JP2009182441A - 通信装置およびキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】増幅器の送信電力依存性による影響を抑えた状態で試験信号を送信し、受信側での高精度なキャリブレーションを実現する通信装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかる通信装置は、複数のアンテナを有し、複数のアンテナ間で試験信号の送受信を行うことにより複数アンテナのキャリブレーションを行うＴＤＤ方式の通信装置であって、アンテナから送信する信号の電力を調整する構成として、入力信号を増幅させる増幅器（１２₁〜１２_M）と、増幅器（１２₁〜１２_M）から出力された信号を減衰させる、減衰率が可変の減衰器（１３₁〜１３_M）と、減衰率を制御する制御部（１５）と、を備え、制御部（１５）は、減衰器（１３₁〜１３_M）が試験信号を減衰させる場合、減衰後の試験信号がキャリブレーション処理で使用可能な電力の信号となるように、減衰率を制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数のアンテナを備え、アンテナ毎のアナログ特性の差を高精度に補償する通信装置およびキャリブレーション方法に関する。

高速無線通信への需要は高く、高速な無線通信伝送技術が必要とされている。そのため、最近では送信側の無線機（送信機）および受信側の無線機（受信機）が複数アンテナを用いて高速信号伝送を行う技術が広く研究されている。今後の移動通信では基地局が複数の無線端末機へ送信ビームを用いて同時に空間多重伝送する環境も想定される。また、無線端末機においても適切な送信ビーム形成を行うと通信に必要な送信電力を低減できる。従って、高精度な送信ビーム形成技術は今後の重要な課題と考えられる。

その中で、上りリンクと下りリンクで同一周波数を交互に用いるＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式では、送信ビームを形成するにあたり、伝搬路可逆性を利用できる利点に期待が寄せられている。通常、送信ビームを適切に制御するためには送信機でチャネル情報が必要となる。この際、ＴＤＤ方式において理想的な伝搬路可逆性が得られると、受信機から送信機へ（すなわち、逆リンクで）送信されるパイロット信号を用いて送信機がチャネル測定をすることで、容易に送信機から受信機へのチャネル状態を把握できる。

しかし、現実には送信機のアンテナ端から受信機のアンテナ端までの実伝搬路で可逆性は成り立つが、送信機と受信機の回路内のアナログデバイスの特性差により、デジタル領域で測定される伝搬路（以下、測定伝搬路と呼ぶ）では完全な可逆性が成り立たない。

そのため、デジタル領域で伝搬路測定を行う無線機では、可逆性を用いるために送受信系アナログ特性差を補償できるキャリブレーションが通常必要となる。そして、下記特許文献１には、このような、アナログ特性差を補償するキャリブレーションを実現するキャリブレーション装置が記載されている。具体的には、無線機内の複数アンテナ間でキャリブレーション用の試験信号のやり取りを行い、チャネル測定結果に基づいてキャリブレーション（アナログ特性差の補償）を行う方法が記載されている。

特開２００６−２７９６６８号公報

ここで、上記特許文献１に記載のキャリブレーション装置による方法を含む一般的なキャリブレーション方法では、実際の通信時（実環境で通信を行う場合）よりも小さい送信電力で試験信号を送信し、キャリブレーションを行う。これは、無線機内の複数アンテナが近い位置関係にあり、適切な受信電力とするためには、送信電力を抑える必要があるためである。すなわち、受信電力が大きすぎると、受信増幅器が飽和して適切なチャネル測定が行えない可能性があるからである。

