(57)【要約】【課題】例えば広帯域信号を扱う通信システムに適用され、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を好適に行なう。【解決手段】アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を実施して取得したキャリブレーション係数の信頼性を判断し、失敗であると判断させたときにはキャリブレーション処理を再度実施し、あるいは、取得したキャリブレーション係数の信頼性を向上するための処理を実施するようにしている。これによって、１度取得したアンテナ・キャリブレーション係数の効果が数時間から１日程度であったとしても、不適切なキャリブレーション係数を使い続ける悪影響を解消する。【選択図】  図１
2010028183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を送受信する複数のアンテナ・ブランチと、
前記アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補正するためのキャリブレーション係数を所定の周波数帯域毎に取得するキャリブレーション係数取得部と、
前記の周波数帯域毎に取得したキャリブレーション係数を保存する係数保存用メモリと、
前記キャリブレーション係数取得部が取得したキャリブレーション係数の信頼性を判断する信頼性判断部と、
前記係数保存用メモリからキャリブレーション係数を読み出して、キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号に乗算するキャリブレーション係数乗算部と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
所定の周波数帯域にわたってサブサブキャリヤが入ったマルチキャリヤ通信システムにおいて適用され、
前記キャリブレーション係数取得部は、各サブキャリヤの周波数毎にキャリブレーション係数を取得し、
前記信頼性判断部は、前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に取得した複数のキャリブレーション係数が周波数軸方向で連続的となっているか否かに基づいて、キャリブレーション係数の信頼性を判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記信頼性判断部は、アンテナ・ブランチ間のゲイン差により予想されるキャリブレーション係数の大小に基づいて、キャリブレーション係数の信頼性を判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に複数回にわたって取得したキャリブレーション係数を保存する第２の係数保存用メモリと、
前記の複数回取得したキャリブレーション係数を周波数帯域毎に平均化して、前記係数保存用メモリに保存する平均化処理部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に複数回にわたって取得したキャリブレーション係数を保存する第２の係数保存用メモリをさらに備え、
前記信頼性判断部は、前回の尤もらしいキャリブレーション係数との偏差に基づいてキャリブレーション係数の信頼性を判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に複数回にわたって取得したキャリブレーション係数を保存する第２の係数保存用メモリをさらに備え、
前記キャリブレーション係数取得部は、所定の時間間隔をおいて複数回にわたってキャリブレーション係数を取得し、
前記信頼性判断部は、前記の複数回にわたって取得されたキャリブレーション係数の分散に基づいてキャリブレーション係数の信頼性を判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記キャリブレーション係数取得部は、所定の時間間隔をおいて複数回にわたってキャリブレーション係数を取得し、
前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に複数回にわたって取得したキャリブレーション係数を保存する第２の係数保存用メモリと、
前記の複数回にわたって取得されたキャリブレーション係数の分散を参照し、端にあるデータを除いて平均化して、前記係数保存用メモリに保存する平均化処理部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項８】
無線信号を送受信する複数のアンテナ・ブランチと、
前記アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補正するためのキャリブレーション係数を所定の周波数帯域毎に取得するキャリブレーション係数取得部と、
前記の周波数帯域毎に取得したキャリブレーション係数を保存する係数保存用メモリと、
前記キャリブレーション係数取得部が取得したキャリブレーション係数の信頼性を向上する処理を行なって前記係数保存用メモリの保存内容を書き換える信頼性向上処理部と、
前記係数保存用メモリからキャリブレーション係数を読み出して、キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号に乗算するキャリブレーション係数乗算部と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に複数回にわたって取得したキャリブレーション係数を保存する第２の係数保存用メモリをさらに備え、
前記信頼性向上処理部は、前記の複数回取得したキャリブレーション係数を周波数帯域毎に平均化する、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に複数回にわたって取得したキャリブレーション係数を保存する第２の係数保存用メモリをさらに備え、
前記信頼性向上処理部は、前記の複数回にわたって取得されたキャリブレーション係数の分散を参照し、端にあるデータを除いて平均化する、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
無線信号を送受信する複数のアンテナ・ブランチを備えた無線通信装置における無線通信方法であって、
前記アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補正するためのキャリブレーション係数を所定の周波数帯域毎に取得して係数保存用メモリに保存するキャリブレーション係数取得ステップと、
前記キャリブレーション係数取得ステップにおいて取得したキャリブレーション係数の信頼性を判断する信頼性判断ステップと、
前記係数保存用メモリからキャリブレーション係数を読み出して、キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号に乗算するキャリブレーション係数乗算ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１２】
無線信号を送受信する複数のアンテナ・ブランチを備えた無線通信装置における無線通信処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータに対し、
前記アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補正するためのキャリブレーション係数を所定の周波数帯域毎に取得して係数保存用メモリに保存するキャリブレーション係数取得手順と、
