(57)【要約】  複数のアンテナ素子（１−１〜１−Ｋ）及び複数のアンテナ素子（１−１〜１−Ｋ）に対応する送信信号処理系を有し、アンテナ素子（１−１〜１−Ｋ）毎にアンテナ素子用送信信号が送信信号用校正値に基づき振幅位相差及び時間差を補正され、複数のアンテナ素子（１−１〜１−Ｋ）毎に対応した振幅位相差及び時間差が施された複数の送信電波を生成し、複数のアンテナ素子からそれぞれ対応した送信電波を放射する送信手段（１００）に対し、複数のアンテナ素子（１−１〜１−Ｋ）毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成するマルチキャリア校正信号生成手段（５０）と、マルチキャリア校正信号生成手段（５０）にて生成された複数の校正用信号を、複数のアンテナ素子（１−１〜１−Ｋ）の送信信号処理系に対応して送信手段（１００）に注入する注入手段（６−１〜６−Ｋ）と、複数のアンテナ素子（１−１〜１−Ｋ）の送信信号処理系にて処理された校正用信号を抽出する抽出手段（２−１〜２−Ｋ）と、抽出手段（２−１〜２−Ｋ）に抽出された複数のアンテナ素子（１−１〜１−Ｋ）毎の校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない周波数単位に分波する分波手段（７０）と、分波手段（７０）で分波された信号を用いて複数のアンテナ素子（１−１〜１−Ｋ）の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいた送信信号用校正値を送信手段（１００）に与える校正処理手段（６０）を備える。
2020021628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子及び前記複数のアンテナ素子に対応する信号処理系を有し、前記複数のアンテナ素子毎に前記信号処理系にて入力されるデータ信号に対してデータ信号用校正値に基づき振幅位相差及び時間差が校正される信号処理手段に対し、
前記複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成するマルチキャリア校正信号生成手段と、
前記マルチキャリア校正信号生成手段にて生成された複数の校正用信号を、前記複数のアンテナ素子の信号処理系に対応して前記信号処理系の入力端に注入する注入手段と、
前記複数のアンテナ素子の信号処理系にて処理された校正用信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段にて抽出された校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波手段と、
前記分波手段で分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいた前記データ信号用校正値を前記信号処理手段に与える校正処理手段と、
を備えたアレーアンテナの校正装置。
【請求項２】
複数のアンテナ素子及び前記複数のアンテナ素子に対応する送信信号処理系を有し、前記アンテナ素子毎にアンテナ素子用送信信号が送信信号用校正値に基づき振幅位相差及び時間差を校正され、前記複数のアンテナ素子毎に対応した振幅位相差及び時間差が施された複数の送信電波を生成し、前記複数のアンテナ素子からそれぞれ対応した前記送信電波を放射する送信手段に対し、
前記複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成するマルチキャリア校正信号生成手段と、
前記マルチキャリア校正信号生成手段にて生成された複数の校正用信号を、前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系に対応して前記送信手段に注入する注入手段と、
前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系にて処理された校正用信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段に抽出された複数のアンテナ素子毎の校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波手段と、
前記分波手段で分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいた前記送信信号用校正値を前記送信手段に与える校正処理手段と、
を備えたアレーアンテナの校正装置。
【請求項３】
複数のアンテナ素子及び前記複数のアンテナ素子に対応する送信信号処理系を有し、前記アンテナ素子毎にアンテナ素子用送信信号が送信信号用校正値に基づき振幅位相差及び時間差を校正され、前記複数のアンテナ素子毎に対応した振幅位相差及び時間差が施された複数の送信電波を生成し、前記複数のアンテナ素子からそれぞれ対応した前記送信電波を放射する送信手段に対し、
前記複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成するマルチキャリア校正信号生成手段と、
前記マルチキャリア校正信号生成手段にて生成された複数の校正用信号を、前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系に対応して前記送信手段に注入する注入手段と、
前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系にて処理された校正用信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段にて抽出された複数のアンテナ素子毎の校正用信号を電力合成し、合成校正用信号を生成する合成手段と、
前記合成手段にて生成された合成校正信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波手段と、
前記分波手段で分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいた前記送信信号用校正値を前記送信手段に与える校正処理手段と、
を備えたアレーアンテナの校正装置。
【請求項４】
複数のアンテナ素子及び前記複数のアンテナ素子に対応する送信信号処理系を有し、前記アンテナ素子毎にアンテナ素子用送信信号が送信信号用校正値に基づき振幅位相差及び時間差を校正され、前記複数のアンテナ素子毎に対応した振幅位相差及び時間差が施された複数の送信電波を生成し、前記複数のアンテナ素子からそれぞれ対応した前記送信電波を放射する送信手段に対し、
前記複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成するマルチキャリア校正信号生成手段と、
前記マルチキャリア校正信号生成手段にて生成された複数の校正用信号を、前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系に対応して前記送信手段に注入する注入手段と、
前記複数のアンテナ素子から放射された送信電波における複数の校正用信号を受信し、合成校正信号を出力する受信手段と、
前記受信手段からの合成校正信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波手段と、
前記分波手段で分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいた前記送信信号用校正値を前記送信手段に与える校正処理手段と、
を備えたアレーアンテナの校正装置。
【請求項５】
前記校正処理手段における時間差を校正するための校正値は、前記分波手段にて分波された第２の周波数単位の出力電力により算出されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに１項記載のアレーアンテナの校正装置。
【請求項６】
マルチキャリア校正信号生成手段にて生成された複数の校正用信号は、２つ以上のデータシンボルで構成される直交周波数分割多重信号によって校正されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアレーアンテナの校正装置。
【請求項７】
複数のアンテナ素子と、ベースバンド信号である送信信号を、送信信号用校正値に基づき、前記複数のアンテナ素子それぞれに対応した振幅位相差及び時間差が校正された複数のアンテナ素子用送信信号を生成し、前記複数のアンテナ素子用送信信号を出力するディジタルビームフォーミング手段と、前記ディジタルビームフォーミング手段からの複数のアンテナ素子用送信信号が入力され、複数のアンテナ素子用送信信号のベースバンド信号それぞれをディジタル値からアナログ値へディジタル／アナログ変換するディジタル／アナログ変換手段と、前記ディジタル／アナログ変換手段にてディジタル／アナログ変換された複数のアンテナ素子用送信信号をそれぞれ高周波帯に周波数変換するアップコンバータ手段と、アップコンバータ手段にて周波数変換された複数のアンテナ素子用送信信号をそれぞれ電力増幅し、電力増幅された複数のアンテナ素子用送信信号をそれぞれ前記複数のアンテナ素子へ出力する増幅手段を有する送信手段、
前記複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成するマルチキャリア校正信号生成手段と、前記マルチキャリア校正信号生成手段からの複数の校正用信号を、前記ディジタル／アナログ変換手段に出力する注入手段と、前記増幅手段から出力された複数の校正用信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段にて抽出された複数の校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない周波数単位に分波する分波手段と、前記分波手段で分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいた前記送信信号用校正値を前記ディジタルビームフォーミング手段に与える校正処理手段を有する校正装置、
を備えたアレーアンテナ。
【請求項８】
複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成する校正信号生成ステップと、
前記校正信号生成ステップにて生成された複数の校正用信号を、前記複数のアンテナ素子に対応する信号処理系の入力端に注入する注入ステップと、
前記複数のアンテナ素子の信号処理系にて処理された校正用信号を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにて抽出された校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波ステップと、
前記分波ステップで分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいたデータ信号用校正値を前記複数のアンテナ素子に対応する信号処理手段に与える校正処理ステップと、
を備えたアレーアンテナの校正方法。
【請求項９】
複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成する校正信号生成ステップと、
