JP6489357B2

JP6489357B2 - 通信制御装置、無線装置、通信制御装置の制御方法および制御プログラム

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Publication number: JP6489357B2
Application number: JP2015046773A
Authority: JP
Inventors: 真一堀; 知行山瀬
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2035-03-10
Also published as: JP2016167731A

Description

本発明は、通信制御装置、無線装置、通信制御装置の制御方法および制御プログラムに関する。

上記技術分野において、特許文献１には、代表される１つの送受信機が授受する信号を別の送受信機へ分配すること、またはその逆の動作を行なうことにより信号を中継する技術が開示されている。また、特許文献２には、複素フィルタを用いてイメージ信号を抑制する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、トランスコンダクタンスを調整することにより、複素フィルタのフィルタ特性の変動を補正する技術が開示されている。

国際公開第２０１１／０８９８６０号特開２００８−７２５６４号公報特開２０１２−１９５７５９号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術では、従来の通信制御装置と同じ機能を維持したまま、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）の数を削減することができなかったので、アンテナの数を増やした場合にＤＡＣの数の増加を抑制し、コンポーネント数の増加を抑制することができなかった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る通信制御装置は、
第１送受信機に入力するアナログ信号の実部成分と、第２送受信機に入力するアナログ信号の実部成分とを合成して第１デジタルベースバンド信号を生成する第１ベースバンド信号生成手段と、
前記第１送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分と、前記第２送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分とを合成して第２デジタルベースバンド信号を生成する第２ベースバンド信号生成手段と、
前記第１デジタルベースバンド信号を第１アナログベースバンド信号へ変換する第１デジタル−アナログ変換手段と、
前記第２デジタルベースバンド信号を第２アナログベースバンド信号へ変換する第２デジタル−アナログ変換手段と、
前記第２アナログベースバンド信号を第１位相変換した第２アナログ位相変換信号と前記第１アナログベースバンド信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号を前記第１位相変換した第１アナログ位相変換信号と、前記第２アナログベースバンド信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第１合成手段と、
前記第２アナログベースバンド信号と、前記第１アナログベースバンド信号を第２位相変換した前記第１アナログ位相変換信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号と、前記第２アナログベースバンド信号を前記第２位相変換した前記第２アナログ位相変換信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第２合成手段と、
を備えた。

上記目的を達成するため、本発明に係る無線装置は、
上記通信制御装置と前記第１送受信機と前記第２送受信機とを含む。

上記目的を達成するため、本発明に係る通信制御装置の制御方法は、
第１送受信機に入力するアナログ信号の実部成分と、第２送受信機に入力するアナログ信号の実部成分とを合成して第１デジタルベースバンド信号を生成する第１ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分と、前記第２送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分とを合成して第２デジタルベースバンド信号を生成する第２ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１デジタルベースバンド信号を第１アナログベースバンド信号へ変換する第１デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２デジタルベースバンド信号を第２アナログベースバンド信号へ変換する第２デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号を第１位相変換した第２アナログ位相変換信号と前記第１アナログベースバンド信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号を前記第１位相変換した第１アナログ位相変換信号と、前記第２アナログベースバンド信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第１合成ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号と、前記第１アナログベースバンド信号を第２位相変換した前記第１アナログ位相変換信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号と、前記第２アナログベースバンド信号を前記第２位相変換した前記第２アナログ位相変換信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第２合成ステップと、
を含む。

上記目的を達成するため、本発明に係る通信制御装置の制御プログラムは、
第１送受信機に入力するアナログ信号の実部成分と、第２送受信機に入力するアナログ信号の実部成分とを合成して第１デジタルベースバンド信号を生成する第１ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分と、前記第２送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分とを合成して第２デジタルベースバンド信号を生成する第２ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１デジタルベースバンド信号を第１アナログベースバンド信号へ変換する第１デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２デジタルベースバンド信号を第２アナログベースバンド信号へ変換する第２デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号を第１位相変換した第２アナログ位相変換信号と前記第１アナログベースバンド信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号を前記第１位相変換した第１アナログ位相変換信号と、前記第２アナログベースバンド信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第１合成ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号と、前記第１アナログベースバンド信号を第２位相変換した前記第１アナログ位相変換信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号と、前記第２アナログベースバンド信号を前記第２位相変換した前記第２アナログ位相変換信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第２合成ステップと、
をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、従来の通信制御装置と同じ機能を維持したまま、ＤＡＣの数を削減し、アンテナの数を増やした場合にＤＡＣの数の増加を抑制し、コンポーネント数の増加を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る通信制御装置の構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る通信制御装置を含む無線装置の構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る通信制御装置を含む無線装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る通信制御装置の備える複素フィルタの構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る通信制御装置の備える複素フィルタの構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る通信制御装置の前提技術の通信制御装置を含む無線装置の構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る通信制御装置の前提技術の通信制御装置を含む無線装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る通信制御装置の処理手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る通信制御装置の複素フィルタの処理手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る通信制御装置が備える送受信機の処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての通信制御装置１００について、図１を用いて説明する。通信制御装置１００は、ＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)を用いて信号を伝送する装置である。図１に示すように、通信制御装置１００は、ベースバンド信号生成部１０１、１０２とＤＡＣ１０３、１０４と合成部１０５、１０６とを含む。