前記キャリブレーション係数取得手順を実行することにより取得したキャリブレーション係数の信頼性を判断する信頼性判断手順と、
前記係数保存用メモリからキャリブレーション係数を読み出して、キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号に乗算するキャリブレーション係数乗算手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを備え、アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補償するためのアンテナ・キャリブレーション処理を行なう無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、広帯域信号を扱う通信システムに適用され、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を行なう無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、ＯＦＤＭのように広帯域信号を複数のサブキャリヤに分割して処理する広帯域通信システムに適用され、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を行なう無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎのように周波数軸上における各サブキャリヤの配置が異なる複数のパケット・フォーマットを使用する広帯域通信システムに適用され、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を行なう無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
旧来の有線通信方式における配線から解放するシステムとして、無線ネットワークが注目されている。無線ネットワークに関する標準的な規格として、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１やＩＥＥＥ８０２．１５を挙げることができる。例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇでは、無線ＬＡＮの標準規格として、マルチキャリヤ方式の１つであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）変調方式が採用されている。また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇの規格では最大で５４Ｍｂｐｓの通信速度を達成する変調方式をサポートしているが、さらなる高ビットレートを実現できる次世代の無線ＬＡＮ規格が求められている。
【０００４】
高スループットの無線データ伝送を実現する無線通信技術として、通信機が複数のアンテナを備えるマルチアンテナ技術を挙げることができる。マルチアンテナ技術の一例として、アダプティブ・アレー・アンテナが広く知られている。これは、各アンテナ素子の利得を制御することで、送受信における適切なアンテナ指向性を得て通信をサポートする方式である。すなわち、各アンテナ素子で受信した信号に対しそれぞれ適当な重み係数を掛け合わせて重み付け合成して、アレー・アンテナ全体としての受信指向性パターンを制御する。また、それぞれの送信信号に各アンテナ素子用の適当な重み係数を掛け合わせた後、それぞれのアンテナ素子から送信することにより、アレー・アンテナ全体としての送信指向性パターンを制御する。アレー・アンテナには、希望の方向にのみメインローブを向け、希望しない方向には低サイドローブにより不要な電波を放射しないといったセクターアンテナ的な方法と、所望移動局方向にはメインローブを向け、干渉局移動局方向にはヌルを向けＳＩＮＲ（信号対雑音干渉電力比）を改善する方法がある。
【０００５】
また、マルチアンテナを利用した無線通信技術の他の例として、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目を集めている。ＭＩＭＯとは、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重したストリームを実現する通信方式である。送信側では、複数の送信データに空間／時間符号を施して多重化し、複数本の送信アンテナに分配してチャネルに送信する。これに対し、受信側では、チャネル経由で複数本の受信アンテナにより受信した受信信号を空間／時間復号を施して複数の送信データに分離して、ストリーム間のクロストークなしに元のデータを得ることができる。ＭＩＭＯ通信方式によれば、周波数帯域を増大させることになく、アンテナ本数に応じて伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成することができる。また、空間多重を利用するので、周波数利用効率はよい。ＭＩＭＯはチャネル特性を利用した通信方式であり、単なる送受信アダプティブ・アレーとは相違する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、ＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ通信方式を採用している。
【０００６】
いずれのマルチアンテナ技術においても、ＲＦ送信回路又はＲＦ受信回路にＲＦ信号が通過した場合、同回路を構成する増幅器や周波数変換器などの能動素子や部品の個体差による影響がアンテナ・ブランチ間の位相並びに振幅のインバランスとして現れるという問題がある。とりわけ、ＲＦ受信回路におけるＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｔｏｌ：自動利得制御）回路や、ＲＦ送信回路における電力増幅器（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＰＡ）の個体差の影響が大きい。ブランチ間での位相並びに振幅のインバランスは、アダプティブ・アレーにおいてはアンテナ特性の劣化を招き、期待される指向性と異なった指向性が形成されてしまう。また、ＭＩＭＯ通信においては、ブランチ間での位相並びに振幅のインバランスは、チャネルの誤認識を招来し、適切な送信ビーム・フォーミング行説を取得できないことから、受信機側での復号特性を著しく劣化させてしまう。
【０００７】
このような位相並びに振幅のインバランスの影響を防止するために、ＲＦ送信回路とＲＦ受信回路の間で特性が同一になるようにキャリブレーション（校正）する必要がある。キャリブレーションは、周波数領域で実施されることが一般的である。各ブランチにおいてサブキャリヤ毎にキャリブレーション係数が周波数領域で乗算されることになる。
【０００８】
また、広帯域信号を扱う通信システムでは、使用する周波数帯域毎にキャリブレーション係数を取得する必要がある。例えば、ＯＦＤＭは、ＦＦＴを用いることにより広帯域の信号を複数のサブキャリヤに分割して処理する変調方式である（前述）。この場合には、サブキャリヤ毎にアンテナ・キャリブレーション係数を求める必要がある。対応するすべてのサブキャリヤを包含するパケットの送受信から、伝達関数を取得して、対応するサブキャリヤ毎にアンテナ・キャリブレーション係数を求めることになる。
【０００９】