前記校正信号生成ステップにて生成された複数の校正用信号を、前記複数のアンテナ素子に対応する送信信号処理系の入力端に注入する注入ステップと、
前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系にて処理された校正用信号を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにて抽出された校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波ステップと、
前記分波ステップで分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいたデータ信号用校正値を前記複数のアンテナ素子に対応する送信手段に与える校正処理ステップと、
を備えたアレーアンテナの校正方法。
【請求項１０】
複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成する校正信号生成ステップと、
前記校正信号生成ステップにて生成された複数の校正用信号を、前記複数のアンテナ素子に対応する送信信号処理系の入力端に注入する注入ステップと、
前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系にて処理された校正用信号を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにて抽出された複数のアンテナ素子毎の校正用信号を電力合成し、合成校正用信号を生成する合成ステップと、
前記合成ステップにて生成された合成校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波ステップと、
前記分波ステップで分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいたデータ信号用校正値を前記複数のアンテナ素子に対応する送信手段に与える校正処理ステップと、
を備えたアレーアンテナの校正方法。
【請求項１１】
複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成する校正信号生成ステップと、
前記校正信号生成ステップにて生成された複数の校正用信号を、前記複数のアンテナ素子に対応する送信信号処理系の入力端に注入する注入ステップと、
前記複数のアンテナ素子から放射された送信電波における複数の校正用信号を受信し、合成校正信号を出力する受信ステップと、
前記受信ステップにて生成された合成校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波ステップと、
前記分波ステップで分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいたデータ信号用校正値を前記複数のアンテナ素子に対応する送信手段に与える校正処理ステップと、
を備えたアレーアンテナの校正方法。
【請求項１２】
前記校正処理ステップにおける時間差を校正するための校正値は、前記分波ステップにて分波された第２の周波数単位の出力電力により算出されることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のアレーアンテナの校正方法。
【請求項１３】
マルチキャリア校正信号生成ステップにて生成された複数の校正用信号は、２つ以上のデータシンボルで構成される直交周波数分割多重信号によって校正されることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のアレーアンテナの校正方法。
【請求項１４】
コンピュータに、
複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成する校正信号生成手順と、
前記校正信号生成手順にて生成された複数の校正用信号を、前記複数のアンテナ素子に対応する信号処理系の入力端に注入する注入手順、
前記複数のアンテナ素子の信号処理系にて処理された校正用信号を抽出する抽出手順、
前記抽出手順にて抽出された校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波手順、
前記分波手順で分波された信号を用いて前記複数のアンテナ素子の信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいたデータ信号用校正値を前記複数のアンテナ素子に対応する信号処理手段に与える校正処理手順と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アレーアンテナにおける校正装置及び校正方法、アレーアンテナ、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ素子の数が多いアレーアンテナにおいて、各アンテナ素子の振幅位相特性を把握し、補正する校正技術が必須であり、例えば、特許文献１に示すアレーアンテナの校正装置が提案されている。
特許文献１には、ディジタルビームフォーミングを行なうアレーアンテナにおいて、アンテナ素子毎に異なるサブキャリアを割り当てて校正用信号を生成することで同時に複数素子の通過振幅位相特性を測定し、アンテナ素子毎に振幅位相の校正を行うアレーアンテナが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０６８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、送信信号として広帯域な信号を扱うようになると、アンテナ素子毎の遅延時間差（タイミングのばらつき）の影響が無視できなくなり、特許文献１に示されたアレーアンテナでは、アンテナ素子毎に設けられるＤ／Ａ（Digital to Analog）変換器におけるタイミング同期精度の影響が避けられないため、その調整に多大な時間を要するという課題もある。【０００５】
この発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナ素子の送信信号処理系間の通過振幅位相特性とともに通過遅延特性も同時に測定できるアレーアンテナの校正装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るアレーアンテナの校正装置は、複数のアンテナ素子及び複数のアンテナ素子に対応する信号処理系を有し、複数のアンテナ素子毎に信号処理系にて入力されるデータ信号に対してデータ信号用校正値に基づき振幅位相差及び時間差が校正される信号処理手段に対し、複数のアンテナ素子毎に対応して異なり、それぞれが、サブキャリアシンボルが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアに基づく複数の校正用信号を生成するマルチキャリア校正信号生成手段と、マルチキャリア校正信号生成手段にて生成された複数の校正用信号を、複数のアンテナ素子の信号処理系に対応して信号処理系の入力端に注入する注入手段と、複数のアンテナ素子の信号処理系にて処理された校正用信号を抽出する抽出手段と、抽出手段にて抽出された校正用信号を、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波する分波手段と、分波手段で分波された信号を用いて複数のアンテナ素子の信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値を求め、求めた校正値に基づいたデータ信号用校正値を信号処理手段に与える校正処理手段を備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、複数のアンテナ素子の信号処理系間の通過振幅位相特性とともに通過遅延特性も同時に測定でき、複数のアンテナ素子から放射される送信電波に対応する校正が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナのＤＢＦ部３０を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナのＤＢＦ部３０の他の例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナのマルチキャリア校正信号生成部５０にて生成される複数のサブキャリアの基本構造を示す図である。を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナのマルチキャリア校正信号生成部５０にて生成されるマルチキャリア信号３２０−ｋ及び校正用信号ｓｔｋを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナの分波部７０にて生成される合成信号を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナの分波部７０を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナの校正装置２００における処理フローを示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態２に係るアレーアンテナを示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係るアレーアンテナの分波部７１を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係るアレーアンテナの校正装置２００における処理フローを示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナを示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナの校正装置２００における処理フローを示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態４に係るアレーアンテナを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナについて、図１から図８に基づいて説明する。
実施の形態１に係るアレーアンテナは、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を利用した送信用ディジタルビームフォーミングアンテナである。
【００１０】
図１において、アレーアンテナは、複数のアンテナ素子１−１からアンテナ素子１−Ｋから送信電波を放射する、データの信号処理系であり、信号処理手段である送信手段１００と、複数のアンテナ素子に対応する送信信号の、複数のアンテナ素子の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するデータ信号用校正値である送信信号用校正値ＣＶを、送信手段１００に与える校正装置２００を備える。
校正装置２００は、アレーアンテナの出荷前調整時に動作させ、送信信号用校正値ＣＶを得る。さらには、アレーアンテナの設置後でも、システムの運用中、休止中、メンテナンス時などに柔軟に校正装置２００を動作させることにより、より信頼性の高いアレーアンテナが得られる。
