(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームフォーミングを実行する無線通信装置が有する複数の通信系に対するキャリブレーションを制御する、ビームフォーミングアンテナの校正回路であって、
前記無線通信装置の無線通信部において無線信号に対して適用される、振幅及び位相の少なくとも一方に関する補正値を調整する調整処理を、校正期間において実行する調整制御部と、
前記校正期間にて、各通信系においてアンテナから前記無線通信部へ向かう信号のレベルを検出する検出部と、
前記校正期間において前記検出部によって検出された信号レベルが所定レベル以上である場合、前記調整制御部による調整処理を抑止する抑止制御部と、
を具備する校正回路。
【請求項２】
前記校正期間は、送信校正期間及び受信校正期間を含み、
前記調整制御部は、無線通信部において無線送信時に送信無線信号に対して適用される第１補正値を調整する第１調整処理を、前記送信校正期間において実行し、
前記抑止制御部は、前記送信校正期間において前記検出部によって検出された信号レベルが所定レベル以上である場合、前記調整制御部による第１調整処理を抑止する、
請求項１記載の校正回路。
【請求項３】
前記校正期間は、送信校正期間及び受信校正期間を含み、
前記調整制御部は、前記無線通信部において無線受信時に受信無線信号に対して適用される第２補正値を調整する第２調整処理を、受信校正期間において実行し、
前記抑止制御部は、前記受信校正期間において前記検出部によって検出された信号レベルが所定レベル以上である場合、前記調整制御部による第２調整処理を抑止する、
請求項１又は２記載の校正回路。
【請求項４】
前記無線通信装置は、各通信系においてアンテナと無線通信部との間に設けられ且つ前記無線通信部側に接続される第１ポート、前記アンテナ側に接続される第２ポート、前記第１ポートと結合される第３ポート、及び前記第２ポートと結合される第４ポートを含む方向性結合器を有し、
校正回路は、前記送信校正期間において前記第１ポートに向けて送信校正信号を送出する送出部と、前記送出され且つ前記通信系の送信系を通過した送信校正信号を前記第３ポートを介して受信する受信部と、をさらに具備し、
前記調整制御部は、前記送出された送信校正信号と前記受信された送信校正信号とに基づいて、前記第１補正値を調整し、
前記検出部は、前記送信校正期間において前記第４ポートを介して受信する信号レベルを検出する、
請求項２記載の校正回路。
【請求項５】
前記無線通信装置は、各通信系においてアンテナと無線通信部との間に設けられ且つ前記無線通信部側に接続される第１ポート、前記アンテナ側に接続される第２ポート、前記第１ポートと結合される第３ポート、及び前記第２ポートと結合される第４ポートを含む方向性結合器を有し、
校正回路は、前記受信校正期間において前記第３ポートに向けて受信校正信号を送出する送出部と、前記送出され且つ前記通信系の受信系を通過した受信校正信号を受信する受信部と、をさらに具備し、
前記調整制御部は、前記送出された受信校正信号と前記受信された受信校正信号とに基づいて、前記第２補正値を調整し、
前記検出部は、前記受信校正期間において前記第４ポートを介して受信する信号レベルを検出する、
請求項３記載の校正回路。
【請求項６】
ビームフォーミングを実行する無線通信装置が有する複数の通信系に対するキャリブレーションを制御するビームフォーミングアンテナの校正回路によって実行される校正方法であって、
校正期間にて、各通信系においてアンテナから無線通信部へ向かう信号のレベルを検出し、
前記無線通信部において無線信号に対して適用される、振幅及び位相の少なくとも一方に関する補正値を調整する処理であって前記校正期間において実行される調整処理を、前記検出された信号レベルが所定レベル以上である場合に、抑止する、
校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置およびアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アレーアンテナを用いてビームフォーミング機能を実現する無線通信装置（例えば、基地局装置）が提案されている（例えば、特許文献１）。このようなアレーアンテナを用いてビームフォーミング機能を実現する無線通信装置は、それぞれがアンテナを含む複数の通信系を有している。各通信系は、送信系及び受信系を含む。各通信系に含まれる機能部（例えば、アップコンバータ、ダウンコンバータ、アンプ等）には個体差があるため、例えば複数の通信系に対して同じ送信無線信号を入力しても、アンテナ端における送信無線信号の位相及び振幅が、複数の通信系の間でずれてしまう可能性がある。このような位相及び振幅のズレに起因して、ビームフォーミング機能を実現する無線通信装置から放射された電波のビーム方向が所望の方向からずれてしまう可能性がある。デジタルビームフォーミングを用いて、所望の方向にアンテナのビームを形成するためには、予め各アンテナ端での位相、振幅を合わせ込んでおく必要がある。このため、アンテナの校正（キャリブレーション）と言われる動作と仕組みが必要である。【０００３】