ベースバンド信号生成部１０１は、送受信機１２０に入力するアナログ信号１１１の実部成分と、送受信機１３０に入力するアナログ信号１２１の実部成分とを合成してデジタルベースバンド信号１１２を生成する。

ベースバンド信号生成部１０２は、送受信機１２０に入力するアナログ信号１１１の虚部成分と、送受信機１３０に入力するアナログ信号１２１の虚部成分とを合成してデジタルベースバンド信号１２２を生成する。

ＤＡＣ１０３は、デジタルベースバンド信号１１２をアナログベースバンド信号１３１へ変換する。ＤＡＣ１０３は、アナログベースバンド信号１３１を合成部１０５および合成部１０６へ出力する。

ＤＡＣ１０４は、デジタル信号１２２をアナログベースバンド信号１４１へ変換する。ＤＡＣ１０４は、アナログベースバンド信号１４１を合成部１０６および合成部１０５へ出力する。

合成部１０５は、アナログベースバンド信号１３１と、アナログベースバンド信号１４１を位相変換した信号とを合成してアナログ信号１５１を生成する。また、合成部１０５は、アナログベースバンド信号１３１を位相変換した信号と、アナログベースバンド信号１４２とを合成してアナログ信号１５２を生成する。合成部１０５は、生成したアナログ信号１５１、１５２を送受信機１２０へ出力する。

合成部１０６は、アナログ信号１４１と、アナログ信号１３１を位相変換した信号とを合成してアナログ信号１６１を生成する。また、合成部１０６は、アナログ信号１４１を位相変換した信号と、アナログ信号１３１とを合成してアナログ信号１６２を生成する。合成部１０６は、生成したアナログ信号１６１、１６２を送受信機１３０へ出力する。送受信機１２０、１３０へ出力されたアナログ信号１５１、１５２、１６１、１６２は、アンテナから放射（送信）される。

本実施形態によれば、ベースバンド信号生成部でアナログベースバンド信号の実部同士と虚部同士とを合成するので、従来の通信制御装置と同じ機能を維持したまま、ＤＡＣの数を削減し、アンテナの数を増やした場合にＤＡＣの数の増加を抑制し、コンポーネント数の増加を抑制することができる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る通信制御装置について、図２乃至７を用いて説明する。

（前提技術）
まず、本実施形態の通信制御装置の前提技術について説明する。信号伝送の大容量化を実現するための有効な伝送技術としてＭＩＭＯが知られている。ＭＩＭＯ伝送技術は、送信および受信ともに複数のアンテナを用いて、複数のデータストリームの信号を並列伝送することで実効的なスループットを向上させることを特徴としている。

また、ＭＩＭＯと同様に複数のアンテナを用いて通信を行なう別の技術として、マルチユーザＭＩＭＯ(Multi User-MIMO)がある。この技術は、１無線局でカバーするエリア内における、周波数利用効率向上を目的とした伝送技術である。この伝送技術では、無線局から放射（送信）する電波をあらかじめビームフォーミングで制御することで、同一の周波数電波同士の干渉なく、複数のユーザに同時に信号の伝送ができる。つまり、１ユーザが１つの電波を占有できることから、やはり実効的なスループットが向上する。

これら２つの伝送技術は、ＭＩＭＯが「無線局１：端末１」の通信を行なうことに対して、マルチユーザＭＩＭＯは同時に「無線局１：端末Ｎ」との通信を実現することに大きな違いがある。最近では、これら２つの伝送技術を組み合わせて、アンテナ数を百以上まで構成する大規模なＭＩＭＯによる無線局が検討されている。これにより、高いスループットと、高い電波指向性とを両立した無線局が実現できる。

しかしながら、高いスループットと高い電波指向性とを両立したＭＩＭＯ無線局を実現するには、アンテナごとに独立したＲＦ送受信機を備えるフルアレイ構成が望ましく、個別に信号を処理する必要がある。

上述のような百個以上のアンテナ構成によるシステムの大規模化に伴い、多数のＲＦ（Radio Frequency）送受信機が必要となり、送受信装置全体の消費電力の増加やＲＦ送受信機間の整合を確保するための校正を含む制御等の複雑化が課題となることが予想される。

