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特許7666522無線通信装置、無線通信装置の方法、及びプログラム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-14

(45)【発行日】2025-04-22

(54)【発明の名称】無線通信装置、無線通信装置の方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

H04B 7/06 20060101AFI20250415BHJP

【ＦＩ】

H04B7/06 982

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022569761

(86)(22)【出願日】2021-11-05

(86)【国際出願番号】 JP2021040738

(87)【国際公開番号】W WO2022130821

(87)【国際公開日】2022-06-23

【審査請求日】2023-06-12

(31)【優先権主張番号】P 2020209739

(32)【優先日】2020-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入健

(72)【発明者】

【氏名】田和憲明

(72)【発明者】

【氏名】桑原俊秀

【審査官】齊藤晶

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１８２８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０６４６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２３５８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１８５６８０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナのうちの１つ以外のアンテナから校正用ＤＬ（Down Link）信号を送信し、１つのアンテナで前記校正用ＤＬ信号を受信するＤＬ制御と、前記１つのアンテナから校正用ＵＬ（Up Link）信号を送信し、前記１つ以外のアンテナで前記校正用ＵＬ信号を受信するＵＬ制御と、を複数の前記アンテナごとに行う校正制御手段と、
前記ＤＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＤＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＤＬ信号と、前記ＵＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＵＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＵＬ信号と、に基づいて複数の前記アンテナごとに前記アンテナに接続する送信機のＤＬチャネル係数と受信機のＵＬチャネル係数を計算し、
前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数とに基づいて、無線ＤＬ信号を校正するための校正係数を計算する校正係数計算手段と、
前記校正係数に基づいて複数の前記アンテナのそれぞれから送信する前記無線ＤＬ信号の位相と振幅を調整する校正適用手段と、
を備え、
前記校正係数計算手段は、
前記１つ以外のアンテナから送信した送信時の前記校正用ＤＬ信号と前記１つのアンテナで受信した受信時の前記校正用ＤＬ信号とに基づいて前記１つ以外のアンテナに対応する複数の前記ＤＬチャネル係数を、複数の前記アンテナごとに計算し、
前記１つのアンテナから送信した送信時の前記校正用ＵＬ信号と前記１つ以外のアンテナで受信した受信時の前記校正用ＵＬ信号とに基づいて前記１つ以外のアンテナに対応する複数の前記ＵＬチャネル係数を、複数の前記アンテナごとに計算し、
前記ＤＬ制御と前記ＵＬ制御により得られた複数の校正用測定から計算した前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数とに基づいて、前記無線ＤＬ信号を校正するための前記校正係数を計算し、
前記校正係数計算手段は、
複数の前記校正用測定から計算した前記ＵＬチャネル係数に対する前記ＤＬチャネル係数の割合をＵＬ／ＤＬチャネル係数比率として計算し、
複数の前記校正用測定の前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率のうちの１つを基準チャネル係数比率として選択し、
複数の前記校正用測定の前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率に対する前記基準チャネル係数比率の割合を複数の校正用測定間の補正係数として計算し、
複数の前記校正用測定間の前記補正係数を用いて、複数の前記校正用測定に対して、前記ＵＬチャネル係数に対する前記ＤＬチャネル係数の割合を補正し、
前記校正係数計算手段は、
複数回の前記校正用測定を行い、前記１つのアンテナに対して複数の前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数が得られた場合、前記校正用ＤＬ信号又は前記校正用ＵＬ信号の受信電力に基づいて重み付け係数を求め、
前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数から、前記校正用測定ごとに前記ＵＬチャネル係数に対する前記ＤＬチャネル係数の比率を、前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率として計算し、
前記校正用測定ごとに前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、前記補正係数を用いて、前記校正用測定間の補正を行い、
複数の前記アンテナごとに、補正した前記校正用測定ごとの前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、前記重み付け係数に基づいて複数の前記校正用測定間で重み付け平均した重み付け平均ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を計算し、
前記重み付け平均ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、新たに前記校正係数とする、
無線通信装置。

【請求項2】

前記校正係数計算手段は、
複数の前記校正用測定で計算した複数の前記校正用測定間の前記補正係数を平均して平均補正係数を計算し、
前記平均補正係数を新たに前記補正係数とする、
請求項１に記載の無線通信装置。