そこで、従来、ビームフォーミング機能を実現する無線通信装置において校正処理（つまり、キャリブレーション処理）が実行されている。例えば、送信系に対する校正処理では、既知のパターンを有する送信校正信号を各送信系に入力して各送信系を通過させる。そして、各送信系を通過した送信校正信号をフィードバック信号として、該フィードバック信号と元の送信校正信号との位相及び振幅のズレを検出する。そして、この検出したズレをオフセット値として記憶しておき、実際に無線信号を送信する際に、このオフセット値を補正値として用いて、各送信系の送信無線信号の位相及び振幅を補正する。これにより、複数の通信系のアンテナ端での位相及び振幅のズレを補償することができる。通常、複数の通信系のアンテナ端での位相及び振幅のズレは、温度や時間の経過に伴って変化するので、校正処理は、定期的に実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７８５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アンテナの近くに障害物（例えば、人や鳥類等）が存在する場合、アンテナ反射損失（アンテナリターンロス）が増大することがある。また、アンテナによって非所望波（干渉信号）が受信されることもある。【０００６】
校正期間においてアンテナ反射損失の増大及び非所望波の受信が起こると、正確なキャリブレーションができなくなる可能性がある。【０００７】
本発明の目的は、正確なキャリブレーションを可能とする、ビームフォーミングアンテナの校正回路及び校正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様にかかるビームフォーミングアンテナの校正回路は、ビームフォーミングを実行する無線通信装置が有する複数の通信系に対するキャリブレーションを制御する校正回路であって、前記無線通信装置の無線通信部において無線信号に対して適用される、振幅及び位相の少なくとも一方に関する補正値を調整する調整処理を、校正期間において実行する調整制御部と、前記校正期間にて、各通信系においてアンテナから前記無線通信部へ向かう信号のレベルを検出する検出部と、前記校正期間において前記検出部によって検出された信号レベルが所定レベル以上である場合、前記調整制御部による調整処理を抑止する抑止制御部と、を具備する。【０００９】
本発明の第２の態様にかかるビームフォーミングアンテナの校正方法は、ビームフォーミングを実行する無線通信装置が有する複数の通信系に対するキャリブレーションを制御する校正回路によって実行される校正方法であって、校正期間にて、各通信系においてアンテナから無線通信部へ向かう信号のレベルを検出し、前記無線通信部において無線信号に対して適用される、振幅及び位相の少なくとも一方に関する補正値を調整する処理であって前記校正期間において実行される調整処理を、前記検出された信号レベルが所定レベル以上である場合に、抑止する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、正確なキャリブレーションを可能とする、ビームフォーミングアンテナの校正回路及び校正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の無線通信装置及び校正回路の一例を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の校正回路の処理動作の説明に供する図である。
【図３】第１実施形態の校正回路の処理動作の説明に供する図である。
【図４】第１実施形態の校正回路の処理動作の説明に供する図である。
【図５】アンテナにおける送信電力の反射の説明に供する図である。
【図６】外部干渉波の流れの説明に供する図である。
【図７】第２実施形態の無線通信装置及び校正回路の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。なお、実施形態において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【００１３】
＜第１実施形態＞
＜校正回路の構成例＞
図１は、第１実施形態の無線通信装置及び校正回路の一例を示すブロック図である。この実施形態では４系統のアンテナを合成してビームフォーミングを行う。送信信号は、無線信号を生成する信号処理部２１、補正部（位相・振幅補正部）２２を通過した後、アップコンバータ２３−１〜４、増幅器（送信アンプ）２４−１〜４、スイッチ（送受切り替えスイッチ）２５−１〜４、方向性結合器７−１〜４の順に通過し、アンテナ３−１〜４で出力される。受信信号は、アンテナ３−１〜４に入力された後、方向性結合器７−１〜４、スイッチ（送受切り替えスイッチ）２５−１〜４、増幅器（受信アンプ）２７−１〜４、ダウンコンバータ２６−１〜４、補正部（位相・振幅補正部）２２を通過した後、信号処理部２１に送られる。また、方向性結合器７−１〜４は、送受信回路側のポートがディバイダ／コンバインダ（ＤＩＶ／ＣＯＭＢ）６３に接続され、ディバイダ／コンバインダ６３の合成ポートがスイッチ（送受切り替えスイッチ）６１、アップコンバータ５９並びにダウンコンバータ６７を介して校正信号発生・校正信号処理部５０に接続されている。一方、方向性結合器７−１〜４のアンテナ側のポートは、コンバインダ（ＣＯＭＢ）６９、検出部（信号レベル検出回路）５３を介して校正信号発生・校正信号処理部５０に接続されている。
【００１４】
＜校正回路の構成例の詳細＞
図１において、第１実施形態の無線通信装置１は、無線通信部２と、４つのアンテナ３−１，３−２，３−３，３−４と、校正回路（校正部）５と、方向性結合器７−１，７−２，７−３，７−４とを有している。アンテナ３−１，３−２，３−３，３−４は、それぞれ、後述する「第１通信系」、「第２通信系」、「第３通信系」、及び「第４通信系」に含まれている。以下では、アンテナ３−１，３−２，３−３，３−４を総称して、単にアンテナ３と呼ぶことがある。また、第１通信系、第２通信系、第３通信系、及び第４通信系を総称して、単に通信系と呼ぶことがある。なお、ここでは、一例としてアンテナ３の数、つまり通信系の数を４つとしているが、この数に限定されるものではない。
【００１５】
