JP4562542B2 - キャリブレーション方法ならびにそれを利用した基地局装置、端末装置および無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、キャリブレーション技術に関し、特に複数のアンテナにおけるミスマッチを補正するキャリブレーション方法ならびにそれを利用した基地局装置、端末装置および無線装置に関する。

高速なデータ伝送を可能にしつつ、マルチパス環境下に強い通信方式として、マルチキャリア方式のひとつであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式がある。このＯＦＤＭ変調方式は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準化規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｇやＨＩＰＥＲＬＡＮ／２に適用されている。このような無線ＬＡＮにおけるバースト信号は、一般的に周波数選択性フェージングの影響を受けるので、受信装置は、伝送路推定を動的に実行する。

受信装置が伝送路推定を実行するために、バースト信号内に、２種類の既知信号が設けられている。ひとつは、バースト信号の先頭部分において、すべてのキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるプリアンブルやトレーニング信号といわれるものである。もうひとつは、バースト信号のデータ区間中において、一部のキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるパイロット信号といわれるものである（例えば、非特許文献１参照。）。
Ｓｉｎｅｍ Ｃｏｌｅｒｉ，Ｍｕｓｔａｆａ Ｅｒｇｅｎ，Ａｎｕｊ Ｐｕｒｉ， ａｎｄ Ａｈｍａｄ Ｂａｈａｉ，"Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ，ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．３，ｐｐ．２２３−２２９，Ｓｅｐｔ．２００２．

ワイヤレス通信において、周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数のアンテナのそれぞれに対応した信号の振幅と位相を制御することによって、アンテナの指向性パターンを制御する（以下、このような指向性パターンを「適応的なパターン」という）。このようなアダプティブアレイアンテナ技術によってデータレートを高速化するための技術が、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムである。ＭＩＭＯシステムでは、送信装置と受信装置がそれぞれ複数のアンテナを備え、それぞれのアンテナに対応したチャネルを設定する。そのため、ＭＩＭＯシステムは、送信装置と受信装置との間の通信に対して、最大アンテナ数までのチャネルを設定することによって、データレートを向上させる。さらに、このようなＭＩＭＯシステムに、ＯＦＤＭ変調方式を組合せれば、データレートはさらに高速化される。

ＭＩＭＯシステムでの送信装置と受信装置におけるアンテナの指向性パターンの組合せは、例えば、以下のように示される。ひとつは、送信装置のアンテナがオムニパターンを有し、受信装置のアンテナが適応的なパターンを有する場合である。別のものは、送信装置のアンテナと受信装置のアンテナの両者が、適応的なパターンを有する場合である。前者の方がシステムを簡略化できるが、後者の方が、アンテナの指向性パターンをより詳細に制御するので、特性を向上できる。後者の場合、送信装置が送信のアダプティブアレイ信号処理を実行するために、受信装置から、伝送路推定用の既知信号が予め提供される。さらに、アダプティブアレイアンテナ制御の精度を向上させるために、送信装置は、送信装置に含まれた複数のアンテナと、受信装置に含まれた複数のアンテナ間において、すべての組み合わせに対応した伝送路特性を取得すべきである。そのため、受信装置は、すべてのアンテナから伝送路推定用の既知信号を送信する。以下、データの通信に使用すべきアンテナの本数に関係なく、複数のアンテナから送信される伝送路推定用の既知信号を「トレーニング信号」という。

本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。送信装置を含む無線装置が、送信の際にアダプティブアレイ信号処理を実行する場合、送信のためのアナログ回路と受信のためのアナログ回路とのミスマッチ（以下、単に「ミスマッチ」という）が、アンテナ単位に異なっていれば、送信の際の指向性パターンが所望のものと異なってくる。すなわち、無線装置は、受信した信号をもとに、送信の際の指向性パターンを形成するためのウエイトを計算するが、アンテナ単位に異なったミスマッチによって、ウエイトによって実現されるべき指向性パターンでない指向性パターンを実現する。そのため、複数のアンテナに対するキャリブレーションが必要になる。キャリブレーションの結果に含まれる誤差は、通信品質の悪化につながるので、キャリブレーションの結果に含まれる誤差の低減が必要とされる。また、無線装置を起動したときや、通信に使用すべき周波数を変更したときに、キャリブレーションを実行する方が望ましい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減するキャリブレーション技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の基地局装置は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうちの少なくともひとつについて、電波環境を調査する調査部と、調査部での調査の結果をもとに、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択する選択部と、選択部において選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから端末装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって端末装置からの信号を受信することによって、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する実行部と、を備える。

この態様によると、伝搬環境の調査の結果から選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、キャリブレーションを実行するので、複数の周波数チャネルの中のキャリブレーションに適した周波数チャネルを選択でき、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。

複数の端末装置からの信号を受信する受信部をさらに備えてもよい。実行部は、受信部において受信した信号をもとに、複数の端末装置から、キャリブレーションに使用可能な端末装置を選択してもよい。この場合、受信した信号をもとに、複数の端末装置の中からキャリブレーションに使用可能な端末装置を選択するので、キャリブレーションに適した端末装置を選択でき、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。

実行部は、受信部において受信した信号の品質を導出し、導出した信号の品質を端末装置の選択に使用してもよい。「品質」は、信号強度、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｐｌｕｓ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）、ＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を含む。この場合、信号の品質の高い端末装置をキャリブレーションのために選択するので、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。

実行部において実行したキャリブレーションの結果であって、かつ選択部において選択したひとつの周波数チャネルにおけるキャリブレーションの結果を記憶する記憶部をさらに備えてもよい。この場合、ひとつの周波数チャネルにおけるキャリブレーションの結果を記憶すればよいので、記憶容量を小さくできる。

実行部において実行したキャリブレーションの結果であって、かつ選択部において選択したひとつの周波数チャネルにおけるキャリブレーションの結果と、キャリブレーションに使用した周波数チャネルを識別するための番号を対応づけながら記憶する記憶部をさらに備え、実行部は、キャリブレーションを実行する際に、記憶部に記憶されたキャリブレーションの結果と周波数チャネルを識別するための番号を参照してもよい。この場合、キャリブレーションの結果と周波数チャネルを識別するための番号を記憶しているので、同一の周波数チャネルをキャリブレーションに使用するとき、記憶したキャリブレーションの結果を参照すれば、キャリブレーションの結果を簡易に導出できる。