例えば、携帯電話機などのＲＦ送受信機では、複素信号を利用した低ＩＦ（Intermediate Frequency）方式による送受信機が一般的で、この方式は複素信号を利用することでＲＦ信号へアップコンバートした後のイメージ周波数信号を抑圧する点に優れている。さらに、この方式は、別の方式であるダイレクトコンバージョン方式（もしくはゼロＩＦ方式）で課題となるローカル信号リーク問題を回避するために最適な方式（構成）である。

図５は、従来の通信制御装置（ＲＦ送受信機）によるＭＩＭＯ通信装置の構成を説明するための図である。図６は、図５に示す通信制御装置（ＲＦ送受信機）を複数の系統の送受信機のうち、さらに詳細に２系統の構成を示す図である。

無線装置５００は、ベースバンド信号処理部５０１、５０２と、ＤＡＣ５０３、５０４、５０５、５０６と、ＲＦ送受信機５０７、５０８と、アンテナ５０９、５１０とを備える。

ＲＦ送受信機５０７は、乗算器６０１、６０２と、加算器６０３と、ＢＰＦ(Band Pass Filter)６０４と、増幅器６０５と、アンテナ２０９とを有する。同様に、ＲＦ送受信機５０８は、乗算器６１１、６１２と、加算器６１３と、ＢＰＦ６１４と、増幅器６１５と、アンテナ２１０とを有する。

無線装置５００は、低ＩＦ方式によるもので、デジタル信号処理によって生成するベースバンド信号をＲＦ信号に変換するために、まず、ベースバンド信号処理部５０１、５０２は、ベースバンド信号処理により複素ベースバンド信号を生成する。

そして、生成した信号の実部（cos成分）および虚部（sin成分）の信号を、それぞれの信号変換に構成するＤＡＣ５０３、５０４、５０５、５０６によりアナログＩＦ信号へ変換する。さらに、複素ローカル信号と乗算して、ＲＦ信号に変換し、アンテナ５０９、５１０から放射する方式がある。

この方式の場合、ＲＦ送受信機５０７（５０８）に２個のＤＡＣ５０３、５０４（ＤＡＣ５０５、５０６）、つまり、１系統のＲＦ送信回路５０７（５０８）あたり２個のＤＡＣ５０３、５０４（ＤＡＣ５０５、５０６）が必要である。よって、例えば、前述のフルアレイ構成の場合、ＤＡＣ５０３、５０４、５０５、５０６の数はアンテナ数の２倍となる。ＤＡＣ５０３、５０４、５０５、５０６の数に起因してコンポーネント数が莫大な数となり、消費電力をはじめ、実装におけるコンポーネントの占有面積の増加やコンポーネント間のばらつきの校正の複雑化が避けられない。

さらに、ＤＡＣ５０３、５０４、５０５、５０６のデジタル側のインタフェースは、通常１０ビット以上の並列化されたデジタル信号が入力される。よって、デジタルインタフェースだけでも１０本以上の入力端子が存在し、配線の煩わしさも実装において課題となることが予想される。

これら課題を解決するには、ＤＡＣ５０３、５０４、５０５、５０６の数を減らすことが必須である。ＤＡＣ５０３、５０４、５０５、５０６の数を減らすことにより、システム全体の消費電力やコンポーネント数の削減、インタフェースにおける入力端子の数の削減などに加え校正の複雑化を解消する。

（本実施形態の技術）
図２は、本実施形態に係る通信制御装置を含む無線装置の構成を説明する図である。図２は、本実施形態に係る通信制御装置を含む無線装置の備えるＲＦ送受信機の構成を説明する図である。

無線装置２００は、ベースバンド信号処理部２０１、２０２と、ＤＡＣ２０３、２０４と、複素フィルタ２０５、２０６と、ＲＦ送受信機２０７、２０８と、アンテナ２０９、２１０とを備える。

ＤＡＣの数を減らすために、本実施形態に係る無線装置では、ＭＩＭＯを利用する無線装置は少なくとも２個（ｇ個）のアンテナと、このアンテナに付随するＲＦ送受信機と、デジタルＩＦ信号をアナログＩＦ信号へ変換するＤＡＣとを有している。これにより、ｇ個以下のｎ個のデータストリームの信号を送受信する機能を備えることを特徴とする。

ベースバンド信号処理部２０１は、ＲＦ送受信機２０７へ入力されるアナログＩＦ信号の実部成分（+cos(Ant1)）と、ＲＦ送受信機２０８へ入力されるアナログＩＦ信号の実部成分（+jcos(Ant2)）とをベースバンド信号処理する。ベースバンド信号処理部２０１は、これらの成分を複素信号としてデジタルドメインで合成して［cos(Ant1)+jcos(Ant2)］を生成し、デジタルＩＦ信号２１２としてＤＡＣ２０３へ出力する。