一方、実際の通信時には、試験信号よりも大きな送信電力で信号を送信するが、無線機内の送信増幅器の特性は送信電力依存性をもち、増幅率又は送信電力が大きく変化すると、それに応じて送信信号の位相が変化する。そのため、試験信号を用いてキャリブレーションを行い、アンテナ間の位相関係を合わせても、実際の通信時における通信信号の送信時は電力依存性によって増幅器の特性が変化し、アンテナ間での位相関係を保持できない、という問題があった。すなわち、送信増幅器の増幅率を低く抑えることにより試験信号の送信電力を調整してキャリブレーションを行った場合には、補償精度が劣化する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力依存性に起因する増幅器の特性変動の影響を最小限に抑え、高精度にアンテナのキャリブレーションを行う通信装置およびキャリブレーション方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナ間で試験信号の送受信を行うことにより当該複数アンテナのキャリブレーションを行うＴＤＤ方式の通信装置であって、前記アンテナから送信する信号の電力を調整する構成として、入力信号を増幅させる増幅手段と、前記増幅手段から出力された信号を減衰させる、減衰率が可変の減衰手段と、前記減衰手段の減衰率を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記減衰手段が試験信号を減衰させる場合、減衰後の試験信号がキャリブレーション処理で使用可能な電力の信号となるように、前記減衰率を制御することを特徴とする。

この発明によれば、アンテナ間のキャリブレーションを行うための試験信号を送信するにあたって、アナログ変換された後の試験信号に対して所定のアナログ信号処理を実行して通常動作時に送信する信号の電力と同程度になるまで送信電力を一旦増幅し、さらに、当該増幅した信号をキャリブレーションが実行可能なレベルの送信電力となるまで減衰させて送信することとしたので、増幅器の送信電力依存性による影響を抑えた状態で試験信号を送信することができ、試験信号の受信側では、高精度にキャリブレーションを行うことができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信装置およびキャリブレーション方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

ここでまず、ＴＤＤ方式におけるキャリブレーションの必要性について図１を用いて説明する。図１は、実環境における通信装置＃１および＃２間の信号伝送モデルの一例を示す図である。図１において、Ｔ₁，Ｔ₂，…，Ｔ_Mは、アンテナ＃１，＃２，…，＃Ｍに対応する送信系のＲＦアナログ特性を示し、また、Ｒ₁，Ｒ₂，…，Ｒ_Mは、アンテナ＃１，＃２，…，＃Ｍに対応する受信系のＲＦアナログ特性を示している。また、ＤＡＣはデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログコンバータ、ＡＤＣは、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタルコンバータを示している。なお、送信系のＲＦアナログ特性は、送信増幅器、アナログ経路、アナログフィルタなどの特性を含み、受信系のＲＦアナログ特性は、受信増幅器、アナログ経路、アナログフィルタなどの特性を含む。

ＴＤＤ方式の通信では、通信装置が複数アンテナを用いて送信ビーム形成を行うにあたり、伝搬路可逆性を利用できる利点に期待が寄せられている。可逆性の成り立つＴＤＤ方式では上り(下り)リンクのチャネルを測定することで、下り(上り)リンクのチャネル状態を把握できる。その結果、受信側の通信装置がチャネル測定結果を制御情報としてフィードバックしなくても、送信側の通信装置は逆リンクでのチャネル測定結果を利用して送信ビーム制御が可能となる。たとえば、基地局から無線端末局への送信ビーム制御では、基地局は、無線端末局から自局への上りリンクにおけるチャネル測定結果を利用できる。しかしながら、現実には、図１に示したように実伝搬路での可逆性は成り立つものの、各送受信系アナログデバイスには特性差がある。そのため、送受信信号には、上りリンクと下りリンクで異なる位相雑音が加わり、デジタル領域で測定される伝搬路は上下リンクで異なる。従って、伝搬路可逆性（逆リンクでのチャネル測定結果）を利用するためには送受信アナログ特性差を補償するキャリブレーションが必要となる。ここで、ＲＦアナログ特性Ｔ₁，Ｔ₂，…，Ｔ_M又は送信電力が大きく変化すると、それに応じて送信増幅器の特性も変化する。すなわち、送信増幅器の特性は送信電力依存性を持つのが一般的である。

したがって、本発明にかかる通信装置では、以下の各実施の形態で示す手順によりキャリブレーションを実行する。

実施の形態１．
図２は、本実施の形態における通信装置の構成例を示す図であり、キャリブレーションを行うために必要な最小限の構成例を示している。図２に示したように、本実施の形態の通信装置１は、ＤＡＣ１１₁〜１１_M、増幅器１２₁〜１２_M、減衰器１３₁〜１３_M、ＡＤＣ１４₁〜１４_Mおよび制御部１５を含む。また、減衰器１３₁〜１３_Mには、それぞれアンテナが接続させている。なお、各増幅器の増幅率および各減衰器の減衰率は可変とする。本実施の形態ではキャリブレーション時に送信する試験信号を減衰器により減衰さることを特徴とする。

