JP7091197B2 - 無線通信装置及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線通信装置及び無線通信システムに関する。

従来、複数のアンテナを配列したアンテナアレイによって電波を受信し、電波の到来角度推定を行う無線通信システムがある。無線通信システムは、各アンテナの位置の違いに応じて生じる、受信信号の位相差によって到来角度を推定する。

無線通信システムでは、各アンテナの位置の違いだけでなく、各アンテナに接続される内部の伝搬経路も、受信信号の位相を変化させる。製造誤差又は環境変化等によって位相に誤差が生じると、無線通信システムは、到来角度推定の精度を低下させることがある。

特開２００６－３２５０３３号公報

実施形態は、より簡便に、アンテナの各々の配置位置のずれによる位相差、及び、アンテナの各々と接続される内部経路の違いによって生じる位相差を校正することができる、無線通信装置及び無線通信システムを提供することを目的とする。

実施形態の無線通信装置は、校正アンテナ及び複数のアンテナを用いて時分割送受信を行う無線通信装置において、前記複数のアンテナからの複数の受信信号を取り込むと共に前記複数のアンテナの１つのアンテナを選択して、選択したアンテナに送信信号を供給するアンテナスイッチと、基準信号を出力する基準発振器と、前記基準信号に基づいて、前記送信信号として用いられる第１発振信号を生成する第１発振器を有する送信部と、前記複数のアンテナのうちの１つから受信信号の入力を受信し、前記基準信号に基づいて生成した第２発振信号を用いて、前記受信信号からベースバンド信号を取得する受信部と、送信時に前記送信信号を前記アンテナスイッチに供給し、校正時に前記送信信号を校正信号として前記校正アンテナに供給するよう制御する制御回路と、前記複数のアンテナが前記校正アンテナから送信された前記校正信号を受信した場合に得られる前記ベースバンド信号に基づいて算出した受信位相と、前記複数のアンテナに対応付けられた理想位相とのずれ量に応じ、前記ベースバンド信号を補正する補正位相を算出する、補正位相算出回路と、前記理想位相と前記補正位相を格納する格納部と、未知の方向からの送信信号を前記複数のアンテナが受信した場合に得られる前記ベースバンド信号の位相を、前記補正位相に基づいて補正する移相器と、前記移相器の出力に基づいて前記送信信号の到来角を推定する到来角推定部と、を具備する。

実施形態に関わる、無線通信システムの構成の一例を示す回路図である。 実施形態に関わる、無線通信システムのアンテナの配置位相差の一例を説明するための説明図である。 実施形態に関わる、無線通信システムの経路位相差の一例を説明するための説明図である。 実施形態に関わる、無線通信システムのアンテナの各々によって校正信号を受信して取得した受信信号の波形を示す波形図である。 実施形態に関わる、無線通信システムの補正位相を説明するための説明図である。 実施形態の変形例に関わる、無線通信システムのアンテナの配置位相差の一例を説明するための説明図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、実施形態に関わる、無線通信システム１の構成の一例を示す回路図である。

無線通信システム１は、校正アンテナＣ、ｎ＋１個のアンテナＡ０～Ａｎ、アンテナスイッチＳｗ、無線通信装置２及び制御部６０を有する。以下、アンテナＡ０～Ａｎの全部又は一部を示すとき、アンテナＡという。ｎは、１以上の整数である。

校正アンテナＣは、無線通信装置２の外部端子Ｔ１と接続される。校正アンテナＣは、外部端子Ｔ１から入力された校正信号Ｃｘを送信する。

アンテナＡの各々は、アンテナスイッチＳｗのポートＰｔの各々と接続される。アンテナＡの各々は、所定距離ｄの間隔を空け、校正アンテナＣから送信された校正信号Ｃｘを所定到来角θによって受信する位置に配置される。所定到来角θは、校正信号Ｃｘを平面波に近似することによって予め設定される。アンテナＡの各々は、校正信号Ｃｘを受信し、受信信号Ｒ０～ＲｎをアンテナスイッチＳｗに出力する。以下、受信信号Ｒ０～Ｒｎの全部又は一部を示すとき、受信信号Ｒという。