例えば、全周波数帯域幅を複数ブロックに分割し、隣接サブキャリヤ間における周波数応答の偏差が小さいことを利用して、サブキャリヤ毎の振幅／位相偏差をブロック内の全サブキャリヤで平均化することでより精度の高いキャリブレーション値を得るようにしたアレー・アンテナ送信装置について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【００１０】
アンテナ・キャリブレーション中の同一の周波数帯域で他の端末間のパケットの送受信があった場合などにおいて、その妨害を受けることによりキャリブレーション係数が乱されるという事態が想定される。
【００１１】
例えば、他の端末に対して、今から一定時間通信を控えるように要請してから、このアンテナ・キャリブレーションの動作に入るようにすることで、妨害を回避する方法が考えられる。例えば、ＣＴＳ−ｔｏ−Ｓｅｌｆ信号を送信することで、周辺局の送信を一時的に停止し、キャリブレーション信号をブロードキャストするための帯域を確保することにより、他局の干渉を受けずにキャリブレーションを行なう無線通信システムについて提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。しかしながら、控えるように要請するためのパケットが届かないところの端末が通信を行なう可能性があるため、完全に成功するとは断言できない。
【００１２】
実際のところ、失敗して取得したアンテナ・キャリブレーション係数を用いて通信を行なっても、数ｄＢの利得を損なうだけであることから、アンテナ・キャリブレーションを実施した通信端末が直ちにキャリブレーション係数がおかしいとは気づかない可能性が高い。一方、アンテナ・キャリブレーション係数は１度取得したら、数時間から１日程度はその係数の効果が持続するので、間違えたキャリブレーション係数を使い続ける影響は大きい。
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−３４８２３６号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、複数のアンテナを備え、アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補償するためのアンテナ・キャリブレーション処理を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、例えば広帯域信号を扱う通信システムに適用され、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、ＯＦＤＭのように広帯域信号を複数のサブキャリヤに分割して処理する広帯域通信システムに適用され、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を実施して取得したキャリブレーション係数の信頼性を好適に判断することができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を実施して取得したキャリブレーション係数の信頼性を向上することができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
アンテナ・キャリブレーション中の同一の周波数帯域で他の端末間のパケットの送受信があったりすると、その妨害を受けることによりキャリブレーション係数が乱される。失敗して取得したアンテナ・キャリブレーション係数を用いて通信を行なっても、数ｄＢの利得を損なうだけであり、キャリブレーション処理を実施して直ちに失敗に気付かない可能性が高い。しかしながら、アンテナ・キャリブレーション係数は１度取得したら、数時間から１日程度はその係数の効果が持続するので、間違えたキャリブレーション係数を使い続ける影響は大きい。
【００２０】
本発明の請求項１に記載の発明は、
無線信号を送受信する複数のアンテナ・ブランチと、
前記アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補正するためのキャリブレーション係数を所定の周波数帯域毎に取得するキャリブレーション係数取得部と、
前記の周波数帯域毎に取得したキャリブレーション係数を保存する係数保存用メモリと、
前記キャリブレーション係数取得部が取得したキャリブレーション係数の信頼性を判断する信頼性判断部と、
前記係数保存用メモリからキャリブレーション係数を読み出して、キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号に乗算するキャリブレーション係数乗算部と、
を具備することを特徴とする無線通信装置である。
【００２１】
本発明の請求項１に記載の発明によれば、キャリブレーション係数取得部が取得したキャリブレーション係数の信頼性を信頼性判断部が判断するので、この判断結果を基にキャリブレーション処理に失敗したことが分かったときには例えばキャリブレーション係数取得部によって再度キャリブレーション係数の取得処理を実施することによって、間違えたキャリブレーション係数を使い続けることによる悪影響を回避することができる。
【００２２】
所定の周波数帯域にわたってサブサブキャリヤが入ったマルチキャリヤ通信システムにおいて適用される場合には、各サブキャリヤの周波数毎にキャリブレーション係数を取得する必要がある。キャリブレーション係数は周波数軸方向で連続性が通常は認められる。したがって、請求項２に記載されているように、信頼性判断部は、キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に取得した複数のキャリブレーション係数が周波数軸方向で連続的となっているか否かに基づいて、キャリブレーション係数の信頼性を的確に判断することができる。
【００２３】
また、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション係数の大きさがある一定程度以下であることが期待される。したがって、請求項３に記載されているように、信頼性判断部は、アンテナ・ブランチ間のゲイン差により予想されるキャリブレーション係数の大小に基づいて、キャリブレーション係数の信頼性を的確に判断することができる。
【００２４】
また、本願の請求項４に記載の発明によれば、無線通信装置は、前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に複数回にわたって取得したキャリブレーション係数を保存する第２の係数保存用メモリと、前記の複数回取得したキャリブレーション係数を周波数帯域毎に平均化して、前記係数保存用メモリに保存する平均化処理部をさらに備えている。複数回取得したアンテナ・キャリブレーション係数の中に、アンテナ・キャリブレーションの失敗があったとしても、平均化効果により、その影響が少なくなる。
【００２５】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に複数回にわたって取得したキャリブレーション係数を保存する第２の係数保存用メモリをさらに備え、前記信頼性判断部は、新たに取得したキャリブレーション係数が前回の尤もらしい値から大きく外れているときにはキャリブレーション係数の取得に失敗したと判断する。
【００２６】
また、本発明の請求項６に記載の発明は、前記キャリブレーション係数取得部が周波数帯域毎に複数回にわたって取得したキャリブレーション係数を保存する第２の係数保存用メモリをさらに備え、前記キャリブレーション係数取得部は、所定の時間間隔をおいて複数回にわたってキャリブレーション係数を取得する。そして、前記信頼性判断部は、前記の複数回にわたって取得されたキャリブレーション係数の分散に基づいてキャリブレーション係数の信頼性を判断する。