ｇ個あるＤＡＣのうち、少なくとも２個のＤＡＣ２０３、２０４の一方であるＤＡＣ２０３は、入力されたデジタルＩＦ信号２１２をアナログＩＦ信号２３１、２３２へ変換する。そして、ＤＡＣ２０３は、アナログＩＦ信号２３１、２３２を出力する。

ＲＦ送受信機２０７、２０８に入力するために、実部成分の信号を複素信号としてデジタルドメインで合成することにより、１つのＤＡＣ２０３で２つの異なる信号成分を含むベースバンド信号を生成することができる。

また、ベースバンド信号処理部２０２は、ＲＦ送受信機２０７に入力されるアナログＩＦ信号の虚部成分(+sin(Ant1))と、ＲＦ送受信機２０８に入力されるアナログＩＦ信号の虚部成分(-jsin(Ant2))とをベースバンド信号処理する。ベースバンド信号処理部２０２は、これらの成分を複素信号としてデジタルドメインで合成して[sin(Ant1))-jsin(Ant2))]を生成し、デジタルＩＦ信号２２２としてＤＡＣ２０４へ出力する。

ＤＡＣ２０３、２０４は、入力されたデジタルＩＦ信号２１２、２２２を変換して、アナログＩＦ信号２３１、２３２、２４１、２４２を生成する。デジタルＩＦ信号２３１、２４２は複素フィルタ２０５へ出力され、デジタルＩＦ信号２４１、２３２は複素フィルタ２０６へ出力される。

複素フィルタは、一般的に所望周波数成分（実部）の信号に対して、イメージとして現われる信号（虚部）を抑制する。複素フィルタは、ローパスフィルタをベースにトンランスコンダクタンスアンプと容量とを用いることで、周波数軸上で通過帯域を一定周波数だけシフトして、周波数軸上で正の周波数特性および負の周波数特性の対称性をなくすものである。つまり、複素フィルタは、正の周波数成分または負の周波数成分のいずれかを除去して、除去されなかった周波数成分を所望信号として出力することができるフィルタである。

また、複素フィルタは、アナログＩＦ信号の実部成分および虚部成分の出力のインバランスを補正する機能を有している。さらに、複素フィルタは、アナログＩＦ信号の実部成分および虚部成分の出力の直交度および振幅誤差を補正する機能を有している。

複素フィルタ２０５は、入力端子２５１に入力されたアナログＩＦ信号２４１（[sin(Ant1)-jsin(Ant2)]）と、入力端子２５２には、アナログ信号ＩＦ信号２３１に対して直交信号であるアナログＩＦ信号２３１（[cos(Ant1)+jcos(Ant2)]）とを入力し合成する。

そして、ＲＦ送受信機２０７に入力されるアナログＩＦ信号２６６（sin(Ant1)信号）が、２つのアナログＩＦ信号２３１、２４２の和として出力端子２５３から出力され、ＲＦ送受信機２０７に入力される。

そして、ＲＦ送受信機２０７に入力されるアナログＩＦ信号２５５（2cos(Ant1)信号）が、２つのアナログＩＦ信号２３１、２４１の和として出力端子２５５から出力され、ＲＦ送受信機２０７に入力される。

次に、複素フィルタ２０６は、入力端子２６１に入力されたアナログＩＦ信号２４１（[sin(Ant1)-jsin(Ant2)]）と、入力端子２６２には、アナログ信号ＩＦ信号２４１に対して直交信号であるアナログＩＦ信号２３１（[cos(Ant1)+jcos(Ant2)]）とを入力し合成する。

そして、ＲＦ送受信機２０８に入力されるアナログＩＦ信号２５６（2jsin(Ant1)信号）が、２つのアナログＩＦ信号２４１、２３２の積和として出力端子２６４から出力され、ＲＦ送受信機２０８に入力される。

そして、ＲＦ送受信機２０８に入力されるアナログＩＦ信号２６６（2jcos(Ant2)信号）が、２つのアナログＩＦ信号２４１、２３２の積として出力端子２６５から出力され、ＲＦ送受信機２０８に入力される。

このように、２つの複素フィルタ２０５、２０６の処理により、ＲＦ送受信機２０７およびＲＦ送受信機２０８のそれぞれで必要なcos信号およびsin信号を独立して生成し、ＲＦ送受信機２０７、２０８に入力することができる。

ＲＦ送受信機２０７には、複素フィルタ２０５から出力される実部信号２５５（2cos(Ant1)）および実部信号２６６（2sin(Ant1)）が入力される。これらのアナログＩＦ信号２５５、２６６がローカル信号によりアップコンバートされた後に合成され、ＲＦ信号２７１としてＲＦ送受信機２０７から出力され、アンテナ２０９から放射（送信）される。

また、ＲＦ送受信機２０８には、複素フィルタ２０６から出力される虚部信号２６５（2jcos(Ant2)）および虚部信号２５６（2jsin(Ant2)）が入力される。これらのアナログＩＦ信号２６５、２５６がローカル信号によりアップコンバートされ、ＲＦ信号２８１としてＲＦ送受信機２０８から出力され、アンテナ２１０から放射（送信）される。

