(57)【要約】【課題】広帯域信号を用いるマルチアンテナ通信において、効率的にアンテナ・キャリブレーションを行なう。【解決手段】４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケットについては全サブキャリアについてキャリブレーション係数を取得し、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット、４０ＭＨｚ帯域のローアー帯域に信号があるパケット、４０ＭＨｚのうちアッパー領域及びローアー領域にそれぞれ信号があるパケット・フォーマットについては、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケットについて取得したキャリブレーション係数を基に補間して用いる。【選択図】  図１
2010028599.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計算するキャリブレーション係数計算部と、
前記の周波数帯域毎に計算され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、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を前記係数保存用メモリから読み出すキャリブレーション係数読み出し部と、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリにないときは当該周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を補間するキャリブレーション係数補間部と、
前記キャリブレーション係数読み出し部によって前記係数保存用メモリから読み出されたキャリブレーション係数、又は、前記キャリブレーション係数補間部が補間したキャリブレーション係数を、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】
所定の広帯域にわたってサブサブキャリヤが入った第１のパケット・フォーマットと、前記広帯域の一部の周波数帯域にわたってサブキャリヤが入った第２のパケット・フォーマットが混在する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計算部は、前記第１のパケット・フォーマットのすべてのサブキャリヤにわたってキャリブレーション係数を計算して、前記係数保存用メモリに保存し、
前記第１のパケット・フォーマットに従う送信信号又は受信信号に対してキャリブレーション処理を行なう際、前記キャリブレーション係数読み出し部が各サブキャリヤに対応するキャリブレーション係数を前記係数保存用メモリから読み出すとともに、前記キャリブレーション係数乗算部が各サブキャリヤにキャリブレーション係数を乗算し、
前記第２のパケット・フォーマットに従う送信信号又は受信信号に対してキャリブレーション処理を行なう際、対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリに保存されているサブキャリヤについては、前記キャリブレーション係数乗算部は前記係数保存用メモリから読み出されたキャリブレーション係数をサブキャリヤに乗算し、対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリに保存されていないサブキャリヤについては、前記キャリブレーション係数乗算部は前記キャリブレーション係数補間部が補間したキャリブレーション係数をサブキャリヤに乗算する、
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】
前記キャリブレーション係数補間部は、周波数軸上におけるキャリブレーション係数の連続性に基づき、前記係数保存用メモリに格納されている近接周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を用いて所望の周波数帯域のキャリブレーション係数を補間する、
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補間部は、実数１．０、虚数０．０という係数の初期値を補間値として使用する、
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５】
前記キャリブレーション係数補間部は、ローパス・フィルタの特性値を推定して、補間すべきキャリブレーション係数を決定する、
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】
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計算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計算ステップと、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を前記係数保存用メモリから読み出すキャリブレーション係数読み出しステップと、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリにないときは当該周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を補間するキャリブレーション係数補間ステップと、
前記キャリブレーション係数読み出しステップにおいて前記係数保存用メモリから読み出されたキャリブレーション係数、又は、前記キャリブレーション係数補間ステップにおいて補間したキャリブレーション係数を、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７】
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計算して係数保存用メモリにキャリブレーション係数計算手順と、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を前記係数保存用メモリから読み出すキャリブレーション係数読み出し手順と、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリにないときは当該周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を補間するキャリブレーション係数補間手順と、
前記キャリブレーション係数読み出し手順によって前記係数保存用メモリから読み出されたキャリブレーション係数、又は、前記キャリブレーション係数補間手順によって補間したキャリブレーション係数を、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】
