JP2009188547A

JP2009188547A - 信号処理装置、制御方法、および無線通信装置

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Publication number: JP2009188547A
Application number: JP2008024458A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takano; 裕昭高野; Tomoya Yamaura; 智也山浦
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2028-02-04
Also published as: US20090219184A1; US7800523B2; JP4428451B2

Abstract

【課題】信号処理装置、制御方法、および無線通信装置を提供すること。
【解決手段】アナログ受信処理部２５０、ＡＤ変換部、ＤＡ変換部、およびアナログ送信処理部２４０の各々を複数備え、無線信号を送受信する複数のアンテナが接続される信号処理装置であって、前記アナログ受信処理部の各々は、アンテナにより受信された無線信号をアナログ形式のベースバンド信号に変換して前記ＡＤ変換部に出力し、前記ＤＡ変換部の各々は、デジタル形式のベースバンド信号をアナログ形式に変換して出力し、前記アナログ送信処理部の各々は、ＤＡ変換部から出力されるアナログ形式のベースバンド信号の周波数帯域を高周波側にシフトさせ、前記信号処理装置は、前記アナログ送信処理部の各々と接続されるＤＡ変換部を切替える送信スイッチ部２２０と、前記アナログ受信処理部の各々と接続されるＡＤ変換部を切替える受信スイッチ部２２２と、をさらに備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、信号処理装置、制御方法、および無線通信装置に関する。

近日、例えば特許文献１に記載されているＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）通信方式の研究開発が広く行なわれている。ＭＩＭＯ通信方式は、各無線通信装置に複数のアンテナを設け、複数のアンテナから送信された空間的に多重された信号を無線通信装置が複数のアンテナで受信し、受信した信号を逆行列演算等の信号分離技術を用いて分離する通信方式である。かかるＭＩＭＯ通信方式によれば、伝送速度を向上することが可能である。

より詳細には、無線通信装置は、ＭＩＭＯ通信方式を実現するために、アンテナの他、ＤＡ変換部、アナログ送信処理部、アナログ受信処理部、およびＡＤ変換部などを各々複数備える必要がある。アナログ送信処理部の各々は、ＤＡ変換部から出力されたアナログ形式のベースバンド信号を例えば５ＧＨｚ帯の高周波信号に周波数変換し、アンテナが該高周波信号を無線信号として送信する。また、アナログ受信処理部の各々は、アンテナにより無線信号として受信された高周波信号をアナログ形式のベースバンド信号にダウンコンバージョンし、ＡＤ変換部に出力する。

このような無線通信装置は、アンテナ、ＤＡ変換部、アナログ送信処理部、アナログ受信処理部、およびＡＤ変換部などの特性誤差を較正する、すなわちキャリブレーションを行なう必要がある。以下、アナログ送信処理部、アナログ受信処理部、ＤＡ変換部およびＡＤ変換部のキャリブレーションをＩＱキャリブレーションと、アンテナのキャリブレーションをアンテナキャリブレーションと称する。

ＩＱキャリブレーションは、基準信号を、ＤＡ変換部、アナログ送信処理部、アナログ受信処理部、ＡＤ変換部という経路で帰還させて、帰還された基準信号に基づいて上記各構成の特性誤差を較正する一連の流れを指す場合がある。また、アンテナキャリブレーションは、基準信号を、ＤＡ変換部、アナログ送信処理部、およびアンテナを介して送信し、他のアンテナで受信した基準信号をアナログ受信処理部、ＡＤ変換部という経路で帰還させて、帰還された基準信号に基づいてアンテナの特性誤差を較正する一連の流れを指す場合がある。

ここで、無線通信装置におけるキャリブレーションに際しては、例えば以下の３つの制約条件が満たされている必要がある。
（１）アンテナキャリブレーション時のアナログ送信処理部とＤＡ変換部の組合せ、およびアナログ受信処理部とＡＤ変換部の組合せが、通常の無線通信時と同一であること。
（２）ＩＱキャリブレーション時のアナログ送信処理部とＤＡ変換部の組合せ、およびアナログ受信処理部とＡＤ変換部の組合せが、通常の無線通信時と同一であること。
（３）ＩＱキャリブレーション時に基準信号が経るアナログ送信処理部およびアナログ受信処理部は、同一のアンテナに接続されていること。

「ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ」ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅ８０２．１１ＷｏｒｋｉｎｇＧｒｏｕｐｏｆｔｈｅ８０２Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ、２００７

しかし、アナログ送信処理部とＤＡ変換部の組合せ、およびアナログ受信処理部とＡＤ変換部の組合せが固定されているある無線通信装置では、上記３つの制約条件の全てを満たすことが困難であるという問題があった。例えば、制約条件（１）および（２）を同時に満たそうとすると制約条件（３）が満たされず、制約条件（１）および（３）を同時に満たそうとすると制約条件（２）が満たされない場合があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、アナログ送信処理部とＤＡ変換部の組合せ、およびアナログ受信処理部とＡＤ変換部の組合せを適宜変更することが可能な、新規かつ改良された信号処理装置、制御方法、および無線通信装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、アナログ受信処理部、ＡＤ変換部、ＤＡ変換部、およびアナログ送信処理部の各々を複数備え、無線信号を送受信する複数のアンテナが接続される信号処理装置が提供される。より詳細には、前記アナログ受信処理部の各々は、接続されているアンテナにより受信された無線信号の周波数帯域を低周波側にシフトさせてアナログ形式のベースバンド信号を生成して出力端子から出力し、前記ＡＤ変換部の各々は、接続されているアナログ受信処理部により生成されたアナログ形式のベースバンド信号をデジタル形式に変換して出力し、前記ＤＡ変換部の各々は、入力されるデジタル形式のベースバンド信号をアナログ形式に変換して出力し、前記アナログ送信処理部の各々は、接続されているＤＡ変換部から出力されるアナログ形式のベースバンド信号の周波数帯域を高周波側にシフトさせる。また、前記信号処理装置は、前記アナログ送信処理部の各々と接続されるＤＡ変換部を切替える送信スイッチ部と、前記アナログ受信処理部の各々と接続されるＡＤ変換部を切替える受信スイッチ部と、をさらに備える。

かかる構成においては、送信スイッチ部を設けたことにより、アナログ送信処理部の各々とＤＡ変換部の各々との組合せを例えば必要や目的に応じて変更することができる。また、受信スイッチ部を設けたことにより、アナログ受信処理部の各々とＡＤ変換部の各々との組合せも例えば必要や目的に応じて変更することができる。

また、当該信号処理装置は、前記アナログ受信処理部、前記ＡＤ変換部、前記ＤＡ変換部、前記アナログ送信処理部、および前記アンテナの少なくともいずれかの特性を較正する特性較正部と、前記特性較正部による特性の較正対象に応じて前記送信スイッチ部および前記受信スイッチ部を制御する制御部をさらに備えてもよい。

かかる構成においては、制御部が送信スイッチ部および受信スイッチ部を制御することにより、特性較正部による特性の較正対象に応じて前記アナログ受信処理部、前記ＡＤ変換部、前記ＤＡ変換部、前記アナログ送信処理部などの組合せを異ならせることができる。

さらに、当該信号処理装置は、前記アナログ形式のベースバンド信号が前記アナログ送信処理部の各々により高周波側にシフトされた信号を整流し、整流された信号が前記アナログ送信処理部と同一のアンテナに接続されているアナログ受信処理部の出力端子から出力されるように配置される複数の整流部をさらに備えてもよい。そして、前記制御部は、前記特性較正部による第１のアナログ送信処理部および第１のＤＡ変換部の特性の較正に際し、前記第１のアナログ送信処理部および第１のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、かつ、前記第１のアナログ送信処理部と同一のアンテナに接続されており、前記整流部により整流された信号を出力端子から出力する第１のアナログ受信処理部および第２のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させてもよい。

また、前記制御部は、前記特性較正部による第１のアナログ受信処理部および第１のＡＤ変換部の特性の較正に際し、前記第１のアナログ送信処理部および第２のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、かつ、前記アナログ形式のベースバンド信号が前記第１のアナログ送信処理部により高周波側にシフトされた信号が入力される前記第１のアナログ受信処理部および第１のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させてもよい。

さらに、前記特性較正部による前記アンテナ特性の較正に際し、前記制御部は、第１ステップとして、前記第１のアナログ送信処理部および前記第１のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、かつ、前記第１のアナログ送信処理部に接続されている第１のアンテナから無線信号を受信する第２のアンテナに接続されている第２のアナログ受信処理部および前記第２のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させてもよい。

