JP6436303B2 - 無線通信装置及び故障判定方法 - Google Patents

Description

本開示は、信号を直交変調する際に生じる直交誤差を補正する無線通信装置及び故障判定方法に関する。

近年、ＣＭＯＳプロセスの微細化に伴い、６０ＧＨｚ帯を用いたミリ波通信及び７７ＧＨｚ乃至８１ＧＨｚ帯を用いたミリ波レーダ等の技術において、直交変調を用いた無線通信装置の開発が急速に進んでいる。かかる無線通信装置では、信号を直交変調する場合に、差動及び直交誤差にそれぞれ応じてキャリアリーク及びイメージリークが生じる。ミリ波信号は、従来のマイクロ波帯の信号よりも、プロセス製造のバラツキに対する感度が高く、また、大きな差動及び直交誤差を持つことから、このバラツキを調整せずにキャリアリーク及びイメージリークを抑圧することは、従来の無線通信装置では困難である。

特許文献１は、マイクロ波帯の信号を送受信する通信装置において、送信波のパワーエンベロープ信号をＡＤＣ（Analog Digital Converter）にて量子化し、その周波数成分をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）にて検出する構成を開示している。上記の無線通信装置におけるキャリアリーク及びイメージリークを抑圧する手段としては、特許文献１の構成を適用することが考えられる。

特開２０１０−２８３５８９号公報

しかしながら、特許文献１においては、ＡＤＣの検知限界以下のレベルの信号を検出することが困難であるため、直交誤差の適正な補正により直交誤差のレベルが検知限界以下のレベルになった場合と、直交誤差を補正するパワーディテクタ及びその周辺回路が故障しているために直交誤差を検知しない場合と、を区別することが困難である。

本開示は、直交誤差を補正する機能の故障が検知できるため、直交誤差の適正な補正により直交誤差の出力レベルが低い場合と、直交誤差を補正する機能の故障により直交誤差を検出しない場合と、を区別することができる無線通信装置及び故障判定方法を提供する。

本開示に係る無線通信装置は、変調信号の補正値を出力する補正部と、搬送波をデジタル変調し、前記補正値を用いて補正した変調信号を生成する信号生成部と、前記補正後の変調信号をデジタル／アナログ変換してアナログ信号を生成するＤＡ変換部と、前記アナログ信号を直交変調して直交変調信号を生成する直交変調部と、前記直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得する検波部と、前記振幅変動成分をアナログ／デジタル変換してデジタル信号を生成するＡＤ変換部と、前記直交誤差のレベルを前記デジタル信号より検出し、前記直交誤差のレベルに基づいて前記検波部及び前記ＡＤ変換部の故障の有無を判定する故障判定部と、を具備し、前記補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値、又は、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値である、構成を採る。

本開示に係る故障判定方法は、変調信号の補正値を出力するステップと、搬送波をデジタル変調し、前記補正値を用いて補正した変調信号を生成するステップと、前記補正後の変調信号をデジタル／アナログ変換してアナログ信号を生成するステップと、前記アナログ信号を直交変調して直交変調信号を生成するステップと、前記直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得するステップと、前記振幅変動成分をアナログ／デジタル変換してデジタル信号を生成するステップと、前記直交誤差のレベルを前記デジタル信号より検出し、前記直交誤差のレベルに基づいて、前記直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得するステップ及びデジタル信号を生成するステップの故障の有無を判定するステップと、を有し、前記補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値、又は、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値である。

本開示によれば、直交誤差を補正する機能の故障を検知できるため、直交誤差の適正な補正により直交誤差の出力レベルが低い場合と、直交誤差を補正する機能の故障により直交誤差を検出しない場合と、を区別することができる。

本開示の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本開示の実施の形態１に係る無線通信装置の動作を示すフロー図 キャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣの入力レベルが「０」である状態を示す図 キャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣの入力レベルが最大である状態を示す図 キャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣの入力レベルがＰ０以下である状態を示す図 キャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣの入力レベルが閾値Ｂより小さい状態を示す図 キャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣの入力レベルが閾値Ｂ以上である状態を示す図 本開示の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本開示の実施の形態２に係る無線通信装置の動作を示すフロー図

以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。

（実施の形態１）
＜無線通信装置の構成＞
本開示の実施の形態１に係る無線通信装置１００の構成について、図１を参照しながら、以下に詳細に説明する。

本実施の形態において、無線通信装置１００は、キャリアリーク及びイメージリークを補正する補正機能の故障を判定する故障判定処理を起動時に実行し、故障判定処理において故障を生じていない判定結果を得た場合に、続いてキャリアリーク及びイメージリークを抑制する補正を行うキャリブレーション処理を実行する。無線通信装置１００は、典型的にはミリ波信号を送受信する装置である。ここで、キャリアリーク及びイメージリークは、それぞれ差動誤差及び直交誤差により発生する望ましくない信号成分である。

