JP2008092061A

JP2008092061A - 無線通信装置およびキャリブレーション方法

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Publication number: JP2008092061A
Application number: JP2006267914A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Amano; 良晃天野; Takashi Inoue; 隆井上
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP4704306B2

Abstract

【課題】キャリブレーション測定時と実際の通信時において、送受回路を共用することを図る。
【解決手段】高周波部１０ａの送信系の信号を、該アンテナ素子に供給するか、若しくは、全てのアンテナ素子の受信系に分配するかを切り替える第１のスイッチ手段（2-to-2スイッチ１２ａ）と、第１のスイッチ手段から供給された信号を全てのアンテナ素子の受信系に分配する分配手段（合成・分配器１８）と、全てのアンテナ素子の送信系の信号を合成する合成手段（合成・分配器１８）と、高周波部１０ａの受信系に、該アンテナ素子の受信信号を供給するか、若しくは、合成手段により合成された信号を供給するかを切り替える第２のスイッチ手段（2-to-2スイッチ１２ａ）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置およびキャリブレーション方法に関する。

従来、時分割複信（Time Division Duplex：TDD）方式の移動通信システムにおいて、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナを備えた無線通信装置を対象にしたキャリブレーション技術が、例えば特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の従来技術では、実際の通信用の送受回路を有する基地局送受信部とは別に、実際の通信には使用されない、キャリブレーション専用の送受回路を有するキャリブレーション部を設ける（特許文献１の図３参照）。そして、そのキャリブレーション部を用いてアレーアンテナの受信系及び送信系の測定を行い、キャリブレーションウェイトを算出している。
特開２００６−１９９９１号公報

しかし、上述した特許文献１に記載の従来技術では、実際の通信には使用されない送受回路を設けるので、装置のコスト面や小型化の面でよろしくない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、キャリブレーション測定時と実際の通信時において、送受回路を共用することのできる無線通信装置およびキャリブレーション方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線通信装置は、アンテナ素子の各々に対応して設けられる送信系と受信系の伝送特性を測定し、該送信系と受信系の伝送特性の差を補正する無線通信装置において、第１の前記アンテナ素子の送信系の信号を、該第１のアンテナ素子に供給するか、若しくは、全ての前記アンテナ素子の受信系に分配するかを切り替える第１のスイッチ手段と、前記第１のスイッチ手段から供給された信号を全ての前記アンテナ素子の受信系に分配する分配手段と、全ての前記アンテナ素子の送信系の信号を合成する合成手段と、前記第１のアンテナ素子の受信系に、該第１のアンテナ素子の受信信号を供給するか、若しくは、前記合成手段により合成された信号を供給するかを切り替える第２のスイッチ手段と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、第１のアンテナ素子に対応して設けられる送信系と受信系は、実際の通信時には第１のアンテナ素子を介して信号を送信、受信するとともに、キャリブレーション測定時には受信系特性の測定用の信号経路、送信系特性の測定用の信号経路として利用することができる。

本発明に係る無線通信装置においては、前記第１および第２のスイッチ手段の両方を一つの2-to-2スイッチで構成したことを特徴とする。

本発明に係る無線通信装置においては、前記第１および第２のスイッチ手段を、全ての前記アンテナ素子に対して設け、前記分配手段により分配される信号を供給する送信系、および、前記合成手段により合成された信号が供給される受信系を選択する第３のスイッチ手段をさらに備えたことを特徴とする。
この構成によれば、キャリブレーション測定に利用する送信系と受信系を第３のスイッチ手段の切り替えによって任意に変更可能である。

本発明に係るキャリブレーション方法は、アンテナ素子の各々に対応して設けられる送信系と受信系の伝送特性を測定し、該送信系と受信系の伝送特性の差を補正するキャリブレーション方法であって、受信系特性の測定の場合には、第１の前記アンテナ素子の送信系の信号を、該第１のアンテナ素子への供給から、全ての前記アンテナ素子の受信系に分配するように切り替える過程と、前記第１のアンテナ素子の送信系の信号を全ての前記アンテナ素子の受信系に分配する過程と、を有し、送信系特性の測定の場合には、全ての前記アンテナ素子の送信系の信号を合成する過程と、前記第１のアンテナ素子の受信系に供給する信号を、該第１のアンテナ素子の受信信号から、前記合成手段により合成された信号に切り替える過程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、キャリブレーション測定時と実際の通信時において、送受回路を共用することができる。