【００２７】
また、本発明の請求項７に記載の発明は、前記キャリブレーション係数取得部は、所定の時間間隔をおいて複数回にわたってキャリブレーション係数を取得し、この複数回にわたって取得されたキャリブレーション係数の分散を参照し、端にあるデータを除いて平均化することで、キャリブレーション係数の信頼性を向上することができる。
【００２８】
また、本発明の請求項８に記載の発明は、
無線信号を送受信する複数のアンテナ・ブランチと、
前記アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補正するためのキャリブレーション係数を所定の周波数帯域毎に取得するキャリブレーション係数取得部と、
前記の周波数帯域毎に取得したキャリブレーション係数を保存する係数保存用メモリと、
前記キャリブレーション係数取得部が取得したキャリブレーション係数の信頼性を向上する処理を行なって前記係数保存用メモリの保存内容を書き換える信頼性向上処理部と、
前記係数保存用メモリからキャリブレーション係数を読み出して、キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号に乗算するキャリブレーション係数乗算部と、
を具備することを特徴とする無線通信装置である。
【００２９】
また、本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の無線通信装置において、信頼性向上処理部は、前記の複数回取得したキャリブレーション係数を周波数帯域毎に平均化することによって、アンテナ・キャリブレーションの失敗があったとしても、平均化効果により、その影響が少なくするようにしている。
【００３０】
また、本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の無線通信装置において、信頼性向上処理部は、キャリブレーション係数の経時的変化はあまり大きくないという特徴を利用して、前記の複数回にわたって取得されたキャリブレーション係数の分散を参照し、端にあるデータを除いて平均化するようにしている。
【００３１】
また、本発明の請求項１１に記載の発明は、無線信号を送受信する複数のアンテナ・ブランチを備えた無線通信装置における無線通信方法であって、
前記アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補正するためのキャリブレーション係数を所定の周波数帯域毎に取得して係数保存用メモリに保存するキャリブレーション係数取得ステップと、
前記キャリブレーション係数取得ステップにおいて取得したキャリブレーション係数の信頼性を判断する信頼性判断ステップと、
前記係数保存用メモリからキャリブレーション係数を読み出して、キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号に乗算するキャリブレーション係数乗算ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法である。
【００３２】
また、本発明の請求項１２に記載の発明は、無線信号を送受信する複数のアンテナ・ブランチを備えた無線通信装置における無線通信処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータに対し、
前記アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補正するためのキャリブレーション係数を所定の周波数帯域毎に取得して係数保存用メモリに保存するキャリブレーション係数取得手順と、
前記キャリブレーション係数取得手順を実行することにより取得したキャリブレーション係数の信頼性を判断する信頼性判断手順と、
前記係数保存用メモリからキャリブレーション係数を読み出して、キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号に乗算するキャリブレーション係数乗算手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００３３】
本発明の請求項１２に記載のコンピュータ・プログラムは、コンピュータ上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の請求項１２に記載のコンピュータ・プログラムをコンピュータにインストールすることによって、コンピュータ上では協働的作用が発揮され、本発明の請求項１に記載の無線通信装置と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、例えば広帯域信号を扱う通信システムに適用され、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、ＯＦＤＭのように広帯域信号を複数のサブキャリヤに分割して処理する広帯域通信システムに適用され、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００３６】
また、本発明によれば、アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を実施して取得したキャリブレーション係数の信頼性を好適に判断することができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００３７】
また、本発明によれば、アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を実施して取得したキャリブレーション係数の信頼性を向上することができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００３８】
本発明の請求項１、１１、１２に記載の発明によれば、キャリブレーション係数の信頼性を適切に判断し、失敗したことが分かったときには再度キャリブレーション係数の取得を行なうことで、間違えたキャリブレーション係数を使い続けることによる悪影響を回避することができる。
【００３９】
また、本発明の請求項２に記載の発明によれば、マルチキャリヤ通信の各サブキャリヤの周波数毎にキャリブレーション係数を取得した際に、キャリブレーション係数のサブキャリヤ毎の連続性があるという特徴を基に、取得したキャリブレーション係数の信頼性を的確に判断することができる。
【００４０】
また、本発明の請求項３に記載の発明によれば、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション係数の大きさがある一定程度以下であるという特徴を利用して、アンテナ・ブランチ間のゲイン差により予想されるキャリブレーション係数の大小に基づいて、取得したキャリブレーション係数の信頼性を的確に判断することができる。
【００４１】
また、本発明の請求項４、９に記載の発明によれば、複数回取得したキャリブレーション係数を周波数帯域毎に平均化して、アンテナ・キャリブレーションの失敗があったとしても、平均化効果により、その影響が少なくすることができる。
【００４２】
また、本発明の請求項５に記載の発明によれば、キャリブレーション係数の経時的変化はあまり大きくないという特徴に基づき、新たに取得したキャリブレーション係数が前回の尤もらしい値から大きく外れているときにはキャリブレーション係数の取得に失敗したと判断することができる。