無線通信装置１００は、デジタル変調信号発生器１０１と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）１０２、１０３と、増幅器１０４、１０５と、発振器１０６と、移相器１０７と、直交変調器１０８と、増幅器１０９と、カプラ１１０と、アンテナ１１１と、検波器１１２と、増幅器１１３と、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）１１４と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１１５と、切替制御部１１６と、スイッチ１１７と、故障判定部１１８と、補正量計算部１１９と、異常補正値記憶部１２０と、正規補正値記憶部１２１と、スイッチ１２２と、補正回路１２３と、を有している。ＦＦＴ部１１５、故障判定部１１８および補正量計算部１１９は、補正計算処理部１５０を構成している。補正計算処理部１５０は、キャリアリーク及びイメージリークを検出して故障を判定し、キャリアリーク及びイメージリークを補正するための補正量を算出する。

デジタル変調信号発生器１０１は、搬送波を周波数ｆｍの連続波ＣＷを用いてデジタル変調して変調信号（トーン信号）を生成する。また、デジタル変調信号発生器１０１は、補正回路１２３による補正値を用いてキャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣ１１４への入力レベルを補正する。

なお、故障判定処理の実行時では、補正後の変調信号によるキャリアリーク及びイメージリークは、正常動作時に期待されるＡＤＣ１１４の出力レベルを超過する。また、キャリブレーション処理の実行時では、補正後の変調信号は、キャリアリーク及びイメージリークが抑圧された変調信号となる。

デジタル変調信号発生器１０１は、生成した変調信号のＩ成分をＤＡＣ１０２に出力し、生成した変調信号のＱ成分をＤＡＣ１０３に出力する。

ＤＡＣ１０２は、デジタル変調信号発生器１０１から入力した変調信号のＩ成分をデジタル／アナログ変換（以下、「ＤＡ変換」と記載する）してＩ成分のアナログ信号を生成する。ＤＡＣ１０２は、生成したＩ成分のアナログ信号を増幅器１０４に出力する。

ＤＡＣ１０３は、デジタル変調信号発生器１０１から入力した変調信号のＱ成分をＤＡ変換してＱ成分のアナログ信号を生成する。ＤＡＣ１０３は、生成したＱ成分のアナログ信号を増幅器１０５に出力する。

増幅器１０４は、ＤＡＣ１０２から入力したＩ成分のアナログ信号を増幅して直交変調器１０８に出力する。増幅器１０５は、ＤＡＣ１０３から入力したＱ成分のアナログ信号を増幅して直交変調器１０８に出力する。

発振器１０６は、所定の周波数の発振信号を生成して移相器１０７に出力する。移相器１０７は、発振器１０６から入力した発振信号の位相を９０度ずつシフトさせて直交変調器１０８に出力する。

直交変調器１０８は、増幅器１０４から入力した変調信号のＩ成分及び増幅器１０５から入力した変調信号のＱ成分を、移相器１０７から入力した９０度位相の異なる発振信号を用いて直交変調して直交変調信号を生成する。直交変調器１０８は、生成した直交変調信号を増幅器１０９に出力する。

増幅器１０９は、直交変調器１０８から入力した直交変調信号を増幅してカプラ１１０に出力する。

カプラ１１０は、増幅器１０９から入力した直交変調信号を分岐させ、分岐させた一方の直交変調信号をアンテナ１１１から無線送信し、分岐させた他方の直交変調信号を検波器１１２に出力する。

検波器１１２は、カプラ１１０から入力した直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得し、取得した振幅変動成分を増幅器１１３に出力する。検波器１１２は、典型的にはエンベロープ検波を行うエンベロープ検波器である。

増幅器１１３は、検波器１１２から入力した振幅変動成分を増幅してＡＤＣ１１４に出力する。

ＡＤＣ１１４は、増幅器１１３から入力した振幅変動成分をアナログ／デジタル変換（以下、「ＡＤ変換」と記載する）してＦＦＴ部１１５に出力する。

ＦＦＴ部１１５は、ＡＤＣ１１４から入力したデジタル信号を高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ処理）して時間領域信号を周波数領域信号に変換する。ＦＦＴ部１１５が取得した周波数領域信号は、増幅器１１３からＡＤＣ１１４に入力する振幅変動成分の周波数毎の入力レベルを示すものである。ＦＦＴ部１１５は、取得した周波数領域信号を、スイッチ１１７を介して故障判定部１１８又は補正量計算部１１９に出力する。

切替制御部１１６は、起動した際に故障判定処理の実行を開始して、ＦＦＴ部１１５と故障判定部１１８とを接続するようにスイッチ１１７を制御し、異常補正値記憶部１２０と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を制御する。また、切替制御部１１６は、故障判定部１１８から故障を生じていない故障判定結果が入力した際にキャリブレーション処理の実行を開始して、ＦＦＴ部１１５と補正量計算部１１９とを接続するようにスイッチ１１７を切り替え、正規補正値記憶部１２１と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を切り替える。

スイッチ１１７は、切替制御部１１６の制御により、ＦＦＴ部１１５と故障判定部１１８とが接続した状態と、ＦＦＴ部１１５と補正量計算部１１９とが接続した状態と、を切り替える。

故障判定部１１８は、故障判定処理の実行時において、スイッチ１１７を介してＦＦＴ部１１５と接続した際に、ＦＦＴ部１１５から入力した周波数領域信号のキャリアリーク及びイメージリークを検出する。そして、故障判定部１１８は、検出したキャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣ１１４の入力レベルに基づいて、検波器１１２からＦＦＴ部１１５までの検波器１１２から後段の回路の故障を判定する。