【００１１】
複数（Ｋ個）のアンテナ素子１−１からアンテナ素子１−Ｋについて、以下、説明の煩雑さを解消するため、代表としてアンテナ素子１−ｋとして説明する。なお、ｋは１からＫの自然数であり、Ｋは２以上の自然数である。
【００１２】
送信手段１００は、複数のアンテナ素子１−ｋと、信号処理部４０と、ディジタルビームフォーミング（digital beamforming、以下ＤＢＦと称す）部３０と、複数のディジタル／アナログ（以下、ＤＡと称す）変換部５−１からＤＡ変換部５−Ｋと、複数のアップコンバータ（以下、ＵＣと称す）部４−１からＵＣ部４−Ｋと、複数の増幅部３−１から増幅部３−Ｋと、局部発振器（Local Oscillator、以下、ＬＯ部と称す）１０を備える。
複数のＤＡ変換部５−１からＤＡ変換部５−Ｋ、複数のＵＣ部４−１からＵＣ部４−Ｋ、複数の増幅部３−１から増幅部３−Ｋについても、以下、複数のアンテナ素子１−ｋと同様に、ＤＡ変換部５−ｋ、ＵＣ部４−ｋ、増幅部３−ｋとして説明する。
複数のＤＡ変換部５−ｋと、複数のＵＣ部４−ｋと、複数の増幅部３−ｋそれぞれは、複数のアンテナ素子１−ｋに対応して設けられ、ＤＢＦ部３０から複数のアンテナ素子１−ｋへ順に接続され、Ｋ個の送信信号処理系を構成する。
【００１３】
校正装置２００は、マルチキャリア校正信号生成部５０と、複数の注入部６−１から注入部６−Ｋと、複数の抽出部２−１から抽出部２−Ｋと、分波部７０と、校正処理部６０を備える。
複数の注入部６−１から注入部６−Ｋと複数の抽出部２−１から抽出部２−Ｋについても、以下、複数のアンテナ素子１−ｋと同様に、注入部６−ｋ、抽出部２−ｋとして説明する。
なお、マルチキャリア校正信号生成部５０、複数の注入部６−ｋ、複数の抽出部２−ｋ、分波部７０、校正処理部６０それぞれは、マルチキャリア校正信号生成手段、注入手段、抽出手段、分波手段、校正処理手段を構成する。
【００１４】
複数の注入部６−ｋと複数の抽出部２-ｋそれぞれは、複数のアンテナ素子１−ｋに対応して設けられ、対応した送信信号処理系に挿入される。
複数の注入部６−ｋそれぞれは、ＤＢＦ部３０と対応した送信信号処理系のＤＡ変換部５−ｋの間に配置される。複数の抽出部２−ｋは、それそれ対応した送信信号処理系の複数のアンテナ素子１−ｋの前段である対応した送信信号処理系の増幅部３−ｋと対応した送信信号処理系のアンテナ素子１−ｋの間に配置される。
【００１５】
送信手段１００において、信号処理部４０は、送信信号Ｓ１であるベースバンド信号（ディジタル変調信号）を生成する。信号処理部４０は、例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路あるいはワンチップマイコンなどによって構成される。
ＤＢＦ部３０は、信号処理部４０が生成したベースバンド信号である送信信号Ｓ１を複数のアンテナ素子１−ｋに対応する複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋを生成する。
なお、複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋは、複数のアンテナ素子１−ｋと同様に、複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−１からアンテナ素子用送信信号Ｓ２−Ｋを代表して示している。
【００１６】
アンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋの生成に際し、アンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋそれぞれは、校正装置２００から与えられた送信信号用校正値ＣＶに基づき、振幅及び位相差と、遅延量（時間差）が調整されたベースバンド信号となる。つまり、アンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋに対して、複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋ間の振幅位相差及び時間差が校正された送信信号が与えられることになる。
すなわち、ＤＢＦ部３０は、運用時においてビーム形成機能を司る部分であり、送信すべき送信信号に対して複数のアンテナ素子１−ｋそれぞれに対応した振幅及び位相差と、遅延量のウエイトを調整する機能を有する。
【００１７】
要するに、ＤＢＦ部３０は、信号処理部４０からのベースバンド信号である送信信号Ｓ１を、送信信号用校正値ＣＶに基づき、複数のアンテナ素子１−ｋそれぞれに対応した振幅位相差及び時間差が校正された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋを生成し、前記複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋを出力するディジタルビームフォーミング手段を構成する。
なお、校正装置２００から与えられた送信信号用校正値ＣＶは、ＤＢＦ部３０にて記憶される。
【００１８】
ＤＢＦ部３０は、図２に示すように、複数のアンテナ素子１−ｋに対応して、複数の振幅位相調整器３１−ｋと複数の遅延調整器３０−ｋを備える。なお、複数の振幅位相調整器３１−ｋと複数の遅延調整器３０−ｋは、複数のアンテナ素子１−ｋと同様に、複数の振幅位相調整器３１−１から振幅位相調整器３１−Ｋと複数の遅延調整器３０−１から遅延調整器３０−Ｋを代表して示している。
【００１９】
複数の振幅位相調整器３１−ｋそれぞれは、振幅及び位相差を校正するための送信信号用校正値ＣＶに基づき、信号処理部４０が生成した送信信号Ｓ１を、複数のアンテナ素子１−ｋから放射される送信電波が設定された方向にビームが形成されるように、振幅及び位相差を調整し、複数のアンテナ素子１−ｋに対応して振幅及び位相差が調整された送信信号を生成する。
【００２０】
複数の遅延調整器３０−ｋそれぞれは、時間差を校正するための送信信号用校正値ＣＶに基づき、複数の振幅位相調整器３１−ｋにて得た複数のアンテナ素子１−ｋに対応して振幅及び位相が調整された送信信号を、複数のアンテナ素子１−ｋから同一タイミングで放射されるように時間差調整を行なう。
すなわち、複数のアンテナ素子１−ｋに入力される送信信号が同一タイミングにて同期が取られて複数のアンテナ素子１−ｋに入力されるように、遅延調整器３０−ｋが振幅位相調整器３１−ｋにて得た複数のアンテナ素子１−ｋに対応して振幅及び位相が調整された送信信号を、複数のアンテナ素子１−ｋに対応して、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系の間のタイミング誤差などを調整し、時間調整された送信信号を生成し、時間調整され、かつ、振幅及び位相差が調整されたアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋとして出力する。
【００２１】
複数の遅延調整器３０−ｋでは、複数のアンテナ素子１−ｋに入力される送信信号に対して、実時間遅延の調整が行なわれるため、複数のアンテナ素子１−ｋから放射される送信電波に対して広帯域なビーム形成が可能となる。
また、ＤＡ変換部５−ｋなどが同期ずれを起こした場合又はサンプルタイミングにばらつきが生じている場合でも対応が可能である。
【００２２】
複数の振幅位相調整器３１−ｋと複数の遅延調整器３０−ｋそれぞれは、複数のアンテナ素子１−ｋに対する複数の送信信号処理系に対応する。
なお、この実施の形態１では、振幅位相調整器３１−ｋによる処理後、遅延調整器３０−ｋによる処理を行なっているが、逆に、遅延調整器３０−ｋによる処理後、振幅位相調整器３１−ｋによる処理を行なっても良い。
【００２３】
また、ＤＢＦ部３０を構成する複数の振幅位相調整器３１−ｋと複数の遅延調整器３０−ｋを専用のハードウェアにて構成する例を示したが、例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路あるいはワンチップマイコンなどによって構成されてもよい。この場合、信号処理部４０と別々に構成されても良いし、一緒に構成されても良い。
ＣＰＵを実装している半導体集積回路あるいはワンチップマイコンなどによるコンピュータにより構成されたＤＢＦ部３０を、図３を用いて説明する。
【００２４】
図３において、ＤＢＦ部３０は、ＲＯＭ及びＲＡＭなどの記憶部からなるメモリ５０１と、ＣＰＵなどのプロセッサ５０２と、入力インタフェース機器５０３と、出力インタフェース機器５０４を備える。
プロセッサ５０２は、メモリ５０１に記録されたプログラムを読み込み、処理を実行する。
メモリ５０１は、複数の振幅位相調整器３１−ｋと複数の遅延調整器３０−ｋの処理内容を記述しているプログラムを格納する。また、校正装置２００から入力される送信信号用校正値ＣＶを記憶する。なお、送信信号用校正値ＣＶは、校正装置２００が動作する毎に更新される。
【００２５】
入力インタフェース機器５０３は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート又はシリアルポートなどの信号入出力ポートを備えるインタフェース機器であり、信号処理部４０と接続されて、信号処理部４０から出力された送信信号Ｓ１が入力される。また、入力インタフェース機器５０３は、校正装置２００に接続され、校正装置２００から入力される送信信号用校正値ＣＶが入力される。
出力インタフェース機器５０４は、例えばＵＳＢポート又はシリアルポートなどの信号入出力ポートを備えるインタフェース機器であり、複数の注入部６−ｋと接続されて、複数の注入部６−ｋへ対応したアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋを出力する。
【００２６】
メモリ５０１に格納されるプログラムは、振幅及び位相調整ステップと時間調整ステップの処理フローを行なう。
すなわち、振幅及び位相調整ステップは、信号処理部４０にて生成された送信信号Ｓ１を、校正装置２００の校正処理部６０にて生成され、ＤＢＦ部３０に記憶された、振幅及び位相差を校正するための送信信号用校正値ＣＶに基づき、複数のアンテナ素子１−ｋから放射される送信電波が設定された方向にビームが形成されるように、振幅及び位相差が調整された送信信号を生成する。
【００２７】
時間調整ステップは、振幅及び位相調整ステップにて得られた振幅及び位相差が調整された送信信号を、時間差を校正するための送信信号用校正値ＣＶに基づき、複数のアンテナ素子１−ｋに対応して、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系の間のタイミング誤差などを調整し、複数のアンテナ素子１−ｋに入力される送信信号が同一タイミングにて複数のアンテナ素子１−ｋに入力されるように、時間調整された送信信号を生成する。
その結果、出力インタフェース機器５０４から時間調整され、かつ、振幅及び位相差が調整されたアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋが複数の注入部６−ｋへ出力される。
【００２８】
時間調整ステップと振幅及び位相調整ステップの処理フローを逆にしても良い。