アンテナスイッチＳｗは、無線通信装置２の外部端子Ｔ２、Ｔ３と接続される。アンテナスイッチＳｗは、アンテナＡの各々と接続する複数のポートＰｔを有する。アンテナスイッチＳｗは、外部端子Ｔ２から入力された制御信号に応じ、ポートＰｔのいずれか１つを外部端子Ｔ３と接続状態するように、順に切り替える。受信信号Ｒは時分割され、受信信号Ｒｘとして外部端子Ｔ３に出力される。

無線通信装置２は、基準発振器１０、送信部２０、受信部３０、モデム部４０及び到来角推定部５０を有する。

基準発振器１０は、基準周波数を有する基準信号Ｆｒを生成し、送信部２０及び受信部３０に出力する。基準発振器１０は、例えば水晶発振器によって構成される。

送信部２０は、ＰＬＬ回路（位相同期ループ回路）２１、ＴＸＶＣＯ回路（送信用電圧制御発振回路）２２、バッファ２３、校正スイッチ２４、パワーアンプ２５、及び、送受信切替えスイッチ２６を有する。

ＰＬＬ回路２１は、基準信号Ｆｒが入力され、また、ＴＸＶＣＯ回路２２から帰還した第１発振信号が入力される。ＰＬＬ回路２１では、基準信号Ｆｒ及び第１発振信号をフェーズロックして生成した第１ＰＬＬ信号をＴＸＶＣＯ回路２２に出力する。

ＴＸＶＣＯ回路２２は、第１ＰＬＬ信号に基づいて、第１発振信号を生成し、ＰＬＬ回路２１に帰還させる。また、ＴＸＶＣＯ回路２２は、第１発振信号とモデム部４０からの送信データＴｄに基づき、所定第１周波数を有する送信信号Ｔｘを生成し、バッファ２３に出力する。

バッファ２３は、送信信号Ｔｘを増幅する。

校正スイッチ２４は、外部端子Ｔ１と接続される。校正スイッチ２４は、制御部６０の制御の下、バッファ２３と外部端子Ｔ１の間を接続状態又は遮断状態のいずれかに切替え可能である。外部端子Ｔ１に供給された送信信号Ｔｘは、校正信号Ｃｘを構成する。

パワーアンプ２５は、バッファ２３から入力された送信信号Ｔｘを増幅し、送受信切替えスイッチ２６に出力する。

送受信切替えスイッチ２６は、外部端子Ｔ３と接続される。送受信切替えスイッチ２６は、制御部６０の制御の下、パワーアンプ２５と外部端子Ｔ３の間を接続状態又は遮断状態のいずれかに切替え可能である。

校正スイッチ２４を接続状態、かつ送受信切替えスイッチ２６を遮断状態にすると、バッファ２３から出力された送信信号Ｔｘは、外部端子Ｔ１に供給される。一方、校正スイッチ２４を遮断状態、かつ送受信切替えスイッチ２６を接続状態にすると、バッファ２３から出力された送信信号Ｔｘは、外部端子Ｔ３に供給される。

受信部３０は、ＰＬＬ回路３１、ＲＸＶＣＯ回路（受信用電圧制御発振回路）３２、低ノイズアンプ３３、ミキサ３４、アンプ３５、バンドパスフィルタ３６及びＡＤ変換器３７を有する。

ＰＬＬ回路３１は、基準信号Ｆｒが入力され、また、ＲＸＶＣＯ回路３２から帰還した第２発振信号が入力される。ＰＬＬ回路３１は、基準信号Ｆｒと第２発振信号をフェーズロックして生成した第２ＰＬＬ信号をＲＸＶＣＯ回路３２に出力する。

