JP2016167781A - 無線通信装置及び無線通信装置の制御方法 - Google Patents

無線通信装置及び無線通信装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ベクトル合成型移相器に搭載される複数の増幅器の各々に設定される利得の制御幅を抑制すること。【解決手段】移相器は、4つ以上の増幅器を有し、4つ以上の増幅器のうち、利得が設定される一部の増幅器からの出力を合成して、任意の位相を有する出力信号を生成する。記憶部は、所定の位相範囲に出力信号の位相が存在するように、出力信号の位相と、4つ以上の増幅器のうち、2つの増幅器又は当該2つの増幅器を含む3つ以上の増幅器の各々の利得とを対応付けて記憶する。所定の位相範囲は、4つ以上の増幅器のうち、任意の2つの増幅器が増幅する2つの信号の位相で挟まれ、かつ、2つの信号の位相に達しない所定の位相範囲である。利得制御部は、出力信号の送受信に用いられる出力信号の位相に対応する利得である設定利得を記憶部から取得し、一部の増幅器となる、2つの増幅器又は3つ以上の増幅器の各々の利得を設定利得に設定する。【選択図】図1

Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信装置の制御方法に関する。
近年、無線通信の通信量の増大に伴い、30GHz以上の高周波帯域を用いたデータ通信が行われている。このような状況の下で、電波の減衰を抑えるための通信方式として、アレー合成方式が注目されている。アレー合成方式は、任意の位相を有する出力信号を複数のアンテナから出力して合成することで、各アンテナの指向性を高め、電波の減衰を抑える技術である。
アレー合成方式を採用する無線通信装置では、任意の位相を実現するために、ベクトル合成型移相器が用いられことがある。ベクトル合成型移相器は、利得が可変である2つの増幅器であって、入力信号から分岐された、互いに90°位相が異なる2つの信号を増幅する2つの増幅器を有し、これら2つの増幅器からの出力を合成して、任意の位相を有する出力信号を生成する。出力信号の位相は、ベクトル合成型移相器に搭載される2つの増幅器の各々の利得が制御されることによって、変化する。
なお、ベクトル合成型移相器を用いて任意の位相を実現する技術として、ベクトル合成型移相器に、互いに位相が90°異なる4つの信号をそれぞれ増幅する4つの増幅器を搭載し、いずれか2つの増幅器からの出力を合成して、出力信号を生成する従来技術がある。
特開2009−171469号公報
しかしながら、従来技術では、ベクトル合成型移相器に搭載される複数の増幅器の各々に設定される利得の制御幅が増大してしまうという問題がある。
すなわち、従来技術では、ベクトル合成型移相器に搭載される4つの増幅器のうち、いずれか2つの増幅器からの出力を合成して、出力信号を生成するが、出力信号の位相が、2つの増幅器により増幅される2つの信号の位相で挟まれる位相範囲に存在する。このため、従来技術では、上述した位相範囲の両端付近に対応する位相を有する出力信号を生成する場合に、2つの増幅器のうち、一方の増幅器の利得を他方の増幅器の利得に対して大幅に増大させた上で、2つの増幅器の出力を合成する。言い換えると、従来技術では、2つの増幅器の各々に設定される利得の差を増大させ、差が増大された2つの利得で2つの信号を増幅する。その結果、従来技術では、ベクトル合成型移相器に搭載される複数の増幅器の各々に設定される利得の制御幅が増大してしまう恐れがあった。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ベクトル合成型移相器に搭載される複数の増幅器の各々に設定される利得の制御幅を抑制することができる無線通信装置及び無線通信装置の制御方法を提供することを目的とする。
本願の開示する無線通信装置は、一つの態様において、移相器と、記憶部と、利得制御部とを備える。前記移相器は、利得が可変であり、異なる位相を有する4つ以上の信号をそれぞれ増幅する4つ以上の増幅器を有し、前記4つ以上の増幅器のうち、利得が設定される一部の増幅器からの出力を合成して、任意の位相を有する出力信号を生成する。前記記憶部は、所定の位相範囲に前記出力信号の位相が存在するように、前記出力信号の位相と、前記4つ以上の増幅器のうち、2つの増幅器又は当該2つの増幅器を含む3つ以上の増幅器の各々の利得とを対応付けて記憶する。前記所定の位相範囲は、前記4つ以上の増幅器のうち、任意の2つの増幅器が増幅する2つの信号の位相で挟まれ、かつ、前記2つの信号の位相に達しない所定の位相範囲である。前記利得制御部は、前記出力信号の送受信に用いられる前記出力信号の位相に対応する利得である設定利得を前記記憶部から取得し、前記一部の増幅器となる、前記2つの増幅器又は前記3つ以上の増幅器の各々の利得を前記設定利得に設定する。
本願の開示する無線通信装置の一つの態様によれば、ベクトル合成型移相器に搭載される複数の増幅器の各々に設定される利得の制御幅を抑制することができるという効果を奏する。
図1は、実施例1に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図である。 図2は、実施例1における移相器の構成例を示すブロック図である。 図3は、実施例1における記憶部の一例を示す図である。 図4は、実施例1における所定の位相範囲と、所定の位相範囲を挟む2つの信号の位相との関係を示す図である。 図5は、実施例1における利得制御部による処理の一例を説明するための図である。 図6は、実施例1に係る無線通信装置の処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 図7は、実施例1における利得制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図8は、実施例2に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図である。 図9は、実施例2における移相器の構成例を示すブロック図である。 図10は、実施例2における所定の位相範囲と、所定の位相範囲を挟む2つの信号の位相との関係を示す図である。 図11は、実施例2における利得制御部による処理の一例を説明するための図である。 図12は、無線通信装置のハードウェア構成図である。 図13は、前提技術の無線通信装置に適用されるベクトル合成型移相器の構成例を示す図である。 図14Aは、前提技術の無線通信装置における出力信号の位相の変化を説明するための図である。 図14Bは、前提技術の無線通信装置における出力信号の位相の変化を説明するための図である。
以下に、本願の開示する無線通信装置及び無線通信装置の制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する無線通信装置が限定されるものではない。
まず、図13、図14A及び図14Bを参照して、本願の開示する無線通信装置の前提となる技術について説明する。図13は、前提技術の無線通信装置に適用されるベクトル合成型移相器の構成例を示す図である。図13に示すように、前提技術に係るベクトル合成型移相器1は、90°Hybrid2と、VGA(Variable Gain Amplifier)3と、VGA4と、合成器5とを有する。
90°Hybrid2は、入力端子からの入力信号を、互いに90°位相が異なる2つの信号に分岐する。90°Hybrid2は、分岐により得られた2つの信号のうち位相が0°である信号(以下「0°信号」という)をVGA3へ出力し、位相が90°である信号(以下「90°信号」という)をVGA4へ出力する。
VGA3は、可変利得増幅器である。VGA3は、図示しない利得制御部から利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA3は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA3は、0°信号の入力を90°Hybrid2から受ける。そして、VGA3は、VGA制御信号で指定された設定利得で0°信号を増幅し、増幅した0°信号を合成器5へ出力する。
VGA4は、可変利得増幅器である。VGA4は、図示しない利得制御部から利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA4は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA4は、90°信号の入力を90°Hybrid2から受ける。そして、VGA4は、VGA制御信号で指定された設定利得で90°信号を増幅し、増幅した90°信号を合成器5へ出力する。