また、前記制御部は、第２ステップとして、前記第２のアンテナに接続されている第２のアナログ送信処理部と前記第２のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、かつ、前記第２のアンテナから送信された無線信号を受信する前記第１のアンテナに接続されている前記第１のアナログ受信処理部および前記第１のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させてもよい。

さらに、前記制御部は、前記第１のアンテナからの他の無線通信装置への無線信号の送信期間にわたって、前記第１のアナログ送信処理部および前記第１のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、前記第１のアンテナによる他の無線通信装置からの無線信号の受信期間にわたって、前記第１のアナログ受信処理部および前記第１のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させてもよい。

上記のように制御部が送信スイッチ部および受信スイッチ部を制御することにより、特性較正部が、通常の無線通信時のアナログ送信処理部およびＤＡ変換部の組合せでアナログ送信処理部およびＤＡ変換部の特性を較正することができる。また、特性較正部が、通常の無線通信時のアナログ受信処理部およびＡＤ変換部の組合せでアナログ受信処理部およびＡＤ変換部の特性を較正することができる。さらに、特性較正部が、通常の無線通信時のアナログ送信処理部、ＤＡ変換部、アンテナの組合せ、および、アナログ受信処理部、ＡＤ変換部、アンテナの組合せ、でアンテナの特性を較正することができる。

また、第１のＡＤ変換部と第１のアナログ送信処理部の間の配線、および、第１のＤＡ変換部と第１のアナログ受信処理部の間の配線が共用される場合、第１のＡＤ変換部と第１のアナログ送信処理部、および、第１のＤＡ変換部と第１のアナログ受信処理部を同時に接続できない。しかし、このような場合でも、上記のように制御部が送信スイッチ部および受信スイッチ部を制御し、アナログ送信処理部の各々とＤＡ変換部の各々との組合せ、およびアナログ受信処理部の各々とＡＤ変換部の各々との組合せを適宜変更することにより、特性較正部により各構成の特性較正が可能となる。

また、当該信号処理装置は、接続されているＡＤ変換部から出力されるデジタル形式のベースバンド信号をビット列に変換する複数のデジタル受信処理部と、デジタル形式のベースバンド信号を生成し、接続されているＤＡ変換部に出力する複数のデジタル送信処理部と、前記ＡＤ変換部の各々に接続される前記デジタル受信処理部、および前記ＤＡ変換部の各々に接続されるデジタル送信処理部を切替える切替部と、をさらに備えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線信号を送受信する複数のアンテナが接続され、アナログ受信処理部、ＡＤ変換部、ＤＡ変換部、およびアナログ送信処理部の各々を複数備え、前記アナログ受信処理部の各々は、接続されているアンテナにより受信された無線信号の周波数帯域を低周波側にシフトさせてアナログ形式のベースバンド信号を生成して出力端子から出力し、前記ＡＤ変換部の各々は、接続されているアナログ受信処理部により生成されたアナログ形式のベースバンド信号をデジタル形式に変換して出力し、前記ＤＡ変換部の各々は、入力されるデジタル形式のベースバンド信号をアナログ形式に変換して出力し、前記アナログ送信処理部の各々は、接続されているＤＡ変換部から出力されるアナログ形式のベースバンド信号の周波数帯域を高周波側にシフトさせる信号処理装置において実行される制御方法が提供される。より詳細には、当該制御方法は、前記アナログ送信処理部の各々と接続されるＤＡ変換部、および前記アナログ受信処理部の各々と接続されるＡＤ変換部を、特性の較正対象に応じて切替えるステップを含む。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、アンテナ、アナログ受信処理部、ＡＤ変換部、ＤＡ変換部、およびアナログ送信処理部の各々を複数備え、ＭＩＭＯ通信機能を有する無線通信装置が提供される。より詳細には、前記アナログ受信処理部の各々は、接続されているアンテナにより受信された無線信号の周波数帯域を低周波側にシフトさせてアナログ形式のベースバンド信号を生成して出力端子から出力し、前記ＡＤ変換部の各々は、接続されているアナログ受信処理部により生成されたアナログ形式のベースバンド信号をデジタル形式に変換して出力し、前記ＤＡ変換部の各々は、入力されるデジタル形式のベースバンド信号をアナログ形式に変換して出力し、前記アナログ送信処理部の各々は、接続されているＤＡ変換部から出力されるアナログ形式のベースバンド信号の周波数帯域を高周波側にシフトさせる。さらに、前記無線通信装置は、前記アナログ送信処理部の各々と接続されるＤＡ変換部を切替える送信スイッチ部と、前記アナログ受信処理部の各々と接続されるＡＤ変換部を切替える受信スイッチ部と、をさらに備える。

以上説明したように本発明にかかる信号処理装置、制御方法、および無線通信装置によれば、アナログ送信処理部とＤＡ変換部の組合せ、およびアナログ受信処理部とＡＤ変換部の組合せを適宜変更することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕本実施形態にかかる無線通信システムの概要
〔２〕無線通信システムを構成する無線通信装置の詳細な説明
〔２−１〕ＩＱキャリブレーションについて
〔２−２〕アンテナキャリブレーションについて
〔２−３〕本実施形態の目的
〔２−４〕各動作状態時におけるスイッチ状態
〔２−５〕無線通信装置の動作
〔３〕まとめ

〔１〕本実施形態にかかる無線通信システムの概要
まず、図１を参照して本実施形態にかかる無線通信システム１について概略的に説明する。

図１は、本実施形態にかかる無線通信システム１の構成を示した説明図である。図１に示したように、当該無線通信システム１は、無線通信装置６、および無線通信装置６’を備える。以下では、無線通信装置６’から無線通信装置６へ無線信号が送信される場合を説明するが、無線通信装置６、および無線通信装置６’の双方は、受信装置としても送信装置としても動作することが可能である。

無線通信装置６’は、デジタル処理部１０’、アナログ処理部２０’、および複数のアンテナ２２’Ａ〜２２’Ｃを備える。

デジタル処理部１０’は、送信データのビット列からベースバンド信号を生成し、アナログ形式として出力する。また、アナログ処理部２０’は、デジタル処理部１０’から入力されたアナログ形式のベースバンド信号の周波数帯域を高周波側にシフトさせ、周波数帯域がシフトされた高周波信号をアンテナ２２’Ａ〜２２’Ｃへ供給する。そして、アンテナ２２’Ａ〜２２’Ｃの各々は、アナログ処理部２０’から供給される高周波信号を無線信号として無線通信装置６へ送信する。

無線通信装置６は、デジタル処理部１０、アナログ処理部２０、および複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃを備える。

アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの各々は、無線通信装置６’のアンテナ２２’Ａ〜２２’Ｃから送信された無線信号を受信し、高周波信号としてアナログ処理部２０に出力する。アナログ処理部２０は、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃから入力された高周波信号をベースバンド信号に変換し、アナログ形式でデジタル処理部１０へ出力する。デジタル処理部１０は、アナログ形式のベースバンド信号をデジタル形式に変換し、アンテナ２２’Ａ〜２２’Ｃから送信された信号系列に分離し、ビット列を得ることができる。

ここで、デジタル処理部１０による信号分離方法を簡単に説明する。

無線通信装置６’のアンテナ２２’Ａから送信された信号をｘ１、アンテナ２２’Ｂから送信された信号をｘ２、アンテナ２２’Ｃから送信された信号をｘ３とする。また、無線通信装置６のアンテナ２２Ａが受信した信号をｒ１、アンテナ２２Ｂが受信した信号をｒ２、アンテナ２２Ｃが受信した信号をｒ３とする。

また、アンテナ２２’Ａおよびアンテナ２２Ａ間の伝送路の特性をｈ１１、アンテナ２２’Ａおよびアンテナ２２Ｂ間の伝送路の特性をｈ１２、アンテナ２２’Ａおよびアンテナ２２Ｃ間の伝送路の特性をｈ１３とする。また、アンテナ２２’Ｂおよびアンテナ２２Ａ間の伝送路の特性をｈ２１、アンテナ２２’Ｂおよびアンテナ２２Ｂ間の伝送路の特性をｈ２２、アンテナ２２’Ｂおよびアンテナ２２Ｃ間の伝送路の特性をｈ２３とする。さらに、アンテナ２２’Ｃおよびアンテナ２２Ａ間の伝送路の特性をｈ３１、アンテナ２２’Ｂおよびアンテナ２２Ｃ間の伝送路の特性をｈ３２、アンテナ２２’Ｃおよびアンテナ２２Ｃ間の伝送路の特性をｈ３３とする。この場合、無線通信装置６’から送信された信号と、無線通信装置６が受信した信号の関係は、以下の数式１のように表すことができる。