本発明の別の態様は、端末装置である。この装置は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうちのいずれかを使用している基地局装置を選択する選択部と、選択部において選択したひとつの基地局装置への信号を複数のアンテナから送信し、かつ選択した基地局装置からの信号を複数のアンテナによって受信することによって、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する実行部と、を備える。

この態様によると、複数の周波数チャネルのうちのいずれかを使用している基地局装置を選択するので、キャリブレーションを実行できる。

本発明のさらに別の態様は、無線装置である。この装置は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうち、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択する選択部と、選択部において選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから所定の無線装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって所定の無線装置からの信号を受信することによって、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する実行部と、を備える。

この態様によると、複数の周波数チャネルのうち、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択してから、キャリブレーションを実行するので、複数の周波数チャネルの中のキャリブレーションに適した周波数チャネルを選択でき、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。

本発明のさらに別の態様もまた、無線装置である。この装置は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうちの少なくともひとつについて、電波環境を調査する調査部と、調査部での調査の結果をもとに、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択する選択部と、選択部において選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから他の無線装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって他の無線装置からの信号を受信することによって、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する実行部と、を備える。

この態様によると、伝搬環境の調査の結果から選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、キャリブレーションを実行するので、複数の周波数チャネルの中のキャリブレーションに適した周波数チャネルを選択でき、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。

本発明のさらに別の態様は、キャリブレーション方法である。この方法は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうち、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択し、当該周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから無線装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって無線装置からの信号を受信することによって、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する。

本発明のさらに別の態様もまた、キャリブレーション方法である。この方法は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうち、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択するステップと、選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから所定の無線装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって所定の無線装置からの信号を受信することによって、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行するステップと、を備える。

複数の端末装置からの信号を受信するステップをさらに備え、実行するステップは、受信した信号をもとに、複数の端末装置から、キャリブレーションに使用可能な端末装置を選択してもよい。実行するステップは、受信した信号の品質を導出し、導出した信号の品質を端末装置の選択に使用してもよい。実行したキャリブレーションの結果であって、かつ選択したひとつの周波数チャネルにおけるキャリブレーションの結果をメモリに記憶するステップをさらに備えてもよい。実行したキャリブレーションの結果であって、かつ選択したひとつの周波数チャネルにおけるキャリブレーションの結果と、キャリブレーションに使用した周波数チャネルを識別するための番号を対応づけながらメモリに記憶するステップをさらに備え、実行するステップは、キャリブレーションを実行する際に、メモリに記憶されたキャリブレーションの結果と周波数チャネルを識別するための番号を参照してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、基地局装置と端末装置によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。基地局装置と端末装置は、共にアダプティブアレイ信号処理を実行する。また、ＭＩＭＯシステムによって使用される周波数帯には、複数の周波数チャネルが規定されており、基地局装置は、複数の周波数チャネルのうちのひとつを選択する。また、基地局装置や端末装置は、信号を送信する際にもアダプティブアレイ信号処理を実行しているので、アンテナ単位に異なったミスマッチを低減することを目的として、キャリブレーションを実行する。前述のごとく、キャリブレーションの結果に含まれる誤差が大きくなれば、アダプティブアレイ信号処理の精度が低下するので、通信品質が悪化するおそれがある。そのため、本実施例では、以下のように、キャリブレーションを実行する。なお、以下では、説明を明瞭にするために、基地局装置に関するキャリブレーションを説明する。

基地局装置は、複数の周波数チャネルに対して、チャネルサーチ、すなわち他の信号による干渉量を測定する。さらに、基地局装置は、干渉量の少ない周波数チャネルを選択する。端末装置に伝送路特性を推定させるために、基地局装置は、トレーニング信号を送信する。端末装置は、基地局装置の複数のアンテナと、端末装置の複数のアンテナとの組み合わせにそれぞれ対応した伝送路特性を推定する（以下、組み合わせのそれぞれ対応した伝送路特性、およびそれらの伝送路特性を行列の形式等にまとめたものを「伝送路特性」といい、両者を区別しないものとする）。また、端末装置おいて推定された伝送路特性は、下り回線の伝送路特性に相当する。

さらに、基地局装置に伝送路特性を推定させるために、端末装置は、トレーニング信号を送信する。その際、端末装置は、下り回線の伝送路特性をデータとして送信する。基地局装置は、基地局装置の複数のアンテナと、端末装置の複数のアンテナとの組み合わせにそれぞれ対応した伝送路特性を推定する。当該伝送路特性は、上り回線の伝送路特性に相当する。基地局装置は、上り回線の伝送路特性と下り回線の伝送路特性をもとに、キャリブレーションを実行することによって、複数のアンテナ間におけるミスマッチの差異を導出する。このように、キャリブレーションを実行する際に、基地局装置は、他の信号による干渉の少ない周波数チャネルを選択するので、本実施例は、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。

図１は、本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す。特に、図１は、ＯＦＤＭ変調方式での信号のスペクトルを示す。ＯＦＤＭ変調方式における複数のキャリアのひとつをサブキャリアと一般的に呼ぶが、ここではひとつのサブキャリアを「サブキャリア番号」によって指定するものとする。ここでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格と同様に、サブキャリア番号「−２６」から「２６」までの５３サブキャリアが規定されている。なお、サブキャリア番号「０」は、ベースバンド信号における直流成分の影響を低減するため、ヌルに設定されている。それぞれのサブキャリアは、可変に設定された変調方式によって変調されている。

変調方式には、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＳＰＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭのいずれかが使用される。また、これらの信号には、誤り訂正方式として、畳み込み符号化が適用されている。畳み込み符号化の符号化率は、１／２、３／４等に設定される。さらに、ＭＩＭＯシステムにおいて使用されるアンテナの本数は、可変に設定される。その結果、変調方式、符号化率、アンテナ本数の値が可変に設定されることによって、データレートも可変に設定される。

