JP2017034439A

JP2017034439A - 送受信部、アレイアンテナを用いた無線通信装置及び校正方法

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Publication number: JP2017034439A
Application number: JP2015151854A
Authority: JP
Inventors: 石野　徹; Toru Ishino; 徹石野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-02-09

Abstract

【課題】アンテナの送受信系の分析、校正を簡素化した構成により実現する送受信部、アレイアンテナを用いた無線通信装置及び校正方法を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる送受信部は、送信信号の信号処理及び基準信号の生成処理を行う送信信号処理部１０１と、送信ＲＦ部１０３と、受信ＲＦ部１０６と、受信信号の信号処理及び基準信号の分析処理を行う受信信号処理部１０７と、経路構成部１０２とを有している。経路構成部１０２は、送信信号処理部１０１が出力する基準信号を、送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６のいずれも介さずに受信信号処理部１０７へ出力する第１の経路と、送信信号処理部１０１が出力する基準信号を、送信ＲＦ部１０３と受信ＲＦ部１０６の少なくとも一方を介して受信信号処理部１０７へ出力する第２の経路とを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送受信部、アレイアンテナを用いた無線通信装置及び校正方法に関する。

近年、多素子アレイアンテナを備えた新しいタイプの携帯電話用基地局無線装置のコンセプトが５Ｇ−ＬＴＥ（Long Term Evolution）用に各社で開発されている。図１０にアレイアンテナを備えた基地局無線装置のイメージ図を示す。図１０に示す基地局無線装置４００は、複数のアンテナ４０１からなるアレイアンテナを備えている。

アレイアンテナを備えた基地局無線装置においては、アレイアンテナの各アンテナにＲＦ（Radio Frequency）送受信系が接続され、それぞれ図１１に示すような送受信部を形成する。図１１に示す送受信部５００は、送信信号処理部５０１、送信ＲＦ部５０２、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）スイッチ５０３、アンテナ５０４、受信ＲＦ部校正用入力ポート５０５、ＳＰＤＴスイッチ５０６、受信ＲＦ部５０７、受信信号処理部５０８、送信ＲＦ部校正用出力ポート５０９を備えている。ここで、ＳＰＤＴスイッチとは、共通端子を１つ、切り替え端子を２つ備えた接続切り替え用の素子である。また、ＳＰＤＴスイッチでは、共通端子は、２つの切り替え端子に排他的に接続することができる。

送信信号処理部５０１は、送信信号処理及び校正信号の生成処理を行い、送信信号及び生成した校正信号を送信ＲＦ部５０２へ出力する。送信ＲＦ部５０２は、送信信号処理部５０１から受け取った送信信号及び校正信号を増幅する。そして、送信ＲＦ部５０２は、増幅した送信信号及び校正信号をＳＰＤＴスイッチ５０３へ出力する。

ＳＰＤＴスイッチ５０３は、送信ＲＦ部５０２から受け取った送信信号をアンテナ５０４へ出力し、送信ＲＦ部５０２から受け取った校正信号を送信ＲＦ部校正用出力ポート５０９へ出力するために切り替えられるスイッチである。

アンテナ５０４は、ＳＰＤＴスイッチ５０３から受け取った送信信号を無線端末へと送信する。また、アンテナ５０４は、無線端末から受信信号を受信し、受信信号をＳＰＤＴスイッチ５０６へ出力する。

受信ＲＦ部校正用入力ポート５０５は、外部から校正信号を受け取り、受け取った校正信号をＳＰＤＴスイッチ５０６へ出力する。

ＳＰＤＴスイッチ５０６は、アンテナ５０４から受け取った受信信号、及び受信ＲＦ部校正用入力ポート５０５から受け取った校正信号を受信ＲＦ部５０７へ出力するために切り替えられるスイッチである。

受信ＲＦ部５０７は、ＳＰＤＴスイッチ５０６から受け取った受信信号及び校正信号を増幅する。そして、受信ＲＦ部５０７は、増幅した受信信号及び校正信号を受信信号処理部５０８へ出力する。

受信信号処理部５０８は、受信ＲＦ部５０７から受け取った受信信号の受信処理を行う。また、受信信号処理部５０８は、受信ＲＦ部５０７から受け取った校正信号の分析処理を行う。

送信ＲＦ部校正用出力ポート５０９は、ＳＰＤＴスイッチ５０３から受け取った校正信号を外部へ出力する。

ところで、アレイアンテナシステムとして動作させるためには、各アンテナに接続されるＲＦ送受信系のＲＦ特性のばらつきを校正する必要がある。アレイアンテナの各アンテナに接続されるＲＦ送受信系のＲＦ特性のばらつきを校正する技術が特許文献１及び２に記載されている。