故障判定部１１８は、故障している判定結果を得た場合に、故障判定結果を外部に出力する。故障判定部１１８は、故障を生じていない判定結果を得た場合に、故障を生じていない故障判定結果を切替制御部１１６に出力する。

補正量計算部１１９は、キャリブレーション処理の実行時において、スイッチ１１７を介してＦＦＴ部１１５と接続した際に、ＦＦＴ部１１５から入力した周波数領域信号のキャリアリーク及びイメージリークに基づいて補正量を算出し、算出結果を補正回路１２３に出力する。

異常補正値記憶部１２０は、故障判定処理の実行時に使用する異常補正値を予め記憶している。ここで、異常補正値とは、補正後の変調信号によるキャリアリーク及びイメージリークをＡＤＣ１１４に入力した場合、ＡＤＣ１１４の出力レベルが正常動作時に期待されるレベルを超過する補正値であり、例えばＩ成分とＱ成分との差動信号間のＤＣオフセット量を所望ＡＣ振幅以上としてＩ成分とＱ成分との振幅差を２倍にするなどが考えられる。

正規補正値記憶部１２１は、キャリブレーション処理の実行時に使用する正規補正値と、補正量と、を対応付けたテーブルを予め記憶している。正規補正値記憶部１２１は、補正初期値を予め記憶している。

スイッチ１２２は、切替制御部１１６の制御により、異常補正値記憶部１２０と補正回路１２３とが接続した状態と、正規補正値記憶部１２１と補正回路１２３とが接続した状態と、を切り替える。

補正回路１２３は、スイッチ１２２を介して異常補正値記憶部１２０に接続した際に、異常補正値記憶部１２０に記憶している異常補正値を読み出す。補正回路１２３は、読み出した異常補正値を用いて、デジタル変調信号発生器１０１で生成する変調信号にキャリアリーク及びイメージリークを生じさせて、故障判定処理を開始させる。

補正回路１２３は、スイッチ１２２を介して正規補正値記憶部１２１に接続した際に、正規補正値記憶部１２１のテーブルを参照して、補正量計算部１１９から入力した算出結果の補正量に対応付けられている正規補正値を読み出す。そして、補正回路１２３は、読み出した正規補正値を用いてデジタル変調信号発生器１０１で生成する変調信号のキャリアリーク及びイメージリークを抑制する補正を行うキャリブレーション処理を実行する。

なお、無線通信装置１００は、図示を省略しているが、受信信号を受信して所定の受信処理を行う受信信号処理回路を有しており、受信信号処理回路において受信信号のキャリアリーク及びイメージリークを補正する。

＜無線通信装置の動作＞
次に、本実施の形態に係る無線通信装置１００の動作について、図２乃至図６を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図４乃至図６において、Ｐ０は、ＡＤＣ１１４で検知可能な振幅変動成分の入力レベルの閾値である。

まず、図示しない電源より電力が供給されることにより装置全体が起動し、故障判定処理の実行が開始される。このとき、切替制御部１１６は、ＦＦＴ部１１５と故障判定部１１８とを接続するようにスイッチ１１７を制御し、異常補正値記憶部１２０と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を制御する。

補正回路１２３は、スイッチ１２２を介して異常補正値記憶部１２０と接続することにより、異常補正値記憶部１２０に記憶している異常補正値を読み出して、読み出した異常補正値を補正値として設定する（Ｓ２０１）。

次に、デジタル変調信号発生器１０１は、補正回路１２３で設定した異常補正値を用いて、変調信号を補正する。つまり、デジタル変調信号発生器１０１は、補正後の変調信号によるキャリアリーク及びイメージリークをＡＤＣ１１４に入力した場合、ＡＤＣ１１４の出力レベルが正常動作時に期待されるレベルを超過する変調信号を生成する（Ｓ２０２）。

次に、検波器１１２は、カプラ１１０から入力した直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得する（Ｓ２０３）。

次に、ＡＤＣ１１４は、検波器１１２で検波することにより取得した振幅変動成分をＡＤ変換してデジタル信号を取得する（Ｓ２０４）。

次に、ＦＦＴ部１１５は、ＡＤＣ１１４で取得したデジタル信号を高速フーリエ変換処理して周波数ｆｍのキャリアリークの出力レベルＰｆｍ及び周波数２ｆｍのイメージリークの出力レベルＰ２ｆｍを記録する（Ｓ２０５）。

次に、故障判定部１１８は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ａより小さく、かつ、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ａより小さいか否かを判定する（Ｓ２０６）。

故障判定部１１８は、検出したキャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ａより小さく、かつ、検出したイメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ａより小さい場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、故障判定結果を外部に出力する。

検波器１１２等が故障している場合、図３に示すように、キャリアリークのＡＤＣ１１４の入力レベルＰｆｍ及びイメージリークのＡＤＣ１１４の入力レベルＰ２ｆｍは「０」となる。

