(57)【要約】【課題】信号送信時にも複数のアンテナ素子間のキャリブレーションをすること。【解決手段】無線通信装置は、複数のアンテナ素子と同数のキャリブレーション信号であって合成された場合に互いに打ち消し合うキャリブレーション信号を生成する生成部と、前記キャリブレーション信号を前記複数のアンテナ素子ごとのストリームに合成する合成部と、前記ストリームに対してアナログ処理を施して前記複数のアンテナ素子から送信する複数のアナログ回路と、前記ストリームと、前記複数のアナログ回路それぞれからフィードバックされるフィードバック信号とに基づいて、前記複数のアナログ回路それぞれにおいて発生する位相回転を除去するためのイコライザ係数を算出する算出部とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子と同数のキャリブレーション信号であって合成された場合に互いに打ち消し合うキャリブレーション信号を生成する生成部と、
前記キャリブレーション信号を前記複数のアンテナ素子ごとのストリームに合成する合成部と、
前記ストリームに対してアナログ処理を施して前記複数のアンテナ素子から送信する複数のアナログ回路と、
前記ストリームと、前記複数のアナログ回路それぞれからフィードバックされるストリームフィードバック信号とに基づいて、前記複数のアナログ回路それぞれにおいて発生する位相回転を除去するためのイコライザ係数を算出する算出部と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記イコライザ係数を用いて、前記位相回転を除去するイコライザ部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記算出部は、
前記ストリームと、前記ストリームフィードバック信号との位相差を用いて前記イコライザ係数を算出することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記生成部は、
前記複数のアンテナ素子が２つのアンテナ素子である場合に、振幅が等しく位相が逆の２つのキャリブレーション信号を生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項５】
複数のアンテナ素子を有する無線通信装置のアンテナ素子間のキャリブレーションをするキャリブレーション方法であって、
前記複数のアンテナ素子と同数のキャリブレーション信号であって合成された場合に互いに打ち消し合うキャリブレーション信号を生成し、
生成された前記キャリブレーション信号を前記複数のアンテナ素子ごとのストリームに合成し、
前記ストリームに対して、前記複数のアンテナ素子に対応して設けられる複数のアナログ回路によるアナログ処理を施して前記複数のアンテナ素子から送信し、
前記ストリームと、前記複数のアナログ回路それぞれからフィードバックされるストリームフィードバック信号とに基づいて、前記複数のアナログ回路それぞれにおいて発生する位相回転を除去するためのイコライザ係数を算出する
処理を有することを特徴とするキャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及びキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数のアンテナ素子それぞれから送信されるストリームに位相差を設けてビームを形成するビームフォーミングにおいては、複数のアンテナ素子間のキャリブレーションが実行される。すなわち、例えばパワーアンプやバンドパスフィルタなどのアンテナ素子ごとのアナログ回路では、それぞれ異なる位相回転がストリームに付与されるため、各アンテナ素子のアナログ回路における位相回転を揃えるキャリブレーションが実行される。
【０００３】
キャリブレーションは、アンテナ素子から信号が送信される際に、送信信号を用いて実行することも可能であるが、この場合には、キャリブレーションの可否が送信の有無に依存してしまう。このため、安定してキャリブレーションを実行するには、既知のキャリブレーション信号を生成して各アンテナ素子のアナログ回路へ入力し、アナログ回路から出力される信号をフィードバックしてアナログ回路における位相回転を推定するのが好ましい。
【０００４】