無線通信部２は、信号処理部２１と、補正部２２と、アップコンバータ２３−１，２３−２，２３−３，２３−４と、増幅器２４−１，２４−２，２４−３，２４−４と、スイッチ２５−１，２５−２，２５−３，２５−４と、ダウンコンバータ２６−１，２６−２，２６−３，２６−４と、増幅器２７−１，２７−２，２７−３，２７−４とを有している。アップコンバータ２３−１、増幅器２４−１、及びスイッチ２５−１は、第１送信系に含まれ、スイッチ２５−１、増幅器２７−１、及びダウンコンバータ２６−１は、第１受信系に含まれる。これら第１送信系及び第１受信系は、第１通信系に含まれる。同様に、アップコンバータ２３−２、増幅器２４−２、及びスイッチ２５−２は、第２送信系に含まれ、スイッチ２５−２、増幅器２７−２、及びダウンコンバータ２６−２は、第２受信系に含まれる。これら第２送信系及び第２受信系は、第２通信系に含まれる。同様に、アップコンバータ２３−３、増幅器２４−３、及びスイッチ２５−３は、第３送信系に含まれ、スイッチ２５−３、増幅器２７−３、及びダウンコンバータ２６−３は、第３受信系に含まれる。これら第３送信系及び第３受信系は、第３通信系に含まれる。同様に、アップコンバータ２３−４、増幅器２４−４、及びスイッチ２５−４は、第４送信系に含まれ、スイッチ２５−４、増幅器２７−４、及びダウンコンバータ２６−４は、第４受信系に含まれる。これら第４送信系及び第４受信系は、第４通信系に含まれる。
【００１６】
以下では、アップコンバータ２３−１，２３−２，２３−３，２３−４を総称して、単にアップコンバータ２３と呼ぶことがある。また、増幅器２４−１，２４−２，２４−３，２４−４を総称して、単に増幅器２４と呼ぶことがある。また、スイッチ２５−１，２５−２，２５−３，２５−４を総称して、単にスイッチ２５と呼ぶことがある。また、ダウンコンバータ２６−１，２６−２，２６−３，２６−４を総称して、単にダウンコンバータ２６と呼ぶことがある。また、増幅器２７−１，２７−２，２７−３，２７−４を総称して、単に増幅器２７と呼ぶことがある。
【００１７】
信号処理部２１は、「送信期間」においてベースバンド信号である送信信号を入力し、該送信信号を送信無線信号に変換する。また、信号処理部２１は、「受信期間」において、補正後の受信無線信号をベースバンド信号である受信信号に変換して、得られた受信信号をベースバンド処理部（図示せず）へ出力する。
【００１８】
補正部２２は、「送信期間」において、信号処理部２１から受け取る送信無線信号を複製して、４つの送信系にそれぞれ対応する４つの送信無線信号を形成する。そして、補正部２２は、各送信無線信号に対して、各送信系に対して設定されている第１補正値を適用することにより、アンテナ端での位相及び振幅のズレを補償するために、各送信系の送信無線信号の位相及び振幅を補正する。
【００１９】
また、補正部２２は、「受信期間」において、各受信系における受信無線処理後の各受信無線信号に対して、各受信系に対して設定されている第２補正値を適用することにより、受信無線信号の位相及び振幅を補正する。
【００２０】
また、補正部２２は、「送信校正期間」において、校正回路５から受け取る送信校正信号を複製して、４つの送信系にそれぞれ対応する４つの送信校正信号を形成する。そして、補正部２２は、各送信校正信号に対して、各送信系に対して設定されている第１補正値を適用することにより、各送信系の送信校正信号の位相及び振幅を補正する。ここで、４つの送信系に対する校正処理は、送信系毎にタイミングをずらして行われるので、補正部２２は、４つの送信系に対して出力タイミングをずらして補正後の送信校正信号を出力する。ここで、例えば、無線通信装置１が時分割復信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）によって通信を行う場合、「送信校正期間」は、受信期間から送信期間へ切り替わる際の、受信期間と送信期間との間の期間とすることができる。
【００２１】
また、補正部２２は、「受信校正期間」において、校正回路５から送出され且つ各受信系を通過した受信校正信号を受け取り、各受信系から受け取った受信校正信号に対して、各受信系に対して設定されている第２補正値を適用することにより、受信校正信号の位相及び振幅を補正する。これら補正後の受信校正信号は、校正回路５へ出力される。例えば、無線通信装置１が時分割復信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）によって通信を行う場合、「受信校正期間」は、送信期間から受信期間へ切り替わる際の、送信期間と受信期間との間の期間とすることができる。
【００２２】
スイッチ２５−１は、「送信期間」及び「送信校正期間」では、第１送信系の増幅器２４−１と方向性結合器７−１とを接続する一方、「受信期間」及び「受信校正期間」では、第１受信系の増幅器２７−１と方向性結合器７−１とを接続する。他のスイッチ２５−２，２５−３，２５−４も、スイッチ２５−１と同様の切替を実行する。
【００２３】
第１送信系のアップコンバータ２３−１及び増幅器２４−１は、「送信期間」において、補正後の送信無線信号に対して送信無線処理（つまり、アップコンバート及び増幅）を施して、送信無線処理後の送信無線信号を、スイッチ２５−１を介して方向性結合器７−１へ出力する。この送信無線信号は、方向性結合器７−１及びアンテナ３−１を介して送信される。第２送信系、第３送信系、及び第４送信系も、第１送信系と同様である。
【００２４】
また、第１送信系のアップコンバータ２３−１及び増幅器２４−１は、「送信校正期間」において、補正後の送信校正信号に対して送信無線処理（つまり、アップコンバート及び増幅）を施して、送信無線処理後の送信校正信号を、スイッチ２５−１を介して方向性結合器７−１へ出力する。第２送信系、第３送信系、及び第４送信系も、第１送信系と同様である。
