(57)【要約】【課題】各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路及び受信アナログ回路の振幅が一定となることを補償するキャリブレーション処理を好適に行なう。【解決手段】アンテナ間ループバックにより、各アンテナ・ブランチ間でのループバック・ゲインを取得し、各アンテナ間による自由空間伝播損失の値を使って、各ループバック・ゲインのキャリブレーションを行なう。また、ＲＦ段のスイッチを用意し、各アンテナ間の伝播損失の比を測定する。そして、各アンテナ間の伝播損失の比を例えば不揮発メモリのテーブルに格納しておくことにより、ユーザがアンテナ間を変化させても、ゲイン・キャリブレーションが可能となる。【選択図】  図２
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【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からなるアンテナ部と、
前記複数のアンテナの各々に対応する受信アナログ回路及び送信アナログ回路を有し、アナログ送受信信号の処理を行なうアナログ処理部と、
前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号の処理を行なうディジタル処理部と、
各アンテナ間の伝播損失を決定するアンテナ間伝播損失決定手段と、
各アンテナ間でのキャリブレーション信号のループバックを通じて、各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを取得するループバック伝達関数ゲイン取得手段と、
前記アンテナ間伝播損失決定手段により決定した各アンテナ・ブランチ間での伝搬損失に基づいて、前記の取得した各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを補正するループバック伝達関数ゲイン補正手段と、
前記ループバック伝達関数ゲイン補正手段により補正した後の各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを用いて、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比、並びに、送信アナログ回路のゲインの比を決定するとともに、該ゲイン比に基づいて前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すための補正係数を決定する補正係数決定手段と、
前記補正係数決定手段が決定したアンテナ毎の補正係数を用いて、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すゲイン・キャリブレーション処理手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ間伝播損失決定手段は、各アンテナ間の距離に応じた自由空間伝播損失に基づいて各アンテナ間の伝搬損失を決定する、
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３】
前記アンテナ間伝播損失決定手段は、測定器を用いた測定結果に基づいて各アンテナ間の伝搬損失を決定する、
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４】
前記アンテナ間伝播損失決定手段は、各アンテナ素子が等距離となるように配置して、各アンテナ間の伝搬損失が均一となるように決定する、
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５】
前記アンテナ部は３本以上のアンテナを備え、
前記ループバック伝達関数ゲイン取得手段は、第１のアンテナからの送信を基準とした他の各アンテナへの受信時のループバック伝達関数のゲインと、第１のアンテナとは異なる第２のアンテナからの送信を基準とした他の各アンテナへの受信時のループバック伝達関数のゲインと、第１のアンテナにおける受信を基準とした他の各アンテナからの送信時のループバック伝達関数のゲインと、第１のアンテナとは異なる第２のアンテナにおける受信を基準とした他の各アンテナからの送信時のループバック伝達関数のゲインを取得する、
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】
前記補正係数決定手段は、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比の中の最大値を決定し、前記最大値から各受信アナログ回路のゲインの比を引き算した値を対応するアンテナ・ブランチにおけるディジタル受信信号の補正係数とするとともに、各アンテナ・ブランチ間の送信アナログ回路のゲインの比の中の最大値を決定し、前記最大値から各送信アナログ回路のゲインの比を引き算した値を対応するアンテナ・ブランチにおけるディジタル送信信号の補正係数とする、
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】
無線信号を送受信する複数のアンテナからなるアンテナ部と、前記複数のアンテナの各々に対応する受信アナログ回路及び送信アナログ回路を有してアナログ送受信信号の処理を行なうアナログ処理部と、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号の処理を行なうディジタル処理部を備えた無線通信装置における無線通信方法であって、
各アンテナ間の伝播損失を決定するアンテナ間伝播損失決定ステップと、
各アンテナ間でのキャリブレーション信号のループバックを通じて、各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを取得するループバック伝達関数ゲイン取得ステップと、
前記アンテナ間伝播損失決定ステップにおいて決定した各アンテナ・ブランチ間での伝搬損失に基づいて、前記の取得した各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを補正するループバック伝達関数ゲイン補正ステップと、
前記ループバック伝達関数ゲイン補正ステップにおいて補正した後の各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを用いて、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比、並びに、送信アナログ回路のゲインの比を決定するとともに、該ゲイン比に基づいて前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すための補正係数を決定する補正係数決定ステップと、
前記補正係数決定ステップにおいて決定したアンテナ毎の補正係数を用いて、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すゲイン・キャリブレーション処理ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