また、ＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ通信方式を採用するＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、図７に示すように、２０ＭＨｚ帯を使用する（１）Ｌｅｇａｃｙ  Ｍｏｄｅ並びに（２）ＨＴ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｄｅ、（３）４０ＭＨｚ帯を使用するＨＴ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｄｅ、（４）４０ＭＨｚ帯のうち下側の２０ＭＨｚ帯（ローアー帯域）及び上側の２０ＭＨｚ帯（アッパー帯域）を重複して使用する４０Ｍ  Ｄｕｐｌｉｃａｔｅ  Ｌｅｇａｃｙ  Ｍｏｄｅ、及び、（５）４０ＭＨｚ帯のうち下側の２０ＭＨｚ帯（ローアー帯域）及び上側の２０ＭＨｚ帯（アッパー帯域）を重複して使用する４０Ｍ  Ｄｕｐｌｉｃａｔｅ  ＨＴ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｄｅという、合計５種類のパケット・フォーマットが存在している。ここで、２０ＭＨｚ帯域に信号があるパケット、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット、４０ＭＨｚ帯域のアッパー領域に信号があるパケット、４０ＭＨｚ帯域のローアー帯域に信号があるパケット、４０ＭＨｚのうちアッパー領域及びローアー領域にそれぞれ信号があるデュプリケート・モードの各パケット・フォーマットにおいて、周波数軸上のサブキャリヤは異なっている。このため、通常であれば、それぞれのパケット・フォーマット用にキャリブレーション係数を取得するには５回のキャリブレーションを行なっておく必要がある。
【００１１】
しかしながら、キャリブレーションを行なう期間内では通常の通信が行なえないので、５種類の別々のキャリブレーションを行なうのはオーバーヘッドが過大となるため望ましくない。
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−３４８２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、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。
【００１５】
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。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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。また、ＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ通信方式を採用するＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、５種類のパケット・フォーマットが存在している（図７を参照のこと）。これらのパケット・フォーマット毎に周波数軸上のサブキャリヤは異なるため、通常であれば、それぞれのパケット・フォーマット用にキャリブレーション係数を取得するには５回のキャリブレーションを行なっておく必要がある（前述）。しかしながら、キャリブレーションを行なう期間内では通常の通信が行なえないので、５種類の別々のキャリブレーションを行なうのはオーバーヘッドが過大となるため望ましくない。
【００１８】
また、ＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ通信方式を採用するＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、２０ＭＨｚ帯を使用するＬｅｇａｃｙ  Ｍｏｄｅ並びにＨＴ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｄｅ、４０ＭＨｚ帯を使用するＨＴ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｄｅ、４０ＭＨｚ帯のうち５種類のパケット・フォーマットが存在している（図７を参照のこと）。４０ＭＨｚ帯、２０ＭＨｚ帯を使用するＬｅｇａｃｙ  Ｍｏｄｅ並びにＨＴ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｄｅ、これらのパケット・フォーマット毎に周波数軸上のサブキャリヤは異なるため、通常であれば、それぞれのパケット・フォーマット用にキャリブレーション係数を取得するには５回のキャリブレーションを行なっておく必要がある（前述）。しかしながら、キャリブレーションを行なう期間内では通常の通信が行なえないので、５種類の別々のキャリブレーションを行なうのはオーバーヘッドが過大となるため望ましくない。
【００１９】
本願の請求項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計算するキャリブレーション係数計算部と、
前記の周波数帯域毎に計算され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、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を前記係数保存用メモリから読み出すキャリブレーション係数読み出し部と、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリにないときは当該周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を補間するキャリブレーション係数補間部と、  キャリブレーション係数を、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。
【００２０】
そして、本願の請求項２に記載の発明によれば、上記の無線通信装置を、所定の広帯域にわたってサブキャリヤが入った第１のパケット・フォーマットと、前記広帯域の一部の周波数帯域にわたってサブキャリヤが入った第２のパケット・フォーマットが混在するマルチキャリヤ通信システムで使用する際に、まず前記キャリブレーション係数計算部は、第１のパケット・フォーマットのすべてのサブキャリヤにわたってキャリブレーション係数を計算して、前記係数保存用メモリに保存しておく。そして、第１のパケット・フォーマットに関しては、送信信号に関しては係数保存用メモリに保存されたサブキャリヤ毎のキャリブレーション係数をそのまま用いてキャリブレーション処理を行なう。また、第２のパケット・フォーマットに関しては、該当するサブキャリヤ位置のキャリブレーション係数が係数保存用メモリにあるときはそのまま使用するが、キャリブレーション係数が不足するサブキャリヤについてはキャリブレーション係数の補間を行なう。