キャリブレーション信号としては、各アンテナ素子から送信される主信号の周波数帯域と同じ周波数帯域の信号が用いられることがあり、主信号の送信時にキャリブレーション信号がストリームに挿入されると、主信号に対する干渉が発生する。そこで、送信と受信が時分割で切り替えられるＴＤＤ（Time  Division  Duplex）システムにおいては、例えば送信も受信も実行されないギャップ時間においてキャリブレーションが実行されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１５２５０８号公報
【特許文献２】特開２０１６−１１６１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、最近では高周波帯域の信号を無線通信に用いることが検討されており、周波数が高くなるとスロットなどの送信及び受信を切り替える単位時間も短くなることが考えられる。結果として、キャリブレーションが可能なギャップ時間が短くなり、ギャップ時間の間にキャリブレーションが完了しないという問題がある。
【０００７】
そこで、主信号の送信時にキャリブレーションが実行されても主信号への干渉が低減されるように、キャリブレーション信号のレベルを小さくすることが考えられる。しかし、キャリブレーション信号のレベルを小さくすると、キャリブレーションによって求められる係数の収束に時間がかかり、正確な係数が算出されない。
【０００８】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、信号送信時にも複数のアンテナ素子間のキャリブレーションをすることができる無線通信装置及びキャリブレーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願が開示する無線通信装置は、１つの態様において、複数のアンテナ素子と同数のキャリブレーション信号であって合成された場合に互いに打ち消し合うキャリブレーション信号を生成する生成部と、前記キャリブレーション信号を前記複数のアンテナ素子ごとのストリームに合成する合成部と、前記ストリームに対してアナログ処理を施して前記複数のアンテナ素子から送信する複数のアナログ回路と、前記ストリームと、前記複数のアナログ回路それぞれからフィードバックされるフィードバック信号とに基づいて、前記複数のアナログ回路それぞれにおいて発生する位相回転を除去するためのイコライザ係数を算出する算出部とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本願が開示する無線通信装置及びキャリブレーション方法の１つの態様によれば、信号送信時にも複数のアンテナ素子間のキャリブレーションをすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、一実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す図である。
【図２】図２は、一実施の形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、一実施の形態に係るイコライザ部の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、一実施の形態に係る係数算出部の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、一実施の形態に係るキャリブレーション動作を示すフロー図である。
【図６】図６は、ＣＡＬ信号の具体例を示す図である。
【図７】図７は、ストリームの推移の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本願が開示する無線通信装置及びキャリブレーション方法の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１３】
図１は、一実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す図である。この無線通信システムは、制御装置１０に複数の無線通信装置１００が接続されており、各無線通信装置１００が端末装置（ＵＥ：User  Equipment）２０と無線通信する構成を有する。
【００１４】