ＲＸＶＣＯ回路３２は、第２ＰＬＬ信号に基づいて、第２発振信号を生成し、ミキサ３４に出力する。第２発振信号は、所定第２周波数に設定され、互いに位相が９０度異なる、Ｉ局発信号及びＱ局発信号が含まれる。所定第２周波数は、受信信号Ｒｘをダウンコンバートしてベースバンド信号を取得できる周波数に予め設定される。

低ノイズアンプ３３は、外部端子Ｔ３及びミキサ３４と接続される。低ノイズアンプ３３は、利得を変更可能であり、受信信号Ｒｘを予め定められた利得に従って増幅し、ミキサ３４に出力する。

ミキサ３４は、入力された受信信号Ｒｘを第２発振信号によってダウンコンバートし、ベースバンド信号を生成する。より具体的には、ミキサ３４は、受信信号ＲｘにＩ局発信号を混合してＩ信号を生成し、また、受信信号ＲｘにＱ局発信号を混合してＱ信号を生成する。ミキサ３４は、Ｉ信号及びＱ信号を含むベースバンド信号をアンプ３５に出力する。

アンプ３５は、ベースバンド信号を増幅し、バンドパスフィルタ３６に出力する。バンドパスフィルタ３６は、アンプ３５から入力された帯域外の信号を減衰させ、ＡＤ変換器３７に出力する。ＡＤ変換器３７は、基準信号Ｆｒに応じ、バンドパスフィルタ３６から入力されたベースバンド信号をデジタルに変換してモデム部４０に出力する。

モデム部４０は、外部端子Ｔ２を介し、ポートＰｔを切り替えるための制御信号をアンテナスイッチＳｗに出力する。モデム部４０には、ポートＰｔの切替えに応じ、順次、アンテナＡによって受信された信号の各々が低ノイズアンプ３３乃至ＡＤ変換器３７を介して入力される。モデム部４０は、受信部３０から入力され、時分割された信号を所定周期に応じて分割し、アンテナＡに対応付けられたベースバンド信号を取得し、ベースバンド信号の位相を補正し、到来角推定部５０に出力する。モデム部４０は、格納部４１、位相補正回路４２及び移相器４３を有する。

格納部４１は、例えば、レジスタによって構成される。格納部４１は、位相補正回路４２の制御の下、アンテナＡの各々と対応付けられた、理想位相θｉ０～θｉｎ及び補正位相θｓ０～θｓｎを格納可能である。以下、理想位相θｉ０～θｉｎの全部又は一部を示すとき、理想位相θｉといい、補正位相θｓ０～θｓｎの全部又は一部を示すとき、補正位相θｓという。

理想位相θｉは、アンテナＡの各々の理想となる位相である。理想位相θｉは、到来角推定部５０によって到来角を適正に推定可能に、予め定められる。補正位相θｓは、受信位相θｒを補正する位相である。

位相補正回路４２は、ベースバンド信号から受信位相θｒ０～θｒｎを算出し、理想位相θｉとの差である補正位相θｓ０～θｓｎを算出する。以下、受信位相θｒ０～θｒｎの全部又は一部を示すとき、受信位相θｒという。また、位相補正回路４２は、移相器４３に、補正位相θｓを出力する。

移相器４３は、補正位相θｓに応じてベースバンド信号を補正し、到来角推定部５０に出力する。

到来角推定部５０は、補正されたベースバンド信号に基づいて、例えば、ビームフォーマ法又はＭＵＳＩＣ法等の到来角推定技術を用い、到来角推定を行う。

制御部６０は、無線通信装置２内の各部の動作を制御する。制御部６０は、ユーザの指示に応じ、校正スイッチ２４及び送受信切替えスイッチ２６の切替えを行い、校正モード、到来角推定モード、送信モードの切替えを行う。

校正モードでは、制御部６０は、校正スイッチ２４を接続状態、且つ送受信切替えスイッチ２６を遮断状態にする。校正モードでは、校正アンテナＣから送信された校正信号ＣｘをアンテナＡが受信する。