図２は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、基地局装置１０、端末装置９０を含む。また、基地局装置１０は、アンテナ１２と総称される第１アンテナ１２ａ、第２アンテナ１２ｂ、第３アンテナ１２ｃ、第４アンテナ１２ｄを含み、端末装置９０は、アンテナ１４と総称される第１アンテナ１４ａ、第２アンテナ１４ｂ、第３アンテナ１４ｃ、第４アンテナ１４ｄを含む。下り回線では、基地局装置１０が送信装置に相当し、端末装置９０の受信装置に相当する。上り回線では、下り回線と反対の対応になる。

通信システム１００の構成を説明する前に、ＭＩＭＯシステムの概略を説明する。下り回線を説明の対象とし、データは、基地局装置１０から端末装置９０に送信されているものとする。基地局装置１０は、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄのそれぞれから、異なったデータを送信する。その結果、データレートが高速になる。端末装置９０は、第１アンテナ１４ａから第４アンテナ１４ｄによって、データを受信する。さらに、端末装置９０は、アダプティブアレイ信号処理によって、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄのそれぞれから送信されたデータを独立に復調する。

ここで、アンテナ１２の本数は「４」であり、アンテナ１４の本数も「４」であるので、アンテナ１２とアンテナ１４の間の伝送路の組合せは「１６」になる。第ｉアンテナ１２ｉから第ｊアンテナ１４ｊとの間の伝送路特性をｈｉｊと示す。図中において、第１アンテナ１２ａと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ１１、第１アンテナ１２ａから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ１２、第２アンテナ１２ｂと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ２１、第２アンテナ１２ｂから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ２２、第４アンテナ１２ｄから第４アンテナ１４ｄとの間の伝送路特性がｈ４４と示されている。なお、これら以外の伝送路は、図の明瞭化のために省略する。

端末装置９０は、アダプティブアレイ信号処理によって、第１アンテナ１２ａから第２アンテナ１２ｂによってそれぞれ送信されたデータを独立して復調できるように動作する。さらに、基地局装置１０も、送信の際に第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄに対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。このように送信側の基地局装置１０もアダプティブアレイ信号処理を実行することによって、ＭＩＭＯシステムにおける空間の分割が確実になる。その結果、複数のアンテナ１２において送信される信号間の干渉が小さくなるので、本実施例は、通信品質を向上できる。なお、基地局装置１０と端末装置９０の動作が、反対になってもよい。

図３（ａ）−（ｂ）は、通信システム１００でのバーストフォーマットの構成を示す。図３（ａ）は、使用されるアンテナ１２の数が「２」である場合のバーストフォーマットである。図の上段が、第１アンテナ１２ａから送信されるバースト信号を示し、図の下段が、第２アンテナ１２ｂから送信されるバースト信号を示す。「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ（Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」、「Ｌｅｇａｃｙ シグナル」は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮシステムのごとく、ＭＩＭＯに対応していない通信システムと互換性を有する信号である。

「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の設定およびタイミング同期等に使用され、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」は、伝送路特性の推定に使用され、「Ｌｅｇａｃｙ シグナル」は、制御情報を含む。「ＭＩＭＯシグナル」以降は、ＭＩＭＯシステムに特有の信号であり、「ＭＩＭＯシグナル」は、ＭＩＭＯシステムに対応した制御情報を含む。「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」と「第２ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」は、ＡＧＣの設定およびタイミング同期等に使用され、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」と「第２ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」は、伝送路特性の推定に使用され、「第１データ」と「第２データ」は、送信すべきデータである。

図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様に、データの送信のために「２」本のアンテナ１２が使用される場合のバーストフォーマットである。しかしながら、前述のトレーニング信号が付加されている。トレーニング信号は、図中において、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」に対応する。また、「第３ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」と「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」に対応するように、「第３ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」と「第４ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」とが付加される。ここで、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」は、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄによってそれぞれ送信される。以下、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」を「ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」と総称し、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を「ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」と総称し、「第１データ」と「第２データ」を「データ」と総称する。

トレーニング信号を送信する際のバーストフォーマットは、図３（ｂ）に限定されない。例えば、ＭＩＭＯ−ＬＴＳのいずれかが、異なるタイミングとなるように配置されていてもよい。また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳが４つのアンテナ１２に対応してなくてもよい。また、「２」本のアンテナ１２に対応したデータが、分離され、「４」本のアンテナに対応してもよい。また、ＭＩＭＯ−ＬＴＳを送信するアンテナ１２のすべてから、ＭＩＭＯ−ＳＴＳが送信されなくてもよい。さらに、図３（ａ）や（ｂ）が、アンテナ１２から送信される際のバーストフォーマットでなく、その前段におけるバーストフォーマットであってもよい。この場合は、前述のアンテナ１２を系列と読み替えればよい。バーストフォーマットの少なくとも一部に、ステアリング行列が乗算されることによって、バースト信号は、より多くのアンテナ１２に対応したフォーマットになる。つまり、伝送路特性を推定させるために必要なアンテナ１２からトレーニング信号が送信されればよい。すなわち、「トレーニング信号」とは、端末装置９０に伝送路特性を推定させるために、送信すべきデータの数にかかわらず、推定させるべき伝送路特性に応じた系列の数のＭＩＭＯ−ＬＴＳに相当する。

「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」は、互いの干渉が小さくなるようなパターンによって構成されている。「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」から「第４ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」も同様である。ここでは、これらの構成の説明を省略する。一般的に、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」や図３（ａ）における「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」等が、トレーニング信号といわれる場合もあるが、ここでは、前述のような図３（ｂ）の信号がトレーニング信号と呼ばれる。

図４は、基地局装置１０の構成を示す。基地局装置１０は、無線部２０と総称される第１無線部２０ａ、第２無線部２０ｂ、第４無線部２０ｄ、処理部２２と総称される第１処理部２２ａ、第２処理部２２ｂ、第４処理部２２ｄ、変復調部２４と総称される第１変復調部２４ａ、第２変復調部２４ｂ、第４変復調部２４ｄ、ＩＦ部２６、制御部３０、調査部７０、選択部７２、実行部７４、記憶部７６、設定部７８を含む。また信号として、時間領域信号２００と総称される第１時間領域信号２００ａ、第２時間領域信号２００ｂ、第４時間領域信号２００ｄ、周波数領域信号２０２と総称される第１周波数領域信号２０２ａ、第２周波数領域信号２０２ｂ、第４周波数領域信号２０２ｄ、補正値信号２０４を含む。なお、端末装置９０も同様の構成を有する。なお、以下の説明において、送信動作は、下り回線の通信に相当し、受信動作は、上り回線の通信に相当する。