ＤＡＣ１１_m（ｍ＝１，２，…，Ｍ）は、デジタル／アナログコンバータであり、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。増幅器１２_mは、入力信号を増幅させる。減衰器１３_mは、入力信号を減衰させる。ＡＤＣ１４_mは、アナログ／デジタルコンバータであり、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。制御部１５は、増幅器１２_mが増幅処理を行う際の増幅率および減衰器１３_mが減衰処理を行う際の減衰率を個別に決定し、決定結果に従った処理を実行するように各増幅器および減衰器を制御する。

なお、ＤＡＣ１１_mから出力された信号（送信信号）は、増幅器１２_mによる増幅処理やフィルタリング処理を含む所定の処理が実行された後、減衰器１３_mへ入力される。そして、減衰器１３_mにおいて電力値が所望の値となるように調整された後、対応するアンテナを介して送信される。このときのＤＡＣ１１_mから出力され減衰器１３_mに入力されるまでの系（送信系）におけるＲＦアナログ特性を図２では「Ｔ_m」で示している。また、各アンテナで受信された信号は、対応する減衰器１３_mから出力され、所定の処理が実行された後、ＡＤＣへ入力される。このときの減衰器１３_mから出力されＡＤＣ１４_mに入力されるまでの系（受信系）におけるＲＦアナログ特性を図２では「Ｒ_m」で示している。

つづいて、本実施の形態の通信装置１の動作について、図３を用いて説明する。図３は、通信装置１の動作の一例を示すフローチャートであり、キャリブレーションを実行した後に他の通信装置と通信する場合の制御手順を示している。

（制御＃１）キャリブレーションを行うにあたり、制御部１５は、各増幅器の増幅率及び減衰器の減衰率を決定し、決定した増幅率および減衰率を各増幅器及び各減衰器へそれぞれ設定する（ステップＳ３１）。ここでは、各増幅器で使用する増幅率が通常動作時（他の通信装置と通信を行う場合）に使用する値にできるだけ近くなるように、かつ各減衰器で減衰させた後の信号（試験信号）の電力が既存のキャリブレーション処理時に送信する試験信号の電力（所望電力）に近くなるように（キャリブレーションで使用できる電力の試験信号となるように）、増幅率および減衰率を設定する。すなわち、従来の（既存の）キャリブレーション処理では、増幅器のみを制御し、増幅率を通常動作時とは異なる値とすることにより試験信号の電力が所望の値となるように調整しているのに対して、通信装置１では、増幅率および減衰率を制御し、通常動作時に増幅器１２_mから出力する信号（通信信号）の電力とキャリブレーション処理時に増幅器１２_mから出力する信号（試験信号）の電力とを同程度に保ちつつ受信側での試験信号の受信電力が所望の値となるように調整する。

（制御＃２）次に、アナログ特性差を補償するキャリブレーションを行う（ステップＳ３２）。具体的には、自身が備えるアンテナ間で試験信号のやり取りを行いアンテナ間のアナログ特性差を補償する。なお、キャリブレーション方法には従来からさまざまな方法があり、既存のいかなる方法を用いても構わない。

（制御＃３）他の通信装置との間で通信信号の送受信を行う場合、制御部１５は、各減衰器（減衰器１３₁〜１３_M）の減衰率を低減するように制御を行い、通信信号の送受信を行う（ステップＳ３３）。特別な場合として、減衰率を０とし、減衰を行わない構成としてもよい。なお、増幅率については、通常動作時に使用する増幅率となるように制御する。また、上記（制御＃２）で実行したキャリブレーション結果を反映させた通信信号を送信する。