制御装置１０は、例えばサーバなどに備えられ、図示しないコアネットワークなどに接続するＣＵ（Central  Unit）である。制御装置１０は、複数の無線通信装置１００による無線通信を制御する。すなわち、制御装置１０は、例えばＵＥ２０を宛先とするベースバンド信号をＵＥ２０と無線通信可能な無線通信装置１００へ送信する。
【００１５】
無線通信装置１００は、それぞれ分散配置されて制御装置１０に有線接続されるＤＵ（Distributed  Unit）である。無線通信装置１００は、ＵＥ２０との間で無線通信する。すなわち、無線通信装置１００は、例えば制御装置１０から受信したベースバンド信号に対して無線処理を施し、得られた無線信号をＵＥ２０に対して送信する。このとき、無線通信装置１００は、複数のアンテナ素子を備えており、各アンテナ素子のストリームに位相差を設けてビームを形成し、ＵＥ２０宛ての信号を指向性送信する。また、無線通信装置１００は、アンテナ素子ごとのアナログ回路においてストリームに付与される位相回転を推定するキャリブレーションを実行し、推定した位相回転をそれぞれのストリームから除去する。なお、無線通信装置１００の具体的な構成及び動作については、後に詳述する。
【００１６】
ＵＥ２０は、無線通信装置１００との間で無線通信する。すなわち、ＵＥ２０は、例えば無線通信装置１００から送信された無線信号をアンテナを介して受信する。また、ＵＥ２０は、無線信号を生成し、無線通信装置１００に対して送信しても良い。
【００１７】
図２は、一実施の形態に係る無線通信装置１００の構成を示すブロック図である。図２に示す無線通信装置１００は、通信インタフェース部（以下「通信Ｉ／Ｆ部」と略記する）１１０、プロセッサ１２０、メモリ１３０、ＤＡＣ（Digital  Analog  Converter）１４１、１４２、パワーアンプ１４３、１４４、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band  Pass  Filter）１４５、１４５及びＡＤＣ（Analog  Digital  Converter）１５０を有する。なお、図２においては、無線通信装置１００が２つのアンテナ素子を有するものとしたが、無線通信装置１００は、３つ以上のアンテナ素子を有していても良い。また、以下においては、パワーアンプ１４３及びＢＰＦ１４５などのアナログ回路を通過するストリームを「第１のストリーム」といい、パワーアンプ１４４及びＢＰＦ１４６などのアナログ回路を通過するストリームを「第２のストリーム」ということがある。
【００１８】
通信Ｉ／Ｆ部１１０は、制御装置１０に接続し、制御装置１０から送信されたベースバンド信号を受信する。そして、通信Ｉ／Ｆ部１１０は、ベースバンド信号をプロセッサ１２０へ入力する。なお、図２では省略しているが、無線通信装置１００は、ＵＥ２０からの信号を受信する受信部を有しており、通信Ｉ／Ｆ部１１０は、受信部によって受信される受信信号を制御装置１０へ送信しても良い。
【００１９】
プロセッサ１２０は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）又はＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などを備え、無線通信装置１００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ１２０は、ウェイト付与部１２１、１２２、加算部１２３、１２４、イコライザ部１２５、１２６、ＣＡＬ信号生成部１２７、反転部１２８及び係数算出部１２９を有する。
【００２０】
ウェイト付与部１２１は、ビームを形成するためのウェイトをベースバンド信号に付与し、得られた信号を第１のストリームとする。
【００２１】
ウェイト付与部１２２は、ビームを形成するためのウェイトをベースバンド信号に付与し、得られた信号を第２のストリームとする。
【００２２】
加算部１２３は、キャリブレーション信号（以下「ＣＡＬ信号」と略記する）を第１のストリームに挿入する。このＣＡＬ信号は、後述するＣＡＬ信号生成部１２７によって生成された信号である。
【００２３】
加算部１２４は、ＣＡＬ信号を第２のストリームに挿入する。このＣＡＬ信号は、後述するＣＡＬ信号生成部１２７によって生成されたＣＡＬ信号の位相が反転部１２８によって反転された信号である。
【００２４】