無線部２０は、受信動作として、アンテナ１２によって受信した無線周波数の信号を周波数変換し、ベースバンドの信号を導出する。無線部２０は、ベースバンドの信号を時間領域信号２００として処理部２２に出力する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線によって伝送されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。また、ＡＧＣやＡ／Ｄ変換部も含まれる。無線部２０は、送信動作として、処理部２２からのベースバンドの信号を周波数変換し、無線周波数の信号を導出する。ここで、処理部２２からのベースバンドの信号も時間領域信号２００として示す。無線部２０は、無線周波数の信号をアンテナ１２に出力する。また、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。時間領域信号２００は、時間領域に変換されたマルチキャリア信号であり、デジタル信号であるものとする。さらに、無線部２０において処理される信号は、バースト信号を形成しており、そのバーストフォーマットは、図３（ａ）−（ｂ）に示した通りである。

処理部２２は、受信動作として、複数の時間領域信号２００をそれぞれ周波数領域に変換し、周波数領域の信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理の結果を周波数領域信号２０２として出力する。ひとつの周波数領域信号２０２が、図２におけるひとつのアンテナ１４から送信された信号に対応する。処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から、周波数領域の信号としての周波数領域信号２０２を入力し、周波数領域の信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。すなわち、ビームフォーミングが実行される。また、処理部２２は、後述する補正値信号２０４によって、アダプティブアレイ信号処理した信号を補正する。

補正値信号２０４は、アンテナ１２単位で異なった値を有する。そのため、補正値信号２０４は、アンテナ１２のそれぞれに対応するように、図示しない第１補正値信号２０４ａから第４補正値信号２０４ｄを含む。図では、ひとつの補正値信号２０４によって代表させている。処理部２２は、補正した信号を時間領域に変換し、時間領域信号２００として出力する。送信処理において使用すべきアンテナ１２の数は、制御部３０によって指定されるものとする。ここで、周波数領域の信号である周波数領域信号２０２は、図１のごとく、複数のサブキャリアの成分を含むものとする。図を明瞭にするために、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順に並べられて、シリアル信号を形成しているものとする。

図５は、周波数領域の信号の構成を示す。ここで、図１に示したサブキャリア番号「−２６」から「２６」のひとつの組合せを「ＯＦＤＭシンボル」というものとする。「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルは、サブキャリア番号「１」から「２６」、サブキャリア番号「−２６」から「−１」の順にサブキャリア成分を並べているものとする。また、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの前に、「ｉ−１」番目のＯＭＤＭシンボルが配置され、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの後ろに、「ｉ＋１」番目のＯＭＤＭシンボルが配置されているものとする。

図４に戻る。変復調部２４は、受信処理として、処理部２２からの周波数領域信号２０２に対して、復調および復号を実行する。なお、復調および復号は、サブキャリア単位でなされる。変復調部２４は、復号した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、符号化および変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を周波数領域信号２０２として処理部２２に出力する。送信処理の際に、変調方式および符号化率は、制御部３０によって指定されるものとする。

ＩＦ部２６は、受信処理として、複数の変復調部２４からの信号を合成し、ひとつのデータストリームを形成する。ＩＦ部２６は、データストリームを出力する。また、ＩＦ部２６は、送信処理として、ひとつのデータストリームを入力し、これを分離する。さらに、分離したデータを複数の変復調部２４に出力する。

調査部７０は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうちの少なくともひとつについて、電波環境を調査する。すなわち、チャネルサーチを実行する。ＭＩＭＯシステムには、使用可能な周波数チャネルが、予め複数規定されている。調査部７０は、それぞれの周波数チャネルにおいて、無線部２０によって受信した信号の強度、例えばＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を測定する。基地局装置１０は、測定を実行している周波数チャネルにおいて通信を実行していないので、測定された信号の強度は、他の通信装置による干渉の強度に相当する。調査部７０は、複数の周波数チャネルに対して、以上の測定を実行する。図６は、調査部における調査の結果のデータ構造を示す。図示のごとく、周波数チャネルが、「１」から「Ｘ」まで規定されており、それぞれの周波数チャネルにおいて、信号強度が「Ｙ１（ｄＢ）」のように測定される。

図４に戻る。選択部７２は、調査部７０での調査の結果をもとに、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択する。具体的に説明すると、選択部７２は、複数の周波数チャネルに対する信号強度の中から、最も信号強度の小さい周波数チャネルを選択する。このような周波数チャネルは、他の通信装置による干渉の強度の小さい周波数チャネルに相当する。選択部７２は、選択した周波数チャネルの情報を実行部７４に通知するとともに、図示しない信号線を介して、制御部３０にも通知する。制御部３０は、通知された周波数チャネルによって通信を実行するように、無線部２０等を制御する。なお、調査部７０と選択部７２の動作は、基地局装置１０自体を起動したときや、現在使用してる周波数チャネルを切りかえる際に実行される。また、調査部７０と選択部７２の動作を一体的に実行してもよい。すなわち、調査部７０と選択部７２は、ひとつの周波数チャネルにおいて、信号の強度を測定し、測定した信号強度をしきい値と比較する。信号の強度がしきい値よりも低ければ、調査部７０と選択部７２は、当該周波数チャネルを選択する。この場合、残りの周波数チャネルは、測定されない。そのため、処理の期間が短縮される。信号の強度がしきい値よりも低くなければ、調査部７０と選択部７２は、次の周波数チャネルに移行してから、同様の動作を実行する。

無線部２０、処理部２２、変復調部２４は、複数の端末装置９０からの信号を受信する。信号は、任意のものでよく、例えば、端末装置９０からの接続要求であってもよい。基地局装置１０は、信号に含まれた端末装置９０の識別番号、例えば、ＭＡＣアドレス等を抽出する。また、無線部２０が信号の強度を測定する。このようにして、複数の端末装置９０に対して、識別番号と信号強度とが対応づけられる。