故障判定部１１８から出力された故障判定結果は、図示しない外部表示装置に出力され、その外部表示装置において無線通信装置１００に故障を生じていることを報知する処理を行って異常を警告し（Ｓ２０７）、その後処理を終了する。

一方、故障判定部１１８は、検出したキャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ａ以上、または、検出したイメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ａ以上の場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、故障を生じていない故障判定結果を切替制御部１１６に出力する。

この場合、図４に示すように、キャリアリークのＡＤＣ１１４の入力レベルＰｆｍ及びイメージリークのＡＤＣ１１４の入力レベルＰ２ｆｍは、最大となる。

なお、異常補正値を用いて補正した変調信号によるキャリアリーク及びイメージリークを、ＡＤＣ１１４に入力することにより、ＳＴ２０６において、故障を判定することができる。

切替制御部１１６は、故障を生じていない故障判定結果が入力することにより、キャリブレーション処理の実行を開始して、ＦＦＴ部１１５と補正量計算部１１９とを接続するようにスイッチ１１７を切り替え、正規補正値記憶部１２１と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を切り替える制御を行う。

補正回路１２３は、スイッチ１２２を介して正規補正値記憶部１２１に接続することにより、正規補正値記憶部１２１から補正初期値を読み出して、読み出した補正初期値を補正値として設定する（Ｓ２０８）。

次に、デジタル変調信号発生器１０１は、補正回路１２３で設定した正規補正値で補正されることにより、キャリアリーク及びイメージリークを補正された変調信号を生成して出力する（Ｓ２０９）。

次に、検波器１１２は、カプラ１１０から入力した直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得する（Ｓ２１０）。

次に、ＡＤＣ１１４は、検波器１１２で検波することにより取得した振幅変動成分をＡＤ変換してデジタル信号を取得する（Ｓ２１１）。

次に、ＦＦＴ部１１５は、ＡＤＣ１１４で取得したデジタル信号を高速フーリエ変換処理して周波数ｆｍのキャリアリークの出力レベルＰｆｍ及び周波数２ｆｍのイメージリークの出力レベルＰ２ｆｍを記録する（Ｓ２１２）。

補正量計算部１１９は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ｂより小さく、かつ、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ｂより小さいか否かを判定する（Ｓ２１３）。

補正量計算部１１９は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ｂより小さく、かつ、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ｂより小さい場合（Ｓ２１３：ＹＥＳ）、キャリブレーション処理によるキャリアリーク及びイメージリークの適正な補正が実行されたと判断して、補正量「０」を示す算出結果を補正回路１２３に出力する。これにより、補正回路１２３は、キャリブレーション処理の実行を終了する。

この場合、図５又は図６に示すように、キャリアリークのＡＤＣ１１４の入力レベルＰｆｍ及びイメージリークのＡＤＣ１１４の入力レベルＰ２ｆｍは、いずれも閾値Ｂより小さくなる。

一方、補正量計算部１１９は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ｂ以上、または、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ｂ以上の場合（Ｓ２１３：ＮＯ）、出力レベルＰｆｍ及び出力レベルＰ２ｆｍを閾値Ｂより小さくするための補正量を算出する。そして、補正量計算部１１９は、算出した補正量を示す算出結果を補正回路１２３に出力する。

この場合、図７に示すように、キャリアリークのＡＤＣ１１４の入力レベルＰｆｍ及びイメージリークのＡＤＣ１１４の入力レベルＰ２ｆｍは、少なくとも一方が閾値Ｂ以上となる。

補正回路１２３は、正規補正値記憶部１２１に記憶しているテーブルを参照して、補正量計算部１１９から入力した算出結果が示す補正量に対応付けられている正規補正値を読み出し、読み出した正規補正値を補正値として設定する（Ｓ２１４）。その後、無線通信装置１００は、Ｓ２０９の処理に進む。

上記より、無線通信装置１００は、キャリアリーク及びイメージリークの適正な補正が実行されたためにキャリアリーク及びイメージリークの出力レベルが低い状態である図５又は図６の場合と、キャリアリーク及びイメージリークを補正する機能の故障によりキャリアリーク及びイメージリークを検出困難な状態である図３の場合と、を区別することができる。

このように、本実施の形態では、故障判定処理において、異常補正値を出力し、キャリブレーション処理において、正規補正値を出力する補正回路１２３と、デジタル信号より故障判定処理におけるキャリアリーク及びイメージリークのレベルを検出し、検出したレベルに基づいて検波器１１２から後段の回路の故障を判定する故障判定部１１８と、を有する。これにより、本実施の形態によれば、キャリアリーク及びイメージリークを補正する機能の故障を検知することを可能にして、キャリアリーク及びイメージリークの適正な補正の実行によりキャリアリーク及びイメージリークの出力レベルが低い場合と、キャリアリーク及びイメージリークを補正する機能の故障によりキャリアリーク及びイメージリークを検出困難な場合と、を区別することができる。

また、本実施の形態によれば、補正回路１２３は、起動時に故障判定処理を開始することにより、起動する毎にキャリアリーク及びイメージリークを補正する機能の故障を判定することができる。