イコライザ部１２５は、例えばＦＩＲ（Finite  Impulse  Response）フィルタを備え、パワーアンプ１４３及びＢＰＦ１４５などのアナログ回路において発生する位相回転を相殺する位相回転を第１のストリームに付与する。具体的には、イコライザ部１２５は、入力信号のサンプルを順次複数の遅延器に保持し、それぞれの遅延器に保持されたサンプルに係数を乗算した結果を合計して出力する。
【００２５】
イコライザ部１２６は、例えばＦＩＲフィルタを備え、パワーアンプ１４４及びＢＰＦ１４６などのアナログ回路において発生する位相回転を相殺する位相回転を第２のストリームに付与する。具体的には、イコライザ部１２６は、イコライザ部１２５と同様に、入力信号のサンプルを順次複数の遅延器に保持し、それぞれの遅延器に保持されたサンプルにイコライザ係数（以下単に「係数」という）を乗算した結果を合計して出力する。
【００２６】
ＣＡＬ信号生成部１２７は、所定の周期で到来するキャリブレーションの実行タイミングにおいて、所定のＣＡＬ信号を生成する。ＣＡＬ信号生成部１２７は、例えば主信号であるベースバンド信号よりも２０ｄＢ程度レベルが低く、ベースバンド信号と同じ周波数帯域の既知の信号をＣＡＬ信号として生成する。
【００２７】
反転部１２８は、ＣＡＬ信号生成部１２７によって生成されたＣＡＬ信号の位相を反転させ、位相が反転したＣＡＬ信号を加算部１２４へ出力する。なお、ここでは無線通信装置１００が２つのアンテナ素子を有するため、反転部１２８がＣＡＬ信号の位相を反転させるが、無線通信装置１００が３つ以上のアンテナ素子を有する場合には、３つのアンテナ素子それぞれに対応するＣＡＬ信号が打ち消し合うようにＣＡＬ信号の位相及び振幅が調整される。すなわち、各アンテナ素子に対応するＣＡＬ信号の総和が０となるように、それぞれのストリームに挿入されるＣＡＬ信号の位相及び振幅が調整される。
【００２８】
係数算出部１２９は、キャリブレーションの実行タイミングにおいて、イコライザ部１２５、１２６へ入力される入力信号とＢＰＦ１４５、１４６から出力されてフィードバックされるフィードバック信号（以下「ＦＢ信号」と略記する）とを用いて、イコライザ部１２５、１２６に設定される係数を算出する。具体的には、係数算出部１２９は、イコライザ部１２５へ入力される第１のストリームの入力信号と、ＢＰＦ１４５から出力される第１のストリームのＦＢ信号との位相を等しくするようなイコライザ部１２５の係数を算出する。また、係数算出部１２９は、イコライザ部１２６へ入力される第２のストリームの入力信号と、ＢＰＦ１４６から出力される第２のストリームのＦＢ信号との位相を等しくするようなイコライザ部１２６の係数を算出する。
【００２９】
係数算出部１２９は、イコライザ部１２５の係数の算出と、イコライザ部１２６の係数の算出とをキャリブレーションの実行タイミング中に時分割で実行しても良い。また、係数算出部１２９は、キャリブレーションの実行タイミングにおいて係数を算出するため、入力信号及びＦＢ信号にはＣＡＬ信号が含まれている。すなわち、キャリブレーションが信号送信時に実行される場合には、主信号であるベースバンド信号とＣＡＬ信号とを含む入力信号及びＦＢ信号が係数算出部１２９へ入力される。一方、キャリブレーションが信号送信時以外に実行される場合には、主信号を含まずにＣＡＬ信号を含む入力信号及びＦＢ信号が係数算出部１２９へ入力される。
【００３０】
メモリ１３０は、例えばＲＡＭ（Random  Access  Memory）又はＲＯＭ（Read  Only  Memory）などを備え、プロセッサ１２０が処理を実行するために使用する情報を記憶する。
【００３１】
ＤＡＣ１４１は、第１のストリームをＤＡ変換する。ＤＡ変換された第１のストリームは、アップコンバートされて無線周波数の信号となる。
【００３２】
ＤＡＣ１４２は、第２のストリームをＤＡ変換する。ＤＡ変換された第２のストリームは、アップコンバートされて無線周波数の信号となる。
【００３３】
パワーアンプ１４３は、第１のストリームを増幅する。パワーアンプ１４４は、第２のストリームを増幅する。ＢＰＦ１４５は、送信周波数帯域を透過させるように第１のストリームをフィルタリングする。ＢＰＦ１４６は、送信周波数帯域を透過させるように第２のストリームをフィルタリングする。ＢＰＦ１４５、１４６を透過した第１のストリーム及び第２のストリームは、アンテナ素子から無線送信される。キャリブレーションの実行タイミングにおいては、それぞれのストリームにＣＡＬ信号が含まれるが、これらのＣＡＬ信号の総和が０になるように調整されているため、各アンテナ素子から無線送信されたＣＡＬ信号が合成されて互いに打ち消し合い、主信号への干渉を低減することができる。