実行部７４は、複数の端末装置９０に対する信号の強度をもとに、複数の端末装置９０から、キャリブレーションに使用可能な端末装置９０を選択する。ここでは、信号の強度が最大になる端末装置９０を選択する。基地局装置１０は、後述のごとく、端末装置９０との間において、信号を送受信し、送受信された信号を使用しながら、キャリブレーションを実行する。そのため、信号の強度がある程度大きい方が、キャリブレーションの精度が向上する。実行部７４は、選択部７２において選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナ１２から端末装置９０への信号を送信する。ここで、送信する信号は、前述のトレーニング信号に相当する。また、実行部７４は、複数のアンテナ１２を介して、端末装置９０からのトレーニング信号を受信してから、複数のアンテナ１２に対するキャリブレーションを実行する。

このようなキャリブレーションの動作を説明する。ここでは、基地局装置１０のアンテナ１２に対するキャリブレーションを説明する。送信側の応答は、次のように示される。

αは応答の成分を示しており、αはアンテナ１２の数だけ含まれる。図４において、アンテナ１２の数は、「４」であるが、ここでは、これを抽象化して「Ｎ」とする。ｉは、装置を識別しており、「１」が基地局装置１０に相当し、「２」が端末装置９０に相当する。また、受信側の応答は、次のように示される。

βは応答の成分を示しており、それ以外は、送信側の表記と同様である。なお、説明を明瞭にするために、基地局装置１０と端末装置９０に対して、アンテナの数が等しいとした。基地局装置１０から端末装置９０への伝送路特性の行列をＨ（１→２）によって示す。ここで、行列Ｈ（１→２）は、「アンテナ１２の数×アンテナ１４の数」の成分を有する。また、各成分の値は、図２のｈ１１等となる。さらに、このような伝送路特性、送信側の応答、受信側の応答を考慮した総合的な伝送路特性は、次のように示される。

これを行列の要素として示せば、次のように示される。

ｈ’（１→２）（ｋ２ｋ１）は、基地局装置１０のｋ１番目のアンテナ１２から端末装置９０のｋ２番目のアンテナ１４への総合的な伝送路特性に相当する。なお、このような行列は、端末装置９０によって導出される。その際に、基地局装置１０によって送信されたトレーニング信号が使用される。また、端末装置９０は、基地局装置１０に対してトレーニング信号を送信する際に、導出した総合的な伝送路特性の値をデータとして送信する。そのため、実行部７４は、端末装置９０から、以上のデータを取得する。さらに、処理部２２は、端末装置９０によって送信されたトレーニング信号をもとに、端末装置９０のｋ２番目のアンテナ１４から基地局装置１０のｋ１番目のアンテナ１２への総合的な伝送路特性を導出する。そのため、実行部７４は、このようなデータも取得する。調査部７０は、下り回線と上り回線の総合的な伝送路特性の比を次のように計算する。

ｈ’（１→２）（ｋ２ｋ１）とｈ’（２→１）（ｋ１ｋ２）とが、等しいとした。さらに、基地局装置１０のアンテナ１２を第１アンテナ１２ａに固定すれば、次の関係が成り立つ。

両者の比は、次のように示される。

このような比が、複数のアンテナ１２間におけるミスマッチの差異を示す。すなわち、第１アンテナ１２ａに対する他のアンテナ１２のミスマッチの差異を導出し、これをアンテナ１２のそれぞれに対する補正値とする。なお、第１アンテナ１２ａに対する第１アンテナ１２ａのミスマッチでは、分母と分子が等しくなるので、値が「１」になる。

記憶部７６は、実行部７４において実行したキャリブレーションの結果、すなわちアンテナ１２のそれぞれに対する補正値を記憶する。なお、キャリブレーションは、選択部７２において選択したひとつの周波数チャネルにおいてなされるので、記憶部７６は、ひとつの周波数チャネルに対応した補正値を記憶できるだけの記憶容量を有する。

設定部７８は、補正値を補正値信号２０４として処理部２２に出力する。前述のごとく、補正値信号２０４は、各アンテナ１２の数だけの成分を有する。図４では、「４」つの成分を有する。なお、前述のごとく、第１アンテナ１２ａに対する成分の値は、「１」である。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図７は、第１処理部２２ａの構成を示す。第１処理部２２ａは、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部４０、合成部４２、参照信号生成部４４、受信ウエイトベクトル計算部５４、分離部４６、送信ウエイトベクトル計算部５２、ＩＦＦＴ部４８、プリアンブル付加部５０、補正部６４を含む。また、合成部４２は、乗算部５６と総称される第１乗算部５６ａ、第２乗算部５６ｂ、第４乗算部５６ｄ、加算部６０を含む。また、分離部４６は、乗算部５８と総称される第１乗算部５８ａ、第２乗算部５８ｂ、第４乗算部５８ｄを含む。また、補正部６４は、乗算部６２と総称される第１乗算部６２ａ、第２乗算部６２ｂ、第４補正部６４ｄを含む。また、信号として、補正値信号２０４と総称される第１補正値信号２０４ａ、第２補正値信号２０４ｂ、第４補正値信号２０４ｄを含む。

ＦＦＴ部４０は、複数の時間領域信号２００を入力し、それぞれに対してフーリエ変換を実行して、周波数領域の信号を導出する。前述のごとく、ひとつの周波数領域の信号として、サブキャリア番号の順に、サブキャリアに対応した信号がシリアルに並べられている。

乗算部５６は、受信ウエイトベクトル計算部５４からの受信ウエイトベクトルによって、周波数領域の信号を重み付けし、加算部６０は乗算部５６の出力を加算する。ここで、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順に配置されているので、受信ウエイトベクトル計算部５４からの受信ウエイトベクトルもそれに対応するように配置されている。すなわち、ひとつの乗算部５６は、サブキャリア番号の順に配置された受信ウエイトベクトルを逐次入力する。そのため、加算部６０は、サブキャリア単位で、乗算結果を加算する。その結果、加算された信号も、図５のごとく、サブキャリア番号の順にシリアルに並べられている。また、加算された信号が、前述の周波数領域信号２０２である。