また、本実施の形態によれば、補正回路１２３は、故障判定処理において故障判定部１１８により故障を生じていない判定結果を得られた場合に、キャリブレーション処理を開始することにより、キャリアリーク及びイメージリークを補正する機能が故障していないことを確認してからキャリブレーション処理を実行することができる。

なお、本実施の形態において、起動時に故障判定処理を実行したが、起動時以外の所定のタイミングで故障判定処理を実行するようにしてもよい。

（実施の形態２）
＜無線通信装置の構成＞
本開示の実施の形態２に係る無線通信装置８００の構成について、図８を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図８に示す無線通信装置８００において、図１に示した無線通信装置１００と共通する構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

本実施の形態において、無線通信装置８００は、キャリアリーク及びイメージリークを補正するキャリブレーション処理を起動時に実行し、キャリブレーション処理においてキャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣ１１４の入力レベルが目標値より抑制された場合に、続いてキャリアリーク及びイメージリークを補正する補正機能の故障を判定する故障判定処理を実行する。

図８に示す無線通信装置８００は、図１に示した無線通信装置１００の切替制御部１１６および補正量計算部１１９の代わりに、切替制御部８０２および補正量計算部８０１を有する。ＦＦＴ部１１５、スイッチ１１７、故障判定部１１８および補正量計算部８０１は、補正計算処理部８５０を構成している。補正計算処理部８５０は、キャリアリーク及びイメージリークを検出して故障を判定し、キャリアリーク及びイメージリークを補正するための補正量を算出する。

補正量計算部８０１は、キャリブレーション処理の初回の実行時において、周波数領域信号のキャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣ１１４の入力レベルが目標値より抑制されている場合に、故障判定処理の実行を指示する切替信号を切替制御部８０２に出力する。また、補正量計算部８０１は、キャリブレーション処理の初回以外の実行時において、スイッチ１１７を介してＦＦＴ部１１５から入力した周波数領域信号の、キャリアリーク及びイメージリークのＡＤＣ１１４の入力レベルに基づいて補正量を算出し、算出結果を補正回路１２３に出力する。

切替制御部８０２は、起動した際又は故障判定部１１８から故障を生じていない判定結果が入力した際に、キャリブレーション処理の実行を開始して、ＦＦＴ部１１５と補正量計算部８０１とを接続するようにスイッチ１１７を制御し、正規補正値記憶部１２１と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を制御する。

また、切替制御部８０２は、補正量計算部８０１から切替信号が入力した際に故障判定処理の実行を開始して、ＦＦＴ部１１５と故障判定部１１８とを接続するようにスイッチ１１７を切り替え、異常補正値記憶部１２０と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を切り替える制御を行う。

また、切替制御部８０２は、故障判定部１１８から故障を生じていない判定結果が入力した際にキャリブレーション処理の実行を開始して、ＦＦＴ部１１５と補正量計算部１１９とを接続するようにスイッチ１１７を切り替え、正規補正値記憶部１２１と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を切り替える制御を行う。

スイッチ１１７は、切替制御部８０２の制御により、ＦＦＴ部１１５と故障判定部１１８とが接続した状態と、ＦＦＴ部１１５と補正量計算部８０１とが接続した状態と、を切り替える。

故障判定部１１８は、故障を生じていない判定結果を得た場合に、故障を生じていない故障判定結果を切替制御部８０２に出力する。なお、故障判定部１１８の上記以外の機能は、実施の形態１と同一である。

スイッチ１２２は、切替制御部８０２の制御により、異常補正値記憶部１２０と補正回路１２３とが接続した状態と、正規補正値記憶部１２１と補正回路１２３とが接続した状態と、を切り替える。

補正回路１２３は、スイッチ１２２を介して正規補正値記憶部１２１に接続した場合に、正規補正値記憶部１２１のテーブルを参照して、補正量計算部８０１から入力した算出結果の補正量に対応付けられている正規補正値を読み出す。補正回路１２３は、読み出した正規補正値を用いてデジタル変調信号発生器１０１で生成する変調信号のキャリアリーク及びイメージリークを抑制する補正を行うキャリブレーション処理を実行する。なお、補正回路１２３の上記以外の機能は、実施の形態１と同一である。

＜無線通信装置の動作＞
次に、本実施の形態に係る無線通信装置８００の動作について、図９を参照しながら、以下に詳細に説明する。

まず、図示しない電源より電力を供給されることにより装置全体が起動し、キャリブレーション処理の実行が開始される。このとき、切替制御部８０２は、ＦＦＴ部１１５と補正量計算部８０１とを接続するようにスイッチ１１７を制御し、正規補正値記憶部１２１と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を制御する。

補正回路１２３は、スイッチ１２２を介して正規補正値記憶部１２１と接続することにより、正規補正値記憶部１２１から補正初期値を読み出して、読み出した補正初期値を補正値として設定する（Ｓ９０１）。

次に、デジタル変調信号発生器１０１は、補正回路１２３で設定した補正初期値で補正されることにより、キャリアリーク及びイメージリークを補正した変調信号を生成して出力する（Ｓ９０２）。

次に、検波器１１２は、カプラ１１０から入力した直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得する（Ｓ９０３）。