合成器5は、VGA3が増幅した0°信号の入力をVGA3から受ける。合成器5は、VGA4が増幅した90°信号の入力をVGA4から受ける。合成器5は、VGA3からの0°信号と、VGA4からの90°信号とを合成して、0°信号と90°信号とのベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を出力端子へ出力する。合成器5から出力される出力信号の位相は、VGA3及びVGA4の各々の利得がVGA制御信号により制御されることによって、0°〜90°の位相範囲で変化する。
図14A及び図14Bは、前提技術の無線通信装置における出力信号の位相の変化を説明するための図である。図14A及び図14Bは、それぞれ、VGA3及びVGA4のうち、いずれか一方に設定される利得を固定し、かつ、他方に設定される利得を変化させた場合に、合成器5から出力される出力信号の位相の変化を示したものである。図14A及び図14Bにおいて、横軸は、VGA3又はVGA4の利得を変化させるための電圧(V)を示し、縦軸は、合成器4から出力される出力信号の位相の変化量(deg)を示している。なお、VGA3又はVGA4の利得は、電圧が0〜3Vの範囲で変化する場合に、45〜0dBの範囲で変化するものとする。
図14A及び図14Bに示すように、合成器4から出力される出力信号の位相の変化量は、VGA3又はVGA4の利得を45〜0dBの範囲で変化させた場合に、−90°〜0°の範囲で変化する。言い換えると、合成器4から出力される出力信号の位相は、VGA3又はVGA4の利得を45〜0dBの範囲で変化させた場合に、0°〜90°の位相範囲で変化する。
ここで、前提技術の無線通信装置の問題点を説明する。すなわち、前提技術の無線通信装置では、出力信号の位相が、VGA3及びVGA4により増幅される0°信号及び90°信号の位相で挟まれる、0°〜90°の位相範囲に存在する。このため、前提技術では、この位相範囲の両端付近(0°、90°付近)に対応する位相を有する出力信号を生成する場合に、VGA3及びVGA4のうち、一方の利得を他方の利得に対して大幅に増大させた上で、VGA3及びVGA4の出力を合成する。例えば、前提技術では、位相が0°である出力信号又は位相が90°である出力信号を生成する場合に、図14A及び図14Bに示すように、VGA3又はVGA4の利得を45〜0dBの範囲で最大限に変化させる。言い換えると、前提技術では、VGA3及びVGA4の各々に設定される利得の差を最大限に増大させた上で、VGA3及びVGA4の出力を合成することによって、位相が0°である出力信号又は位相が90°である出力信号を生成する。その結果、前提技術では、ベクトル合成型移相器1に搭載される複数のVGAの各々に設定される利得の制御幅が増大してしまう恐れがあった。
図1は、実施例1に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、本実施例に係る無線通信装置1は、アンテナ10−1〜10−4と、移相器11−1〜11−4と、合成器12と、RF(Radio Frequency)部13と、ADC(Analog to Digital Converter)14とを有する。また、無線通信装置1は、DAC(Digital to Analog Converter)15と、BB(Base Band)処理部16と、記憶部17と、制御部18と、DAC19とを有する。
なお、アンテナ10−1〜10−4の構成及び機能は同様であるため、以下では、これらを特に区別しない場合には「アンテナ10」と表記する。また、移相器11−1〜11−4の構成及び機能は同様であるため、以下では、これらを特に区別しない場合には「移相器11」と表記する。
アンテナ10は、相手側の無線通信装置から送信された信号を受信し、受信した信号を入力信号として移相器11へ出力する。また、アンテナ10は、それぞれ、移相器11から出力される出力信号を受け、電磁波として空間に放射する。
移相器11は、利得が可変であり、異なる位相を有する4つ以上の信号をそれぞれ増幅する4つ以上のVGAを有し、4つ以上のVGAのうち、利得が設定される一部のVGAからの出力を合成して、任意の位相を有する出力信号を生成する。本実施例では、移相器11は、6つのVGAを有し、6つのVGAのうち、利得が設定される一部のVGAからの出力を合成して、任意の位相を有する出力信号を生成する。移相器11は、生成した出力信号をアンテナ10又は合成器12へ出力する。
図2は、実施例1における移相器の構成例を示すブロック図である。図2に示すように、移相器11は、分配器111〜116と、遅延器117〜122と、VGA123〜128と、合成器129〜134とを有する。
分配器111は、入力端子からの入力信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を分配器112へ出力し、他方の信号を分配器113へ出力する。ここで、入力端子は、アンテナ10又は合成器12へ選択的に接続し得るものとする。分配器112は、分配器111からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を分配器114へ出力し、他方の信号を分配器115へ出力する。分配器113は、分配器111からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を終端抵抗へ出力し、他方の信号を分配器116へ出力する。分配器114は、分配器112からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を遅延器117へ出力し、他方の信号を遅延器118へ出力する。分配器115は、分配器112からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を遅延器119へ出力し、他方の信号を遅延器120へ出力する。分配器116は、分配器113からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を遅延器121へ出力し、他方の信号を遅延器122へ出力する。
遅延器117は、分配器114からの信号を遅延させて、位相が30°である信号(以下「30°信号」という)を生成し、30°信号をVGA123へ出力する。遅延器118は、分配器114からの信号を遅延させて、位相が90°である信号(以下「90°信号」という)を生成し、90°信号をVGA124へ出力する。遅延器119は、分配器115からの信号を遅延させて、位相が150°である信号(以下「150°信号」という)を生成し、150°信号をVGA125へ出力する。遅延器120は、分配器115からの信号を遅延させて、位相が210°である信号(以下「210°信号」という)を生成し、210°信号をVGA126へ出力する。遅延器121は、分配器116からの信号を遅延させて、位相が270°である信号(以下「270°信号」という)を生成し、270°信号をVGA127へ出力する。遅延器122は、分配器116からの信号を遅延させて、位相が330°である信号(以下「330°信号」)を生成し、330°信号をVGA128へ出力する。30°信号、90°信号、150°信号、210°信号、270°信号及び330°信号は、異なる位相を有する4つ以上の信号の一例である。
VGA123は、可変利得増幅器である。VGA123は、後述する制御部18の利得制御部182から、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA123は、VGA制御信号を受信した場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA123は、30°信号の入力を遅延器117から受ける。そして、VGA123は、VGA制御信号で指定された設定利得で30°信号を増幅し、増幅した30°信号を合成器129へ出力する。なお、VGA123は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、30°信号を合成器129へ出力しない。
VGA124は、可変利得増幅器である。VGA124は、制御部18の利得制御部182から、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA124は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA124は、90°信号の入力を遅延器118から受ける。そして、VGA124は、VGA制御信号で指定された設定利得で90°信号を増幅し、増幅した90°信号を合成器129へ出力する。なお、VGA124は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、90°信号を合成器129へ出力しない。