なお、以下の説明においても、処理対象の信号が周波数領域に対応している場合、処理は、基本的にサブキャリアを単位にして実行される。ここでは、説明を簡潔にするために、ひとつのサブキャリアにおける処理を説明する。そのため、複数のサブキャリアに対する処理には、ひとつのサブキャリアにおける処理をパラレルあるいはシリアルに実行することによって、対応される。

参照信号生成部４４は、「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」期間中は予め記憶した「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を参照信号として出力する。またこれらの期間以外は、予め規定しているしきい値によって、周波数領域信号２０２を判定し、その結果を参照信号として出力する。なお、判定は硬判定でなく、軟判定でもよい。

受信ウエイトベクトル計算部５４は、ＦＦＴ部４０からの周波数領域の信号、周波数領域信号２０２、参照信号にもとづいて、受信ウエイトベクトルを導出する。受信ウエイトベクトルの導出方法は、任意のものでよく、そのひとつはＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕｅａｒｅ）アルゴリズムによる導出である。また、受信ウエイトベクトルは、相関処理によって導出されてもよい。その際、周波数領域の信号と参照信号は、第１処理部２２ａからだけではなく、図示しない信号線によって、第２処理部２２ｂ等からも入力されるものとする。第１処理部２２ａにおける周波数領域の信号をｘ１（ｔ）、第２処理部２２ｂにおける周波数領域の信号をｘ２（ｔ）と示し、第１処理部２２ａにおける参照信号をＳ１（ｔ）、第２処理部２２ｂにおける参照信号をＳ２（ｔ）と示せば、ｘ１（ｔ）とｘ２（ｔ）は、次の式のように示される。

なお、アンテナ１２とアンテナ１４の数は、「２」とする。ここで、雑音は無視する。第１の相関行列Ｒ１は、Ｅをアンサンブル平均として、次の式のように示される。

参照信号間の第２の相関行列Ｒ２は、次の式のように計算される。

最終的に、第２の相関行列Ｒ２の逆行列と第１の相関行列Ｒ１を乗算することによって、受信応答ベクトルが導出される。

さらに、受信ウエイトベクトル計算部５４は、受信応答ベクトルから受信ウエイトベクトルを計算する。なお、導出された受信応答ベクトルは、前述のキャリブレーションの際に、総合的な伝送路特性として使用される。以下、総合的な伝送路特性と伝送路特性とを区別せずに、単に「伝送路特性」と呼ぶ。

送信ウエイトベクトル計算部５２は、受信ウエイトベクトルから、周波数領域信号２０２の重み付けに必要な送信ウエイトベクトルを推定する。送信ウエイトベクトルの推定方法は、任意とするが、最も簡易な方法として、受信ウエイトベクトルをそのまま使用すればよい。あるいは、受信処理と送信処理との時間差によって生じる伝搬環境のドップラー周波数変動を考慮し、従来の技術によって、受信ウエイトベクトルを補正してもよい。なお、ここでは、受信ウエイトベクトルをそのまま送信ウエイトベクトルに使用するものとする。

乗算部５８は、送信ウエイトベクトルによって、周波数領域信号２０２を重み付けする。乗算部６２は、乗算部５８の乗算結果に、補正値信号２０４を乗算する。前述のごとく、乗算部５８の乗算結果の数、補正値信号２０４の数は、アンテナ１２の数である。そのため、乗算部６２は、乗算部５８の乗算結果と補正値信号２０４とを対応づけられながら乗算する。例えば、第１乗算部６２ａは、第１乗算部５８ａの乗算結果と第１補正値信号２０４ａとを乗算する。また、ＩＦＦＴ部４８は、乗算部６２からの信号に対して逆フーリエ変換を実行して、時間領域の信号に変換する。プリアンブル付加部５０は、図３（ａ）−（ｂ）のごとく、バースト信号の先頭部分に、プリアンブルを付加する。ここでは、「Ｌｅｇａｃｙ ＳＴＳ」、「Ｌｅｇａｃｙ ＬＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＳＴＳ」、「第１ＭＩＭＯ−ＬＴＳ」を付加する。プリアンブル付加部５０は、プリアンブルを付加した信号を時間領域信号２００として出力する。なお、以上の動作は、図４の制御部３０によって制御されるものとする。図７において、第１時間領域信号２００ａ等は、２カ所に示されている。これらは、ひとつの方向の信号であり、これらが、図４における双方向の信号である第１時間領域信号２００ａ等に対応する。

以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図８は、通信システム１００におけるキャリブレーションの手順を示すシーケンス図である。基地局装置１０は、複数の周波数チャネルの電波環境を調査する（Ｓ１０）。基地局装置１０は、ひとつの周波数チャネルを選択する（Ｓ１２）。端末装置９０は、信号を送信する（Ｓ１４）。なお、複数の端末装置９０が信号を送信する。基地局装置１０は、複数の端末装置９０のうちのひとつを選択する（Ｓ１６）。基地局装置１０は、選択した端末装置９０に問い合わせを送信する（Ｓ１８）。問い合わせは、選択した端末装置９０をキャリブレーションに使用してよいかを確認する信号に相当する。

端末装置９０は、問い合わせに対して応答する（Ｓ２０）。端末装置９０が問い合わせに了解しない場合、端末装置９０は、応答を送信しなくてもよい。基地局装置１０は、トレーニング信号を送信する（Ｓ２２）。端末装置９０は、トレーニング信号にもとづいて、伝送路特性を推定する（Ｓ２４）。端末装置９０は、トレーニング信号を送信すると共に、推定した伝送路特性をデータとして送信する（Ｓ２６）。基地局装置１０は、トレーニング信号にもとづいて、伝送路特性を推定する（Ｓ２８）。基地局装置１０は、推定した伝送路特性、および端末装置９０から受けつけた伝送路特性を使用しながら、キャリブレーションを実行する（Ｓ３０）。基地局装置１０は、キャリブレーションの結果を記憶する（Ｓ３２）。また、基地局装置１０は、キャリブレーションの結果を通信に使用する。