【００３４】
なお、パワーアンプ１４３、１４４及びＢＰＦ１４５、１４６を含むアナログ回路は、それぞれ第１のストリーム及び第２のストリームに位相回転を発生させる。この位相回転は、キャリブレーションによってイコライザ部１２５、１２６に適切な係数が設定されていれば相殺される。
【００３５】
ＡＤＣ１５０は、キャリブレーションの実行タイミングにおいて、ＢＰＦ１４５から出力された第１のストリームのＦＢ信号及びＢＰＦ１４６から出力された第２のストリームのＦＢ信号をＡＤ変換し、プロセッサ１２０の係数算出部１２９へ入力する。ＡＤＣ１５０は、第１のストリームのＦＢ信号のＡＤ変換と、第２のストリームのＦＢ信号のＡＤ変換とをキャリブレーションの実行タイミング中に時分割で実行しても良い。また、ＡＤＣ１５０は、キャリブレーションの実行タイミングにおいてＡＤ変換を実行するため、ＡＤ変換されるＦＢ信号にはＣＡＬ信号が含まれている。すなわち、キャリブレーションが信号送信時に実行される場合には、主信号とＣＡＬ信号とを含むＦＢ信号がＡＤ変換される。一方、キャリブレーションが信号送信時以外に実行される場合には、主信号を含まずにＣＡＬ信号を含むＦＢ信号がＡＤ変換される。
【００３６】
図３は、イコライザ部１２５の構成を示すブロック図である。イコライザ部１２６も図３に示すイコライザ部１２５と同様の構成を有する。図３に示すイコライザ部１２５は、複数の遅延器１２５ａ、複数の乗算器１２５ｂ及び加算部１２５ｃを有する。
【００３７】
遅延器１２５ａは、それぞれ入力信号のサンプルを保持し、保持するサンプルを次段の遅延器１２５ａ及び乗算器１２５ｂへ順次出力する。遅延器１２５ａがサンプルを保持する入力信号は、第１のストリームであり、キャリブレーションの実行タイミングにおいては、ＣＡＬ信号を含む信号である。
【００３８】
乗算器１２５ｂは、遅延器１２５ａから出力されるサンプルにそれぞれ係数ａ0〜ａnを乗算する。これらの係数ａ0〜ａnは、係数算出部１２９によってキャリブレーションの実行タイミングに算出される。
【００３９】
加算部１２５ｃは、各乗算器１２５ｂの乗算結果を加算し、得られた結果を出力する。係数ａ0〜ａnが適切に設定されていれば、加算部１２５ｃからの出力信号は、パワーアンプ１４３及びＢＰＦ１４５などのアナログ回路において発生する位相回転を相殺する位相回転が付与された信号となっている。
【００４０】
図４は、係数算出部１２９の構成を示すブロック図である。図４に示す係数算出部１２９は、ＦＦＴ（Fast  Fourier  Transform）部１２９ａ、位相差算出部１２９ｂ及びＩＦＦＴ（Inverse  Fast  Fourier  Transform）部１２９ｃを有する。
【００４１】
ＦＦＴ部１２９ａは、それぞれ入力信号又はＦＢ信号を高速フーリエ変換する。すなわち、ＦＦＴ部１２９ａは、入力信号又はＦＢ信号を周波数領域の信号に変換する。なお、ＦＦＴ部１２９ａへの入力信号は、イコライザ部１２５、１２６への入力信号と同等であり、キャリブレーションの実行タイミングにおいては、ＣＡＬ信号を含む信号である。同様に、ＦＢ信号は、ＢＰＦ１４５、１４６から出力されてフィードバックされた信号であり、キャリブレーションの実行タイミングにおいては、ＣＡＬ信号を含む信号である。キャリブレーションの実行タイミング中、第１のストリーム及び第２のストリームに対応する入力信号及びＦＢ信号が時分割でＦＦＴ部１２９ａへ入力されても良い。
【００４２】
位相差算出部１２９ｂは、周波数領域の信号に変換された入力信号とＦＢ信号の位相差が算出される。パワーアンプ１４３、１４４及びＢＰＦ１４５、１４６などのアナログ回路における位相回転がなければ、係数算出部１２９へ入力される入力信号とＦＢ信号とは同一の位相を有するため、位相差算出部１２９ｂが算出する位相差は、アナログ回路において発生する位相回転に相当する。このため、位相差算出部１２９ｂによって算出される位相差を係数として設定し、あらかじめストリームをイコライズしておけば、アナログ回路において発生する位相回転が相殺される。
【００４３】