VGA125は、可変利得増幅器である。VGA125は、制御部18の利得制御部182から、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA125は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA125は、150°信号の入力を遅延器119から受ける。そして、VGA125は、VGA制御信号で指定された設定利得で150°信号を増幅し、増幅した150°信号を合成器130へ出力する。なお、VGA125は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、150°信号を合成器130へ出力しない。
VGA126は、可変利得増幅器である。VGA126は、制御部18の利得制御部182から、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA126は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA126は、210°信号の入力を遅延器120から受ける。そして、VGA126は、VGA制御信号で指定された設定利得で210°信号を増幅し、増幅した210°信号を合成器130へ出力する。なお、VGA126は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、210°信号を合成器130へ出力しない。
VGA127は、可変利得増幅器である。VGA127は、制御部18の利得制御部182から、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA127は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA127は、270°信号の入力を遅延器121から受ける。そして、VGA127は、VGA制御信号で指定された設定利得で270°信号を増幅し、増幅した270°信号を合成器131へ出力する。なお、VGA127は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、270°信号を合成器131へ出力しない。
VGA128は、可変利得増幅器である。VGA128は、制御部18の利得制御部182から、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA128は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA128は、330°信号の入力を遅延器122から受ける。そして、VGA128は、VGA制御信号で指定された設定利得で330°信号を増幅し、増幅した330°信号を合成器131へ出力する。なお、VGA128は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、330°信号を合成器131へ出力しない。
合成器129は、VGA123が増幅した30°信号の入力をVGA123から受ける。合成器129は、VGA124が増幅した90°信号の入力をVGA124から受ける。合成器129は、30°信号の入力及び90°信号の入力の両方の信号を受けると、30°信号と、90°信号とを合成して、30°信号と90°信号とのベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器132へ出力する。また、合成器129は、VGA123が増幅した30°信号の入力及びVGA124が増幅した90°信号の入力のいずれかの信号のみを受けると、30°信号又は90°信号を出力信号として合成器132へ出力する。
合成器130は、VGA125が増幅した150°信号の入力をVGA125から受ける。合成器130は、VGA126が増幅した210°信号の入力をVGA126から受ける。合成器130は、150°信号の入力及び210°信号の入力の両方の信号を受けると、150°信号と、210°信号とを合成して、150°信号と210°信号とのベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器132へ出力する。また、合成器130は、VGA125が増幅した150°信号の入力及びVGA126が増幅した210°信号の入力のいずれかの信号のみを受けると、150°信号又は210°信号を出力信号として合成器132へ出力する。
合成器131は、VGA127が増幅した270°信号の入力をVGA127から受ける。合成器131は、VGA128が増幅した330°信号の入力をVGA128から受ける。合成器131は、270°信号の入力及び330°信号の入力の両方の信号を受けると、270°信号と、330°信号とを合成して、270°信号と330°信号とのベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器133へ出力する。また、合成器131は、VGA127が増幅した270°信号の入力及びVGA128が増幅した330°信号の入力のいずれかの信号のみを受けると、270°信号又は330°信号を出力信号として合成器133へ出力する。
合成器132は、出力信号の入力を合成器129から受ける。合成器132は、出力信号の入力を合成器130から受ける。合成器132は、合成器129からの出力信号と、合成器130からの出力信号とを合成して、これらの出力信号のベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器134へ出力する。
合成器133は、出力信号の入力を合成器131から受ける。合成器133は、合成器131からの出力信号と、終端抵抗からの出力信号とを合成して、これらの出力信号のベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器134へ出力する。なお、終端抵抗からの出力信号は「0」であるので、合成器133は、合成器131からの出力信号をそのまま合成器134へ出力することとなる。
合成器134は、出力信号の入力を合成器132から受ける。合成器134は、出力信号の入力を合成器133から受ける。合成器134は、合成器132からの出力信号と、合成器133からの出力信号とを合成して、これらの出力信号のベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を出力端子へ出力する。ここで、出力端子は、アンテナ10又は合成器12へ選択的に接続し得るものとする。合成器134から出力される出力信号の位相は、VGA123〜128のうち、一部のVGAの各々の利得がVGA制御信号により制御されることによって、0°〜360°の位相範囲で変化する。
図1の説明に戻る。合成器12は、4つの出力信号の入力を移相器11−1〜11−4から受ける。合成器12は、4つの出力信号を合成し、合成により得られた出力信号を受信信号としてRF部13へ出力する。また、合成器12は、送信信号の入力をRF部13から受ける。合成器12は、送信信号を4つの入力信号へ分岐し、分岐により得られた4つの入力信号を移相器11−1〜11−4へ出力する。
RF部13は、受信信号の入力を合成器12から受ける。RF部13は、受信信号に対して、無線周波数からベースバンドへの変換や直交変調を行い、得られたベースバンド信号をADC14へ出力する。また、RF部13は、送信信号の入力をDAC15から受ける。RF部13は、送信信号に対して、ベースバンドから無線周波数への変換や直交変調を行い、得られた送信信号を合成器12へ出力する。
ADC14は、受信信号の入力をRF部13から受ける。ADC14は、受信信号をディジタル信号に変換する。ADC14は、ディジタル信号に変換された受信信号をBB処理部16へ出力する。
DAC15は、ベースバンド信号である送信信号の入力をBB処理部16から受ける。DAC15は、送信信号をアナログ信号に変換する。DAC15は、アナログ信号に変換された送信信号をRF部13へ出力する。
BB処理部16は、ベースバンド信号である送信信号を生成し、生成した送信信号をDAC15へ出力する。例えば、BB処理部16は、相手側の無線通信装置を探索するサーチパケットや、データパケット等を送信信号として生成する。また、BB処理部16は、受信信号の入力をADC14から受け、受信信号に対して、復調処理等の所定のベースバンド処理を施す。
記憶部17は、所定の位相範囲に出力信号の位相が存在するように、出力信号の位相と、VGA123〜128のうち、2つのVGA又は当該2つのVGAを含む3つ以上のVGAの各々の利得とを対応付けて記憶する。ここで、所定の位相範囲とは、VGA123〜128のうち、任意の2つのVGAが増幅する2つの信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。図3は、実施例1における記憶部の一例を示す図である。