【００２１】
具体的には、前記第１のパケット・フォーマットに従う送信信号又は受信信号に対してキャリブレーション処理を行なう際、前記キャリブレーション係数読み出し部が各サブキャリヤに対応するキャリブレーション係数を前記係数保存用メモリから読み出すとともに、前記キャリブレーション係数乗算部が各サブキャリヤにキャリブレーション係数を乗算する。他方、前記第２のパケット・フォーマットに従う送信信号又は受信信号に対してキャリブレーション処理を行なう際、対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリに保存されているサブキャリヤについては、前記キャリブレーション係数乗算部は前記係数保存用メモリから読み出されたキャリブレーション係数をサブキャリヤに乗算するが、対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリに保存されていないサブキャリヤについては、前記キャリブレーション係数乗算部は前記キャリブレーション係数補間部が補間したキャリブレーション係数をサブキャリヤに乗算する。
【００２２】
したがって、複数のパケット・フォーマットが混在するマルチキャリヤ通信システムに適用された場合において、各パケット・フォーマットにわたってすべてのサブキャリヤのキャリブレーション係数を取得する必要はないので、キャリブレーション処理に要する時間が短縮し、スループットが向上する。また、各パケット・フォーマットにわたってすべてのサブキャリヤのキャリブレーション係数を得るためのハードウェア規模を削減することができる。
【００２３】
また、本願の請求項３に記載の発明によれば、キャリブレーション係数補間部は、周波数軸上におけるキャリブレーション係数の連続性に基づき、前記係数保存用メモリに格納されている近接周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を用いて所望の周波数帯域のキャリブレーション係数を補間する。
【００２４】
また、本願の請求項４に記載の発明によれば、キャリブレーション係数補間部は、実数１．０、虚数０．０という係数の初期値を補間値として使用する。
【００２５】
また、本願の請求項５に記載の発明によれば、キャリブレーション係数補間部は、ローパス・フィルタの特性値を推定して、補間すべきキャリブレーション係数を決定する。
【００２６】
また、本願の請求項６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計算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計算ステップと、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を前記係数保存用メモリから読み出すキャリブレーション係数読み出しステップと、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリにないときは当該周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を補間するキャリブレーション係数補間ステップと、
前記キャリブレーション係数読み出しステップにおいて前記係数保存用メモリから読み出されたキャリブレーション係数、又は、前記キャリブレーション係数補間ステップにおいて補間したキャリブレーション係数を、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。
【００２７】
また、本願の請求項７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計算して係数保存用メモリにキャリブレーション係数計算手順と、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を前記係数保存用メモリから読み出すキャリブレーション係数読み出し手順と、
キャリブレーション対象となる送信信号又は受信信号の周波数帯域に対応するキャリブレーション係数が前記係数保存用メモリにないときは当該周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を補間するキャリブレーション係数補間手順と、  前記キャリブレーション係数読み出し手順によって前記係数保存用メモリから読み出されたキャリブレーション係数、又は、前記キャリブレーション係数補間手順によって補間したキャリブレーション係数を、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。
【００２８】
本願の請求項７に係るコンピュータ・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７に係るコンピュータ・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に係る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】
【００２９】
本発明によれば、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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、本発明によれば、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。
【００３２】
本願の請求項１、２、６、７に記載の発明によれば、複数のパケット・フォーマットが混在するマルチキャリヤ通信システムに適用された場合において、各パケット・フォーマットにわたってすべてのサブキャリヤのキャリブレーション係数を取得する必要はないので、キャリブレーション処理に要する時間が短縮し、スループットが向上する。また、各パケット・フォーマットにわたってすべてのサブキャリヤのキャリブレーション係数を得るためのハードウェア規模を削減することができる。
【００３３】
また、本願の請求項３に記載の発明によれば、周波数軸上におけるキャリブレーション係数の連続性に基づき、前記係数保存用メモリに格納されている近接周波数帯域に対応するキャリブレーション係数を用いて所望の周波数帯域のキャリブレーション係数を補間することができる、
【００３４】
