通信システムの基地局用無線装置を例に挙げて説明する。
図1において、アレーアンテナ1は複数のアンテナ素子1aから構成される。RF部2は、各アンテナ素子1aを介してRF帯の無線信号の送信及び受信を行う。RF部2は、各アンテナ素子1aのRF帯受信信号をそれぞれベースバンド信号への変換及びデジタル化後に適応制御部3へ出力する。また、適応制御部3から各アンテナ素子1aのベースバンド送信信号を受け取り、それぞれRF帯信号への変換及びアナログ化後に、各アンテナ素子1aから無線送信する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a base station radio apparatus of a mobile communication system will be described as an example.
In FIG. 1, an array antenna 1 is composed of a plurality of antenna elements 1a. The RF unit 2 transmits and receives an RF band radio signal via each antenna element 1a. The RF unit 2 outputs the RF band reception signal of each antenna element 1a to the adaptive control unit 3 after converting it into a baseband signal and digitizing it. In addition, the baseband transmission signal of each antenna element 1a is received from the adaptive control unit 3, and after being converted into an RF band signal and converted into an analog signal, the antenna element 1a is wirelessly transmitted.

適応制御部3は、アレーアンテナ1のビームパターンを適応的に制御し、移動局毎に適応受信及び適応送信を行う。適応受信では、移動局ごとに適応制御して受信ビームパターンを形成し、移動局個別のデータチャネルの受信を行う。この受信データは受信チャネル処理部4へ出力されて処理される。   The adaptive control unit 3 adaptively controls the beam pattern of the array antenna 1 and performs adaptive reception and adaptive transmission for each mobile station. In adaptive reception, a reception beam pattern is formed by adaptive control for each mobile station, and a data channel for each mobile station is received. The received data is output to the reception channel processing unit 4 and processed.

また、適応送信では、移動局ごとに適応制御して送信ビームパターンを形成し、移動局個別のデータチャネルの送信を行う。このデータチャネルの送信データは送信チャネル処理部5から入力される。また、適応制御部3は、パイロットチャネル用の送信ビームパターンを形成し、移動局共通のパイロットチャネルの送信を行う。このパイロットチャネルの送信データは送信チャネル処理部5から入力される。   Further, in adaptive transmission, transmission beam patterns are formed by adaptive control for each mobile station, and data channels for individual mobile stations are transmitted. The transmission data of this data channel is input from the transmission channel processing unit 5. Further, the adaptive control unit 3 forms a transmission beam pattern for a pilot channel and transmits a pilot channel common to mobile stations. The transmission data of the pilot channel is input from the transmission channel processing unit 5.

なお、上記適応制御部3は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この適応制御部3はメモリおよびDSP(デジタルシグナルプロセッサ)などの演算処理装置により構成され、適応制御部3の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。   The adaptive control unit 3 may be realized by dedicated hardware. The adaptive control unit 3 includes a memory and an arithmetic processing unit such as a DSP (digital signal processor). The function may be realized by loading a program for realizing the function of the control unit 3 into a memory and executing the program.

図2は、図1の適応制御部3に具備される送信機能に係る構成を示すブロック図である。
図2おいて、パイロットチャネル用送信アレー重み算出部11は、パイロットチャネル用の送信ビームパターンを形成するための送信アレー重みベクトルWpを算出する。送信アレー重みベクトルWpは、アンテナ素子1aの各々に対応する要素、つまりアンテナ素子1aの個数分の要素からなる。
なお、パイロットチャネル用の送信ビームパターンとして、一様な指向性を有する送信ビームパターン、例えばオムニパターンやセクタパターンを用いる場合には、予め定まった送信アレー重みベクトルWp(固定値)が記憶されたメモリを備えるようにしてもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration relating to a transmission function provided in the adaptive control unit 3 of FIG.
In FIG. 2, a pilot channel transmission array weight calculation unit 11 calculates a transmission array weight vector Wp for forming a transmission beam pattern for a pilot channel. The transmission array weight vector Wp includes elements corresponding to each of the antenna elements 1a, that is, elements corresponding to the number of antenna elements 1a.
When a transmission beam pattern having uniform directivity, such as an omni pattern or a sector pattern, is used as the transmission beam pattern for the pilot channel, a predetermined transmission array weight vector Wp (fixed value) is stored. A memory may be provided.