【００２５】
第１受信系の増幅器２７−１及びダウンコンバータ２６−１は、「受信期間」において、スイッチ２５−１を介して受け取る受信無線信号に対して受信無線処理（つまり、増幅及びダウンコンバート）を施して、受信無線処理後の受信無線信号を補正部２２へ出力する。第２受信系、第３受信系、及び第４受信系も、第１受信系と同様である。
【００２６】
また、第１受信系の増幅器２７−１及びダウンコンバータ２６−１は、「受信校正期間」において、スイッチ２５−１を介して受け取る受信校正信号に対して受信無線処理（つまり、増幅及びダウンコンバート）を施して、受信無線処理後の受信校正信号を補正部２２へ出力する。第２受信系、第３受信系、及び第４受信系も、第１受信系と同様である。
【００２７】
第１通信系の方向性結合器７−１は、４つのポートＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４を有している。ポートＰ１１は、無線通信部２のスイッチ２５−１と接続されている。ポートＰ１２は、アンテナ３−１と接続されている。そして、ポートＰ１１とポートＰ１２とは、方向性結合器７−１内で接続されている。また、ポートＰ１３は、ポートＰ１１と結合されると共に、後述する校正回路５のディバイダ／コンバインダ６３と接続されている。また、ポートＰ１４は、ポートＰ１２と結合されると共に、後述する校正回路５のコンバインダ６９と接続されている。すなわち、ポートＰ１３に入力される受信校正信号は、ポートＰ１１を介して無線通信部２へ入力されることになる。また、ポートＰ１２からポートＰ１１の方向へ流れる信号（例えば、アンテナ３−１で反射される信号、及び、アンテナ３−１で受信される非所望信号）は、ポートＰ１４を介してコンバインダ６９に入力されることになる。なお、第２通信系、第３通信系、及び第４通信系も、第１通信系と同様である。すなわち、第２通信系の方向性結合器７−２は、４つのポートＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４を有し、第３通信系の方向性結合器７−３は、４つのポートＰ３１，Ｐ３２，Ｐ３３，Ｐ３４を有し、第４通信系の方向性結合器７−４は、４つのポートＰ４１，Ｐ４２，Ｐ４３，Ｐ４４を有しており、これらの接続関係は、第１通信系のポートＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４と同様である。以下では、ポートＰ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１を総称して、ポート１と呼ぶことがある。また、ポートＰ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２を総称して、ポート２と呼ぶことがある。また、ポートＰ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３を総称して、ポート３と呼ぶことがある。また、ポートＰ１４，Ｐ２４，Ｐ３４，Ｐ４４を総称して、ポート４と呼ぶことがある。
【００２８】
第１実施形態の校正回路５は、図１に示すように、調整制御部５１と、検出部５３と、抑止制御部５５と、校正信号送出部５７と、アップコンバータ５９と、スイッチ６１と、ディバイダ／コンバインダ（ＤＩＶ／ＣＯＭＢ）６３と、校正信号受信部６５と、ダウンコンバータ６７と、コンバインダ（ＣＯＭＢ）６９とを有している。調整制御部５１、抑止制御部５５、校正信号送出部５７、及び校正信号受信部６５は、上記の校正信号発生・校正信号処理部５０に含まれている。
【００２９】
校正信号送出部５７は、「送信校正期間」において、送信校正信号を補正部２２へ出力する。また、校正信号送出部５７は、「受信校正期間」において、受信校正信号をアップコンバータ５９へ出力する。
【００３０】
アップコンバータ５９は、「受信校正期間」において、受信校正信号を受け取り、該受信校正信号をアップコンバートしてスイッチ６１を介してディバイダ／コンバインダ６３へ送出する。
【００３１】
スイッチ６１は、「受信校正期間」では、アップコンバータ５９とディバイダ／コンバインダ６３とを接続し、「送信校正期間」では、ディバイダ／コンバインダ６３とダウンコンバータ６７とを接続する。
【００３２】
ディバイダ／コンバインダ６３は、方向性結合器７−１，７−２，７−３，７−４のポートＰ１３，２３，３３，４３とそれぞれ接続されている。そして、ディバイダ／コンバインダ６３は、「受信校正期間」では、スイッチ６１を介して受信校正信号を受け取り、受け取った受信校正信号を方向性結合器７−１，７−２，７−３，７−４へ分配する。分配された受信校正信号は、方向性結合器７−１，７−２，７−３，７−４を介して、第１受信系、第２受信系、第３受信系、及び第４受信系を通過することになる。また、ディバイダ／コンバインダ６３は、「送信校正期間」では、第１送信系、第２送信系、第３送信系、及び第４送信系をそれぞれ通過した送信校正信号を、方向性結合器７−１，７−２，７−３，７−４を介して受け取り、受け取った送信校正信号を、スイッチ６１を介してダウンコンバータ６７へ出力する。
【００３３】
ダウンコンバータ６７は、「送信校正期間」において、スイッチ６１を介して受け取った送信校正信号をダウンコンバートして、校正信号受信部６５へ出力する。
【００３４】
校正信号受信部６５は、「受信校正期間」において、第１受信系、第２受信系、第３受信系、及び第４受信系、並びに、補正部２２をそれぞれ通過してきた、複数の受信校正信号を受信する。また、校正信号受信部６５は、「送信校正期間」において、補正部２２、並びに、第１送信系、第２送信系、第３送信系、及び第４送信系をそれぞれ通過してきた、複数の送信校正信号を、ディバイダ／コンバインダ６３、及びスイッチ６１、及びダウンコンバータ６７を介して、受信する。