無線信号を送受信する複数のアンテナからなるアンテナ部と、前記複数のアンテナの各々に対応する受信アナログ回路及び送信アナログ回路を有してアナログ送受信信号の処理を行なうアナログ処理部と、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号の処理を行なうディジタル処理部を備えた無線通信装置における各アンテナ・ブランチ間の送受信信号の振幅調整を行なうための処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
各アンテナ間の伝播損失を決定するアンテナ間伝播損失決定手段、
各アンテナ間でのキャリブレーション信号のループバックを通じて、各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを取得するループバック伝達関数ゲイン取得手段、
前記アンテナ間伝播損失決定手段により決定した各アンテナ・ブランチ間での伝搬損失に基づいて、前記の取得した各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを補正するループバック伝達関数ゲイン補正手段、
前記ループバック伝達関数ゲイン補正手段により補正した後の各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを用いて、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比、並びに、送信アナログ回路のゲインの比を決定するとともに、該ゲイン比に基づいて前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すための補正係数を決定する補正係数決定手段、
前記補正係数決定手段が決定したアンテナ毎の補正係数を用いて、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すゲイン・キャリブレーション処理手段、
として機能させるためのコンピューター・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インバランスを補償するため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ー・プログラムに係り、特に、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号をループバックして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ー・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路及び受信アナログ回路の振幅が一定となることを補償する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ー・プログラムに係り、特に、少ないループバック経路により各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路及び受信アナログ回路の振幅が一定となるためのゲイン・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ー・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。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、それぞれ複数のアンテナ素子を備えた送信機（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）と受信機（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅ）間で、ビーム・フォーミングを行なうことによって、より高品質な通信を実現するものである。ここで言うビーム・フォーミングとは、受信機側で高い品質で受信できるように、各送信アンテナにディジタル的に重み付けしてアンテナの指向性を変化させる方法である。送信アンテナ重みは、送信機から受信機への順方向のチャネル行列Ｈを解析して得ることができる。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、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、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、送受信アンテナ・ブランチ間の特性のバラツキが問題となる。すなわち、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（送信時のアップ・コンバーター並びに受信時のダウン・コンバーター）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。
【０００７】
送受信ブランチ間の特性のバラツキを補正する方法は、「アンテナ・キャリブレーション」と「ＩＱキャリブレーション」に大別することができる。
【０００８】
各アンテナ・ブランチに属するアナログ回路が持つ位相及び振幅特性は「伝達関数」と呼ばれる。ブランチ毎のアナログ送信回路の伝達関数とアナログ受信回路の伝達関数の比が一定となるようにすることがアンテナ・キャリブレーションである。ブランチ間での伝達関数のインバランスは、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。
【０００９】
例えば、いずれか１つの送受信ブランチを基準ブランチとして、基準ブランチからその他のブランチへ既知キャリブレーション信号を送信する経路のフォワード・ループバック伝達関数と、他の各ブランチから折り返された基準ブランチで既知キャリブレーション信号を受信する経路のバックワード・ループバック伝達関数に基づいて、各ブランチについての正確なアンテナ・キャリブレーション係数を算出する無線通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】
他方、ＩＱキャリブレーションは、アップ・コンバーターのＩＱモジュレーター及びダウン・コンバーターのＩＱデモジュレーターにおけるＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）チャネル信号とＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）チャネル信号の振幅のバラツキに起因するＩＱ振幅エラーと、Ｉ軸とＱ軸が９０度からずれてしまうＩＱ位相エラーを補正することを目的とする。これらＩＱ振幅エラーとＩＱ位相エラーからなるＩＱエラーの補正を行なわないと、送信信号及び受信信号のＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が悪化することにより、通信品質の低下を招来する。