数式１の右辺の第１項は、チャネル行列Ｈ（伝達関数）と称される場合がある。かかるチャネル行列Ｈは、無線通信装置６’がｘ１、ｘ２、およびｘ３を送信する前に既知の信号を送信することにより無線通信装置６において求めることが可能である。

デジタル処理部１０は、チャネル行列Ｈを求めると、チャネル行列Ｈの逆行列を利用してアンテナ２２’Ａから送信された信号をｘ１、アンテナ２２’Ｂから送信された信号をｘ２、およびアンテナ２２’Ｃから送信された信号をｘ３と推定することができる。

このように、無線通信装置６および無線通信装置６’が、複数のアンテナを備え、複数の信号系列の送信、および受信を行なう通信方式は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｕ−ＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｕ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信方式に該当する。かかるＭＩＭＯ通信方式は、利用する周波数帯域を広げることなくアンテナ数に比例して伝送速度を向上させることができる点で効果的である。

なお、無線通信装置６および無線通信装置６’は、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などの情報処理装置であってもよい。

〔２〕無線通信システムを構成する無線通信装置の詳細な説明
以上、図１を参照して本実施形態にかかる無線通信システム１の概要を説明した。続いて、図２〜図２１を参照し、無線通信システム１を構成する無線通信装置６について詳細に説明する。

図２は、本実施形態にかかる無線通信装置６の構成を示した機能ブロック図である。図２に示したように、無線通信装置６は、複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃと、スイッチ２３Ａ〜２３Ｃと、複数のフィルタ２４Ａ〜２４Ｃおよび２６Ａ〜２６Ｃと、複数のパワーアンプ２５Ａ〜２５Ｃと、デジタル処理部１０およびアナログ処理部２０を備える。なお、同一の符号番号の後に異なるアルファベットが付されている各構成（例えば、アンテナ２２Ａとアンテナ２２Ｂ）の機能は実質的に同一であり、特に区別する必要が無い場合には単に符号番号のみを付して示す（例えば、アンテナ２２）。

デジタル処理部１０は、ＭＡＣ処理部１０２と、送信処理部１０４と、複数のデジタル送信処理部１０６Ａ〜１０６Ｃと、ポートセレクタ１１０と、複数のＤＡＣ１１２Ａ〜１１２Ｃと、複数のＡＤＣ１１４Ａ〜１１４Ｃと、複数の共用セレクタ１１６Ａ〜１１６Ｃおよび１１８Ａ〜１１８Ｃと、受信制御部１２４と、複数のデジタル受信処理部１２６Ａ〜１２６Ｃと、を備える。

ＭＡＣ処理部１０２は、無線通信装置６から送信するための各種データを含む任意のフレームのビット列を生成し、送信制御部１０４に出力する。各種データとしては、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽データや、映画、テレビジョン番組、ビデオプログラム、写真、文書、絵画および図表などの映像データや、ゲームおよびソフトフェアなどの任意のデータがあげられる。また、フレームとしては、データフレームの他、ビーコンフレーム、ＲＴＳ（ｒｅｑｕｅｓｔｔｏｓｅｎｄ）フレーム、ＣＴＳ（ｃｌｅａｒｔｏｓｅｎｄ）フレームなどの通信管理用のフレームなどがあげられる。

送信制御部１０４は、ＭＡＣ処理部１０２から入力されたビット列を３つの信号系列に分離する。また、本実施形態にかかる送信制御部１０４は、後述の送信スイッチ２２０Ａ〜２２０Ｃを制御する制御部としての機能、および各種キャリブレーションを行なう特性較正部としての機能を有する。

デジタル送信処理部１０６Ａ〜１０６Ｃは、送信制御部１０４により分離された信号系列のうちの１つを入力され、入力された信号系列をベースバンド信号に変換、あるいは変調する。例えばデジタル送信処理部１０６Ａ〜１０６Ｃは、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式を用いてもよい。

ポートセレクタ１１０は、デジタル送信処理部１０６Ａ〜１０６Ｃの各々をＤＡＣ１１２Ａ〜１１２Ｃのいずれかと接続し、デジタル受信処理部１２６Ａ〜１２６Ｃの各々とＡＤＣ１１４Ａ〜１１４Ｃのいずれかとを接続する。また、ポートセレクタ１１０は、デジタル送信処理部１０６Ａ〜１０６ＣとＤＡＣ１１２Ａ〜１１２Ｃの組合せ、およびデジタル受信処理部１２６Ａ〜１２６ＣとＡＤＣ１１４Ａ〜１１４Ｃの組合せを変更可能であり、切替部としての機能を有する。

ＤＡＣ１１２Ａ〜１１２Ｃは、ＩチャネルおよびＱチャネルのデジタル形式のベースバンド信号が入力され、入力されたベースバンド信号をアナログ形式に変換するＤＡ変換部として機能する。また、ＡＤＣ１１４Ａ〜１１４Ｃは、ＩチャネルおよびＱチャネルのアナログ形式のベースバンド信号が入力され、入力されたベースバンド信号をデジタル形式に変換するＡＤ変換部として機能する。

デジタル受信処理部１２６Ａ〜１２６Ｃは、ＡＤＣ１１４Ａ〜１１４Ｃからデジタル形式のベースバンド信号が入力され、該ベースバンド信号に例えば高速フーリエ変換を施して受信制御部１２４に出力する。

受信制御部１２４は、デジタル受信処理部１２６Ａ〜１２６Ｃから入力される信号から、数式１に示したチャネル行列Ｈを利用して、空間的に多重されていた無線信号を分離し、ビット列に変換してＭＡＣ処理部１２４に出力する空間信号分離部としての機能を有する。
また、受信制御部１２４は、後述の受信スイッチ２２２Ａ〜２２２Ｃを制御する制御部としての機能、および各種キャリブレーションを行なう特性較正部としての機能を有する。

共用セレクタ１１６Ａ〜１１６Ｃは、Ｉチャネルのベースバンド信号をデジタル処理部１０およびアナログ処理部２０間で送受信する。また、共用セレクタ１１８Ａ〜１１８Ｃは、Ｑチャネルのベースバンド信号をデジタル処理部１０およびアナログ処理部２０間で送受信する。かかる共用セレクタ１１６Ａ〜１１６Ｃ、および共用セレクタ１１８Ａ〜１１８Ｃを設けることにより、デジタル処理部１０およびアナログ処理部２０間のＩチャネルおよびＱチャネルの送受信の経路が共通化される。その結果、デジタル処理部１０およびアナログ処理部２０の双方に設けるベースバンド信号の入出力のためのピンの数を抑制することができる。

アナログ処理部２０は、複数の共用セレクタ２１６Ａ〜２１６Ｃおよび共用セレクタ２１８Ａ〜２１８Ｃと、複数の送信スイッチ２２０Ａ〜２２０Ｃと、複数の受信スイッチ２２２Ａ〜２２２Ｃと、複数のアナログ送信処理部２４０Ａ〜２４０Ｃと、複数のアナログ受信処理部２５０Ａ〜２５０Ｃと、複数の整流部２６０Ａ〜２６０Ｃと、を備える。

共用セレクタ２１６Ａ〜２１６Ｃは、無線通信装置６からの無線信号の送信時、Ｉチャネルのベースバンド信号を共用セレクタ１１６Ａ〜１１６Ｃから受信し、接続されている送信スイッチ２２０Ａ〜２２０Ｃに出力する。具体的には、共用セレクタ２１６Ａは送信スイッチ２２０Ａおよび送信スイッチ２２０Ｃと接続され、共用セレクタ２１６Ｂは送信スイッチ２２０Ａおよび送信スイッチ２２０Ｂと接続され、共用セレクタ２１６Ｃは送信スイッチ２２０Ｂおよび送信スイッチ２２０Ｃと接続されている。

また、共用セレクタ２１６Ａ〜２１６Ｃは、無線通信装置６による無線信号の受信時、接続されている受信スイッチ２２２Ａ〜２２２ＣからＩチャネルのベースバンド信号を入力され、共用セレクタ１１６Ａ〜１１６Ｃへ送信する。具体的には、共用セレクタ２１６Ａは受信スイッチ２２２Ａと接続され、共用セレクタ２１６Ｂは受信スイッチ２２２Ｂと接続され、共用セレクタ２１６Ｃは受信スイッチ２２２Ｃと接続されている。

共用セレクタ２１８Ａ〜２１８Ｃは、無線通信装置６からの無線信号の送信時、Ｑチャネルのベースバンド信号を共用セレクタ１１８Ａ〜１１８Ｃから受信し、接続されている送信スイッチ２２０Ａ〜２２０Ｃに出力する。具体的には、共用セレクタ２１８Ａは送信スイッチ２２０Ａおよび送信スイッチ２２０Ｃと接続され、共用セレクタ２１８Ｂは送信スイッチ２２０Ａおよび送信スイッチ２２０Ｂと接続され、共用セレクタ２１８Ｃは送信スイッチ２２０Ｂおよび送信スイッチ２２０Ｃと接続されている。

