JP2019114961A - 無線通信装置、及びアンテナキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリブレーションの精度を向上させるようにした無線通信装置、及びアンテナキャリブレーション方法を提供する。【解決手段】所定周波数帯域の周波数で変調された第１の送信信号に対して、周波数変換を行って、送信周波数帯域の周波数を有する第２の送信信号に変換し、該第２の送信信号を送信する無線通信装置において、前記所定周波数帯域の帯域外にあって前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高周波数の第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低周波数の第２のキャリブレーション信号とを生成するキャリブレーション信号生成部と、前記第１及び第２のキャリブレーション信号を前記第１の送信信号に加算する加算部と、前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号とに基づいて、前記第１の送信信号の位相を補正するための位相補正係数生成部と位相補正部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置、及びアンテナキャリブレーション方法に関する。

現在、基地局装置では、アダプティブアレイアンテナ（Adaptive Array Antenna）に、ビームフォーミング（beamforming）を適用して、端末装置と無線通信を行う場合がある。

アダプティブアレイアンテナとは、例えば、複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナに対して、各アンテナ素子に入力される信号の位相を伝搬環境に応じて適応制御して、電気的にその指向性を変えるようにしたアンテナのことである。また、ビームフォーミングとは、例えば、その指向性を制御する技術のことである。ビームフォーミングによって、基地局装置では、端末装置が存在する方向へ無線信号を送信したり、端末装置が存在する方向から送信された無線信号を受信したりすることが可能となる。

一方、基地局装置では、例えば、アンテナ素子ごとに、各アンテナ素子の入力端に至るまで、増幅器などのアナログ素子が配置される場合がある。そして、アナログ素子の特性の相違などによって、アンテナ素子間において、各アンテナ素子の入力端に入力される信号の位相が異なる場合がある。このような場合、基地局装置では、例えば、キャリブレーションが行われる場合がある。キャリブレーションとは、例えば、アンテナ素子毎に異なる位相を一致させる位相補正の技術のことである。キャリブレーションによって、例えば、各アンテナ素子の入力端での送信信号の位相が揃い、ビームフォーミングの精度を向上させることが可能となる。

このような技術として、例えば、以下がある。すなわち、スケジューラにおいて、データ信号が割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を発生させる。そして、基底低域プロセッサにおいて、キャリブレーション信号と該信号が送信経路を経て受信された受信信号とを用いてキャリブレーションベクトル値を計算し、これを適用してビーム係数をキャリブレーションして、データ信号を送信経路に伝送する技術がある。

この技術によれば、スマートアンテナを使用する多重搬送波通信システムにおいて、信号の位相と大きさの制御のための改善されたキャリブレーション装置及び方法を提供できる、とされる。

また、移相器（位相制御回路）に接続された合成回路がアンテナ素子からの信号を合成するとき、各受信系に分岐接続された第１のフィルタを介して、受信帯域外の校正信号を抽出する。そして、抽出された該信号に基づいて各受信系間の位相偏差値を算出して校正するアレイアンテナ装置がある。

この技術によれば、アレイアンテナ装置において、温度変化等に起因した特性変化に応じた校正操作を適切かつ正確に行うことができる、とされる。

特開２００６−１６６４５２号公報 特開２００３−２３４６１０号公報

しかしながら、上述したいずれの技術も、キャリブレーション信号は、データ信号が割り当てられていないキャリアであったり、データ信号の受信帯域外であったり、データ信号の帯域外の周波数を利用している。

このように、上述したいずれの技術も、データ信号とは異なる周波数の信号を利用してキャリブレーションを行っているため、データ信号自体に対するキャリブレーションと比較すると、その精度が劣化する場合がある。

また、データ信号が割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を発生させてキャリブレーションベクトル値を計算する技術は、キャリブレーション信号の発生と該ベクトルの計算とをベースバンドユニットで行わせるようにしている。従って、該ベクトルの計算をする際に、送信経路を経た受信信号をベースバンドユニット側までフィードバックさせる場合がある。高周波の無線信号を、ベースバンドユニットまでフィードバックさせる場合、高周波の無線信号に対する処理をベースバンドユニットで行わせる場合がある。そのため、かかる技術では、フィードバックさせる処理が行われない場合と比較して、基地局装置の回路規模が大きくなり、処理が複雑になる場合がある。

そこで、一つの側面では、キャリブレーションの精度を向上させるようにした無線通信装置、及びアンテナキャリブレーション方法を提供することにある。

また、一つの側面では、処理を複雑にさせないようにした無線通信装置、及びアンテナキャリブレーション方法を提供することにある。

一つの態様では、所定周波数帯域の周波数で変調された第１の送信信号に対して、周波数変換を行って、送信周波数帯域の周波数を有する第２の送信信号に変換し、該第２の送信信号を送信する無線通信装置において、前記所定周波数帯域の帯域外にあって前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高周波数の第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低周波数の第２のキャリブレーション信号とを生成するキャリブレーション信号生成部と、前記第１及び第２のキャリブレーション信号を前記第１の送信信号に加算する加算部と、前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号とに基づいて、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定し、推定した前記位相に対応する位相補正係数を出力する位相補正係数生成部と、前記位相補正係数に基づいて前記第１の送信信号の位相を補正する位相補正部とを備える。

一つの側面では、キャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。また、一つの側面では、処理を複雑させないようにすることが可能となる。

図１は無線通信システムの構成例を表す図である。 図２は基地局装置の構成例を表す図である。 図３は主信号、ＣＡＬ信号、ＦＢ信号の関係例を表す図である。 図４（Ａ）はＣＡＬ信号の周波数配置、図４（Ｂ）はＣＡＬ信号生成部の構成例をそれぞれ表す図である。 図５はＥＱフィルタ係数生成部の構成例を表す図である。 図６（Ａ）と図６（Ｂ）はＣＡＬ信号の位相特性の例を表す図である。 図７（Ａ）はＣＡＬ信号の位相特性、図７（Ｂ）はＣＡＬ信号のコンスタレーションの例をそれぞれ表す図である。 図８はＣＡＬ信号の位相特性の例を表す図である。 図９（Ａ）はキャリブレーション対象の時間応答特性、図９（Ｂ）と図９（Ｃ）はＥＱフィルタ係数の時間応答特性の例をそれぞれ表す図である。 図１０は基地局装置における動作例を表すフローチャートである。 図１１は主信号、ＣＡＬ信号、ＦＢ信号の関係例を表す図である。 図１２は主信号、ＣＡＬ信号、ＦＢ信号の関係例を表す図である。 図１３はＥＱフィルタ係数生成部の構成例を表す図である。 図１４は基地局装置における動作例を表すフローチャートである。 図１５は端末装置の構成例を表す図である。 図１６は無線通信装置の構成例を表す図である。

以下、本実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書における課題及び実施例は一例であり、本願の権利範囲を限定するものではない。そして、各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、本明細書で使用している用語や記載した技術的内容は、通信に関する規格として仕様書に記載された用語や技術的内容が適宜用いられてもよい。

［第１の実施の形態］
＜無線通信システムの構成例＞
図１は、本第１の実施の形態における無線通信システム１０の構成例を表す図である。無線通信システム１０は、基地局装置（以下、「基地局」と称する場合がある。）１００と、端末装置（以下、「端末」と称する場合がある。）２００−１，２００−２とを備える。

基地局１００は、例えば、端末２００−１，２００−２と無線通信を行う無線通信装置である。基地局１００は、サービス提供可能範囲（又は通信可能範囲、或いはセル範囲）に在圏する端末２００−１，２００−２と無線通信を行うことで、端末２００−１，２００−２に対して種々のサービスを提供する。

端末２００−１，２００−２は、例えば、スマートフォン、フィーチャーフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、ゲーム装置などの無線通信装置である。端末２００−１，２００−２は、基地局１００と無線通信を行い、基地局１００を介して、様々なサービスの提供を受けることが可能である。提供サービスとしては、例えば、通話サービスやＷｅｂ閲覧サービスなどがある。

なお、図１の例では、１つの基地局１００に対して２台の端末２００−１，２００−２が無線通信を行っている例を示しているが、１つの基地局１００と無線通信を行う端末２００−１，２００−２の台数は、１台でもよいし、３台以上あってもよい。