以下、図面を参照し、本発明の各実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施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１に示される無線通信装置は、TDD方式の移動通信システムにおいて、基地局に用いられる。
図１において、無線通信装置は、アレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子ＡＮＴと、アンテナ素子ＡＮＴの各々に対応して設けられる高周波部１０ａ，１０ｂと、通信用ベースバンド信号処理部２０と、キャリブレーション用ベースバンド信号処理部３０を備える。高周波部１０ａは、一つのアンテナ素子ＡＮＴのみに対して設けられている。その他のアンテナ素子ＡＮＴに対しては、高周波部１０ｂが設けられている。

高周波部１０ａは、カプラ１１、2-to-2スイッチ１２ａ、低雑音増幅器（Low Noise Amplifier：LNA）１３、ダウンコンバータ１４、アップコンバータ１５、大電力増幅器（High Power Amplifier：HPA）１６、減衰器（Attenuator：ATT）１７および合成・分配器１８を有する。高周波部１０ｂは、カプラ１１、2-to-1スイッチ１２ｂ、ＬＮＡ１３、ダウンコンバータ１４、アップコンバータ１５およびＨＰＡ１６を有する。

高周波部１０ａにおいて、カプラ１１は、2-to-2スイッチ１２ａとアンテナ素子ＡＮＴを接続する信号線に対して、合成・分配器１８からの信号線を電気的に結合し、両信号線間で相互に信号を分岐および合成する。これにより、2-to-2スイッチ１２ａからアンテナ素子ＡＮＴに供給された信号は、合成・分配器１８にも供給される。また、合成・分配器１８からカプラ１１に供給された信号は、2-to-2スイッチ１２ａにも供給される。

2-to-2スイッチ１２ａは、二つの入出力端子、一つの出力端子および一つの入力端子を有し、端子間の接続を切り替えることができる。その一つの入出力端子はカプラ１１に接続され、もう一つの入出力端子はＡＴＴ１７に接続され、一つの出力端子はＬＮＡ１３に接続され、一つの入力端子はＨＰＡ１６に接続されている。実際の通信時には、2-to-2スイッチ１２ａは、TDD方式の送受切替タイミングで、カプラ１１からの入力信号をＬＮＡ１３に出力するか（受信状態）、又は、ＨＰＡ１６からの入力信号をカプラ１１に出力するか（送信状態）、を切り替える。キャリブレーション測定時の2-to-2スイッチ１２ａの設定については、後述する。

ＬＮＡ１３は、2-to-2スイッチ１２ａの出力信号を増幅する。ダウンコンバータ１４は、ＬＮＡ１３の出力信号（無線周波数帯の信号）をベースバンド信号に周波数変換する。アップコンバータ１５は、ベースバンド信号を無線周波数帯の信号に周波数変換する。ＨＰＡ１６は、アップコンバータ１５の出力信号を増幅し、2-to-2スイッチ１２ａに出力する。ＡＴＴ１７は、2-to-2スイッチ１２ａと合成・分配器１８の間で送受される信号のレベルを減衰させる。合成・分配器１８は、ＡＴＴ１７の出力信号を入力し、該入力信号を複数に分配して出力する。その分配先は、自高周波部１０ａ内のカプラ１１と、他の高周波部１０ｂ内のカプラ１１である。また、合成・分配器１８は、それら分配先の複数のカプラ１１の出力信号を入力し、該入力信号を合成してＡＴＴ１７に出力する。

一方、高周波部１０ｂにおいては、2-to-2スイッチ１２ａの代わりに2-to-1スイッチ１２ｂを設ける。実際の通信時には、2-to-1スイッチ１２ｂは、TDD方式の送受切替タイミングで、カプラ１１からの入力信号をＬＮＡ１３に出力するか（受信状態）、又は、ＨＰＡ１６からの入力信号をカプラ１１に出力するか（送信状態）、を切り替える。キャリブレーション測定時の2-to-1スイッチ１２ｂの設定については、後述する。高周波部１０ｂのその他の各部１１，１３，１４，１５，１６については高周波部１０ａと同様であり、その説明を省略する。

通信用ベースバンド信号処理部２０は、ＡＤコンバータ（Analog-to-Digital Converter）２１、ＤＡコンバータ（Digital-to-Analog Converter）２２、受信ビーム形成部２３、受信ビーム制御部２４、送信ビーム制御部２５、送信ビーム形成部２６、受信部２７および送信部２８を備える。