図９は、基地局装置１０におけるキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。調査部７０は、複数の周波数チャネルの電波環境を調査する（Ｓ５０）。調査部７０は、調査結果にもとづいて、ひとつの周波数チャネルを選択する（Ｓ５２）。無線部２０等は、複数の端末装置９０からの信号を受信する（Ｓ５４）。実行部７４は、ひとつの端末装置９０を選択する（Ｓ５６）。無線部２０等は、選択した端末装置９０に問い合わせを送信する（Ｓ５８）。端末装置９０からの応答がなければ（Ｓ６０のＮ）、実行部７４は、ステップ５６の処理を繰り返し実行する。端末装置９０からの応答があれば（Ｓ６０のＹ）、無線部２０等は、端末装置９０にトレーニング信号を送信する（Ｓ６２）。また、無線部２０等は、端末装置９０からトレーニング信号を受信すると共に、端末装置９０によって推定された伝送路特性をデータとして受信する（Ｓ６４）。処理部２２は、伝送路特性を推定する（Ｓ６６）。実行部７４は、キャリブレーションを実行する（Ｓ６８）。記憶部７６は、キャリブレーションの結果を記憶する（Ｓ７０）。また、設定部７８が、キャリブレーションの結果を補正値信号２０４として、処理部２２に設定する。

本発明の実施例によれば、チャネルサーチの結果から選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、キャリブレーションを実行するので、複数の周波数チャネルの中のキャリブレーションに適した周波数チャネルを選択できる。また、キャリブレーションに適した周波数チャネルを選択してから、キャリブレーションを実行するので、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。また、チャネルサーチによって、信号強度の小さい周波数チャネルを選択するので、他の信号の影響が少ない周波数チャネルをキャリブレーションに使用できる。また、他の信号の影響が少ないことは、干渉の影響が少ないことに相当するので、干渉によるキャリブレーションの結果の誤差を低減できる。また、チャネルサーチとして、信号強度を測定しており、信号強度を測定するための機能は予め備えられているので、回路規模の増加を抑制できる。

また、受信した信号をもとに、複数の端末装置の中からキャリブレーションに使用可能な端末装置を選択するので、キャリブレーションに適した端末装置を選択でき、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。また、複数の周波数チャネルに対するチャネルサーチを予め実行するので、基地局装置を起動したときのキャリブレーション処理を自動化できる。また、複数の周波数チャネルに対するチャネルサーチを予め実行するので、周波数チャネルを切りかえたときのキャリブレーション処理を自動化できる。また、キャリブレーション処理を自動化するので、適宜、キャリブレーション処理を実行できる。また、適宜、キャリブレーション処理を実行することによって、通信品質の悪化を抑制できる。また、ひとつの周波数チャネルにおけるキャリブレーションの結果を記憶すればよいので、記憶容量を小さくできる。

これをさらに説明すれば、以下の通りになる。通常、周波数チャネル毎、その中のキャリア周波数毎にキャリブレーションの補正値を記憶する必要がある。しかしながら、本実施例では、周波数チャネルを変更するタイミングにおいて、自動的にキャリブレーションを実行し、異なる周波数チャネルでのキャリブレーションの補正値を上書きしながら記憶するので、記憶容量を小さくできる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、調査部７０は、電波環境の調査として、ＲＳＳＩを測定している。しかしながらこれに限らず例えば、調査部７０は、予め記憶した信号と受信した信号との相互相関、受信した信号のうちの送信した信号の成分と予め記憶した信号との自己相関、ノイズフロアを測定し、測定結果をしきい値と比較することによって、ひとつの周波数チャネルを選択してもよい。また、調査部７０は、測定結果を前回の測定結果と比較することによって、ひとつの周波数チャネルを選択してもよい。また、調査部７０は、複数の周波数チャネルを使用している端末装置９０や他の基地局装置１０の識別番号等を使用し、識別番号の少ない周波数チャネルを選択してもよい。本変形例によれば、様々な方法によって、無線チャネルの電波環境を測定できる。つまり、キャリブレーションに適した周波数チャネルが選択できればよい。

本発明の実施例において、通信システム１００は、ＯＦＤＭ変調方式を使用しているものとして説明した。しかしながらこれに限らず、通信システム１００は、シングルキャリア方式を使用していてもよい。本変形例によれば、本発明を様々な通信システムに適用できる。つまり、複数のアンテナによって、ビームフォーミングを実行する通信システムであればよい。

本発明の実施例において、基地局装置１０におけるキャリブレーション処理を説明した。しかしながらこれに限らず例えば、キャリブレーション処理は、端末装置９０においてなされてもよい。そのときの端末装置９０は、図４と同様の構成を有する。しかしながら、調査部７０は、周囲に存在する基地局装置１０を調査する。また、選択部７２は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうちのいずれかを使用している基地局装置１０を選択する。なお、選択は、信号強度にもとづいてなされてもよい。実行部７４は、選択部７２において選択したひとつの基地局装置１０への信号を複数のアンテナ１４から送信し、かつ選択した基地局装置１０からの信号を複数のアンテナ１４によって受信することによって、複数のアンテナ１４に対するキャリブレーションを実行する。キャリブレーション処理等は、実施例と同一であるので、説明を省略する。
本変形例によれば、複数の周波数チャネルのうちのいずれかを使用している基地局装置１０を選択するので、キャリブレーションを実行できる。

さらに、実施例と変形例を考慮すれば、本発明を一般的な無線装置に適用できる。その際、選択部７２は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうち、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択する。実行部７４は、選択部７２において選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから所定の無線装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって所定の無線装置からの信号を受信することによって、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する。また、実施例に記載した基地局装置１０と同様の動作であってもよい。調査部７０は、通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうちの少なくともひとつについて、電波環境を調査する。また、選択部７２は、調査部７０での調査の結果をもとに、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択する。さらに、実行部７４は、選択部７２において選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから他の無線装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって他の無線装置からの信号を受信することによって、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する。さらに、これらの構成に、実施例に記載した内容を任意に組み合わせてもよい。このような無線装置は、例えば、アドホックネットワークにおいて使用される。本変形例によれば、複数の周波数チャネルのうち、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択してから、キャリブレーションを実行するので、複数の周波数チャネルの中のキャリブレーションに適した周波数チャネルを選択でき、キャリブレーションの結果に含まれる誤差を低減できる。