また、以下においては、例えば、端末２００−１，２００−２を端末２００と称する場合がある。

＜基地局装置の構成例＞
図２は、基地局１００の構成例を表す図である。

図２に示すように、基地局１００は、ＢＢＵ（Base Band Unit）１１０と、ＲＲＨ（Remote Radio Head）１２０、及びアンテナ１４０−１，１４０−２を備える。

ＢＢＵ１１０とＲＲＨ１２０とは、例えば、数ｍ〜数ｋｍ程度離れていてもよい。ＢＢＵ１１０をＲＥＣ（Radio Equipment Controller）、ＲＲＨ１２０をＲＥ（Radio Equipment）と称する場合もある。

ＢＢＵ１１０は、ＮＷサーバなどから送信されたパケットデータを受信し、受信したパケットデータから端末２００宛のデータを抽出する。そして、ＢＢＵ１１０は、抽出したデータに対して誤り訂正符号化処理や変調処理などを施す。ＢＢＵ１１０は、例えば、誤り訂正符号化処理後のデータに対して、所定周波数帯域内の所定周波数（例えば、ベースバンド帯域の周波数）で変調した送信信号（又はベースバンド信号）を生成する。送信信号には、例えば、Ｉ（In-phase）成分とＱ（Quadrature）成分とが含まれる。ＢＢＵ１１０は、生成した送信信号をＲＲＨ１２０へ送信する。図２に示す例では、ＢＢＵ１１０は、２つの送信信号を送信する例を示している。

なお、以下では、ＢＢＵ１１０において変調処理に用いる所定周波数帯域のことを、例えば、ベースバンド帯域と称する場合がある。ＢＢＵ１１０は、例えば、ベースバンド帯域内の周波数を用いてデータを変調する。そのため、変調後の送信信号は、ベースバンド帯域の周波数を有する信号となる。

ＲＲＨ１２０は、ＢＢＵ１１０から送信されたベースバンド信号を受信し、受信したベースバンド信号に対して、周波数変換処理などを施して、無線帯域（又は送信周波数帯域）の周波数を有する無線信号へ変換する（アップコンバート）。ＲＲＨ１２０は、無線信号を各アンテナ１４０−１，１４０−２へ出力する。

アンテナ１４０−１，１４０−２は、ＲＲＨ１２０から出力された無線信号を端末２００へ送信する。

図２に示すように、ＲＲＨ１２０は、イコライザー（ＥＱ（Equalizer）。以下、「ＥＱ」と称する場合がある。）１２１−１、１２１−２、キャリブレーション信号生成部（又はＣＡＬ（Calibration）信号生成部。以下、「ＣＡＬ信号生成部」と称する場合がある。）生成部１２２−１，１２２−２、加算部１２３−１，１２３−２を備える。また、ＲＲＨ１２０は、Ｄ／Ａ変換部１２４−１，１２４−２、局部発信器１２５−１，１２５−２、ミキサ１２６−１，１２６−２、増幅器１２７−１，１２７−２、カプラ１２９−１，１２９−２、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１３０−１，１３０−２を備える。さらに、ＲＲＨ１２０は、スイッチ１３１、Ａ／Ｄ（Analogue to Digital）変換部１３２、ＥＱフィルタ係数生成部１３３、局部発振器１３６、ミキサ１３７を備える。

なお、局部発信器１２５−１，１２５−２とミキサ１２６−１，１２６−２、及び増幅器１２７−１，１２７−２は、例えば、いずれもアナログ素子であって、この部分を、アナログ部１２８−１，１２８−２と称する場合がある。

図２に示すＲＲＨ１２０は、２つの送信信号に対する処理を行い、２本のアンテナ１４０−１，１４０−２から送信信号（又は無線信号）を送信する例を表している。例えば、ＲＲＨ１２０は、３本以上のアンテナを備え、３つ以上の送信信号に対する処理を行うようにしてもよい。この場合、アンテナ毎に、ＥＱ、ＣＡＬ信号生成部、加算部、Ｄ／Ａ変換部、アナログ部、カプラ、ＢＰＦを備える。

また、図２において、上側の送信信号に対する処理ブロック系（ＥＱ１２１−１からＢＰＦ１３０−１まで）と、下側の送信信号に対する処理ブロック系（ＥＱ１２１−２からＢＰＦ１３０−２まで）は同一構成である。以下では、上側の処理ブロックについて説明する。

ＥＱ１２１−１は、例えば、ＢＢＵ１１０から出力された送信信号に対して、ＥＱフィルタ係数生成部１３３から出力されたＥＱ係数に基づいて、送信信号の位相を補正する。ＥＱ１２１−１は、例えば、位相補正部（又は位相補正回路）である。ＥＱ１２１−１は、補正後の送信信号を加算部１２３−１へ出力する。

ＣＡＬ信号生成部１２２−１は、ＢＢＵ１１０においてベースバンド帯域の周波数で変調された送信信号（又は主信号）に対して、ベースバンド帯域外の周波数を有する２つのキャリブレーション信号（以下、「ＣＡＬ信号」と称する場合がある。）を生成する。例えば、一方のＣＡＬ信号はベースバンド帯域の最大周波数よりも高周波数の信号であり、他方のＣＡＬ信号はベースバンド帯域の最小周波数よりも低周波数の信号である。ＣＡＬ信号は、例えば、位相補正用信号として用いられる。詳細については後述する。ＣＡＬ信号生成部１２２−１は、生成した２つのＣＡＬ信号を加算部１２３−１へ出力する。

加算部１２３−１は、ＥＱ１２１−１から出力された送信信号と、ＣＡＬ信号生成部１２２−１から出力された２つのＣＡＬ信号とを加算する。加算部１２３−１は、加算後の送信信号をＤ／Ａ変換部１２４−１へ出力する。

Ｄ／Ａ変換部１２４−１は、デジタル信号である加算後の送信信号を、アナログ信号へ変換する。Ｄ／Ａ変換部１２４−１は、アナログ変換後の送信信号をミキサ１２６−１へ出力する。

局部発振器１２５−１は、例えば、所定周波数の発振信号を生成し、生成した発振信号を乗算部１２６−１へ出力する。

ミキサ１２６−１は、例えば、混合器であって、アナログ変換後の送信信号に対して、局部発振器１２５−１から出力された発振信号を乗算することで、Ｄ／Ａ変換部１２４−１で処理可能なＩＦ（Intermediate Frequency）帯域の送信信号を、無線帯域（又はＲＦ（Radio Frequency）帯域）の無線信号（又はＲＦ信号）へ変換（アップコンバート）する。ミキサ１２６−１は、無線信号を増幅器１２７−１へ出力する。

増幅器１２７−１は、無線信号を増幅し、増幅した無線信号をカプラ１２９−１へ出力する。

カプラ１２９−１は、例えば、分岐回路であって、増幅した無線信号を分岐して、ＢＰＦ１３０−１とスイッチ１３１へ出力する。

ＢＰＦ１３０−１は、例えば、フィルタ回路であって、ある周波数帯域の信号を通過させ、それ以外の帯域の信号を追加させないようにすることで、無線信号に含まれる不要周波数成分を除去する。本第１の実施の形態では、ＣＡＬ信号がベースバンド帯域外の周波数を有する信号となっている。ＢＰＦ１３０−１は、ＣＡＬ信号の周波数成分を除去することで、無線信号の中からＣＡＬ信号を除去することができる。ＢＰＦ１３０−１は、ＣＡＬ信号を除去した無線信号をアンテナ１４０−１へ出力する。

スイッチ１３１は、例えば、切り替え処理によって、カプラ１２９−１から出力された無線信号をＡ／Ｄ変換部１３２へ出力したり、カプラ１２９−２から出力された無線信号をＡ／Ｄ変換部１３２へ出力したりする。スイッチ１３１は、複数ある送信信号に対する処理ブロック系（図２では上側の処理ブロック系又は下側の処理ブロック系）で変換された無線信号のうちいずれかを、Ａ／Ｄ変換部１３２を経由して、ＥＱフィルタ係数生成部１３３へ出力する。これにより、ＲＲＨ１２０では、複数の送信信号のうちいずれかの送信信号に対して、キャリブレーション処理を行わせることが可能となる。

ミキサ１３７は、例えば、混合器であって、無線信号に対して、局部発振器１３６から出力された発振信号を乗算することで、ＲＦ帯域の無線信号を、Ａ／Ｄ変換部１３２で処理可能なＩＦ帯域のアナログ信号へ変換（ダウンコンバート）する。