以上のように、通信装置１は減衰器を備え、上記（制御＃１）ではキャリブレーション実行時の減衰器の減衰率を高める（入力信号の電力を下げる）ように設定を行い、さらに、増幅器の増幅率を従来のキャリブレーション方法を実行する場合よりも大きな値に設定することとした。すなわち、キャリブレーション用の試験信号を一旦大きく増幅させた後、減衰されてから送信することとした。これにより、受信側（受信系）では従来のキャリブレーション方法を実行する場合と同程度の電力で試験信号を受信できる。したがって、キャリブレーション用の試験信号送信時と通信信号送信時における送信増幅器の送信電力又は増幅率の差を従来技術よりも小さくでき、送信増幅器の電力依存性の問題を緩和できる。この結果、従来のキャリブレーション方法ではキャリブレーションを行ってもキャリブレーション時と通信時の送信電力の違いによる増幅器特性変化が問題となったが、本実施の形態の通信装置１では、この問題を低減できる。

特に、望ましい構成としては、（制御＃１）において増幅器の増幅率を通信信号送信時と同じとし、キャリブレーション用の試験信号を受信系が受信できるよう減衰器の減衰率を大きく調整する。この場合、増幅器の設定は通信時（通常動作時）とキャリブレーション実行時で同じ電力状態となるため、通信時と同じ状態でキャリブレーションを行える。その結果、キャリブレーション時に送信する試験信号と通信時送信する通信信号の送信電力の差によって生じた増幅器の特性差の問題を完全に解消できる。

ここで、本実施の形態では、上述した（制御＃１）および（制御＃２）で減衰器特性を含めてキャリブレーションを行うのに対して、（制御＃３）では減衰率をキャリブレーション時と異なる値として通信信号の送受信を行うが、この場合にも上下リンクの可逆性を維持できることを説明する。

まず、（制御＃１）および（制御＃２）の減衰器の設定状態では、キャリブレーションによって上下リンクの伝搬路可逆性を利用できる状態が構築される。次に、減衰器は一般に上下リンクで同じ特性を有する点に着目すると、減衰率を変化させたとしても上下リンクの減衰率は同一の設定となる。すなわち、下り(又は上り)リンクで減衰率が変化した分、上り(下り)リンクにおいても減衰率が変化し、減衰率を変化させた後も上下リンクの間の可逆性は維持される。このように、キャリブレーション時と通常動作時（通信信号送信時）とで減衰器の減衰率を変更しても、ＴＤＤ方式における伝搬路可逆性を維持できる。

以上をまとめると、本実施の形態では、キャリブレーション時に、試験信号を送信するアンテナの送受信系に共通する部分に減衰器を挿入することを特徴とし、この系における送信増幅率を大きくすることで増幅器を通信信号送信時に近い状態として送信増幅器の電力依存性の問題を解消する。また、通常動作時（通信信号の送信時）には減衰器の減衰率を０又は小さくすることを特徴とし、伝搬路可逆性を利用できる状態と保ったまま、アンテナから放射される送信電力を通信に必要な値とする。本実施の形態で示した手順でキャリブレーションを行うことにより、従来のキャリブレーションにおいて問題であった送信増幅器の電力依存性の問題を解消できる。

また、図２に示した通信装置は、説明の便宜上アンテナ数と同じ数の減衰器を備えた構成としたが、一部のアンテナに対応する系のみが減衰器を備える構成であってもよい。すなわち、少なくとも１つのアンテナの系のみが減衰器を備えた構成であればよい。例えば、２アンテナのキャリブレーションでは、一方のアンテナ（基準アンテナ）の系に対してのみ減衰器を挿入すれば、上記（制御＃１）および（制御＃２）で示した手順でのキャリブレーションが実現できる。このとき、基準アンテナからは減衰された試験信号が送信される。一方、基準アンテナ以外のアンテナからは減衰されていない試験信号が送信されるが、この信号は、基準アンテナで受信された後、減衰される。