この場合、時間調整ステップは、信号処理部４０にて生成された送信信号Ｓ１を、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系の間のタイミング誤差などを調整し、複数のアンテナ素子１−ｋに入力される送信信号が同一タイミングにて複数のアンテナ素子１−ｋに入力されるように、時間調整された送信信号を生成する。
位相調整ステップは、時間調整ステップにて得られた時間調整された送信信号を、複数のアンテナ素子１−ｋから放射される送信電波が設定された方向にビームが形成されるように、振幅及び位相差が調整された送信信号を生成する。
【００２９】
要するに、振幅及び位相調整ステップは、送信信号Ｓ１を、振幅及び位相差を校正するための送信信号用校正値ＣＶに基づき、振幅及び位相差が調整された送信信号を生成し、時間調整ステップは、送信信号Ｓ１を、時間差を校正するための送信信号用校正値ＣＶに基づき、時間調整された送信信号を生成する機能を有するステップであり、両ステップにより、時間調整され、かつ、振幅及び位相差が調整されたアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋを生成する。
【００３０】
複数のＤＡ変換部５−ｋそれぞれは、同じ構成をしたＤＡ変換器であり、ベースバンド信号をディジタル値からアナログ値へディジタル／アナログ（D/A、Digital to Analog）変換する。すなわち、ＤＡ変換部５−ｋそれぞれは、データ送信モード時は、ＤＢＦ部３０から出力された対応するアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋを、校正モード時は、対応する注入部６−ｋにて注入された校正用信号ｓｔｋをアナログ信号に変換する。なお、複数の校正用信号ｓｔｋは、複数のアンテナ素子１−ｋと同様に、複数の校正用信号ｓｔ１から校正用信号ｓｔＫを代表して示している。
要するに、データ送信モード時、つまり、送信電波を放射するアレーアンテナの運用時は、複数のＤＡ変換部５−ｋは、ＤＢＦ部３０にて構成されるディジタルビームフォーミング手段からの複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋが入力され、複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋのベースバンド信号それぞれをディジタル値からアナログ値へディジタル／アナログ変換するディジタル／アナログ変換手段を構成する。
【００３１】
複数のＵＣ部４−ｋそれぞれは、同じ構成をしたＵＣ器である。複数のＵＣ部４−ｋそれぞれは、対応するＤＡ変換部５−ｋからのアナログ変換された信号、つまり、データ送信モード時はアナログ変換されたアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋを、校正モード時はアナログ変換された校正用信号ｓｔｋを、ＬＯ部１０からの発振周波数に基づき高周波（RF、Radio Frequency）帯に周波数変換する。
要するに、アレーアンテナの運用時、複数のＵＣ部４−ｋは、複数のＤＡ変換部５−ｋにて構成されるディジタル／アナログ変換手段にてディジタル／アナログ変換された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋをそれぞれ高周波帯に周波数変換するアップコンバータ手段を構成する。
【００３２】
複数の増幅部３−ｋそれぞれは、同じ構成をした器である増幅器である。複数の増幅部３−ｋそれぞれは、ＵＣ部４−ｋからの周波数変換された信号、つまり、データ送信モード時はアナログ変換され、周波数変換されたアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋを、校正モード時はアナログ変換され、周波数変換された校正用信号ｓｔｋを電力増幅する。
複数の増幅部３−ｋにて電力増幅された信号、つまり、アナログ変換され、周波数変換され、電力増幅されたアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋそれぞれは、対応したアンテナ素子１−ｋに入力され、対応したアンテナ素子１−ｋから送信電波として放射される。
要するに、アレーアンテナの運用時、複数の増幅部３−ｋは、複数のＵＣ部４−ｋにて構成されるアップコンバータ手段にて周波数変換された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋをそれぞれ電力増幅し、電力増幅された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋをそれぞれ対応したアンテナ素子１−ｋへ出力する増幅手段を構成する。
【００３３】
次に、校正装置２００の各構成要素につき説明する。
マルチキャリア校正信号生成部５０は、マルチキャリアからなる校正用信号ｓｔｋを生成する。
マルチキャリア校正信号生成部５０は、複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対応して異なり、それぞれが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアが割り当てられたマルチキャリア信号に基づく複数の校正用信号ｓｔｋを生成するマルチキャリア校正信号生成手段を構成する。
【００３４】
この実施の形態１において、校正用信号ｓｔｋのためのマルチキャリア信号は、特に、２つ以上のデータシンボルで構成される直交する周波数間隔に配置される直交周波数分割多重（ＯＤＦＭ、Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を利用している。
また、複数のサブキャリアの基本構造は、この実施の形態１において、図４に示すように、ｆ１からｆ８の８つのサブキャリアを用い、ｆ１、ｆ２、ｆ４、ｆ５、ｆ７、及びｆ８の６つのサブキャリアにサブキャリアシンボルが割り当たられた第１の周波数単位と、ｆ３及びｆ５の２つのサブキャリアにサブキャリアシンボルを割り当てない（ヌルキャリアと呼ぶ）第２の周波数単位により構成される。
図４において、横軸は周波数、縦軸は電力を示し、縦方向矢印がサブキャリアシンボルを示す。
【００３５】
また、校正用信号ｓｔｋのためのマルチキャリア信号３２０−ｋは、図５の上図に示すように、サブキャリアシンボルｓｋｆ１、ｓｋｆ２、ｓｋｆ４、ｓｋｆ５、ｓｋｆ７、及びｓｋｆ８が割り当たられた第１の周波数単位を構成するサブキャリアｆ１、ｆ２、ｆ４、ｆ５、ｆ７、及びｆ８と、ヌルキャリアの集合である第２の周波数単位を構成するサブキャリアｆ３及びｆ５により構成される。マルチキャリア信号３２０−ｋは、複数のアンテナ素子１−ｋと同様に、複数のマルチキャリア信号３２０−１からマルチキャリア信号３２０−Ｋを代表して示している。
図５の上図において、横軸は時間、縦軸は周波数を示している。
【００３６】
この実施の形態１では、サブキャリアシンボルｓｋｆ１、ｓｋｆ２、ｓｋｆ４、ｓｋｆ５、ｓｋｆ７、及びｓｋｆ８は、時間方向で異なるデータとなっている。つまり、サブキャリアシンボルｓ1ｆ１からｓＫｆ１の振幅あるいは位相をそれぞれ変え、サブキャリアシンボルｓ1ｆ２からｓＫｆ２の振幅あるいは位相をそれぞれ変え、同様に、サブキャリアシンボルｓｋｆ４、ｓｋｆ５、ｓｋｆ７、及びｓｋｆ８においても振幅あるいは位相を変えている。なお、一つの例であり、極端な例ではサブキャリアシンボルｓｋｆ１、ｓｋｆ２、ｓｋｆ４、ｓｋｆ５、ｓｋｆ７、及びｓｋｆ８の振幅あるいは位相は全て同じでも良いが、異なっているのが望ましい。
【００３７】
なお、実施の形態１では、サブキャリアの数を８とし、ヌルキャリアのサブキャリアをｆ３及びｆ５としているが、サブキャリアの数及び配置はこれに限られるものではなく、校正対象とする周波数帯域内で自由に選択することができる。
また、サブキャリアシンボルｓｋｆ１、ｓｋｆ２、ｓｋｆ４、ｓｋｆ５、ｓｋｆ７、及びｓｋｆ８は位相変調など任意の変調信号であってもよいし、連続波（CW波）であってもよい。
【００３８】
このように構成された複数のマルチキャリア信号３２０−ｋは、サブキャリア配置の周波数領域信号を逆フーリエ変換により時間領域信号にすることで、マルチキャリアの校正用信号ｓｔｋを生成する。図５の下図に示すように、複数のOFDMシンボルからなる校正用信号ｓｔｋが時間領域信号として複数の注入部６−ｋに注入、出力される。
【００３９】
複数の注入部６−ｋは、マルチキャリア校正信号生成部５０からの複数の校正用信号ｓｔｋを複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系の入力端に注入する。複数の注入部６−ｋは、マルチキャリア校正信号生成部５０からの校正用信号ｓｔｋを、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系に対応して送信手段１００に注入する注入手段を構成する。
複数の注入部６−ｋは、図１に図示上、校正用信号系と送信信号処理系を独立に示し、ＤＢＦ部３０からの複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋを複数のＤＡ変換部５−ｋに伝達する送信信号処理系と、マルチキャリア校正信号生成部５０からの複数の校正用信号ｓｔｋを複数のＤＡ変換部５−ｋに伝達する校正用信号系を物理的に切り換えるものを示している。
【００４０】
しかるに、複数の注入部６−ｋは、ディジタル処理で実行できるため、物理的な経路の切換えではなく、ＤＡ変換部５−ｋに伝達される信号として、ＤＢＦ部３０からの複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋからマルチキャリア校正信号生成部５０からの校正用信号ｓｔｋに置き換えるだけでよい。したがって、このようにソフト的な信号の置き換えを行なうことにより、スイッチ又は方向性結合器などのハードウェアを用いることによる、ハードウェア固有の周波数特性などが校正精度に影響を与える恐れがなくなる。
【００４１】
ＤＡ変換部５−ｋに伝達されたマルチキャリア校正信号生成部５０からの校正用信号ｓｔｋは、ＤＢＦ部３０からのアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋと同様に、ＤＡ変換部５−ｋにてディジタル／アナログ変換され、ＵＣ部４−ｋにて周波数変換され、増幅部３−ｋにて電力増幅されて出力される。
複数の抽出部２−ｋは、複数のアンテナ素子１−ｋの前段において、複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対応する複数の抽出校正用信号、つまり、複数の増幅部３−ｋから出力された複数の校正用信号ｓｔ１ｋを抽出する。
【００４２】
複数の抽出部２−ｋは、入力される複数の校正用信号ｓｔ１ｋが高周波（ＲＦ）帯のアナログ信号となっているため、方向性結合器（カップラ）又はスイッチなどのハードウェアからなる抽出器である。
従って、複数の抽出部２−ｋは、複数のアンテナ素子１−ｋの前段において、複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対応する抽出校正用信号を抽出する抽出手段、つまり、複数の増幅部３−ｋにて構成される増幅手段から出力された複数の校正用信号ｓｔ１ｋを抽出する抽出手段を構成する。
