JP7192370B2

JP7192370B2 - 送受信ベースバンド処理装置、通信システム、補正方法及びプログラム

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Publication number: JP7192370B2
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Inventors: 拓志望月
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Description

本発明は、送受信ベースバンド処理装置、通信システム、補正方法及びプログラムに関する。

無線通信の急速な普及に伴い、無線通信に使用される周波数帯の不足が問題となっている。周波数帯を有効に利用する技術の１つとして、ビームフォーミングが挙げられる。ビームフォーミングは、指向性を有する電波を放射することで、所定の通信対象の無線通信を可能にする技術であり、信号の品質を保ちつつ、他の無線システムなどへの干渉を抑えることのできる技術である。
ビームフォーミングを実現する代表的な手法として、フェーズドアレイが挙げられる。フェーズドアレイは、送信機において複数のアンテナ素子に給電される無線信号の位相や振幅を調整し、各アンテナ素子から放射される電波を空間において合成することによって、所望の方向の信号を強める技術である。
特許文献１～３には、関連する技術として、送信機に関する技術が開示されている。

国際公開第２０１１／１０８１０３号特開２００６－２７９９０２号公報特開２００５－３４８２３５号公報

ところで、送信機がビームフォーミングの技術を用いて所望の方向へ信号を送信するためには複数のアンテナ素子それぞれにおいて所望の信号が得られるように、複数装備されている送信機の振幅位相特性のばらつきを補正して同一化すべくキャリブレーションする必要がある。

本発明の各態様は、上記の課題を解決することのできる送受信ベースバンド処理装置、通信システム、補正方法及びプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、送受信ベースバンド処理装置は、キャリブレーション用受信部にインパルスを入力するキャリブレーション用送受信部と、前記キャリブレーション用受信部の出力でのインパルスの周波数スペクトラムを、予め記憶している入力した前記インパルスの周波数スペクトラムから減算することで、前記キャリブレーション用受信部の特性に応じた第２特性を求める、フーリエ変換の機能を有するＦＦＴ解析部と、送受信フロントエンド処理部における送信部と、前記キャリブレーション用送受信部における受信部である前記キャリブレーション用受信部との特性に応じた第１特性と、前記ＦＦＴ解析部が求めた前記第２特性とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正するキャリブレーション処理部と、を備える。

上記目的を達成するために、本発明の別の態様によれば、通信システムは、上記の送受信ベースバンド処理装置と、前記送受信ベースバンド処理装置にビームフォーミング信号を出力するベースバンド回路部と、を備える。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、補正方法は、フーリエ変換の機能を有する送受信ベースバンド処理装置が実行する補正方法であって、キャリブレーション用受信部にインパルスを入力することと、前記キャリブレーション用受信部の出力でのインパルスの周波数スペクトラムを、予め記憶している入力した前記インパルスの周波数スペクトラムから減算することで、前記キャリブレーション用受信部の特性に応じた第２特性を求めることと、送受信フロントエンド処理部における送信部と、前記キャリブレーション用受信部との特性に応じた第１特性と、求めた前記第２特性とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正することと、を含む。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、プログラムは、送受信ベースバンド処理装置が備えるコンピュータに、キャリブレーション用受信部にインパルスを入力することを、インパルス発生器に指示することと、フーリエ変換の機能を実現することと、前記キャリブレーション用受信部の出力でのインパルスの周波数スペクトラムを、予め記憶している入力した前記インパルスの周波数スペクトラムから減算することで、前記キャリブレーション用受信部の特性に応じた第２特性を求めることと、送受信フロントエンド処理部における送信部と、前記キャリブレーション用受信部との特性に応じた第１特性と、求めた前記第２特性とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正することと、を実行させる。

本発明の各態様によれば、送信機を正しくキャリブレーションすることができる。

本発明の各実施形態に共通する構成とキャリブレーションの原理を説明するための図である。本発明の第１の実施形態による通信システムの構成を示す図である。本発明の第１の実施形態による送受信ベースバンド処理装置の構成を示す図である。本発明の第１の実施形態におけるデータテーブルの一例を示す図である。本発明の第１の実施形態による通信システムの処理フローを示す図である。本発明の第２の実施形態による通信システムの構成を示す図である。本発明の第２の実施形態による送受信ベースバンド処理装置の構成を示す図である。本発明の第２の実施形態による通信システムの処理フローを示す図である。本発明の第３の実施形態による通信システムの構成を示す図である。本発明の第３の実施形態による送受信ベースバンド処理装置の構成を示す図である。本発明の第３の実施形態による通信システムの処理フローを示す図である。本発明の実施形態による最小構成の送受信ベースバンド処理装置を示す図である。少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
＜各実施形態に共通する構成とキャリブレーションの原理＞
本発明の各実施形態による通信システム１は、周期的に逐次キャリブレーションを行うことによって、長時間の運用下での経時変動や外気温変動により生じる各送受信機間の振幅・位相変動の差異を補正する通信システムである。通信システム１は、例えば、アクティブアンテナシステム（ＡｃｔｉｖｅＡｎｔｅｎｎａＳｙｓｔｅｍ：ＡＡＳ）である。
各実施形態による通信システム１を個別に説明する前に、各実施形態による通信システム１に共通の構成と、各実施形態に共通するキャリブレーションの原理について説明する。

（各実施形態に共通する構成）
まず、本発明の各実施形態による通信システム１に共通する構成について説明する。
通信システム１は、図１に示すように、ベースバンド回路部１０、通信機２０を備える。通信システム１は、ビームフォーミングの技術を用いて通信を行うシステムであり、送信時にはビームフォーミング信号（以下、「ＢＦ信号」と記載）を時分割で送信するシステムである。

ベースバンド回路部１０は、アンテナから送信させたい所望のＢＦ信号（後述する、式（１）における補正前ＢＦ信号（ｎ）に相当）を生成する回路部である。ベースバンド回路部１０は、生成したＢＦ信号を通信機２０にデジタルの光信号として出力する。

通信機２０は、図１に示すように、光トランシーバ２０１、送受信ベースバンド処理装置２０２、送受信フロントエンド処理部２０３ａ１、２０３ａ２、・・・、２０３ａ（Ｎ－１）、２０３ａＮ、アンテナ２０４ａ１、２０４ａ２、・・・、２０４ａ（Ｎ－１）、２０４ａＮ、キャリブレーションネットワーク２０５、スイッチ２０６、キャリブレーション用送受信部２０７を備える。

送受信フロントエンド処理部２０３ａ１、２０３ａ２、・・・、２０３ａ（Ｎ－１）、２０３ａＮを総称して送受信フロントエンド処理部２０３と呼ぶ。また、アンテナ２０４ａ１、２０４ａ２、・・・、２０４ａ（Ｎ－１）、２０４ａＮを総称してアンテナ２０４と呼ぶ。