データチャネル用送信アレー重み算出部12は、データチャネル用の送信ビームパターンを形成するための送信アレー重みベクトルWdを移動局毎に適応的に算出する。送信アレー重みベクトルWdは、アンテナ素子1aの各々に対応する要素、つまりアンテナ素子1aの個数分の要素からなる。   The data channel transmission array weight calculation unit 12 adaptively calculates a transmission array weight vector Wd for forming a data channel transmission beam pattern for each mobile station. The transmission array weight vector Wd includes elements corresponding to each of the antenna elements 1a, that is, elements corresponding to the number of antenna elements 1a.

移動局方向推定部13は、移動局の位置する方向を推定し、この方向推定値φを送信アレー重み位相量補正部15へ出力する。例えば、適応受信で形成された受信ビームパターンに基づいて当該移動局の位置する方向を求める。   The mobile station direction estimation unit 13 estimates the direction in which the mobile station is located, and outputs this direction estimation value φ to the transmission array weight phase correction unit 15. For example, the direction in which the mobile station is located is obtained based on a reception beam pattern formed by adaptive reception.

アレーアンテナ素子放射特性データ記憶部14は、放射方向毎に、アレーアンテナ1の放射特性データAを予め記憶している。この放射特性データAは、各アンテナ素子1a単体の放射特性データをベクトル化したもの(ステアリングベクトル)であり、アンテナ素子1aの各々に対応する要素、つまりアンテナ素子1aの個数分の要素からなる。そして、該放射特性データAは、アンテナ素子間の相対振幅及び相対位相の情報を含んでいる。
なお、アンテナ素子1a単体の放射特性データには、実測データやシミュレーションデータを使用する。例えば、実際にアレーアンテナ1として組み立てられた状態で、RF帯の送信周波数を用いて測定されたデータを使用する。或いは、この測定条件と同等のシミュレーション条件によりシミュレーションされたデータを使用する。
The array antenna element radiation characteristic data storage unit 14 stores radiation characteristic data A of the array antenna 1 in advance for each radiation direction. This radiation characteristic data A is a vector obtained by vectorizing radiation characteristic data of each antenna element 1a (steering vector), and includes elements corresponding to each of the antenna elements 1a, that is, elements corresponding to the number of antenna elements 1a. The radiation characteristic data A includes information on relative amplitude and relative phase between antenna elements.
Note that actual measurement data and simulation data are used as radiation characteristic data of the antenna element 1a alone. For example, the data measured using the transmission frequency of the RF band in the state where it is actually assembled as the array antenna 1 is used. Alternatively, data simulated under simulation conditions equivalent to the measurement conditions is used.

送信アレー重み位相量補正部15は、パイロットチャネル用の送信ビームパターンとデータチャネル用の送信ビームパターンの各々の初期位相が等しくなるように、データチャネル用の送信ビームパターンを形成するための送信アレー重みベクトルWdを補正する。この補正後の送信アレー重みベクトルWd’は送信ビーム形成部16へ出力される。   The transmission array weight phase correction unit 15 forms a transmission array for forming a transmission beam pattern for the data channel so that the initial phases of the transmission beam pattern for the pilot channel and the transmission beam pattern for the data channel are equal to each other. The weight vector Wd is corrected. The corrected transmission array weight vector Wd ′ is output to the transmission beam forming unit 16.