【００１１】
従来、アンテナ・キャリブレーション並びにＩＱキャリブレーションのいずれの方法においても、アンテナ・ブランチ毎の振幅をそろえる効果はない。
【００１２】
アンテナ・キャリブレーションは、あくまでも送信アナログ伝達関数と受信アナログ伝達関数の比がアンテナ毎に一定であることを目的にしている。このため、以下の２条件を満たすものでは全くない。
【００１３】
条件１：各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路の振幅＝一定
条件２：各アンテナ・ブランチの受信アナログ回路の振幅＝一定
【００１４】
また、ＩＱキャリブレーションは、１つのアンテナで見たときのＩチャネルとＱチャネルの振幅が等しくなるように調整はするが、アンテナ毎の振幅を調整するものではない。
【００１５】
ここで、アンテナ・ブランチ毎の送信アナログ回路及び受信アナログ回路の振幅が一定でない場合、すなわち上記の条件１及び２が成立しない場合の問題点について考察してみる。
【００１６】
条件１が成立しない、すなわち、各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路の振幅が一定でないと、送信電力を決めるときに無駄が生じる。例えば０ｄＢｍ（１ｍＷ）で送信することが規格により義務づけられている場合、通信装置の送信アンテナ毎に振幅のバラツキがある、すなわち、送信電力のバラツキがあると、当該規格を満足するには、デバイスのばらつきを考慮して少なめに送信電力を設定する必要があり、電力的に損をし、届くはずの相手と通信ができないという事態を招来する。
【００１７】
また、条件１及び２のうちいずれか一方でも成立しないと、ＩＱインバランスのキャリブレーションを行なうときに、装置内折り返しのために通常のＡＧＣなどが使用できないことが多い。このような場合、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得調整）のゲインを固定してキャリブレーションの信号の観測を行なうことになるが、アンテナ毎に振幅が異なると、ＡＧＣを行なっていないためにダイナミック・レンジの制約が生じる。この結果、必要とする内部の（ＡＤＣ（アナログ・ディジタル変換回路）以降の）ビット数が増大することにつながる。
【００１８】
要するに、上記の条件１及び２を満たすゲイン・キャリブレーションを実施することが極めて重要であると言える。
【００１９】
【特許文献１】特開２００７−１１６４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、複数のアンテナを備え、アンテナ・ブランチ間でキャリブレーション信号をループバックして、アンテナ・ブランチ間に存在するインバランスを補償するため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ー・プログラムを提供することにある。
【００２１】
本発明のさらなる目的は、各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路及び受信アナログ回路の振幅が一定となることを補償する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ー・プログラムを提供することにある。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、少ないループバック経路により各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路及び受信アナログ回路の振幅が一定となるためのゲイン・キャリブレーション処理を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ー・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】
【００２３】
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からなるアンテナ部と、
前記複数のアンテナの各々に対応する受信アナログ回路及び送信アナログ回路を有し、アナログ送受信信号の処理を行なうアナログ処理部と、
前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号の処理を行なうディジタル処理部と、
各アンテナ間の伝播損失を決定するアンテナ間伝播損失決定手段と、
各アンテナ間でのキャリブレーション信号のループバックを通じて、各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを取得するループバック伝達関数ゲイン取得手段と、
前記アンテナ間伝播損失決定手段により決定した各アンテナ・ブランチ間での伝搬損失に基づいて、前記の取得した各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを補正するループバック伝達関数ゲイン補正手段と、
前記ループバック伝達関数ゲイン補正手段により補正した後の各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを用いて、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比、並びに、送信アナログ回路のゲインの比を決定するとともに、該ゲイン比に基づいて前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すための補正係数を決定する補正係数決定手段と、
前記補正係数決定手段が決定したアンテナ毎の補正係数を用いて、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すゲイン・キャリブレーション処理手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置である。
【００２４】
また、本願の請求項２に記載の発明では、前記アンテナ間伝播損失決定手段は、各アンテナ間の距離に応じた自由空間伝播損失に基づいて各アンテナ間の伝搬損失を決定する。
【００２５】
また、本願の請求項３に記載の発明では、前記アンテナ間伝播損失決定手段は、測定器を用いた測定結果に基づいて各アンテナ間の伝搬損失を決定する。
【００２６】
また、本願の請求項４に記載の発明では、前記アンテナ間伝播損失決定手段は、各アンテナ素子が等距離となるように配置して、各アンテナ間の伝搬損失が均一となるように決定する。
【００２７】