ＩＦＦＴ部１２９ｃは、位相差算出部１２９ｂによって算出された位相差を逆高速フーリエ変換する。すなわち、ＩＦＦＴ部１２９ｃは、イコライザ部１２５、１２６の係数となる位相差を時間領域の信号に変換する。そして、係数算出部１２９へ第１のストリームの入力信号及びＦＢ信号が入力されている場合には、ＩＦＦＴ部１２９ｃは、時間領域の信号に変換された係数をイコライザ部１２５に設定する。また、係数算出部１２９へ第２のストリームの入力信号及びＦＢ信号が入力されている場合には、ＩＦＦＴ部１２９ｃは、時間領域の信号に変換された係数をイコライザ部１２６に設定する。
【００４４】
次いで、上記のように構成された無線通信装置１００によるキャリブレーション動作について、図５に示すフロー図を参照しながら説明する。
【００４５】
無線通信装置１００の稼働中、ＣＡＬ信号生成部１２７によって、所定の周期で繰り返されるキャリブレーションの実行タイミングが到来したか否かが監視される（ステップＳ１０１）。アンテナ素子ごとのアナログ回路の特性は、例えば温度などの環境によって変化し、アナログ回路において発生する位相回転量も変化するため、キャリブレーションの実行タイミングは、例えば１分から数分程度の周期で到来するように設定されても良い。また、例えばＴＤＤシステムにおいては、信号の送信も受信もされないギャップ時間がキャリブレーションの実行タイミングに設定されても良いが、ギャップ時間内にキャリブレーションが完了しなくても良い。換言すれば、信号の送信と同時にキャリブレーションが実行されても良い。以下では、信号の送信と同時にキャリブレーションが実行されるものとして説明を続ける。
【００４６】
キャリブレーションの実行タイミングが到来すると（ステップＳ１０１Ｙｅｓ）、ＣＡＬ信号生成部１２７によってＣＡＬ信号が生成される。そして、反転部１２８によって、ＣＡＬ信号の位相が反転されることにより、総和が０で合成された場合に互いに打ち消し合う２つのＣＡＬ信号が生成される（ステップＳ１０２）。すなわち、無線通信装置１００が２つのアンテナ素子を有するため、ＣＡＬ信号生成部１２７及び反転部１２８によって、振幅が等しく位相が逆の２つのＣＡＬ信号が生成される。
【００４７】
なお、無線通信装置１００のアンテナ素子の数は２つに限定されないため、それぞれのアンテナ素子に対応するＣＡＬ信号の振幅及び位相の関係は、必ずしも上記のように振幅が等しく位相が逆であるとは限らない。具体的に、ＩＱ平面上におけるＣＡＬ信号の振幅及び位相の例を図６に示す。
【００４８】
アンテナ素子が２つの場合には、図６の（ａ）に示すように、例えば振幅が等しく位相が逆の２つのＣＡＬ信号が生成される。これらの２つのＣＡＬ信号の総和は０である。また、各ＣＡＬ信号の周波数帯域は、主信号であるベースバンド信号と同じ周波数帯域である。
【００４９】
アンテナ素子が３つの場合には、図６の（ｂ）に示すように、例えば振幅が等しく位相が２π／３ずつ異なる３つのＣＡＬ信号が生成される。これらの３つのＣＡＬ信号の総和は０である。アンテナ素子が３つの場合は、この他にも例えば、２つのＣＡＬ信号の振幅を残りの１つのＣＡＬ信号の１／２とし、振幅が小さい２つのＣＡＬ信号と振幅が大きい１つの信号との位相を互いに逆にするなどとしても良い。この場合でも、３つのＣＡＬ信号の総和が０になり、合成された場合に互いに打ち消し合う。
【００５０】
アンテナ素子が４つの場合には、図６の（ｃ）に示すように、例えば振幅が等しく位相がπ／２ずつ異なる４つのＣＡＬ信号が生成される。これらの４つのＣＡＬ信号の総和は０である。アンテナ素子が４つの場合は、この他にも例えば、振幅が等しく位相が逆の２つのＣＡＬ信号が２つずつのアンテナ素子にそれぞれ供給されるようにしても良い。この場合でも、各アンテナ素子に供給されるＣＡＬ信号の総和が０になり、合成された場合に互いに打ち消し合う。
【００５１】
以上例示したように、合成された場合に互いに打ち消し合うＣＡＬ信号の振幅及び位相の組み合わせには種々のものがある。一般には、各アンテナ素子のＣＡＬ信号の振幅が等しく、位相のみが異なることで総和が０になるのが好ましいが、例えばアナログ回路において発生する位相回転が他のアンテナ素子よりも大きいアンテナ素子がある場合には、各アンテナ素子に供給されるＣＡＬ信号の振幅が異なるようにしても良い。すなわち、例えば位相回転が大きいアンテナ素子に供給されるＣＡＬ信号の振幅を他のアンテナ素子に供給されるＣＡＬ信号の振幅よりも小さくしても良い。これにより、ストリームがアンテナ素子から送信される場合に、ＣＡＬ信号の位相回転に由来する干渉成分のレベルを小さくすることができる。