通信用ベースバンド信号処理部において、ＡＤコンバータ２１は、各高周波部１０ａ，１０ｂのダウンコンバータ１４の出力信号をデジタル信号に変換し、受信ビーム形成部２３に出力する。ＤＡコンバータ２２は、送信ビーム形成部２６から入力される各アンテナ素子ＡＮＴに対応した送信データをそれぞれアナログ信号に変換し、それぞれ対応する高周波部１０ａ，１０ｂのアップコンバータ１５に出力する。受信ビーム形成部２３は、ＡＤコンバータ２１から入力されるアンテナ素子数分のベースバンド信号を復調し、各復調信号間の相関値を算出する。受信ビーム制御部２４は、受信ビーム形成部２３により算出された相関値に基づいて受信アレー重みを算出する。送信ビーム制御部２５は、受信ビーム制御部２４により算出された受信アレー重みにキャリブレーション補正係数を乗じて、送信アレー重みを算出する。キャリブレーション補正係数は、キャリブレーション用ベースバンド信号処理部３０で算出される。送信ビーム形成部２６は、送信部２８から受け取った送信信号をアンテナ素子数分だけコピーし、その各送信信号を変調し、その各変調信号に送信アレー重みを乗じてＤＡコンバータ２２に出力する。受信部２７は、受信ビーム形成部２３による受信ビームパターンにより、所望の端末局から送信された信号を受信する受信処理を行う。

キャリブレーション用ベースバンド信号処理部３０は、キャリブレーション用信号生成部３１、送受信系キャリブレーション基礎補正係数算出部３２およびキャリブレーション補正係数算出部３３を備える。

キャリブレーション用ベースバンド信号処理部３０において、キャリブレーション用信号生成部３１は、キャリブレーション用信号（以下、Cal信号と称する）を生成する。送受信系キャリブレーション基礎補正係数算出部３２は、キャリブレーション測定時に、受信ビーム形成部２３によりCal信号について復調された復調信号に基づいて、送受信系のキャリブレーション基礎補正係数を算出する。なお、送信系のキャリブレーション基礎補正係数をTxCal基礎補正係数と称し、受信系のキャリブレーション基礎補正係数をRxCal基礎補正係数と称する。キャリブレーション補正係数算出部３３は、RxCal基礎補正係数およびTxCal基礎補正係数に基づいて、キャリブレーション補正係数（以下、Cal補正係数と称する）を算出する。

図１に示す無線通信装置は、上述の構成により、送信ビーム制御を行う。具体的には、アンテナ素子ＡＮＴから送信する各々の送信信号に対して送信アレー重みを乗じることにより、各送信信号の振幅および位相を操作する。これにより、所望の端末局方向には高利得の指向性（ビーム）を形成し、また、非所望の端末局方向には送信信号を打ち消すヌルを形成するような、任意な送信ビームパターンを形成することができる。同様に、受信ビーム制御によって受信ビームパターンを形成することができる。その送信ビーム制御および受信ビーム制御により、移動通信システムにおいて、時間および周波数とは独立した空間（ビームパターン）を用いた空間分割多元接続（Space Division Multiple Access：SDMA）を実現することができる。SDMAによれば、周波数利用効率の改善を図ることが可能になる。

ここで、TDD方式の移動通信システムでは、無線伝搬路の伝送特性の変動速度に対して、十分高速に、送信時と受信時の時間スロットを切り替えることができるならば、送信時と受信時で同一伝搬路であるとみなすことができる。この場合、上述の図１の構成により、受信ビーム制御で用いた受信アレー重みを送信アレー重みに利用することが可能である。ただし、図１に示されるように、アンテナ素子は送信系と受信系で共通であるが、その他の回路は送信系と受信系で異なるために、送信系と受信系で伝送特性の差が生じる。このため、その伝送特性の差を補正するためのキャリブレーションが必要になる。
以下、そのキャリブレーションについて詳細に説明する。

本実施形態に係るキャリブレーション方法では、まずRxCal基礎補正係数およびTxCal基礎補正係数をそれぞれ算出する。次いで、そのRxCal基礎補正係数およびTxCal基礎補正係数からCal補正係数を算出する。そして、Cal補正係数を受信アレー重みに乗じて送信アレー重みを算出することで、キャリブレーションが行われる。