また、本願の請求項５に記載の発明では、前記ループバック伝達関数ゲイン取得手段は、第１のアンテナからの送信を基準とした他の各アンテナへの受信時のループバック伝達関数のゲインと、第１のアンテナとは異なる第２のアンテナからの送信を基準とした他の各アンテナへの受信時のループバック伝達関数のゲインと、第１のアンテナにおける受信を基準とした他の各アンテナからの送信時のループバック伝達関数のゲインと、第１のアンテナとは異なる第２のアンテナにおける受信を基準とした他の各アンテナからの送信時のループバック伝達関数のゲインを取得する（但し、前記アンテナ部は３本以上のアンテナを備えるとする）。
【００２８】
また、本願の請求項６に記載の発明では、前記補正係数決定手段は、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比の中の最大値を決定し、前記最大値から各受信アナログ回路のゲインの比を引き算した値を対応するアンテナ・ブランチにおけるディジタル受信信号の補正係数とするとともに、各アンテナ・ブランチ間の送信アナログ回路のゲインの比の中の最大値を決定し、前記最大値から各送信アナログ回路のゲインの比を引き算した値を対応するアンテナ・ブランチにおけるディジタル送信信号の補正係数とする。
【００２９】
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からなるアンテナ部と、前記複数のアンテナの各々に対応する受信アナログ回路及び送信アナログ回路を有してアナログ送受信信号の処理を行なうアナログ処理部と、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号の処理を行なうディジタル処理部を備えた無線通信装置における無線通信方法であって、
各アンテナ間の伝播損失を決定するアンテナ間伝播損失決定ステップと、
各アンテナ間でのキャリブレーション信号のループバックを通じて、各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを取得するループバック伝達関数ゲイン取得ステップと、
前記アンテナ間伝播損失決定ステップにおいて決定した各アンテナ・ブランチ間での伝搬損失に基づいて、前記の取得した各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを補正するループバック伝達関数ゲイン補正ステップと、
前記ループバック伝達関数ゲイン補正ステップにおいて補正した後の各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを用いて、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比、並びに、送信アナログ回路のゲインの比を決定するとともに、該ゲイン比に基づいて前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すための補正係数を決定する補正係数決定ステップと、
前記補正係数決定ステップにおいて決定したアンテナ毎の補正係数を用いて、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すゲイン・キャリブレーション処理ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法である。
【００３０】
また、本願の請求項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からなるアンテナ部と、前記複数のアンテナの各々に対応する受信アナログ回路及び送信アナログ回路を有してアナログ送受信信号の処理を行なうアナログ処理部と、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号の処理を行なうディジタル処理部を備えた無線通信装置における各アンテナ・ブランチ間の送受信信号の振幅調整を行なうための処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
各アンテナ間の伝播損失を決定するアンテナ間伝播損失決定手段、
各アンテナ間でのキャリブレーション信号のループバックを通じて、各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを取得するループバック伝達関数ゲイン取得手段、
前記アンテナ間伝播損失決定手段により決定した各アンテナ・ブランチ間での伝搬損失に基づいて、前記の取得した各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを補正するループバック伝達関数ゲイン補正手段、
前記ループバック伝達関数ゲイン補正手段により補正した後の各アンテナ・ブランチ間のループバック伝達関数のゲインを用いて、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比、並びに、送信アナログ回路のゲインの比を決定するとともに、該ゲイン比に基づいて前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すための補正係数を決定する補正係数決定手段、
前記補正係数決定手段が決定したアンテナ毎の補正係数を用いて、前記複数のアンテナの各々に対応するディジタル送受信信号にゲイン・キャリブレーションを施すゲイン・キャリブレーション処理手段、
として機能させるためのコンピューター・プログラムである。
【００３１】
本願の請求項８に係るコンピューター・プログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項８に係るコンピューター・プログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用が発揮され、本願の請求項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】
【００３２】
本発明によれば、各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路及び受信アナログ回路の振幅が一定となることを補償する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ー・プログラムを提供することができる。
【００３３】
本願の請求項１、７、８に記載の発明によれば、ループバック伝達関数ゲイン取得手段は、装置内ループバックではなくアンテナ間ループバックにより各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを取得するので、キャリブレーション処理を行なう際の各アンテナ・ブランチ間のアイソレーションを向上させることができる。この結果、アンテナ・キャリブレーションやＩＱキャリブレーションの係数取得の精度を高くすることができる。
【００３４】