Ａ／Ｄ変換部１３２は、ミキサ１３７から出力された、アナログ信号をデジタル信号へ変換する。Ａ／Ｄ変換部１３２は、変換後のデジタル信号を、フィードバック信号（ＦＢ（Feed Back）信号。以下、「ＦＢ信号」と称する場合がある。）として、ＥＱフィルタ係数生成部１３３へ出力する。

ＥＱフィルタ係数生成部１３３は、例えば、ＣＡＬ信号生成部１２２−１から出力されたＣＡＬ信号と、Ａ／Ｄ変換部１３２から出力されたＦＢ信号とを利用して、送信信号の所定周波数帯域内における中心周波数の位相を推定する。そして、ＥＱフィルタ係数生成部１３３は、推定した位相に基づいて、推定した位相に対応するＥＱフィルタ係数を生成する。例えば、ＥＱフィルタ係数は位相補正係数であって、ＥＱフィルタ係数生成部１３３は、位相補正係数を生成する位相補正係数生成部でもある。ＥＱ１２１−１では、ＥＱフィルタ係数を、送信信号に対する位相補正に利用する。ＥＱフィルタ係数の生成処理については動作例で説明する。

図２において、ＥＱ１２１−１，１２１−２、ＣＡＬ信号生成部１２２−１，１２２−２、加算部１２３−１，１２３−２、及びＥＱフィルタ係数生成部１３３は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により、各機能を実行することが可能である。ただし、ＦＰＧＡに代えて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）や、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのコントローラやプロセッサであってもよい。

＜送信信号とＣＡＬ信号、ＦＢ信号との関係＞
図３は、基地局１００の構成例を示し、送信信号、ＣＡＬ信号、ＦＢ信号の関係例を表す図である。図３では、図２に示す基地局１００の構成例の一部を示し、ＥＱ１２１−１を、ＥＱ１２１、ＣＡＬ信号生成部１２２−１をＣＡＬ信号生成部１２２、加算部１２３−１を、加算部１２３とそれぞれ表している。また、アナログ部１２８−１を、キャリブレーション対象１３５とし、カプラ１２９−１をカプラ１２９、ＢＰＦ１３０−１をＢＰＦ１３０とそれぞれ表している。ただし、キャリブレーション対象１３５としては、図２のＤ／Ａ変換部１２４−１が含まれてもよい。

なお、図３においては、図２に示す基地局１００の一部のブロック（例えば、スイッチ１３１やＡ／Ｄ変換部１３２）は示されていない。また、図３に示す各信号の例は、各信号の位相特性（縦軸は位相（ｐ）、横軸は周波数（ｆ））の例を表している。

図３に示すように、ＥＱ１２１に入力される送信信号は、ベースバンド帯域内の周波数成分を有している。一方、ＣＡＬ信号生成部１２２は、ベースバンド帯域外の周波数を有する４つのＣＡＬ信号を生成する。第１の実施の形態では、各ＣＡＬ信号は、ＣＷ（Continuous Wave）波（又は無変調連続波）となっている。なお、送信信号は、ＣＡＬ信号との比較においては主信号と称する場合がある。

図４（Ａ）は、ＣＡＬ信号の位相特性の例を表す図である。図４（Ａ）では、主信号の周波数帯域（又はベースバンド帯域。以下では、「信号帯域」と称する場合がある。）のうち中心周波数を「０」としている。実際には、主信号は、例えば、「０」ではないある周波数を中心とする信号帯域を有している。

図４（Ａ）に示すように、ＣＡＬ信号生成部１２２は、主信号の信号帯域に対して、低周波数側にある２つのＣＡＬ信号と、高周波数側にある２つのＣＡＬ信号の４つのＣＡＬ信号を生成する。低周波数側にある２つのＣＡＬ信号Ｌ２，Ｌ１は、主信号の信号帯域の中心周波数を「０」としたとき、ｆ_Ｌ２とｆ_Ｌ１の周波数をそれぞれ有している。他方、高周波数側にある２つのＣＡＬ信号Ｈ２，Ｈ１は、主信号の信号帯域の中心周波数を「０」としたとき、ｆ_Ｈ２とｆ_Ｈ１の周波数をそれぞれ有している。

図４（Ｂ）は、ＣＡＬ信号生成部１２２の構成例を表す図である。

ＣＡＬ信号生成部１２２は、信号生成回路１２２１と変調処理回路１２２２とを備える。信号生成回路１２２１は、例えば、一定出力レベルの信号を生成する。変調処理回路１２２２は、例えば、信号生成回路１２２１から出力された信号をある周波数で変調することで、その周波数成分を有するＣＡＬ信号を生成する。従って、変調処理回路１２２２は、ｆ_Ｌ２、ｆ_Ｌ１、ｆ_Ｈ２、ｆ_Ｈ１の各周波数で信号生成回路１２２１からの信号を各々変調することで、ｆ_Ｌ２、ｆ_Ｌ１、ｆ_Ｈ２、ｆ_Ｈ１の各周波数を有する４つのＣＡＬ信号を生成することが可能となる。

図３に戻り、加算部１２３は、送信信号とＣＡＬ信号とを加算することで、ＣＡＬ信号と主信号とがキャリブレーション対象となり得る。これらの信号は無線信号に変換された後、ＢＰＦ１３０により、ＣＡＬ信号成分が除去され、主信号成分を含む無線信号が送信される。

ＥＱフィルタ係数生成部１３３では、キャリブレーション信号をＲＥＦ（Reference）信号、カプラ１２９から分岐された無線信号をＦＢ信号とし、ＲＥＦ信号とＦＢ信号とに基づいてＥＱ係数を生成する。

＜ＥＱフィルタ係数生成部の構成例＞
図５は、ＥＱフィルタ係数生成部１３３の構成例を表す図である。

ＥＱフィルタ係数生成部１３３は、相関演算部１３３１、位相演算部１３３２、位相推定部１３３３、及びＥＱフィルタ係数設計部１３３４を備える。

相関演算部１３３１は、ＲＥＦ信号とＦＢ信号を利用して相関演算を行い、相関演算結果Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１）、Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１）を出力する。相関演算部１３３１は、例えば、以下の式を用いて、相関演算結果Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１）、Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１）をそれぞれ計算する。

なお、式（１）から式（４）において、ｔはサンプル番号を表す。また、式（１）において、ｃ＿ＦＬ２（ｔ）は、ＲＥＦ信号のうち、ｆ_Ｌ２の周波数を有するＣＡＬ信号を表し、式（２）において、ｃ＿ＦＬ１（ｔ）は、ｆ_Ｌ１の周波数を有するＣＡＬ信号を表す。また、式（３）において、ｃ＿ＦＨ２（ｔ）は、ＲＥＦ信号のうち、ｆ_Ｈ２の周波数を有するＣＡＬ信号を表し、式（４）において、ｃ＿ＦＨ１（ｔ）は、ｆ_Ｈ１の周波数を有するＣＡＬ信号を表す。

図６（Ａ）と図６（Ｂ）は、相関演算結果Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１）、Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１）の位相特性の例を表す図である。図６（Ａ）において横軸は周波数、縦軸は位相を表す。式（１）から式（４）に示す相関演算を行うことで、例えば、位相特性を表す図面上の各点が計算されることになる。

例えば、相関演算部１３３１は、内部メモリに式（１）から式（４）を記憶し、処理の際に式（１）から式（４）を読み出して、ＲＥＦ信号とＦＢ信号とを式（１）から式（４）に代入することで、相関演算結果Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１）、Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１）を得る。

図５に戻り、位相演算部１３３２は、相関演算結果Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１）、Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１）を用いて、４点それぞれの位相ｐ_Ｌ２、ｐ_Ｌ１、ｐ_Ｈ２、ｐ_Ｈ１を演算する。

例えば、図６（Ｂ）に示すように、位相特性を表す図面上では、各点Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１）、Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１）における各位相ｐ_Ｌ２、ｐ_Ｌ１、ｐ_Ｈ２、ｐ_Ｈ１をそれぞれ求める。