また、共用セレクタ２１８Ａ〜２１８Ｃは、無線通信装置６による無線信号の受信時、接続されている受信スイッチ２２２Ａ〜２２２ＣからＱチャネルのベースバンド信号を入力され、共用セレクタ１１８Ａ〜１１８Ｃへ送信する。具体的には、共用セレクタ２１８Ａは受信スイッチ２２２Ａと接続され、共用セレクタ２１８Ｂは受信スイッチ２２２Ｂと接続され、共用セレクタ２１８Ｃは受信スイッチ２２２Ｃと接続されている。

かかる共用セレクタ２１６Ａ〜２１６Ｃ、２１８Ａ〜２１８Ｃ、１１６Ａ〜１１６Ｃ、および１１８Ａ〜１１８Ｃを設けることにより、デジタル処理部１０およびアナログ処理部２０間のＩチャネルおよびＱチャネルの送受信の経路が共通化される。その結果、デジタル処理部１０およびアナログ処理部２０の双方に設けるベースバンド信号の入出力のためのピンの数を抑制することができる。

送信スイッチ２２０Ａ〜２２０Ｃの各々は、アナログ送信処理部２４０Ａ〜２４０Ｃの各々と、共用セレクタ２１６Ａ〜２１６Ｃのいずれか、および共用セレクタ２１８Ａ〜２１８Ｃのいずれかを接続する。また、受信スイッチ２２２Ａ〜２２２Ｃの各々は、共用セレクタ２１６Ａ〜２１６Ｃの各々、および共用セレクタ２１８Ａ〜２１８Ｃの各々を、アナログ受信処理部２５０Ａ〜２５０Ｃのいずれかを接続する。

また、詳細については「〔２−４〕各キャリブレーション時におけるスイッチ状態」において後述するが、かかる送信スイッチ２２０Ａ〜２２０Ｃ（送信スイッチ部）および受信スイッチ２２２Ａ〜２２２Ｃ（受信スイッチ部）は、無線通信装置６の動作状態に応じて切替えられる。

アナログ送信処理部２４０Ａ〜２４０Ｃは、図３に示すように、入力されるＩチャネルおよびＱチャネルのベースバンド信号を高周波信号に変換するＩＱモジュレータ２４２（Ａ〜Ｃ）を備える。また、アナログ受信処理部２５０Ａ〜２５０Ｃは、図４に示すように、入力される高周波信号をＩチャネルおよびＱチャネルのベースバンド信号に変換するＩＱデモジュレータ２５２を備える。

図３は、ＩＱモジュレータ２４２の構成例を示した説明図である。図３に示したように、ＩＱモジュレータ２４２は乗算器２４３および２４４を備える。乗算器２４３は、入力されるＩチャネルのベースバンド信号にＣｏｓ波を乗算し、乗算器２４４は、入力されるＱチャネルのベースバンド信号に−Ｓｉｎ波を乗算する。そして、ＩＱモジュレータ２４２は、乗算器２４３および乗算器２４４による乗算結果を多重化して高周波信号として出力する。なお、高周波信号は、図２に示した２ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯に限られず、任意の周波数帯域であってもよい。

図４は、ＩＱデモジュレータ２５２の構成例を示した説明図である。図４に示したように、ＩＱデモジュレータ２５２は乗算器２５３および乗算器２５４を備える。乗算器２５３は、入力される高周波信号にＣｏｓ波を乗算し、Ｉチャネルのベースバンド信号を生成して出力する（ダウンコンバーション）。また、乗算器２５４は、入力される高周波信号に−Ｓｉｎ波を乗算し、Ｑチャネルのベースバンド信号を生成して出力する。整流部２６０Ａ〜２６０Ｃの機能については、以下の「〔２−１〕ＩＱキャリブレーションについて」において説明する。

アナログ送信処理部２４０Ａ〜２４０Ｃおよびアナログ受信処理部２５０Ａ〜２５０Ｃは、各々、アンテナ２２Ａ〜２２Ｃのいずれかと接続されている。なお、アナログ処理部２０およびデジタル処理部１０は、ＩＣチップとして製造可能であり、信号処理装置としての機能を有する。

〔２−１〕ＩＱキャリブレーションについて
上述したように、本実施形態にかかる無線通信装置６は、ＩＱモジュレータ２４２およびＩＱデモジュレータ２５２を備える。ここで、ＩＱモジュレータ２４２およびＩＱデモジュレータ２５２において乗算されるＣｏｓ波および−Ｓｉｎ波は、振幅が同一であり、かつ位相差が９０度であると、図５に示すように正常な信号が得られる。

図５は、Ｃｏｓ波および−Ｓｉｎ波が正常な場合に期待されるＩチャネルおよびＱチャネルを示した説明図である。図５に示したように、正弦波であるＣｏｓ波および−Ｓｉｎ波が正常な場合、ＩチャネルおよびＱチャネルのとり得る値がＩＱ平面上で原点を中心とする円上となると考えられる。

一方、ＩＱモジュレータ２４２およびＩＱデモジュレータ２５２へ与えられる正弦波の振幅が異なることと、ＡＤＣ１１４および／またはＤＡＣ１１２のＩチャネルとＱチャネルのインバランスを主な原因として、例えば図５に示すような振幅エラーが生じる。

図６は、振幅エラーが生じた場合について示した説明図である。図６に示したように、ＩＱモジュレータ２４２およびＩＱデモジュレータ２５２へ与えられる正弦波の振幅が異なったり、ＡＤＣ１１４および／またはＤＡＣ１１２のＩチャネルとＱチャネルのインバランスがあると、ＩＱ平面上で歪みが生じる。より詳細には、図６では、Ｑチャネルの振幅が小さくなってしまった場合の振幅エラーを示している。

さらに、ＩＱモジュレータ２４２およびＩＱデモジュレータ２５２へ与えられる正弦波が直交関係でない場合、例えば図６に示すような位相エラーが生じる。

図７は、位相エラーが生じた場合について示した説明図である。図７に示したように、ＩＱモジュレータ２４２およびＩＱデモジュレータ２５２へ与えられる正弦波が直交関係でなくなると、正常なＩチャネルおよびＱチャネルが得られなくなる。

このように、正弦波の振幅誤差および位相誤差などのＩＱインバランスが存在すると、送信信号および受信信号が歪み、信号成分が劣化してしまう。

したがって、無線通信装置６は、電源導入後、無線通信の開始前に、正弦波の振幅誤差および位相誤差を較正するＩＱキャリブレーションを行なう。以下、図８を参照して当該ＩＱキャリブレーションについて説明する。

図８は、アナログ送信処理部２４０およびアナログ受信処理部２５０の構成を示した説明図である。図８に示したように、アナログ送信処理部２４０は、ＩＱモジュレータ２４２と、スイッチ２４６を備え、アナログ受信処理部２５０は、ＩＱデモジュレータ２５２と、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐ）２５５と、スイッチ２５６および２５９と、ＶＧＡ２５７および２５８を備える。

ＩＱキャリブレーションは、送信側のＩＱキャリブレーションと受信側のＩＱキャリブレーションに分けられる。送信側のＩＱキャリブレーションは、主にＤＡＣ１１２とアナログ送信処理部２４０のキャリブレーションを目的としている。送信側のＩＱキャリブレーションに際しては、ＩＱモジュレータ２４２と整流部２６０がスイッチ２４６により接続され、整流部２６０とＡＤＣ１１４がスイッチ２５９により接続される。

その結果、ＤＡＣ１１２からＩＱモジュレータ２４２に基準信号が入力されると、ＩＱモジュレータ２４２により周波数変換された基準信号が整流部２６０に入力される。整流部２６０は、入力される基準信号を整流する、すなわち信号値を絶対値化してＡＤＣ１１４を介して送信制御部１０４に帰還させる。

送信制御部１０４は、帰還された信号を観測することにより、送信側のＩＱ振幅誤差およびＩＱ位相誤差を補正するための補正係数を取得して、これをデジタル処理部１０側で使用することにより等価的にＩＱインバランスがない送信性能を実現できる。

一方、受信側のＩＱキャリブレーションは、主にＩＱデモジュレータ２５２およびＡＤＣ１１４のキャリブレーションを目的としている。受信側のＩＱキャリブレーションに際しては、ＩＱモジュレータ２４２とＩＱデモジュレータ２５２がスイッチ２４６およびスイッチ２５６により接続され、ＩＱデモジュレータ２５２とＡＤＣ１１４がスイッチ２５９により接続される。