また、本願の請求項４に記載の発明によれば、キャリブレーション係数に関する情報が不足するサブキャリヤに関しては、実数１．０、虚数０．０という係数の初期値を補間値として使用して、キャリブレーション処理を実施することができる。
【００３５】
また、本願の請求項５に記載の発明によれば、キャリブレーション係数に関する情報が不足するサブキャリヤに関しては、ローパス・フィルタの特性値を推定して、補間すべきキャリブレーション係数を決定して、キャリブレーション処理を実施することができる。
【００３６】
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】
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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と、装置内キャリブレーション（若しくは、セルフ・キャリブレーション）に大別することができる。前者の装置外キャリブレーションは、アダプティブ・アレー・アンテナ通信装置の他に、キャリブレーション用の送受信装置を用いる。送受信装置は、アダプティブ・フレー・アンテナの各アンテナ素子から送信されるリファレンス信号を受信すると、これを再送信する。そして、アダプティブ・アレー・アンテナ通信装置においては、送受信装置から折り返された受信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、これを補正する。また、後者のセルフ・キャリブレーションでは、通信装置自らが伝達関数を補償する処理を行なうものであり、各送信系において生成したリファレンス信号を受信系に折り返し、受信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、これを補正する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
【数１】
2010028599.tif 000003
【００４４】
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。
【００４５】
【数２】
2010028599.tif 000004
【００４６】
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。
【００４７】
【数３】
2010028599.tif 000005
【００４８】
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。
【００４９】
【数４】
2010028599.tif 000006
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。また、ＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ通信方式を採用するＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、５種類のパケット・フォーマットが存在している（図７を参照のこと）。２０ＭＨｚ帯域に信号があるパケット、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット、４０ＭＨｚ帯域のアッパー領域に信号があるパケット、４０ＭＨｚ帯域のローアー帯域に信号があるパケット、４０ＭＨｚのうちアッパー領域及びローアー領域にそれぞれ信号があるデュプリケート・モードの各パケット・フォーマットにおいて、周波数軸上のサブキャリヤは異なる。このため、通常であれば、それぞれのパケット・フォーマット用にキャリブレーション係数を取得するには５回のキャリブレーションを行なっておく必要がある（前述）。しかしながら、キャリブレーションを行なう期間内では通常の通信が行なえないので、５種類の別々のキャリブレーションを行なうのはオーバーヘッドが過大となるため望ましくない。
【００６１】
そこで、本実施形態では、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット・フォーマットについてはすべてのサブキャリヤについてキャリブレーション係数を取得するが、その他の、２０ＭＨｚ帯域に信号があるパケット・フォーマット、４０ＭＨｚ帯域のローアー帯域に信号があるパケット・フォーマット、４０ＭＨｚのうちアッパー領域及びローアー領域にそれぞれ信号があるデュプリケート・モードのパケット・フォーマットについては、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケットについて取得した、周波数軸上で近接するサブキャリヤのキャリブレーション係数を基に補間して用いるようにしている。
【００６２】
これによって、各パケット・フォーマットのすべてのサブキャリヤについてキャリブレーション係数を求める場合と比較して、キャリブレーション処理に要する時間が短縮するので、スループットが向上する。また、近接するサブキャリヤのキャリブレーション係数を基に補間する処理は簡素であることから、各パケット・フォーマットにわたってすべてのサブキャリヤのキャリブレーション係数を得るためのハードウェア規模を削減することができる。
【００６３】
図４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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
但し、本実施形態では、キャリブレーション係数取得部１４は、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケットについてはすべてのサブキャリヤについてキャリブレーション係数を取得するが、その他の、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット、４０ＭＨｚ帯域のローアー帯域に信号があるパケット、４０ＭＨｚのうちアッパー領域及びローアー領域にそれぞれ信号があるデュプリケート・モードのその他のパケット・フォーマットについては、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケットについて取得した、周波数軸上で近接するサブキャリヤのキャリブレーション係数を基に補間する。キャリブレーション係数の補間方法については後述に譲る。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。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１９はアナログ信号への変換を行なう。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