位相演算部１３３２は、例えば、以下の式を用いて位相ｐ_Ｌ２、ｐ_Ｌ１、ｐ_Ｈ２、ｐ_Ｈ１を計算する。

例えば、位相演算部１３３２は、内部メモリに式（５）から式（８）を記憶し、処理の際に内部メモリから式（５）から式（８）を読み出す。そして、位相演算部１３３２は、相関演算結果Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１）、Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１）を式（５）から式（８）にそれぞれ代入することで、位相ｐ_Ｌ２、ｐ_Ｌ１、ｐ_Ｈ２、ｐ_Ｈ１を得る。

図５に戻り、位相推定部１３３３は、第１推定を行い、次に第２推定を行う。位相推定部１３３３は、最終的には、主信号の信号帯域の中心周波数における位相を推定する。最初に第１推定について説明する。

＜１．第１推定＞
図６（Ｂ）は第１推定の計算例を表す図である。第１推定においては、位相推定部１３３３は、低周波数側の２点（Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１））を用いて位相の傾きを計算し、高周波数側の２点（Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１））を用いて位相の傾きを計算する。そして、位相推定部１３３３は、計算した各傾きから、位相特性の傾きｇを計算する。位相推定部１３３３は、以下の式を用いて、傾きｇを計算する。

ここで、ｐ_ΔＬは、Ｃ（ｆ_Ｌ２）とＣ（ｆ_Ｌ１）との間の位相変動量を表し、以下の式で表される。

また、ｐ_ΔＨは、Ｃ（ｆ_Ｈ１）とＣ（ｆ_Ｈ２）との間の位相変動量を表し、以下の式で表される。

さらに、ｆ_ΔＬは、Ｃ（ｆ_Ｌ２）とＣ（ｆ_Ｌ１）との間の周波数差を表し、以下の式で表される。

さらに、ｆ_ΔＨは、Ｃ（ｆ_Ｈ１）とＣ（ｆ_Ｈ２）との間の周波数差を表し、以下の式で表される。

式（９）から式（１３）、及び図６（Ｂ）に示すように、２つの高周波数側のＣＡＬ信号に対応する２つの相関演算結果（Ｃ（ｆ_Ｈ１）とＣ（ｆ_Ｈ２））に対し、２つの演算結果の周波数差に対する位相変動量（又は位相差）が高周波数側の傾きとなる。また、２つの低周波数側のＣＡＬ信号に対応する２つの相関演算結果に対し、２つの演算結果の周波数差に対する位相変動量（又は位相差）が低周波数側の傾きとなる。そして、傾きｇは、高周波数側の傾きと低周波数側の傾きの平均値となっている。

例えば、位相推定部１３３３は、以下の処理を行う。すなわち、位相推定部１３３３は、内部メモリに記憶された式（９）から式（１３）を読み出す。また、位相推定部１３３３は、位相演算部１３３２から位相ｐ_Ｌ２、ｐ_Ｌ１、ｐ_Ｈ２、ｐ_Ｈ１を受け取る。さらに、位相推定部１３３３は、ＣＡＬ信号生成部１２２からＲＥＦ信号とともに、各ＲＥＦ信号の周波数ｆ_Ｌ２、ｆ_Ｌ１、ｆ_Ｈ２、ｆ_Ｈ１を受け取る。位相推定部１３３３は、受け取った位相ｐ_Ｌ２、ｐ_Ｌ１、ｐ_Ｈ２、ｐ_Ｈ１と、周波数ｆ_Ｌ２、ｆ_Ｌ１、ｆ_Ｈ２、ｆ_Ｈ１とを、式（９）から式（１３）に代入することで、傾きｇを得る。

ただし、この傾きｇは、式（９）から明らかなように、高周波数側の２点の傾きと低周波数側の２点の傾きの平均をとっている。従って、傾きｇ自体は、例えば、正確な傾きを表しているわけではない。しかし、ここで計算された傾きｇは、正確な傾きに対して一定の範囲内にあり、少なくとも、傾きの方向（例えば図６（Ｂ）で右下がりの方向か、右上がりの方向か、いずれの方向か）は正確な傾きの方向に一致している。

位相推定部１３３３では、次の第２推定によって、低周波数端（Ｃ（ｆ_Ｌ２））と高周波数端（Ｃ（ｆ_Ｈ２））の２点間の位相の傾きを計算し、傾きｇに最も近い傾きｇ_ｎｅｗを求める。そして、位相推定部１３３３は、求めた傾きｇ_ｎｅｗを利用して、中心周波数の位相ｐ_０ ^ＩＱを求めるようにしている。

＜２．第２推定＞
図７（Ａ）は第２推定の計算例を表す図である。

位相推定部１３３３は、最初に、低周波数端（Ｃ（ｆ_Ｌ２））と高周波数端（Ｃ（ｆ_Ｈ２））の２点間の位相変動角を求める。位相推定部１３３３は、例えば、以下の式を用いて位相変動角ｐ_{Ｌ２⇒Ｈ２}を求める。

次に、位相推定部１３３３は、低周波数端（Ｃ（ｆ_Ｌ２））と高周波数端（Ｃ（ｆ_Ｈ２））の２点間の傾きｇ_ｎｅｗを求める。

ここで、Ｃ（ｆ_Ｌ２）とＣ（ｆ_Ｈ２）は、１８０°（度）以上回転している可能性がある。

図７（Ｂ）は、Ｃ（ｆ_Ｈ２）に対して、Ｃ（ｆ_Ｌ２）が「＋２１０°」回転している場合のＣＡＬ信号のコンスタレーションの例を表す図である。図７（Ｂ）に示すように、Ｃ（ｆ_Ｌ２）がＣ（ｆ_Ｈ２）に対して「＋２１０°」回転している場合、Ｃ（ｆ_Ｌ２）がＣ（ｆ_Ｈ２）に対して「−１５０°」回転している場合も考えられる。

図８は、「＋２１０°」回転している場合と、「−１５０°」回転している場合の位相特性の例を表す図である。図８に示すように、「＋２１０°」回転している場合は、右下がりの傾きとなり、「−１５０°」回転している場合は、右上がりの傾きとなる。

位相推定部１３３３では、Ｃ（ｆ_Ｌ２）とＣ（ｆ_Ｈ２）との間の２点間の傾きを計算する際に、２点（Ｃ（ｆ_Ｌ２）とＣ（ｆ_Ｈ２））間で「＋１８０°」以上回転していることを考慮して、２つの傾きを計算する。そして、位相推定部１３３３は、計算した２つの傾きのうち、第１推定で推定した傾きｇに最も近い傾きを、２点位相の傾きとして計算する。ただし、計算の際には、位相推定部１３３３は、以下の式を利用して、３点の傾きｇ_ｎｅｗを計算し、傾きｇに最も近いｇ_ｎｅｗを候補を選択し、選択した候補を、２点位相の傾きｇ_ｎｅｗとしている。

例えば、「＋２１０°」回転している場合、位相推定部１３３３は、ｇ_ｎｅｗ＝＋２１０，＋５７０，−１５０の３つの傾きを算出する。位相推定部１３３３は、この３つのｇ_ｎｅｗの中から、傾きｇに最も近い候補を選択する。この場合、位相推定部１３３３は、傾きｇに最も近いものとして、ｇ_ｎｅｗ＝＋２１０を選択する。第１推定で計算した傾きｇは、上述したように、正確ではないものの、正解値に対して一定範囲内にあり、その傾きの方向が正解値と合致しているからである。また、例えば、「−１５０°」回転している場合、位相推定部１３３３は、ｇ_ｎｅｗ＝−１５０，＋２１０，−５１０の３つの傾きを算出し、傾きｇに最も近い候補、例えば、ｇ_ｎｅｗ＝−１５０を選択する。

次に、位相推定部１３３３は、推定した傾きｇ_ｎｅｗに基づいて、中心周波数の位相ｐ_０ ^ＩＱを算出する。例えば、位相推定部１３３３は、以下の式（１６）又は式（１７）を用いる。

例えば、位相推定部１３３３は、内部メモリに式（１４）から式（１７）を記憶し、処理の際に読み出して、位相演算部１３３２から受け取ったｐ_Ｌ２やｐ_Ｈ２、ＣＡＬ信号生成部１２２から受け取ったＲＥＦ信号の周波数ｆ_Ｌ２やｆ_Ｈ２を、これらの式に代入する。この際、位相推定部１３３３は、３点の傾きｇ_ｎｅｗのうち、傾きｇに最も近い候補を選択する。位相推定部１３３３は、選択した傾きｇ_ｎｅｗと、算出した中心周波数の位相ｐ_０ ^ＩＱとをＥＱフィルタ係数設計部１３３４へ出力する。