図3に示すように、記憶部17は、0°〜60°の位相範囲に出力信号の位相が存在するように、出力信号の位相と、2つのVGA又は当該2つのVGAを含む3つのVGAの各々の利得とを対応付けて記憶する。ここで、0°〜60°の位相範囲は、2つのVGA124、128が増幅する90°信号、330°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない所定の位相範囲である。なお、利得「OFF」は、VGAの利得が指定されないことを示す。また、図3では図示を省略するが、記憶部17は、0°〜60°の位相範囲以外の所定の位相範囲に出力信号の位相が存在するように、出力信号の位相と、2つのVGA又は3つのVGAの各々の利得とを対応付けて記憶する。
図4は、実施例1における所定の位相範囲と、所定の位相範囲を挟む2つの信号の位相との関係を示す図である。図4に示すように、所定の位相範囲としては、0°〜60°、60°〜120°、120°〜180°、180°〜240°、240°〜300°及び300°〜360°の位相範囲が存在する。このうち、0°〜60°の位相範囲は、上述したように、2つのVGA124、128が増幅する90°信号、330°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、60°〜120°の位相範囲は、2つのVGA123、125が増幅する30°信号、150°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、120°〜180°の位相範囲は、2つのVGA124、126が増幅する90°信号、210°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、180°〜240°の位相範囲は、2つのVGA125、127が増幅する150°信号、270°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、240°〜300°の位相範囲は、2つのVGA126、128が増幅する210°信号、330°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、300°〜360°の位相範囲は、2つのVGA127、123が増幅する270°信号、30°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。記憶部17は、図4に示したような6つの所定の位相範囲に出力信号の位相が存在するように、出力信号の位相と、2つのVGA又は当該2つのVGAを含む3つのVGAの各々の利得とを対応付けて記憶する。
また、記憶部17は、所定の位相範囲の中央領域に存在する出力信号の位相と、2つのVGAの各々の利得とを対応付けて記憶し、所定の位相範囲の中央領域を挟む両端領域に存在する出力信号の位相と、3つのVGAの各々の利得とを対応付けて記憶する。図3の例では、記憶部17は、0°〜60°の位相範囲の中央領域である10°〜50°に存在する出力信号の位相と、2つのVGA124、128の各々の利得とを対応付けて記憶する。また、図3の例では、記憶部17は、0°〜60°の位相範囲の中央領域を挟む両端領域0°〜5°、55°〜60°に存在する出力信号の位相と、3つのVGA124、128、127又は3つのVGA124、128、125の各々の利得を対応付けて記憶する。ここで、中央領域と、両端領域との境界の位相は、予め定められた基準に従って、予め定められる。例えば、中央領域と、両端領域との境界の位相は、出力信号の振幅の偏差及び出力信号の位相の偏差が、出力信号の送受信に用いられる周波数帯域内で最小となるように、予め定められる。
また、記憶部17に記憶される2つのVGA又は3つの以上のVGAの各々の利得は、移相器11によって生成される出力信号の振幅が一定となるように、予め定められる。
制御部18は、通信品質測定部181と、利得制御部182とを有する。
通信品質測定部181は、出力信号の送受信に用いられる出力信号の位相(以下「送受信用位相」という)をランダムに切り替え、切り替えによって得られる複数の送受信用位相の各々に関して通信品質を測定する。具体的には、通信品質測定部181は、送受信用位相を切り替えると、切り替え後の送受信用位相を利得制御部182へ通知する。送受信用位相に対応する利得である設定利得が、利得制御部182によって移相器11内の一部の増幅器に設定されると、通信品質測定部181は、相手側の無線通信装置を探索するサーチパケットをBB処理部16に生成させる。サーチパケットが相手側の無線通信装置へ送信され、相手側の無線通信装置からチャネル情報がフィードバック送信されると、通信品質測定部181は、チャネル情報を用いて、通信品質を測定する。通信品質としては、例えば、信号対干渉雑音電力比(SINR:Signal-to-Interference and Noise Ratio)等が算出される。通信品質測定部181は、測定した通信品質を送受信用位相に対応付けて内部メモリに格納する。通信品質測定部181は、送受信用位相の切り換えから、内部メモリへの通信品質の格納までの一連の処理を繰り返すことによって、複数の送受信用位相の各々に関して通信品質を測定する。
利得制御部182は、送受信用位相に対応する利得である設定利得を記憶部17から取得し、移相器11内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々の利得を設定利得に設定する。具体的には、利得制御部182は、通信品質測定部18から通知される送受信用位相に対応する設定利得を記憶部17から取得し、取得した設定利得を移相器11内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々へ通知するVGA制御信号を生成する。そして、利得制御部182は、生成したVGA制御信号をDAC19へ出力する。
また、利得制御部182は、通信品質測定部181によって測定された通信品質が最も良好である送受信用位相に対応する利得を設定利得として記憶部17から取得し、移相器11内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々の利得を設定利得に設定する。具体的には、利得制御部182は、通信品質測定部181の内部メモリを参照し、通信品質が最も良好である送受信用位相を最適位相として決定し、最適位相に対応する利得を設定利得として記憶部17から取得する。そして、利得制御部182は、取得した設定利得を移相器11内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々へ通知するVGA制御信号を生成する。本実施例では、4つの移相器11(移相器11−1〜11−4)が存在するので、利得制御部182は、4つのVGA制御信号を生成する。そして、利得制御部182は、生成したVGA制御信号をDAC19へ出力する。
DAC19は、VGA制御信号の入力を利得制御部182から受ける。DAC19は、VGA制御信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号に変換されたVGA制御信号を移相器11内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々へ出力する。
なお、上記の記憶部17は、メモリやハードディスクなどの記憶装置により実現される。また、制御部18は、CPU(Central Processing Unit)及び該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現される。或いは、制御部18は、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いて実現しても良い。
次に、図5を参照して、利得制御部182による処理の一例を説明する。図5は、実施例1における利得制御部による処理の一例を説明するための図である。図5において、30°に対応する矢印は、VGA123が増幅する30°信号のベクトルを示している。また、90°に対応する矢印は、VGA124が増幅する90°信号のベクトルを示している。また、150°に対応する矢印は、VGA125が増幅する150°信号のベクトルを示している。また、210°に対応する矢印は、VGA126が増幅する210°信号のベクトルを示している。また、270°に対応する矢印は、VGA127が増幅する270°信号のベクトルを示している。また、330°に対応する矢印は、VGA128が増幅する330°信号のベクトルを示している。
また、図5では、所定の位相範囲の一例として、VGA123〜128のうち、VGA124、128が増幅する90°信号、330°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない0°〜60°の位相範囲P1が示されている。また、図5では、位相範囲P1の中央領域P1−1と、位相範囲P1の中央領域P1−1を挟む両端領域P1−2とが示されている。