まず、図２を参照して、本実施形態に係るRxCal基礎補正係数の算出時の動作を説明する。図２には、RxCal基礎補正係数算出用のキャリブレーション測定時におけるCal信号の伝送経路（図中の太い矢印線）が示されている。
RxCal基礎補正係数算出用のキャリブレーション測定時には、高周波部１０ａの2-to-2スイッチ１２ａを、「カプラ１１からの入力信号をＬＮＡ１３に出力し、且つ、ＨＰＡ１６からの入力信号をＡＴＴ１７に出力する」ように設定する。また、各高周波部１０ｂの2-to-1スイッチ１２ｂを、「カプラ１１からの入力信号をＬＮＡ１３に出力する」ように設定する。

キャリブレーション用信号生成部３１はCal信号を生成し出力する。送信ビーム形成部２６は、そのCal信号を「高周波部１０ａに対応する要素を１、その他の高周波部１０ｂに対応する要素を０とした送信アレー重み」で重み付けして、高周波部１０ａ向けのポートのみからＤＡコンバータ２２に出力する。そのCal信号は、ＤＡコンバータ２２から高周波部１０ａに出力され、その後、高周波部１０ａ内のアップコンバータ１５、ＨＰＡ１６、2-to-2スイッチ１２ａ、ＡＴＴ１７を経由して合成・分配器１８に入力される。合成・分配器１８から分配出力された各Cal信号は、各高周波部１０ａ，１０ｂのカプラ１１に入力され、それぞれの高周波部１０ａ，１０ｂにおいて、カプラ１１からスイッチ１２ａ，１２ｂ、ＬＮＡ１３、ダウンコンバータ１４を経由してＡＤコンバータ２１に入力され、デジタル信号に変換されて受信ビーム形成部２３に入力される。なお、高周波部１０ａのＨＰＡ１６と各高周波部１０ｂのＬＮＡ１３によって、信号レベルが２段階で増幅されてしまうので、その分をＡＴＴ１７で減衰し、信号レベルを調整する。

ここで、複素信号表記の変数を用いて以降の説明を行う。
キャリブレーション用信号生成部３１で生成されるCal信号をc_Rx (t)とする。第kアンテナ素子に対応する高周波部１０ａ，１０ｂに関し、その送信系（ＤＡコンバータ２２の出力からアップコンバータ１５およびＨＰＡ１６次いでスイッチ１２ａ，１２ｂまで）の伝送特性をh_Tx ^(k) (t)、受信系（スイッチ１２ａ，１２ｂからＬＮＡ１３およびダウンコンバータ１４次いでＡＤコンバータ２１の入力まで）の伝送特性をh_Rx ^(k) (t)とする。高周波部１０ａにおいて2-to-2スイッチ１２ａからＡＴＴ１７を経由して合成・分配器１８までの伝送特性をa_Rxとする。合成・分配器１８の出力からカプラ１１を経由してスイッチ１２ａ，１２ｂまでの伝送特性をd_Rx ^(k)とする。

すると、第kアンテナ素子に対応する高周波部１０ａ，１０ｂから受信ビーム形成部２３に入力されるCal信号y_Rx ^(k) (t)は、（１）式で表される。
y_Rx ^(k) (t) = c_Rx (t)・h_Tx ^(l) (t)・a_Rx・d_Rx ^(k)・h_Rx ^(k) (t) ・・・（１）
但し、高周波部１０ａに対応するアンテナ素子は第lアンテナ素子（k=l）である。

受信ビーム形成部２３は、Cal信号c_Rx (t)を基準信号として、各Cal信号y_Rx ^(k) (t)を復調する。送受信系キャリブレーション基礎補正係数算出部３２は、その各復調信号から、Cal信号c_Rx (t)を参照信号とした相関値CR_Rx ^(k)を（２）式により算出する。
CR_Rx ^(k) (t) = E[y_Rx ^(k) (t)・c_Rx (t)^*]
= h_Tx ^(l) (t)・a_Rx・d_Rx ^(k)・h_Rx ^(k) (t) ・・・（２）
但し、E[]は時間平均を表す。^*は複素共役を表す。