【００５２】
アンテナ素子の数に対応するＣＡＬ信号であって合成された場合に互いに打ち消し合うＣＡＬ信号が生成されると、各ＣＡＬ信号は、それぞれのアンテナ素子に対応するストリームに合成される（ステップＳ１０３）。具体的には、ＣＡＬ信号生成部１２７によって生成されたＣＡＬ信号が、加算部１２３によって第１のストリームに挿入され、反転部１２８によって位相が反転されたＣＡＬ信号が、加算部１２４によって第２のストリームに挿入される。
【００５３】
ＣＡＬ信号が挿入された各ストリームは、それぞれイコライザ部１２５、１２６を経由して、ＤＡＣ１４１、１４２によってアナログ信号に変換される。イコライザ部１２５、１２６においては、設定された係数に応じてアナログ回路での位相回転を相殺する位相回転が各ストリームに付与される。ここでは、まだ適切な係数がイコライザ部１２５、１２６に設定されておらず、アナログ回路での位相回転が相殺されないものとして説明を続ける。
【００５４】
ＤＡ変換された各ストリームは、アンテナ素子ごとのアナログ回路によってアナログ処理が施される（ステップＳ１０４）。具体的には、第１のストリームは、無線周波数にアップコンバートされ、パワーアンプ１４３によって増幅され、ＢＰＦ１４５によってフィルタリングされる。同様に、第２のストリームは、無線周波数にアップコンバートされ、パワーアンプ１４４によって増幅され、ＢＰＦ１４６によってフィルタリングされる。これらのアナログ処理において、各ストリームには、アナログ回路の特性に応じた位相回転が付与される。そして、上述したように、ここではイコライザ部１２５、１２６の係数が適切でないためこれらの位相回転の影響を受けて、第１のストリームと第２のストリームの位相差が所望の方向へビームを形成するための位相差からずれてしまっている。
【００５５】
ＢＰＦ１４５、１４６から出力される各ストリームは、それぞれのアンテナ素子から送信される（ステップＳ１０５）。このとき、各ストリームにはＣＡＬ信号が含まれているが、アンテナ素子ごとのＣＡＬ信号の総和が０になるように調整されているため、これらのＣＡＬ信号が打ち消し合って主信号への干渉が低減される。したがって、無線通信装置１００から無線区間へ放射される主信号以外の成分を最小限に抑制することができる。
【００５６】
ところで、ＢＰＦ１４５、１４６から出力される各ストリームは、フィードバックされてＡＤＣ１５０へ入力される。そして、ＡＤＣ１５０によって、フィードバックされたＦＢ信号がＡＤ変換され、デジタルのＦＢ信号が係数算出部１２９へ出力される。このとき、ＡＤＣ１５０によって、第１のストリーム及び第２のストリームそれぞれのＦＢ信号が時分割で順番にＡＤ変換されるようにしても良い。また、第１のストリーム及び第２のストリームそれぞれのＦＢ信号が同時にＡＤ変換される場合には、ストリームごとのＦＢ信号が別々に係数算出部１２９へ出力される。
【００５７】
そして、係数算出部１２９によって、イコライザ部１２５、１２６へ入力されるストリームごとの入力信号と、ＡＤＣ１５０からされるストリームごとのＦＢ信号とが用いられて、イコライザ部１２５、１２６の係数が算出される（ステップＳ１０６）。具体的には、第１のストリームの入力信号とＦＢ信号とがそれぞれ高速フーリエ変換され、入力信号とＦＢ信号の位相差が算出されることにより、イコライザ部１２５の係数が算出される。また、第２のストリームの入力信号とＦＢ信号とがそれぞれ高速フーリエ変換され、入力信号とＦＢ信号の位相差が算出されることにより、イコライザ部１２６の係数が算出される。これらの係数は、ストリームごとの入力信号とＦＢ信号との位相を等しくする係数であり、アンテナ素子ごとのアナログ回路での位相回転を相殺する係数である。
【００５８】
そこで、係数算出部１２９によって算出された係数は、それぞれのイコライザ部１２５、１２６に設定される（ステップＳ１０７）。このようなキャリブレーションは、イコライザ部１２５、１２６に設定される係数が収束するまで繰り返されても良く、係数が収束するとキャリブレーションが完了する。そして、キャリブレーションが完了してイコライザ部１２５、１２６に適切な係数が設定されることにより、アンテナ素子ごとのアナログ回路における位相回転の影響が除去される。結果として、第１のストリーム及び第２のストリームの位相差がウェイト付与部１２１、１２２によって付与されたウェイトを反映し、所望の方向へビームが形成されるようになる。