ＲＦ特性のばらつきを校正するシステムの一例を図１２に示す。図１２に示すシステムは、複数の送受信部５００、複数の受信ＲＦ部校正用入力ポート５０５、複数の送信ＲＦ部校正用出力ポート５０９、ＲＦ配線６０１、校正信号用合成器６０２、送信ＲＦ部校正信号処理部６０３、受信ＲＦ部校正信号処理部６０４、校正信号用分波器６０５を備えている。ここで、複数の送受信部５００、複数の受信ＲＦ部校正用入力ポート５０５、複数の送信ＲＦ部校正用出力ポート５０９は、図２に示した同番号のものと同じものである。

まず、図１２のシステムにおける送信ＲＦ部のＲＦ特性ばらつきを校正する処理について説明する。送信ＲＦ部校正用出力ポート５０９は、ＳＰＤＴスイッチ５０３から受け取った校正信号を、ＲＦ配線６０１を介して校正信号用合成器６０２へ出力する。校正信号用合成器６０２は、複数の送信ＲＦ部校正用出力ポート５０９から受け取った校正信号を合成する。そして、校正信号用合成器６０２は、合成した校正信号を送信ＲＦ部校正信号処理部６０３へ出力する。送信ＲＦ部校正信号処理部６０３は、校正信号用合成器６０２から受け取った合成された校正信号を用いて、各送受信部５００における送信ＲＦ部５０２のＲＦ特性ばらつきを算出する。また、送信ＲＦ部校正信号処理部６０３は、算出したＲＦ特性ばらつきに基づいて、各送受信部５００における送信ＲＦ部５０２のＲＦ特性ばらつきを校正する。

続いて、図１２のシステムにおける受信ＲＦ部のＲＦ特性ばらつきを校正する処理について説明する。受信ＲＦ部校正信号処理部６０４は、校正信号を生成し、生成した校正信号を校正信号用分波器６０５へ出力する。校正信号用分波器６０５は、受信ＲＦ部校正信号処理部６０４から受け取った校正信号を分波する。また、校正信号用分波器６０５は、分波した校正信号を、ＲＦ配線６０１を介して各受信ＲＦ部校正用入力ポート５０５へ出力する。受信ＲＦ部校正用入力ポート５０５から受信信号処理部５０８への校正信号の流れは、図１１と同じであるため説明を省略する。

複数の送受信部５００のそれぞれの受信信号処理部５０８は、校正信号の分析結果を図示しない受信ＲＦ部校正部へ出力する。受信ＲＦ部校正部は、複数の送受信部５００のそれぞれの受信信号処理部５０８から校正信号の分析結果を受け取る。また、受信ＲＦ部校正部は、受け取った校正信号の分析結果を用いて、各送受信部５００における受信ＲＦ部５０７のＲＦ特性ばらつきを算出する。そして、受信ＲＦ部校正部は、算出したＲＦ特性ばらつきに基づいて、各送受信部５００における受信ＲＦ部５０７のＲＦ特性ばらつきを校正する。

特開２００９−２７８５２９号公報特開２００８−１７２８０８号公報

図１２のシステムでは、各送受信部５００は、受信ＲＦ部校正用入力ポート５０５及び送信ＲＦ部校正用出力ポート５０９を備え、これらのポートを各アンテナの送受信系とは別の校正信号処理部に接続する必要があった。受信ＲＦ部校正用入力ポート５０５及び送信ＲＦ部校正用出力ポート５０９と校正信号処理部との間の接続は、ＲＦ信号配線であるため、実装的な制約が大きく小型化が困難であるという問題点があった。

また、特許文献１に記載の技術では、各アンテナに接続された複数の方向性結合器から電力分配合成器、校正用切り替えスイッチを介して送受信系のスイッチに接続する経路が校正用の経路として必要である。また、特許文献２に記載の技術では、各ＲＦモジュールとキャリブレーション処理部とを接続する経路が校正用の経路として必要である。特許文献１及び２のこれらの経路についても、ともにＲＦ信号配線であるため、実装的な制約が大きく小型化が困難であるという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、アンテナの送受信系の分析、校正を簡素化した構成により実現する送受信部、アレイアンテナを用いた無線通信装置及び校正方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる送受信部は、送信信号の信号処理及び基準信号の生成処理を行う送信信号処理部と、前記送信信号及び前記基準信号を増幅する送信ＲＦ部と、受信信号及び前記基準信号を増幅する受信ＲＦ部と、前記受信信号の信号処理及び前記基準信号の分析処理を行う受信信号処理部と、前記送信信号処理部が出力する前記基準信号を、前記送信ＲＦ部及び前記受信ＲＦ部のいずれも介さずに前記受信信号処理部へ出力する第１の経路と、前記送信信号処理部が出力する前記基準信号を、前記送信ＲＦ部と前記受信ＲＦ部の少なくとも一方を介して前記受信信号処理部へ出力する第２の経路とを構成する経路構成部と、を有するものである。

他方、本発明にかかる校正方法は、送信信号処理部が出力する基準信号を、送信ＲＦ部及び受信ＲＦ部のいずれも介さずに受信信号処理部へ出力する第１の経路を構成し、前記第１の経路の前記基準信号を分析し、前記送信信号処理部が出力する前記基準信号を、前記送信ＲＦ部又は前記受信ＲＦ部を介して前記受信信号処理部へ出力する第２の経路を構成し、前記第２の経路の前記基準信号を分析するものである。