また、到来角推定モードでは、制御部６０は、校正スイッチ２４を遮断状態にする。到来角推定モードでは、外部機器によって送信された外部信号をアンテナＡが受信し、到来角推定を行う。

また、送信モードでは、制御部６０は、校正スイッチ２４を遮断状態、且つ送受信切替えスイッチ２６を接続状態にする。送信モードでは、アンテナＡから外部に送信信号Ｔｘを送信する。より具体的には、送信モードでは、移相器４４が、位相補正回路４２から出力された補正位相θｓに応じて送信データＴｄの位相を補正し、送信信号Ｔｘを生成する。パワーアンプ２５が、送信信号Ｔｘを増幅する。制御信号に応じてポートＰｔが切り替えられ、アンテナＡから送信信号Ｔｘを送信する。

すなわち、無線通信装置２は、送信部２０、受信部３０及びモデム部４０を有する。送信部２０は、校正アンテナＣから送信する校正信号Ｃｘを出力する。受信部３０は、校正信号Ｃｘを受信したアンテナＡから受信信号Ｒｘが入力され、受信信号Ｒｘからベースバンド信号を取得する。モデム部４０は、ベースバンド信号に基づいて算出した受信位相θｒと、理想位相θｉとのずれ量に応じ、ベースバンド信号を補正する補正位相θｓを算出する。

また、受信部３０は、受信信号Ｒｘから時分割されたベースバンド信号を取得する。位相補正回路４２は、所定周期に応じて分割したベースバンド信号から受信位相θｒを算出し、理想位相θｉとのずれ量に応じ、補正位相θｓを算出する。

また、ＰＬＬ回路２１及びＴＸＶＣＯ回路２２は、第１発振器を構成する。ＰＬＬ回路３１及びＲＸＶＣＯ回路３２は、第２発振器を構成する。基準発振器１０は、第１発振器及び第２発振器に基準信号Ｆｒを出力する。第１発振器は、基準信号Ｆｒに基づいて、校正信号Ｃｘとして用いられる第１発振信号を生成する。第２発振器は、基準信号Ｆｒに基づいて、受信信号Ｒｘからベースバンド信号を取得するための第２発振信号を生成する。

（受信信号Ｒの位相差について）
続いて、受信信号Ｒの位相差について、説明をする。図２は、アンテナＡの配置位相差の一例を説明するための説明図である。図２は、校正アンテナＣからの校正信号ＣｘがアンテナＡに到来した例を示す。

アンテナＡ０、Ａ１は、互いに所定距離ｄ離れており、また、校正信号Ｃｘが所定到来角θによって到来する。なお、図２では、説明のため、アンテナＡが１列に配置されているが、アンテナＡの配置は、１列に限定されず、どのような配置であってもよい。

配置位相差は、アンテナＡの位置の違いによって受信信号Ｒに生じる位相差である。配置位相差は、校正アンテナＣからアンテナＡまでの校正信号Ｃｘの伝搬距離の違いに応じて生じる。

例えば、アンテナＡ１は、校正信号Ｃｘの伝搬距離がアンテナＡ０よりもｄｓｉｎθ長く、受信信号Ｒ０、Ｒ１に配置位相差が生じる。アンテナＡ０、Ａ１間の配置位相差は、次の数式（１）のとおりである。数式（１）において、αがアンテナＡ０、Ａ１間の配置位相差を示し、λが波長を示す。
α１０＝－（２π／λ）×ｄｓｉｎθ・・・（１）

図３は、経路位相差の一例を説明するための説明図である。アンテナＡ０が配線長ｄ０の配線によってアンテナスイッチＳｗと接続され、アンテナＡ１が配線長ｄ１の配線によってアンテナスイッチＳｗと接続される。配線長ｄ０、ｄ１によって生じる配線長位相差は、次の数式（２）のとおりである。
β１０＝－（２π／λ）×（ｄ１－ｄ０）・・・（２）