以上の処理により、ｇ個以上の複数のアンテナによって構成されるＭＩＭＯを利用する無線装置は、必要とするＤＡＣの数をＲＦ送受信機の数の倍以下の数で構成することができる。これにより、ＤＡＣに要する電力を削減し、ＤＡＣの数に伴うシステムの複雑化を軽減できる。よって、これらの特性を備えたＭＩＭＯを利用する無線装置を提供できる。

図２に示したように、無線装置２００は、２個以上のアンテナを有する。さらに、無線装置２００は、これらのアンテナに付随するＲＦ送受信機とＤＡＣと図示しないＡＤＣ(Analog to Digital Converter)とベースバンド信号処理部とを有している。

図３には、無線装置２００を構成する複数の系統の送受信機のうち、２系統を構成するＲＦ送受信機としてのＲＦ送信機の構成が示されている。ＲＦ送受信機２０７は、乗算器３０１、３０２と、加算器３０３と、ＢＰＦ３０４と、増幅器３０５と、アンテナ４０９とを含む。また、ＲＦ送受信機２０８は、乗算器３１１、３１２と、加算器３１３と、ＢＰＦ３１４と、増幅器３１５と、アンテナ２１０とを含む。

乗算器３０１は、アナログＩＦ信号２５５とローカル信号（cosωt）とを乗算する。乗算器３０２は、アナログＩＦ信号２６６とローカル信号（sinωt）とを乗算する。加算器３０３は、乗算器３０１および乗算器３０２で乗算された信号を加算して、ＢＰＦ３０４へ出力する。ＢＰＦ３０４は、加算器３０３から出力された信号のうち、必要な周波数の信号を通過させて、加算器３０３から出力された信号を減衰する。増幅器３０５は、ＢＰＦ３０４を通過した信号を増幅してアンテナ２０９に出力する。アンテナ２０９は、増幅器３０５から出力された信号を放射（送信）する。

同様に、乗算器３１２は、アナログＩＦ信号２６５とローカル信号（cosωt）とを乗算する。乗算器３１１は、アナログＩＦ信号２５６とローカル信号（sinωt）とを乗算する。加算器３１３は、乗算器３１１および乗算器３１２で乗算された信号を加算して、ＢＰＦ３１４へ出力する。ＢＰＦ３１４は、加算器３１３から出力された信号のうち、必要な周波数の信号を通過させて、加算器３１３から出力された信号を減衰する。増幅器３１５は、ＢＰＦ３１４を通過した信号を増幅してアンテナ２１０に出力する。アンテナ２１０は、増幅器３１５から出力された信号を放射（送信）する。

図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態に係る無線装置２００の備える複素フィルタの構成を説明するための図である。複素フィルタ２０５および複素フィルタ２０６は、同じ構成であるので、ここでは複素フィルタ２０５を例にして説明する。

複素フィルタ２０５は、フィルタ回路４０１およびフィルタ回路４０２を有する。フィルタ回路４０１は、正の符号のトランスコンダクタンスアンプ４１３と、負の符号のトランスコンダクタンスアンプ４１５と、コンデンサ（容量素子）４１７とを含む。また、フィルタ回路４０２は、正の符号のトランスコンダクタンスアンプ４２４と、負の符号のトランスコンダクタンスアンプ４２６と、コンデンサ（容量素子）４２８とを含む。

複素フィルタ２０５は、入力端子２５１、２５２からアナログＩＦ信号２３１とアナログＩＦ信号２４２とを取り込んで、出力端子２５３、２５４の一方から正の周波数成分の信号を通過させ、他方から負の周波数成分の信号を通過させる。

トランスコンダクタンスアンプ４１３は、アナログＩＦ信号２３１を入力とする。コンデンサ４１７は、一端がトランスコンダクタンスアンプ４１３の出力側に接続されている。トランスコンダクタンスアンプ４１５は、トランスコンダクタンスアンプ４１３の出力側に接続され、フィルタ回路４０２の出力を入力とする。

トランスコンダクタンスアンプ４２４は、アナログＩＦ信号２４２を入力とする。コンデンサ４２８は、一端がトランスコンダクタンスアンプ４２４の出力側に接続されている。トランスコンダクタンスアンプ４２６は、トランスコンダクタンスアンプ４２４の出力側に接続され、フィルタ回路４０１の出力を入力とする。

フィルタ回路４０１およびフィルタ回路４０２の構成は、トランスコンダクタンスアンプ４１５およびトランスコンダクタンスアンプ４２６の素子値、すなわち、トランスコンダクタンス（ｇｍ）が互いに異符号となっている他は、実質的に同一となっている。