キャリブレーション補正係数算出部３３は、アンテナ素子毎の相関値CR_Rx ^(k)をRxCal基礎補正係数として保持する。

次に、図３を参照して、本実施形態に係るTxCal基礎補正係数の算出時の動作を説明する。図３には、TxCal基礎補正係数算出用のキャリブレーション測定時におけるCal信号の伝送経路（図中の太い矢印線）が示されている。
TxCal基礎補正係数算出用のキャリブレーション測定時には、高周波部１０ａの2-to-2スイッチ１２ａを、「ＨＰＡ１６からの入力信号をカプラ１１に出力し、且つ、ＡＴＴ１７からの入力信号をＬＮＡ１３に出力する」ように設定する。また、各高周波部１０ｂの2-to-1スイッチ１２ｂを、「ＨＰＡ１６からの入力信号をカプラ１１に出力する」ように設定する。

キャリブレーション用信号生成部３１はCal信号を生成し出力する。送信ビーム形成部２６は、そのCal信号を「送信アレー重み＝Cal補正係数」で重み付けして、全ての高周波部１０ａ，１０ｂ向けのポートからＤＡコンバータ２２に出力する。このとき、まだCal補正係数が算出されていない場合には、全ての高周波部１０ａ，１０ｂに対応する送信アレー重みの要素にCal補正係数の初期値「１」を使用する。また、送信ビーム形成部２６は、どの高周波部１０ａ，１０ｂ向けに出力したCal信号であるのかを識別することができるようにしておく。例えば、時分割多重または符号分割多重を用いることにより、各高周波部１０ａ，１０ｂ向けに出力したCal信号をそれぞれ判別することができる。

送信ビーム形成部２６から出力されたCal信号は、ＤＡコンバータ２２から各高周波部１０ａ，１０ｂに出力され、その後、各高周波部１０ａ，１０ｂにおいて、アップコンバータ１５、ＨＰＡ１６、スイッチ１２ａ，１２ｂ、カプラ１１を経由して合成・分配器１８に入力される。合成・分配器１８は、それら入力信号を合成して、高周波部１０ａのＡＴＴ１７に出力する。ＡＴＴ１７から出力された信号は、高周波部１０ａの2-to-2スイッチ１２ａ、ＬＮＡ１３、ダウンコンバータ１４を経由してＡＤコンバータ２１に入力され、デジタル信号に変換されて受信ビーム形成部２３に入力される。なお、各高周波部１０ｂのＨＰＡ１６と高周波部１０ａのＬＮＡ１３によって、信号レベルが２段階で増幅されてしまうので、その分をＡＴＴ１７で減衰し、信号レベルを調整する。

ここで、複素信号表記の変数を用いて以降の説明を行う。
第kアンテナ素子に対応する高周波部１０ａ，１０ｂ向けに送信ビーム形成部２６から出力されるCal信号をc_Tx ^(k) (t)とする。第kアンテナ素子に対応するCal補正係数をα^(k) (t)とする。2-to-1スイッチ１２ｂの出力からカプラ１１を経由して合成・分配器１８までの伝送特性の伝送特性をd_Tx ^(k)とする。合成・分配器１８からＡＴＴ１７を経由して2-to-2スイッチ１２ａまでの伝送路特性をa_Txとする。第kアンテナ素子に対応する高周波部１０ａ，１０ｂの送信系の伝送特性をh_Tx ^(k) (t)、および、受信系の伝送特性をh_Rx ^(k) (t)については、上述のRxCal基礎補正係数の算出時と同じである。

すると、第kアンテナ素子に対応する高周波部１０ａ，１０ｂから受信ビーム形成部２３に入力されるCal信号y_Tx ^(k) (t)は、（３）式で表される。
y_Tx ^(k) (t) = c_Tx ^(k) (t)・α^(k) (t)・h_Tx ^(k) (t)・d_Tx ^(k)・a_Tx・h_Rx ^(l) (t) ・・・（３）
但し、高周波部１０ａに対応するアンテナ素子は第lアンテナ素子（k=l）である。

受信ビーム形成部２３は、Cal信号c_Tx ^(k) (t)を基準信号として、各Cal信号y_Tx ^(k) (t)を復調する。送受信系キャリブレーション基礎補正係数算出部３２は、その各復調信号から、Cal信号c_Tx ^(k) (t)を参照信号とした相関値CR_Tx ^(k)を（４）式により算出する。
CR_Tx ^(k) (t) = E[y_Tx ^(k) (t)・c_Tx ^(k) (t)^*]
=α^(k) (t)・h_Tx ^(k) (t)・d_Tx ^(k)・a_Tx・h_Rx ^(l) (t) ・・・（４）