その結果、ＤＡＣ１１２からＩＱモジュレータ２４２に基準信号が入力されると、ＩＱモジュレータ２４２により周波数変換された基準信号がＩＱデモジュレータ２５２に入力される。ＩＱデモジュレータ２５２は入力された信号をダウンコンバージョンし、ＶＧＡ（バリアブルゲインアンプ）２５７および２５８、およびＡＤＣ１１４を介して受信制御部１２４に帰還させる。

ここで、送信側のＩＱインバランスは既に補正されているので、帰還された信号からは、受信側のＩＱインバランスの影響のみ観測することが可能となる。受信制御部１２４は、かかる帰還された信号から受信側のＩＱ振幅誤差とＩＱ位相誤差を見積り、その誤差に応じた補正係数を取得することが可能となる。

〔２−２〕アンテナキャリブレーションについて
続いて、図９および図１０を参照し、アンテナキャリブレーションについて説明する。

ＭＩＭＯ通信方式は、上述してきたように、複数のアンテナから複数のストリーム（信号系列）を空間的に多重して送信して、受信側で受信した信号を信号処理により複数のストリームに分離する技術である。

このＭＩＭＯ通信方式には、送信側で重み係数を用いて送信する方法を適用することができる。このように送信側でも重み係数を使用することにより、送信側と受信側の両方が最適に空間多重および空間分離を行えることが知られている。

なお、送信側で用いられる重み係数は、受信側から送られてきたチャネル推定信号（基準信号）から空間チャネルの状況を取得して、空間チャネルの状況に基づいて送信用の重み係数が計算される。上記重み係数の計算方法は、空間チャネルが可逆性を持っていることを利用している。すなわち、無線通信装置６’から無線通信装置６方向への空間チャネルと、無線通信装置６から無線通信装置６’方向への空間チャネルは同一であるということを利用している。

しかし、無線通信装置６および無線通信装置６’内の各構成（アンテナ２２、フィルタ２４などのＲＦ回路）の伝達関数の特性には、製造時のバラツキによるインバランス（ブランチインバランス）が存在している。空間チャネルに可逆性が成り立っても、このようなブランチインバランスが存在すると、送信側で重み係数を正確に計算することが困難になる。

そこで、無線通信装置６は、ＩＱキャリブレーションの後、無線通信の開始前に、上記ブランチインバランスを解消するためのアンテナキャリブレーション（ブランチキャリブレーション）を行なう。すなわち、アンテナキャリブレーションは、ブランチインバランスを補正することにより、デジタル処理部１０において取得される空間チャネルの可逆性を保ち、通信相手側（例えば、無線通信装置６’）から送られたチャネル推定信号から重み係数を生成するための技術である。

なお、上記のアンテナキャリブレーションを行わない場合には、無線通信装置６がチャネル推定信号を送信し、無線通信装置６’がチャネル推定信号から取得した空間チャネル情報に基づいて無線通信装置６用の重み係数を取得する。その後、無線通信装置６’が取得した重み係数を再度無線通信装置６に送信し、無線通信装置６が受信した重み係数を使用してデータを送信するという流れになる。このように、アンテナキャリブレーションを行わない場合には重み係数の送信によりスループットの大幅な低下が起きる。したがって、無線通信装置６’（受信側）からのチャネル推定信号から無線通信装置６（送信側）で使用する重み係数を求めることが可能となるアンテナキャリブレーションが重要となる。

以下、アンテナキャリブレーションの具体例を示す。アンテナキャリブレーションには、第１のステップと、第２ステップが存在する。

図９は、アンテナキャリブレーションの第１のステップを示した説明図である。アンテナキャリブレーションの第１のステップにおいては、図９に示したように、アンテナ２２Ａとアナログ送信処理部２４０Ａがスイッチ２３Ａにより接続され、アンテナ２２Ｂとアナログ受信処理部２５０Ｂがスイッチ２３Ｂにより接続され、アンテナ２２Ｃとアナログ受信処理部２５０Ｃがスイッチ２３Ｃにより接続される。なお、スイッチ２３Ａ〜スイッチ２３Ｃの切り替えは例えばデジタル処理部１０が指示するようにしてもよい。

その結果、アンテナキャリブレーションの第１のステップにおいては、アンテナ２２Ａから送信されたリファレンス信号をアンテナ２２Ｂおよびアンテナ２２Ｃが受信する。そして、アンテナ２２Ｂおよびアンテナ２２Ｃにより受信された信号をデジタル処理部１０が保持する。

図１０は、アンテナキャリブレーションの第２のステップを示した説明図である。図１０に示したように、アンテナ２２Ａとアナログ送信処理部２４０Ａがスイッチ２３Ａにより接続され、アンテナ２２Ｂとアナログ送信処理部２５０Ｂがスイッチ２３Ｂにより接続され、アンテナ２２Ｃとアナログ送信処理部２５０Ｃがスイッチ２３Ｃにより接続される。

その結果、アンテナキャリブレーションの第２のステップにおいては、アンテナ２２Ｂおよびアンテナ２２Ｃから送信されたリファレンス信号をアンテナ２２Ａが受信する。そして、アンテナ２２Ａにより受信された信号をデジタル処理部１０が保持する。なお、リファレンス信号の折返しは、アンテナを介した折返しではなく、無線通信装置６の内部の折返しであってもよい。

その後、デジタル処理部１０は、第１のステップおよび第２のステップで得られた各処理系列（アンテナ２２とアナログ送信処理部２４０、およびアナログ受信処理部２５０の組）のループバック伝達関数を用いてブランチインバランスを補正するアンテナキャリブレーション係数を計算する。

ここで、図１０に示した送信側の最上段の処理系列の伝達係数をＴｘ（Ａ）、中断の処理系列の伝達係数をＴｘ（Ｂ）、最下段の処理系列の伝達係数をＴｘ（Ｃ）とする。また、図１０に示した受信側の最上段の処理系列の伝達係数をＲｘ（Ａ）、中断の処理系列の伝達係数をＲｘ（Ｂ）、最下段の処理系列の伝達係数をＲｘ（Ｃ）とする。この場合、アンテナキャリブレーションは、以下の数式２が成立するように補正係数Ｋを求めることを目的とする。

以下、第１のステップおよび第２のステップで得られた各処理系列のループバック伝達関数（折り返し信号）を用いて補正係数Ｋを求める方法を説明する。また、以下では、送信側の処理系列ｉから受信側の処理系列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。この場合、第１のステップおよび第２のステップで得られたループバック伝達関数Ｄ（ｉ，ｊ）は以下の数式３のように表現される。

ここで、補正係数Ｋ（Ａ）を基準値として「１．０」とすると、補正係数Ｋ（Ａ〜Ｃ）は以下の数式４のように表現される。

数式４に示した各補正係数を数式２に代入して数式４を検算すると、以下の数式５に示すように、数式２の各項の値が一定であるというアンテナキャリブレーションの目的が達成されることが確認できる。すなわち、アンテナキャリブレーションにおいては、数式４にしたがってデジタル処理部１０の例えば送信制御部１０４や受信制御部１２４が補正係数Ｋを算出する。

〔２−３〕本実施形態の目的
図２に示したように、本実施形態にかかる無線通信装置６のアナログ処理部２０とデジタル処理部１０を接続するための入出力ピンは、コスト削減などの観点から送信時と受信時で共用される。無線通信装置６は、通常、送信と受信を同時に行なわないため、送信信号の経路と受信信号の経路を共用しても問題は生じない。また、送信信号および受信信号は各々３つの系列が存在するが、各送信信号の経路をいずれの受信信号の経路と共用させてもよい。

このような無線通信装置６におけるＩＱキャリブレーションおよびアンテナキャリブレーションは、以下の制約条件を解決して実現できる。
（１）アンテナキャリブレーション時のアナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せ、およびアナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せが、通常の無線通信時と同一であること。
（２）ＩＱキャリブレーション時のアナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せ、およびアナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せが、通常の無線通信時と同一であること。
（３）ＩＱキャリブレーション時に基準信号が経るアナログ送信処理部２４０およびアナログ受信処理部２５０は、同一のアンテナ２２に接続されていること。

以下、上記各制約条件の根拠を説明する。

アンテナキャリブレーションは、送信側の各処理系列、および受信側の各処理系列の伝達関数のインバランスを補正することを目的としている。例えば、ＤＡＣ１１２やＡＤＣ１１４は、ブランチインバランスへの影響が大きい。このため、通常の無線通信時とアンテナキャリブレーション時とで、アンテナキャリブレーション時のアナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せ、およびアナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せが異なると、意味のある補正係数Ｋを取得することが困難になる。以上の理由により、上記の制約条件（１）が存在する。