利得制御部182は、通信品質測定部181から通知される送受信用位相に対応する利得である設定利得を記憶部17から取得し、移相器11内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々の利得を設定利得に設定する。例えば、利得制御部182は、通知される送受信用位相が位相範囲P1の中央領域P1−1に存在する場合、以下の処理を行う。すなわち、利得制御部182は、通知される送受信用位相に対応するVGA124、128の設定利得を記憶部17から取得し、移相器11内のVGA124、128の各々の利得を設定利得に設定する。これにより、図5に示すように、利得が設定利得に設定されたVGA124の出力V1−1と、利得が設定利得に設定されたVGA128の出力V1−2とが合成されて、位相範囲P1の中央領域P1−1に存在する出力信号V1が生成される。
また、例えば、利得制御部182は、通知される送受信用位相が位相範囲P1の両端領域P1−2に存在する場合、以下の処理を行う。すなわち、利得制御部182は、通知される送受信用位相に対応する、VGA124、128を含む3つのVGAの設定利得を記憶部17から取得し、移相器11内の3つのVGAの各々の利得を設定利得に設定する。これにより、図5に示すように、利得が設定利得に設定された3つのVGAの出力が合成されて、位相範囲P1の両端領域P1−2に存在する出力信号V2が生成される。
このように、本実施例に係る無線通信装置1では、出力信号V1又は出力信号V2の位相が位相範囲P1に存在するように、移相器11内の2つのVGA又は3つのVGAの各々の利得を設定利得に設定する。ここで、位相範囲P1は、VGA123〜128のうち、VGA124、128が増幅する90°信号、330°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない0°〜60°の位相範囲である。このため、90°信号、330°信号を増幅するVGA124、128のうち、一方のVGAの利得を他方のVGAの利得に対して大幅に増大させることなく、0°〜60°の位相範囲に存在する出力信号V1又は出力信号V2を生成することができる。その結果、本実施例に係る無線通信装置1では、ベクトル合成型移相器に搭載される複数のVGAの各々に設定される利得の制御幅を抑制することが可能となる。
また、本実施例に係る無線通信装置1では、出力信号の位相が位相範囲P1の両端領域P1−2に存在する場合、移相器11内の3つのVGAの各々の利得を設定利得に設定する。このため、本実施例に係る無線通信装置1では、90°信号、330°信号を増幅するVGA124、128の各々の利得を設定利得に設定する手法と比較して、VGAの利得差をさらに抑制することができる。その結果、ベクトル合成型移相器に搭載される複数のVGAの各々に設定される利得の制御幅をさらに抑制することが可能となる。
次に、本実施例に係る無線通信装置1の処理の流れについて説明する。図6は、実施例1に係る無線通信装置の処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図6において、「無線通信装置Tx」は、送信側の無線通信装置1に対応し、「無線通信装置Rx」は、受信側の無線通信装置1に対応するものとする。
無線通信装置Txの通信品質測定部181は、送受信用位相を切り替える(ステップS11)。通信品質測定部181は、切り替え後の送受信用位相を利得制御部182へ通知する。
無線通信装置Txの利得制御部182は、利得制御処理を行う(ステップS12)。利得制御処理は、移相器11内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々の利得を設定利得に設定する処理である。利得制御処理の詳細は、後に説明する。
無線通信装置Txの通信品質測定部181は、相手側の無線通信装置を探索するサーチパケットを送信信号としてBB処理部16に生成させる。生成されたサーチパケットは、無線通信装置Txから無線通信装置Rxへ送信される(ステップS13)。
無線通信装置Rxの通信品質測定部181は、サーチパケットを受信する。通信品質測定部181は、受信したサーチパケットを用いてチャネル推定を行い、チャネル情報を取得する(ステップS14)。取得されたチャネル情報は、無線通信装置Rxから無線通信装置Txへフィードバック送信される(ステップS15)。
無線通信装置Txの通信品質測定部181は、チャネル情報がフィードバック送信されると、チャネル情報を用いて、通信品質であるSINRを算出する(ステップS16)。通信品質測定部181は、SINRをステップS11で切り替えた送信用位相に対応付けて内部メモリに格納する(ステップS17)。ステップS11〜ステップS17を含む一連の処理であるルーチンAは、所定の回数だけ繰り返される。これにより、無線通信装置Txの通信品質測定部181は、複数の送受信用位相の各々に関してSINRを測定する。
無線通信装置Txの利得制御部182は、通信品質測定部181の内部メモリを参照し、通信品質が最も良好である送受信用位相を最適位相として決定する(ステップS18)。
無線通信装置Txの利得制御部182は、利得制御処理を行う(ステップS19)。利得制御処理は、移相器11内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々の利得を設定利得に設定する処理である。利得制御処理の詳細は、後に説明する。
無線通信装置TxのBB処理部16は、データパケットを送信信号として生成する。生成されたデータパケットは、無線通信装置Txから無線通信装置Rxへ送信される(ステップS20)。
図7は、実施例1における利得制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図7に示した利得制御処理は、図6に示したステップS12及びステップS19に対応する。
図7に示すように、利得制御部182は、送受信用位相(又は最適位相)に対応する利得を設定利得として記憶部17から取得する(ステップS21)。
利得制御部182は、移相器11内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々の利得を設定利得に設定する(ステップS22)。
上述したように、本実施例に係る無線通信装置1では、出力信号の位相が所定の位相範囲に存在するように、移相器11内の2つのVGA又は3つのVGAの各々の利得を設定利得に設定する。ここで、所定の位相範囲は、VGA123〜128のうち、任意の2つのVGAが増幅する2つの信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。このため、2つ信号を増幅する2つのVGAのうち、一方のVGAの利得を他方のVGAの利得に対して大幅に増大させることなく、所定の位相範囲に存在する出力信号を生成することができる。その結果、本実施例に係る無線通信装置1では、ベクトル合成型移相器1に搭載される複数のVGAの各々に設定される利得の制御幅を抑制することが可能となる。特に、複数のVGAの各々に設定される利得の制御幅の抑制は、いわゆるGB(Gain Band width)積を一定に維持する通信環境の下で、移相器からの出力信号の広帯域化に寄与する。
図8は、実施例2に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図である。実施例2に係る無線通信装置1aは、移相器内に8つのVGAを設けた点が実施例1と異なる。そこで、以下の説明では、移相器の構成及び移相器内のVGAの利得制御について主に説明する。ここで、図8において、図1と同じ符号を有する各部は、特に説明の無い限り同じ機能を有するものとする。
図8に示すように、実施例2に係る無線通信装置1aは、図1に示した移相器11−1〜11−4に代えて、移相器11a−1〜11a−4を有する。また、無線通信装置1aは、図1に示した記憶部17に代えて、記憶部17aを有する。また、無線通信装置1aは、図1に示した利得制御部182に代えて、利得制御部182aを有する。
なお、移相器11a−1〜11a−4の構成及び機能は同様であるため、以下では、これらを特に区別しない場合には「移相器11a」と表記する。
移相器11aは、8つのVGAを有し、8つのVGAのうち、利得が設定される一部のVGAからの出力を合成して、任意の位相を有する出力信号を生成する。移相器11aは、生成した出力信号をアンテナ10又は合成器12へ出力する。
図9は、実施例2における移相器の構成例を示すブロック図である。図9に示すように、移相器11aは、分配器211〜217と、遅延器218〜225と、VGA226〜233と、合成器234〜240とを有する。