送信ビーム形成部16は、その送信アレー重みベクトルWd’とデータチャネルデータとを乗算器17により乗算し、乗算結果のデータチャネル送信信号をRF部2へ出力する。これにより、アレーアンテナ1のデータチャネル用の送信ビームパターンが形成される。また、パイロットチャネル用の送信アレー重みベクトルWpとパイロットチャネルデータとを乗算器17により乗算し、乗算結果のパイロットチャネル送信信号をRF部2へ出力する。これにより、アレーアンテナ1のパイロットチャネル用の送信ビームパターンが形成される。   The transmission beam forming unit 16 multiplies the transmission array weight vector Wd ′ and the data channel data by the multiplier 17, and outputs the data channel transmission signal resulting from the multiplication to the RF unit 2. Thereby, a transmission beam pattern for the data channel of the array antenna 1 is formed. Further, the transmission channel weight vector Wp for the pilot channel and the pilot channel data are multiplied by the multiplier 17, and the pilot channel transmission signal resulting from the multiplication is output to the RF unit 2. Thereby, a transmission beam pattern for the pilot channel of the array antenna 1 is formed.

次に、図3を参照して、上記図2の送信アレー重み位相量補正部15の動作を説明する。図3は、図2に示す送信アレー重み位相量補正部15の処理フロー図である。
図3において、先ず、送信アレー重み位相量補正部15は、データチャネル送信対象である所望局の方向推定値φに対応する放射方向の放射特性データA(ステアリングベクトル)を、アレーアンテナ素子放射特性データ記憶部14から取得する(ステップS1)。
Next, the operation of the transmission array weight phase amount correction unit 15 in FIG. 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a processing flowchart of the transmission array weight phase correction unit 15 shown in FIG.
In FIG. 3, first, the transmission array weight phase amount correction unit 15 uses the radiation characteristic data A (steering vector) in the radiation direction corresponding to the direction estimation value φ of the desired station that is the data channel transmission target, as the array antenna element radiation characteristic. Obtained from the data storage unit 14 (step S1).

次いで、その取得したステアリングベクトルと所望局に係る各送信アレー重みベクトルWp、Wdとから、各チャネル用の各々の送信ビームパターンの初期位相を算出する(ステップS2)。この初期位相算出処理では、送信アレー重みベクトルWpとステアリングベクトルとのベクトル積を行い、この結果として得られた複素スカラー値の位相成分を抽出する。この位相成分はパイロットチャネル用の送信ビームパターンの初期位相を表す。同様に、送信アレー重みベクトルWdとステアリングベクトルとのベクトル積を行い、この結果として得られた複素スカラー値の位相成分を抽出する。この位相成分はデータチャネル用の送信ビームパターンの初期位相を表す。   Next, the initial phase of each transmission beam pattern for each channel is calculated from the acquired steering vector and each transmission array weight vector Wp, Wd related to the desired station (step S2). In this initial phase calculation process, the vector product of the transmission array weight vector Wp and the steering vector is performed, and the phase component of the resulting complex scalar value is extracted. This phase component represents the initial phase of the transmission beam pattern for the pilot channel. Similarly, the vector product of the transmission array weight vector Wd and the steering vector is performed, and the phase component of the resulting complex scalar value is extracted. This phase component represents the initial phase of the transmit beam pattern for the data channel.

次いで、それら位相成分の差を計算することにより、各初期位相の差分位相量を算出する(ステップS3)。次いで、その差分位相量だけ、送信アレー重みベクトルWdの位相成分を位相回転させる(ステップS4)。この位相回転処理では、送信アレー重みベクトルWdの全要素、すなわちアンテナ素子1aの各々に対応する全要素の位相成分を差分位相量だけずらす。これにより、データチャネル用とパイロットチャネル用とで、各々の送信ビームパターンの初期位相が等しくなる。なお、該位相回転処理を行っても送信アレー重みベクトルWdの各要素間の相対位相及び相対振幅は変化しないので、所望のデータチャネル用の送信ビームパターンが得られる。   Next, a difference phase amount of each initial phase is calculated by calculating a difference between these phase components (step S3). Next, the phase component of the transmission array weight vector Wd is rotated by the difference phase amount (step S4). In this phase rotation process, the phase components of all elements of the transmission array weight vector Wd, that is, all elements corresponding to each of the antenna elements 1a are shifted by the difference phase amount. Thereby, the initial phase of each transmission beam pattern becomes equal for the data channel and the pilot channel. Even if the phase rotation processing is performed, the relative phase and the relative amplitude between the elements of the transmission array weight vector Wd do not change, so that a transmission beam pattern for a desired data channel can be obtained.