【００４３】
また、本発明の請求項６に記載の発明によれば、キャリブレーション係数の経時的変化はあまり大きくないという特徴に基づき、複数回にわたって取得されたキャリブレーション係数の分散に基づいてキャリブレーション係数の信頼性を的確に判断することができる。
【００４４】
また、本発明の請求項７、１０に記載の発明によれば、各アンテナ・ブランチのキャリブレーション係数の大きさがある一定程度以下であるという特徴を利用して、複数回取得したキャリブレーション係数の分散を見て、端にあるデータを除いてから周波数帯域毎に平均化して、キャリブレーション係数の信頼性を向上することができる。
【００４５】
本発明の請求項２乃至７に記載の発明は、自端末のアンテナ間でのパケットのループバックを使用するセルフ・キャリブレーションだけでなく、２台の端末間のパケット交換によりキャリブレーションを行なうペアワイズ・キャリブレーションにも適用することができる。
【００４６】
また、本発明の請求項２乃至７に記載されているキャリブレーション方法を組み合わせて用いることができる。例えば、１回目のキャリブレーション処理には請求項２、３、又は７に記載のキャリブレーション方法を用い、２回目以降のキャリブレーション処理には請求項５に記載のキャリブレーション方法を用いるようにしてもよい。
【００４７】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４９】
本発明は、ＭＩＭＯやアダプティブ・アレーといった、複数のアンテナを用いて無線通信を行なうマルチアンテナ通信において、アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補償するためのアンテナ・キャリブレーション処理を行なう方法に関する。
【００５０】
アンテナのキャリブレーション方法は、例えば、装置外キャリブレーション（若しくは、２台の端末間のパケット交換によりキャリブレーションを行なうペアワイズ・キャリブレーション）と、装置内キャリブレーション（若しくは、自端末のアンテナ間でのパケットのループバックを使用するセルフ・キャリブレーション）に大別することができる。いずれのキャリブレーション方法においても、リファレンス信号と元のリファレンス信号を比較して、アンテナ及び伝搬路を含んだ各送受信系の特性のバラツキを検出し、これを基にキャリブレーション係数を算出する。本発明は、ペアワイズ・キャリブレーションとセルフ・キャリブレーションのいずれにも適用することができる。
【００５１】
装置外キャリブレーションでは、アレー・アンテナ以外にキャリブレーション用のアンテナが必要となることや、伝搬路を介して折り返されるリファレンス信号を受信することから、周囲環境や信号対ノイズ比の影響を受け易いという問題がある。そこで、本発明者らは、通信装置内でキャリブレーションが完結するセルフ・キャリブレーションが好ましいと思料する。
【００５２】
まず、図１乃至図３に示すような３本の送受信ブランチを持つ無線通信装置を例にとって、セルフ・キャリブレーションによってブランチ間の位相並びに振幅のインバランスを補償するための補正係数を求める処理について説明する。各図において、ブランチ番号をｉとし、ｉ番目のブランチに属する送信アナログ部の伝達関数をＴｘ（ｉ）、受信アナログ部の伝達関数をＲｘ（ｉ）とし、各ブランチのアンテナの補正値となるキャリブレーション係数をＫ（ｉ）とおく。
【００５３】
キャリブレーションとは、送信アナログ部の伝達関数を補償するように、デジタル処理部で送信信号に補正係数Ｋ（ｉ）を乗算することで、キャリブレーションを実行することができる。そして、下式に示すように、各ブランチの送信アナログ部の伝達関数と受信アナログ部の伝達関数の比が一定であれば、キャリブレーションが完了したことになる。
【００５４】
【数１】
2010028183.tif 000003
【００５５】
セルフ・キャリブレーションでは、マルチアンテナを持つ通信装置内での信号の折り返しによりキャリブレーション係数を求める。送信ブランチｉから受信ブランチｊを経由して得られるループバック伝達関数をＤ（ｉ，ｊ）とする。例えば、０番目の送受信ブランチを基準ブランチに設定してキャリブレーションを行なう場合、下式に示すように、ブランチ０からそれ以外のブランチ１〜２へ送信する経路のループバック伝達関数と、他の各ブランチ１〜２から折り返され、ブランチ０で受信する経路のループバック伝達関数を求めることになる。
【００５６】
【数２】
2010028183.tif 000004
【００５７】
基準ブランチとなるブランチ０におけるキャリブレーション係数Ｋ（０）を基準値すなわち１．０とおくと、各ブランチ０〜２のキャリブレーション係数は以下の通りとなる。
【００５８】
【数３】
2010028183.tif 000005
【００５９】
上式（１）の成否について検算を行なうと、下式に示す通り、各ブランチの送信アナログ部の伝達関数と受信アナログ部の伝達関数の比が一定であるというキャリブレーションの条件を満たすことが分かる。
【００６０】
【数４】
2010028183.tif 000006
【００６１】
０ブランチ目を基準にキャリブレーションを行なっているため、上式（３）に示したように、０ブランチ目のキャリブレーション係数Ｋ（０）は１．０になっている。また、他のブランチ用のキャリブレーション係数Ｋ（ｉ）は、０ブランチ目の｛Ｔｘ（０）／Ｒｘ（０）｝という値が共通に掛けられている値になっている。
【００６２】
キャリブレーションは、周波数領域で実施されることが一般的である。したがって、各ブランチにおいてサブキャリヤ毎にキャリブレーション係数Ｋ（ｉ）が周波数領域で乗算されることになる。
【００６３】
セルフ・キャリブレーションの過程で、基準ブランチからそれ以外のブランチへリファレンス信号を送信するループバックを「フォワード・ループバック」と呼び、その他のブランチから折り返されるリファレンス信号を基準ブランチで受信するループバックを「バックワード・ループバック」と呼ぶことにする。
【００６４】
セルフ・キャリブレーションでは、マルチアンテナを持つ通信装置内での信号の折り返しから得られるループバック伝達関数によりキャリブレーション係数を求める。具体的には、いずれか１つのブランチを基準ブランチに設定して、基準ブランチから他の各ブランチへ送信する経路のフォワード・ループバック伝達関数、並びに、基準ブランチ以外の各ブランチから基準ブランチへ送信する経路のバックワード・ループバック伝達関数を取得し、これらループバック伝達関数に基づいて基準ブランチを含む各ブランチにおけるキャリブレーション係数を算出する。図１には、ブランチ０〜２の３本の送受信ブランチからなる無線通信装置において、フォワード・ループバックを実施する様子を示し、図２並びに図３にはバックワード・ループバックを実施する様子をそれぞれ示している。
【００６５】
各ブランチ０〜２は、それぞれ送信アナログ部Ｔｘ０〜１及び受信アナログ部Ｒｘ０〜２を備え、リファレンス信号の送受信タイミングに応じてアンテナ・スイッチ０〜２によりアンテナ０〜２への接続が切り替えられる。また、デジタル部では、各送受信ブランチ０〜２における送受信信号についてのデジタル処理が行なわれる。
【００６６】
各送信アナログ部では、アナログ変換された送信信号をＲＦ処理して適当な周波数帯にアップコンバートしてから、アンテナ・スイッチ経由でアンテナから伝搬路に送出する。例えば、ＭＩＭＯ通信の場合は、それぞれのアンテナから伝搬路に空間多重伝送される。また、各受信アナログ部では、各アンテナで受信した無線信号を、ＲＦ処理してダウンコンバートする。