光トランシーバ２０１は、光信号と電気信号を相互に変換する。
例えば、光トランシーバ２０１は、ベースバンド回路部１０から送信信号をデジタルの光信号として受けると、デジタルの光信号をデジタルの電気信号に変換する。光トランシーバ２０１によって電気信号に変換されたデジタルの送信信号は、送受信ベースバンド処理装置２０２に入力される。
また、例えば、光トランシーバ２０１は、送受信ベースバンド処理装置２０２から受信信号をデジタルの電気信号として受けると、デジタルの電気信号をデジタルの光信号に変換する。光トランシーバ２０１によって光信号に変換されたデジタルの受信信号は、ベースバンド回路部１０に入力される。

送受信フロントエンド処理部２０３のそれぞれは、送受信部２０３１、送信アンプ２０３２、受信アンプ２０３３、スイッチ２０３４を備える。
送受信部２０３１は、送受信ベースバンド処理装置２０２、送信アンプ２０３２の入力、受信アンプ２０３３の出力のそれぞれに接続される。スイッチ２０３４は、送信アンプ２０３２の出力、受信アンプ２０３３の入力、対応するアンテナ２０４のそれぞれに接続される。

送受信部２０３１は、アナログの送信信号をアンテナ２０４から送信する処理を行う。
例えば、送受信部２０３１は、フィルタを備え、アナログの送信信号に対して所望の周波数成分とするフィルタ処理を行う。そして、送受信部２０３１は、送信信号を送信アンプ２０３２に出力する。

また、送受信部２０３１は、接続されているアンテナ２０４からアナログの信号を受信する処理を行う。
例えば、送受信部２０３１は、フィルタを備え、アンテナ２０４から受信アンプ２０３３を介して受けたアナログの受信信号に対して所望の周波数成分とするフィルタ処理を行う。そして、送受信部２０３１は、受信信号を送受信ベースバンド処理装置２０２に出力する。

送信アンプ２０３２は、送受信部２０３１から受けるアナログの送信信号を増幅して所望の振幅にする。
受信アンプ２０３３は、アンテナ２０４から受けるアナログの信号を増幅して所望の振幅にする。

スイッチ２０３４は、送信時には、送信アンプ２０３２とアンテナ２０４とを接続する。また、スイッチ２０３４は、受信時には、受信アンプ２０３３とアンテナ２０４とを接続する。

アンテナ２０４のそれぞれは、送信時には、送信アンプ２０３２の出力する電気信号である送信信号を電磁波として放出する。また、アンテナ２０４のそれぞれは、受信時には、受信した電磁波を電気信号として送受信フロントエンド処理部２０３に出力する。

キャリブレーションネットワーク２０５は、送受信ベースバンド処理装置２０２がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、送受信フロントエンド処理部２０３のそれぞれが出力する信号を受ける。そして、キャリブレーションネットワーク２０５は、受けた信号のうち測定対象の信号を選択し、選択した信号をスイッチ２０６及びキャリブレーション用送受信部２０７を介して、送受信ベースバンド処理装置２０２に出力する。

スイッチ２０６は、端子どうしが内部で接続されるまたは開放されることにより、キャリブレーションネットワーク２０５とキャリブレーション用送受信部２０７を、接続される状態または開放される状態にする。

キャリブレーション用送受信部２０７は、キャリブレーション用に設けられた送受信部であり、アンテナ２０４それぞれが受信する信号を送受信ベースバンド処理装置２０２が読み取り可能なベースバンド周波数帯の信号に変換する受信部（キャリブレーション用受信部の一例）と、ベースバンド周波数帯の信号を送信周波数帯の信号に変換する送信部とを備える。

送受信ベースバンド処理装置２０２は、アンテナ２０４を介した外部装置との通信の処理を行う処理部である。また、送受信ベースバンド処理装置２０２は、通信システム１におけるキャリブレーションについての信号処理を行う装置である。

（キャリブレーションの原理）
次に、本発明の各実施形態に共通するキャリブレーションの原理について、図１を用いて説明する。
通信システム１が、例えば、アクティブアンテナシステムである場合、まず、複数のアンテナ２０４それぞれに接続された各送受信フロントエンド処理部２０３の振幅及び位相の特性（以下、「振幅位相特性」と記載）をキャリブレーションして、各送受信フロントエンド処理部２０３の振幅位相特性の変動の差異を補正する必要がある。更に、送信出力絶対レベルが電波法や３ＧＰＰ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）などで定められている。そのため、許容範囲内の安定した送信出力絶対レベルを実現し、ダウンリンクのエリアカバレッジを一定に維持することが重要である。

具体的には、各送受信フロントエンド処理部２０３の振幅位相特性のキャリブレーションは、以下に示す原理に基づくものである。
まず、送受信ベースバンド処理装置２０２は、アンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、キャリブレーションネットワーク２０５の接続先を、例えば、送受信フロントエンド処理部２０３ａ１、２０３ａ２、・・・、２０３ａ（Ｎ－１）、２０３ａＮの順に切り替えて、経路１を通過する測定対象信号１、経路２を通過する測定対象信号２、・・・、経路（Ｎ－１）を通過する測定対象信号（Ｎ－１）、経路Ｎを通過する測定対象信号Ｎのそれぞれを順に測定する。

ここで、経路１は、送受信フロントエンド処理部２０３ａ１の送信部、キャリブレーションネットワーク２０５、スイッチ２０６、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部を通る経路である。また、経路２は、送受信フロントエンド処理部２０３ａ２の送信部、キャリブレーションネットワーク２０５、スイッチ２０６、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部を通る経路である。経路（Ｎ－１）は、送受信フロントエンド処理部２０３ａ（Ｎ－１）の送信部、キャリブレーションネットワーク２０５、スイッチ２０６、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部を通る経路である。経路Ｎは、送受信フロントエンド処理部２０３ａＮの送信部、キャリブレーションネットワーク２０５、スイッチ２０６、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部を通る経路である。

ここで、送受信ベースバンド処理装置２０２が実際に測定できるのは、測定対象信号１、測定対象信号２、・・・、測定対象信号（Ｎ－１）、測定対象信号Ｎのそれぞれである。測定対象信号１、測定対象信号２、・・・、測定対象信号（Ｎ－１）、測定対象信号Ｎのそれぞれは、送受信ベースバンド処理装置２０２が、経路１～Ｎのそれぞれの送受信フロントエンド処理部２０３に所定の振幅・位相の信号を入力したときに、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部から出力される信号である。そのため、送受信ベースバンド処理装置２０２は、経路１～Ｎのそれぞれを介して信号を受けると、入出力信号の差分から、経路１～Ｎのそれぞれについて振幅位相特性を特定することができる。

送受信ベースバンド処理装置２０２は、経路１と、経路１について特定した振幅位相特性と、を関連付けて記憶する。また、送受信ベースバンド処理装置２０２は、経路２と、経路２について特定した振幅位相特性と、を関連付けて記憶する。同様に、送受信ベースバンド処理装置２０２は、経路３～Ｎのそれぞれと、経路３～Ｎのそれぞれについて特定した振幅位相特性と、を関連付けて記憶する。