また、アンテナスイッチＳｗは、ＩＣ内部のレイアウトによってスイッチ位相差を生じさせる。スイッチ位相差は、通常、仕様によって定まっていない。配線長位相差とスイッチ位相差は、受信信号Ｒの伝搬経路長の違いによって生じる経路位相差を構成する。

配置位相差、配線長位相差及びスイッチ位相差を纏めると、アンテナＡ０、Ａ１間の受信信号Ｒの位相差合計は、次の数式（３）のとおりである。数式（３）において、τ１０は、アンテナＡ０、Ａ１間のスイッチ位相差を示す。
Ψ１０＝α１０＋β１０＋τ１０・・・（３）

理想位相θｉは、所定到来角θ及び所定距離ｄに応じた配置位相差の算出によって決定される。例えば、アンテナＡ０の理想位相θｉ０を０度としたとき、アンテナＡ１の理想位相θｉ１は、θｉ１＝－（２π／λ）×ｄｓｉｎθ、によって算出される。さらに、アンテナＡ１、Ａ２間も所定距離ｄ離れているとき、アンテナＡ０を基準としたアンテナＡ２の理想位相θｉ２は、θｉ２＝－（２π／λ）×２ｄｓｉｎθ、によって算出される。

（動作）
続いて、無線通信システム１の動作について、説明をする。図４は、校正モード時にアンテナＡでの受信信号Ｒの波形を示す波形図である。図５は、補正位相θｓを説明するための説明図である。図４では、ｎ＝３の例を説明する。

ユーザが制御部６０に校正処理の開始指示を入力すると、制御部６０は、制御信号を出力し、校正スイッチ２４を接続状態にし、送受信切替えスイッチ２６を遮断状態にする。

基準発振器１０は、基準信号ＦｒをＰＬＬ回路２１に出力する。ＰＬＬ回路２１及びＴＸＶＣＯ回路２２は、基準信号Ｆｒをフェーズロックし、例えば第１所定周波数である２４４１ＭＨｚの正弦波をバッファ２３に出力する。バッファ２３は、外部端子Ｔ１に、第１発振信号を増幅して得られた正弦波の校正信号Ｃｘを供給する。校正アンテナＣは、外部端子Ｔ１から入力された校正信号Ｃｘを送信する。

アンテナＡは、校正信号Ｃｘを受信する。アンテナＡ０が受信信号Ｒ０を取得し、アンテナＡ１が受信信号Ｒ１を取得し、アンテナＡ２が受信信号Ｒ２を取得し、アンテナＡ３が受信信号Ｒ３を取得する。

アンテナＡは、受信信号ＲをアンテナスイッチＳｗに出力する。アンテナスイッチＳｗは、モデム部４０から入力された制御信号に応じてポートＰｔを切替える。接続するポートＰｔは、所定周期に応じて切り替えられ、時分割された受信信号Ｒｘを外部端子Ｔ３に入力する。例えば、アンテナスイッチＳｗは、外部端子Ｔ３に、期間Ｐ０においてアンテナＡ０から入力された受信信号Ｒ０を出力し、期間Ｐ１においてアンテナＡ１から入力された受信信号Ｒ１を出力し、期間Ｐ２においてアンテナＡ２から入力された受信信号Ｒ２を出力し、期間Ｐ３においてアンテナＡ３から入力された受信信号Ｒ３を出力する。

基準発振器１０は、ＰＬＬ回路３１にも基準信号Ｆｒを出力する。ＰＬＬ回路３１及びＲＸＶＣＯ回路３２は、Ｉ局発信号及びＱ局発信号を有する第２発振信号をミキサ３４に出力する。