キャリブレーション補正係数算出部３３は、アンテナ素子毎の相関値CR_Tx ^(k)をTxCal基礎補正係数として保持する。

次に、RxCal基礎補正係数およびTxCal基礎補正係数からCal補正係数を算出する方法を説明する。
RxCal基礎補正係数CR_Rx ^(k)およびTxCal基礎補正係数CR_Tx ^(k)を用いると、受信系の伝送特性h_Rx ^(k) (t)と送信系の伝送特性h_Tx ^(k) (t)の比「h_Rx ^(k) (t)／h_Tx ^(k) (t)」は、（５）式で表される。
h_Rx ^(k) (t)／h_Tx ^(k) (t)=｛CR_Rx ^(k) (t)／（h_Tx ^(l) (t)・a_Rx・d_Rx ^(k)）｝／｛CR_Tx ^(k) (t) ／（α^(k) (t)・d_Tx ^(k)・a_Tx・h_Rx ^(l) (t)）｝・・・（５）

ここで、TDD方式の場合、「a_Rx= a_Tx」及び「d_Rx ^(k)= d_Tx ^(k)」が成り立つとみなせることから、（５）式は（６）式に変形することができる。
h_Rx ^(k) (t)／h_Tx ^(k) (t)=（CR_Rx ^(k) (t)／CR_Tx ^(k) (t)）・（h_Rx ^(l) (t)／h_Tx ^(l) (t)）・α^(k) (t) ・・・（６）

また、「h_Rx ^(l) (t)／h_Tx ^(l) (t)」については、全アンテナ素子に共通の係数であるので、送信ビーム制御に対して影響を与えない。これにより、「h_Rx ^(l) (t)／h_Tx ^(l) (t)」の影響を無視して、「h_Rx ^(k) (t)／h_Tx ^(k) (t)」が１になるように補正するためのCal補正係数α^(k) (t)を求めればよい。従って、キャリブレーション補正係数算出部３３は、（７）式が成り立つように、Cal補正係数α^(k) (t)を算出する。
α^(k) (t) = １／（CR_Rx ^(k) (t)／CR_Tx ^(k) (t)）
= CR_Tx ^(k) (t)）／CR_Rx ^(k) (t) ・・・（７）

そのCal補正係数α^(k) (t)の算出方法としては、最小二乗誤差法による最適化制御技術を利用することができる。具体的には、TxCal基礎補正係数CR_Tx ^(k)とRxCal基礎補正係数CR_Rx ^(k)の比「CR_Tx ^(k) (t)／CR_Rx ^(k) (t)」とCal補正係数α^(k) (t)の差を誤差関数e(t)として定義する。そして、（８）式により、その期待値の二乗を最小化するように制御を行う。
E[|e(t)|²] ＝ E[|（CR_Tx ^(k) (t)／CR_Rx ^(k) (t)） − α^(k) (t)|²] ・・・（８）

上述した第１実施形態によれば、高周波部１０ａ内の送受回路を、キャリブレーション測定時と実際の通信時において共用することができる。これにより、
移動通信システムの基地局の装置コストや小型化に寄与することが可能になる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施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２において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
第２実施形態では、図４に示されるように、全てのアンテナ素子ＡＮＴに対して、2-to-2スイッチ１２ａを有する高周波部１０ｃを設ける。高周波部１０ｃにおいて、2-to-1スイッチ１２ｂの代わりに2-to-2スイッチ１２ａを設ける点以外の構成は、図１に示す高周波部１０ｂと同じである。また、図１に示す高周波部１０ａに設けられていたＡＴＴ１７および合成・分配器１８については、高周波部１０ｃの外部に設ける。また、ｎ-to-1スイッチ４１（ｎは高周波部１０ｃの個数）を設ける。

ｎ-to-1スイッチ４１の多端子側の各入出力端子は、各高周波部１０ｃの2-to-2スイッチ１２ａの一つの入出力端子（図１中のＡＴＴ１７に接続されていた入出力端子に相当）と接続される。ｎ-to-1スイッチ４１の一端子側の入出力端子は、ＡＴＴ１７と接続される。