本発明により、アンテナの送受信系の分析、校正を簡素化した構成により実現する送受信部、アレイアンテナを用いた無線通信装置及び校正方法を提供することができる。

本発明の実施の形態１にかかる送受信部の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１にかかる送受信部の処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１にかかる送受信部を備えた、アレイアンテナを用いた無線通信装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２にかかる送受信部の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２にかかる送受信部の通常の運用動作時のＳＰＤＴスイッチの設定を示すブロック図である。本発明の実施の形態２にかかる送受信部の第１の基準経路を構成するＳＰＤＴスイッチの設定を示すブロック図である。本発明の実施の形態２にかかる送受信部の第２の基準経路を構成するＳＰＤＴスイッチの設定を示すブロック図である。本発明の実施の形態２にかかる送受信部の第３の基準経路を構成するＳＰＤＴスイッチの設定を示すブロック図である。本発明の実施の形態３にかかる送受信部の構成を示すブロック図である。アレイアンテナを備えた基地局無線装置のイメージ図である。関連技術にかかる送受信部の構成を示すブロック図である。関連技術にかかるＲＦ特性のばらつきを校正するシステムのブロック図である。

実施の形態１
まず、図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる送受信部１００の構成について説明する。送受信部１００は、送信信号処理部１０１、経路構成部１０２、送信ＲＦ部１０３、送信ポート１０４、受信ポート１０５、受信ＲＦ部１０６、受信信号処理部１０７を備えている。

送信信号処理部１０１は、送信信号処理及び校正用の基準信号の生成処理を行う。ここで、校正用の基準信号は、例えばサイン波を所定の周波数帯域にわたってスイープさせた信号である。また、送信信号処理部１０１は、送信信号及び生成した基準信号を経路構成部１０２へ出力する。なお、送信信号処理部１０１が行う送信信号処理については、基本的に通常の処理と同じであるため、説明を省略する。

経路構成部１０２は、送信信号処理部１０１から受け取った送信信号及び基準信号が通過する経路を構成するための機能部である。経路構成部１０２は、送信信号が通過する経路として、送信信号処理部１０１から送信ＲＦ部１０３を介して送信ポート１０４へ接続する経路を構成する。この経路を送信経路と呼ぶ。

また、経路構成部１０２は、基準信号が通過する経路として、送信信号処理部１０１から送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６のいずれも介さずに受信信号処理部１０７へ接続する経路を構成する。この経路を第１の基準経路と呼ぶ。

また、経路構成部１０２は、基準信号が通過する経路として、送信信号処理部１０１から送信ＲＦ部１０３を介して受信信号処理部１０７へ接続する経路を構成する。この経路を第２の基準経路と呼ぶ。

また、経路構成部１０２は、基準信号が通過する経路として、送信信号処理部１０１から受信ＲＦ部１０６を介して受信信号処理部１０７へ接続する経路を構成する。この経路を第３の基準経路と呼ぶ。

さらに、経路構成部１０２は、受信信号が通過する経路として、受信ポート１０５から受信ＲＦ部１０６を介して受信信号処理部１０７へ接続する経路を構成する。この経路を受信経路と呼ぶ。

送信ＲＦ部１０３は、経路構成部１０２が送信経路を構成している場合、経路構成部１０２から受け取った送信信号を増幅する。そして、送信ＲＦ部１０３は、増幅した送信信号を、経路構成部１０２を介して送信ポート１０４へ出力する。また、送信ＲＦ部１０３は、経路構成部１０２が第２の基準経路を構成している場合、経路構成部１０２から受け取った基準信号を増幅する。そして、送信ＲＦ部１０３は、増幅した基準信号を、経路構成部１０２を介して受信信号処理部１０７へ出力する。

送信ポート１０４は、経路構成部１０２から送信信号を受け取り、受け取った送信信号を外部へ出力する。受信ポート１０５は、外部から受信信号を受け取り、受け取った受信信号を経路構成部１０２へ出力する。

受信ＲＦ部１０６は、経路構成部１０２が受信経路を構成している場合、経路構成部１０２から受け取った受信信号を増幅する。そして、受信ＲＦ部１０６は、増幅した受信信号を、経路構成部１０２を介して受信信号処理部１０７へ出力する。また、受信ＲＦ部１０６は、経路構成部１０２が第３の基準経路を構成している場合、経路構成部１０２から受け取った基準信号を増幅する。そして、受信ＲＦ部１０６は、増幅した基準信号を、経路構成部１０２を介して受信信号処理部１０７へ出力する。

受信信号処理部１０７は、受信信号を受け取った場合、受信信号処理を行う。なお、受信信号処理部１０７が行う受信信号処理については、基本的に通常の処理と同じであるため、説明を省略する。また、受信信号処理部１０７は、基準信号を受け取った場合、基準信号の分析処理を行う。