上述したように本実施形態によれば、パイロットチャネル用の送信ビームパターンとデータチャネル用の送信ビームパターンの各々の初期位相のずれが補正されるので、移動局において、パイロットチャネルの受信信号の位相回転に基づいてデータチャネルの受信信号を正しく補正することが可能となり、移動局の受信同期処理を精度よく行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, since the initial phase shift between the transmission beam pattern for the pilot channel and the transmission beam pattern for the data channel is corrected, the phase of the received signal of the pilot channel is corrected in the mobile station. Based on the rotation, the reception signal of the data channel can be corrected correctly, and the reception synchronization process of the mobile station can be accurately performed.

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明は、パイロットチャネル用の送信ビームパターンを移動局毎に形成する場合にも同様に適用することができる。また、送信ビームパターンの初期振幅を補正する場合にも同様に適用することができる。
また、本発明は、アレーアンテナを備えた各種の無線装置に適用することができる。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
For example, the present invention can be similarly applied to a case where a transmission beam pattern for a pilot channel is formed for each mobile station. Further, the present invention can be similarly applied when correcting the initial amplitude of the transmission beam pattern.
In addition, the present invention can be applied to various wireless devices provided with an array antenna.

本発明の一実施形態に係る無線装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の適応制御部3に具備される送信機能に係る構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure which concerns on the transmission function with which the adaptive control part 3 of FIG. 1 is equipped. 図2に示す送信アレー重み位相量補正部15の処理フロー図である。FIG. 3 is a process flow diagram of a transmission array weight phase amount correction unit 15 shown in FIG. 2. パイロットチャネルを用いた受信同期処理の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the reception synchronous process using a pilot channel. パイロットチャネルとデータチャネルの送信ビームパターンの違いによる従来の影響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional influence by the difference in the transmission beam pattern of a pilot channel and a data channel.

符号の説明Explanation of symbols

1…アレーアンテナ、1a…アンテナ素子、2…RF部、3…適応制御部、4…受信チャネル処理部、5…送信チャネル処理部、11…パイロットチャネル用送信アレー重み算出部、12…データチャネル用送信アレー重み算出部、13…移動局方向推定部、14…アレーアンテナ素子放射特性データ記憶部、15…送信アレー重み位相量補正部、16…送信ビーム形成部。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Array antenna, 1a ... Antenna element, 2 ... RF part, 3 ... Adaptive control part, 4 ... Reception channel processing part, 5 ... Transmission channel processing part, 11 ... Transmission array weight calculation part for pilot channels, 12 ... Data channel Transmission array weight calculation unit, 13 ... mobile station direction estimation unit, 14 ... array antenna element radiation characteristic data storage unit, 15 ... transmission array weight phase amount correction unit, 16 ... transmission beam forming unit.

Claims (2)