以上が第１推定と第２推定の処理の例である。

図５に戻り、ＥＱフィルタ係数設計部１３３４は、傾きｇ_ｎｅｗと位相ｐ_０ ^ＩＱとに基づいて、ＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）（ｓ＝−８，−７，…，０，…，６，７（１６ｔａｐの場合））を生成する。

ＥＱフィルタ係数設計部１３３４は、例えば、以下の式を用いて、傾きｇ_ｎｅｗからサンプリング周波数ｆ_ｓあたりの遅延時間ｔ_ｄ［ｓａｍｐｌｅ］を算出する。

式（１７）において、サンプリング周波数ｆｓは、例えば、ＲＲＨ１２０に入力される際の送信信号についてのサンプリング周波数である。

そして、ＥＱフィルタ係数設計部１３３４は、例えば、以下の式を用いて、遅延ｔ_ｄと位相ｐ_０ ^ＩＱとをキャンセルするＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）を算出する。

ここで、ＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）の設計方法について説明する。

図９（Ａ）は、キャリブレーション対象１３５の入力ｔに対する出力ｈ（ｔ）の時間応答特性の例を表す図である。図９（Ａ）では、遅延をＤ、位相をＰとして表されている。式（１８）により遅延時間ｔ_ｄが算出され、位相推定部１３３３により位相ｐ_０ ^ＩＱが算出されたため、遅延Ｄ＝ｔ_ｄ、Ｐ＝ｐ_０ ^ＩＱとして、図９（Ａ）に示す時間応答特性を得ることができる。

この場合、ＥＱフィルタ係数設計部１３３４では、例えば、図９（Ｂ）で示す時間応答特性を持つＥＱフィルタ係数ｅ（ｔ）を生成すればよい。

ただし、図９（Ｂ）で示す時間応答特性を離散時間フィルタで実現するために、ＥＱフィルタ係数設計部１３３４では、例えば、図９（Ｃ）で示すｓｉｎｃ関数（ｓｉｎｃ（ｔ）＝ｓｉｎ（ｔ）／ｔ）を利用して、ＥＱフィルタ係数ｅ（ｔ）を生成する。図９（Ｃ）で示すＥＱフィルタ係数ｅ（ｔ）の入力ｔを所定タップ数ｓとしたものが、式（１９）で示すＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）となる。

例えば、ＥＱフィルタ係数設計部１３３４は、内部メモリに式（１８）と式（１９）とを記憶し、処理の際に内部メモリから式（１８）と式（１９）を読み出して、遅延ｔ_ｄや位相ｐ_０ ^ＩＱを、式（１８）と式（１９）に代入する。これにより、例えば、ＥＱフィルタ係数設計部１３３４はＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）を生成する。

図２に戻り、ＥＱフィルタ係数設定部１３３４は、生成したＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）をＥＱ１２１へ出力する。ＥＱ１２１は、このＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）を利用して、送信信号の位相を補正する。これにより、例えば、図９（Ａ）で示す送信信号ｈ（ｔ）に対して、キャンセル信号ｅ（ｔ）により、Ｄ＝０となる送信信号ｈ（ｔ）を得ることが可能となる。

＜動作例＞
次に動作例について説明する。図１０は、基地局１００における動作例を表すフローチャートである。

基地局１００は、キャリブレーション処理を開始すると（Ｓ１０）、送信信号にキャリブレーション信号を付加して送信する（Ｓ１１）。例えば、加算部１２３−１は、ＣＡＬ信号生成部１２２−１から受け取ったＣＡＬ信号を、送信信号に付加（又は加算）して、Ｄ／Ａ変換部１２４−１へ出力する。

次に、基地局１００は、受信信号（ＦＢ信号）を受信する（Ｓ１２）。例えば、ＥＱフィルタ係数生成部１３３は、カプラ１２９−１などを介して、ＦＢ信号を受信する。

次に、基地局１００は、ＲＥＦ信号とＦＢ信号との相関演算を行い、送信信号の中心周波数に対する位相差を算出する（Ｓ１３）。例えば、ＥＱフィルタ係数生成部１３３では以下の処理を行う。すなわち、相関演算部１３３１は、式（１）から式（４）を利用して、相関演算結果Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１）、Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１）を算出する。そして、位相演算部１３３２は、相関演算結果Ｃ（ｆ_Ｌ２）、Ｃ（ｆ_Ｌ１）、Ｃ（ｆ_Ｈ２）、Ｃ（ｆ_Ｈ１）を、式（５）から式（８）に代入することで、位相ｐ_Ｌ２、ｐ_Ｌ１、ｐ_Ｈ２、ｐ_Ｈ１を算出する。これらの位相ｐ_Ｌ２、ｐ_Ｌ１、ｐ_Ｈ２、ｐ_Ｈ１は、例えば、図６（Ｂ）に示すように、中心周波数に対する位相差を表している。

図１０に戻り、次に、基地局１００は、位相差から、送信信号の中心周波数における位相と遅延（又は傾き）とを算出する（Ｓ１４）。例えば、位相推定部１３３３は、式（９）から式（１３）を利用して第１推定を行い、式（１４）から式（１７）を利用して第２推定を行うことで、位相ｐ_０ ^ＩＱと傾きｇ_ｎｅｗを算出する。

次に、基地局１００は、中心周波数の位相と遅延から、送信信号の位相を補正するＥＱフィルタ係数を算出する（Ｓ１５）。例えば、ＥＱフィルタ係数生成部１３３は、式（１８）と式（１９）を利用して、位相ｐ_０ ^ＩＱと傾きｇ_ｎｅｗとから、ＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）を算出する。

次に、基地局１００は、ＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）を、ＥＱ１２１に適用する（Ｓ１６）。

そして、基地局１００は、キャリブレーション処理を終了する（Ｓ１７）。

このように、本第１の実施の形態においては、基地局１００は、送信信号の周波数帯域外の周波数であって、高周波数側と低周波数側のＣＡＬ信号を利用して、送信信号の中心周波数における位相ｐ_０ ^ＩＱを推定している（例えば図１０のＳ１４）。そして、基地局１００は、推定した位相ｐ_０ ^ＩＱに基づいて、送信信号の位相を補正するＥＱフィルタ係数ｅ（ｓ）を算出する（例えば図１０のＳ１５）。

この場合、基地局１００では、送信信号の周波数帯域を挟んで、高周波数側のＣＡＬ信号と低周波数側のＣＡＬ信号とを利用して、送信信号の中心周波数における位相ｐ_０ ^ＩＱを推定している。このため、このような信号を利用しないで位相を推定した場合と比較して、中心周波数の位相ｐ_０ ^ＩＱの精度は高い。よって、基地局１００では、キャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。

例えば、基地局１００においては、主信号を劣化させない程度にＣＡＬ信号の信号レベルを微弱にして、キャリブレーションを行う場合もある。しかし、ＣＡＬ信号の信号レベルを微弱にすると、ＣＡＬ信号の検出に時間がかかり、キャリブレーションの収束に時間がかかる場合がある。しかし、本第１の実施の形態では、ＣＡＬ信号の信号レベルを微弱にすることなく、キャリブレーションを行うことが可能であるため、その信号レベルを微弱にする場合と比較して、位相補正の収束時間を早めることが可能となる。

また、例えば、基地局１００において、送信信号をＴＤＤ方式により送信し、ＵＬ方向とＤＬ方向のギャップ区間にＣＡＬ信号を挿入して、キャリブレーションを行う場合もある。しかし、この場合、ＦＤＤ方式ではＣＡＬ信号を用いることができず、キャリブレーションを行うことができない場合がある。本第１の実施の形態では、ＴＤＤ方式やＦＤＤ方式に関係なく、ＣＡＬ信号を送信信号に付加して、キャリブレーションを行うことができる。

さらに、本第１の実施の形態では、ＢＰＦ１３０により、データ信号の周波数帯域外にあるＣＡＬ信号が除去されるため、ＣＡＬ信号が端末２００へ送信されることもない。

さらに、本第１の実施の形態では、基地局１００では、ＲＲＨ１２０でＣＡＬ信号を生成して、キャリブレーションを行っている。従って、基地局１００では、ＣＡＬ信号をＢＢＵ１１０へフィードバックさせたり、ＦＢ信号をＢＢＵ１１０へフィードバックさせたりすることがない。従って、基地局１００では、ＢＢＵ１１０側でキャリブレーションを行わせる場合と比較して、ＣＡＬ信号やＦＢ信号をＢＢＵ１１０側へ出力させるための回路を持たせることがないため、複雑な処理を行わせないようにすることができる。