また、上記説明では、図２に示した通信装置１が備える各減衰器の減衰率を可変とし、上記（制御＃３）として、制御部１５が各減衰器の減衰率を低減させる（０とする場合を含む）場合の例について示したが、各減衰器の減衰率は可変でなくてもよい。たとえば、図４に示したように、減衰器あり／なしを選択するための切り替えスイッチ２１_mを備えた構成とすれば、各減衰器減衰率は可変でなくてもよい。この場合、「減衰器なし」は「減衰率０」の状態に相当する。通信装置１ａの制御部１５ａは、通信装置１の制御部１５が行う減衰器１３_mの減衰率の制御に代えて、切り替えスイッチ２１_mの制御を行う。なお、切り替えスイッチ２１_mおよび制御部１５ａが信号選択手段としての動作を行う。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２について説明する。実施の形態１では、上記（制御＃２）で実行するキャリブレーションの方法として、既存の方法が利用可能であることを述べたが、本実施の形態では、既存方法の一例として、上記特許文献１に記載された技術を利用する場合について説明する。

図５は、実施の形態２の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置１ｂは、実施の形態１の通信装置１（図２参照）に対して、チャネル測定・補正係数制御部３１および補正部３２が追加された構成をとる。なお、これら以外の部分については、実施の形態１で説明した通信装置１の各部と同一であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。

チャネル測定・補正係数制御部３１は、各アンテナについてのキャリブレーションを行い、補正部３２が各アンテナから送信する信号を補正する際に使用する補正係数を算出する。すなわち、キャリブレーション手段としての動作を行う。補正部３２は、チャネル測定・補正係数制御部３１により算出された補正係数を利用して、各アンテナから送信する信号を補正する。

特許文献１に記載のキャリブレーション装置によるキャリブレーション（位相差検出方法）は３アンテナ以上の場合に適用可能であるが、上記（制御＃２）としてそのまま適用可能である。この場合、通信装置１ｂは、アンテナ間の距離又は位相差のデータをあらかじめ保持しておく。データは、たとえばチャネル測定・補正係数制御部３１で保持しておく。

キャリブレーションでは、まず、アンテナ＃１および＃２からアンテナ＃Ｍ（M≧3）へパイロット信号（試験信号）を送信してチャネル測定・補正係数制御部３１がアンテナ＃Ｍにおけるチャネル測定を行い（Ｓ５１、Ｓ５２）、次に、アンテナ＃Ｍからアンテナ＃１および＃２へパイロット信号を送信してチャネル測定・補正係数制御部３１がアンテナ＃１およびアンテナ＃２におけるチャネル測定を行う（Ｓ５３、Ｓ５４）。

次に、上記チャネル測定を実行して得られた各チャネル測定値と、保持しておいたアンテナ間の距離又は位相差のデータと、に基づいて、チャネル測定・補正係数制御部３１が補正係数を決定し、補正部３２は、アンテナごとに、送信信号の位相補正を行う。補正方法の詳細は特許文献１に記載された手順と同様である。すなわち、補正部３２は、入力された各送信信号に対して、対応する補正係数を乗算することにより位相補正を行う。

このように、上述した（制御＃２）におけるキャリブレーション方法として、特許文献１に記載のキャリブレーション装置によるキャリブレーションが適用可能である。

なお、本実施の形態では、通信装置１に対してチャネル測定・補正係数制御部３１および補正部３２を追加して通信装置１ｂを実現する場合について説明したが、通信装置１ａ（図４参照）に対してチャネル測定・補正係数制御部３１および補正部３２を追加することも可能である。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３について説明する。本実施の形態では、上記（制御＃２）におけるキャリブレーションの方法として、上記実施の形態２で示した方法とは異なる方法を利用する場合について説明する。

図６は、実施の形態３の通信装置による信号伝送モデルの一例を示す図であり、ＴＤＤ方式の通信装置である基地局の１アンテナと無線端末のアンテナ＃ｍとの間の伝送モデルを示している。なお、図６に示した本実施の形態の通信装置（無線端末）の構成は、実施の形態２で示した通信装置１ｂと同様であり、同一部分には同一の符号を付している。なお、補正部３２は、入力信号に対して補正係数（ｕ_m）を乗算する複数の補正係数乗算部３２_m（ｍ＝１，…，Ｍ）を備えている。以下、基地局および無線端末のアンテナ＃ｍの送信アナログ利得をそれぞれＴ_BS，Ｔ_m、受信アナログ利得をそれぞれＲ_BS，Ｒ_mとして説明を行う。通常、無線通信システムにおいてＴ_BS，Ｔ_m，Ｒ_BS，Ｒ_mは、フェージング周期に比べて十分長い時間単位ｔ_RF（例えば、１０秒以上）でアナログデバイスの温度特性に応じて変動する。