一方で、送受信ベースバンド処理装置２０２が実際に補正したいのは、送受信フロントエンド処理部２０３ａ１の送信部の振幅位相特性、送受信フロントエンド処理部２０３ａ２の送信部の振幅位相特性、・・・、送受信フロントエンド処理部２０３ａ（Ｎ－１）の送信部の振幅位相特性、送受信フロントエンド処理部２０３ａＮの送信部の振幅位相特性である。

つまり、送受信ベースバンド処理装置２０２が測定した測定対象信号１、測定対象信号２、・・・、測定対象信号（Ｎ－１）、測定対象信号Ｎのそれぞれには、補正の対象である送受信フロントエンド処理部２０３ａ１の送信部の振幅位相特性、送受信フロントエンド処理部２０３ａ２の送信部の振幅位相特性、・・・、送受信フロントエンド処理部２０３ａ（Ｎ－１）の送信部の振幅位相特性、送受信フロントエンド処理部２０３ａＮの送信部の振幅位相特性以外の振幅位相特性、すなわち、補正において誤差となるキャリブレーション用送受信部２０７の受信部の振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸが含まれている。

そこで、本発明の各実施形態では、送受信ベースバンド処理装置２０２は、アンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、補正において誤差となるキャリブレーション用送受信部２０７の受信部の振幅位相特性を、測定対象信号１、測定対象信号２、・・・、測定対象信号（Ｎ－１）、測定対象信号Ｎそれぞれの測定とは非同期で測定する。

送受信ベースバンド処理装置２０２は、測定した測定対象信号１、測定対象信号２、・・・、測定対象信号（Ｎ－１）、測定対象信号Ｎのそれぞれと、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部の振幅位相特性と、に基づいて、通信機２０がベースバンド回路部１０から取得するＢＦ信号を補正する。
具体的には、送受信ベースバンド処理装置２０２は、次の式（１）を用いてベースバンド回路部１０から取得するＢＦ信号に重み付けする補正を行う。

式（１）において、補正前ＢＦ信号（ｎ）は、通信機２０がベースバンド回路部１０から取得するＢＦ信号である。ｎは１～Ｎの整数である。

第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）は、経路１～Ｎのそれぞれについての振幅位相特性である。
具体的には、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）は、通信システム１がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、キャリブレーションネットワーク２０５が接続先を送受信フロントエンド処理部２０３ａ１、２０３ａ２、・・・、２０３ａ（Ｎ－１）、２０３ａＮの順に切り替えて、送受信ベースバンド処理装置２０２が、経路１、経路２、・・・、経路（Ｎ－１）、経路Ｎそれぞれの入出力信号の差から特定した、振幅と位相についての特性を含む。なお、この第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）には、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部の振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸが含まれている。例えば、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）は、（Ａｎ）ｅｘｐ（－ｊθｎ）と表される。第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（１）は、経路１についての振幅位相特性である。第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（２）は、経路２についての振幅位相特性である。第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（Ｎ－１）は、経路（Ｎ－１）についての振幅位相特性である。第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（Ｎ）は、経路Ｎについての振幅位相特性である。ｊは虚数である。Ａｎは、各経路の測定における出力信号の振幅と入力信号の振幅との差（すなわち、利得に関する情報）である。θｎは、各経路の測定における出力信号の位相と入力信号の位相との差である。

第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸは、キャリブレーションのために行うキャリブレーション用送受信部２０７の受信部についての測定において、入出力信号の差から特定した、振幅と位相についての特性を含む。
例えば、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸは、（Ｂ）ｅｘｐ（－ｊβ）と表される。Ｂは、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部における出力信号の振幅と入力信号の振幅との差（すなわち、利得に関する情報）である。βは、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部における出力信号の位相と入力信号の位相との差である。補正後ＢＦ信号（ｎ）は、補正前ＢＦ信号（ｎ）を、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）＝送受信フロントエンド処理部２０３ａｎ×振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸと、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとを用いて補正した後のＢＦ信号である。

送受信ベースバンド処理装置２０２は、キャリブレーションを行うときに、ベースバンド回路部１０から受けた補正前ＢＦ信号（ｎ）と、経路１～Ｎのそれぞれについて特定した第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）と、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとを式（１）に代入する。具体的には、経路１の送受信フロントエンド処理部２０３ａ１の送信部の補正を行う場合、ベースバンド回路部１０から受けた経路１についての補正前ＢＦ信号（１）と、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（１）＝送受信フロントエンド処理部２０３ａ１×振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸと、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとを式（１）に代入して得られる補正後ＢＦ信号（１）を、送受信フロントエンド処理部２０３ａ１の送信部に出力する。経路２の送受信フロントエンド処理部２０３ａ２の送信部の補正を行う場合、ベースバンド回路部１０から受けた経路２についての補正前ＢＦ信号（２）と、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（２）＝送受信フロントエンド処理部２０３ａ２×振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸと、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとを式（１）に代入して得られる補正後ＢＦ信号（２）を、送受信フロントエンド処理部２０３ａ２の送信部に出力する。経路（Ｎ－１）の送受信フロントエンド処理部２０３ａ（Ｎ－１）の送信部の補正を行う場合、ベースバンド回路部１０から受けた経路（Ｎ－１）についての補正前ＢＦ信号（Ｎ－１）と、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（Ｎ－１）＝送受信フロントエンド処理部２０３ａ（Ｎ－１）×振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸと、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとを式（１）に代入して得られる補正後ＢＦ信号（Ｎ－１）を、送受信フロントエンド処理部２０３ａ（Ｎ－１）の送信部に出力する。経路Ｎの送受信フロントエンド処理部２０３ａＮの送信部の補正を行う場合、ベースバンド回路部１０から受けた経路Ｎについての補正前ＢＦ信号（Ｎ）と、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（Ｎ）＝送受信フロントエンド処理部２０３ａＮ×振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸと、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとを式（１）に代入して得られる補正後ＢＦ信号（Ｎ）を、送受信フロントエンド処理部２０３ａ（Ｎ）の送信部に出力する。

したがって、補正後ＢＦ信号（ｎ）が送受信フロントエンド処理部２０３ａｎに入力されたときにアンテナ２０４のそれぞれから実際に送信される送信ＢＦ信号（ｎ）は、次の式（２）のように表される。