【００６７】
図１乃至図３に示す例では、ブランチ０が基準ブランチに設定されている。すなわち、図１では、ブランチ０のみがアンテナを送信ブランチに接続し、他のブランチ１〜２ではアンテナを受信ブランチに接続し、ブランチ０から送信されるリファレンス信号を他のブランチ１〜２で折り返し受信するフォワード・ループバック経路が形成され、デジタル部においてフォワード・ループバック伝達関数を取得する。
【００６８】
また、図２並びに図３では、ブランチ０のみがアンテナを受信ブランチに接続し、他のブランチ１、並びにブランチ２ではアンテナを送信ブランチに順次接続を切り替えて、各ブランチ１〜２から送信されるリファレンス信号をブランチ０で折り返し受信するバックワード・ループバック経路が形成され、デジタル部においてバックワード・ループバック伝達関数をそれぞれ取得する。
【００６９】
なお、図１乃至図３に示す例ではループバック信号を得るためにアンテナからリファレンス信号を放出しているが、アンテナ・スイッチの手前にブランチ間で送信アナログ部から受信アナログ部へ折り返すための折り返し器を設けて、アンテナから無線信号を放出することなく、アナログ回路内でループバックを行なうように構成することもできる。
【００７０】
デジタル部では、各送受信ブランチ０〜２における送受信信号についてのデジタル処理が行なわれる。本実施形態では、デジタル処理部は、リファレンス信号の折り返しから得られるフォワード・ループバック伝達関数及びバックワード・ループバック伝達関数を取得し、これら伝達関数からアナログ部の伝達関数を補償するためのブランチ毎のキャリブレーション係数Ｋ（０）〜Ｋ（２）を求める。そして、データ送信時には、各送信ブランチへの送信信号にキャリブレーション係数Ｋ（０）〜Ｋ（２）を乗算することで、可逆性を満たすようにキャリブレーションを実行する。
【００７１】
ここで、マルチアンテナからなる無線通信装置を、広帯域信号を扱う通信システムに適用する場合には、使用する周波数帯域毎にキャリブレーション係数を取得する必要がある。ところが、アンテナ・キャリブレーション中の同一の周波数帯域で他の端末間のパケットの送受信があった場合などにおいて、その妨害を受けることによりキャリブレーション係数が乱されるという事態が想定される。
【００７２】
失敗して取得したアンテナ・キャリブレーション係数を用いて通信を行なっても、数ｄＢの利得を損なうだけであることから、アンテナ・キャリブレーションを実施した通信端末が直ちにキャリブレーション係数がおかしいとは気づかない可能性が高い。しかしながら、アンテナ・キャリブレーション係数は１度取得したら、数時間から１日程度はその係数の効果が持続するので、間違えたキャリブレーション係数を使い続ける影響は大きい。
【００７３】
そこで、本実施形態では、アンテナ・ブランチのキャリブレーション処理を実施して取得したキャリブレーション係数の信頼性を判断し、失敗であると判断させたときにはキャリブレーション処理を再度実施し、あるいは、取得したキャリブレーション係数の信頼性を向上するための処理を実施するようにしている。これによって、１度取得したアンテナ・キャリブレーション係数の効果が数時間から１日程度であったとしても、不適切なキャリブレーション係数を使い続ける悪影響を解消することができる。
【００７４】
キャリブレーション係数の信頼性を判断し又は信頼性を向上させるために、例えば以下の５通りの方法を挙げることができる。
【００７５】
（１）アンテナ・キャリブレーション係数を取得して、当該係数の信頼性を向上させるために、キャリブレーション係数のサブキャリヤ毎の連続性があるという特徴を基に、信頼性を判断する。
【００７６】
（２）各アンテナ・ブランチのキャリブレーション係数の大きさがある一定程度以下であるという特徴を利用して、そのアンテナ・ブランチ間のゲイン差により予想されるキャリブレーション係数の大小を基に、キャリブレーション係数の信頼性を判断する。
【００７７】
（３）アンテナ・キャリブレーション係数を複数回にわたって取得して、その平均値をキャリブレーション係数として採用する。平均化処理は、各ブランチについて、サブキャリヤ毎に行なう。複数回取得したアンテナ・キャリブレーション係数の中に、アンテナ・キャリブレーションの失敗があったとしても、平均化効果により、その影響が少なくなる。
【００７８】
（４）キャリブレーション係数の経時的変化はあまり大きくないという特徴に基づき、前回の尤もらしいキャリブレーション係数値からあまりに大きく外れた値になっていたときは、失敗と判断する
【００７９】
（５）ある程度の時間間隔をおいて、複数回にわたってキャリブレーション係数を取得して、その分散を見て、端にあるデータを除いて平均化することにより信頼性を向上させる。
【００８０】
以下では、各方法（１）〜（５）について考察してみる。
【００８１】
方法（１）について：
図４には、１ブランチのキャリブレーション係数を例示している。キャリブレーション係数は、使用する周波数帯域毎の、振幅の補正量と位相の補正量からなる。３アンテナ・ブランチを備える通信装置の場合には、このようなデータが３組存在する。
【００８２】
１ブランチ当たりのキャリブレーション係数を見ると、横軸のサブキャリヤ番号（すなわち、周波数帯域）が変化しても、振幅はほぼ一定値が期待されている。また、位相はサブキャリヤ番号に応じて変化しているが、周波数軸上での連続性が保たれている。
【００８３】
したがって、サブキャリヤ毎に取得したキャリブレーション係数を参照して、連続性がある一定値以上の変化が観察される場合には、信頼性なしと判断して、取得したキャリブレーション係数を廃棄する処理を行なう。
【００８４】
ここで言う一定値以上の変化とは、例えば、隣り合ったデータの左右３つ分のデータから作り出した平均値から一定値づれた場合などである。
【００８５】
方法（２）について：
平均化処理は、各ブランチについて、サブキャリヤ毎に行なう。アンテナ・ブランチ間で想定しているＲＦアナログ回路モジュールの各ブランチ間のばらつきが表１に示すように送信側、受信側ともに３ｄＢ以下であるとした場合には、そのバラツキから得られるキャリブレーション係数のバラツキは表２のようになる。
【００８６】
【表１】
2010028183.tif 000007
【００８７】
【表２】
2010028183.tif 000008
【００８８】
表２をみると、アンテナ・ブランチ間でのキャリブレーション係数のばらつきは最悪でも１２ｄＢ程度の差が最大となることが分かる。したがって、アンテナ・ブランチ間でのキャリブレーション係数に１５ｄＢの差が得られるような場合には、信頼性がないとして、取得したキャリブレーション係数を廃棄する。
【００８９】
方法（３）について：
平均化処理は、各ブランチについて、サブキャリヤ毎に行なう。例えば、各ブランチについて５回アンテナ・キャリブレーションを行なう。そして、５回のアンテナ・キャリブレーション係数を各ブランチについてサブキャリヤ毎に５回足して５で割ることにより平均値を取得して、その値をキャリブレーション係数として採用する。
【００９０】
方法（４）について：
通常、アンテナ・キャリブレーション係数の経時変化は緩やかであり、同じ係数で半日程度同じでも大差がないような値である。したがって、１時間毎に新しい係数を取得すると、１時間前の値と大差があるような場合には、キャリブレーションに失敗したとして、取得した係数を廃棄して、再度キャリブレーションを行なう。