また、本願の請求項１、７、８に記載の発明によれば、アンテナ間ループバックを行なう際の不確定要素となる空間の伝達関数を、各アンテナ・ブランチ間での伝搬損失に基づいて補正するので、補正した後の各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを用いてより正確なゲイン・キャリブレーション係数を求めることができる。したがって、各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路の振幅及び受信アナログ回路の振幅がともに一定であることを保証することができるようになる。この結果、規格通りの送信電力を無駄なく出力することが可能となり、通信の品質が向上するとともに、キャリブレーション時に対応すべきダイナミック・ゲインが少なくなるので、ハード規模が小さくて済む。
【００３５】
また、本願の請求項２に記載の発明によれば、アンテナ間伝播損失決定手段は、各アンテナ間の距離に応じた自由空間伝播損失に基づいて各アンテナ間の伝搬損失を決定することができる。
【００３６】
また、本願の請求項３に記載の発明によれば、アンテナ間伝播損失決定手段は、測定器を用いた測定結果に基づいて各アンテナ間の伝搬損失を決定することができる。
【００３７】
また、本願の請求項４に記載の発明によれば、アンテナ間伝播損失決定手段は、各アンテナ素子が等距離となるように配置して、各アンテナ間の伝搬損失が均一となるように決定することができる。
【００３８】
また、本願の請求項５に記載の発明によれば、ループバック伝達関数ゲイン取得手段は、第１のアンテナからの送信を基準とした他の各アンテナへの受信時のループバック伝達関数のゲインと、第１のアンテナとは異なる第２のアンテナからの送信を基準とした他の各アンテナへの受信時のループバック伝達関数のゲインと、第１のアンテナにおける受信を基準とした他の各アンテナからの送信時のループバック伝達関数のゲインと、第１のアンテナとは異なる第２のアンテナにおける受信を基準とした他の各アンテナからの送信時のループバック伝達関数のゲインを取得し、補正係数決定手段は、空間伝播損失を補正した後の各ループバック伝達関数のゲインを基に、正確な補正係数を決定することができる。
【００３９】
また、本願の請求項６に記載の発明によれば、補正係数決定手段は、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比の中の最大値を決定し、前記最大値から各受信アナログ回路のゲインの比を引き算した値を対応するアンテナ・ブランチにおけるディジタル受信信号の補正係数とするとともに、各アンテナ・ブランチ間の送信アナログ回路のゲインの比の中の最大値を決定し、前記最大値から各送信アナログ回路のゲインの比を引き算した値を対応するアンテナ・ブランチにおけるディジタル送信信号の補正係数とすることができる。
【００４０】
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】
【００４１】
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。
【００４２】
アダプティブ・アレーやＭＩＭＯに代表されるマルチアンテナ技術では、送受信ブランチ間の特性のバラツキが問題となる。送受信ブランチ間の特性のバラツキを補正する方法は、「アンテナ・キャリブレーション」と「ＩＱキャリブレーション」に大別することができる。まず、各々のキャリブレーション方法について説明する。
【００４３】
各アンテナ・ブランチに属するアナログ回路が持つ位相及び振幅特性は「伝達関数」と呼ばれる。アンテナ・キャリブレーションは、下式に示すように、ブランチ毎のアナログ送信回路の伝達関数とアナログ受信回路の伝達関数の比が一定となるようにすることに相当する。
【００４４】
【数１】
2010034937.tif 000003
【００４５】
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（若しくは装置内）でキャリブレーション信号のループバック（折り返し）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、受信したキャリブレーション信号と元の既知キャリブレーション信号を比較して、アンテナ及び伝播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。
【００４６】
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、伝播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。
【００４７】
ここで、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。但し、アンテナのブランチ番号を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。
【００４８】
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キャリブレーション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（ブランチ０）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へキャリブレーション信号を送信する経路（フォワード）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でキャリブレーション信号を受信する経路（バックワード）のループバック伝達関数を求めることになる。
【００４９】
【数２】
2010034937.tif 000004
【００５０】
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。
【００５１】
【数３】
2010034937.tif 000005
【００５２】
上式（１）の成否について検算を行なうと、下式（４）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。
【００５３】
【数４】
2010034937.tif 000006
【００５４】
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。
【００５５】
続いて、ＩＱキャリブレーション方法について説明する。
【００５６】
ＩＱキャリブレーションは、１アンテナずつ行なう。まず、送信側のＩＱエラーを先に補正する。リファレンス信号としてＦトーンの周波数の正弦波を送信して、送信ＩＱモジュレーター後の信号の２乗検波したものを受信側のディジタル部で観測することにより、その周波数領域でＦトーンの２倍の周波数付近の電力を観測することにより、送信ＩＱエラーの大きさを知ることができる。エラーの電力が小さくなるように送信側のディジタル部で補正係数を決定すればよい。
【００５７】
一方、受信ＩＱエラーは、上記により送信ＩＱエラーの補正をした状態で、Ｆトーンの周波数の正弦波を送信側で送信して、送信ＩＱモジュレーターの出力を受信ＩＱデモジュレーターの入力に装置内折り返しで入れて、ディジタル部で周波数領域の−１×Ｆトーンの周波数付近の電力を観測することにより、受信ＩＱエラーの大きさを観測することができる。そして、エラーの電力が小さくなるように受信側のディジタル部で補正係数を決定すればよい。