次に、ＡＤＣ１１４は、検波器１１２で検波することにより取得した振幅変動成分をＡＤ変換してデジタル信号を取得する（Ｓ９０４）。

次に、ＦＦＴ部１１５は、ＡＤＣ１１４で取得したデジタル信号を高速フーリエ変換処理して周波数ｆｍのキャリアリークの出力レベルＰｆｍ及び周波数２ｆｍのイメージリークの出力レベルＰ２ｆｍを記録する（Ｓ９０５）。

次に、補正量計算部８０１は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ｂより小さく、かつ、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが目標値である閾値Ｂより小さいか否かを判定する（Ｓ９０６）。

補正量計算部８０１は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ｂより小さく、かつ、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ｂより小さい場合（Ｓ９０６：ＹＥＳ）、切替信号を切替制御部８０２に出力する。

これにより、切替制御部８０２は、ＦＦＴ部１１５と故障判定部１１８とを接続するようにスイッチ１１７を切り替え、異常補正値記憶部１２０と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を切り替える制御を行う。

補正回路１２３は、スイッチ１２２を介して異常補正値記憶部１２０に接続することにより、異常補正値記憶部１２０に記憶している異常補正値を読み出して、読み出した異常補正値を補正値として設定する（Ｓ９０７）。

次に、デジタル変調信号発生器１０１は、補正回路１２３で設定した異常補正値を用いて、変調信号を補正する。つまり、デジタル変調信号発生器１０１は、補正後の変調信号によるキャリアリーク及びイメージリークをＡＤＣ１１４に入力した場合、ＡＤＣ１１４の出力レベルが正常動作時に期待されるレベルを超過する変調信号を生成する（Ｓ９０８）。

次に、検波器１１２は、カプラ１１０から入力した直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得する。また、ＡＤＣ１１４は、検波器１１２で検波することにより取得した振幅変動成分をＡＤ変換してデジタル信号を取得する（Ｓ９０９）。

次に、ＦＦＴ部１１５は、ＡＤＣ１１４で取得したデジタル信号を高速フーリエ変換処理して周波数ｆｍのキャリアリークの出力レベルＰｆｍ及び周波数２ｆｍのイメージリークの出力レベルＰ２ｆｍを記録する（Ｓ９１０）。

次に、故障判定部１１８は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ａより小さく、かつ、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ａより小さいか否かを判定する（Ｓ９１１）。

故障判定部１１８は、検出したキャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ａより小さく、かつ、検出したイメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ａより小さい場合（Ｓ９１１：ＹＥＳ）、故障判定結果を外部に出力する。

故障判定部１１８から出力された故障判定結果は、図示しない外部表示装置に出力されて、その外部表示装置において無線通信装置１００に故障を生じていることを報知する処理を行って異常を警告し（Ｓ９１２）、その後処理を終了する。

一方、故障判定部１１８は、検出したキャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値以上、または、検出したイメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ａ以上の場合（Ｓ９１１：ＮＯ）、故障を生じていない故障判定結果を切替制御部８０２に出力する。

切替制御部８０２は、故障を生じていない故障判定結果が入力することにより、キャリブレーション処理の実行を再び開始して、ＦＦＴ部１１５と補正量計算部８０１とを接続するようにスイッチ１１７を切り替え、正規補正値記憶部１２１と補正回路１２３とを接続するようにスイッチ１２２を切り替える制御を行う。

補正回路１２３は、スイッチ１２２を介して正規補正値記憶部１２１と接続することにより、正規補正値記憶部１２１から補正初期値を読み出して、読み出した補正初期値を補正値として設定する（Ｓ９１３）。

次に、デジタル変調信号発生器１０１は、補正回路１２３で設定した補正初期値で補正されることにより、キャリアリーク及びイメージリークを補正された変調信号を生成して出力する。そして、検波器１１２は、カプラ１１０から入力した直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得する（Ｓ９１４）。

次に、ＡＤＣ１１４は、検波器１１２で検波することにより取得した振幅変動成分をＡＤ変換してデジタル信号を取得する（Ｓ９１５）。

次に、ＦＦＴ部１１５は、ＡＤＣ１１４で取得したデジタル信号を高速フーリエ変換処理して周波数ｆｍのキャリアリークの出力レベルＰｆｍ及び周波数２ｆｍのイメージリークの出力レベルＰ２ｆｍを記録する（Ｓ９１６）。

補正量計算部８０１は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ｂより小さく、かつ、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ｂより小さいか否かを判定する（Ｓ９１７）。

補正量計算部８０１は、キャリアリークの出力レベルｆｍが閾値Ｂより小さく、かつ、イメージリークの出力レベル２ｆｍが閾値Ｂより小さい場合（Ｓ９１７：ＹＥＳ）、キャリブレーション処理によるキャリアリーク及びイメージリークを抑制する適正な補正の実行によると判断して、補正量「０」を示す算出結果を補正回路１２３に出力する。これにより、補正回路１２３は、キャリブレーション処理の実行を終了する。

一方、補正量計算部８０１は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ｂ以上、または、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ｂ以上の場合、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ｂ以上の場合（Ｓ９１７：ＮＯ）、出力レベルＰｆｍ及び出力レベルＰ２ｆｍを閾値Ｂより小さくするための補正量を算出する。そして、補正量計算部８０１は、算出した補正量を示す算出結果を補正回路１２３に出力する。