ｎ-to-1スイッチ４１は、キャリブレーション測定時と実際の通信時において共用する高周波部１０ｃを選択するために使用するものである。つまり、ｎ-to-1スイッチ４１によってＡＴＴ１７に接続される高周波部１０ｃが、図１に示す高周波部１０ａに対応するものとなり、キャリブレーション測定時と実際の通信時において共用される。なお、実際のキャリブレーション測定時の動作は、図１に示す第１実施形態と同様である。また、ｎ-to-1スイッチ４１は、全ての高周波部１０ｃに対して共通の信号経路上にあるので、Cal補正係数の算出には影響しない。

上述した第２実施形態によれば、全ての高周波部１０ｃがいずれもキャリブレーション測定に対応することができる。従って、キャリブレーション測定に対応可能な高周波部１０ｃが固定されず、キャリブレーション測定に利用する高周波部１０ｃをｎ-to-1スイッチ４１の切り替えによって任意に変更可能である。これにより、キャリブレーション測定に利用していた高周波部１０ｃが故障したとしても、ｎ-to-1スイッチ４１の切り替えを行うだけで他の高周波部１０ｃに変更することができ、第１実施形態と同様にキャリブレーション測定を行うことができる。このため、送信ビーム制御機能の稼動を保障することができるとともに、装置保守に必要となる労力を削減することができる。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の第１実施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。同実施形態に係るキャリブレーション測定時の動作を説明するための信号の伝送経路を示す図である。同実施形態に係るキャリブレーション測定時の動作を説明するための信号の伝送経路を示す図である。本発明の第２実施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。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…高周波部、１１…カプラ、１２ａ…2-to-2スイッチ、１２ｂ…2-to-1スイッチ、１３…低雑音増幅器（LNA）、１４…ダウンコンバータ、１５…アップコンバータ、１６…大電力増幅器（HPA）、１７…減衰器（ATT）、１８…合成・分配器、２０…通信用ベースバンド信号処理部、２１…ＡＤコンバータ、２２…ＤＡコンバータ、２３…受信ビーム形成部、２４…受信ビーム制御部、２５…送信ビーム制御部、２６…送信ビーム形成部、２７…受信部、２８…送信部、３０…キャリブレーション用ベースバンド信号処理部、３１…キャリブレーション用信号生成部、３２…送受信系キャリブレーション基礎補正係数算出部、３３…キャリブレーション補正係数算出部、４１…ｎ-to-1スイッチ、ＡＮＴ…アンテナ素子

Claims

アンテナ素子の各々に対応して設けられる送信系と受信系の伝送特性を測定し、該送信系と受信系の伝送特性の差を補正する無線通信装置において、
第１の前記アンテナ素子の送信系の信号を、該第１のアンテナ素子に供給するか、若しくは、全ての前記アンテナ素子の受信系に分配するかを切り替える第１のスイッチ手段と、
前記第１のスイッチ手段から供給された信号を全ての前記アンテナ素子の受信系に分配する分配手段と、
全ての前記アンテナ素子の送信系の信号を合成する合成手段と、
前記第１のアンテナ素子の受信系に、該第１のアンテナ素子の受信信号を供給するか、若しくは、前記合成手段により合成された信号を供給するかを切り替える第２のスイッチ手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
前記第１および第２のスイッチ手段の両方を一つの2-to-2スイッチで構成したことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記第１および第２のスイッチ手段を、全ての前記アンテナ素子に対して設け、
前記分配手段により分配される信号を供給する送信系、および、前記合成手段により合成された信号が供給される受信系を選択する第３のスイッチ手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信装置。
アンテナ素子の各々に対応して設けられる送信系と受信系の伝送特性を測定し、該送信系と受信系の伝送特性の差を補正するキャリブレーション方法であって、
受信系特性の測定の場合には、
第１の前記アンテナ素子の送信系の信号を、該第１のアンテナ素子への供給から、全ての前記アンテナ素子の受信系に分配するように切り替える過程と、
前記第１のアンテナ素子の送信系の信号を全ての前記アンテナ素子の受信系に分配する過程と、を有し、
送信系特性の測定の場合には、
全ての前記アンテナ素子の送信系の信号を合成する過程と、
前記第１のアンテナ素子の受信系に供給する信号を、該第１のアンテナ素子の受信信号から、前記合成手段により合成された信号に切り替える過程と、を有する、
ことを特徴とするキャリブレーション方法。