式（２）において、送受信フロントエンド処理部２０３ａｎは、送受信フロントエンド処理部２０３ａｎのハードウェアとしての各時刻ごとの特性のことである。
ここで、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）は、その測定が行われたときの第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸと送受信フロントエンド処理部２０３ａｎのハードウェアとしての特性を表している。また、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）の測定は、通信システム１がアンテナ２０４を介して通信を行っていないときに、常に行っている測定であり、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸの測定は、キャリブレーション時に行われる測定である。つまり、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）の測定が行われるタイミングと第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸの測定が行われるタイミングとは、非同期ではあるが、経時的な特性の変化、または、温度変化に伴う特性の変化としては無視できる程度のタイミングの差とみなすことができる。そのため、式（２）における分子の（第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸ × 送受信フロントエンド処理部２０３ａｎ）の項と、分母の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）の項とが約分される。その結果、式（２）における送信ＢＦ信号（ｎ）は、補正前ＢＦ信号（ｎ）×第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸ÷振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとなる。ここで、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸ＝振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとなる様に、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを求めることができれば、本除算項は相殺され、所望の補正前ＢＦ信号（ｎ）のみが、所定の送信出力レベル絶対値を以て、最終的に各送信機からアンテナ２０４を介して放射されることとなる。逆に、比較対象の発明である特許文献「特開２００５－３４８３３５号公報」等におけるキャリブレーション方法では、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを固定値として扱っている為、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸ≠振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとなることで、全送信機の振幅位相ばらつきは同一化されるが、送信出力レベル絶対値は所定値から変化してしまう問題があった。従い、上述したように測定した第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）と、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとを式（１）に適用して補正前ＢＦ信号（ｎ）を補正することで、式（２）に示すように送信ＢＦ信号（ｎ）を、補正前ＢＦ信号（ｎ）（すなわち、アンテナ２０４から送信させたい所望のＢＦ信号）とすることができる。
以上が本発明の各実施形態に共通するキャリブレーションの原理である。

＜第１の実施形態＞
（通信システム１の構成）
本発明の第１の実施形態による通信システム１は、図２に示すように、ベースバンド回路部１０、通信機２０を備える。通信システム１は、温度センサを備え、通信機２０の出荷直前の検査時などに、各温度における第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸの測定を予め行い、測定結果を補正値としてデータテーブルに記憶し、その補正値を用いてキャリブレーションを行う通信システムである。なお、図２には、データテーブルを作成するときに用いられる入力検出装置３０が示されている。入力検出装置３０については、後述するデータテーブルＴＢＬ１の作成とともに説明する。

通信機２０は、光トランシーバ２０１、送受信ベースバンド処理装置２０２、送受信フロントエンド処理部２０３、アンテナ２０４、キャリブレーションネットワーク２０５、スイッチ２０６、キャリブレーション用送受信部２０７、温度センサ２０８、入力検出部２０９を備える。

入力検出部２０９は、キャリブレーションを行うときに、送受信ベースバンド処理装置２０２が出力するキャリブレーション用の信号をスイッチ２０６の位置で検出する。入力検出部２０９は、検出結果を送受信ベースバンド処理装置２０２に出力する。

温度センサ２０８は、通信機２０における温度を測定する。温度センサ２０８は、温度の測定結果を送受信ベースバンド処理装置２０２に出力する。なお、温度センサ２０８は、通信機２０において温度が変動したときに、キャリブレーションに最も影響を及ぼす通信機２０における処理部、例えば、キャリブレーション用送受信部２０７の近傍に配置されることが望ましい。

送受信ベースバンド処理装置２０２は、図３に示すように、通信処理部２０２１、記憶部２０２２、キャリブレーション送受信部２０２３、温度情報取得部２０２４、キャリブレーション処理部２０２５、キャリブレーション信号生成部２０２６を備える。

通信処理部２０２１は、アンテナ２０４を介した外部装置との通信の処理を行う。
例えば、通信処理部２０２１は、ＤＡ変換器を備え、ベースバンド回路部１０から受けるデジタルの送信信号をアナログの送信信号に変換する。そして、通信処理部２０２１は、アナログの送信信号を送受信フロントエンド処理部２０３に出力する。
また、例えば、通信処理部２０２１は、ＡＤ変換器を備え、送受信フロントエンド処理部２０３から受けるアナログの受信信号をデジタルの受信信号に変換する。そして、通信処理部２０２１は、デジタルの受信信号を光トランシーバ２０１を介してベースバンド回路部１０に出力する。

記憶部２０２２は、送受信ベースバンド処理装置２０２が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。例えば、記憶部２０２２は、補正後ＢＦ信号（ｎ）を特定するための式（１）を記憶する。また、例えば、記憶部２０２２は、通信機２０における複数の温度と、複数の温度それぞれに対応する補正値とを関連付けた、図４に示すようなデータテーブルＴＢＬ１を記憶する。
データテーブルＴＢＬ１における温度と補正値は、予め複数の温度について、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを測定して決定した補正値である。例えば、通信機２０の出荷直前の検査時に、通信機２０を恒温槽に入れ、温度センサ２０８の測定値が、例えば、－３０度、０度、２５度、５０度になるように恒温槽の温度を変化させる。これらの各温度において測定した第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸが、各温度における補正値となる。
なお、各温度における第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸの測定の詳細については酷術する。

キャリブレーション信号生成部２０２６は、キャリブレーション送受信部２０２３を介して、データテーブルＴＢＬ１を作成するための所定の振幅と位相を有する信号を、キャリブレーション用送受信部２０７に出力する。

また、キャリブレーション信号生成部２０２６は、キャリブレーション送受信部２０２３を介して、送受信フロントエンド処理部２０３それぞれに所定の振幅と位相を有する信号を出力する。
例えば、キャリブレーション信号生成部２０２６は、送受信ベースバンド処理装置２０２がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、キャリブレーション送受信部２０２３を介して、ベースバンド回路部１０から受けた補正前ＢＦ信号（ｎ）を経路１～Ｎの順に出力する。

温度情報取得部２０２４は、所定の時間ごとに、温度センサ２０８から通信機２０における温度の測定結果を取得する。所定の時間とは、例えば、送受信ベースバンド処理装置２０２が、キャリブレーションの処理を行う時間間隔を示す時間（例えば、１ミリ秒～数１００ミリ秒程度の時間）である。
温度情報取得部２０２４は、通信機２０における温度の測定結果を取得する度に、その測定結果をキャリブレーション処理部２０２５に出力する。

キャリブレーション処理部２０２５は、送受信ベースバンド処理装置２０２がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに送受信する信号に基づいて、通信機２０におけるキャリブレーションの処理を行う。
例えば、キャリブレーション処理部２０２５は、送受信ベースバンド処理装置２０２がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、経路１～Ｎのそれぞれに所定の入力信号を送信し、それぞれの経路の出力信号を受信する。そして、キャリブレーション処理部２０２５は、入出力信号の関係から、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を特定する。また、キャリブレーション処理部２０２５は、所定の入力信号をキャリブレーション用送受信部２０７に送信し、送受信した信号に基づいて、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを特定する。そして、キャリブレーション処理部２０２５は、式（１）に、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを適用して、補正前ＢＦ信号（ｎ）を補正する。

（データテーブルＴＢＬ１の作成）
次に、データテーブルＴＢＬ１の作成について説明する。
データテーブルＴＢＬ１の作成は、通信機２０の出荷前、例えば、通信機２０の出荷直前の検査時に行われる。入力検出装置３０は、図２に示すように、スイッチ２０６に接続されており、送受信ベースバンド処理装置２０２から送信される入力信号の振幅と位相を基準として、スイッチ２０６における信号を測定することができ、テータテーブルＴＢＬ１の作成が終わるとスイッチ２０６から外される装置である。