このとき、基地局と無線端末のアンテナ＃ｍの間のデジタル領域において測定される上りリンク測定伝搬路の利得ｈ_m ^(UL)および下りリンク測定伝搬路の利得ｈ_m ^(DL)はそれぞれ次式（１）で表される。
ｈ_m ^(UL)＝Ｔ_m・ｇ_m ^(UL)・Ｒ_BS
ｈ_m ^(DL)＝Ｔ_BS・ｇ_m ^(DL)・Ｒ_m …（１）

ここで、ｇ_m ^(UL)，ｇ_m ^(DL)はそれぞれ上りリンクおよび下リンクにおける基地局と無線端末のアンテナ＃ｍの間の実伝搬路の利得である。電波伝搬理論によれば変動の無い実伝搬路では可逆性が成り立ちｇ_m ^(UL)＝ｇ_m ^(DL)となる。この関係は、アンテナのカップリングや種々の反射のある無線通信環境で成り立つ。

ここでは、図６に示すように無線端末のアンテナ＃ｍのデジタル領域（無線端末の各アンテナに対応するデジタル信号処理部）においてそれぞれ複素補正係数ｕ_m（ｍ＝１，…，Ｍ）を送信信号に乗じてキャリブレーションを行う。具体的には、補正係数乗算部３２_mが複素補正係数ｕ_mを乗算する。このとき、基地局と無線端末のアンテナ＃ｍの間の補正を行った上りリンク測定伝搬路はｕ_mｈ_m ^(UL)、補正を行った下りリンクの測定伝搬路はｈ_m ^(DL)と表される。従って、無線端末のアンテナ＃ｍ（ｍ＝１，…，Ｍ）と基地局の間で可逆性を維持するためには次式（２）の条件が必要となる。

式（１）を用いると、式（２）は次式（３）の形式に書き表せる。

ここで、ｕ₁＝１と設定し、さらに、ｕ_m（ｍ＝２，…，Ｍ）を次式（４）に設定すれば上式（３）は満たされる。

ここで、ｈ_m ^self,Fは無線端末のアンテナ＃ｍからアンテナ＃１への測定伝搬路の利得、ｈ_m ^self,Rは無線端末のアンテナ＃１からアンテナ＃ｍへの測定伝搬路の利得であり、これらは、それぞれ次式（５）で表される。
ｈ_m ^self,F＝（Ｌ_mＴ_m）・ｇ_m ^self,F・（Ｌ₁Ｒ₁）
ｈ_m ^self,R＝（Ｌ₁Ｔ_l）・ｇ_m ^self,R・（Ｌ_mＲ_m） …（５）

ここで、Ｌ_mは無線端末のアンテナ＃ｍに対応する減衰器の利得、ｇ_m ^self,Fは無線端末のアンテナ＃ｍからアンテナ＃１への実伝搬路の利得、ｇ_m ^self,Rは無線端末のアンテナ＃１からアンテナ＃ｍへの実伝搬路の利得であり、実伝搬路では可逆性（ｇ_m ^self,R＝ｇ_m ^self,F）が成り立つ。上式（５）ではキャリブレーション時の各アンテナにおける減衰器の影響Ｌ_mを含んでいる。

従って、減衰器の存在下で上式（４）の係数を設定すれば、キャリブレーションを行える。以下に、本実施の形態の通信装置におけるキャリブレーション（実施の形態１で示した（制御＃２）におけるキャリブレーション）の手順を示す。なお、本手順のフローチャートを図７に示す。