フィルタ回路４０１、４０２の通過帯域幅は、トランスコンダクタンスアンプ４１３およびトランスコンダクタンスアンプ４２４のトランスコンダクタンス（ｇｍ）の電圧電流利得とコンデンサ４１７およびコンデンサ４２８の容量との比を変更することで決定できる。また、フィルタ回路４０１、４０２の中心周波数、つまり、正の周波数または負の周波数の選択は、トランスコンダクタンスアンプ４１５およびトランスコンダクタンスアンプ４２６のトランスコンダクタンス（ｇｍ）の電圧電流利得とコンデンサ４１７およびコンデンサ４２８の容量との比を変更することで決定できる。

フィルタ回路４０１、４０２の構成は上述した構成には限定されず、フィルタ回路４０１およびフィルタ回路４０２が多段に接続された構成であってもよい。ただし、Ｇｍ−Ｃフィルタ構成である以上、フィルタ回路４０１、４０２は、アナログＩＦ信号２３１（２３２）処理系およびアナログＩＦ信号２４２（２４１）処理系それぞれに、トランスコンダクタンスアンプおよびコンデンサを備える必要がある。本実施形態では、トランスコンダクタンスアンプ４１３、４２４およびコンデンサ４１７、４２８がこれに該当する。

さらに、アナログＩＦ信号２３１（２３２）処理系およびアナログＩＦ信号２４２（２４１）処理系の間に交差接続されたトランスコンダクタンスアンプのペアを備える必要がある。本実施形態では、トランスコンダクタンスアンプ４１５、４２６がこれに該当する。

また、複素フィルタ２０５、２０６は、抵抗素子およびコンデンサ（容量素子）を含むポリフェーズフィルタであってもよい。

フィルタ回路４０１、４０２の信号処理によりＲＦ送受信機２０７およびＲＦ送受信機２０８のそれぞれで必要なsin信号およびcos信号を独立して抽出し、ＲＦ送受信機２０７、２０８に入力することができる。

図７は、本実施形態に係る通信制御装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ７０１において、ベースバンド信号処理部２０１は、ＲＦ送受信機２０７に入力するアナログＩＦ信号２１１の実部成分と、ＲＦ送受信機２０８に入力するアナログＩＦ信号２２１の実部成分とを合成してデジタルＩＦ信号２１２を生成する。ベースバンド信号処理部２０１は、生成したデジタルＩＦ信号２１２をＤＡＣ２０３へ送信する。

ステップＳ７０３において、ベースバンド信号処理部２０２は、ＲＦ送受信機２０７に入力するアナログＩＦ信号２１１の虚部成分と、ＲＦ送受信機２０８に入力するアナログＩＦ信号２２１の虚部成分とを合成してデジタルＩＦ信号２２２を生成する。ベースバンド信号処理部２０２は、生成したデジタルＩＦ信号２２２をＤＡＣ２０４へ送信する。

ステップＳ７０５において、ＤＡＣ２０３は、デジタルＩＦ信号２１２をアナログＩＦ信号２３１、２３２に変換して、複素フィルタ２０５、２０６へ送信する。ステップＳ７０７において、ＤＡＣ２０４は、デジタルＩＦ信号２２２をアナログＩＦ信号２４１、２４２に変換して、複素フィルタ２０５、２０６へ送信する。

ステップＳ７０９において、複素フィルタ２０５は、アナログＩＦ信号２３１と、アナログＩＦ信号２４２を位相変換した信号とを合成してＲＦ送受信機２０７に送信する。さらに、ステップＳ７１１において、複素フィルタ２０５は、アナログＩＦ信号２３１を位相変換した信号と、アナログＩＦ信号２４２とを合成してＲＦ送受信機２０８に送信する。

ステップＳ７１３において、複素フィルタ２０６は、アナログＩＦ信号２３２と、アナログＩＦ信号２４１を位相変換した信号とを合成してＲＦ送受信機２０７に送信する。さらに、ステップＳ７１１において、複素フィルタ２０６は、アナログＩＦ信号２３２を位相変換した信号と、アナログＩＦ信号２４１とを合成してＲＦ送受信機２０８に送信する。

図８は、本実施形態に係る複素フィルタ２０５（２０６）の処理手順を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ８０１において、複素フィルタ２０５は、入力端子２５１、２５２からアナログＩＦ信号２３１、２４２を取得する。ステップＳ８０３において、複素フィルタ２０５は、取得したアナログＩＦ信号２３１、２４２を合成する。ステップＳ８０５において、複素フィルタ２０５は、合成した信号から正の周波数成分の信号および負の周波数成分の信号を抽出する。ステップＳ８０７において、複素フィルタ２０５は、抽出した正の周波数成分の信号を出力端子２５３から出力し、抽出した負の周波数成分の信号を出力端子２５４から出力する。