【００３５】
調整制御部５１は、「受信校正期間」において、第２補正値を調整する第２調整処理を実行する。具体的には、調整制御部５１は、「受信校正期間」において、校正信号受信部６５によって受信された、各受信系を通過してきた受信校正信号と、校正信号送出部５７から送出された元の受信校正信号とを用いて、各受信系に対応する第２補正値を調整する。調整された第２補正値は、補正部２２に設定されることになる。
【００３６】
また、調整制御部５１は、「送信校正期間」において、第１補正値を調整する第１調整処理を実行する。具体的には、調整制御部５１は、「送信校正期間」において、校正信号受信部６５によって受信された、各送信系を通過してきた送信校正信号と、校正信号送出部５７から送出された元の送信校正信号とを用いて、各送信系に対応する第１補正値を調整する。調整された第１補正値は、補正部２２に設定されることになる。
【００３７】
コンバインダ６９は、方向性結合器７−１，７−２，７−３，７−４のポートＰ１４，２４，３４，４４とそれぞれ接続されている。コンバインダ６９は、ポートＰ１４，２４，３４，４４のそれぞれを介して受け取った信号を検出部５３へ出力する。
【００３８】
検出部５３は、コンバインダ６９を介して受け取った信号のレベルを検出する。すなわち、検出部５３は、アンテナ３から無線通信部２へ向かう信号のレベルを検出することができる。この検出された信号レベルは、アンテナ３で反射した信号に起因するアンテナ反射損失のレベル、及び、アンテナ３で受信された非所望信号（干渉信号）のレベルを含む可能性がある。特に、「送信校正期間」では、アンテナ反射損失のレベルが、非所望信号のレベルに比べて大きくなる可能性が高く、キャリブレーションの精度が低下する主な要因となる。一方で、「受信校正期間」では、非所望信号のレベルが、アンテナ反射損失のレベルに比べて大きくなる可能性が高く、キャリブレーションの精度が低下する主な要因となる。
【００３９】
抑止制御部５５は、検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル以上である場合、調整制御部５１による調整処理を抑止する制御（つまり、中断させる制御）を実行する。すなわち、抑止制御部５５は、「送信校正期間」において、検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル以上となった場合、調整制御部５１による上記第１調整処理を抑止する。また、抑止制御部５５は、「受信校正期間」において、検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル以上となった場合、調整制御部５１による上記第２調整処理を抑止する。上記第１調整処理の抑止により、その送信校正期間の後に到来する「送信期間」では、補正部２２は、その送信校正期間より前の送信校正期間において調整された第１補正値を用いて、送信無線信号の位相及び振幅を補正することになる。同様に、上記第２調整処理の抑止により、その受信校正期間の後に到来する「受信期間」では、補正部２２は、その受信校正期間より前の受信校正期間において調整された第２補正値を用いて、受信無線信号の位相及び振幅を補正することになる。この抑止制御部５５の抑止制御によって、キャリブレーション精度が低下する可能性がある状況でキャリブレーションが継続されることを回避することができる。この結果として、アンテナのキャリブレーションが狂うことを防ぐことができるので、正確なキャリブレーションが可能となる。
【００４０】
＜校正回路の動作例＞
本実施形態では通常、一般的なビームフォームングアンテナと同様なキャリブレーション動作が行われる。本実施形態では、無線通信装置１がＴＤＤ装置であるため、送信期間と受信期間を時分割で切り替えるが、その隙間の時間を用いて、送信側のキャリブレーションと受信側のキャリブレーションが周期的に繰り返し実行される。
【００４１】
送信側のキャリブレーションは、４系統の送信系について１系統ずつ順次校正を実行していく。校正信号発生・校正信号処理部５０で生成した校正用信号は、アップコンバータ２３−１や増幅器（送信アンプ）２４−１を経由してアンテナ端まで送られるが、方向性結合器７−１で一部がとりだされ、ディバイダ／コンバイナ６３、ダウンコンバータ６７経由で、校正信号発生・校正信号処理部５０で元の校正信号と比較される。４系統を順番に比較した結果に基づき、補正部（位相振幅補正部）２２でアンテナ端での位相振幅がそろうよう補正値が加減算される。
【００４２】
受信側のキャリブレーションは、校正信号発生・校正信号処理部５０から校正用信号を送出しアップコンバータ５９で送信周波数に変換された後、ディバイダ／コンバインダ６３経由で各受信系の方向性結合器７−１〜４に注入される。各受信系の校正用信号は、増幅器（受信アンプ）２７−１〜４、ダウンコンバータ２６−１〜４を経由して、校正信号発生・校正信号処理部５０に入力される。校正信号発生・校正信号処理部５０は、入力された信号と元の校正用信号と比較して、４系統の受信系の位相振幅が揃うように、補正部（位相振幅補正部）２２で補正値を加減算させる。
【００４３】
＜校正回路の動作例の詳細＞
第１実施形態の無線通信装置１及び校正回路５の処理動作の詳細について説明する。
【００４４】
〈送信校正期間における処理動作〉
「受信期間」から「送信校正期間」に切り替わると、４つのスイッチ２５は、それぞれ、増幅器２４と方向性結合器７とが接続するように切り替わる。また、スイッチ６１は、ディバイダ／コンバインダ６３とダウンコンバータ６７とが接続するように切り替わる。
【００４５】