また、図５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。
【００７６】
デジタル部の送信系統は、データ生成部２７と、リファレンス信号生成部２８と、セレクタ２９と、ＤＡ変換部３０を備えている。
【００７７】
データ生成部２７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２８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。
【００７８】
セレクタ２９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２７又はリファレンス信号生成部２８のいずれか一方をＤＡ変換部３０に接続する。
【００７９】
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３０はアナログ信号への変換を行なう。
【００８０】
一方、デジタル部の受信系統は、ＡＤ変換部２１と、同期部２２と、キャリブレーション係数乗算部２３と、伝達関数取得部２４と、キャリブレーション係数取得部２５を備えている。
【００８１】
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２１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２２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。
【００８２】
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２４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２６に格納する。
【００８３】
但し、本実施形態では、キャリブレーション係数取得部２５は、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケットについてはすべてのサブキャリヤについてキャリブレーション係数を取得するが、その他の、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット、４０ＭＨｚ帯域のローアー帯域に信号があるパケット、４０ＭＨｚのうちアッパー領域及びローアー領域にそれぞれ信号があるデュプリケート・モードのその他のパケット・フォーマットについては、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケットについて取得した、周波数軸上で近接するサブキャリヤのキャリブレーション係数を基に補間する（同上）。キャリブレーション係数の補間方法については後述に譲る。
【００８４】
また、キャリブレーション係数乗算部２３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２６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。
【００８５】
下表には、各パケット・フォーマットの周波数領域でのマッピングを示している。左の軸が周波数領域のサブキャリヤを現すもので、−６０から＋６０まで存在する。
【００８６】
【表１】
2010028599.tif 000007
【００８７】
【表２】
2010028599.tif 000008
【００８８】
【表３】
2010028599.tif 000009
【００８９】
【表４】
2010028599.tif 000010
【００９０】
上表１〜４に示すように、４０Ｍ  ＨＴ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｄｅのパケット・フォーマットでは、−５８サブキャリヤから＋５８サブキャリヤまで信号が入り、且つ、センターとなる−１、０、＋１の３つのサブキャリヤは使われておらず、１１４トーンのサブキャリヤで構成される。
【００９１】
また、２０Ｍ  ＨＴ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｄｅのパケット・フォーマットでは、−２８サブキャリヤから＋２８サブキャリヤまで信号が入り、且つ、センターとなる０のサブキャリヤは使われておらず、５６トーンのサブキャリヤで構成される。
【００９２】
また、４０ＭＨｚ帯のうち下側の２０ＭＨｚ帯（ローアー帯域）に信号があるパケット・フォーマットでは、−６０サブキャリヤからから−４サブキャリヤまで信号が入り、且つ、センターとなる−３２のサブキャリヤだけ使われておらず、５６トーンのサブキャリヤで構成される。他方、４０ＭＨｚ帯のうち上側の２０ＭＨｚ帯（アッパー帯域）に信号があるパケット・フォーマットでは、４サブキャリヤからから６０サブキャリヤまで信号が入り、且つ、センターとなる３２のサブキャリヤは使われておらず、５６トーンのサブキャリヤで構成される。
【００９３】
また、４０Ｍ  Ｄｕｐｌｉｃａｔｅ  ＨＴ  Ｍｉｘｅｄ  Ｍｏｄｅのパケット・フォーマットでは、−５８サブキャリヤから５８サブキャリヤまで信号が入り、且つ、−３２、−５から５まで、３２のサブキャリヤは使われておらず、１０４トーンのサブキャリヤで構成される。
【００９４】
マルチアンテナ通信においては、使用する周波数帯毎にキャリブレーション係数を取得する必要がある。本実施形態では、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット・フォーマットについてはすべてのサブキャリヤについてキャリブレーション係数を取得しておく。その他の、２０ＭＨｚ帯域に信号があるパケット・フォーマット、４０ＭＨｚ帯域のローアー帯域に信号があるパケット・フォーマット、４０ＭＨｚのうちアッパー領域及びローアー領域にそれぞれ信号があるデュプリケート・モードのパケット・フォーマットにおける大部分のサブキャリヤについては、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット・フォーマットの対応する（すなわち、周波数軸上の表現が同じとなる）サブキャリヤについて取得したキャリブレーション係数をそのまま利用することができることを、上表１〜４から理解できよう。
【００９５】
しかしながら、パケット・フォーマットの種類によって、使用するサブキャリヤとセンターヌルの空き具合がそれぞれ異なっている。上表１〜４に示した５種類のパケット・フォーマットのうち、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット・フォーマットについてのみすべてのサブキャリヤにわたってキャリブレーション係数を取得したとすると、その他の各パケット・フォーマットについてはそれぞれ以下のサブキャリヤについてキャリブレーション係数の情報が不足することになる。