本発明の実施例において、実行部７４は、キャリブレーションに使用可能な端末装置９０として、信号の強度が最大になる端末装置９０を選択している。しかしながらこれに限らず、実行部７４は、受信した信号の品質を導出し、導出した信号の品質を端末装置９０の選択に使用してもよい。例えば、実行部７４は、一定期間にわたって、端末装置９０からの信号の品質を調査し、その中で最も品質の高い信号に対応した端末装置９０を選択する。なお、一定期間は、時間によって規定されてもよく、あるいは検出した端末装置９０の数が一定の値になるときによって規定されてもよい。また、品質が高いことは、信号強度が高い場合、最もＳＩＮＲが高い場合、ＥＶＭが小さい場合等に相当する。そのため、実行部７４は、これらのうちの少なくともひとつを測定する。また別の例として、実行部７４は、品質に対してしきい値を予め定めており、当該しきい値よりも品質の高い端末装置９０を検出したときに、当該端末装置９０を選択する。品質は、前述の通りである。さらに、別の例として、実行部７４は、一度キャリブレーションを行った端末装置９０の信号の品質を記憶しておき、当該信号の品質よりも高い品質の端末装置９０を検出したときに、当該端末装置９０を再び選択する。その際、キャリブレーションを再び実行してもよい。本変形例によれば、キャリブレーションの結果に含まれる誤差が低減されるような端末装置を選択できる。

本発明の実施例において、記憶部７６は、ひとつの周波数チャネルにおいてなされたキャリブレーションの結果を記憶している。しかしながらこれに限らず例えば、記憶部７６は、ひとつの周波数チャネルにおけるキャリブレーションの結果と、キャリブレーションに使用した周波数チャネルを識別するための番号を対応づけながら記憶してもよい。その際、実行部７４は、次回以降、キャリブレーションを実行する際に、記憶部７６に記憶されたキャリブレーションの結果と周波数チャネルを識別するための番号を参照してもよい。すなわち、同一の周波数チャネルにおいて通信する場合、実行部７４は、記憶したキャリブレーションの結果を使用することによって、キャリブレーションの動作をスキップできる。あるいは、実行部７４は、記憶したキャリブレーションの結果を初期値とすることによって、キャリブレーションの動作を短縮できる。本変形例によれば、キャリブレーションの結果を簡易に導出できる。

本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す図である。 本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 図３（ａ）−（ｂ）は、図２の通信システムでのバーストフォーマットの構成を示す図である。 図２の基地局装置の構成を示す図である。 図４における周波数領域の信号の構成を示す図である。 図４の調査部における調査の結果のデータ構造を示す図である。 図４の第１処理部の構成を示す図である。 図２の通信システムにおけるキャリブレーションの手順を示すシーケンス図である。 図２の基地局装置におけるキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 基地局装置、 １２ アンテナ、 １４ アンテナ、 ２０ 無線部、 ２２ 処理部、 ２４ 変復調部、 ２６ ＩＦ部、 ３０ 制御部、 ７０ 調査部、 ７２ 選択部、 ７４ 実行部、 ７６ 記憶部、 ７８ 設定部、 ９０ 端末装置、 １００ 通信システム。

Claims (8)

1. 通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうちの少なくともひとつについて、干渉の強度を調査する調査部と、
   前記調査部において調査した干渉の強度のうち、干渉の強度の小さい周波数チャネルを選択することによって、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択する選択部と、
   前記選択部において選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから端末装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって端末装置からの信号を受信することによって、下り回線の伝送路特性と上り回線の伝送路特性との比から補正値を導出するように、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する実行部と、
   を備えることを特徴とする基地局装置。
2. 複数の端末装置からの信号を受信する受信部をさらに備え、
   前記実行部は、前記受信部において受信した信号から、信号の強度の大きい端末装置を選択することによって、複数の端末装置から、キャリブレーションに使用可能な端末装置を選択することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記実行部において実行したキャリブレーションの結果であって、かつ前記選択部において選択したひとつの周波数チャネルにおけるキャリブレーションの結果を記憶する記憶部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の基地局装置。
4. 前記実行部において実行したキャリブレーションの結果であって、かつ前記選択部において選択したひとつの周波数チャネルにおけるキャリブレーションの結果と、キャリブレーションに使用した周波数チャネルを識別するための番号を対応づけながら記憶する記憶部をさらに備え、
   前記実行部は、キャリブレーションを実行する際に、前記記憶部に記憶されたキャリブレーションの結果と周波数チャネルを識別するための番号を参照することを特徴とする請求項１または２に記載の基地局装置。
5. 通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうち、干渉の強度の小さい周波数チャネルを選択した基地局装置からの信号を複数のアンテナによって受信することによって、下り回線の伝送路特性を推定する推定部と、
   前記基地局装置への信号および前記推定部において推定した伝送路特性を複数のアンテナから送信することによって、下り回線の伝送路特性と上り回線の伝送路特性との比から補正値を導出するように、複数のアンテナに対するキャリブレーションを前記基地局装置に実行させる実行部と、
   を備えることを特徴とする端末装置。
6. 通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうち、干渉の強度の小さい周波数チャネルを選択することによって、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択する選択部と、
   前記選択部において選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから所定の無線装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって所定の無線装置からの信号を受信することによって、下り回線の伝送路特性と上り回線の伝送路特性との比から補正値を導出するように、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する実行部と、
   を備えることを特徴とする無線装置。
7. 通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうちの少なくともひとつについて、干渉の強度を調査する調査部と、
   前記調査部において調査した干渉の強度のうち、干渉の強度の小さい周波数チャネルを選択することによって、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択する選択部と、
   前記選択部において選択したひとつの周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから端末装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって端末装置からの信号を受信することによって、下り回線の伝送路特性と上り回線の伝送路特性との比から補正値を導出するように、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行する実行部と、
   を備えることを特徴とする無線装置。
8. 通信に使用可能な複数の周波数チャネルのうち、干渉の強度の小さい周波数チャネルを選択することによって、通信に使用すべきひとつの周波数チャネルを選択し、当該周波数チャネルを使用しつつ、複数のアンテナから無線装置への信号を送信し、かつ複数のアンテナによって無線装置からの信号を受信することによって、下り回線の伝送路特性と上り回線の伝送路特性との比から補正値を導出するように、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行するキャリブレーション方法。

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