低ノイズアンプ３３は、受信信号Ｒｘを増幅し、ミキサ３４に出力する。ミキサ３４は、Ｉ局発信号及びＱ局発信号の各々を受信信号Ｒｘと混合し、Ｉ信号及びＱ信号を含む１ＭＨｚのベースバンド信号を取得し、アンプ３５に出力する。アンプ３５は、ベースバンド信号を増幅する。バンドパスフィルタ３６は、ベースバンド信号をフィルタリングする。ＡＤ変換器３７は、ベースバンド信号を基準信号Ｆｒに応じてデジタル化し、位相補正回路４２に出力する。

位相補正回路４２は、所定周期に応じて分割された受信信号Ｒのベースバンド信号を取得する。位相補正回路４２は、ベースバンド信号の時分割毎の受信位相θｒの算出を行う。例えば、位相補正回路４２は、次の数式（４）に示す演算によって受信位相θｒを算出してもよい。数式（４）において、ＱがＱ信号値、ＩがＩ信号値を示す。
θｒ＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｉ）・・・（４）

また、位相補正回路４２は、理想位相θｉを読み込み、例えば、次の数式（５）に示す演算によって補正位相θｓを算出する。
θｓ＝θｉ－θｒ・・・（５）

位相補正回路４２は、算出した補正位相θｓをアンテナＡの各々に対応付けて格納部４１に格納する。

続いて、到来角推定モードの動作について、説明をする。ユーザが制御部６０に受信処理の開始指示を入力すると、制御部６０は、制御信号を出力し、校正スイッチ２４及び送受信切替えスイッチ２６を遮断状態にし、無線通信装置２を到来角推定モードにする。

アンテナＡは、アンテナスイッチＳｗに受信信号Ｒを出力する。アンテナスイッチＳｗは、制御信号に応じ、接続するアンテナＡを所定周期に応じて切り替え、外部端子Ｔ３を介して時分割された受信信号Ｒｘを低ノイズアンプ３３に出力する。低ノイズアンプ３３は、受信信号Ｒｘを増幅し、ミキサ３４に出力する。

ミキサ３４は、受信信号Ｒｘと第２発振信号を混合し、ベースバンド信号を取得し、アンプ３５に出力する。ベースバンド信号は、アンプ３５によって増幅され、バンドパスフィルタ３６によってフィルタリングされ、ＡＤ変換器３７によってデジタル化され、移相器４３に出力される。

位相補正回路４２は、格納部４１から補正位相θｓを読み込み、移相器４３に出力する。移相器４３は、補正位相θｓによってベースバンド信号の位相を補正し、到来角推定部５０に出力する。到来角推定部５０は、位相が補正されたベースバンド信号に基づいて、受信信号Ｒの到来角度を推定する。

例えば、図５では、アンテナＡ０の受信位相θｒ０が０度となるように正規化される。より具体的には、図５のＩＱ平面上において、受信位相θｒ０は、０度の位相角に示される。また、受信位相θｒ１、θｒ２、θｒｎの各々は、受信位相θｒ０との位相差に応じた位相角に示される。位相補正回路４２は、補正位相θｓを移相器４３に出力する。移相器４３は、受信位相θｒ１、θｒ２、θｒｎを補正位相θｓ１、θｓ２、θｓｎに応じて移相して補正後位相θｔ１、θｔ２、θｔｎにし、到来角推定部５０に出力する。

これにより、無線通信装置２は、受信信号Ｒｘの受信位相θｒを補正することができ、より高い精度によって到来角の推定を行うことが可能である。

また、無線通信装置２は、校正信号Ｃｘの生成と同じ基準信号Ｆｒを用いて受信信号Ｒｘをダウンコンバートするため、ダウンコンバートにおける周波数のずれを抑えることができる。

また、無線通信装置２は、所定距離ｄ及び所定到来角θに基づいて理想位相θｉを算出し、理想位相θｉと受信位相θｒのずれ量に応じた補正位相θｓを算出する。無線通信装置２は、補正位相θｓを用いることで、アンテナＡの配置ずれだけでなく、経路位相差による位相ずれも、補正することができる。