【００５９】
次に、キャリブレーション動作中のストリームの推移について、具体的に例を挙げながら説明する。図７は、キャリブレーション動作中のストリームの推移の具体例を示す図である。図７においては、信号の送信と同時にキャリブレーションが実行される場合の推移が示されている。
【００６０】
図７の（ａ）に示すように、ウェイト付与部１２１、１２２にベースバンド信号が入力されると、このベースバンド信号にビームを形成するためのウェイトが付与され、ベースバンド信号が各ストリームの主信号となる。すなわち、第１のストリームは主信号２０１を含み、第２のストリームは主信号２１１を含む。
【００６１】
これらのストリームには、加算部１２３、１２４によってＣＡＬ信号が合成される。具体的には、図７の（ｂ）に示すように、互いに位相が逆のＣＡＬ信号２０２、２１２がそれぞれ第１のストリーム及び第２のストリームに挿入される。図７の（ｂ）においては、ＣＡＬ信号２０２が正の位相を有し、ＣＡＬ信号２１２がＣＡＬ信号２０２の位相を反転した負の位相を有しているものとしている。
【００６２】
ＣＡＬ信号が合成された各ストリームは、イコライザ部１２５、１２６を経由して、アナログ信号に変換され、パワーアンプ１４３、１４４及びＢＰＦ１４５、１４６などのアナログ回路によってアナログ処理が施される。アナログ回路では、特性に応じた位相回転が発生するため、図７の（ｃ）に示すように、第１のストリームには位相回転２０３が付与され、第２のストリームには位相回転２１３が付与される。これらの位相回転２０３、２１３は、アンテナ素子それぞれのアナログ回路ごとに異なっている。このため、ビーム形成のために各ストリームに付与されたウェイトが適正に反映されず、ビームの方向が所望の方向からずれてしまう。そこで、ＣＡＬ信号２０２、２１２を用いて、イコライザ部１２５、１２６の適切な係数が上述したキャリブレーション動作によって算出される。
【００６３】
アナログ処理が施された各ストリームは、それぞれ対応するアンテナ素子から送信される。アンテナ素子から送信されたストリームは、無線区間で合成されるが、このとき図７の（ｄ）に示すように、合成された信号には主信号２０１、２１１と位相回転２２１が含まれる。すなわち、ＣＡＬ信号２０２、２１２の総和が０になるように調整されているため、無線区間ではこれらのＣＡＬ信号２０２、２１２が打ち消し合い、主信号２０１、２１１への干渉を低減することができる。また、位相回転２２１は、各ストリームの位相回転２０３、２１３が合成されたものであるが、キャリブレーションによってイコライザ部１２５、１２６に適切な係数が設定されれば、位相回転２０３、２１３の影響が除去され、位相回転２２１の影響も低減される。
【００６４】
以上のように、本実施の形態によれば、合成された場合に互いに打ち消し合うようにアンテナ素子ごとのキャリブレーション信号を生成し、アンテナ素子ごとのストリームにキャリブレーション信号を挿入する。そして、各ストリームをフィードバックして、アンテナ素子ごとのアナログ回路で発生する位相回転を相殺する係数を算出し、アンテナ素子ごとのイコライザ部に設定する。このため、各ストリームがアンテナ素子から送信されても、キャリブレーション信号が互いに打ち消し合い、各ストリームの主信号へ与える干渉を低減することができる。換言すれば、信号送信時にも複数のアンテナ素子間のキャリブレーションをすることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１１０  通信Ｉ／Ｆ部
１２０  プロセッサ
１２１、１２２  ウェイト付与部
１２３、１２４  加算部
１２５、１２６  イコライザ部
１２５ａ  遅延器
１２５ｂ  乗算器
１２５ｃ  加算部
１２７  ＣＡＬ信号生成部
１２８  反転部
１２９  係数算出部
１２９ａ  ＦＦＴ部
１２９ｂ  位相差算出部
１２９ｃ  ＩＦＦＴ部
１３０  メモリ
１４１、１４２  ＤＡＣ
１４３、１４４  パワーアンプ
１４５、１４６  ＢＰＦ
１５０  ＡＤＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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