なお、上述した例では、基地局１００では、高周波数側に２つ、低周波数側に２つのＣＡＬ信号を利用して、キャリブレーションを行う例について説明した。例えば、基地局１００では、高周波数側に１つ、低周波数側に１つのＣＡＬ信号を利用して、キャリブレーションを行ってもよい。

図１１は、かかる場合のＣＡＬ信号、ＦＢ信号、送信信号の関係例を表す図である。この場合、位相推定部１３３３では、第１推定で傾きｇを算出することなく、式（１５）を利用して３つの傾きｇ_ｎｅｗを算出し、任意の方法で、１つの候補を選択する。そして、位相推定部１３３３は、選択した傾きｇ_ｎｅｗを利用して、中心周波数の位相ｐ_０ ^ＩＱを算出する。

［第２の実施の形態］
図１２は、第２の実施の形態における送信信号（又は主信号）、ＣＡＬ信号、ＦＢ信号の関係例を表す図である。基地局１００の構成例は、第１の実施の形態と同様に図２で示され、図１２では、図３と同様に、その一部が明示されている。

第１の実施の形態では、ＣＷ波のＣＡＬ信号を利用してキャリブレーションが行われる例を説明した。本第２の実施の形態では、ＣＷ波に代えて、変調波とする例である。

ＣＷ波は、例えば、特定の周波数成分を有する信号波である。一方、変調波は、例えば、複数の周波数成分を有する信号波である。例えば、図４（Ｂ）の変調処理回路１２２２において、信号生成回路１２２１の出力信号に対して、ある特定の周波数で変調処理を施して生成される信号がＣＷ波となり得る。一方、例えば、変調処理回路１２２２において、出力信号に対し、複数の周波数で変調処理を施して生成される複数の信号（或いは複数の周波数成分を有する１つの信号）が変調波となり得る。

図１２に示すように、本第２の実施の形態においては、ＣＡＬ信号生成部１２２において、ベースバンド帯域よりも高周波数帯域に含まれる複数の周波数を有する変調波と、ベースバンド帯域よりも低周波数帯域に含まれる複数の周波数を有する変調波の２つの変調波を、ＣＡＬ信号として生成する。

加算部１２３では、ＣＡＬ信号と送信信号（主信号）とを加算し、カプラ１２９は、ＦＢ信号として周波数変換後の送信信号をＥＱフィルタ係数生成部１３３へフィードバックする。ＥＱフィルタ係数生成部１３３では、ＣＡＬ信号（ＲＥＦ信号）とＦＢ信号とに基づいて、ＥＱフィルタ係数を生成する。

図１３は、ＥＱフィルタ係数生成部１３３の構成例を表す図である。なお、図３に各信号の特性を示しているが、ＦＦＴ１３３５−１，１３３５−２前の信号は、横軸が周波数（ｆ）、縦軸が位相（ｐ）の位相特性を表す。また、ＦＦＴ１３３５−１，１３３５−２から、ＩＦＦＴ１３３８までの信号は、横軸が周波数（ｆ）、縦軸が位相（ｐ）又は振幅（ａ）における特性を表している。

ＥＱフィルタ係数生成部１３３は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部１３３５−１，１３３５−２、除算処理部１３３６、補間処理部１３３７、及びＩＦＦＴ（Inverse FFT）処理部１３３８を備える。

ＦＦＴ処理部１３３５−１は、ＲＥＦ信号に対して、フーリエ変換処理を施すことで、時間軸方向のＲＥＦ信号ｄ（ｔ）を周波数軸方向のＲＥＦ信号Ｄ（ｆ）へ変換する。ＦＦＴ処理部１３３５−１は、例えば、以下の式（２０）を用いて、ＲＥＦ信号Ｄ（ｆ）を得る。

ただし、Ｎは、ＲＥＦ信号ｄ（ｔ）のサンプル数を表す。

また、ＦＦＴ処理部１３３５−２は、ＦＢ信号に対してフーリエ変換処理を施すことで、時間軸方向のＦＢ信号ｘ（ｔ）を周波数軸方向のＦＢ信号Ｘ（ｆ）へ変換する。ＦＦＴ処理部１３３５−２は、例えば、以下の式（２１）を用いて、ＦＢ信号Ｘ（ｆ）を得る。

ただし、Ｎは、ＦＢ信号ｘ（ｔ）のサンプル数を表す。

ＦＦＴ処理部１３３５−１，１３３５−２は、例えば、内部メモリに記憶された式（２０）と式（２１）とを読み出して、入力されたＲＥＦ信号ｄ（ｔ）やＦＢ信号ｘ（ｔ）を代入することで、ＲＥＦ信号Ｄ（ｆ）とＦＢ信号Ｘ（ｆ）とを夫々得ることが可能である。

除算処理部１３３６は、ＲＥＦ信号Ｄ（ｆ）をＦＢ信号Ｘ（ｆ）で除算する。除算処理部１３３６は、例えば、以下の式（２２）を用いて、除算処理を行う。

式（２２）において、ＣＡＬ信号の高周波数側の最大周波数をｆ０、最小周波数をｆ１、低周波数側の最大周波数をｆ２、最小周波数をｆ３としている。除算により、除算処理部１３３６は、例えば、ＦＢ信号に対して、逆特性の信号Ｃ（ｆ）を生成する。

例えば、除算処理部１３３６は、内部メモリに記憶した式（２２）を読み出して、ＲＥＦ信号Ｄ（ｆ）とＦＢ信号Ｘ（ｆ）とを式（２２）に代入することで、逆特性の信号Ｃ（ｆ）を生成する。

補間処理部１３３７は、信号Ｃ（ｆ）に対して、補間処理によって、周波数ｆ１からｆ２までの位相（逆特性）を補間する。補間処理部１３３７は、例えば、以下の式（２３）を利用して補間した補間信号Ｃ’（ｆ）を得る。

式（２３）において、ｆ_ｉはサンプル周波数（ｆ１≦ｆ_ｉ≦ｆ２）、αは、ｆ０≦ｆ_ｉ−α≦ｆ１、かつ、ｆ２≦ｆ_ｉ−α≦ｆ３を満たす定数をそれぞれ表す。なお、式（２３）は、最小二乗法による直線補間の補間式を表している。補間処理部１３３７では、式（２３）以外の公知の方法を用いて、補間処理を行ってもよい。

ｆ１からｆ２の間には、例えば、送信信号の中心周波数が含まれる。従って、補間処理部１３３７は、補間処理によって、例えば、送信信号の中心周波数を含む周波数区間において、ＦＢ信号に対し、逆特性の位相を算出している。

例えば、補間処理部１３３７は、内部メモリに記憶した式（２３）を読み出して、逆特性の信号Ｃ（ｆ）やサンプル周波数ｆ_ｉや、定数αなどを式（２３）に代入することで、補間信号Ｃ’（ｆ）を得る。

図１３に戻り、ＩＦＦＴ処理部１３３８は、補間信号Ｃ’（ｆ）に対して逆フーリエ変換処理を施し、周波数軸方向の補間信号Ｃ’（ｆ）を、時間軸方向の信号ｃ（ｔ）へ変換する。ＩＦＦＴ処理部１３３８は、例えば、以下の式（２４）を用いて逆フーリエ変換処理を行う。

例えば、ＩＦＦＴ処理部１３３８は、内部メモリに記憶した式（２４）を読み出して、補間信号Ｃ’（ｆ）を式（２１）に代入することで、信号ｃ（ｔ）を得る。

ＥＱフィルタ係数生成部１３３は、この時間軸方向へ変換した信号ｃ（ｔ）を、ＥＱフィルタ係数としてＥＱ１２１へ出力する。信号ｃ（ｔ）には、例えば、送信信号の中心周波数の位相が含まれ、しかも、ＣＡＬ信号（さらに、送信信号）に対して逆特性の信号となっている。従って、ＥＱ１２１では、この逆特性の信号を用いて送信信号の位相を補正することが可能となる。