補正回路１２３は、正規補正値記憶部１２１に記憶しているテーブルを参照して、補正量計算部８０１から入力した算出結果が示す補正量に対応付けられている正規補正値を読み出し、読み出した正規補正値を補正値として設定する（Ｓ９１８）。その後、デジタル変調信号発生器１０１は、補正回路１２３で設定した正規補正値で補正されることにより、キャリアリーク及びイメージリークを補正された変調信号を生成して出力する。そして、無線通信装置８００は、Ｓ９１４の処理に進む。

また、補正量計算部８０１は、キャリアリークの出力レベルＰｆｍが閾値Ｂ以上、または、イメージリークの出力レベルＰ２ｆｍが閾値Ｂ以上の場合（Ｓ９０６：ＮＯ）、スイッチ１２２を切り替えずに、正規補正値記憶部１２１と補正回路１２３とが接続した状態を維持する。そして、無線通信装置８００は、Ｓ９０７乃至Ｓ９１２の処理をスキップしてＳ９１３の処理に進む。

このように、本実施の形態では、故障判定処理において、異常補正値を出力し、キャリブレーション処理において、正規補正値を出力する補正回路１２３と、デジタル信号より故障判定処理におけるキャリアリーク及びイメージリークのレベルを検出し、検出したレベルに基づいて検波器１１２から後段の回路の故障を判定する故障判定部１１８と、を有する。これにより、本実施の形態によれば、キャリアリーク及びイメージリークを補正する機能の故障を検知することを可能にして、キャリアリーク及びイメージリークの適正な補正によりキャリアリーク及びイメージリークの出力レベルが低い場合と、キャリアリーク及びイメージリークを補正する機能の故障によりキャリアリーク及びイメージリークを検出困難な場合と、を区別することができる。

また、本実施の形態によれば、補正回路１２３は、起動時にキャリブレーション処理を行い、キャリブレーション処理においてキャリアリーク及びイメージリークが目標値以下に抑制された場合に、故障判定処理を開始することにより、キャリアリーク及びイメージリークの適正な補正によりキャリアリーク及びイメージリークの出力レベルが低い場合と、キャリアリーク及びイメージリークを補正する機能の故障によりキャリアリーク及びイメージリークを検出困難な場合と、をキャリアリーク及びイメージリークの抑圧後に区別することができる。

また、本実施の形態によれば、故障判定処理の実行を一回行って、故障していない判定結果を得た後に、キャリブレーション処理を再び実行し、その後は故障判定処理を行わないので、故障判定処理の実行に伴うキャリブレーション処理の処理遅延を最小限にすることができる。

また、本実施の形態によれば、初回のキャリブレーション処理においてキャリアリーク及びイメージリークの出力レベルが閾値Ｂより低い場合に故障判定処理を実行し、その後のキャリブレーション処理においてキャリアリーク及びイメージリークの出力レベルが閾値Ｂより低い場合であっても故障判定処理を実行しないので、キャリブレーション処理の適正な実行がなされた状態であって故障していない場合に、故障判定処理を実行してしまう可能性を低くすることができる。

なお、本開示は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、開示の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

具体的には、上記各実施の形態では、異常補正値により補正した際のキャリアリーク及びイメージリークの入力レベルと比較する閾値と、正規補正値により補正した際のキャリアリーク及びイメージリークの入力レベルと比較する閾値と、を異なる値にしたが、本開示では、これらの閾値を同一の値にしてもよい。

また、上記各実施の形態では、キャリブレーション処理において故障判定処理を実行する場合について説明したが、本開示はこれに限られず、複数の送信ブランチ間の位相を調整する場合、振幅調整によるビーム合成時のアンテナサイドローブを最適化する場合、送信用ＶＧＡ利得の調整による送信自動出力調整（ＡＰＣ）の場合、送信ＬＰＦのカットオフ調整により送信帯域外不要輻射を調整する場合、受信ＤＣオフセットを調整する場合、複数の受信ブランチ間の利得を調整する場合、又は、複数の受信ブランチ間の位相を調整する場合にも、故障判定処理を実行することができる。

また、上記各実施の形態では、ミリ波帯の信号を送受信する場合について説明したが、本開示はこれに限られず、ミリ波帯以外のマイクロ波帯の信号等を送受信する場合にも適用することができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。

また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル プロセッサ（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

本開示は、信号を直交変調する際に生じる直交誤差を補正する無線通信装置に用いるに好適である。

１００、８００ 無線通信装置
１０１ デジタル変調信号発生器
１０２、１０３ ＤＡＣ
１０４、１０５、１０９、１１３ 増幅器
１０６ 発振器
１０７ 移相器
１０８ 直交変調器
１１０ カプラ
１１１ アンテナ
１１２ 検波器
１１４ ＡＤＣ
１１５ ＦＦＴ部
１１６、８０２ 切替制御部
１１７ スイッチ
１１８ 故障判定部
１１９、８０１ 補正量計算部
１２０ 異常補正値記憶部
１２１ 正規補正値記憶部
１２２ スイッチ
１２３ 補正回路
１５０、８５０ 補正計算処理部