すなわち、複数の抽出部２−ｋは、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系にて処理された校正用信号ｓｔ１ｋを抽出する抽出手段を構成する。
【００４３】
分波部７０は、複数の抽出部２−ｋにて抽出された複数のアンテナ素子１−ｋ毎の抽出校正用信号、つまり、複数の校正用信号ｓｔ１ｋを、割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波し、調整用信号Ｓ４を校正処理部６０に出力する。
すなわち、分波部７０は、複数の抽出部２−ｋに抽出された複数の校正用信号ｓｔ１ｋを検波し、合成して図６に示した合成信号を得、この合成信号に基づき調整用信号Ｓ４を得る。図６において、横軸は周波数、縦軸は電力を示し、縦方向矢印がｆ１からｆ８の８つのサブキャリアにおけるサブキャリアシンボルｓｋｆｐの合成された電力を模式的に示す。なお、ｐはサブキャリアの１から８を示す。
【００４４】
次に、分波部７０の具体的構成について図７に基づいて説明する。
分波部７０は、複数のダウンコンバータ（以下、ＤＣと称す）部３０１−１からＤＣ部３０１−Ｋと、アナログ／ディジタル（以下、ＡＤと称す）変換部３０２−１からＡＤ変換部３０２−Ｋと、加算器３０３と、分波器３０４と、局部発振器（Local Oscillator、以下、ＬＯ部と称す）３０５により構成される。
複数のＤＣ部３０１−１からＤＣ部３０１−Ｋと、複数のＡＤ変換部３０２−１からＡＤ変換部３０２−Ｋは、アンテナ素子１−ｋと同様に、代表としてＤＣ部３０１−ｋとＡＤ変換部３０２−ｋとして説明する。
【００４５】
複数のＤＣ部３０１−ｋそれぞれは、同じ構成をしたＤＣ器である。複数のＤＣ部３０１−ｋそれぞれは、対応する抽出部２−ｋに抽出された校正用信号ｓｔ１ｋを、ＬＯ部３０５からの発振周波数に基づき、高周波（ＲＦ）帯からマルチキャリア校正信号生成部５０から出力される校正用信号ｓｔｋの周波数帯に周波数変換する。
複数のＡＤ変換部３０２−ｋそれぞれは、複数のＤＣ部３０１−ｋにて周波数変換された校正用信号ｓｔ１ｋをアナログ値からベースバンドのディジタル値へアナログ／ディジタル変換する。
この時、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系の間で遅延差（タイミング誤差）が存在しない場合は、校正用信号ｓｔ１ｋのサブキャリアシンボルｓｋｆｐは、マルチキャリア校正信号生成部５０からの校正用信号ｓｔｋのサブキャリアシンボルｓｋｆｐと同じになる。
【００４６】
加算器３０３は、複数のＡＤ変換部３０２−ｋにてアナログ／ディジタル変換された校正用信号ｓｔ１ｋを加算（合成）する。この加算（合成）された結果が図６に示された信号となる。
図６に示すｆ１の合成値は、複数のアンテナ素子１−ｋに対応した校正用信号ｓｔｋのサブキャリアｆ１の周波数値に対応したサブキャリアシンボルｓｋｆ１の合成値であり、ｆ２の合成値は、複数のアンテナ素子１−ｋに対応した校正用信号ｓｔｋのサブキャリアｆ２の周波数値に対応したサブキャリアシンボルｓｋｆ２の合成値であり、ｆ３からｆ８の合成値も同様に加算された合成値である。
【００４７】
なお、サブキャリアｆ３及びｆ６は、マルチキャリア校正信号生成部５０から出力される校正用信号ｓｔｋはヌルキャリアであるので、本来、合成されたとしても電力として現れない。
図６において、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系の間で遅延差（タイミング誤差）が存在する場合に、隣接するサブキャリアシンボルによるサブキャリア間干渉（ブロック間干渉ともいう）が生じ、OFDM信号の直交性が崩れ、サブキャリアｆ３及びｆ６において、合成値が現れたことを示している。
なお、この実施の形態１では、波形の一部をデータシンボルの先頭にコピーするCyclic Prefix（Guard Intervalともいう）を使わずに、遅延量を検出するために直交性の崩れを利用している。
【００４８】
分波器３０４は、加算器３０３にて加算された合成校正用信号をフーリエ変換して、サブキャリア単位に分波する。分波されたサブキャリアに対して、サブキャリアシンボルが割り当たられた第１の周波数単位と、サブキャリアシンボルが割り当てられていない（ヌルキャリア）第２の周波数単位のグループ化を行い、調整用信号Ｓ４として校正処理部６０に出力する。
校正処理部６０は、マルチキャリア校正信号生成部５０で生成した校正用信号ｓｔｋを参照値として、分波部７０で分波された信号である調整用信号Ｓ４を用い、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系を通過する際の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値（振幅位相差、遅延量）を求め、求めた校正値に基づいた送信信号用校正値ＣＶを送信手段１００におけるＤＢＦ部３０に与える校正処理手段を構成する。
【００４９】
遅延量は、ヌルキャリアを対象とする第２の周波数単位にて、サブキャリアにおける周波数値において合成値が現れているとする調整用信号Ｓ４により、校正用信号ｓｔｋが送信手段１００に注入されてから、校正用信号ｓｔ１ｋが送信手段１００から抽出される間に、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系間に時間差が現れていることが分かる。
すなわち、複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対する時間差が理想的にはすべて同じタイミングとなる時間調整が実現されるように、調整用信号Ｓ４における分波した第２の周波数単位の出力電力ができるだけ小さく、理想的には零となるように複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対する時間差を調整する校正値を推定する。
この場合、調整用信号Ｓ４における分波した第２の周波数単位の出力電力の電力値が設定した閾値以下になるように校正値を推定しても良い。
【００５０】
また、振幅位相差は、サブキャリアシンボルが割り当たられた第１の周波数単位にて、サブキャリアにおける周波数値において合成値が現れているとする調整用信号Ｓ４により、調整用信号Ｓ４における合成値が、マルチキャリア校正信号生成部５０で生成した校正用信号ｓｔｋの合成値との比較により、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系間に振幅位相差が現れていることが分かる。
すなわち、複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対する振幅及び位相差が理想的にはすべてが複数のアンテナ素子１−ｋから放射される送信電波が設定された方向にビームが形成されるように、調整用信号Ｓ４における分波した第１の周波数単位の出力電力ができるだけ大きくなるように複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対する振幅及び位相を調整する校正値を推定する。
この場合、調整用信号Ｓ４における分波した第１の周波数単位の出力電力の電力値が設定した閾値以上になるように校正値を推定しても良い。
【００５１】
従って、校正処理部６０では、第２の周波数単位にて、サブキャリアにおける周波数値において合成値が理想的には零となる複数のアンテナ素子１−ｋを含む送信信号処理系毎の遅延量を推定して送信信号用校正値ＣＶを算出し、校正処理部６０から送信信号用校正値ＣＶをＤＢＦ部３０に出力することにより、ＤＢＦ部３０から出力される複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋにおけるタイミングの調整を行なうことができ、複数のアンテナ素子１−ｋから放射される複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋに基づいたビーム間に時間差が生じなくなる。
【００５２】
また、複数のアンテナ素子１−ｋから放射される送信電波が設定された方向にビームが形成されるように、複数のアンテナ素子１−ｋを含む送信信号処理系毎の遅延量を推定して送信信号用校正値ＣＶを算出し、校正処理部６０から送信信号用校正値ＣＶをＤＢＦ部３０に出力することにより、ＤＢＦ部３０から出力される複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋにおける振幅及び位相差の調整を行なうことができ、複数のアンテナ素子１−ｋから放射される複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋに基づいたビームは適切な方向に送信電波を放射する。
要するに、遅延量に関する送信信号用校正値ＣＶは、第２の周波数単位の校正用信号の出力電力が最小となる時間差を算出することにより求めている。
また、振幅位相差に関する送信信号用校正値ＣＶは、時間差を校正して得た第１の周波数単位の校正用信号の出力電力が最大となる振幅位相差を算出することにより求めている。
【００５３】
校正装置２００について、各構成要素をハード構成としたが、一部がコンピュータで構成されていてもよい。すなわち、校正装置２００の一部をＲＯＭ及びＲＡＭなどの記憶部からなるメモリと、ＣＰＵなどのプロセッサによって構成し、校正装置２００が行なう処理内容を記述しているプログラムをメモリに格納し、格納されたプログラムをプロセッサが読み込み、処理を実行する。
【００５４】
メモリに格納されるプログラムは、図８に示す、校正装置２００におけるイベント認識の処理フローを示すフローチャートを実行するプログラムである。
図８に示すフローチャートは、条件設定ステップＳＴ１と、校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ２と、校正信号ｓｔｋ注入ステップＳＴ３と、校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ４と、校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ５と、合成校正信号分波ステップＳＴ６と、校正値算出ステップＳＴ７と、処理回数判定ステップＳＴ８と、送信信号用校正値ＣＶ生成ステップＳＴ９により構成される。
【００５５】
以下に、ステップＳＴ１からステップＳＴ８について、図１に示した校正装置２００の構成要素との関係を踏まえて説明する。
条件設定ステップＳＴ１及び校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ２は、図１に示した構成においてはマルチキャリア校正信号生成部５０が司る。
条件設定ステップＳＴ１は、校正処理に関する条件設定を行なう。すなわち、図５に示すように、校正用信号ｓｔｋのためのマルチキャリア信号３２０−ｋの構成を決める。
【００５６】