【００５８】
上記のアンテナ・キャリブレーション並びにＩＱキャリブレーションのいずれも、以下の２つの条件を保証するものではない。
【００５９】
条件１：各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路の振幅＝一定
条件２：各アンテナ・ブランチの受信アナログ回路の振幅＝一定
【００６０】
各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路の振幅が一定でないと、送信電力を決めるときに無駄が生じる。また、各アンテナ・ブランチの送信アナログ回路及び受信アナログ回路の振幅が一定でない状態でＩＱインバランスのキャリブレーションを行なうときに、装置内折り返しのために通常のＡＧＣなどが使用できないため、ダイナミック・レンジの制約が生じる（前述）。
【００６１】
続いて、３本のアンテナ・ブランチ０〜２を備えた通信装置内でキャリブレーション信号をループバックしてキャリブレーションを行なう方法を例にとって、上記の条件１及び２を満たすゲイン・キャリブレーションについてさらに考察する。
【００６２】
アンテナ・ブランチ０に属する送信を使用して、アンテナ１及びアンテナ2で受信した信号を観測することにより、アンテナ・ブランチ０からアンテナ・ブランチ１へのループバック伝達関数のゲインＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［０］［１］、並びに、アンテナ・ブランチ０からアンテナ・ブランチ２へのループバック伝達関数のゲインＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［０］［２］を取得する。
【００６３】
続いて、ンテナ・ブランチ１に属する送信を使用して、アンテナ０及びアンテナ2で受信した信号を観測することにより、アンテナ・ブランチ１からアンテナ・ブランチ０へのループバック伝達関数のゲインＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［１］［０］、並びに、アンテナ・ブランチ１からアンテナ・ブランチ２へのループバック伝達関数のゲインＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［１］［２］を取得する。
【００６４】
そして、ＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［０］［１］とＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［０］［２］の比から、アンテナ・ブランチ１の受信アナログ回路のゲインＲｘＧａｉｎ［１］とアンテナ・ブランチ２の受信アナログ回路のゲインＲｘＧａｉｎ［２］の比が求まる。同様に、ＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［１］［０］とＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［１］［２］の比から、アンテナ・ブランチ０の受信アナログ回路のゲインＲｘＧａｉｎ［０］とアンテナ・ブランチ２の受信アナログ回路のゲインＲｘＧａｉｎ［２］の比が求まる。したがって、ＲｘＧａｉｎ［０］とＲｘＧａｉｎ［１］とＲｘＧａｉｎ［２］の比が求まる。
【００６５】
また、ＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［１］［０］とＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［２］［０］から、アンテナ・ブランチ１の送信アナログ回路のゲインＴｘＧａｉｎ［１］とアンテナ・ブランチ２の送信アナログ回路のゲインＴｘＧａｉｎ［２］の比が求まる。同様に、ＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［０］［１］とＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎ［２］［１］から、アンテナ・ブランチ０の送信アナログ回路のゲインＴｘＧａｉｎ［０］とアンテナ・ブランチ２の送信アナログ回路のゲインＴｘＧａｉｎ［２］の比が求まる。したがって、ＴｘＧａｉｎ［０］とＴｘＧａｉｎ［１］とＴｘＧａｉｎ［２］の比が求まる。
【００６６】
しかしながら、装置内ループバックを利用したゲイン・キャリブレーション方法では、ＲＦアナログ回路内で、各ブランチへのループバック経路を複数用意する必要がある。このため、ＲＦアナログ・デバイスのコストが上がるという問題がある。また、アンテナ・ブランチ間のアイソレーションが２０ｄＢ程度になってしまうことになり、アンテナ・キャリブレーションやＩＱキャリブレーションの係数取得の精度が低下するというデメリットがある。
【００６７】
そこで、本発明者らは、各アンテナ・ブランチ間のアイソレーションを向上させるために、装置内ループバックではなくアンテナ間ループバックにより、各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインＬｏｏｐＢａｃｋＧａｉｎを取得することを提案する。ここで、アンテナ間ループバックを行なうと、空間の伝達関数が不確定要素になるが、基本的には空間伝播損失に従って補償することができる。すなわち、各アンテナ間による空間伝播損失をあらかじめ不揮発メモリなどで構成されるテーブルに格納しておき、その値を使って、各ループバック伝達関数のゲインのキャリブレーションを行なう。そして、キャリブレーションした後の各ループバック伝達関数のゲインからは、上記と同様にして、アンテナ・ブランチ毎の受信アナログ回路のゲインの比、並びに送信アナログ回路のゲインの比を求めて、ゲイン・キャリブレーションを実施することができる。
【００６８】
また、ＲＦ段のスイッチを用意することにより、各アンテナ間の伝播損失の比を測定できるようにする。そして、各アンテナ間の伝播損失の比を例えば不揮発メモリのテーブルに格納しておくことにより、ユーザがアンテナ間を変化させても、ゲイン・キャリブレーションが可能となる。
【００６９】
図１には、上記のゲイン・キャリブレーションを実現する無線通信装置の構成を模式的に示している。図示の無線通信装置１０は、無線信号を送受信する複数のアンテナ素子からなるアンテナ部１１と、アンテナ毎の受信アナログ回路及び送信アナログ回路を有し、アナログ送受信信号の処理を行なうアナログ処理部１２と、ディジタル送受信信号の処理を行なうディジタル処理部１３を備えている。
【００７０】
また、図２には、ディジタル処理部１３の内部構成を示している。
【００７１】