ここで、受信信号処理部１０７が行う基準信号の分析処理を具体的に説明する。受信信号処理部１０７は、経路構成部１０２が第１の基準経路を構成している場合、送信信号処理部１０１から経路構成部１０２を介して受け取った基準信号を分析することで、基準信号が通過した第１の基準経路の利得（損失）及び位相を算出する。ここで、基準信号が通過した経路の利得（損失）は、送信信号処理部１０１で生成された基準信号について、受信信号処理部１０７への戻り信号の振幅変動により求めることができる。また、基準信号が通過した経路の位相は、送信信号処理部１０１で生成された基準信号について、受信信号処理部１０７への戻り位相の周波数変動をみることで経路の遅延量として求めることができる。

また、受信信号処理部１０７は、経路構成部１０２が第２の基準経路を構成している場合、送信信号処理部１０１から経路構成部１０２及び送信ＲＦ部１０３を介して受け取った基準信号を分析することで、基準信号が通過した第２の基準経路の利得及び位相を算出する。

また、受信信号処理部１０７は、経路構成部１０２が第３の基準経路を構成している場合、送信信号処理部１０１から経路構成部１０２及び受信ＲＦ部１０６を介して受け取った基準信号を分析することで、基準信号が通過した第３の基準経路の利得及び位相を算出する。

さらに、受信信号処理部１０７は、第２の基準経路の利得及び位相と第１の基準経路の利得及び位相との差分を求めることで、送信ＲＦ部１０３の利得及び位相を算出できる。すなわち、第２の基準経路の利得及び位相から第１の基準経路の利得及び位相を差し引くことで、送信信号処理部１０１及び経路構成部１０２の特性のばらつきが、送信ＲＦ部１０３の分析結果に影響することを防ぐことができる。

同様に、受信信号処理部１０７は、第３の基準経路の利得及び位相と第１の基準経路の利得及び位相との差分を求めることで、受信ＲＦ部１０６の利得及び位相を算出できる。すなわち、第３の基準経路の利得及び位相から第１の基準経路の利得及び位相を差し引くことで、送信信号処理部１０１及び経路構成部１０２の特性のばらつきが、受信ＲＦ部１０６の分析結果に影響することを防ぐことができる。

また、送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６のそれぞれの特性の基準値を予め決めておくことにより、送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６の校正を、送受信部１００単体で行うこともできる。すなわち、受信信号処理部１０７は、送信ＲＦ部１０３の特性の基準値を有することで、送信ＲＦ部１０３の利得及び位相を算出した結果と、送信ＲＦ部１０３の利得及び位相の基準値とが一致するように、送信ＲＦ部１０３を校正することができる。これにより、送信ＲＦ部１０３の個体差や特性変動を校正することができる。また、受信信号処理部１０７は、受信ＲＦ部１０６の特性の基準値を有することで、受信ＲＦ部１０６の利得及び位相を算出した結果と、受信ＲＦ部１０６の利得及び位相の基準値とが一致するように、受信ＲＦ部１０６を校正することができる。これにより、受信ＲＦ部１０６の個体差や特性変動を校正することができる。

以上のように、実施の形態１にかかる図１の送受信部１００では、送信信号処理部１０１と受信信号処理部１０７を組み合わせることで、簡易的なネットワークアナライザとして使用している。また、経路構成部１０２により、送信経路、受信経路の他に、第１〜第３の基準経路を構成するようにしている。これにより、送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６の分析を簡素化した構成により実現することができる。さらに、送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６の特性の基準値をそれぞれ予め決めておくことにより、送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６の校正を、送受信部１００単体で行うこともできる。

続いて、図２のフローチャートを用いて、本発明の実施の形態１にかかる送受信部１００の処理について説明する。まず、経路構成部１０２は、第１の基準経路を構成する（Ｓ１０１）。次に、受信信号処理部１０７は、第１の基準経路を介して受け取った基準信号を分析する（Ｓ１０２）。すなわち、受信信号処理部１０７は、送信信号処理部１０１から経路構成部１０２を介して受け取った基準信号を分析する。Ｓ１０２の分析により、受信信号処理部１０７は、基準信号が通過した第１の基準経路の利得及び位相を算出する。

次に、経路構成部１０２は、第２又は第３の基準経路を構成する（Ｓ１０３）。次に、受信信号処理部１０７は、第２又は第３の基準経路を介して受け取った基準信号を分析する（Ｓ１０４）。すなわち、受信信号処理部１０７は、送信信号処理部１０１から経路構成部１０２及び送信ＲＦ部１０３を介して受け取った基準信号、又は送信信号処理部１０１から経路構成部１０２及び受信ＲＦ部１０６を介して受け取った基準信号を分析する。Ｓ１０４の分析により、受信信号処理部１０７は、基準信号が通過した第２又は第３の基準経路の利得及び位相を算出する。