校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ２は、条件設定ステップＳＴ１にて条件設定されたマルチキャリア信号３２０−ｋに従って校正用信号ｓｔｋを生成する。すなわち、図４に示す複数のサブキャリアの基本構造に基づき、条件設定ステップＳＴ１の条件設定されたマルチキャリア信号３２０−ｋの周波数領域信号を逆フーリエ変換により時間領域信号にすることによりOFDMシンボルからなる校正用信号ｓｔｋを生成する。
【００５７】
校正信号ｓｔｋ注入ステップＳＴ３は、図１に示した構成においては注入部６−ｋが司る。
校正信号ｓｔｋ注入ステップＳＴ３は、校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ２にて生成された校正用信号ｓｔｋを、送信手段１００のＤＡ変換部５−ｋに注入する。
校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ４は、ＤＡ変換部５−ｋに注入された校正用信号ｓｔｋが、送信信号処理系を構成するＤＡ変換部５−ｋにてディジタル／アナログ変換され、ＵＣ部４−ｋにて周波数変換され、増幅部３−ｋにて電力増幅され、増幅部３−ｋの出力である校正用信号ｓｔ１ｋを抽出する。
【００５８】
校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ５及び合成校正信号分波ステップＳＴ６は、図１に示した構成においては分波部７０が司る。
校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ５は、校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ４にて抽出された校正用信号ｓｔ１ｋを検波し、合成する。すなわち、複数のアンテナ素子１−ｋに対応する全ての校正用信号ｓｔ１ｋそれぞれを周波数変換して、アナログ／ディジタル変換し、ベースバンドのディジタル信号とした後、これら処理を施された全ての校正用信号ｓｔ１ｋをディジタル信号処理で加算（合成）し、図６に示した合成信号を生成する。
【００５９】
合成校正信号分波ステップＳＴ６は、校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ５にて得た合成信号をフーリエ変換して、サブキャリア単位に分波し、サブキャリアシンボルが割り当たられた第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない（ヌルキャリア）第２の周波数単位のグループ化を行ない、調整用信号Ｓ４を生成する。
校正値算出ステップＳＴ７は、図１に示した構成においては校正処理部６０が司る。
校正値算出ステップＳＴ７は、校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ２にて生成された複数の校正用信号ｓｔｋを参照値として、合成校正信号分波ステップＳＴ６にて生成された調整用信号Ｓ４を用い、校正値（振幅位相差、遅延量）を算出する。
【００６０】
処理回数判定ステップＳＴ８は、ステップＳＴ２からステップＳＴ７がＭ回実施されたか否かを判定する。Ｍ回実施されていない場合は、校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ２に戻り繰り返される。Ｍ回実施されると、送信信号用校正値ＣＶ生成ステップＳＴ９に進む。
ステップＳＴ２からステップＳＴ７をＭ回繰り返すことにより、校正値（振幅位相差、遅延量）の算出の精度が向上する。
【００６１】
送信信号用校正値ＣＶ生成ステップＳＴ９は、処理回数判定ステップＳＴ８からの最終的な校正値に基づいた送信信号用校正値ＣＶを生成する。
送信信号用校正値ＣＶ生成ステップＳＴ９にて生成された送信信号用校正値ＣＶは送信手段１００のＤＢＦ部３０に与えられる。
その結果、送信手段１００が通常動作時に、ＤＢＦ部３０からの複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋが、送信信号用校正値ＣＶによりタイミング調整及び振幅位相差が調整されて出力される。
ＤＢＦ部３０では、タイミングの調整を、ディジタル信号処理により時刻サンプルの遅延処理で実現できるため、精度よくできる。
【００６２】
次に、このように構成された実施の形態１に係るアレーアンテナにおいて、主として、送信信号用校正値ＣＶを得る動作、校正モードについて説明する。
なお、校正モードは、アレーアンテナの設置時、アレーアンテナの保守時に設ければよく、通常のアレーアンテナの運用の直前に設けるものでも良い。
まず、マルチキャリア校正信号生成部５０が、図５に示す、複数の校正用信号ｓｔｋのための複数のマルチキャリア信号３２０−ｋの構成を決め、複数のマルチキャリア信号３２０−ｋに従ってマルチキャリア校正信号生成部５０を生成する。
【００６３】
マルチキャリア校正信号生成部５０によって生成された複数の校正用信号ｓｔｋは、複数の注入部６−ｋによって、送信手段１００の複数のＤＡ変換部５−ｋに注入され、複数の送信信号処理系を構成する複数のＤＡ変換部５−ｋにてディジタル／アナログ変換され、複数のＵＣ部４−ｋにて周波数変換され、複数の増幅部３−ｋにて電力増幅される。
複数の抽出部２−ｋが複数の増幅部３−ｋの出力である校正用信号ｓｔ１ｋを抽出する。
複数の抽出部２−ｋにて抽出された複数の校正用信号ｓｔ１ｋは、分波部７０にて検波、合成され、図６に示した合成信号を生成される。さらに、分波部７０は、合成信号をフーリエ変換して、サブキャリア単位に分波し、サブキャリアシンボルが割り当たられた第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない（ヌルキャリア）第２の周波数単位のグループ化を行ない、調整用信号Ｓ４を生成する。
【００６４】
分波部７０にて生成された調整用信号Ｓ４は、校正処理部６０により、マルチキャリア校正信号生成部５０にて生成された校正用信号ｓｔｋを参照値として、分波部７０で分波された信号である調整用信号Ｓ４を用い、校正値（振幅位相差、遅延量）を求め、求めた校正値に基づいた送信信号用校正値ＣＶを送信手段１００におけるＤＢＦ部３０に与える。
従って、校正装置２００では、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系間の通過振幅位相特性とともに通過遅延特性も同時に測定できる。
【００６５】
このように生成された送信信号用校正値ＣＶはＤＢＦ部３０に記憶される。
アレーアンテナの運用時、つまり、送信手段１００から送信信号に従って複数のアンテナ素子１−ｋから送信電波が放射される時、ＤＢＦ部３０により、送信信号用校正値ＣＶによりタイミング調整及び振幅位相差された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋが出力されるので、複数のアンテナ素子１−ｋから放射される送信電波は振幅位相差及びタイミングのずれが調整されて放射される。
【００６６】
以上のように構成された実施の形態１に係るアレーアンテナの校正装置２００は、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系間の特性ばらつきである、振幅位相差および遅延差（タイミング誤差）について、マルチキャリア校正信号生成部５０によって生成された複数の校正用信号ｓｔｋにおけるマルチキャリア信号の直交性を利用することで検出しているため、複数のアンテナ素子１−ｋ全てに対して同時に校正値（振幅位相差、遅延量）を求めることができるという効果がある。
また、複数のアンテナ素子１−ｋ全てに対して同時に校正値（振幅位相差、遅延量）を求めることができることにより、アレーアンテナの出荷前に校正値（振幅位相差、遅延量）を求め、複数のアンテナ素子１−ｋから放射される送信電波における振幅位相差及びタイミングのずれの調整だけでなく、設置後でもアレーアンテナの運用中又は休止中などに柔軟に調整できるため、より信頼性の高いアレーアンテナが得られる効果がある。
【００６７】
なお、実施の形態１に係るアレーアンテナでは、マルチキャリア校正信号生成部５０によって生成された複数の校正用信号ｓｔｋをディジタル信号として送信手段１００の複数のＤＡ変換部５−ｋに注入するものとしているが、アナログ信号として複数のＵＣ部４−ｋもしくは複数の増幅部３−ｋに注入してもよい。すなわち、送信手段１００の校正範囲に応じて、注入部６−ｋの配置と校正用信号ｓｔｋの形態、つまり、ディジタル信号又はアナログ信号に変更すればよい。
【００６８】
なお、実施の形態１に係るアレーアンテナは、送信用アレーアンテナであるが、受信用アレーアンテナについても、図１に示した校正装置２００を適用できる。受信用アレーアンテナに適用する場合、注入部６−ｋを複数の受信アンテナの受信信号処理系の入力端に、抽出部２-ｋを複数の受信アンテナの受信信号処理系の出力端に、つまり、図１に示した注入部６−ｋと抽出部２−ｋの位置を逆にする。このように構成することにより、受信用アレーアンテナにおいても、図１に示した送信用アレーアンテナと同様に、受信用アレーアンテナにおける信号処理手段である受信手段に対する校正値（振幅位相差、遅延量）を求めることができ、複数の受信アンテナによる受信信号の時間遅延及び振幅位相差の調整を行なえる。
【００６９】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアレーアンテナについて、図９から図１１に基づいて説明する。
この発明の実施の形態２に係るアレーアンテナの校正装置２００は、実施の形態１に係るアレーアンテナの校正装置２００が複数の抽出部２−ｋにて抽出された複数の校正用信号ｓｔ１ｋを分波部７０に入力していたのに対して、複数の抽出部２−ｋにて抽出された複数の校正用信号ｓｔ１ｋを電力合成部８０にて処理し、その後、分波部７１に処理するようにした点が相違するだけである。
なお、図９及び図１０において、図１から図７に示した符号と同一符号は同一または相当部分を示す。
【００７０】
従って、実施の形態１に係るアレーアンテナと相違する点を中心に以下に説明する。
電力合成部８０は、複数の抽出部２−ｋにて抽出された複数の校正用信号ｓｔ１ｋを電力合成して合成校正信号Ｓ５を生成する。複数の校正用信号ｓｔ１ｋは、高周波（ＲＦ）帯の信号であり、電力合成部８０は高周波（ＲＦ）帯で合成処理を行なう。
分波部７１は、電力合成部８０にて生成された合成校正信号Ｓ５を割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位に分波し、調整用信号Ｓ４を校正処理部６０に出力する。
【００７１】
分波部７１の具体的構成について図１０に基づいて説明する。
分波部７１は、ダウンコンバータ（以下、ＤＣと称す）部４０１と、アナログ／ディジタル（以下、ＡＤと称す）変換部４０２と、分波器４０４と、ＬＯ部４０５により構成される。
ＤＣ部４０１は、電力合成部８０にて生成された合成校正信号Ｓ５をＬＯ部４０５からの発振周波数に基づき、高周波（ＲＦ）帯からマルチキャリア校正信号生成部５０から出力される校正用信号ｓｔｋの周波数帯に周波数変換する。
【００７２】
ＡＤ変換部４０２は、ＤＣ部４０１にて周波数変換された合成校正信号Ｓ５をアナログ値からベースバンドのディジタル値へアナログ／ディジタル変換する。