分配器211は、入力端子からの入力信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を分配器212へ出力し、他方の信号を分配器213へ出力する。ここで、入力端子は、アンテナ10又は合成器12へ選択的に接続し得るものとする。分配器212は、分配器211からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を分配器214へ出力し、他方の信号を分配器215へ出力する。分配器213は、分配器211からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を分配器216へ出力し、他方の信号を分配器217へ出力する。分配器214は、分配器212からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を遅延器218へ出力し、他方の信号を遅延器219へ出力する。分配器215は、分配器212からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を遅延器220へ出力し、他方の信号を遅延器221へ出力する。分配器216は、分配器213からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を遅延器222へ出力し、他方の信号を遅延器223へ出力する。分配器217は、分配器213からの信号を2つの信号に分岐し、分岐により得られた2つの信号のうち一方の信号を遅延器224へ出力し、他方の信号を遅延器225へ出力する。
遅延器218は、分配器214からの信号を遅延させて、位相が45°である信号(以下「45°信号」という)を生成し、45°信号をVGA226へ出力する。遅延器219は、分配器214からの信号を遅延させて、位相が90°である信号(以下「90°信号」という)を生成し、90°信号をVGA227へ出力する。遅延器220は、分配器215からの信号を遅延させて、位相が135°である信号(以下「135°信号」という)を生成し、135°信号をVGA228へ出力する。遅延器221は、分配器215からの信号を遅延させて、位相が180°である信号(以下「180°信号」という)を生成し、180°信号をVGA229へ出力する。遅延器222は、分配器216からの信号を遅延させて、位相が225°である信号(以下「225°信号」という)を生成し、225°信号をVGA230へ出力する。遅延器223は、分配器216からの信号を遅延させて、位相が270°である信号(以下「270°信号」という)を生成し、270°信号をVGA231へ出力する。遅延器224は、分配器217からの信号を遅延させて、位相が315°である信号(以下「315°信号」という)を生成し、315°信号をVGA232へ出力する。遅延器225は、分配器217からの信号を遅延させて、位相が360°である信号(以下「360°信号」という)を生成し、360°信号をVGA233へ出力する。
VGA226は、可変利得増幅器である。VGA226は、制御部18の利得制御部182aから、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA226は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA226は、45°信号の入力を遅延器218から受ける。そして、VGA226は、VGA制御信号で指定された設定利得で45°信号を増幅し、増幅した45°信号を合成器234へ出力する。なお、VGA226は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、45°信号を合成器234へ出力しない。
VGA227は、可変利得増幅器である。VGA227は、制御部18の利得制御部182aから、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA227は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA227は、90°信号の入力を遅延器219から受ける。そして、VGA227は、VGA制御信号で指定された設定利得で90°信号を増幅し、増幅した90°信号を合成器234へ出力する。なお、VGA227は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、90°信号を合成器234へ出力しない。
VGA228は、可変利得増幅器である。VGA228は、制御部18の利得制御部182aから、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA228は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA228は、135°信号の入力を遅延器220から受ける。そして、VGA228は、VGA制御信号で指定された設定利得で135°信号を増幅し、増幅した135°信号を合成器235へ出力する。なお、VGA228は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、135°信号を合成器235へ出力しない。
VGA229は、可変利得増幅器である。VGA229は、制御部18の利得制御部182aから、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA229は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA229は、180°信号の入力を遅延器221から受ける。そして、VGA229は、VGA制御信号で指定された設定利得で180°信号を増幅し、増幅した180°信号を合成器235へ出力する。なお、VGA229は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、180°信号を合成器235へ出力しない。
VGA230は、可変利得増幅器である。VGA230は、制御部18の利得制御部182aから、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA230は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA230は、225°信号の入力を遅延器222から受ける。そして、VGA230は、VGA制御信号で指定された設定利得で225°信号を増幅し、増幅した225°信号を合成器236へ出力する。なお、VGA230は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、225°信号を合成器236へ出力しない。
VGA231は、可変利得増幅器である。VGA231は、制御部18の利得制御部182aから、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA231は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA231は、270°信号の入力を遅延器223から受ける。そして、VGA231は、VGA制御信号で指定された設定利得で270°信号を増幅し、増幅した270°信号を合成器236へ出力する。なお、VGA231は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、270°信号を合成器236へ出力しない。
VGA232は、可変利得増幅器である。VGA232は、制御部18の利得制御部182aから、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA232は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA232は、315°信号の入力を遅延器224から受ける。そして、VGA232は、VGA制御信号で指定された設定利得で315°信号を増幅し、増幅した315°信号を合成器237へ出力する。なお、VGA232は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、315°信号を合成器237へ出力しない。
VGA233は、可変利得増幅器である。VGA233は、制御部18の利得制御部182aから、利得を設定利得に設定するためのVGA制御信号を受信する。そして、VGA233は、VGA制御信号を受信している場合は、自己の利得をVGA制御信号で指定された設定利得に設定する。VGA233は、360°信号の入力を遅延器225から受ける。そして、VGA233は、VGA制御信号で指定された設定利得で360°信号を増幅し、増幅した360°信号を合成器237へ出力する。なお、VGA233は、VGA制御信号で設定利得が指定されない場合は、自己の稼働を停止し、360°信号を合成器237へ出力しない。