【００９１】
方法（５）について：
図５には、横軸に時間をとり、キャリブレーション係数のうち振幅の値の経時変化を例示している。同図中の５つのサンプルは１０分程度の間隔で得られたものとする。１０分程度の場合は、キャリブレーション係数の経時変化はほとんどないことから、５つのサンプルはほぼ同じ値を示すことが期待されている。ところが、図示の例では、１つのサンプル時刻だけキャリブレーション係数の振幅値が大きくずれている。この場合には、５つの平均から一定値以上ずれたサンプルは除外して、残りの４つのサンプルで平均を取ることにより信頼性を向上させることができる。
【００９２】
なお、上記の方法（１）〜（５）は、自端末のアンテナ間でのパケットのループバックを使用するセルフ・キャリブレーション（図１〜図３を参照のこと）だけでなく、２台の端末間のパケット交換によりキャリブレーションを行なうペアワイズ・キャリブレーションにも適用することができる。
【００９３】
また、上記の方法（１）〜（５）を組み合わせて用いることもできる。例えば、１回目のキャリブレーション処理には（１）、（２）、又は（５）のキャリブレーション方法を用い、２回目以降のキャリブレーション処理には（４）のキャリブレーション方法を用いるようにしてもよい。
【００９４】
図６には、図１乃至図３に示した無線通信装置のデジタル部内の主にキャリブレーション処理を実施する構成要素の構成例を示している。同図は、送信系統においてキャリブレーション処理を行なう構成例である。
【００９５】
図示のデジタル部の受信系統は、ＡＤ変換部１１と、同期部１２と、伝達関数取得部１３と、キャリブレーション係数取得部１４を備えている。
【００９６】
受信アナログ部でダウンコンバートされたベースバンド信号をＡＤ変換部１１でデジタル信号に変換し、さらに図示しないデジタル・フィルタによる帯域制限を施した後、同期部１２では、パケット発見、同期獲得、周波数オフセット補正ノイズ推定などを施す。また、ＯＦＤＭ伝送方式が適用されている場合には、図示しないＦＦＴ処理部によってＯＦＤＭ復調によりＦＦＴを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各サブキャリヤについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行ない、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた各受信系列を再生する。
【００９７】
また、キャリブレーション処理フェーズにおいて、伝達関数取得部１３は、他のブランチから折り返し受信したリファレンス信号に対して同じ既知信号を乗算して、ブランチ間のフォワード・ループバック並びにバックワード・ループバックの伝達関数を取得する。そして、キャリブレーション係数取得部１４は、これらループバック伝達関数を用いて、各ブランチのアナログ部のキャリブレーション係数Ｋ（０）〜Ｋ（２）を取得して、キャリブレーション係数保存用メモリ１５に格納する。
【００９８】
ＯＦＤＭのように広帯域信号を複数のサブキャリヤに分割して処理する広帯域通信システムに適用される場合には、キャリブレーション係数取得部１４は、各部ランチにつき、サブキャリヤ毎にキャリブレーション係数の取得処理を行なう。
【００９９】
ここで、制御部２１は、キャリブレーション係数取得部１４によって取得されたキャリブレーション係数の信頼性の判断、並びに信頼性を向上するための制御を、上記の方法（１）〜（５）を用いて行なう。また、各ブランチについて、サブキャリヤ毎のキャリブレーション係数を複数回にわたって取得し、平均化処理して信頼性を向上させる場合には、複数回のキャリブレーション係数を第２の係数保存用メモリ２０に格納して、平均化処理を行なう。
【０１００】
そして、キャリブレーション係数のサブキャリヤ毎の連続性がない場合、キャリブレーション係数の大きさがある一定程度を超える場合、前回の尤もらしいキャリブレーション係数値からあまりに大きく外れた値が取得された場合などのように、取得したキャリブレーション係数は信頼性がかけると判断されたときには、制御部２０は、キャリブレーション係数の再取得を指示する。
【０１０１】
なお、図４に示した実施例において、データ受信フェーズにおける受信系統の処理動作は本発明の要旨に直接関連しないので、ここでは説明を省略する。
【０１０２】
一方、デジタル部の送信系統は、データ生成部１６と、リファレンス信号生成部１７と、キャリブレーション係数乗算部１８と、ＤＡ変換部１９を備えている。
【０１０３】
データ生成部１６は、上位層アプリケーションから供給される送信データをブランチ毎の送信系列に振り分ける。また、リファレンス信号生成部１７は、キャリブレーション処理フェーズにおいて、ブランチ間で折り返し受信するリファレンス信号を生成する。
【０１０４】
キャリブレーション係数乗算部１８は、データ送信フェーズにおいて、使用するパケット・フォーマットに応じた各サブキャリヤのキャリブレーション係数Ｋ（０）〜Ｋ（２）をキャリブレーション係数保存用メモリ１５から読み出し、各送信ブランチへの送信信号にそれぞれ乗算することで、キャリブレーションを実行する。
【０１０５】
また、ＯＦＤＭ伝送方式が適用されている場合には、周波数領域で上記のキャリブレーション処理を実施した後に、各送信系列を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各サブキャリヤに割り当ててサブキャリヤ毎に振幅及び位相の変調を行ない、その複数サブキャリヤについて逆ＦＦＴを行なうことで周波数領域に並んだ各サブキャリヤの直交性を保持したまま時間軸上に並んだ信号に変換する。さらに、図示しないデジタル・フィルタによる帯域制限が施される。
【０１０６】
そして、送信系統がデータ送信フェーズ又はキャリブレーション処理フェーズのいずれの動作フェーズであるかに応じて、データ生成部２７又はリファレンス信号生成部２８のいずれか一方の出力がＤＡ変換部３０に供給され、アナログ信号への変換を行なう。
【０１０７】
なお、キャリブレーション補正係数を送信信号に乗算して送信する場合、送信スペクトラム・マスクを許容するためには出力の大きなブランチを基準としたキャリブレーション係数としなければならず、送信ブランチ毎のゲインにバラツキが大きいと、キャリブレーション係数の乗算に伴う電力損失も大きくなり、バラツキが小さなＲＦ回路チップに対して特性面で劣ってしまう。
【０１０８】
また、図７には、図１乃至図３に示した無線通信装置のデジタル部内の主にキャリブレーション処理を実施する構成要素の構成例を示している。同図は、受信系統においてキャリブレーション処理を行なう構成例である。
【０１０９】
デジタル部の送信系統は、データ生成部３７と、リファレンス信号生成部３８と、セレクタ３９と、ＤＡ変換部４０を備えている。
【０１１０】
データ生成部３７は、データ送信フェーズにおいて動作し、上位層アプリケーションから供給される送信データをブランチ毎の送信系列に振り分ける。また、リファレンス信号生成部３８は、キャリブレーション処理フェーズにおいて動作し、ブランチ間で折り返し受信するリファレンス信号を生成する。
【０１１１】
セレクタ３９は、送信系統がデータ送信フェーズ又はキャリブレーション処理フェーズのいずれの動作フェーズであるかに応じて、データ生成部３７又はリファレンス信号生成部３８のいずれか一方をＤＡ変換部４０に接続する。
【０１１２】