分波器４０４は、ＡＤ変換部４０２にてアナログ／ディジタル変換された合成校正信号Ｓ５をフーリエ変換して、サブキャリア単位に分波する。分波されたサブキャリアに対して、サブキャリアシンボルが割り当たられた第１の周波数単位と、サブキャリアシンボルが割り当てられていない（ヌルキャリア）第２の周波数単位のグループ化を行い、調整用信号Ｓ４として校正処理部６０に出力する。
【００７３】
この実施の形態２における分波部７１は、電力合成部８０にて複数の抽出部２−ｋにて抽出された複数の校正用信号ｓｔ１ｋを電力合成して合成校正信号Ｓ５を生成しているため、ＤＣ部４０１及びＡＤ変換部４０２をそれぞれ１つのＤＣ器及び１つのＡＤ変換器にて構成できるとともに、実施の形態１にて使用したディジタル信号処理で実現した加算処理を司る加算器を削減でき、簡易な構成にできる。
【００７４】
校正装置２００について、各構成要素をハード構成としたが、一部がコンピュータで構成されていてもよい。すなわち、校正装置２００の一部をＲＯＭ及びＲＡＭなどの記憶部からなるメモリと、ＣＰＵなどのプロセッサによって構成し、校正装置２００が行なう処理内容を記述しているプログラムをメモリに格納し、格納されたプログラムをプロセッサが読み込み、処理を実行する。
【００７５】
メモリに格納されるプログラムは、図１１に示す、校正装置２００におけるイベント認識の処理フローを示すフローチャートを実行するプログラムである。
図１１に示すフローチャートは、条件設定ステップＳＴ１０１と、校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ１０２と、校正信号ｓｔｋ注入ステップＳＴ１０３と、校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ１０４と、校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ１０５と、合成校正信号分波ステップＳＴ１０６と、遅延時間差算出ステップＳＴ１０７と、校正信号ｓｔｋ補正ステップＳＴ１０８と、補正校正信号ｓｔｋ注入ステップＳＴ１０９と、補正校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ１１０と、補正校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ１１１と、補正合成校正信号分波ステップＳＴ１１２と、振幅位相差算出ステップＳＴ１１３と、処理回数判定ステップＳＴ１１４と、送信信号用校正値ＣＶ生成ステップＳＴ１１５により構成される。
【００７６】
以下に、ステップＳＴ１０１からステップＳＴ１１５について、図９に示した校正装置２００の構成要素との関係を踏まえて説明する。
条件設定ステップＳＴ１０１から校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ１０４までは、実施の形態１に係るアレーアンテナの校正装置２００における条件設定ステップＳＴ１から校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ４と同じである。
【００７７】
校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ１０５は、図９に示した構成においては電力合成部８０が司る。
校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ１０５は、校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ４にて抽出された校正用信号ｓｔ１ｋを電力合成して合成校正信号Ｓ５を生成する。このときの電力合成処理は、複数の校正用信号ｓｔ１ｋが高周波（ＲＦ）帯の信号であるので、高周波（ＲＦ）帯で行なう。
【００７８】
合成校正信号分波ステップＳＴ１０６は、図９に示した構成においては分波部７１が司る。
合成校正信号分波ステップＳＴ１０６は、合成ステップＳＴ１０５にて得た合成校正信号Ｓ５を周波数変換し、アナログ／ディジタル変換したディジタル信号からなる合成校正信号Ｓ５とし、この処理された合成校正信号Ｓ５をフーリエ変換して、サブキャリア単位に分波し、サブキャリアシンボルが割り当たられた第１の周波数単位とサブキャリアシンボルが割り当てられていない（ヌルキャリア）第２の周波数単位のグループ化を行ない、調整用信号Ｓ４を生成する。
【００７９】
遅延時間差算出ステップＳＴ１０７は、図９に示した構成においては校正処理部６０が司る。
遅延時間差算出ステップＳＴ１０７は、校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ１０２にて生成された校正用信号ｓｔｋを参照値として、合成校正信号分波ステップＳＴ１０６にて生成された調整用信号Ｓ４を用い、遅延時間差（遅延量）からなる校正値を算出する。
合成校正信号Ｓ５において、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系間で時間遅延差（タイミング誤差）が存在する場合、実施の形態１にて説明したと同様に、図６に示すように第２の周波数単位に出力が生じる。第２の周波数単位に生じる信号成分ができるだけ小さくなるような、理想的には零となる複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系それぞれの遅延量を推定することができる。
すなわち、遅延量に関する送信信号用校正値ＣＶは、第２の周波数単位の校正用信号の出力電力が最小となる時間差を算出することによる求めている。
【００８０】
校正信号ｓｔｋ補正ステップＳＴ１０８は、図９に示した構成においてはマルチキャリア校正信号生成部５０が司る。
校正信号ｓｔｋ補正ステップＳＴ１０８は、遅延時間差算出ステップＳＴ１０７にて推定（算出）された遅延量を基にマルチキャリア校正信号生成部５０からの校正用信号ｓｔｋに対して遅延調整を施し、補正校正用信号ｓｔｋを生成する。
補正校正用信号ｓｔｋ注入ステップＳＴ１０９から補正合成校正信号分波ステップＳＴ１１２までは、補正校正用信号ｓｔｋに対して、校正信号ｓｔｋ注入ステップＳＴ１０３から合成校正信号分波ステップＳＴ１０６までと同様の処理が施される。
振幅位相差算出ステップＳＴ１１３は、図９に示した構成においては校正処理部６０が司る。
【００８１】
振幅位相差算出ステップＳＴ１１３は、遅延時間差算出テップＳＴ１０７にて生成された補正校正用信号ｓｔｋを参照値として、合成校正信号分波ステップＳＴ１０６にて生成された調整用信号Ｓ４を用い、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系を補正校正用信号ｓｔｋが通過する際の、振幅及び位相のばらつきからなる校正値を算出する。
振幅及び位相差の算出は、実施の形態１において校正値算出ステップＳＴ７にて示したように、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系に対応した校正用信号ｓｔｋによって行なっていた。
この実施の形態２では、複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対する振幅及び位相差が理想的ビームの方向が実現されるように、調整用信号Ｓ４における分波した第１の周波数単位の出力電力ができるだけ大きくなるように複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対する振幅及び位相差を調整する校正値を推定する。
すなわち、振幅位相差に関する送信信号用校正値ＣＶは、時間差を校正して得た第１の周波数単位の校正用信号の出力電力が最大となる振幅位相差を算出することにより求めている。
【００８２】
処理回数判定ステップＳＴ１１４は、ステップＳＴ１０２からステップＳＴ１１３がＭ回実施されたか否かを判定する。Ｍ回実施されていない場合は、校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ２に戻り繰り返される。Ｍ回実施されると、送信信号用校正値ＣＶ生成ステップＳＴ１１５に進む。
送信信号用校正値ＣＶ生成ステップＳＴ１１５は、処理回数判定ステップＳＴ８からの最終的な時間差と振幅及び位相差からなる校正値に基づいた送信信号用校正値ＣＶを生成する。
送信信号用校正値ＣＶ生成ステップＳＴ１１５にて生成された送信信号用校正値ＣＶは送信手段１００のＤＢＦ部３０に与えられる。
その結果、送信手段１００が通常動作時に、ＤＢＦ部３０からの複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ２−ｋが、送信信号用校正値ＣＶによりタイミング調整及び振幅位相差調整されて出力される。
【００８３】
このように構成された実施の形態２に係るアレーアンテナの校正装置２００は、実施の形態１に係るアレーアンテナの校正装置２００と同様の効果を奏する他、電力合成部８０にて複数の抽出部２−ｋにて抽出された複数の校正用信号ｓｔ１ｋを電力合成して合成校正信号Ｓ５を生成して分波部７１にて分波処理しているため、校正処理を実施する際の信号数を１つに削減でき、校正装置２００ととして簡易な構成にできる。
なお、実施の形態２に係るアレーアンテナは、送信用アレーアンテナであるが、受信用アレーアンテナについても、実施の形態１にて説明したように、図９に示した校正装置２００を適用できる。
【００８４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナについて、図１２及び図１３に基づいて説明する。
この発明の実施の形態３に係るアレーアンテナの校正装置２００は、実施の形態２に係るアレーアンテナの校正装置２００が送信信号処理系の複数の増幅部３−ｋから複数の抽出部２−ｋにて複数の校正用信号ｓｔ１ｋを抽出し、複数の校正用信号ｓｔ１ｋを電力合成部８０にて処理し、その後、分波部７１に処理するようにしたものであるのに対して、複数の抽出部２−ｋ及び電力合成部８０を用いずに、アンテナ素子１−ｋから放射された複数の校正用信号ｓｔ１ｋに基づく送信電波を受信アンテナ９０にて受信し、受信した受信電波における校正用信号ｓｔ１ｋを、受信部９５を介して分波部７１に入力させたものである。
つまり、受信アンテナ９０が複数の抽出部２−ｋ及び電力合成部８０の機能を有する。
なお、図１２及び図１３において、図９及び図１１に示した符号と同一符号は同一または相当部分を示す。
【００８５】
従って、実施の形態２に係るアレーアンテナと相違する点を中心に以下に説明する。
受信アンテナ９０により、複数のアンテナ素子１−ｋから放射された複数の校正用信号ｓｔ１ｋに基づく送信電波を受信アンテナ９０にて受信する。受信アンテナ９０により、複数のアンテナ素子１−ｋから放射された複数の校正用信号ｓｔ１ｋに基づく送信電波を受信することは、空間伝搬を利用した複数のアンテナ素子１−ｋ毎の信号の重畳（合成）になる。すなわち、受信アンテナ９０にて受信された複数の校正用信号ｓｔ１ｋは、結果として、高周波（ＲＦ）帯で合成処理された合成校正信号Ｓ５０として受信部９５に入力される。
【００８６】
受信部９５は、受信アンテナ９０からの合成校正信号Ｓ５０を増幅、フィルタリングなどの処理を行なって、合成校正信号Ｓ５１を分波部７１に出力する。