（手順＃２−１）各アンテナ＃ｍからパイロット信号（試験信号）を送信し、さらに、これらのパイロット信号をアンテナ＃１で受信し、受信パイロット信号を用いてアンテナ＃ｍ（ｍ＝２，…，Ｍ）からのパイロット信号に対応するチャネル（測定伝搬路の利得）ｈ_m ^self,Fを測定する（ステップＳ７１）。チャネル測定は、チャネル測定・補正係数制御部３１が行う。
（手順＃２−２）アンテナ＃１からパイロット信号を送信し、さらに、このパイロット信号をアンテナ＃ｍ（Ｍ＝２，…，Ｍ）で受信し、受信パイロット信号を用いてアンテナ＃１からのパイロット信号に対応する各チャネルｈ_m ^self,Rを測定する（ステップＳ７２）。チャネル測定は、チャネル測定・補正係数制御部３１が行う。
（手順＃２−３）チャネル測定・補正係数制御部３１は、上記手順（２−１）および（２−２）を実行して得られた測定チャネル情報ｈ_m ^self,F，ｈ_m ^self,R（ｍ＝２，…，Ｍ）を用いて、アンテナ＃ｍの補正係数ｕ_m＝ｈ_m ^self,R／ｈ_m ^self,Fを算出する（ステップＳ７３）。

このように、本実施の形態のキャリブレーションでは、チャネル測定・補正係数制御部３１において、特定の１つのアンテナから信号を送信してｍ番目のアンテナにおいてチャネルを測定し、さらに、ｍ番目のアンテナから信号を送信して当該特定のアンテナでチャネルを測定し、前記２つのチャネル測定値の比を用いて送信信号または受信信号の振幅位相（振幅および位相）または位相を補正することとしたので、測定伝搬路において可逆性を保持できる。伝搬路可逆性を保持できることは上述の式（１）〜（５）における理論展開としても証明される。

なお、本実施の形態で述べた手法は、実施の形態２で示したキャリブレーションとは異なり、アンテナ間隔等のデータを予め保持しておく必要がない（アンテナ間隔等のデータを利用せずにキャリブレーションが実行できる）。また、実施の形態２で示したキャリブレーションは３アンテナ以上の場合に適用可能であったが、本実施の形態のキャリブレーションは２アンテナ以上（Ｍ≧２）であれば適用可能である。

実施の形態４．
つづいて、実施の形態４について説明する。本実施の形態は実施の形態１で示した（制御＃１）において増幅器の増幅率と減衰器の減衰率を決定する方法について説明する。

キャリブレーションを行う際の試験信号の受信電力は受信増幅器の許容範囲に収める必要がある。そこで、まず微弱な試験信号を対象送信アンテナから一旦送信し、対象となる受信アンテナで受信する。その受信電力レベルが許容可能な範囲となるように送信増幅器（図２に示した通信装置１の増幅器１２_mに相当）の増幅率を上げた後、その状態を基準として以後減衰器（図２に示した通信装置１の減衰器１３_mに相当）の減衰率と送信増幅器の増幅率を同じ変化率で増加させる。例えば、増幅率を１０ｄＢ増加すれば、減衰率も同時に１０ｄＢ増加する。この操作を送信増幅器の増幅率が通信信号送信状態と同程度となるまで、何度も繰り返す。

送信増幅器の増幅率とこれに対応する減衰器の減衰率を同じ率で同時に変更することにより、試験信号を受信するアンテナでは同じ受信電力状態を保つことができる。また、受信側での受信電力を受信増幅器の許容範囲内に収めた状態を維持したまま送信増幅器を通信時と同じ状態に近づけることができる。

このように、送信増幅器の増幅率と減衰器の減衰率を同じ率で何度も変更することも本発明の特徴の一つに属する。

以上のように、本発明にかかる通信装置およびキャリブレーション方法は、複数アンテナのキャリブレーションを行う場合に有用であり、特に、近接するアンテナ間で試験信号を送受信してキャリブレーションを行う通信装置およびキャリブレーション方法に適している。