また、Ｓ１０４の分析後に、受信信号処理部１０７は、第２又は第３の基準経路の利得及び位相と第１の基準経路の利得及び位相との差分を求めることで、送信ＲＦ部１０３又は受信ＲＦ部１０６の利得及び位相を算出できる。

続いて、図３を用いて、本発明の実施の形態１にかかる送受信部１００を備えた、アレイアンテナを用いた無線通信装置１０００の構成について説明する。無線通信装置１０００は、複数の送受信部１００、複数のアンテナ１１０、校正部１２０を備えている。また、無線通信装置１０００は、複数のアンテナ１１０によりアレイアンテナを構成する。なお、無線通信装置１０００は、例えば基地局無線装置である。

アンテナ１１０は、送受信部１００の送信ポート１０４から送信信号を受け取り、受け取った送信信号を無線端末へ送信する。また、アンテナ１１０は、無線端末から受信信号を受信し、受信信号を送受信部１００の受信ポート１０５へ出力する。

校正部１２０は、各送受信部１００の受信信号処理部１０７から送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６の分析結果を受け取る。また、校正部１２０は、受け取った送信ＲＦ部１０３の分析結果を用いて、複数の送受信部１００におけるそれぞれの送信ＲＦ部１０３の利得及び位相のばらつきを校正する。また、校正部１２０は、受け取った受信ＲＦ部１０６の分析結果を用いて、複数の送受信部１００におけるそれぞれの受信ＲＦ部１０６の利得及び位相のばらつきを校正する。

なお、無線通信装置１０００における各送受信部１００と校正部１２０との間の配線は、ベースバンド信号配線であり、ＲＦ信号配線ではないため、実装的な制約及び小型化への影響は小さい。

以上のように、実施の形態１にかかる無線通信装置１０００では、各送受信部１００と校正部１２０との配線にＲＦ信号配線を用いない構成としている。これにより、送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６の分析、校正を簡素化した構成により実現することができる。

なお、図３の無線通信装置１０００は、送受信部１００及びアンテナ１１０をそれぞれ４つずつ備えているが、送受信部１００及びアンテナ１１０の数は４つに限定されない。具体的には、アンテナ１１０によりアレイアンテナとして機能するものであれば、無線通信装置１０００は、送受信部１００及びアンテナ１１０をいくつ備える構成としてもよい。例えば、無線通信装置１０００が、送受信部１００及びアンテナ１１０をそれぞれ百個以上備える構成として、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を構成してもよい。

また、アンテナの送信系及び受信系のいずれか一方の校正が必要なシステム又は装置であれば、第２の基準経路を構成して基準信号を分析することと、第３の基準経路を構成して基準信号を分析することのいずれか一方のみ行うようにしてもよい。

また、第２又は第３の基準経路の利得及び位相と第１の基準経路の利得及び位相との差分の算出は、受信信号処理部１０７ではなく、校正部１２０で行うようにしてもよい。この場合、受信信号処理部１０７は、第１〜第３の基準経路の利得及び位相の算出結果を、校正部１２０へ出力する。そして、校正部１２０は、受け取った第２又は第３の基準経路の利得及び位相と、受け取った第１の基準経路の利得及び位相との差分の算出を行うようにしてもよい。

また、無線通信装置１０００は、校正部１２０を備えず、各送受信部１００の受信信号処理部１０７が、送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６のそれぞれの特性の基準値を有する構成としてもよい。この場合、各送受信部１００の受信信号処理部１０７が、送信ＲＦ部１０３の利得及び位相を算出した結果と、送信ＲＦ部１０３の利得及び位相の基準値とが一致するように、送信ＲＦ部１０３を校正するようにしてもよい。また、各送受信部１００の受信信号処理部１０７が、受信ＲＦ部１０６の利得及び位相を算出した結果と、受信ＲＦ部１０６の利得及び位相の基準値とが一致するように、受信ＲＦ部１０６を校正するようにしてもよい。そして、各送受信部１００の受信信号処理部１０７が有する送信ＲＦ部１０３の特性の基準値を同じ値とすることにより、複数の送受信部１００におけるそれぞれの送信ＲＦ部１０３の利得及び位相のばらつきを校正することができる。また、各送受信部１００の受信信号処理部１０７が有する受信ＲＦ部１０６の特性の基準値を同じ値とすることにより、複数の送受信部１００におけるそれぞれの受信ＲＦ部１０６の利得及び位相のばらつきを校正することができる。

実施の形態２
続いて、図４を用いて本発明の実施の形態２にかかる送受信部２００の構成について説明する。実施の形態２は、上述した実施の形態１にかかる送受信部の構成及び動作をより具体化した例である。