通信機２０の出荷前に、恒温槽に通信機２０を入れ、恒温槽の温度を変化させる。そして、各温度において、以下のような測定を行い、補正値を特定する。
キャリブレーション処理部２０２５は、キャリブレーション送受信部２０２３を介して、データテーブルＴＢＬ１作成時に、所定の振幅と位相を有する入力信号を、キャリブレーション用送受信部２０７に送信する。
キャリブレーション用送受信部２０７の送信部は、送受信ベースバンド処理装置２０２から入力信号を受け、スイッチ２０６に出力信号を出力する。この出力信号は、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置２０２に戻る。

入力検出装置３０は、スイッチ２０６における信号を測定する。入力検出装置３０は、測定した信号の振幅と位相とを示す測定結果を送受信ベースバンド処理装置２０２に送信する。

キャリブレーション処理部２０２５は、キャリブレーション送受信部２０２３を介して、入力検出装置３０から振幅と位相とを示す測定結果を受信する。
また、キャリブレーション処理部２０２５は、キャリブレーション送受信部２０２３を介して、スイッチ２０６からキャリブレーション用送受信部２０７の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置２０２に戻った信号を受信する。

キャリブレーション処理部２０２５は、入力検出装置３０から受信した振幅と位相とを示す測定結果と、キャリブレーション用送受信部２０７に送信した所定の入力信号との差から、キャリブレーション用送受信部２０７の送信部利得の振幅位相特性を算出する。
また、キャリブレーション処理部２０２５は、スイッチ２０６からキャリブレーション用送受信部２０７の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置２０２に戻った信号と、キャリブレーション用送受信部２０７に送信した所定の入力信号との差から、キャリブレーション用送受信部２０７の送信部と受信部とを合わせた利得の振幅位相特性を算出する。
そして、キャリブレーション処理部２０２５は、キャリブレーション用送受信部２０７の送信部と受信部とを合わせた利得の振幅位相特性を、キャリブレーション用送受信部２０７の送信部利得の振幅位相特性で減算した結果を、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部利得の振幅位相特性である第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸと特定する。キャリブレーション処理部２０２５が特定した第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸが補正値である。
キャリブレーション処理部２０２５は、特定した補正値と、温度とを関連付けてデータテーブルＴＢＬ１に書き込む。データテーブルＴＢＬ１の一例は、図４に示すデータテーブルである。
上述のように、データテーブルＴＢＬ１が生成される。

（キャリブレーションの処理）
次に、通信システム１が行うキャリブレーションの処理について説明する。
ここでは、図５に示す通信システム１の処理フローについて説明する。
なお、データテーブルＴＢＬ１については、予め生成され、記憶部２０２２に書き込まれているものとする。また、キャリブレーション処理部２０２５は、送受信ベースバンド処理装置２０２がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、経路１～Ｎのそれぞれについての入出力信号の関係から、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を特定しているものとする。また、キャリブレーション処理部２０２５は、温度センサ２０８が測定した通信機２０における温度の測定結果を所定時間ごとに（例えば、１秒ごとに）受信しているものとする。

ベースバンド回路部１０は、補正前ＢＦ信号（ｎ）を通信機２０に出力する。
キャリブレーションネットワーク２０５は、ベースバンド回路部１０から補正前ＢＦ信号（ｎ）を受ける（ステップＳ１）。
キャリブレーションネットワーク２０５は、ベースバンド回路部１０から補正前ＢＦ信号（ｎ）を受けると、温度センサ２０８から受信した最新の温度の測定結果を特定する（ステップＳ２）。
キャリブレーションネットワーク２０５は、特定した温度に最も近い温度を、データテーブルＴＢＬ１において特定する。そして、キャリブレーションネットワーク２０５は、データテーブルＴＢＬ１において特定した温度に関連付けられている補正値を特定する（ステップＳ３）。
また、キャリブレーションネットワーク２０５は、ベースバンド回路部１０から補正前ＢＦ信号（ｎ）を受けると、最新の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を特定する（ステップＳ４）。
キャリブレーションネットワーク２０５は、式（１）の補正前ＢＦ信号（ｎ）にベースバンド回路部１０から受けた補正前ＢＦ信号（ｎ）を代入し、式（１）の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）に最新の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を代入し、式（１）の第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸに特定した補正値を代入して、補正後ＢＦ信号（ｎ）を特定する（ステップＳ５）。キャリブレーションネットワーク２０５は、特定した補正後ＢＦ信号（ｎ）を対応する送受信フロントエンド処理部２０３に出力する。
上記の処理をキャリブレーションネットワーク２０５がベースバンド回路部１０から補正前ＢＦ信号（ｎ）を受ける度に行う。
以上が本発明の第１の実施形態による通信システム１のキャリブレーションの処理である。

（第１の実施形態についてのまとめ）
以上、本発明の第１の実施形態による通信システム１について説明した。
アクティブアンテナシステム（ＡｃｔｉｖｅＡｎｔｅｎｎａＳｙｓｔｅｍ：ＡＡＳ）内の複数のアンテナに接続された送受信機の振幅・位相特性のばらつきを、ＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ、時分割複信）モードでの運用下で補正・消去するためには、送受信機のキャリブレーションの実施が必要となる。
更に、通信システムの長時間の運用下での外気温変動や経時変動により生じる各送受信機間の振幅・位相変動の差異を補正するためには、周期的に逐次キャリブレーションを行い、それらの差異を除去することが重要となる。
通信システムにおいてキャリブレーションを実施することにより、複数の送受信機間の振幅及び位相のばらつきについて補正が行われ同一化が図られる。その際、通信システムにおける全送信機の送信出力絶対レベルが許容範囲に入っている必要がある。送信出力絶対レベルの許容範囲は、電波法や３ＧＰＰ（ＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）により標準化された規格などで定められており、これ許容範囲を遵守する必要があり、安定した送信出力絶対レベルを実現し、ＤＬ（ＤｏｗｎＬｉｎｋ）ＡｒｅａＣｏｖｅｒａｇｅ（基地局やサーバなどのネットワークの中心から、周辺のユーザへ向かう回線のサービスエリア）を一定に維持することが重要となる。
通信システム１が備える通信機２０において、送受信ベースバンド処理装置２０２は、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部及びキャリブレーション用送受信部２０７における受信部の特性に応じた第１信号と、キャリブレーション用送受信部２０７における受信部の特性に応じた第２信号とを受けるキャリブレーション送受信部２０２３と、第１信号と第２信号とに基づいて、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部に入力される入力信号を補正するキャリブレーション処理部２０２５と、を備える。そして、キャリブレーション処理部２０２５は、通信機２０における温度の測定結果に基づいて予め決定した補正値を用いて、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部に入力される入力信号を補正する。
この構成により、送受信ベースバンド処理装置２０２は、温度変化に伴う通信機２０の振幅及び位相についての特性を補正することができ、各送受信フロントエンド処理部２０３間の振幅・位相変動の差異を除去することができる。
また、この構成により、式（２）において、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸ＝振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとなることで、所定の送信出力レベル絶対値にてビームフォーミング信号がアンテナから放射されることとなる為、送信出力絶対レベルの許容範囲を遵守し、安定した送信出力絶対レベルを実現し、ＤＬＡｒｅａＣｏｖｅｒａｇｅ（基地局やサーバなどのネットワークの中心から、周辺のユーザへ向かう回線のサービスエリア）を一定に維持することができる。
その結果、本発明の第１の実施形態による通信システム１では、各送受信フロントエンド処理部２０３の振幅及び位相の特性を同一化できると共に、送信出力絶対レベルも一定に維持することができる。