実環境における信号伝送モデルの一例を示す図である。 本発明にかかる通信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。 本発明にかかる通信装置の実施の形態１における制御のフローチャートである。 本発明にかかる通信装置の実施の形態１の他の構成例を示す図である。 本発明にかかる通信装置の実施の形態２の構成例を示す図である。 実施の形態３の通信装置による信号伝送モデルの一例を示す図である。 実施の形態３の通信装置が実行するキャリブレーション手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 通信装置
１１₁〜１１_M ＤＡＣ
１２₁〜１２_M 増幅器
１３₁〜１３_M 減衰器
１４₁〜１４_M ＡＤＣ
１５、１５ａ 制御部
２１₁〜２１_M 切り替えスイッチ
３１ チャネル測定・補正係数制御部
３２ 補正部
３２₁〜３２_M 補正係数乗算部

Claims (10)

1. 複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナ間で試験信号の送受信を行うことにより当該複数アンテナのキャリブレーションを行うＴＤＤ方式の通信装置であって、
   前記アンテナから送信する信号の電力を調整する構成として、
   入力信号を増幅させる増幅手段と、
   前記増幅手段から出力された信号を減衰させる、減衰率が可変の減衰手段と、
   前記減衰手段の減衰率を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記減衰手段が試験信号を減衰させる場合、減衰後の試験信号がキャリブレーション処理で使用可能な電力の信号となるように、前記減衰率を制御することを特徴とする通信装置。
2. 前記制御手段は、前記減衰手段が他の通信装置へ送信する信号を減衰させる場合の減衰率が、試験信号を減衰させる場合の減衰率よりも低くなるように、前記減衰率を制御することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記制御手段は、前記減衰手段が他の通信装置へ送信する信号を減衰させる場合の減衰率が「０」となるように、前記減衰率を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記増幅手段の増幅率を可変とし、
   前記制御手段は、前記減衰率を変更する場合、当該減衰率の変更量と同じ変更量で前記増幅率を変更することを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信装置。
5. さらに、
   前記複数のアンテナの中の一部のアンテナである第１のアンテナ経由で送信され、当該第１のアンテナとは異なる第２のアンテナ経由で受信された試験信号に基づいてキャリブレーションを行うキャリブレーション手段と、
   前記キャリブレーション手段によるキャリブレーション結果に基づいて、他の通信装置へ送信する信号の位相を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の通信装置。
6. 複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナ間で試験信号の送受信を行うことにより当該複数アンテナのキャリブレーションを行うＴＤＤ方式の通信装置であって、
   前記アンテナから送信する信号の電力を調整する構成として、
   入力信号を増幅させる増幅手段と、
   前記増幅手段から出力された信号を減衰させる減衰手段と、
   前記増幅手段から出力された第１の信号と、当該第１の信号を前記減衰手段により減衰させて得られた第２の信号と、のいずれか一つを選択し、前記複数のアンテナのすべてまたは一部を介して送信する信号選択手段と、
   を備え、
   前記信号選択手段は、試験信号を送信する場合、前記第２の信号を選択することを特徴とする通信装置。
7. 前記信号選択手段は、他の通信装置へ信号を送信する場合、前記第１の信号を選択することを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
8. さらに、
   前記複数のアンテナの中の一部のアンテナである第１のアンテナ経由で送信され、当該第１のアンテナとは異なる第２のアンテナ経由で受信された試験信号に基づいてキャリブレーションを行うキャリブレーション手段と、
   前記キャリブレーション手段によるキャリブレーション結果に基づいて、他の通信装置へ送信する信号の位相を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の通信装置。
9. 複数のアンテナを有するＴＤＤ方式の通信装置において、アンテナ毎のアナログ特性差を補償する場合のキャリブレーション方法であって、
   試験信号を増幅させる増幅ステップと、
   前記増幅ステップにて増幅された後の試験信号を減衰させ、所望電力の試験信号を生成する減衰ステップと、
   前記減衰ステップにて生成された所望電力の試験信号に基づいて、前記複数アンテナのキャリブレーションを行うキャリブレーションステップと、
   を含むことを特徴とするキャリブレーション方法。
10. 前記増幅ステップでは、他の通信装置へ送信する信号を増幅する場合と同等の増幅率にて前記試験信号を増幅させることを特徴とする請求項９に記載のキャリブレーション方法。

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