ＩＱキャリブレーション時には、特に振幅エラーがＤＡＣ１１２およびＡＤＣ１１４の影響を受けて生じる。このため、アナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せ、およびアナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せも、通常の無線通信時とＩＱキャリブレーション時とで異なると、意味のあるＩＱキャリブレーション係数を取得することが困難になる。以上の理由により、上記制約条件（２）が存在する。

また、ＩＱキャリブレーション時に異なるアンテナ２２に接続されるアナログ送信処理部２４０およびアナログ受信処理部２５０でアイソレーションを取って基準信号を折り返すことは困難である。以上の理由により、上記制約条件（３）が存在する。

図２に示したような送信信号の経路と受信信号の経路を共用する無線通信装置６において、仮にアナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せ、およびアナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せが固定されている場合、上記制約条件を満たしてＩＱキャリブレーションとアンテナキャリブレーションを行なうことができなかった。

例えば、アナログ送信処理部２４０ＡとＤＡＣ１１２Ａの接続、およびアナログ受信処理部２５０ＢおよびＡＤＣ１１４Ｂの接続が固定されており、ＩＱキャリブレーション時にアナログ送信処理部２４０Ａからアナログ受信処理部２５０Ｂに基準信号が折り返される場合、制約条件（１）および制約条件（２）は満たされ得る。しかし、この場合は制約条件（３）が満たされない。このように、制約条件（１）および（２）を同時に満たそうとすると制約条件（３）が満たされず、制約条件（１）および（３）を同時に満たそうとすると制約条件（２）が満たされないという問題があった。

そこで、上記のような事情に鑑みて本実施形態にかかる無線通信装置６を創作するに至った。当該無線通信装置６によれば、送信スイッチ２２０Ａ〜２２０Ｃおよび受信スイッチ２２２Ａ〜２２２Ｃの機能により、アナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せ、およびアナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せを適宜変更することができる。その結果、制約条件を満たしてＩＱキャリブレーションとアンテナキャリブレーションを行なうことが可能である。以下、図１１〜図２０を参照し、当該無線通信装置６の各動作状態時における送信スイッチ２２０Ａ〜２２０Ｃおよび受信スイッチ２２２Ａ〜２２２Ｃの状態、および信号経路を説明する。

〔２−４〕各動作状態時におけるスイッチ状態
（通常の無線信号の送信時）
図１１は、通常の無線信号の送信時の無線通信装置６のスイッチ状態を示した説明図である。図１１においては、信号の流路を実線で、信号の流路以外を破線で示している。図１２〜図２０も同様である。

図１１に示したように、通常の無線信号の送信時、アナログ送信処理部２４０Ａ（例えば、第１のアナログ送信処理部）およびＤＡＣ１１２Ａ（例えば、第１のＤＡ変換部）を送信スイッチ２２０Ａが接続する。また、アナログ送信処理部２４０Ｂ（例えば、第２のアナログ送信処理部）およびＤＡＣ１１２Ｂ（例えば、第２のＤＡ変換部）を送信スイッチ２２０Ｂが接続する。さらに、アナログ送信処理部２４０ＣおよびＤＡＣ１１２Ｃを送信スイッチ２２０Ｃが接続する。

その結果、無線信号が、ＤＡＣ１１２Ａおよびアナログ送信処理部２４０Ａを介してアンテナ２２Ａから送信され、ＤＡＣ１１２Ｂおよびアナログ送信処理部２４０Ｂを介してアンテナ２２Ｂから送信される。さらに、無線信号が、ＤＡＣ１１２Ｃおよびアナログ送信処理部２４０Ｃを介してアンテナ２２Ｃから送信される。なお、送信スイッチ２２０のスイッチ状態は送信制御部１０４が切り替えてもよい。

（通常の無線信号の受信時）
図１２は、通常の無線信号の受信時の無線通信装置６のスイッチ状態を示した説明図である。

図１２に示したように、通常の無線信号の受信時、アナログ受信処理部２５０Ａ（例えば、第１のアナログ受信処理部）およびＡＤＣ１１４Ａ（例えば、第１のＡＤ変換部）を受信スイッチ２２２Ａが接続する。また、アナログ受信処理部２５０Ｂ（例えば、第２のアナログ受信処理部）およびＡＤＣ１１４Ｂ（例えば、第２のＡＤ変換部）を受信スイッチ２２２Ｂが接続する。さらに、アナログ受信処理部２５０ＣおよびＡＤＣ１１４Ｃを受信スイッチ２２２Ｃが接続する。

その結果、アンテナ２２Ａにより受信された無線信号がアナログ受信処理部２５０Ａを介してＡＤＣ１１４Ａに到達し、アンテナ２２Ｂにより受信された無線信号がアナログ受信処理部２５０Ｂを介してＡＤＣ１１４Ｂに到達する。さらに、アンテナ２２Ｃにより受信された無線信号がアナログ受信処理部２５０Ｃを介してＡＤＣ１１４Ｃに到達する。なお、受信スイッチ２２２のスイッチ状態は受信制御部１２４が切り替えてもよい。

（送信側のＩＱキャリブレーション時）
図１３〜図１５は、送信側のＩＱキャリブレーション時の無線通信装置６のスイッチ状態を示した説明図である。

図１３に示したように、アナログ送信処理部２４０ＡのＩＱキャリブレーション時は、アナログ送信処理部２４０ＡおよびＤＡＣ１１２Ａを送信スイッチ２２０Ａが接続し、アナログ受信処理部２５０ＡおよびＡＤＣ１１４Ｂを受信スイッチ２２２Ｂが接続する。

その結果、基準信号が、ＤＡＣ１１２Ａ、アナログ送信処理部２４０Ａ、整流部２６０Ａ、アナログ受信処理部２５０Ａ、およびＡＤＣ１１４Ｂを経て受信処理部１２４に到達する。当該到達した信号に基づいて例えば送信制御部１０４がＤＡＣ１１２Ａ、アナログ送信処理部２４０Ａの特性誤差を較正できる。

図１４に示したように、アナログ送信処理部２４０ＢのＩＱキャリブレーション時は、アナログ送信処理部２４０ＢおよびＤＡＣ１１２Ｂを送信スイッチ２２０Ｂが接続し、アナログ受信処理部２５０ＢおよびＡＤＣ１１４Ｃを受信スイッチ２２２Ｃが接続する。

その結果、基準信号が、ＤＡＣ１１２Ｂ、アナログ送信処理部２４０Ｂ、整流部２６０Ｂ、アナログ受信処理部２５０Ｂ、およびＡＤＣ１１４Ｃを経て受信処理部１２４に到達する。当該到達した信号に基づいて例えば送信制御部１０４がＤＡＣ１１２Ｂ、アナログ送信処理部２４０Ｂの特性誤差を較正できる。

図１５に示したように、アナログ送信処理部２４０ＣのＩＱキャリブレーション時は、アナログ送信処理部２４０ＣおよびＤＡＣ１１２Ｃを送信スイッチ２２０Ｃが接続し、アナログ受信処理部２５０ＣおよびＡＤＣ１１４Ａを受信スイッチ２２２Ａが接続する。

その結果、基準信号が、ＤＡＣ１１２Ｃ、アナログ送信処理部２４０Ｃ、整流部２６０Ｃ、アナログ受信処理部２５０Ｃ、およびＡＤＣ１１４Ａを経て受信処理部１２４に到達する。当該到達した信号に基づいて例えば送信制御部１０４がＤＡＣ１１２Ｃ、アナログ送信処理部２４０Ｃの特性誤差を較正できる。

また、図１３〜図１５に示したように、送信側のＩＱキャリブレーションはアナログ送信処理部２４０ごとに順次行なうため、基準信号はデジタル送信処理部１０６Ａで行なっている。また、折り返しで戻ってきた信号もデジタル受信処理部１０６Ａで処理している。

ここで、折り返しは同一のアンテナ２２に接続されているアナログ送信処理部２４０およびアナログ受信処理部２５０において行なわれており、制約条件（３）を満たしている。また、アナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せが、図１１に示した通常の無線信号の送信時の組合せと同一であり、制約条件（２）も満たしている。

（受信側のＩＱキャリブレーション時）
図１６〜図１８は、受信側のＩＱキャリブレーション時の無線通信装置６のスイッチ状態を示した説明図である。

図１６に示したように、アナログ受信処理部２５０ＡのＩＱキャリブレーション時は、アナログ受信処理部２５０ＡおよびＡＤＣ１１４Ａを受信スイッチ２２２Ａが接続し、アナログ送信処理部２４０ＡおよびＤＡＣ１１２Ｂを送信スイッチ２２０Ａが接続する。