すなわち、受信アンテナ９０と受信部９５は、複数のアンテナ素子１−ｋから放射された送信電波における複数の校正用信号ｓｔ１ｋを受信し、合成校正信号Ｓ５０を出力する受信手段を構成する。
以降の処理、動作は実施の形態２と同様である。
このように構成したことにより、校正装置２００における分波部７１以降の処理は１つの信号の処理でよい。また、複数のアンテナ素子１−ｋを含む送信信号処理系の間の振幅及び位相差と遅延量に対する校正ができる。
【００８７】
校正装置２００について、各構成要素をハード構成としたが、一部がコンピュータで構成されていてもよい。すなわち、校正装置２００の一部をＲＯＭ及びＲＡＭなどの記憶部からなるメモリと、ＣＰＵなどのプロセッサによって構成し、校正装置２００が行なう処理内容を記述しているプログラムをメモリに格納し、格納されたプログラムをプロセッサが読み込み、処理を実行する。
【００８８】
メモリに格納されるプログラムは、図１２に示す、校正装置２００におけるイベント認識の処理フローを示すフローチャートを実行するプログラムである。
図１３に示すフローチャートは、条件設定ステップＳＴ２０１と、校正信号ｓｔｋ生成ステップＳＴ２０２と、校正信号ｓｔｋ注入ステップＳＴ２０３と、校正信号ｓｔ１ｋ送信ステップＳＴ２０４と、校正信号ｓｔ１ｋ受信ステップＳＴ２０５と、合成校正信号分波ステップＳＴ２０６と、遅延時間差算出ステップＳＴ２０７と、校正信号ｓｔｋ補正ステップＳＴ２０８と、補正校正信号ｓｔｋ注入ステップＳＴ２０９と、補正校正信号ｓｔ１ｋ送信ステップＳＴ２１０と、補正校正信号ｓｔ１ｋ受信ステップＳＴ２１１と、補正合成校正信号分波ステップＳＴ２１２と、振幅位相差算出ステップＳＴ２１３と、処理回数判定ステップＳＴ２１４と、送信信号用校正値ＣＶ生成ステップＳＴ２１５により構成される。
【００８９】
校正信号ｓｔ１ｋ送信ステップＳＴ２０４と、校正信号ｓｔ１ｋ受信ステップＳＴ２０５と、補正校正信号ｓｔ１ｋ送信ステップＳＴ２１０と、補正校正信号ｓｔ１ｋ受信ステップＳＴ２１１が、実施の形態２における校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ１０４と、校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ１０５と、補正校正信号ｓｔ１ｋ抽出ステップＳＴ１１０と、補正校正信号ｓｔ１ｋ合成ステップＳＴ１１１に相当し、同様の処理を行なう。
残りのステップは実施の形態２における残りのステップと同じ処理を行なう。
【００９０】
このように構成された実施の形態３に係るアレーアンテナの校正装置２００は、実施の形態２に係るアレーアンテナの校正装置２００と同様の効果を奏する他、複数の抽出部２−ｋ及び電力合成部８０を使用せず、アレーアンテナとして既に備えている受信アンテナ９０及び受信部９５活用できるため、校正装置２００として簡易な構成にできる。
しかも、複数のアンテナ素子１−ｋを含む送信信号処理系全体の間の振幅及び位相差と遅延量に対する校正ができるという効果を有する。
なお、実施の形態３に係るアレーアンテナは、送信用アレーアンテナであるが、受信用アレーアンテナについても、実施の形態１にて説明したように、図１２に示した校正装置２００を適用できる。
【００９１】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るアレーアンテナについて、図１４に基づいて説明する。
この発明の実施の形態４に係るアレーアンテナは、実施の形態２に係るアレーアンテナがディジタルビームフォーミングを行なうアレーアンテナであるのに対して、アナログビームフォーミングを行なうアレーアンテナを対象としたものである。
すなわち、基本的に、遅延及び位相差の調整手段がディジタルデバイスからアナログデバイスになっただけであり、校正の原理は同じであるため、処理手順に大きな差異はない。なお、アナログビームフォーミングにおいてはアンテナ素子毎に振幅調整を行なうことはあまりないが、可変減衰器又は可変増幅器などにより実現することは可能である。
なお、図１４において、図９に示した符号と同一符号は同一または相当部分を示す。
従って、実施の形態２に係るアレーアンテナと相違する点を中心に以下に説明する。
【００９２】
図１４において、信号処理手段である送信手段１００は、複数のアンテナ素子１−ｋと、信号処理部４０と、ＤＡ変換部５と、ＵＣ部４と、電力分配部９と、複数の実時間遅延（ＴＴＤ：True Time Delay）部８−１からＴＴＤ部８−Ｋと、複数の移相部７−１から移相部7-Ｋと、複数の増幅部３−１から増幅部３−Ｋと、局部発振器（Local Oscillator、以下、ＬＯ部と称す）１０を備える。
校正装置２００は、マルチキャリア校正信号生成部５０と、注入部６と、複数の抽出部２−１から抽出部２−Ｋと、電力合成部８０と、分波部７１と校正処理部６０を備える。
なお、複数のＴＴＤ部８−１からＴＴＤ部８−Ｋと、複数の移相部７−１から移相部７−Ｋと、複数の増幅部３−１から増幅部３−Ｋと、複数の抽出部２−１から抽出部２−Ｋについても、以下、複数のアンテナ素子１−ｋと同様に、ＴＴＤ部８−ｋと、移相部７−ｋと、増幅部３−ｋと、抽出部２−ｋとして説明する。
【００９３】
まず、送信手段１００について、簡単に説明する。
信号処理部４０からの送信信号Ｓ１は、ＤＡ変換部５にてディジタル値からアナログ値へディジタル／アナログ変換され、ＵＣ部４にてＬＯ部１０からの発振周波数に基づき高周波（ＲＦ）帯に周波数変換されて電力分配部９に入力される。
電力分配部９は、ＤＡ変換部５及びＵＣ部４を介して入力された送信信号Ｓ１を、複数のアンテナ素子１−ｋに対応する複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ６−ｋに分配する。
電力分配部９にて分配された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ６−ｋは、複数のＴＴＤ部８−ｋにて校正装置２００から与えられた遅延量（時間差）を示すデータ信号用校正値ＣＶＴｋに基づき時間差が調整された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ７−ｋを出力する。
【００９４】
複数の移相部７−ｋは、複数のＴＴＤ部８−ｋにて時間差が調整された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ７−ｋを、校正装置２００から与えられた振幅及び位相差を示すデータ信号用校正値ＣＶＰｋに基づき振幅及び位相差が調整された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ８−ｋを出力する。
複数の増幅部３−ｋは、複数の移相部７−ｋにて振幅及び位相差が調整された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ8−ｋを増幅する。
複数の増幅部３−ｋにて増幅された複数のアンテナ素子用送信信号Ｓ８−ｋそれぞれは、対応したアンテナ素子１−ｋに入力され、対応したアンテナ素子１−ｋから送信電波として放射される。
【００９５】
次に、校正装置２００について、説明する。
複数の抽出部２−ｋと電力合成部８０と分波部７１は実施の形態２と同じであり、複数の増幅部３−ｋにて増幅された複数の校正用信号ｓｔ１ｋを、複数の抽出部２−ｋにて抽出し、電力合成部８０にて電力合成して合成校正信号Ｓ５を生成し、分波部７１にて、合成校正信号Ｓ５に基づいて、分波されたサブキャリアに対して、サブキャリアシンボルが割り当たられた第１の周波数単位と、サブキャリアシンボルが割り当てられていない（ヌルキャリアと呼ぶ）第２の周波数単位のグループ化を行い、調整用信号Ｓ４として校正処理部６０に出力する。
【００９６】
マルチキャリア校正信号生成部５０は、複数のアンテナ素子１−ｋ毎に対応して異なり、それぞれが割り当てられたサブキャリアの第１の周波数単位とサブキャリアとして割り当てられていない第２の周波数単位を含む複数のサブキャリアが割り当てられたマルチキャリア信号に基づく複数の校正用信号ｓｔｋを生成する。マルチキャリア校正信号生成部５０にて生成された校正用信号ｓｔ１は注入部６を介してＤＡ変換部５に注入される。
また、マルチキャリア校正信号生成部５０にて生成された複数の校正用信号ｓｔｋは校正処理部６０に入力される。
【００９７】
校正処理部６０は、マルチキャリア校正信号生成部５０で生成した校正用信号ｓｔｋを参照値として、分波部７１で分波された信号である調整用信号Ｓ４を用い、複数のアンテナ素子１−ｋの送信信号処理系を通過する際の送信信号処理系間の振幅位相差及び時間差を校正するための校正値（振幅位相差、遅延量）を求め、求めた遅延量に関する校正値に基づいた遅延量（時間差）を示すデータ信号用校正値ＣＶＴｋを送信手段１００における複数のＴＴＤ部８−ｋに与え、求めた振幅位相差に関する校正値に基づいた振幅及び位相差を示すデータ信号用校正値ＣＶＰｋを複数の移相部７−ｋに与える。
【００９８】
このように構成された実施の形態４に係るアレーアンテナの校正装置２００は、アナログビームフォーミングを行なうアレーアンテナに対して、実施の形態２に係るディジタルビームフォーミングをおこなうアレーアンテナの校正装置２００と同様の効果を奏する。
なお、実施の形態４に係るアレーアンテナは、送信用アレーアンテナであるが、受信用アレーアンテナについても、実施の形態１にて説明したように、図１４に示した校正装置２００を適用できる。
【００９９】
なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１００  送信手段、２００  校正装置、１−１から１−Ｋ  アンテナ素子、２−１から２−Ｋ  抽出部、３−１から３−Ｋ  増幅部、４−１から４−Ｋ、４  ＵＣ部、５−１から５−Ｋ、５  ＤＡ変換部、６−１から６−Ｋ、６  注入部、７−１から７−Ｋ  移相部、８−１から８−Ｋ  ＴＴＤ部、１０  ＬＯ部、３０  ＤＢＦ部、４０  信号処理部、５０  マルチキャリア校正信号生成部、６０  校正処理部、７０、７１  分波部、８０  電力合成部、９０  受信アンテナ、９５  受信部。
【図１】
2020021628.tif 000003
【図２】
2020021628.tif 000004
【図３】
2020021628.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020021628.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020021628.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020021628.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2020021628.tif 000013
【図１２】
2020021628.tif 000014
【図１３】
2020021628.tif 000015
【図１４】
2020021628.tif 000016
【国際調査報告】
2020021628.tif 000017
2020021628.tif 000018