＜第２の実施形態＞
（通信システム１の構成）
本発明の第２の実施形態による通信システム１は、図６に示すように、ベースバンド回路部１０、通信機２０を備える。通信システム１は、周期的に逐次キャリブレーションを行うことによって、長時間の運用下での経時変動や外気温変動により生じる各送受信機間の振幅・位相変動の差異を補償する通信システムである。
具体的には、本発明の第２の実施形態による通信システム１は、送受信ベースバンド処理装置２０２からキャリブレーション用送受信部２０７の送信部へ送信する信号と、キャリブレーション用送受信部２０７の送信部を通過し、スイッチ２０６で折り返され、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部を通過して送受信ベースバンド処理装置２０２に戻った信号との差異から送受信フロントエンド処理部２０３の特性の変化を逐次推定するシステムである。

通信機２０は、光トランシーバ２０１、送受信ベースバンド処理装置２０２、送受信フロントエンド処理部２０３、アンテナ２０４、キャリブレーションネットワーク２０５、スイッチ２０６、キャリブレーション用送受信部２０７、入力検出部２０９を備える。

送受信ベースバンド処理装置２０２は、図７に示すように、通信処理部２０２１、記憶部２０２２、キャリブレーション送受信部２０２３、温度情報取得部２０２４、キャリブレーション処理部２０２５、キャリブレーション信号生成部２０２６を備える。

記憶部２０２２は、送受信ベースバンド処理装置２０２が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。例えば、記憶部２０２２は、補正後ＢＦ信号（ｎ）を特定するための式（１）を記憶する。

（キャリブレーションの処理）
次に、通信システム１が行うキャリブレーションの処理について説明する。ここでは、図８に示す通信システム１の処理フローについて説明する。なお、キャリブレーション処理部２０２５は、送受信ベースバンド処理装置２０２がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、経路１～Ｎのそれぞれについての入出力信号の関係から、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を常時、特定しているものとする。

キャリブレーション処理部２０２５は、所定の振幅と位相を有する入力信号を、キャリブレーション用送受信部２０７に送信する。
キャリブレーション用送受信部２０７の送信部は、送受信ベースバンド処理装置２０２から入力信号を受け、スイッチ２０６に出力信号を出力する。この出力信号は、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置２０２に戻る。

入力検出部２０９は、スイッチ２０６における信号を測定する。入力検出部２０９は、測定した信号の振幅と位相とを示す測定結果を送受信ベースバンド処理装置２０２に送信する。

キャリブレーション処理部２０２５は、キャリブレーション送受信部２０２３を介して、入力検出部２０９から振幅と位相とを示す測定結果を受信する。
また、キャリブレーション処理部２０２５は、キャリブレーション送受信部２０２３を介して、スイッチ２０６からキャリブレーション用送受信部２０７の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置２０２に戻った信号を受信する。

キャリブレーション処理部２０２５は、入力検出部２０９から受信した振幅と位相とを示す測定結果、すなわちキャリブレーション用送受信部２０７の送信部の振幅位相特性を、キャリブレーション用送受信部２０７の送受信部を通過した振幅位相特性から差し引くことで、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを算出する。
つまり、キャリブレーション処理部２０２５は、スイッチ２０６からキャリブレーション用送受信部２０７の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置２０２に戻った信号と、キャリブレーション用送受信部２０７に送信した所定の入力信号との差から、キャリブレーション用送受信部２０７の送信部と受信部とを合わせた利得の振幅位相特性を算出する。
そして、キャリブレーション処理部２０２５は、キャリブレーション用送受信部２０７の送信部と受信部とを合わせた利得の振幅位相特性から、キャリブレーション用送受信部２０７の送信部利得の振幅位相特性を減算した結果を、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部利得の振幅位相特性である第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸと特定する（ステップＳ１１）。

キャリブレーションネットワーク２０５は、ベースバンド回路部１０から補正前ＢＦ信号（ｎ）を受ける（ステップＳ１２）。
キャリブレーションネットワーク２０５は、ベースバンド回路部１０から補正前ＢＦ信号（ｎ）を受けると、最新の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を特定する（ステップＳ１３）。

キャリブレーションネットワーク２０５は、式（１）の補正前ＢＦ信号（ｎ）にベースバンド回路部１０から受けた補正前ＢＦ信号（ｎ）を代入し、式（１）の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）に最新の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を代入し、式（１）の第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸに特定した第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを代入して、補正後ＢＦ信号（ｎ）を特定する（ステップＳ１４）。キャリブレーションネットワーク２０５は、特定した補正後ＢＦ信号（ｎ）を対応する送受信フロントエンド処理部２０３に出力する。
上記の処理を、通信機２０の経時的な特性の変化や通信機２０の温度変化が充分に小さいとみなすことのできる時間間隔ごとに行う。
以上が本発明の第２の実施形態による通信システム１のキャリブレーションの処理である。

（第２の実施形態についてのまとめ）
以上、本発明の第２の実施形態による通信システム１について説明した。
本発明の第２の実施形態による通信システム１が備える通信機２０において、送受信ベースバンド処理装置２０２は、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部及びキャリブレーション用送受信部２０７における受信部の特性に応じた第１信号と、キャリブレーション用送受信部２０７における受信部の特性に応じた第２信号とを受けるキャリブレーション送受信部２０２３と、第１信号と第２信号とに基づいて、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部に入力される入力信号を補正するキャリブレーション処理部２０２５と、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部に入力される入力信号を生成するキャリブレーション信号生成部２０２６と、を備える。そして、キャリブレーション送受信部２０２３は、キャリブレーション信号生成部２０２６が生成した入力信号をキャリブレーション用送受信部２０７の送信部に出力し、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部が出力する第２信号を取得し、キャリブレーション処理部２０２５は、第１信号と、キャリブレーション信号生成部２０２６が取得した第２信号とに基づいて、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部に入力される入力信号を補正する。
この構成により、送受信ベースバンド処理装置２０２は、通信機２０の経時的な特性の変化を含めたキャリブレーションを行うことができ、周期的に逐次キャリブレーションを行うことで、各送受信フロントエンド処理部２０３間の振幅・位相変動の差異を除去することができる。また、この構成により、式（２）において、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸ＝振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとなることで、所定の送信出力レベル絶対値にてビームフォーミング信号がアンテナから放射されることとなる為、送信出力絶対レベルの許容範囲を遵守し、安定した送信出力絶対レベルを実現し、ＤＬＡｒｅａＣｏｖｅｒａｇｅ（基地局やサーバなどのネットワークの中心から、周辺のユーザへ向かう回線のサービスエリア）を一定に維持することができる。
その結果、本発明の第２の実施形態による通信システム１では、送受信フロントエンド処理部２０３それぞれの振幅及び位相を同一化できると共に、送信出力絶対レベルも一定に維持することができる。