合成器234は、VGA226が増幅した45°信号の入力をVGA226から受ける。合成器234は、VGA227が増幅した90°信号の入力をVGA227から受ける。合成器234は、45°信号の入力及び90°信号の入力の両方の信号を受けると、45°信号と、90°信号とを合成して、45°信号と90°信号とのベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器238へ出力する。また、合成器234は、VGA226が増幅した45°信号の入力及びVGA227が増幅した90°信号の入力のいずれかの信号のみを受けると、45°信号又は90°信号を出力信号として合成器238へ出力する。
合成器235は、VGA228が増幅した135°信号の入力をVGA228から受ける。合成器235は、VGA229が増幅した180°信号の入力をVGA229から受ける。合成器235は、135°信号の入力及び180°信号の入力の両方の信号を受けると、135°信号と、180°信号とを合成して、135°信号と180°信号とのベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器238へ出力する。また、合成器235は、VGA228が増幅した135°信号の入力及びVGA229が増幅した180°信号の入力のいずれかの信号のみを受けると、135°信号又は180°信号を出力信号として合成器238へ出力する。
合成器236は、VGA230が増幅した225°信号の入力をVGA230から受ける。合成器236は、VGA231が増幅した270°信号の入力をVGA231から受ける。合成器236は、225°信号の入力及び270°信号の入力の両方の信号を受けると、225°信号と、270°信号とを合成して、225°信号と270°信号とのベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器239へ出力する。また、合成器236は、VGA230が増幅した225°信号の入力及びVGA231が増幅した270°信号の入力のいずれかの信号のみを受けると、225°信号又は270°信号を出力信号として合成器239へ出力する。
合成器237は、VGA232が増幅した315°信号の入力をVGA232から受ける。合成器237は、VGA233が増幅した360°信号の入力をVGA233から受ける。合成器237は、315°信号の入力及び360°信号の入力の両方の信号を受けると、315°信号と、360°信号とを合成して、315°信号と360°信号とのベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器239へ出力する。また、合成器237は、VGA232が増幅した315°信号の入力及びVGA233が増幅した360°信号の入力のいずれかの信号のみを受けると、315°信号又は360°信号を出力信号として合成器239へ出力する。
合成器238は、出力信号の入力を合成器234から受ける。合成器238は、出力信号の入力を合成器235から受ける。合成器238は、合成器234からの出力信号と、合成器235からの出力信号とを合成して、これらの出力信号のベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器240へ出力する。
合成器239は、出力信号の入力を合成器236から受ける。合成器239は、出力信号の入力を合成器237から受ける。合成器239は、合成器236からの出力信号と、合成器237からの出力信号とを合成して、これらの出力信号のベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を合成器240へ出力する。
合成器240は、出力信号の入力を合成器238から受ける。合成器240は、出力信号の入力を合成器239から受ける。合成器240は、合成器238からの出力信号と、合成器239からの出力信号とを合成して、これらの出力信号のベクトル和である出力信号を生成し、生成した出力信号を出力端子へ出力する。ここで、出力端子は、アンテナ10又は合成器12へ選択的に接続し得るものとする。合成器240から出力される出力信号の位相は、VGA226〜233のうち、一部のVGAの各々の利得がVGA制御信号により制御されることによって、0°〜360°の位相範囲で変化する。
図8の説明に戻る。記憶部17aは、所定の位相範囲に出力信号の位相が存在するように、出力信号の位相と、VGA226〜233のうち、2つのVGA又は当該2つのVGAを含む3つ以上のVGAの各々の利得とを対応付けて記憶する。ここで、所定の位相範囲とは、VGA226〜233のうち、任意の2つのVGAが増幅する2つの信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。
図10は、実施例2における所定の位相範囲と、所定の位相範囲を挟む2つの信号の位相との関係を示す図である。図10に示すように、所定の位相範囲としては、22.5°〜67.5°、67.5°〜112.5°、112.5°〜157.5°、157.5°〜202.5°及び202.5°〜247.5°の位相範囲が存在する。また、所定の位相範囲としては、247.5°〜292.5°、292.5°〜337.5°及び337.5°〜22.5°の位相範囲が存在する。このうち、22.5°〜67.5°の位相範囲は、2つのVGA233、VGA227が増幅する360°信号、90°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、67.5°〜112.5°の位相範囲は、2つのVGA226、VGA228が増幅する45°信号、135°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、112.5°〜157.5°の位相範囲は、2つのVGA227、VGA229が増幅する90°信号、180°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、157.5°〜202.5°の位相範囲は、2つのVGA228、VGA230が増幅する135°信号、225°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、202.5°〜247.5°の位相範囲は、2つのVGA229、VGA231が増幅する180°信号、270°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、247.5°〜292.5°の位相範囲は、2つのVGA230、VGA232が増幅する225°信号、315°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、292.5°〜337.5°の位相範囲は、2つのVGA231、VGA233が増幅する270°信号、360°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。また、337.5°〜22.5°の位相範囲は、2つのVGA232、VGA226が増幅する315°信号、45°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない位相範囲である。記憶部17aは、図10に示したような8つの所定の位相範囲に出力信号の位相が存在するように、出力信号の位相と、2つのVGA又は当該2つのVGAを含む3つのVGAの各々の利得とを対応付けて記憶する。
また、記憶部17aは、所定の位相範囲の中央領域に存在する出力信号の位相と、2つのVGAの各々の利得とを対応付けて記憶し、所定の位相範囲の中央領域を挟む両端領域に存在する出力信号の位相と、3つのVGAの各々の利得とを対応付けて記憶する。
また、記憶部17aに記憶される2つのVGA又は3つの以上のVGAの各々の利得は、移相器11aによって生成される出力信号の振幅が一定となるように、予め定められる。
利得制御部182aは、送受信用位相に対応する利得である設定利得を記憶部17aから取得し、移相器11a内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々の利得を設定利得に設定する。具体的には、利得制御部182aは、通信品質測定部18から通知される送受信用位相に対応する設定利得を記憶部17aから取得し、取得した設定利得を移相器11a内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々へ通知するVGA制御信号を生成する。そして、利得制御部182aは、生成したVGA制御信号をDAC19へ出力する。