その結果、基準信号が、ＤＡＣ１１２Ｂ、アナログ送信処理部２４０Ａ、アナログ受信処理部２５０Ａ、およびＡＤＣ１１４Ａを経て受信処理部１２４に到達する。当該到達した信号に基づいて例えば受信制御部１２４がアナログ受信処理部２５０Ａ、およびＡＤＣ１１４Ａの特性誤差を較正できる。

図１７に示したように、アナログ受信処理部２５０ＢのＩＱキャリブレーション時は、アナログ受信処理部２５０ＢおよびＡＤＣ１１４Ｂを受信スイッチ２２２Ｂが接続し、アナログ送信処理部２４０ＢおよびＤＡＣ１１２Ｃを送信スイッチ２２０Ｂが接続する。

その結果、基準信号が、ＤＡＣ１１２Ｃ、アナログ送信処理部２４０Ｂ、アナログ受信処理部２５０Ｂ、およびＡＤＣ１１４Ｂを経て受信処理部１２４に到達する。当該到達した信号に基づいて例えば受信制御部１２４がアナログ受信処理部２５０Ｂ、およびＡＤＣ１１４Ｂの特性誤差を較正できる。

図１８に示したように、アナログ受信処理部２５０ＣのＩＱキャリブレーション時は、アナログ受信処理部２５０ＣおよびＡＤＣ１１４Ｃを受信スイッチ２２２Ｃが接続し、アナログ送信処理部２４０ＣおよびＤＡＣ１１２Ａを送信スイッチ２２０Ｃが接続する。

その結果、基準信号が、ＤＡＣ１１２Ａ、アナログ送信処理部２４０Ｃ、アナログ受信処理部２５０Ｃ、およびＡＤＣ１１４Ｃを経て受信処理部１２４に到達する。当該到達した信号に基づいて例えば受信制御部１２４がアナログ受信処理部２５０Ｃ、およびＡＤＣ１１４Ｃの特性誤差を較正できる。

ここで、折り返しは同一のアンテナ２２に接続されているアナログ送信処理部２４０およびアナログ受信処理部２５０において行なわれており、制約条件（３）を満たしている。また、アナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せが、図１２に示した通常の無線信号の受信時の組合せと同一であり、制約条件（２）も満たしている。

（アンテナキャリブレーション時）
図１９は、アンテナキャリブレーションの第１のステップ時の無線通信装置６のスイッチ状態を示した説明図である。図２０は、アンテナキャリブレーションの第２のステップ時の無線通信装置６のスイッチ状態を示した説明図である。

図１９に示したように、アンテナキャリブレーションの第１のステップ時は、アナログ送信処理部２４０ＡおよびＤＡＣ１１２Ａを送信スイッチ２２０Ａが接続する。また、アナログ受信処理部２５０ＢおよびＡＤＣ１１４Ｂを受信スイッチ２２２Ｂが接続し、アナログ受信処理部２５０ＣおよびＡＤＣ１１４Ｃを受信スイッチ２２２Ｃが接続する。

その結果、ＤＡＣ１１２Ａ、アナログ送信処理部２４０Ａ、およびアンテナ２２Ａを経てリファレンス信号が送信される。そして、該リファレンス信号が、アンテナ２２Ｂ、アナログ受信処理部２５０Ｂ、およびＡＤＣ１１４Ｂを経て受信制御部１２４に到達する。同様に、上記リファレンス信号が、アンテナ２２Ｃ、アナログ受信処理部２５０Ｃ、およびＡＤＣ１１４Ｃを経て受信制御部１２４に到達し、受信制御部１２４がループバック伝達関数Ｄ（Ａ，Ｂ）、Ｄ（Ａ，Ｃ）を取得する。

図２０に示したように、アンテナキャリブレーションの第２のステップ時は、アナログ送信処理部２４０ＢおよびＤＡＣ１１２Ｂを送信スイッチ２２０Ｂが接続し、アナログ送信処理部２４０ＣおよびＤＡＣ１１２Ｃを送信スイッチ２２０Ｃが接続する。また、アナログ受信処理部２５０ＡおよびＡＤＣ１１４Ａを受信スイッチ２２２Ａが接続する。

その結果、ＤＡＣ１１２Ｂ、アナログ送信処理部２４０Ｂ、およびアンテナ２２Ｂを経てリファレンス信号が送信される。さらに、ＤＡＣ１１２Ｃ、アナログ送信処理部２４０Ｃ、およびアンテナ２２Ｃを経てリファレンス信号が送信される。そして、双方のリファレンス信号が、アンテナ２２Ａ、アナログ受信処理部２５０Ａ、およびＡＤＣ１１４Ａを経て受信制御部１２４に到達し、受信制御部１２４がループバック伝達関数Ｄ（Ｂ，Ａ）、Ｄ（Ｃ，Ａ）を取得する。

無線通信装置６のデジタル処理部１０は、上記第１のステップおよび第２のステップで得られたループバック伝達関数Ｄに基づいて補正係数Ｋを算出することができる。ここで、アナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せ、およびアナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せは通常の無線通信時と同一であるため、制約条件（１）も満たしている。

上記のスイッチ状態の切り替えについて概念的に以下にまとめる。通常の無線通信時のアナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せを第１の送信組合せと称し、アナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せを第１の受信組合せと称する。この場合、アンテナキャリブレーション時、送信スイッチは、アナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せを第１の送信組合せとし、受信スイッチは、アナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せを第１の受信組合せにする。

また、送信側のＩＱキャリブレーション時、送信スイッチは、アナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せを第１の送信組合せとし、受信スイッチは、アナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せを第１の受信組合せと異なる第２の受信組合せとする。さらに、受信側のＩＱキャリブレーション時、送信スイッチは、アナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せを第１の送信組合せと異なる第２の送信組合せとし、受信スイッチは、アナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せを第１の受信組合せとする。

〔２−５〕無線通信装置の動作
以上、図２〜図２０を参照して本実施形態にかかる無線通信装置６の機能を説明した。続いて、図２１を参照して本実施形態にかかる無線通信装置６の動作を説明する。

図２１は、本実施形態にかかる無線通信装置６において実行される制御方法の流れを示したフローチャートである。図２１に示したように、無線通信装置６の送信制御部１０４や受信制御部１２４などの制御部は、送信スイッチ２２０および受信スイッチ２２２をＩＱキャリブレーション用（ＩＱキャリブレーションモード）に切替える（Ｓ４０４）。続いて、無線通信装置６は、送信側および受信側のＩＱキャリブレーションを実行する（Ｓ４０８）。

その後、送信制御部１０４や受信制御部１２４などの制御部は、送信スイッチ２２０および受信スイッチ２２２をアンテナキャリブレーション用（アンテナキャリブレーションモード）に切替える（Ｓ４１２）。続いて、無線通信装置６はアンテナキャリブレーションを実行する（Ｓ４１６）。そして、無線通信装置６は、相手側の例えば無線通信装置６’との無線通信を開始する（Ｓ４２０）。

〔３〕まとめ
以上説明したように、本実施形態にかかる無線通信装置６は、送信スイッチ２２０および受信スイッチ２２２を６箇所に備える。かかる構成により、送信信号の経路と受信信号の経路を共用する無線通信装置６であっても、送信スイッチ２２０および受信スイッチ２２２を適宜切替え、制約条件を満たしてＩＱキャリブレーションおよびアンテナキャリブレーションを行なうことができる。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、無線通信装置６が３つの処理系列を備える場合を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、無線通信装置６の処理系列は２つであっても、４つ以上の多数であってもよい。無線通信装置６の処理系列が２つである場合の無線通信装置６の構成例を図２２に示す。

図２２は、本実施形態にかかる無線通信装置６の変形例を示した説明図である。図２２に示したように、変形例にかかる無線通信装置６は、アンテナ２２、アナログ送信処理部２４０、アナログ受信処理部２５０、ＤＡＣ１１２、ＡＤＣ１１４、デジタル送信処理部１０６、デジタル受信処理部１２６を、各々２つずつ備える。また、変形例にかかる無線通信装置６は、送信スイッチ２２４Ａおよび２２４Ｂ、受信スイッチ２２６Ａおよび２２６Ｂを備えるため、上記「〔２〕無線通信システムを構成する無線通信装置の詳細な説明」で説明した効果が得られる。すなわち、当該変形例によれば、アナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２の組合せ、およびアナログ受信処理部２５０とＡＤＣ１１４の組合せを適宜変更できるため、制約条件を満たすＩＱキャリブレーションおよびアンテナキャリブレーションを実現できる。