Claims (7)

1. 無線通信装置であって、
   変調信号の補正値を出力する補正部と、
   搬送波をデジタル変調し、前記補正値を用いて補正した変調信号を生成する信号生成部と、
   前記補正後の変調信号をデジタル／アナログ変換してアナログ信号を生成するＤＡ変換部と、
   前記アナログ信号を直交変調して直交変調信号を生成する直交変調部と、
   前記直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得する検波部と、
   前記振幅変動成分をアナログ／デジタル変換してデジタル信号を生成するＡＤ変換部と、
   前記デジタル信号から直交誤差のレベルを検出し、前記直交誤差のレベルに基づいて前記検波部及び前記ＡＤ変換部の故障の有無を判定する故障判定部と、
   を具備し、
   前記補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値、又は、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値であり、
   前記補正部は、
   前記無線通信装置の起動時には、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値を補正値として出力する、
   無線通信装置。
2. 前記補正部は、
   前記故障判定部により前記故障が無いと判定された場合に、
   前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値を補正値として出力する、
   請求項１記載の無線通信装置。
3. 無線通信装置であって、
   変調信号の補正値を出力する補正部と、
   搬送波をデジタル変調し、前記補正値を用いて補正した変調信号を生成する信号生成部と、
   前記補正後の変調信号をデジタル／アナログ変換してアナログ信号を生成するＤＡ変換部と、
   前記アナログ信号を直交変調して直交変調信号を生成する直交変調部と、
   前記直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得する検波部と、
   前記振幅変動成分をアナログ／デジタル変換してデジタル信号を生成するＡＤ変換部と、
   前記デジタル信号から直交誤差のレベルを検出し、前記直交誤差のレベルに基づいて前記検波部及び前記ＡＤ変換部の故障の有無を判定する故障判定部と、
   を具備し、
   前記補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値、又は、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値であり、
   前記補正部は、
   前記無線通信装置の起動時には、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値を補正値として出力し、
   前記直交誤差のレベルが所定値以下に抑制された後に、前記変調信号に前記直交誤差を生じさせる値を補正値として出力する、
   無線通信装置。
4. 変調信号の補正値を出力するステップと、
   搬送波をデジタル変調し、前記補正値を用いて補正した変調信号を生成するステップと、
   前記補正後の変調信号をデジタル／アナログ変換してアナログ信号を生成するステップと、
   前記アナログ信号を直交変調して直交変調信号を生成するステップと、
   前記直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得するステップと、
   前記振幅変動成分をアナログ／デジタル変換してデジタル信号を生成するステップと、
   前記デジタル信号から直交誤差のレベルを検出し、前記直交誤差のレベルに基づいて、前記直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得するステップ及びデジタル信号を生成するステップの故障の有無を判定するステップと、
   を無線通信装置において有し、
   前記補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値、又は、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値であり、
   前記補正値を出力するステップは、
   前記無線通信装置の起動時には、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値を補正値として出力する、
   故障判定方法。
5. 変調信号の補正値を出力するステップと、
   搬送波をデジタル変調し、前記補正値を用いて補正した変調信号を生成するステップと、
   前記補正後の変調信号をデジタル／アナログ変換してアナログ信号を生成するステップと、
   前記アナログ信号を直交変調して直交変調信号を生成するステップと、
   前記直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得するステップと、
   前記振幅変動成分をアナログ／デジタル変換してデジタル信号を生成するステップと、
   前記デジタル信号から直交誤差のレベルを検出し、前記直交誤差のレベルに基づいて、前記直交変調信号を検波して振幅変動成分を取得するステップ及びデジタル信号を生成するステップの故障の有無を判定するステップと、
   を無線通信装置において有し、
   前記補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値、又は、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値であり、
   前記補正値を出力するステップは、
   前記無線通信装置の起動時には、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値を補正値として出力し、
   前記直交誤差のレベルが所定値以下に抑制された後に、前記変調信号に前記直交誤差を生じさせる値を補正値として出力する、
   故障判定方法。
6. 変調信号を生成する信号生成部と、
   前記変調信号を直交変調する直交変調部と、
   前記直交変調部の出力を検波する検波部と、
   前記検波部の出力から直交誤差を検出し、検出した前記直交誤差のレベルに基づいて異常の有無を判定する判定部と、
   前記信号生成部において生成される前記変調信号を補正する制御部と、を備え、
   前記制御部は、第１の補正値及び第２の補正値をそれぞれ異なるタイミングで前記信号生成部に出力し、
   前記第１の補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値であり、前記第２の補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値である、
   無線通信装置。
7. 変調信号を生成し、
   前記変調信号を直交変調し、
   前記直交変調された信号を検波し、
   前記検波された信号から直交誤差を検出し、検出した前記直交誤差のレベルに基づいて異常の有無を判定し、
   前記変調信号を補正する制御を行い、
   前記制御は、第１の補正値及び第２の補正値をそれぞれ異なるタイミングで前記信号生成部に出力することを含み、
   前記第１の補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を抑制する値であり、前記第２の補正値は、前記変調信号に対して前記直交誤差を生じさせる値である、
   故障判定方法。

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