次いで、校正信号送出部５７は、送信校正信号を補正部２２へ出力する。この送信校正信号は、補正部２２によって４つの送信校正信号に複製され、該４つの送信校正信号は、それぞれ対応する送信系に設定されている第１補正値を適用することにより、送信補正信号の位相及び振幅が補正される。そして、補正後の４つの送信校正信号は、互いに出力タイミングがずらされて、４つの送信系に対して出力される。すなわち、４つの送信系は、互いに校正処理のタイミングがずらされる。そして、各送信系を通過した送信校正信号は、方向性結合器７、ディバイダ／コンバインダ６３、及びダウンコンバータ６７を通過した後に、校正信号受信部６５によって順次受信される。
【００４６】
調整制御部５１は、校正信号受信部６５によって受信された、各送信系を通過してきた送信校正信号と、校正信号送出部５７から送出された元の送信校正信号とを用いて、各送信系に対応する第１補正値を調整する。
【００４７】
ただし、抑止制御部５５は、検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル未満の場合、調整制御部５１による第１調整処理を継続させる一方で、検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル以上となった場合、調整制御部５１による第１調整処理を抑止する。第１調整処理の抑止により、その送信校正期間の後に到来する「送信期間」では、補正部２２は、その送信校正期間より前の送信校正期間において調整された第１補正値を用いて、送信無線信号の位相及び振幅を補正することになる。
【００４８】
図２及び図３は、第１実施形態の校正回路の処理動作の説明に供する図である。図２及び図３のそれぞれの上図において、「ＲＸ」は、受信期間を表し、「ＴＸ」は、送信期間を表し、「ＴＸ  ＣＡＬ」は、送信校正期間を表し、「ＲＸ  ＣＡＬ」は、受信校正期間を表している。また、図２及び図３のそれぞれの下図において、検出レベルの推移の例が示されている。
【００４９】
図２に示す検出レベルの推移では、送信校正期間及び受信校正期間のいずれにおいても、検出レベルが閾値Ｔｈより低くなっている。このため、抑止制御部５５は調整制御部５１による調整処理を抑止しないので、調整制御部５１は、送信校正期間において第１調整処理を実行（完了）し、受信校正期間において第２調整処理を実行（完了）している。なお、閾値Ｔｈは、基準レベルを示している。
【００５０】
これに対して、図３に示す検出レベルの推移では、１つの送信校正期間において、検出レベルが閾値よりも大きくなっている。このため、抑止制御部５５は調整制御部５１による送信校正期間での第１調整処理を抑止する。上記第１調整処理の抑止により、その送信校正期間の後に到来する「送信期間」では、無線通信部２は、その送信校正期間より前の送信校正期間において調整された第１補正値を用いて、送信無線信号の位相及び振幅を補正することになる。
【００５１】
〈受信校正期間における処理動作〉
「送信期間」から「受信校正期間」に切り替わると、４つのスイッチ２５は、それぞれ、増幅器２７と方向性結合器７とが接続するように切り替わる。また、スイッチ６１は、ディバイダ／コンバインダ６３とアップコンバータ５９とが接続するように切り替わる。
【００５２】
次いで、校正信号送出部５７は、受信校正信号をアップコンバータ５９へ出力する。この受信校正信号は、アップコンバートされた後に、ディバイダ／コンバインダ６３によって４つの受信系にそれぞれ分配される。そして、各受信系を通過した受信校正信号は、補正部２２によって各受信系に設定された第２補正値が適用されることにより、位相及び振幅が補正された後に、校正信号受信部６５によって受信される。
【００５３】
調整制御部５１は、校正信号受信部６５によって受信された、各受信系を通過してきた受信校正信号と、校正信号送出部５７から送出された元の受信校正信号とを用いて、各受信系に対応する第２補正値を調整する。
【００５４】
ただし、抑止制御部５５は、検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル未満の場合、調整制御部５１による第２調整処理を継続させる一方で、検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル以上となった場合、調整制御部５１による第２調整処理を抑止する。第２調整処理の抑止により、その受信校正期間の後に到来する「受信期間」では、補正部２２は、その受信校正期間より前の受信校正期間において調整された第２補正値を用いて、受信無線信号の位相及び振幅を補正することになる。
【００５５】
図４は、第１実施形態の校正回路の処理動作の説明に供する図である。図４の上図において、「ＲＸ」は、受信期間を表し、「ＴＸ」は、送信期間を表し、「ＴＸ  ＣＡＬ」は、送信校正期間を表し、「ＲＸ  ＣＡＬ」は、受信校正期間を表している。また、図４の下図において、検出レベルの推移の例が示されている。
【００５６】
図４に示す検出レベルの推移では、１つの受信校正期間において、検出レベルが閾値よりも大きくなっている。このため、抑止制御部５５は調整制御部５１による受信校正期間での第２調整処理を抑止する。上記第２調整処理の抑止により、その受信校正期間の後に到来する「受信期間」では、無線通信部２は、その受信校正期間より前の受信校正期間において調整された第２補正値を用いて、受信無線信号の位相及び振幅を補正することになる。
【００５７】
ここで、アンテナ３の周辺に人や鳥類などの障害物が近づいたケースを考える。このとき、アンテナ３のリターンロスが悪化するため、増幅器２４の負荷が変動することになる。増幅器２４の負荷変動が起こると、アンプの特性が変化するため、位相、振幅が狂ってしまう。一般的にビームフォーミングを実施するためには、位相変動レベルを数度、振幅変動レベルを１／１０デシベルオーダーに抑えないと、実用的な特性が得られない。このため、増幅器２４の負荷変動についての僅かな特性変動も無視できない。