図９は、本実施形態に係るＲＦ送受信機２０７（２０８）の処理手順を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ９０１において、ＲＦ送受信機２０７は、アナログＩＦ信号２５５、２６６を複素フィルタ２０５、２０６から取得する。ステップＳ９０３において、ＲＦ送受信機２０７は、取得したアナログＩＦ信号２５５、２６６にローカル信号（cosωt，sinωt）を乗算する。ステップＳ９０５において、ＲＦ送受信機２０７は、アナログＩＦ信号にローカル信号を乗算した信号を加算する。ステップＳ９０７において、ＲＦ送受信機２０７は、加算した信号をＢＰＦ３０４に通して、不要な周波数成分の信号をカットして、必要な周波数成分の信号を通過させることにより、信号を減衰する。ステップＳ９０９において、ＲＦ送受信機２０７は、ＢＰＦ３０４を通過した信号を増幅して、アンテナ２０９から放射（送信）する。

本実施形態によれば、ｇ個以上の複数のアンテナによって構成されるＭＩＭＯを利用する通信制御装置は、送信機側に必要とするＤＡＣの数をＲＦ送受信機の数の倍以下の数で構成することができる。これにより、ＤＡＣに要する電力を削減し、ＤＡＣの数に伴うシステムの複雑化を軽減できる。よって、これらの特性を備えたＭＩＭＯを利用する通信制御装置を提供できる。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

［実施形態の他の表現］
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
第１送受信機に入力するアナログ信号の実部成分と、第２送受信機に入力するアナログ信号の実部成分とを合成して第１デジタルベースバンド信号を生成する第１ベースバンド信号生成手段と、
前記第１送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分と、前記第２送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分とを合成して第２デジタルベースバンド信号を生成する第２ベースバンド信号生成手段と、
前記第１デジタルベースバンド信号を第１アナログベースバンド信号へ変換する第１デジタル−アナログ変換手段と、
前記第２デジタルベースバンド信号を第２アナログベースバンド信号へ変換する第２デジタル−アナログ変換手段と、
前記第２アナログベースバンド信号を第１位相変換した第２アナログ位相変換信号と前記第１アナログベースバンド信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号を前記第１位相変換した第１アナログ位相変換信号と、前記第２アナログベースバンド信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第１合成手段と、
前記第２アナログ信号と、前記第１アナログ信号を第２位相変換した前記第１アナログ位相変換信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログ信号と、前記第２アナログ信号を前記第２位相変換した前記第２アナログ位相変換信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第２合成手段と、
を備えた通信制御装置。
（付記２）
前記第１位相変換は、π／２または−π／２の位相遅延であり、前記第２位相変換は、π／２または−π／２である付記１に記載の通信制御装置。
（付記３）
前記第１複素フィルタ手段および前記第２複素フィルタ手段は、前記実部成分および前記虚部成分の出力のインバランスを補正する機能をさらに有する付記１または２に記載の通信制御装置。
（付記４）
前記第１合成手段および前記第２合成手段は、前記実部成分および前記虚部成分の出力の直交度および振幅誤差を補正する機能をさらに有する付記１乃至３のいずれか１項に記載の通信制御装置。
（付記５）
前記第１合成手段および前記第２合成手段は、トランスコンダクタンス増幅器および容量素子を含む付記１乃至４のいずれか１項に記載の通信制御装置。
（付記６）
前記第１合成手段および前記第２合成手段は、抵抗素子および容量素子を含むポリフェーズフィルタである付記１乃至４のいずれか１項に記載の通信制御装置。
（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の通信制御装置と前記第１送受信機と前記第２送受信機とを含む無線装置。
（付記８）
第１送受信機に入力するアナログ信号の実部成分と、第２送受信機に入力するアナログ信号の実部成分とを合成して第１デジタルベースバンド信号を生成する第１ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分と、前記第２送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分とを合成して第２デジタルベースバンド信号を生成する第２ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１デジタルベースバンド信号を第１アナログベースバンド信号へ変換する第１デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２デジタルベースバンド信号を第２アナログベースバンド信号へ変換する第２デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号を第１位相変換した第２アナログ位相変換信号と前記第１アナログベースバンド信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号を前記第１位相変換した第１アナログ位相変換信号と、前記第２アナログベースバンド信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第１合成ステップと、
前記第２アナログ信号と、前記第１アナログ信号を第２位相変換した前記第１アナログ位相変換信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログ信号と、前記第２アナログ信号を前記第２位相変換した前記第２アナログ位相変換信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第２合成ステップと、
を含む通信制御装置の制御方法。
（付記９）
第１送受信機に入力するアナログ信号の実部成分と、第２送受信機に入力するアナログ信号の実部成分とを合成して第１デジタルベースバンド信号を生成する第１ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分と、前記第２送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分とを合成して第２デジタルベースバンド信号を生成する第２ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１デジタルベースバンド信号を第１アナログベースバンド信号へ変換する第１デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２デジタルベースバンド信号を第２アナログベースバンド信号へ変換する第２デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号を第１位相変換した第２アナログ位相変換信号と前記第１アナログベースバンド信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号を前記第１位相変換した第１アナログ位相変換信号と、前記第２アナログベースバンド信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第１合成ステップと、
前記第２アナログ信号と、前記第１アナログ信号を第２位相変換した前記第１アナログ位相変換信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログ信号と、前記第２アナログ信号を前記第２位相変換した前記第２アナログ位相変換信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第２合成ステップと、
をコンピュータに実行させる通信制御装置の制御プログラム。