送受信部２００は、送信信号処理部１０１、経路構成部２０２、送信ＲＦ部１０３、送信ポート１０４、受信ポート１０５、受信ＲＦ部１０６、受信信号処理部２０７を備えている。なお、実施の形態２にかかる送受信部２００の送信信号処理部１０１、送信ＲＦ部１０３、送信ポート１０４、受信ポート１０５、受信ＲＦ部１０６は、実施の形態１にかかる送受信部１００に示す構成と同様であり、説明を省略する。また、実施の形態２にかかる受信信号処理部２０７については、第１〜第３の基準経路の基準信号の分析処理についてのみ説明する。受信信号処理部２０７のその他の点は、実施の形態１にかかる受信信号処理部１０７と同様であり、説明を省略する。

経路構成部２０２は、ＳＰＤＴスイッチ２１１〜２１６、ＲＦアッテネータ２１７を備えている。ＳＰＤＴスイッチ２１１〜２１６は、送信経路、受信経路、第１〜第３の基準経路を構成するために切り替えられるスイッチである。なお、ＳＰＤＴスイッチ２１１〜２１６の切り替えは、例えば図示しない制御部により行われる。

ＲＦアッテネータ２１７は、第１〜第３の基準経路における基準信号を適切な信号レベルに減衰させる。ここで、適切な信号レベルとは、受信信号処理部２０７への入力信号レベルとして適切な信号レベルのことである。なお、ＲＦアッテネータ２１７による減衰量は、例えば図示しない制御部により可変制御される。また、第２の基準経路と第３の基準経路とでＲＦアッテネータ２１７による減衰量として異なる減衰量を用いてもよい。また、第１の基準経路におけるＲＦアッテネータ２１７による減衰量は、差分の算出を行う対象である第２の基準経路又は第３の基準経路と同じ減衰量を用いる。また、第１の基準経路におけるＲＦアッテネータ２１７による減衰量として、差分の算出を行う対象である第２の基準経路又は第３の基準経路と異なる減衰量を用いる場合は、その分のオフセット値を用いて差分の算出を行うようにしてもよい。

続いて、図５を用いて、通常の運用動作時のＳＰＤＴスイッチの設定について説明する。経路構成部２０２は、送信信号が通過する経路として、送信信号処理部１０１からＳＰＤＴスイッチ２１１、送信ＲＦ部１０３、ＳＰＤＴスイッチ２１２を介して送信ポート１０４へ接続する送信経路を構成する。また、経路構成部２０２は、受信信号が通過する経路として、受信ポート１０５からＳＰＤＴスイッチ２１３、受信ＲＦ部１０６、ＳＰＤＴスイッチ２１４を介して受信信号処理部２０７へ接続する受信経路を構成する。

続いて、図６を用いて、第１の基準経路を構成するＳＰＤＴスイッチの設定について説明する。経路構成部２０２は、基準信号が通過する経路として、送信信号処理部１０１からＳＰＤＴスイッチ２１１、ＳＰＤＴスイッチ２１５、ＲＦアッテネータ２１７、ＳＰＤＴスイッチ２１６、ＳＰＤＴスイッチ２１４を介して受信信号処理部２０７へ接続する第１の基準経路を構成する。

続いて、図７を用いて、第２の基準経路を構成するＳＰＤＴスイッチの設定について説明する。経路構成部２０２は、基準信号が通過する経路として、送信信号処理部１０１からＳＰＤＴスイッチ２１１、送信ＲＦ部１０３、ＳＰＤＴスイッチ２１２、ＳＰＤＴスイッチ２１５、ＲＦアッテネータ２１７、ＳＰＤＴスイッチ２１６、ＳＰＤＴスイッチ２１４を介して受信信号処理部２０７へ接続する第２の基準経路を構成する。

続いて、図８を用いて、第３の基準経路を構成するＳＰＤＴスイッチの設定について説明する。経路構成部２０２は、基準信号が通過する経路として、送信信号処理部１０１からＳＰＤＴスイッチ２１１、ＳＰＤＴスイッチ２１５、ＲＦアッテネータ２１７、ＳＰＤＴスイッチ２１６、ＳＰＤＴスイッチ２１３、受信ＲＦ部１０６、ＳＰＤＴスイッチ２１４を介して受信信号処理部２０７へ接続する第３の基準経路を構成する。

続いて、図４〜図８の受信信号処理部２０７が行う基準信号の分析処理を具体的に説明する。受信信号処理部２０７は、経路構成部２０２が第１の基準経路を構成している場合、ＳＰＤＴスイッチ２１４から受け取った基準信号を分析することで、基準信号が通過した第１の基準経路の利得及び位相を算出する。

また、受信信号処理部２０７は、経路構成部２０２が第２の基準経路を構成している場合、ＳＰＤＴスイッチ２１４から受け取った基準信号を分析することで、基準信号が通過した第２の基準経路の利得及び位相を算出する。

また、受信信号処理部２０７は、経路構成部２０２が第３の基準経路を構成している場合、ＳＰＤＴスイッチ２１４から受け取った基準信号を分析することで、基準信号が通過した第３の基準経路の利得及び位相を算出する。