【００５８】
リターンロスが悪化すると、アンテナ３における送信電力の反射が大きくなる。図５において、アンテナにおける送信電力の反射を、矢印で示している。検出部５３は、この送信電力の反射を検出することができる。そして、上述の通り、抑止制御部５５は、検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル以上である場合、調整制御部５１による調整処理を抑止する制御を実行する。すなわち、検出部５３において所定レベル以上の信号レベルが検出されると、キャリブレーション動作を中断するように作用させる。キャリブレーションが中断した場合、前回のキャリブレーション校正値を使用して、信号の位相振幅補正値を変更しないようにする。なお、図５においては、図面を簡潔にするために、第１通信系のみを示し、第２通信系、第３通信系、及び第４通信系を省略している。
【００５９】
次に、無線通信装置１の外部から干渉波（非所望波）が入力されるケースを考える。受信校正期間において、外部干渉波がアンテナ３を介して受信されると、受信校正信号の位相及び振幅が外部干渉波による影響によって変化してしまい、正確なキャリブレーションができなくなってしまう。干渉波レベルが高い時には、ポートＰ１４に流れる信号レベルも高くなる。図６において、外部干渉波の流れを、矢印で示している。検出部５３は、この外部干渉波のレベルを検出することができる。そして、上述の通り、抑止制御部５５は、検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル以上である場合、調整制御部５１による調整処理を抑止する制御を実行する。すなわち、検出部５３において所定レベル以上の信号レベルが検出されると、キャリブレーション動作を中断するように作用させる。キャリブレーションが中断した場合、前回のキャリブレーション校正値を使用して、信号の位相振幅補正値を変更しないようにする。なお、図６においては、図面を簡潔にするために、第１通信系のみを示し、第２通信系、第３通信系、及び第４通信系を省略している。
【００６０】
以上のように第１実施形態によれば、無線通信装置１は、各通信系においてアンテナ３と無線通信部２との間に設けられ且つ無線通信部２の側に接続されるポートＰ１、アンテナ３の側に接続されるポートＰ２、ポートＰ１と結合されるポートＰ３、及びポートＰ２と結合されるポートＰ４を含む方向性結合器７を有している。そして、校正回路５は、送信校正期間においてポートＰ１に向けて送信校正信号を送出する校正信号送出部５７と、校正信号送出部５７から送出され且つ通信系の送信系を通過した送信校正信号をポートＰ３を介して受信する校正信号受信部６５と、を有している。そして、調整制御部５１は、校正信号送出部５７から送出された元の送信校正信号と校正信号受信部６５で受信された送信校正信号とに基づいて、第１補正値を調整する第１調整処理を実行する。ただし、抑止制御部５５は、送信校正期間において検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル以上である場合、調整制御部５１による第１調整処理を抑止する。
【００６１】
この校正回路５の構成により、送信校正期間においてキャリブレーション精度が低下する主な要因となるアンテナ反射損失のレベルが大きくなった場合、調整制御部５１による第１調整処理を抑止することができる。これにより、キャリブレーション精度が低下する可能性がある状況でキャリブレーションが継続されることを回避することができる。この結果として、アンテナのキャリブレーションが狂うことを防ぐことができるので、正確なキャリブレーションが可能となる。
【００６２】
また、校正回路５において、校正信号送出部５７は、受信校正期間においてポートＰ３に向けて受信校正信号を送出し、校正信号受信部６５は、校正信号送出部５７から送出され且つ通信系の受信系を通過した受信校正信号を受信する。そして、検出部５３は、受信校正期間においてポートＰ４を介して受信する信号レベルを検出する。そして、調整制御部５１は校正信号送出部５７から送出された元の受信校正信号と前記受信された受信校正信号とに基づいて、第２補正値を調整する第２調整処理を実行する。ただし、抑止制御部５５は、受信校正期間において検出部５３によって検出された信号レベルが所定レベル以上である場合、調整制御部５１による第２調整処理を抑止する。
【００６３】
この校正回路５の構成により、受信校正期間においてキャリブレーション精度が低下する主な要因となる非所望波のレベルが大きくなった場合、調整制御部５１による第２調整処理を抑止することができる。これにより、キャリブレーション精度が低下する可能性がある状況でキャリブレーションが継続されることを回避することができる。この結果として、アンテナのキャリブレーションが狂うことを防ぐことができるので、正確なキャリブレーションが可能となる。
【００６４】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、無線通信装置と校正回路との間で、アップコンバータ及びダウンコンバータを兼用する実施形態に関する。
【００６５】
図７は、第２実施形態の無線通信装置及び校正回路の一例を示すブロック図である。図７において、無線通信装置１は、スイッチ７１，７２，７３，７４を有している。ここで、第２実施形態では、第１実施形態と比べて、無線通信装置１のアップコンバータ２３−３，２３−４、増幅器２４−３，２４−４、ダウンコンバータ２６−３，２６−４、及び、増幅器２７−３，２７−４が、校正回路５との間で兼用される。このため、第２実施形態の校正回路５は、第１実施形態と比べて、アップコンバータ５９、スイッチ６１、及びダウンコンバータ６７を有していない。