ディジタル処理部１３の受信系統は、アンテナ・ブランチ毎の受信アナログ信号をディジタル値に変換するＡＤ変換部１３１と、パケット発見やタイミング検出、周波数オフセット補正、ノイズ推定などの処理を行なう同期処理部１３２と、同期処理後のディジタル受信信号（キャリブレーション信号）から取得される振幅信号から振幅調整値を演算する振幅調整値演算部１３３と、得られた振幅調整値を用いて同期処理した後のアンテナ・ブランチ毎のディジタル受信信号の振幅のバラツキの調整を行なう受信信号振幅調整部１３４を備えている。
【００７２】
信号処理部１３５は、通常の無線通信で必要となる受信信号の復調処理や送信信号の変調処理の他に、アンテナ・キャリブレーションやＩＱキャリブレーションを行なう。アンテナ・キャリブレーションやＩＱキャリブレーションは、既に説明した方法によって実現することができるので、ここでは説明を省略する。但し、本発明の要旨は、特定のアンテナ・キャリブレーション方法並びにＩＱキャリブレーション方法に限定されるものではない。
【００７３】
一方、ディジタル処理部１３の送信系統は、変調処理した後のディジタル送信信号に対しアンテナ・ブランチ毎の振幅のバラツキの調整を行なう送信信号振幅調整部１３７と、アナログ信号に変換するＤＡ変換部１３８を備えている。
【００７４】
本実施形態では、無線通信装置１０はアンテナ間ループバックによりアンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを取得し、振幅調整値演算部１３３はループバック伝達関数のゲインを用いて振幅調整値を演算する。アンテナ間ループバックを行なうと空間の伝達関数が不確定要素になるが、補正値テーブル１３６には各アンテナ間による自由伝播損失が格納されており、振幅調整値演算部１３３は各ループバック伝達関数のゲインのキャリブレーションを行なう。
【００７５】
続いて、振幅調整値演算部１３３が補正値テーブル１３６を用いて、アンテナの各々に対応するディジタル受信信号及びディジタル送信信号にそれぞれゲイン・キャリブレーションを施すための補正係数を決定するための処理手順について、図３を参照しながら説明する。
【００７６】
ステップ１：
まず、補正値テーブル１３６に格納する、アンテナ部１１のアンテナ間の空間伝達関数の補正値を決定する。
【００７７】
使用電波の波長をλ、アンテナ間の距離をｄとしたときの自由空間伝播損失Ｌは、下式（５）から求めることができる（例えば、「ワイヤレス通信工学」（コロナ社、ｐ２９）を参照のこと）。以下では、伝播損失やゲインは対数表現することとする。
【００７８】
【数５】
2010034937.tif 000007
【００７９】
ここで、アンテナｊからアンテナｉへの空間の伝播損失をＡ［ｉ］［ｊ］とおくと、Ａ［ｉ］［ｊ］＝Ａ［ｊ］［ｉ］が成り立つ。以下では、説明の簡素化のため、アンテナ部１１はアンテナ０〜２の３本のアンテナ素子を持つものとし、各アンテナ間の自由空間伝播損失を以下のようにおく。
【００８０】
Ａ［０］［１］：アンテナ０とアンテナ１の間の伝播損失［ｄＢ］
Ａ［０］［２］：アンテナ０とアンテナ２の間の伝播損失［ｄＢ］
Ａ［１］［２］：アンテナ１とアンテナ２の間の伝播損失［ｄＢ］
【００８１】
３本のアンテナ素子が図３に示すように直線上に配置されている場合には、アンテナ０とアンテナ１の間の損失Ａ［０］［１］よりも、アンテナ０とアンテナ２の間の損失Ａ［０］［２］の方が大きい。他方、３本のアンテナ素子が図４に示すように正３角形状（若しくは１つの円周上）にほぼ等間隔となるように配置されている場合には、Ａ［０］［１］≒Ａ［０］［２］≒Ａ［０］［２］となる。
【００８２】
これら各アンテナ間の伝播損失の値Ａ［ｉ］［ｊ］を、上記の自由空間伝播損失の式（１）に従って決定する第１の方法と、スペクトル・アナライザーなどの測定機器を用いてあらかじめ測定しておくという第２の方法と、アンテナの配置を直線上（図３を参照のこと）ではなく、すべてのアンテナ間隔が等間隔になるように配置すること（図４を参照のこと）によりアンテナ間の空間損失が均一になるようにする第３の方法がある。
【００８３】
上記の第１乃至第３の方法のうちいずれか、あるいはさらに他の方法により取得された各アンテナ間の伝播損失の値Ａ［ｉ］［ｊ］を、補正値テーブル１３６にあらかじめ格納しておく。
【００８４】
ステップ２：
続いて、振幅調整値演算部１３３は、各アンテナ間での既知キャリブレーション信号のループバックを通じて、振幅信号すなわち各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインを取得する。
【００８５】
具体的には、アンテナ０からの送信を基準とした他の各アンテナ１、２への受信時（図６、図７を参照のこと）のループバック伝達関数のゲインと、アンテナ１からの送信を基準とした他の各アンテナ０、２への受信時（図８、図９を参照のこと）のループバック伝達関数のゲインと、アンテナ０における受信を基準とした他の各アンテナ１、２からの送信時（図１０、図１１を参照のこと）のループバック伝達関数のゲインと、アンテナ１における受信を基準とした他の各アンテナ０、２からの送信時（図１２、図１３を参照のこと）のループバック伝達関数のゲインをそれぞれ取得する。
【００８６】
アンテナｊから送信してアンテナｉで受信したときのループバック伝達関数のゲインをＤ［ｉ］［ｊ］とおくと、当該ステップでは以下のループバック伝達関数のゲインを取得することになる。
【００８７】
Ｄ［１］［０］：アンテナ０の送信を基準にしたアンテナ１の受信時の伝達関数のゲイン［ｄＢ］
Ｄ［２］［０］：アンテナ０の送信を基準にしたアンテナ２の受信時の伝達関数のゲイン［ｄＢ］
【００８８】
Ｄ［０］［１］：アンテナ１の送信を基準にしたアンテナ０の受信時の伝達関数のゲイン［ｄＢ］
Ｄ［２］［１］：アンテナ１の送信を基準にしたアンテナ２の受信時の伝達関数のゲイン［ｄＢ］
【００８９】
Ｄ［０］［１］：アンテナ０の受信を基準にしたアンテナ１の送信時の伝達関数のゲイン［ｄＢ］
Ｄ［０］［２］：アンテナ０の受信を基準にしたアンテナ２の送信時の伝達関数のゲイン［ｄＢ］
【００９０】
Ｄ［１］［０］：アンテナ１の受信を基準にしたアンテナ０の送信時の伝達関数のゲイン［ｄＢ］
Ｄ［１］［２］：アンテナ１の受信を基準にしたアンテナ２の送信時の伝達関数のゲイン［ｄＢ］
【００９１】
ステップ３：
続いて、振幅調整値演算部１３３は、ステップ３で得た振幅信号、すなわち各アンテナ・ブランチ間でのループバック伝達関数のゲインＤ［ｉ］［ｊ］を、補正値テーブル１３６に格納されているアンテナ間の空間伝達関数の補正値Ａ［ｉ］［ｊ］に従って補正する。各アンテナ間のゲインの差の補正値が入ったループバック伝達関数のゲインをＸ［ｉ］［ｊ］とすると、下式（６）により表される。
【００９２】
【数６】
2010034937.tif 000008
【００９３】
ステップ４：
続いて、振幅調整値演算部１３３は、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比、並びに、送信アナログ回路のゲインの比を決定する。
【００９４】