さらに、受信信号処理部２０７は、第２の基準経路の利得及び位相と第１の基準経路の利得及び位相との差分を求めることで、送信ＲＦ部１０３の利得及び位相を算出できる。より正確にいえば、送信ＲＦ部１０３とＳＰＤＴスイッチ２１２の特性の合計を算出できる。すなわち、第２の基準経路の利得及び位相から第１の基準経路の利得及び位相を差し引くことで、送信信号処理部１０１、ＳＰＤＴスイッチ２１１、ＳＰＤＴスイッチ２１５、ＲＦアッテネータ２１７、ＳＰＤＴスイッチ２１６及びＳＰＤＴスイッチ２１４の特性のばらつきが、送信ＲＦ部１０３の分析結果に影響することを防ぐことができる。

同様に、受信信号処理部２０７は、第３の基準経路の利得及び位相と第１の基準経路の利得及び位相との差分を求めることで、受信ＲＦ部１０６の利得及び位相を算出できる。より正確にいえば、受信ＲＦ部１０６とＳＰＤＴスイッチ２１３の特性の合計を算出できる。すなわち、第３の基準経路の利得及び位相から第１の基準経路の利得及び位相を差し引くことで、送信信号処理部１０１、ＳＰＤＴスイッチ２１１、ＳＰＤＴスイッチ２１５、ＲＦアッテネータ２１７、ＳＰＤＴスイッチ２１６及びＳＰＤＴスイッチ２１４の特性のばらつきが、受信ＲＦ部１０６の分析結果に影響することを防ぐことができる。

また、実施の形態１と同様に、本発明の実施の形態２にかかる送受信部２００を備えた、アレイアンテナを用いた無線通信装置を構成することで、複数の送受信部２００におけるそれぞれの送信ＲＦ部１０３及び受信ＲＦ部１０６の利得及び位相のばらつきを校正することができる。なお、当該ばらつきの校正については、実施の形態１と同様であるため説明は省略する。

以上のように、本発明の実施の形態２によれば、アンテナの送受信系の分析、校正を簡素化した構成により実現することができる。また、ＲＦアッテネータ２１７の減衰量を可変制御することにより、受信信号処理部２０７への入力信号レベルを適切な信号レベルとすることができる。

実施の形態３
続いて、図９を用いて本発明の実施の形態３にかかる送受信部３００の構成について説明する。実施の形態３は、実施の形態２と同様に上述した実施の形態１にかかる送受信部の構成及び動作をより具体化した例である。

送受信部３００は、送信信号処理部１０１、経路構成部３０２、送信ＲＦ部１０３、送信ポート１０４、受信ポート１０５、受信ＲＦ部１０６、受信信号処理部３０７を備えている。なお、実施の形態３にかかる送受信部３００の送信信号処理部１０１、送信ＲＦ部１０３、送信ポート１０４、受信ポート１０５、受信ＲＦ部１０６は、実施の形態１にかかる送受信部１００に示す構成と同様であり、説明を省略する。また、受信信号処理部３０７は、実施の形態２にかかるＳＰＤＴスイッチ２１１〜２１４を、カプラ３１１〜３１４に置き換えた経路における基準信号の分析を行う機能部であり、基本的には実施の形態２の受信信号処理部２０７と同様であるため説明を省略する。

経路構成部３０２は、カプラ３１１〜３１４、ＳＰＤＴスイッチ２１５及び２１６、ＲＦアッテネータ２１７を備えている。ＳＰＤＴスイッチ２１５及び２１６、ＲＦアッテネータ２１７は、実施の形態２にかかる送受信部２００に示す構成と同様であり、説明を省略する。

カプラ３１１〜３１４は、方向性結合器とも呼ばれるものである。カプラ（方向性結合器）は、入力ポートから出力ポートへと繋がるメインパスと、メインパスを順方向に通る信号の電力を一定の比率で結合ポートへ分岐させる結合パスとを有する。また、結合パスは、外部から結合ポートに入力される信号を一定の比率でメインパスへ合流させる。

カプラ３１１は、送信信号処理部１０１から受け取った信号を、メインパスを介して送信ＲＦ部１０３へ出力する。また、カプラ３１１は、送信信号処理部１０１から受け取った信号を、結合パスを介してＳＰＤＴスイッチ２１５へ出力する。

カプラ３１２は、送信ＲＦ部１０３から受け取った信号を、メインパスを介して送信ポート１０４へ出力する。また、カプラ３１２は、送信ＲＦ部１０３から受け取った信号を、結合パスを介してＳＰＤＴスイッチ２１５へ出力する。

カプラ３１３は、受信ポート１０５から受け取った信号を、メインパスを介して受信ＲＦ部１０６へ出力する。また、カプラ３１３は、ＳＰＤＴスイッチ２１６から結合ポートに入力された信号を、結合パスを介して受信ＲＦ部１０６へ出力する。

カプラ３１４は、受信ＲＦ部１０６から受け取った信号を、メインパスを介して受信信号処理部３０７へ出力する。また、カプラ３１４は、ＳＰＤＴスイッチ２１６から結合ポートに入力された信号を、結合パスを介して受信信号処理部３０７へ出力する。