また、上記実施形態では、通常の無線信号の送信時に同一アルファベットの付されたアナログ送信処理部２４０とＤＡＣ１１２が接続される場合を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。通常の無線信号の受信時についても同様である。

本実施形態にかかる無線通信システムの構成を示した説明図である。本実施形態にかかる無線通信装置の構成を示した機能ブロック図である。ＩＱモジュレータの構成例を示した説明図である。ＩＱデモジュレータの構成例を示した説明図である。Ｃｏｓ波および−Ｓｉｎ波が正常な場合に期待されるＩチャネルおよびＱチャネルを示した説明図である。振幅エラーが生じた場合について示した説明図である。位相エラーが生じた場合について示した説明図である。アナログ送信処理部およびアナログ受信処理部の構成を示した説明図である。アンテナキャリブレーションの第１のステップを示した説明図である。アンテナキャリブレーションの第２のステップを示した説明図である。通常の無線信号の送信時の無線通信装置のスイッチ状態を示した説明図である。通常の無線信号の受信時の無線通信装置のスイッチ状態を示した説明図である。送信側のＩＱキャリブレーション時の無線通信装置のスイッチ状態を示した説明図である。送信側のＩＱキャリブレーション時の無線通信装置のスイッチ状態を示した説明図である。送信側のＩＱキャリブレーション時の無線通信装置のスイッチ状態を示した説明図である。受信側のＩＱキャリブレーション時の無線通信装置のスイッチ状態を示した説明図である。受信側のＩＱキャリブレーション時の無線通信装置のスイッチ状態を示した説明図である。受信側のＩＱキャリブレーション時の無線通信装置６のスイッチ状態を示した説明図である。アンテナキャリブレーションの第１のステップ時の無線通信装置のスイッチ状態を示した説明図である。アンテナキャリブレーションの第２のステップ時の無線通信装置のスイッチ状態を示した説明図である。本実施形態にかかる無線通信装置において実行される制御方法の流れを示したフローチャートである。本実施形態にかかる無線通信装置の変形例を示した説明図である。

符号の説明

６無線通信装置
１０デジタル処理部
２０アナログ処理部
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃアンテナ
１０６デジタル送信処理部
１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２ＣＤＡＣ
１１４、１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４ＣＡＤＣ
１２６、１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃデジタル受信処理部
２４０、２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃアナログ送信処理部
２５０、２５０Ａ、２５０Ｂ、２５０Ｃアナログ受信処理部

Claims

アナログ受信処理部、ＡＤ変換部、ＤＡ変換部、およびアナログ送信処理部の各々を複数備え、無線信号を送受信する複数のアンテナが接続される信号処理装置であって：
前記アナログ受信処理部の各々は、接続されているアンテナにより受信された無線信号の周波数帯域を低周波側にシフトさせてアナログ形式のベースバンド信号を生成して出力端子から出力し、
前記ＡＤ変換部の各々は、接続されているアナログ受信処理部により生成されたアナログ形式のベースバンド信号をデジタル形式に変換して出力し、
前記ＤＡ変換部の各々は、入力されるデジタル形式のベースバンド信号をアナログ形式に変換して出力し、
前記アナログ送信処理部の各々は、接続されているＤＡ変換部から出力されるアナログ形式のベースバンド信号の周波数帯域を高周波側にシフトさせ、
前記信号処理装置は、
前記アナログ送信処理部の各々と接続されるＤＡ変換部を切替える送信スイッチ部と；
前記アナログ受信処理部の各々と接続されるＡＤ変換部を切替える受信スイッチ部と；
をさらに備えることを特徴とする、信号処理装置。
前記アナログ受信処理部、前記ＡＤ変換部、前記ＤＡ変換部、前記アナログ送信処理部、および前記アンテナの少なくともいずれかの特性を較正する特性較正部と；
前記特性較正部による特性の較正対象に応じて前記送信スイッチ部および前記受信スイッチ部を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の信号処理装置。
前記アナログ形式のベースバンド信号が前記アナログ送信処理部の各々により高周波側にシフトされた信号を整流し、整流された信号が前記アナログ送信処理部と同一のアンテナに接続されているアナログ受信処理部の出力端子から出力されるように配置される複数の整流部をさらに備え、
前記制御部は、
前記特性較正部による第１のアナログ送信処理部および第１のＤＡ変換部の特性の較正に際し、
前記第１のアナログ送信処理部および第１のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、かつ、前記第１のアナログ送信処理部と同一のアンテナに接続されており、前記整流部により整流された信号を出力端子から出力する第１のアナログ受信処理部および第２のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させ、
前記特性較正部による第１のアナログ受信処理部および第１のＡＤ変換部の特性の較正に際し、
前記第１のアナログ送信処理部および第２のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、かつ、前記アナログ形式のベースバンド信号が前記第１のアナログ送信処理部により高周波側にシフトされた信号が入力される前記第１のアナログ受信処理部および第１のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させることを特徴とする、請求項２に記載の信号処理装置。
前記特性較正部による前記アンテナ特性の較正に際し、
前記制御部は、
第１ステップとして、
前記第１のアナログ送信処理部および前記第１のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、かつ、前記第１のアナログ送信処理部に接続されている第１のアンテナから無線信号を受信する第２のアンテナに接続されている第２のアナログ受信処理部および前記第２のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させ、
第２ステップとして、
前記第２のアンテナに接続されている第２のアナログ送信処理部と前記第２のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、かつ、前記第２のアンテナから送信された無線信号を受信する前記第１のアンテナに接続されている前記第１のアナログ受信処理部および前記第１のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させることを特徴とする、請求項３に記載の信号処理装置。
前記制御部は、
前記第１のアンテナからの他の無線通信装置への無線信号の送信期間にわたって、前記第１のアナログ送信処理部および前記第１のＤＡ変換部を前記送信スイッチ部に接続させ、
前記第１のアンテナによる他の無線通信装置からの無線信号の受信期間にわたって、前記第１のアナログ受信処理部および前記第１のＡＤ変換部を前記受信スイッチ部に接続させることを特徴とする、請求項４に記載の信号処理装置。
接続されているＡＤ変換部から出力されるデジタル形式のベースバンド信号をビット列に変換する複数のデジタル受信処理部と；
デジタル形式のベースバンド信号を生成し、接続されているＤＡ変換部に出力する複数のデジタル送信処理部と；
前記ＡＤ変換部の各々に接続される前記デジタル受信処理部、および前記ＤＡ変換部の各々に接続されるデジタル送信処理部を切替える切替部と；
をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の信号処理装置。
無線信号を送受信する複数のアンテナが接続され、アナログ受信処理部、ＡＤ変換部、ＤＡ変換部、およびアナログ送信処理部の各々を複数備え、
前記アナログ受信処理部の各々は、接続されているアンテナにより受信された無線信号の周波数帯域を低周波側にシフトさせてアナログ形式のベースバンド信号を生成して出力端子から出力し、
前記ＡＤ変換部の各々は、接続されているアナログ受信処理部により生成されたアナログ形式のベースバンド信号をデジタル形式に変換して出力し、
前記ＤＡ変換部の各々は、入力されるデジタル形式のベースバンド信号をアナログ形式に変換して出力し、
前記アナログ送信処理部の各々は、接続されているＤＡ変換部から出力されるアナログ形式のベースバンド信号の周波数帯域を高周波側にシフトさせる信号処理装置において実行される制御方法であって：
前記アナログ送信処理部の各々と接続されるＤＡ変換部、および前記アナログ受信処理部の各々と接続されるＡＤ変換部を、特性の較正対象に応じて切替えるステップを含むことを特徴とする、制御方法。
アンテナ、アナログ受信処理部、ＡＤ変換部、ＤＡ変換部、およびアナログ送信処理部の各々を複数備え、ＭＩＭＯ通信機能を有する無線通信装置であって：
前記アナログ受信処理部の各々は、接続されているアンテナにより受信された無線信号の周波数帯域を低周波側にシフトさせてアナログ形式のベースバンド信号を生成して出力端子から出力し、
前記ＡＤ変換部の各々は、接続されているアナログ受信処理部により生成されたアナログ形式のベースバンド信号をデジタル形式に変換して出力し、
前記ＤＡ変換部の各々は、入力されるデジタル形式のベースバンド信号をアナログ形式に変換して出力し、
前記アナログ送信処理部の各々は、接続されているＤＡ変換部から出力されるアナログ形式のベースバンド信号の周波数帯域を高周波側にシフトさせ、
前記無線通信装置は、
前記アナログ送信処理部の各々と接続されるＤＡ変換部を切替える送信スイッチ部と；
前記アナログ受信処理部の各々と接続されるＡＤ変換部を切替える受信スイッチ部と；
をさらに備えることを特徴とする、無線通信装置。