また、ＯＦＤＭ伝送方式が適用されている場合には、各送信系列を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各サブキャリヤに割り当ててサブキャリヤ毎に振幅及び位相の変調を行ない、その複数サブキャリヤについて逆ＦＦＴを行なうことで周波数領域に並んだ各サブキャリヤの直交性を保持したまま時間軸上に並んだ信号に変換する。そして、図示しないデジタル・フィルタによる帯域制限を施した後、ＤＡ変換部４０はアナログ信号への変換を行なう。
【０１１３】
一方、デジタル部の受信系統は、ＡＤ変換部３１と、同期部３２と、キャリブレーション係数乗算部３３と、伝達関数取得部３４と、キャリブレーション係数取得部３５を備えている。
【０１１４】
受信アナログ部でダウンコンバートされたベースバンド信号をＡＤ変換部３１でデジタル信号に変換し、さらに図示しないデジタル・フィルタによる帯域制限を施した後、同期部３２では、パケット発見、同期獲得、周波数オフセット補正ノイズ推定などを施す。また、ＯＦＤＭ伝送方式が適用されている場合には、図示しないＦＦＴ処理部によってＯＦＤＭ復調によりＦＦＴを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各サブキャリヤについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行ない、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた各受信系列を再生する。
【０１１５】
また、キャリブレーション処理フェーズにおいて、伝達関数取得部３４は、他のブランチから折り返し受信したリファレンス信号に対して同じ既知信号を乗算して、ブランチ間のフォワード・ループバック並びにバックワード・ループバックの伝達関数を取得する。そして、キャリブレーション係数取得部３４は、これらループバック伝達関数を用いて、各ブランチのアナログ部のキャリブレーション係数Ｋ（０）〜Ｋ（２）を取得して、キャリブレーション係数保存用メモリ２６に格納する。
【０１１６】
ＯＦＤＭのように広帯域信号を複数のサブキャリヤに分割して処理する広帯域通信システムに適用される場合には、キャリブレーション係数取得部３４は、各部ランチにつき、サブキャリヤ毎にキャリブレーション係数の取得処理を行なう。
【０１１７】
ここで、制御部４２は、キャリブレーション係数取得部３４によって取得されたキャリブレーション係数の信頼性の判断、並びに信頼性を向上するための制御を、上記の方法（１）〜（５）を用いて行なう。また、各ブランチについて、サブキャリヤ毎のキャリブレーション係数を複数回にわたって取得し、平均化処理して信頼性を向上させる場合には、複数回のキャリブレーション係数を第２の係数保存用メモリ４１に格納して、平均化処理を行なう。
【０１１８】
そして、キャリブレーション係数のサブキャリヤ毎の連続性がない場合、キャリブレーション係数の大きさがある一定程度を超える場合、前回の尤もらしいキャリブレーション係数値からあまりに大きく外れた値が取得された場合などのように、取得したキャリブレーション係数は信頼性がかけると判断されたときには、制御部４２は、キャリブレーション係数の再取得を指示する。
【０１１９】
また、キャリブレーション係数乗算部３３は、データ受信フェーズにおいて動作し、使用するパケット・フォーマットに応じた各サブキャリヤのキャリブレーション係数Ｋ（０）〜Ｋ（２）をキャリブレーション係数保存用メモリ３６から読み出し、各受信ブランチの受信信号にそれぞれ乗算することで、キャリブレーションを実行する。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１２１】
本発明は、ＭＩＭＯやアダプティブ・アレーといった、複数のアンテナを用いて無線通信を行なうマルチアンテナ通信において、アンテナ・ブランチ間に存在する位相並びに振幅のインバランスを補償するためのアンテナ・キャリブレーション処理に適用することができる。
【０１２２】
本明細書中では、セルフ・キャリブレーションに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明は、ペアワイズ・キャリブレーションとセルフ・キャリブレーションのいずれにも適用することができる。
【０１２３】
また、本明細書では、マルチアンテナ通信の一例としてＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅをベースとしたＭｏｂｉｌｅ  ＷｉＭａｘ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）、移動体向けの高速無線通信規格であるＩＥＥＥ８０２．２０、６０ＧＨｚ（ミリ波）帯を使用する高速無線ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ、６０ＧＨｚ（ミリ波）帯の無線伝送を利用して非圧縮のＨＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）映像を伝送可能とするＷｉｒｅｌｅｓｓ  ＨＤ、第４世代（４Ｇ）携帯電話など、ＭＩＭＯ通信方式を採用するさまざまな無線通信システムに対して、同様に本発明を適用することができる。
【０１２４】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】図１は、マルチアンテナ通信においてセルフ・キャリブレーションによってブランチ間の位相並びに振幅のインバランスを補償するための補正係数を求める処理を説明するための図である。
【図２】図２は、マルチアンテナ通信においてセルフ・キャリブレーションによってブランチ間の位相並びに振幅のインバランスを補償するための補正係数を求める処理を説明するための図である。
【図３】図３は、マルチアンテナ通信においてセルフ・キャリブレーションによってブランチ間の位相並びに振幅のインバランスを補償するための補正係数を求める処理を説明するための図である。
【図４】図４は、１ブランチのキャリブレーション係数を例示した図である。
【図５】図５は、横軸に時間をとり、キャリブレーション係数のうち振幅の値の経時変化を例示した図である。
【図６】図６は、図１乃至図３に示した無線通信装置のデジタル部の内部構成例を示した図である。
【図７】図７は、図１乃至図３に示した無線通信装置のデジタル部の内部構成についての他の例を示した図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１１…ＡＤ変換部
１２…同期部
１３…伝達関数取得部
１４…キャリブレーション係数取得部
１５…係数保存用メモリ
１６…データ生成部
１７…リファレンス信号生成部
１８…キャリブレーション係数乗算部
１９…ＤＡ変換部
２０…第２の係数保存用メモリ
２１…制御部
３１…ＡＤ変換部
３２…同期部
３３…キャリブレーション係数乗算部
３４…伝達関数取得部
３５…キャリブレーション係数取得部
３６…係数保存用メモリ
３７…データ生成部
３８…リファレンス信号生成部
３９…セレクタ
４０…ＤＡ変換部
４１…第２の係数保存用メモリ
４２…制御部
【図１】
2010028183.tif 000009
【図２】
2010028183.tif 000010
【図３】
2010028183.tif 000011
【図４】
2010028183.tif 000012
【図５】
2010028183.tif 000013
【図６】
2010028183.tif 000014
【図７】
2010028183.tif 000015