本発明の実施の形態３は、実施の形態２にかかるＳＰＤＴスイッチ２１１〜２１４を、カプラ３１１〜３１４に置き換えた構成である。すなわち、実施の形態３は、実施の形態２にかかる送信経路のスイッチであるＳＰＤＴスイッチ２１１及び２１２をカプラ３１１及び３１２に置き換え、実施の形態２にかかる受信経路のスイッチであるＳＰＤＴスイッチ２１３及び２１４をカプラ３１３及び３１４に置き換えた構成である。この置き換えにより、実施の形態３では、通常の運用動作時、すなわち、送信信号の送信中及び受信信号の受信中に、アンテナの送受信系の分析、校正を簡素化した構成により実現することができる。

なお、実施の形態２にかかるＳＰＤＴスイッチ２１１〜２１４のすべてを、カプラ３１１〜３１４に置き換えるのではなく、置き換えないＳＰＤＴスイッチがあってもよい。例えば、カプラ３１３に置き換えずにＳＰＤＴスイッチ２１３を用いるようにしてもよい。これにより、アンテナ１１０で受信する信号レベルが高い環境であっても、受信ポート１０５から受信ＲＦ部１０６を介して受信信号処理部３０７へ出力される受信信号の影響を受けずに、基準信号の分析処理を行うことができる。また、ＳＰＤＴスイッチ２１３をカプラ３１３に置き換えない構成とした場合でも、送信信号の送信中に、アンテナの送受信系の分析、校正を簡素化した構成により実現することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、無線通信装置は、アンテナにより、無線端末、他の無線通信装置、及び無線通信装置の上位ノードのいずれと無線通信を行う構成としてもよい。

１００、２００、３００送受信部
１０１送信信号処理部
１０２、２０２、３０２経路構成部
１０３送信ＲＦ部
１０４送信ポート
１０５受信ポート
１０６受信ＲＦ部
１０７、２０７、３０７受信信号処理部
１１０アンテナ
１０００無線通信装置
２１１〜２１６ＳＰＤＴスイッチ
２１７ＲＦアッテネータ
３１１〜３１４カプラ

Claims

送信信号の信号処理及び基準信号の生成処理を行う送信信号処理部と、
前記送信信号及び前記基準信号を増幅する送信ＲＦ部と、
受信信号及び前記基準信号を増幅する受信ＲＦ部と、
前記受信信号の信号処理及び前記基準信号の分析処理を行う受信信号処理部と、
前記送信信号処理部が出力する前記基準信号を、前記送信ＲＦ部及び前記受信ＲＦ部のいずれも介さずに前記受信信号処理部へ出力する第１の経路と、前記送信信号処理部が出力する前記基準信号を、前記送信ＲＦ部と前記受信ＲＦ部の少なくとも一方を介して前記受信信号処理部へ出力する第２の経路とを構成する経路構成部と、
を有する送受信部。
前記受信信号処理部は、前記第２の経路の前記基準信号の分析結果と前記第１の経路の前記基準信号の分析結果の差分を求めることで、前記送信ＲＦ部及び前記受信ＲＦ部の少なくとも一方の特性を算出する、請求項１に記載の送受信部。
前記経路構成部は、複数のスイッチを備える、請求項１又は２に記載の送受信部。
前記経路構成部は、前記複数のスイッチのうち、前記送信信号が通過する経路及び前記受信信号が通過する経路のスイッチに代えてカプラを用いる、請求項３に記載の送受信部。
前記経路構成部は、ＲＦアッテネータを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の送受信部。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の送受信部と、増幅された前記送信信号の送信及び受信信号の受信を行うアンテナと、を備えた、アレイアンテナを用いた無線通信装置。
複数の前記送受信部におけるそれぞれの前記送信ＲＦ部の特性のばらつき、及びそれぞれの前記受信ＲＦ部の特性のばらつきの少なくとも一方を校正する校正部をさらに備える、請求項６に記載のアレイアンテナを用いた無線通信装置。
送信信号処理部が出力する基準信号を、送信ＲＦ部及び受信ＲＦ部のいずれも介さずに受信信号処理部へ出力する第１の経路を構成し、
前記第１の経路の前記基準信号を分析し、
前記送信信号処理部が出力する前記基準信号を、前記送信ＲＦ部又は前記受信ＲＦ部を介して前記受信信号処理部へ出力する第２の経路を構成し、
前記第２の経路の前記基準信号を分析する、
校正方法。
前記第２の経路の前記基準信号の分析結果と前記第１の経路の前記基準信号の分析結果の差分を求めることで、前記送信ＲＦ部及び前記受信ＲＦ部の少なくとも一方の特性を算出する、請求項８に記載の校正方法。
アレイアンテナを用いた無線通信装置が備える複数の前記送信ＲＦ部の特性のばらつき、及び複数の前記受信ＲＦ部の特性のばらつきの少なくとも一方を校正する、請求項９に記載の校正方法。