次に、図11を参照して、利得制御部182aによる処理の一例を説明する。図11は、実施例2における利得制御部による処理の一例を説明するための図である。図11において、45°に対応する矢印は、VGA226が増幅する45°信号のベクトルを示している。また、90°に対応する矢印は、VGA227が増幅する90°信号のベクトルを示している。また、135°に対応する矢印は、VGA228が増幅する135°信号のベクトルを示している。また、180°に対応する矢印は、VGA229が増幅する180°信号のベクトルを示している。また、225°に対応する矢印は、VGA230が増幅する225°信号のベクトルを示している。また、270°に対応する矢印は、VGA231が増幅する270°信号のベクトルを示している。また、315°に対応する矢印は、VGA232が増幅する315°信号のベクトルを示している。また、360°に対応する矢印は、VGA233が増幅する360°信号のベクトルを示している。
また、図11では、所定の位相範囲の一例として、VGA226〜VGA233のうち、VGA226、228が増幅する45°信号、135°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない67.5°〜112.5°の位相範囲P2が示されている。また、図11では、位相範囲P2の中央領域P2−1と、位相範囲P2の中央領域P2−1を挟む両端領域P2−2とが示されている。
利得制御部182aは、通信品質測定部18から通知される送受信用位相に対応する利得である設定利得を記憶部17aから取得し、移相器11a内の2つのVGA又は3つ以上のVGAの各々の利得を設定利得に設定する。例えば、利得制御部182aは、通知される送受信用位相が位相範囲P2の中央領域P2−1に存在する場合、以下の処理を行う。すなわち、利得制御部182aは、通知される送受信用位相に対応するVGA226、228の設定利得を記憶部17aから取得し、移相器11a内のVGA226、228の各々の利得を設定利得に設定する。これにより、図11に示すように、利得が設定利得に設定されたVGA226の出力V3−1と、利得が設定利得に設定されたVGA228の出力V3−2とが合成されて、位相範囲P2の中央領域P2−1に存在する出力信号V3が生成される。
また、例えば、利得制御部182aは、通知される送受信用位相が位相範囲P2の両端領域P2−2に存在する場合、以下の処理を行う。すなわち、利得制御部182aは、通知される送受信用位相に対応する、VGA226、228を含む3つのVGAの設定利得を記憶部17aから取得し、移相器11a内の3つのVGAの各々の利得を設定利得に設定する。これにより、図11に示すように、利得が設定利得に設定された3つのVGAの出力が合成されて、位相範囲P2の両端領域P2−2に存在する出力信号V4が生成される。
このように、本実施例に係る無線通信装置1aでは、出力信号V3又は出力信号V4の位相が位相範囲P2に存在するように、移相器11a内の2つのVGA又は3つのVGAの各々の利得を設定利得に設定する。ここで、位相範囲P2は、VGA226〜233のうち、VGA226、228が増幅する45°信号、135°信号の位相で挟まれ、かつ、これらの2つの信号に達しない67.5°〜112.5°の位相範囲である。このため、45°信号、135°信号を増幅するVGA226、228のうち、一方のVGAの利得を他方のVGAの利得に対して大幅に増大させることなく、67.5°〜112.5°の位相範囲に存在する出力信号V3又は出力信号V4を生成することができる。その結果、本実施例に係る無線通信装置1aでは、ベクトル合成型移相器に搭載される複数のVGAの各々に設定される利得の制御幅を抑制することが可能となる。
また、本実施例に係る無線通信装置1aでは、出力信号の位相が位相範囲P2の両端領域P2−2に存在する場合、移相器11a内の3つのVGAの各々の利得を設定利得に設定する。このため、本実施例に係る無線通信装置1aでは、90°信号、330°信号を増幅するVGA124、128の各々の利得を設定利得に設定する手法と比較して、VGAの利得差をさらに抑制することができる。その結果、ベクトル合成型移相器に搭載される複数のVGAの各々に設定される利得の制御幅をさらに抑制することが可能となる。
(ハードウェア構成)
次に、図12を参照して、無線通信装置1のハードウェアの構成例について説明する。図12は、無線通信装置のハードウェア構成図である。
図12に示すように、無線通信装置は、アンテナA1〜A4、RF回路501、CPU502及びメモリ503を有する。RF回路501及びメモリ503は、CPU502と接続される。
アンテナA1〜A4は、例えば、図1に示したアンテナ10−1〜10−4に対応する。
RF回路501は、例えば、図1に示した移相器11−1〜11−4、合成器12、RF部13、ADC14、DAC15及びDAC19に対応する。
メモリ503は、例えば、図1に示した記憶部17に対応する。
CPU502及びメモリ503は、例えば、図1に示したBB処理部16及び制御部18等の機能を実現する。例えば、メモリ503は、図1に例示した通信品質測定部181及び利得制御部182等による処理を実現する各種プログラムを記憶している。そして、CPU502は、メモリ503に格納されているこれらのプログラムを読み出して実行することで、上述の各機能を実現するプロセスを生成する。
11−1〜11−4、11a−1〜11a−4 移相器
17、17a 記憶部
18 制御部
123〜128、226〜233 VGA
181 通信品質測定部
182、182a 利得制御部

Claims (6)

  1. 利得が可変であり、異なる位相を有する4つ以上の信号をそれぞれ増幅する4つ以上の増幅器を有し、前記4つ以上の増幅器のうち、利得が設定される一部の増幅器からの出力を合成して、任意の位相を有する出力信号を生成する移相器と、
    前記4つ以上の増幅器のうち、任意の2つの増幅器が増幅する2つの信号の位相で挟まれ、かつ、前記2つの信号の位相に達しない所定の位相範囲に前記出力信号の位相が存在するように、前記出力信号の位相と、前記4つ以上の増幅器のうち、2つの増幅器又は当該2つの増幅器を含む3つ以上の増幅器の各々の利得とを対応付けて記憶する記憶部と、
    前記出力信号の送受信に用いられる前記出力信号の位相に対応する利得である設定利得を前記記憶部から取得し、前記一部の増幅器となる、前記2つの増幅器又は前記3つ以上の増幅器の各々の利得を前記設定利得に設定する利得制御部と
    を備えることを特徴とする無線通信装置。
  2. 前記出力信号の送受信に用いられる前記出力信号の位相をランダムに切り換え、当該切り換えによって得られる複数の前記出力信号の位相の各々に関して通信品質を測定する通信品質測定部をさらに備え、
    前記利得制御部は、さらに、前記通信品質測定部によって測定された通信品質が最も良好である前記出力信号の位相に対応する利得を前記設定利得として前記記憶部から取得し、前記一部の増幅器となる、前記2つの増幅器又は前記3つ以上の増幅器の各々の利得を前記設定利得に設定することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
  3. 前記記憶部は、前記所定の位相範囲の中央領域に存在する前記出力信号の位相と、前記2つの増幅器の各々の利得とを対応付けて記憶し、前記所定の位相範囲の前記中央領域を挟む両端領域に存在する前記出力信号の位相と、前記3つ以上の増幅器の各々の利得とを対応付けて記憶することを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信装置。
  4. 前記中央領域と、前記両端領域との境界の位相は、予め定められた基準に従って、予め定められることを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。
  5. 前記記憶部に記憶される前記2つの増幅器又は前記3つ以上の増幅器の各々の利得は、前記移相器によって生成される前記出力信号の振幅が一定となるように、予め定められることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の無線通信装置。
  6. 利得が可変であり、異なる位相を有する4つ以上の信号をそれぞれ増幅する4つ以上の増幅器を有する移相器を用いて、前記4つ以上の増幅器のうち、利得が設定される一部の増幅器からの出力を合成して、任意の位相を有する出力信号を生成し、
    前記4つ以上の増幅器のうち、任意の2つの増幅器が増幅する2つの信号の位相で挟まれ、かつ、前記2つの信号の位相に達しない所定の位相範囲に前記出力信号の位相が存在するように、前記出力信号の位相と、前記4つ以上の増幅器のうち、前記2つの増幅器又は当該2つの増幅器を含む3つ以上の増幅器の各々の利得とを対応付けて記憶する記憶部から、前記出力信号の送受信に用いられる前記出力信号の位相に対応する利得である設定利得を取得し、前記一部の増幅器となる、前記2つの増幅器又は前記3つ以上の増幅器の各々の利得を前記設定利得に設定する
    ことを特徴とする無線通信装置の制御方法。
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