＜第３の実施形態＞
（通信システム１の構成）
次に、本発明の第３の実施形態による通信システム１について説明する。
本発明の第３の実施形態による通信システム１は、図９に示すように、ベースバンド回路部１０、通信機２０を備える。通信システム１は、送受信ベースバンド処理装置２０２がスイッチ２０６に入力されたインパルス信号を、キャリブレーション用送受信部２０７を介して受け取り、送受信ベースバンド処理装置２０２が受け取った信号を解析することによって、送受信フロントエンド処理部２０３の特性の変化を逐次推定し補正するシステムである。

通信機２０は、図９に示すように、光トランシーバ２０１、送受信ベースバンド処理装置２０２、送受信フロントエンド処理部２０３、アンテナ２０４、キャリブレーションネットワーク２０５、スイッチ２０６、キャリブレーション用送受信部２０７、インパルス発生器２１０を備える。

送受信ベースバンド処理装置２０２は、図１０に示すように、通信処理部２０２１、記憶部２０２２、キャリブレーション送受信部２０２３、キャリブレーション処理部２０２５、ＦＦＴ解析部２０２７を備える。

インパルス発生器２１０は、キャリブレーション処理のための入力信号であるインパルス信号を生成する。
インパルス発生器２１０は、生成したインパルス信号をスイッチ２０６からキャリブレーション用送受信部２０７に出力する。例えば、インパルス発生器２１０は、送受信フロントエンド処理部２０３の特性の変化を推定するために、送受信ベースバンド処理装置２０２がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、逐次、インパルス信号をスイッチ２０６、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部を介して送受信ベースバンド処理装置２０２に出力する。

キャリブレーション送受信部２０２３は、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部を介してインパルス発生器２１０から信号を受ける。キャリブレーション送受信部２０２３がキャリブレーション用送受信部２０７の受信部を介してインパルス発生器２１０から受ける信号は、インパルス発生器２１０が生成した信号に対して振幅の小さい（すなわち、波形の「なまった」）信号である。キャリブレーション送受信部２０２３は、受けたインパルス信号をＦＦＴ解析部２０２７に出力する。

ＦＦＴ解析部２０２７は、インパルス発生器２１０から波形のなまった信号を受ける。ＦＦＴ解析部２０２７は、インパルス発生器２１０が生成するインパルス信号の振幅位相情報を含む周波数スペクトラムを予め記憶している。ＦＦＴ解析部２０２７は、予め記憶しているインパルス信号の周波数スペクトラムから、キャリブレーション送受信部２０２３から受けた波形のなまった信号をＦＦＴ解析することで求まる周波数スペクトラムとの差を演算することで、キャリブレーション用送受信部２０７の受信特性（振幅位相周波数特性）を特定することができる。ＦＦＴ解析部２０２７は、フーリエ変換結果をキャリブレーション処理部２０２５に出力する。

また、送受信ベースバンド処理装置２０２がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、キャリブレーション処理部２０２５は、本発明の第２の実施形態によるキャリブレーション処理部２０２５と同様に、経路１～Ｎのそれぞれに所定の入力信号を送信し、入力信号を送信した経路を介して出力信号を受信する。そして、キャリブレーション処理部２０２５は、送受信した入出力信号の差から、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を特定している。

また、キャリブレーション処理部２０２５は、ＦＦＴ解析部２０２７からフーリエ変換の結果を受ける。ここで、キャリブレーション処理部２０２５がＦＦＴ解析部２０２７から受けるフーリエ変換の結果は、各周波数における振幅位相特性を示すものである。そのため、キャリブレーション処理部２０２５は、フーリエ変換の結果からキャリブレーション用送受信部２０７の受信部の振幅位相特性である第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを特定することができる。
そして、キャリブレーション処理部２０２５は、式（１）の補正前ＢＦ信号（ｎ）にベースバンド回路部１０から受けた補正前ＢＦ信号（ｎ）を代入し、式（１）の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）に最新の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を代入し、式（１）の第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸに特定した第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを代入して、補正後ＢＦ信号（ｎ）を特定する。

（キャリブレーションの処理）
次に、通信システム１が行うキャリブレーションの処理について説明する。ここでは、図１１に示す通信システム１の処理フローについて説明する。なお、キャリブレーション処理部２０２５は、送受信ベースバンド処理装置２０２がアンテナ２０４を介して信号を送受信していないときに、経路１～Ｎのそれぞれについての入出力信号の関係から、第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を常時、特定しているものとする。

インパルス発生器２１０は、キャリブレーション処理のための入力信号であるインパルス信号を生成する（ステップＳ２１）。インパルス発生器２１０は、生成したインパルス信号をスイッチ２０６からキャリブレーション用送受信部２０７に出力する。

キャリブレーション用送受信部２０７の受信部は、インパルス発生器２１０からインパルス信号を受け、送受信ベースバンド処理装置２０２に出力信号を出力する。

ＦＦＴ解析部２０２７は、キャリブレーション送受信部２０２３を介して、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部から出力信号を受信する。

ＦＦＴ解析部２０２７は、キャリブレーション用送受信部２０７の受信部から受信した信号の振幅位相情報を含む周波数スペクトラムを算出し、記憶しているインパルス発生器２１０が生成するインパルス信号の周波数スペクトラムから減算することで第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを特定する（ステップＳ２２）。

キャリブレーションネットワーク２０５は、ベースバンド回路部１０から補正前ＢＦ信号（ｎ）を受ける（ステップＳ２３）。
キャリブレーションネットワーク２０５は、ベースバンド回路部１０から補正前ＢＦ信号（ｎ）を受けると、最新の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を特定する（ステップＳ２４）。

キャリブレーションネットワーク２０５は、式（１）の補正前ＢＦ信号（ｎ）にベースバンド回路部１０から受けた補正前ＢＦ信号（ｎ）を代入し、式（１）の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）に最新の第１振幅位相特性ＤＬ＿ＣＡＬ＿Ｗｅｉｇｈｔ（ｎ）を代入し、式（１）の第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸにＦＦＴ解析部２０２７が特定した第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸを代入して、補正後ＢＦ信号（ｎ）を特定する（ステップＳ２５）。キャリブレーションネットワーク２０５は、特定した補正後ＢＦ信号（ｎ）を対応する送受信フロントエンド処理部２０３に出力する。
上記の処理を、通信機２０の経時的な特性の変化や通信機２０の温度変化が充分に小さいとみなすことのできる時間間隔ごとに行う。
以上が本発明の第３の実施形態による通信システム１のキャリブレーションの処理である。