図１４は、基地局１００における動作例を表すフローチャートである。

基地局１００は、キャリブレーションを開始すると（Ｓ２０）、送信信号にキャリブレーション信号を付加して送信し、ＦＢ信号を得る（Ｓ２１，Ｓ２２）。

次に、基地局１００は、ＲＥＦ信号とＦＢ信号とをＦＦＴ処理し、キャリブレーション信号帯域での逆特性の位相特性を算出する（Ｓ２３）。例えば、ＥＱフィルタ係数生成部１３３では以下の処理を行う。すなわち、ＦＦＴ処理部１３３５−１は、式（２０）を用いて、ＲＥＦ信号ｄ（ｔ）に対してＦＦＴ処理を行い、ＦＦＴ処理部１３３５−２は、式（２１）を用いて、ＦＢ信号ｘ（ｔ）に対してＦＦＴ処理を行う。そして、除算処理部１３３６は、式（２２）を利用して、ＦＦＴ後のＲＥＦ信号Ｄ（ｆ）を、ＦＦＴ後のＦＢ信号ｘ（ｔ）で除算して、逆特性の信号Ｃ（ｆ）を得る。

次に、基地局１００は、補間処理を行い、送信信号帯域内の位相を推定する（Ｓ２４）。例えば、補間処理部１３３７は、式（２３）を利用して、逆特性の信号Ｃ（ｆ）に対して、最小二乗法による直線補間などの補間処理を施し、送信信号の中心周波数を含む周波数区間（又は送信信号帯域）において、信号Ｃ（ｆ）の位相を推定する。

次に、基地局１００は、ＩＦＦＴ処理を行い、ＥＱフィルタ係数ｃ（ｔ）を算出する（Ｓ２５）。例えば、ＩＦＦＴ処理部１３３８は、式（２４）を利用して、補間後の信号Ｃ’（ｆ）に対して逆フーリエ変換処理を行い、ＥＱフィルタ係数ｃ（ｔ）を得る。

次に、基地局１００は、ＥＱフィルタ係数ｃ（ｔ）をＥＱ１２１に適用する（Ｓ２６）。

そして、基地局１００は、キャリブレーションを終了する（Ｓ２７）。

このように、本第２の実施の形態では、基地局１００は、送信信号の信号帯域に対して、高周波数側のＣＡＬ信号と、低周波数側のＣＡＬ信号とを用いて、除算処理と補間処理により、送信信号の中心周波数における逆特性の位相を推定している（例えば、図１４のＳ２４）。従って、基地局１００では、第１の実施の形態と同様に、高周波数側のＣＡＬ信号と低周波数側のＣＡＬ信号とで、その間にある送信信号の中心周波数の位相を精度よく、推定することが可能となる。従って、基地局１００では、キャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。

また、キャリブレーションは、ＲＲＨ１２０で行われるため、ＣＡＬ信号をＢＢＵ１１０へフィードバックさせたり、ＦＢ信号をＢＢＵ１１０へフィードバックさせたりすることがない。従って、本第２の実施の形態においても、ＢＢＵ１１０側でキャリブレーションが行われる場合と比較して、本基地局１００では、複雑な処理を行わせないようにすることができる。

［その他の実施の形態］
第１及び第２の実施の形態では、キャリブレーションが基地局１００で行われる例を説明した。例えば、キャリブレーションが端末２００で行われてもよい。

図１５は、端末２００の構成例を表す図である。図２に示す基地局１００と比較すると、ＢＢＵ１１０がベースバンド処理部２１０、ＲＲＨ１２０が無線処理部２２０にそれぞれ対応する。

端末２００においても、ＣＡＬ信号生成部１２２−１，１２２−２を備え、第１及び第２の実施の形態と同様に、低周波数側のＣＡＬ信号と高周波数側のＣＡＬ信号を生成する。この場合、ＣＡＬ信号生成部１２２−１，１２２−２は、第１の実施の形態と同様にＣＷ波のＣＡＬ信号を生成してもよいし、第２の実施の形態と同様に変調波のＣＡＬ信号を生成してもよい。

また、ＥＱフィルタ係数生成部１３３も、基地局１００と同様に、ＲＥＦ信号とＦＢ信号とに基づいて、送信信号の中心周波数における位相を推定するなどして、ＥＱフィルタ係数を算出する。

従って、端末２００においても、第１及び第２の実施の形態と同様に、キャリブレーションの精度を向上させ、また、処理の軽減を図ることが可能となる。

上述した第１及び第２の実施の形態においては、ＲＲＨ１２０内にＣＡＬ信号生成部１２２やＥＱフィルタ係数生成部１３３などが含まれる例について説明した。ＲＲＨ１２０だけではなく、無線処理に関する処理を行うブロック内であれば、ＲＲＨ１２０以外のブロックに含まれても良い。そのようなブロックの例としては、例えば、端末２００と同様に無線処理部がある。

図１６は、無線通信装置３００の構成例を表す図である。無線通信装置３００は、例えば、基地局装置１００や端末装置２００に対応する。無線通信装置３００は、所定周波数帯域の周波数で変調された第１の送信信号に対して周波数変換を行い、送信周波数帯域の周波数を有する第２の送信信号に変換し、変換後の第２の送信信号を送信する。

無線通信装置３００は、位相補正部１２１、加算部１２２、キャリブレーション信号生成部１２２、及び位相補正係数生成部１３３とを備える。なお、位相補正部１２１は、例えば、第１の実施の形態におけるＥＱ１２１に対応する。また、加算部１２２、キャリブレーション信号生成部１２２、及び位相補正係数生成部１３３は、例えば、第１の実施の形態における加算部１２２、ＣＡＬ信号生成部１２２、ＥＱフィルタ係数生成部１３３にそれぞれ対応する。

キャリブレーション信号生成部１２２は、第１の送信信号の所定周波数帯域の帯域外にあって所定周波数帯域の最大周波数よりも高周波数の第１のキャリブレーション信号と、所定周波数帯域の最小周波数よりも低周波数の第２のキャリブレーション信号とを生成する。例えば、所定周波数帯域は、ベースバンド帯域であり、送信周波数帯域は、無線帯域（又はＲＦ帯域）である。

可算部１２２は、第１の送信信号に第１及び第２のキャリブレーション信号を加算する。

位相補正係数生成部１３３は、第１及び第２のキャリブレーション信号と第２の送信信号とに基づいて、第１の送信信号の所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定し、推定した位相に対応する位相補正係数を出力する。

位相補正部１２２は、位相補正係数に基づいて、第１の送信信号の位相を補正する。

このように、無線通信装置３００では、第１の送信信号の信号帯域に対して、高周波数側の第１のキャリブレーション信号と、低周波数側の第２のキャリブレーション信号とを用いて、第１の送信信号の中心周波数における位相を推定している。

従って、無線通信装置３００では、高周波数側の第１のキャリブレーション信号と低周波数側の第２のキャリブレーション信号とで、その間にある送信信号の中心周波数の位相を精度よく、推定することが可能となる。従って、無線通信装置３００では、キャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。

また、無線通信装置３００においては、キャリブレーションは、ベースバンド帯域における処理を行うブロックではなく、既に所定周波数帯域の周波数で変調された第１の送信信号に対する処理を行うブロックで行われる。従って、第１及び第２のキャリブレーション信号や第２の送信信号を、ベースバンド帯域における処理を行うブロックへフィードバックさせることがない。従って、本無線通信装置３００では、ベースバンド帯域において処理が行われるブロックでキャリブレーションが行われる場合と比較して、処理を複雑にしないようにすることができる。

以上まとめると付記のようになる。

（付記１）
所定周波数帯域の周波数で変調された第１の送信信号に対して、周波数変換を行って、送信周波数帯域の周波数を有する第２の送信信号に変換し、該第２の送信信号を送信する無線通信装置において、
前記所定周波数帯域の帯域外にあって前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高周波数の第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低周波数の第２のキャリブレーション信号とを生成するキャリブレーション信号生成部と、
前記第１及び第２のキャリブレーション信号を前記第１の送信信号に加算する加算部と、
前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号とに基づいて、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定し、推定した前記位相に対応する位相補正係数を出力する位相補正係数生成部と、
前記位相補正係数に基づいて前記第１の送信信号の位相を補正する位相補正部と
を備えることを特徴とする無線通信装置。