Claims

第１送受信機に入力するアナログ信号の実部成分と、第２送受信機に入力するアナログ信号の実部成分とを合成して第１デジタルベースバンド信号を生成する第１ベースバンド信号生成手段と、
前記第１送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分と、前記第２送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分とを合成して第２デジタルベースバンド信号を生成する第２ベースバンド信号生成手段と、
前記第１デジタルベースバンド信号を第１アナログベースバンド信号へ変換する第１デジタル−アナログ変換手段と、
前記第２デジタルベースバンド信号を第２アナログベースバンド信号へ変換する第２デジタル−アナログ変換手段と、
前記第２アナログベースバンド信号を第１位相変換した第２アナログ位相変換信号と前記第１アナログベースバンド信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号を前記第１位相変換した第１アナログ位相変換信号と、前記第２アナログベースバンド信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第１合成手段と、
前記第２アナログベースバンド信号と、前記第１アナログベースバンド信号を第２位相変換した前記第１アナログ位相変換信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号と、前記第２アナログベースバンド信号を前記第２位相変換した前記第２アナログ位相変換信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第２合成手段と、
を備えた通信制御装置。
前記第１位相変換は、π／２または−π／２の位相遅延であり、前記第２位相変換は、π／２または−π／２の位相遅延である請求項１に記載の通信制御装置。
前記第１合成手段および前記第２合成手段は、前記実部成分および前記虚部成分の出力のインバランスを補正する機能をさらに有する請求項１または２に記載の通信制御装置。
前記第１合成手段および前記第２合成手段は、前記実部成分および前記虚部成分の出力の直交度および振幅誤差を補正する機能をさらに有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信制御装置。
前記第１合成手段および前記第２合成手段は、トランスコンダクタンス増幅器および容量素子を含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信制御装置。
前記第１合成手段および前記第２合成手段は、抵抗素子および容量素子を含むポリフェーズフィルタである請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信制御装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信制御装置と前記第１送受信機と前記第２送受信機とを含む無線装置。
第１送受信機に入力するアナログ信号の実部成分と、第２送受信機に入力するアナログ信号の実部成分とを合成して第１デジタルベースバンド信号を生成する第１ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分と、前記第２送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分とを合成して第２デジタルベースバンド信号を生成する第２ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１デジタルベースバンド信号を第１アナログベースバンド信号へ変換する第１デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２デジタルベースバンド信号を第２アナログベースバンド信号へ変換する第２デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号を第１位相変換した第２アナログ位相変換信号と前記第１アナログベースバンド信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号を前記第１位相変換した第１アナログ位相変換信号と、前記第２アナログベースバンド信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第１合成ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号と、前記第１アナログベースバンド信号を第２位相変換した前記第１アナログ位相変換信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号と、前記第２アナログベースバンド信号を前記第２位相変換した前記第２アナログ位相変換信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第２合成ステップと、
を含む通信制御装置の制御方法。
第１送受信機に入力するアナログ信号の実部成分と、第２送受信機に入力するアナログ信号の実部成分とを合成して第１デジタルベースバンド信号を生成する第１ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分と、前記第２送受信機に入力するアナログ信号の虚部成分とを合成して第２デジタルベースバンド信号を生成する第２ベースバンド信号生成ステップと、
前記第１デジタルベースバンド信号を第１アナログベースバンド信号へ変換する第１デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２デジタルベースバンド信号を第２アナログベースバンド信号へ変換する第２デジタル−アナログ変換ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号を第１位相変換した第２アナログ位相変換信号と前記第１アナログベースバンド信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号を前記第１位相変換した第１アナログ位相変換信号と、前記第２アナログベースバンド信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第１合成ステップと、
前記第２アナログベースバンド信号と、前記第１アナログベースバンド信号を第２位相変換した前記第１アナログ位相変換信号とを合成して、前記第１送受信機に提供し、さらに、前記第１アナログベースバンド信号と、前記第２アナログベースバンド信号を前記第２位相変換した前記第２アナログ位相変換信号とを合成して、前記第２送受信機に提供する第２合成ステップと、
をコンピュータに実行させる通信制御装置の制御プログラム。