以上、本発明の第３の実施形態による通信システム１について説明した。
本発明の第３の実施形態による通信システム１が備える通信機２０において、送受信ベースバンド処理装置２０２は、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部及びキャリブレーション用送受信部２０７における受信部の特性に応じた第１信号と、キャリブレーション用送受信部２０７における受信部の特性に応じた第２信号とを受けるキャリブレーション送受信部２０２３と、第１信号と第２信号とに基づいて、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部に入力される入力信号を補正するキャリブレーション処理部２０２５と、キャリブレーション送受信部２０２３が受ける第２信号と、予め記憶しているインパルス信号との差についてフーリエ変換するＦＦＴ解析部２０２７と、を備える。そして、キャリブレーション処理部２０２５は、第１信号と、フーリエ変換の結果とに基づいて、送受信フロントエンド処理部２０３における送信部に入力される入力信号を補正する。
この構成により、送受信ベースバンド処理装置２０２は、本発明の第２の実施形態による通信システム１と同様に、通信機２０の経時的な特性の変化を含めたキャリブレーションを行うことができ、周期的に逐次キャリブレーションを行うことで、各送受信フロントエンド処理部２０３間の振幅・位相変動の差異を除去することができる。また、この構成により、式（２）において、第２振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸ＝振幅位相特性ＣＡＬ＿ＲＸとなることで、所定の送信出力レベル絶対値にてビームフォーミング信号がアンテナから放射されることとなる為、送信出力絶対レベルの許容範囲を遵守し、安定した送信出力絶対レベルを実現し、ＤＬＡｒｅａＣｏｖｅｒａｇｅ（基地局やサーバなどのネットワークの中心から、周辺のユーザへ向かう回線のサービスエリア）を一定に維持することができる。
その結果、本発明の第２の実施形態による通信システム１では、送受信フロントエンド処理部２０３それぞれの振幅及び位相を同一化できると共に、送信出力絶対レベルも一定に維持することができる。

本発明の実施形態による最小構成の送受信ベースバンド処理装置２０２について説明する。
本発明の実施形態による最小構成の送受信ベースバンド処理装置２０２は、図１２に示すように、キャリブレーション送受信部２０２３、キャリブレーション処理部２０２５を備える。
キャリブレーション送受信部２０２３は、送受信フロントエンド処理部における送信部及びキャリブレーション用送受信部における受信部の特性に応じた第１信号と、前記受信部の特性に応じた第２信号とを受ける。
キャリブレーション処理部２０２５は、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正する。
送受信ベースバンド処理装置２０２がこのように構成されることにより、送信機を正しくキャリブレーションすることができる。その結果、送受信ベースバンド処理装置２０２は、送信機の送受信フロントエンド処理部の振幅及び位相を同一化できると共に、送信出力絶対レベルも一定に維持することができる。

なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

本発明の実施形態における記憶部２０２２、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部２０２２、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

本発明の実施形態について説明したが、上述の送受信ベースバンド処理装置２０２、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図１３は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ５は、図１３に示すように、ＣＰＵ６、メインメモリ７、ストレージ８、インターフェース９を備える。
例えば、上述の送受信ベースバンド処理装置２０２、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ５に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ８に記憶されている。ＣＰＵ６は、プログラムをストレージ８から読み出してメインメモリ７に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ６は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ７に確保する。

ストレージ８の例としては、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ８は、コンピュータ５のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース９または通信回線を介してコンピュータ５に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５が当該プログラムをメインメモリ７に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ８は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、省略、置き換え、変更を行ってよい。

１・・・通信システム
５・・・コンピュータ
６・・・ＣＰＵ
７・・・メインメモリ
８・・・ストレージ
９・・・インターフェース
１０・・・ベースバンド回路部
２０・・・通信機
３０・・・入力検出装置
２０１・・・光トランシーバ
２０２・・・送受信ベースバンド処理装置
２０３、２０３ａ１、２０３ａ２、２０３ａ（Ｎ－１）、２０３ａＮ・・・送受信フロントエンド処理部
２０４、２０４ａ１、２０４ａ２、２０４ａ（Ｎ－１）、２０４ａＮ・・・アンテナ
キャリブレーションネットワーク・・・２０５
２０６、２０３４・・・スイッチ
２０７・・・キャリブレーション用送受信部
２０８・・・温度センサ
２０９・・・入力検出部
２１０・・・インパルス発生器
２０２１・・・通信処理部
２０２２・・・記憶部
２０２３・・・キャリブレーション送受信部
２０２４・・・温度情報取得部
２０２５・・・キャリブレーション処理部
２０２６・・・キャリブレーション信号生成部
２０２７・・・ＦＦＴ解析部
２０３１・・・送受信部
２０３２・・・送信アンプ
２０３３・・・受信アンプ

Claims

キャリブレーション用受信部にインパルスを入力するキャリブレーション用送受信部と、
前記キャリブレーション用受信部の出力でのインパルスの周波数スペクトラムを、予め記憶している入力した前記インパルスの周波数スペクトラムから減算することで、前記キャリブレーション用受信部の特性に応じた第２特性を求める、フーリエ変換の機能を有するＦＦＴ解析部と、
送受信フロントエンド処理部における送信部と、前記キャリブレーション用送受信部における受信部である前記キャリブレーション用受信部との特性に応じた第１特性と、前記ＦＦＴ解析部が求めた前記第２特性とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正するキャリブレーション処理部と、
を備える送受信ベースバンド処理装置。
請求項１に記載の送受信ベースバンド処理装置と、
前記送受信ベースバンド処理装置にビームフォーミング信号を出力するベースバンド回路部と、
を備える通信システム。
フーリエ変換の機能を有する送受信ベースバンド処理装置が実行する補正方法であって、
キャリブレーション用受信部にインパルスを入力することと、
前記キャリブレーション用受信部の出力でのインパルスの周波数スペクトラムを、予め記憶している入力した前記インパルスの周波数スペクトラムから減算することで、前記キャリブレーション用受信部の特性に応じた第２特性を求めることと、
送受信フロントエンド処理部における送信部と、前記キャリブレーション用受信部との特性に応じた第１特性と、求めた前記第２特性とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正することと、
を含む補正方法。
送受信ベースバンド処理装置が備えるコンピュータに、
キャリブレーション用受信部にインパルスを入力することを、インパルス発生器に指示することと、
フーリエ変換の機能を実現することと、前記キャリブレーション用受信部の出力でのインパルスの周波数スペクトラムを、予め記憶している入力した前記インパルスの周波数スペクトラムから減算することで、前記キャリブレーション用受信部の特性に応じた第２特性を求めることと、
送受信フロントエンド処理部における送信部と、前記キャリブレーション用受信部との特性に応じた第１特性と、求めた前記第２特性とに基づいて、前記送信部に入力される入力信号を補正することと、
を実行させるプログラム。