複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの第1の送信ビームパターンを形成するための、前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成る第1の送信アレー重みベクトルを受信局毎に適応的に算出する第1の送信アレー重み算出手段と、
前記アレーアンテナの第2の送信ビームパターンを形成するための、前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成る第2の送信アレー重みベクトルを算出する第2の送信アレー重み算出手段と、
前記アレーアンテナの各アンテナ素子単体の放射特性測定データをベクトル化したものであってアンテナ素子間の相対振幅及び相対位相の情報を含み前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成るステアリングベクトルを、放射方向毎に、予め記憶する放射特性記憶手段と、
受信局の方向を推定する受信局方向推定手段と、
前記推定された受信局方向のステアリングベクトルを前記放射特性記憶手段から取得し、該取得したステアリングベクトルと前記第1の送信アレー重みベクトルとのベクトル積を行い、このベクトル積により得られた複素スカラー値の位相成分(第1の初期位相)を抽出し、また、該同じステアリングベクトルと前記第2の送信アレー重みベクトルとのベクトル積を行い、このベクトル積により得られた複素スカラー値の位相成分(第2の初期位相)を抽出し、前記第1の初期位相と前記第2の初期位相との差分位相量を算出し、前記第1の送信アレー重みベクトルの位相成分を該差分位相量だけ位相回転させる初期位相補正手段と、
を備えたことを特徴とする無線装置。
An array antenna composed of a plurality of antenna elements;
A first transmission array weight for adaptively calculating, for each receiving station, a first transmission array weight vector composed of elements corresponding to each of the antenna elements for forming a first transmission beam pattern of the array antenna. A calculation means;
Second transmission array weight calculating means for calculating a second transmission array weight vector comprising elements corresponding to each of the antenna elements for forming a second transmission beam pattern of the array antenna;
Radiation characteristic measurement data of each antenna element of the array antenna is vectorized and includes a steering vector composed of elements corresponding to each of the antenna elements including information on relative amplitude and phase between the antenna elements. Radiation characteristic storage means for storing in advance for each direction ;
Receiving station direction estimating means for estimating the direction of the receiving station;
The estimated steering vector in the direction of the receiving station is acquired from the radiation characteristic storage means , a vector product of the acquired steering vector and the first transmission array weight vector is performed, and a complex scalar obtained by this vector product A phase component of the value (first initial phase) is extracted, and a vector product of the same steering vector and the second transmission array weight vector is performed, and a phase component of the complex scalar value obtained by the vector product (Second initial phase) is extracted, a differential phase amount between the first initial phase and the second initial phase is calculated, and a phase component of the first transmission array weight vector is calculated by the differential phase amount. Initial phase correction means for rotating the phase;
A wireless device comprising:
複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子単体の放射特性測定データをベクトル化したものであってアンテナ素子間の相対振幅及び相対位相の情報を含み前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成るステアリングベクトルを、放射方向毎に、予め記憶する記憶手段とを備えた無線装置におけるビームパターン制御方法であって、
前記アレーアンテナの第1の送信ビームパターンを形成するための、前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成る第1の送信アレー重みベクトルを受信局毎に適応的に算出する過程と、
前記アレーアンテナの第2の送信ビームパターンを形成するための、前記アンテナ素子の各々に対応する要素から成る第2の送信アレー重みベクトルを算出する過程と、
受信局の方向を推定する過程と、
前記推定された受信局方向のステアリングベクトルを前記記憶手段から取得する過程と、
該取得したステアリングベクトルと前記第1の送信アレー重みベクトルとのベクトル積を行い、このベクトル積により得られた複素スカラー値の位相成分(第1の初期位相)を抽出する過程と、
該同じステアリングベクトルと前記第2の送信アレー重みベクトルとのベクトル積を行い、このベクトル積により得られた複素スカラー値の位相成分(第2の初期位相)を抽出する過程と、
前記第1の初期位相と前記第2の初期位相との差分位相量を算出する過程と、
前記第1の送信アレー重みベクトルの位相成分を該差分位相量だけ位相回転させる過程と、
を含むことを特徴とするビームパターン制御方法。
An array antenna composed of a plurality of antenna elements and radiation characteristics measurement data of each antenna element of the array antenna are vectorized and include information on relative amplitude and relative phase between the antenna elements. A beam pattern control method in a radio apparatus comprising storage means for storing in advance a steering vector composed of elements corresponding to each, for each radiation direction ,
Adaptively calculating, for each receiving station, a first transmit array weight vector composed of elements corresponding to each of the antenna elements to form a first transmit beam pattern of the array antenna;
Calculating a second transmit array weight vector comprising elements corresponding to each of the antenna elements to form a second transmit beam pattern of the array antenna;
A step of estimating the direction of the receiving station,
Obtaining the estimated steering vector in the direction of the receiving station from the storage means;
Performing a vector product of the acquired steering vector and the first transmission array weight vector, and extracting a phase component (first initial phase) of a complex scalar value obtained by the vector product ;
Performing a vector product of the same steering vector and the second transmit array weight vector, and extracting a phase component (second initial phase) of a complex scalar value obtained by the vector product ;
Calculating a differential phase amount between the first initial phase and the second initial phase;
Rotating the phase component of the first transmit array weight vector by the differential phase amount;
A beam pattern control method.
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