【００６６】
「送信期間」では、スイッチ７１，７２は、第３送信系の増幅器２４−３と方向性結合器７−３とを接続し、スイッチ７３，７４は、第４送信系の増幅器２４−４と方向性結合器７−４とを接続する。
【００６７】
「受信期間」では、スイッチ７１，７２は、第３受信系の増幅器２７−３と方向性結合器７−３とを接続し、スイッチ７３，７４は、第４受信系の増幅器２７−４と方向性結合器７−４とを接続する。
【００６８】
第２実施形態の「送信校正期間」は、互いに時間的に重ならない、「第１送信校正部分期間」及び第１送信校正部分期間の後の「第２送信校正部分期間」を含んでいる。「第１送信校正部分期間」では、スイッチ７１，７２は、第３送信系の増幅器２４−３と方向性結合器７−３とを接続する一方で、スイッチ７３，７４は、第４受信系の増幅器２７−４とディバイダ／コンバインダ６３とを接続する。これにより、校正信号送出部５７から送出された送信校正信号は、第１送信系、第２送信系、及び第３送信系を通過した後に、方向性結合器７−１，７−２，７−３、ディバイダ／コンバインダ６３、スイッチ７３，７４、増幅器２７−４、及びダウンコンバータ２６−４を介して、校正信号受信部６５によって受信されることになる。
【００６９】
ここで、「第１送信校正部分期間」では、校正信号受信部６５は、第４送信系を通過した送信校正信号を受信することができない。そこで、「第２送信校正部分期間」では、スイッチ７１，７２は、第３受信系の増幅器２７−３とディバイダ／コンバインダ６３とを接続する一方で、スイッチ７３，７４は、第４送信系の増幅器２４−４と方向性結合器７−４とを接続する。これにより、校正信号送出部５７から送出された送信校正信号は、第１送信系、第２送信系、及び第４送信系を通過した後に、方向性結合器７−１，７−２，７−４、ディバイダ／コンバインダ６３、スイッチ７１，７２、増幅器２７−３、及びダウンコンバータ２６−３を介して、校正信号受信部６５によって受信されることになる。
【００７０】
同様に、第２実施形態の「受信校正期間」は、互いに時間的に重ならない、「第１受信校正部分期間」及び第１受信校正部分期間の後の「第２受信校正部分期間」を含んでいる。「第１受信校正部分期間」では、スイッチ７１，７２は、第３受信系の増幅器２７−３と方向性結合器７−３とを接続する一方で、スイッチ７３，７４は、第４送信系の増幅器２４−４とディバイダ／コンバインダ６３とを接続する。これにより、校正信号送出部５７から第４送信系のアップコンバータ２３−４へ送出された受信校正信号は、アップコンバータ２３−４、増幅器２４−４、スイッチ７３，７４、ディバイダ／コンバインダ６３、及び方向性結合器７−１，７−２，７−３を通過した後に、第１受信系、第２受信系、及び第３受信系をそれぞれ通過して、校正信号受信部６５によって受信されることになる。
【００７１】
ここで、「第１受信校正部分期間」では、校正信号受信部６５は、第４受信系を通過した受信校正信号を受信することができない。そこで、「第２受信校正部分期間」では、スイッチ７１，７２は、第３送信系の増幅器２４−３とディバイダ／コンバインダ６３とを接続する一方で、スイッチ７３，７４は、第４受信系の増幅器２７−４と方向性結合器７−４とを接続する。これにより、校正信号送出部５７から第３送信系のアップコンバータ２３−３へ送出された受信校正信号は、アップコンバータ２３−３、増幅器２４−３、スイッチ７１，７２、ディバイダ／コンバインダ６３、及び方向性結合器７−１，７−２，７−４を通過した後に、第１受信系、第２受信系、及び第４受信系をそれぞれ通過して、校正信号受信部６５によって受信されることになる。
【００７２】
以上のような第２実施形態の無線通信装置１及び校正回路５の構成によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第２実施形態の無線通信装置１及び校正回路５の構成によれば、無線通信装置１のアップコンバータ２３−３，２３−４、増幅器２４−３，２４−４、ダウンコンバータ２６−３，２６−４、及び、増幅器２７−３，２７−４が、校正回路５との間で兼用されるので、装置をコンパクトにすることができる。
【００７３】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００７４】
この出願は、２０１７年４月１４日に出願された日本出願特願２０１７−０８０８７４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００７５】
１  無線通信装置
２  無線通信部
５  校正回路
７  方向性結合器
２１  信号処理部
２２  補正部
２３，５９  アップコンバータ
２４，２７  増幅器
２５，６１，７１，７２，７３，７４  スイッチ
２６，６７  ダウンコンバータ
５０  校正信号発生・校正信号処理部
５１  調整制御部
５３  検出部
５５  抑止制御部
５７  校正信号送出部
６３  ディバイダ／コンバインダ
６５  校正信号受信部
６９  コンバインダ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  ポート
【図１】
0006766955.tif 000002
【図２】
0006766955.tif 000003
【図３】
0006766955.tif 000004
【図４】
0006766955.tif 000005
【図５】
0006766955.tif 000006
【図６】
0006766955.tif 000007
【図７】
0006766955.tif 000008