（付記２）
前記キャリブレーション信号生成部は、前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高い第１の周波数を有する前記第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低い第２の周波数を有する前記第２のキャリブレーション信号とを生成することを特徴とする付記１記載の無線通信装置。

（付記３）
前記キャリブレーション信号生成部は、前記第１及び第２のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高い第３の周波数を有する第３のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低い第４の周波数を有する第４のキャリブレーション信号とを生成することを特徴とする付記２記載の無線通信装置。

（付記４）
前記位相補正係数生成部は、前記第１から第４のキャリブレーション信号と、前記第２の送信信号との相関演算によりそれぞれ得られた第１から第４の相関演算結果に基づいて、前記第１の相関演算結果と前記第２の相関演算結果の周波数差に対する位相差を示す傾きを演算し、前記傾きに基づいて、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定することを特徴とする付記３記載の無線通信装置。

（付記５）
前記位相補正係数生成部は、前記第１及び第３のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号との相関演算結果をそれぞれ表す第１及び第３の相関演算結果の周波数差に対する位相差を第１の傾きとし、前記第２及び第４のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号との相関演算結果を表す第２及び第４の相関演算結果の周波数差に対する位相差を第２の傾きとし、前記第１及び第２の傾きの平均値に基づいて、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定することを特徴とする付記３記載の無線通信装置。

（付記６）
前記位相補正係数生成部は、前記第１の相関演算結果と前記第２の相関演算結果の位相差を、前記第１の相関演算結果と前記第２の相関演算結果の周波数差で除算した値を第３の傾き、該位相差に３６０度を加算したものを、該周波数差で除算した値を第４の傾き、該位相差を３６０度で減算したものを、該周波数差で除算した値を第５の傾きとし、前記第３から第５の傾きのうち、前記第１及び第２の傾きの平均値に最も近い傾きを選択し、選択した傾きに基づいて、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定することを特徴とする付記５記載の無線通信装置。

（付記７）
前記位相補正係数生成部は、前記選択した傾きと前記推定した位相とに基づいて、補正係数を生成することを特徴とする付記６記載の無線通信装置。

（付記８）
前記キャリブレーション信号生成部は、前記所定周波数帯域よりも高周波数帯域に含まれる複数の周波数を有する前記第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域よりも低周波数帯域に含まれる複数の周波数を有する第２のキャリブレーション信号とを生成することを特徴とする付記１記載の無線通信装置。

（付記９）
前記位相補正係数生成部は、時間軸方向の前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号とを、高速フーリエ変換処理により、周波数軸方向の前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記送信信号へそれぞれ変換し、変換後の前記第１及び第２のキャリブレーション信号を変換後の前記第２の送信信号で除算して、第１の信号を生成し、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数を含む周波数区間で、前記第１の信号の位相を補間して第２の信号を生成し、前記第２の信号を、逆フーリエ変換処理により、時間軸方向の信号へ変換して、前記位相補正係数を生成することを特徴とする付記８記載の無線通信装置。

（付記１０）
更に、無線帯域の周波数を有する前記第２の送信信号を通過させ、前記第１及び第２の周波数をそれぞれ有する前記第１及び第２のキャリブレーション信号を通過させないようにしたバンドパスフィルタを備えることを特徴とする付記２記載の無線通信装置。

（付記１１）
前記無線通信装置は、基地局装置又は端末装置であることを特徴とする付記１記載の無線通信装置。

（付記１２）
キャリブレーション信号生成部と、位相補正係数部と、位相補正部とを有し、所定周波数帯域の周波数で変調された第１の送信信号に対して、周波数変換を行って、送信周波数帯域の周波数を有する第２の送信信号に変換し、該第２の送信信号を送信する無線通信装置におけるアンテナキャリブレーション方法であって、
前記キャリブレーション信号生成部により、前記所定周波数帯域の帯域外にあって前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高周波数の第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低周波数の第２のキャリブレーション信号とを生成し、
前記位相補正係数生成部により、前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号とに基づいて、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定し、推定した前記位相に対する位相補正係数を出力し、
前記位相補正部により、前記位相補正係数に基づいて前記第１の送信信号の位相を補正する
ことを特徴とするアンテナキャリブレーション方法。

１０：無線通信システム １００：基地局装置
１１０：ＢＢＵ １２０：ＲＲＨ
１２１（１２１−１，１２１−２）：ＥＱ
１２２（１２２−１，１２２−２）：ＣＡＬ信号生成部
１２３（１２３−１，１２３−２）：加算部
１２４（１２４−１，１２４−２）：Ｄ／Ａ変換部
１２８（１２８−１，１２８−２）：アナログ部
１２９（１２９−１，１２９−２）：カプラ
１３０（１３０−１，１３０−２）：ＢＰＦ
１３１：スイッチ １３２：Ａ／Ｄ変換部
１３３：ＥＱフィルタ係数生成部 １３３１：相関演算部
１３３２：位相演算部 １３３３：位相推定部
１３３４：ＥＱフィルタ係数設計部 １３３５−１，１３３５−２：ＦＦＴ処理部
１３３６：除算処理部 １３３７：補間処理部
１３３８：ＩＦＦＴ処理部

Claims (7)

1. 所定周波数帯域の周波数で変調された第１の送信信号に対して、周波数変換を行って、送信周波数帯域の周波数を有する第２の送信信号に変換し、該第２の送信信号を送信する無線通信装置において、
   前記所定周波数帯域の帯域外にあって前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高周波数の第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低周波数の第２のキャリブレーション信号とを生成するキャリブレーション信号生成部と、
   前記第１及び第２のキャリブレーション信号を前記第１の送信信号に加算する加算部と、
   前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号とに基づいて、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定し、推定した前記位相に対応する位相補正係数を出力する位相補正係数生成部と、
   前記位相補正係数に基づいて前記第１の送信信号の位相を補正する位相補正部と
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記キャリブレーション信号生成部は、前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高い第１の周波数を有する前記第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低い第２の周波数を有する前記第２のキャリブレーション信号とを生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記キャリブレーション信号生成部は、前記第１及び第２のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高い第３の周波数を有する第３のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低い第４の周波数を有する第４のキャリブレーション信号とを生成することを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
4. 前記位相補正係数生成部は、前記第１から第４のキャリブレーション信号と、前記第２の送信信号との相関演算によりそれぞれ得られた第１から第４の相関演算結果に基づいて、前記第１の相関演算結果と前記第２の相関演算結果の周波数差に対する位相差を示す傾きを演算し、前記傾きに基づいて、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定することを特徴とする請求項３の無線通信装置。
5. 前記キャリブレーション信号生成部は、前記所定周波数帯域よりも高周波数帯域に含まれる複数の周波数を有する前記第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域よりも低周波数帯域に含まれる複数の周波数を有する第２のキャリブレーション信号とを生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
6. 前記位相補正係数生成部は、時間軸方向の前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号とを、高速フーリエ変換処理により、周波数軸方向の前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記送信信号へそれぞれ変換し、変換後の前記第１及び第２のキャリブレーション信号を変換後の前記第２の送信信号で除算して、第１の信号を生成し、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数を含む周波数区間で、前記第１の信号の位相を補間して第２の信号を生成し、前記第２の信号を、逆フーリエ変換処理により、時間軸方向の信号へ変換して、前記位相補正係数を生成することを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
7. キャリブレーション信号生成部と、位相補正係数部と、位相補正部とを有し、所定周波数帯域の周波数で変調された第１の送信信号に対して、周波数変換を行って、送信周波数帯域の周波数を有する第２の送信信号に変換し、該第２の送信信号を送信する無線通信装置におけるアンテナキャリブレーション方法であって、
   前記キャリブレーション信号生成部により、前記所定周波数帯域の帯域外にあって前記所定周波数帯域の最大周波数よりも高周波数の第１のキャリブレーション信号と、前記所定周波数帯域の最小周波数よりも低周波数の第２のキャリブレーション信号とを生成し、
   前記位相補正係数生成部により、前記第１及び第２のキャリブレーション信号と前記第２の送信信号とに基づいて、前記第１の送信信号の前記所定周波数帯域における中心周波数の位相を推定し、推定した前記位相に対する位相補正係数を出力し、
   前記位相補正部により、前記位相補正係数に基づいて前記第１の送信信号の位相を補正する
   ことを特徴とするアンテナキャリブレーション方法。
   

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