【００９６】
【表５】
2010028599.tif 000011
【００９７】
そこで、各パケット・フォーマットにおいてキャリブレーション係数の情報が不足する各サブキャリヤについては、以下のように、周波数軸上で近接するサブキャリヤのキャリブレーション係数を基に補間して用いる。これは、サブキャリヤのキャリブレーション係数には連続性があるという考えに基づくものであり、周波数軸上で不足するサブキャリヤに隣接するサブキャリヤについて取得されているキャリブレーション係数を補間するようにしている。
【００９８】
【表６】
2010028599.tif 000012
【００９９】
図６には、図４に示したデジタル部において、このような動作を実現するキャリブレーション係数取得部１４の構成例を示している。なお、図５に示したデジタル部中のキャリブレーション係数取得部２５も同様であることを理解されたい。
【０１００】
キャリブレーション係数取得部１４は、キャリブレーション係数計算部１４−１と、キャリブレーション係数読み出し部１４−２と、キャリブレーション係数補間部１４−３を備えている。
【０１０１】
キャリブレーション係数計算部１４−１は、キャリブレーション処理フェーズにおいて、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット・フォーマットについては、例えば図１〜３を参照しながら説明した処理手順に従って、すべてのサブキャリヤについてキャリブレーション係数を計算して、計算結果を係数保存用メモリ１５に格納する。係数保存用メモリ１５に格納される内容は、上表１〜４の左から２番目までのカラムに記載されたデータに相当する。
【０１０２】
データ送信フェーズ（図５の場合には、データ受信フェーズ）のように各ブランチの送信信号（図５の場合は受信信号）に対してキャリブレーション処理が必要となる場合には、キャリブレーション係数読み出し部１４−２は、各サブキャリヤについて、周波数軸上の表現が同じとなる位置に該当するキャリブレーション係数を取得して、キャリブレーション係数乗算部１８に渡す。また、周波数軸上の表現が同じとなる位置に該当するキャリブレーション係数が不足する場合には、キャリブレーション係数読み出し部１４−２はキャリブレーション係数補間部１４−３に対し、キャリブレーション係数の補間処理を指示する。
【０１０３】
キャリブレーション係数補間部１４−３は、補間処理が指示された（すなわち、キャリブレーション係数の情報が不足する）サブキャリヤに周波数軸上で近接するサブキャリヤのキャリブレーション係数を、キャリブレーション係数読み出し部１４−２を通じて係数保存用メモリ１５から読み出すと、サブキャリヤのキャリブレーション係数には連続性があるという考えに基づいて、要求されたサブキャリヤ位置におけるキャリブレーション係数を補間する（表６を参照のこと）。補間処理により得られたキャリブレーション係数は、キャリブレーション係数読み出し部１４−２を通じてキャリブレーション係数乗算部１８に渡される。
【０１０４】
なお、キャリブレーション係数補間部１４−３において、キャリブレーション係数に関する情報が不足するサブキャリヤについて、周波数軸上におけるキャリブレーション係数の連続性に基づいてデータの補間を行なう代わりに、実数１．０、虚数０．０という係数の初期値を補間値として使用することも可能である。
【０１０５】
また、上述した実施例では、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット・フォーマットについてすべてのサブキャリヤのキャリブレーション係数を取得し、その他のパケット・フォーマットについては対応するサブキャリヤ位置のキャリブレーション係数をそのまま利用するとともに、キャリブレーション係数が不足するサブキャリヤについて補間するようにしているが、４０ＭＨｚ帯域全体に信号があるパケット・フォーマットではなく、デュプリケート・モードのパケット・フォーマットについてすべてのサブキャリヤのキャリブレーション係数を取得して、同様のことを行なうことも可能である。
【０１０６】
また、上表６では、不足するキャリブレーション係数の補間方法として、単純に隣接したサブキャリヤについてのキャリブレーション係数値をそのまま使用している例を挙げたが、本発明の要旨はかかる補間方法に限定されるものではない。例えば、一次近似した値を使用する方法間考えられる。また、キャリブレーション係数の補間方法は、ローパス・フィルタの特性値を推定して決定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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】
【０１１１】
【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、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５】図５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。
【図６】図６は、図４に示したデジタル部において、このような動作を実現するキャリブレーション係数取得部１４の構成例を示した図である。
【図７】図７は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎで規定されるパケット・フォーマットを示した図である。
【符号の説明】
【０１１２】
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
１４−１…キャリブレーション係数計算部
１４−２…キャリブレーション係数読み出し部
１４−３…キャリブレーション係数補間部
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
２１…ＡＤ変換部
２２…同期部
２３…キャリブレーション係数乗算部
２４…伝達関数取得部
２５…キャリブレーション係数取得部
２６…係数保存用メモリ
２７…データ生成部
２８…リファレンス信号生成部
２９…セレクタ
３０…ＤＡ変換部
【図１】
2010028599.tif 000013
【図２】
2010028599.tif 000014
【図３】
2010028599.tif 000015
【図４】
2010028599.tif 000016
【図５】
2010028599.tif 000017
【図６】
2010028599.tif 000018
【図７】
2010028599.tif 000019