具体的には、ステップ３において補正した後の各ループバック伝達関数のゲインＸ［１］［０］、Ｘ［２］［０］、Ｘ［０］［１］、Ｘ［２］［１］の４つの情報から、各アンテナ・ブランチ０〜２の受信アナログ回路のゲインの比を計算する。受信アナログ回路０のゲイン対受信アナログ回路１のゲイン対受信アナログ回路２のゲインは以下の通りとなる。
【００９５】
【数７】
2010034937.tif 000009
【００９６】
また、ステップ３において補正した後の各ループバック伝達関数のゲインＸ［０］［１］、Ｘ［０］［２］、Ｘ［１］［０］、Ｘ［１］［２］の４つの情報から送信のゲインの比を計算する。送信アナログ回路０のゲイン対送信アナログ回路１のゲイン対送信アナログ回路２のゲインは以下の通りとなる。
【００９７】
【数８】
2010034937.tif 000010
【００９８】
ステップ５：
続いて、振幅調整値演算部１３３は、ステップ５で決定された、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比、並びに、送信アナログ回路のゲインの比を基に、各アンテナ・ブランチにおけるディジタル受信信号並びにディジタル送信信号に対してゲイン・キャリブレーションを施すための補正係数を決定する。
【００９９】
ステップ４で求めた受信アナログ回路０のゲイン対受信アナログ回路１のゲイン対受信アナログ回路２のゲイン比（上式（７）を参照のこと）をＺ＿Ｒｘ０：Ｚ＿Ｒｘ１：Ｚ＿Ｒｘ２とおく。そして、各アンテナ・ブランチ間の受信アナログ回路のゲインの比Ｚ＿Ｒｘ０、Ｚ＿Ｒｘ１、Ｚ＿Ｒｘ２の中の最大値を決定して、その最大値をＭａｘ＿Ｚ＿Ｒｘとおく。すると、各アンテナ・ブランチのディジタル受信信号に対してゲイン・キャリブレーション（振幅調整）を行なうための各補正係数の値を以下のように求めることができる。最大値Ｍａｘ＿Ｚ＿Ｒｘが例えば２ｄＢであれば、以下の補正係数は朱信号を２ｄＢだけ大きくする補正を行なうことに相当する。
【０１００】
【数９】
2010034937.tif 000011
【０１０１】
受信信号振幅調整部１３４は、上式（９）に示したアンテナ毎の補正係数を用いて、各アンテナ・ブランチのディジタル受信信号にゲイン・キャリブレーションをそれぞれ施すことができる。
【０１０２】
また、ステップ４で求めた送信アナログ回路０のゲイン対送信アナログ回路１のゲイン対送信アナログ回路２のゲイン比（上式（８）を参照のこと）をＺ＿Ｔｘ０：Ｚ＿Ｔｘ１：Ｚ＿Ｔｘ２とおく。そして、各アンテナ・ブランチ間の送信アナログ回路のゲインの比Ｚ＿Ｔｘ０、Ｚ＿Ｔｘ１、Ｚ＿Ｔｘ２の中の最大値を決定して、その最大値をＭａｘ＿Ｚ＿Ｔｘとおく。すると、各アンテナ・ブランチのディジタル送信信号に対してゲイン・キャリブレーション（振幅調整）を行なうための各補正係数の値を以下のように求めることができる。
【０１０３】
【数１０】
2010034937.tif 000012
【０１０４】
送信信号振幅調整部１３７は、上式（１０）に示したアンテナ毎の補正係数を用いて、各アンテナ・ブランチのディジタル送信信号にゲイン・キャリブレーションをそれぞれ施すことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
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。
【０１０６】
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、並びにＩＱエラーを補正するためのＩＱキャリブレーションの前段に適用することができる。
【０１０７】
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】
【０１０８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、図１に示した無線通信装置１０中のディジタル処理部１３の内部構成を示した図である。
【図３】図３は、アンテナの各々に対応するディジタル受信信号及びディジタル送信信号にそれぞれゲイン・キャリブレーションを施すための補正係数を決定するための処理手順を示したフローチャートである。
【図４】図４は、３本のアンテナ素子の配置例を示した図であり、より具体的には、３本のアンテナを直線上に配置した様子を示した図である。
【図５】図５は、３本のアンテナ素子の配置例を示した図であり、より具体的には、３本のアンテナを正３角形状（若しくは、１つの円周上）にほぼ等間隔となるように配置した様子を示した図である。
【図６】図６は、アンテナ０からの送信を基準としてアンテナ１へキャリブレーション信号をループバックする様子を示した図である。
【図７】図７は、アンテナ０からの送信を基準としてアンテナ２へキャリブレーション信号をループバックする様子を示した図である。
【図８】図８は、アンテナ１からの送信を基準としてアンテナ０へキャリブレーション信号をループバックする様子を示した図である。
【図９】図９は、アンテナ１からの送信を基準としてアンテナ２へキャリブレーション信号をループバックする様子を示した図である。
【図１０】図１０は、アンテナ０における受信を基準としてアンテナ１からキャリブレーション信号をループバックする様子を示した図である。
【図１１】図１１は、アンテナ０における受信を基準としてアンテナ２からキャリブレーション信号をループバックする様子を示した図である。
【図１２】図１２は、アンテナ１における受信を基準としてアンテナ０からキャリブレーション信号をループバックする様子を示した図である。
【図１３】図１３は、アンテナ１における受信を基準としてアンテナ１からキャリブレーション信号をループバックする様子を示した図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…無線通信装置
１１…アンテナ部
１２…アナログ処理部
１３…ディジタル処理部
１３１…ＡＤ変換部
１３２…同期処理部
１３３…振幅調整値演算部
１３４…受信信号振幅調整部
１３５…信号処理部
１３６…補正値テーブル
１３７…送信信号振幅調整部
１３８…ＤＡ変換部
【図１】
2010034937.tif 000013
【図２】
2010034937.tif 000014
【図３】
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【図４】
2010034937.tif 000016
【図５】
2010034937.tif 000017
【図６】
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【図７】
2010034937.tif 000019
【図８】
2010034937.tif 000020
【図９】
2010034937.tif 000021
【図１０】
2010034937.tif 000022
【図１１】
2010034937.tif 000023
【図１２】
2010034937.tif 000024
【図１３】
2010034937.tif 000025