実施形態によれば、無線通信システム１及び無線通信装置２は、より簡便に、アンテナＡの各々の配置位置のずれによる位相差、及び、アンテナＡの各々と接続される内部経路の違いによって生じる位相差を校正することができる。

（実施形態の変形例）
実施形態では、校正信号Ｃｘが平面波に近似されるが、球面波であってもよい。

図６は、実施形態の変形例に関わるアンテナＡの配置位相差の一例を説明するための説明図である。変形例では、実施形態と同じ構成については、説明を省略する。

アンテナＡは、校正アンテナＣを基準とした座標が予め定められる。図６の例では、アンテナＡ０が座標（Ｘ０，Ｙ０）、アンテナＡ１が座標（Ｘ１，Ｙ１）、アンテナＡ２が座標（Ｘ２，Ｙ２）、アンテナＡｎが座標（Ｘｎ，Ｙｎ）に予め定められる。

アンテナＡ０、Ａ１間の配置位相差は、次の数式（６）のとおりである。
α１０＝－（２π／λ）×（ｓｑｒｔ（Ｘ１＾２＋Ｙ１＾２）－ｓｑｒｔ（Ｘ０＾２＋Ｙ０＾２））・・・（６）

したがって、変形例におけるアンテナＡ１の理想位相θｉ１は、θｉ１＝α１０となる。

実施形態の変形例によれば、無線通信システム１及び無線通信装置２は、校正信号Ｃｘが球面波であっても、アンテナＡの座標を予め定めることによって、より簡便に、アンテナＡの配置位置のずれによる位相差、及び、アンテナＡと接続される内部経路の違いによって生じる位相差を校正することができる。

なお、実施形態及び変形例におけるモデム部４０、到来角推定部５０及び制御部６０の機能の全部又は一部は、回路によって実現されてもよいし、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することによって実現されてもよい。

なお、実施形態及び変形例では、格納部４１がレジスタの例を説明したが、これに限定されず、モデム部４０の内部又は外部に設けられたフラッシュＲＯＭ等のメモリであってもよい。

なお、実施形態及び変形例では、所定第２周波数が所定第１周波数よりも低い周波数に設定されるが、同じ周波数に設定してもよい。この場合、送信部２０において、校正用の送信データＴｄを所定第１周波数の第１発振信号によってアップコンバートして校正信号Ｃｘを生成し、受信部３０において、所定第２周波数の第２発振信号によってダウンコンバートしてベースバンド信号を取得する。

本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

θ・・・所定到来角、θｉ・・・理想位相、θｒ・・・受信位相、θｓ・・・補正位相、θｔ１～θｔｎ・・・補正後位相、１・・・無線通信システム、２・・・無線通信装置、１０・・・基準発振器、２０・・・送信部、２１・・・ＰＬＬ回路、２２・・・ＴＸＶＣＯ回路、２３・・・アンプ、２４・・・校正スイッチ、２５・・・パワーアンプ、２６・・・送受信切替えスイッチ、３０・・・受信部、３１・・・ＰＬＬ回路、３２・・・ＲＸＶＣＯ回路、３３・・・低ノイズアンプ、３４・・・ミキサ、３５・・・アンプ、３６・・・バンドパスフィルタ、３７・・・ＡＤ変換器、４０・・・モデム部、４１・・・格納部、４２・・・位相補正回路、４３、４４・・・移相器、５０・・・到来角推定部、６０・・・制御部、Ａ・・・アンテナ、Ｃ・・・校正アンテナ、Ｃｘ・・・校正信号、Ｆｒ・・・基準信号、Ｐ０～Ｐ３・・・期間、Ｐｔ・・・ポート、Ｒ、Ｒｘ・・・受信信号、Ｓｗ・・・アンテナスイッチ、Ｔｄ・・・送信データ、Ｔ１～Ｔ３・・・外部端子、Ｔｘ・・・送信信号、ｄ・・・所定距離、ｄ０、ｄ１・・・配線長

Claims (9)

1. 校正アンテナ及び複数のアンテナを用いて時分割送受信を行う無線通信装置において、
   前記複数のアンテナからの複数の受信信号を取り込むと共に前記複数のアンテナの１つのアンテナを選択して、選択したアンテナに送信信号を供給するアンテナスイッチと、
   基準信号を出力する基準発振器と、
   前記基準信号に基づいて、前記送信信号として用いられる第１発振信号を生成する第１発振器を有する送信部と、
   前記複数のアンテナのうちの１つから受信信号の入力を受信し、前記基準信号に基づいて生成した第２発振信号を用いて、前記受信信号からベースバンド信号を取得する受信部と、
   送信時に前記送信信号を前記アンテナスイッチに供給し、校正時に前記送信信号を校正信号として前記校正アンテナに供給するよう制御する制御回路と、
   前記複数のアンテナが前記校正アンテナから送信された前記校正信号を受信した場合に得られる前記ベースバンド信号に基づいて算出した受信位相と、前記複数のアンテナに対応付けられた理想位相とのずれ量に応じ、前記ベースバンド信号を補正する補正位相を算出する、補正位相算出回路と、
   前記理想位相と前記補正位相を格納する格納部と、
   未知の方向からの送信信号を前記複数のアンテナが受信した場合に得られる前記ベースバンド信号の位相を、前記補正位相に基づいて補正する移相器と、
   前記移相器の出力に基づいて前記送信信号の到来角を推定する到来角推定部と、
   を具備する無線通信装置。
2. 前記アンテナスイッチは、複数のポートを有し、
   前記複数のアンテナのそれぞれは、前記複数のポートのそれぞれに接続され、
   ポート間の切り換えは、制御信号に応じて行われる
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記送信部と前記校正アンテナの間に設けられた第１のスイッチと、
   前記送信部と前記アンテナスイッチの間に設けられた第２のスイッチと、を有し、
   前記制御回路は、
   校正モード及び送信モードにおいて、選択的に動作可能であり、
   前記校正モードにおいては、前記第１のスイッチを接続状態に設定して、前記送信部を前記校正アンテナに接続し、前記第２のスイッチを遮断状態に設定して、前記送信部の接続を前記アンテナスイッチから切断し、校正時に前記校正アンテナに前記校正信号が供給されるように制御し、
   前記送信モードにおいては、第１のスイッチを遮断状態に設定して、前記送信部の接続を校正アンテナから切断し、前記第２のスイッチを接続状態に設定して、前記送信部を前記アンテナスイッチに接続し、送信時に前記アンテナスイッチに送信信号が供給されるように制御する
   請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記補正位相算出回路は、前記受信信号に取り込まれた位相差合計を補正して前記補正位相を求め、前記位相差合計には、前記複数のアンテナの配置に起因する位相差、前記複数のアンテナの各配線長による位相差、及び前記アンテナスイッチにおいて行われるスイッチによる位相差を含む
   請求項１に記載の無線通信装置。
5. 前記補正位相算出回路は、前記複数のアンテナのそれぞれについて補正位相を算出する
   請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記受信位相と前記理想位相とのずれ量は、アンテナの配置、アンテナのそれぞれの配線長、及び前記アンテナスイッチにおいて行われるスイッチのうちの少なくとも１つによる位相差を含む
   請求項１に記載の無線通信装置。
7. 前記理想位相は、前記校正アンテナからの校正信号がアンテナに到来する所定到来角と、そのアンテナと前記複数のアンテナのうちの隣接するアンテナが離間する所定距離と、に基づき、前記複数のアンテナのそれぞれについて算出される
   請求項６に記載の無線通信装置。
8. 前記補正位相は、ポートの切り換えによる位相差を補正するものである
   請求項２に記載の無線通信装置。
9. 請求項１に記載の無線通信装置と、
   前記校正アンテナと、
   前記複数のアンテナと、
   を具備する無線通信装置システム。

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