【請求項3】

前記校正制御手段は、複数の前記アンテナのそれぞれから異なる周波数の前記校正用ＤＬ信号が送信するように制御する、
請求項１または２に記載の無線通信装置。

【請求項4】

前記校正適用手段は、複数の前記アンテナのいずれかの温度と前回の校正時の温度との差が所定温度以上の場合、又は、全ての前記アンテナの平均温度と前回の校正時の温度との差が前記所定温度以上の場合、前記無線ＤＬ信号の位相と振幅を再度調整する、
請求項１から３のいずれか１つに記載の無線通信装置。

【請求項5】

複数のアンテナのうちの１つ以外のアンテナから校正用ＤＬ（Down Link）信号を送信し、１つのアンテナで前記校正用ＤＬ信号を受信するＤＬ制御と、前記１つのアンテナから校正用ＵＬ（Up Link）信号を送信し、前記１つ以外のアンテナで前記校正用ＵＬ信号を受信するＵＬ制御と、を複数の前記アンテナごとに行うことと、
前記ＤＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＤＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＤＬ信号と、前記ＵＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＵＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＵＬ信号と、に基づいて複数の前記アンテナごとに前記アンテナに接続する送信機のＤＬチャネル係数と受信機のＵＬチャネル係数を計算することと、
前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数とに基づいて、無線ＤＬ信号を校正するための校正係数を計算することと、
前記校正係数に基づいて複数の前記アンテナのそれぞれから送信する前記無線ＤＬ信号の位相と振幅を調整することと、
前記１つ以外のアンテナから送信した送信時の前記校正用ＤＬ信号と前記１つのアンテナで受信した受信時の前記校正用ＤＬ信号とに基づいて前記１つ以外のアンテナに対応する複数の前記ＤＬチャネル係数を、複数の前記アンテナごとに計算することと、
前記１つのアンテナから送信した送信時の前記校正用ＵＬ信号と前記１つ以外のアンテナで受信した受信時の前記校正用ＵＬ信号とに基づいて前記１つ以外のアンテナに対応する複数の前記ＵＬチャネル係数を、複数の前記アンテナごとに計算することと、
前記ＤＬ制御と前記ＵＬ制御により得られた複数の校正用測定から計算した前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数とに基づいて、前記無線ＤＬ信号を校正するための前記校正係数を計算することと、
複数の前記校正用測定から計算した前記ＵＬチャネル係数に対する前記ＤＬチャネル係数の割合をＵＬ／ＤＬチャネル係数比率として計算することと、
複数の前記校正用測定の前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率のうちの１つを基準チャネル係数比率として選択することと、
複数の前記校正用測定の前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率に対する前記基準チャネル係数比率の割合を複数の校正用測定間の補正係数として計算することと、
複数の前記校正用測定間の前記補正係数を用いて、複数の前記校正用測定に対して、前記ＵＬチャネル係数に対する前記ＤＬチャネル係数の割合を補正することと、
複数回の前記校正用測定を行い、前記１つのアンテナに対して複数の前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数が得られた場合、前記校正用ＤＬ信号又は前記校正用ＵＬ信号の受信電力に基づいて重み付け係数を求めることと、
前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数から、前記校正用測定ごとに前記ＵＬチャネル係数に対する前記ＤＬチャネル係数の比率を、前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率として計算することと、
前記校正用測定ごとに前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、前記補正係数を用いて、前記校正用測定間の補正を行うことと、
複数の前記アンテナごとに、補正した前記校正用測定ごとの前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、前記重み付け係数に基づいて複数の前記校正用測定間で重み付け平均した重み付け平均ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を計算することと、
前記重み付け平均ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、新たに前記校正係数とすることと、
を備える無線通信装置の方法。

【請求項6】

複数のアンテナのうちの１つ以外のアンテナから校正用ＤＬ（Down Link）信号を送信し、１つのアンテナで前記校正用ＤＬ信号を受信するＤＬ制御と、前記１つのアンテナから校正用ＵＬ（Up Link）信号を送信し、前記１つ以外のアンテナで前記校正用ＵＬ信号を受信するＵＬ制御と、を複数の前記アンテナごとに行うことと、
前記ＤＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＤＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＤＬ信号と、前記ＵＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＵＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＵＬ信号と、に基づいて複数の前記アンテナごとに前記アンテナに接続する送信機のＤＬチャネル係数と受信機のＵＬチャネル係数を計算することと、
前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数とに基づいて、無線ＤＬ信号を校正するための校正係数を計算することと、
前記校正係数に基づいて複数の前記アンテナのそれぞれから送信する前記無線ＤＬ信号の位相と振幅を調整することと、
前記１つ以外のアンテナから送信した送信時の前記校正用ＤＬ信号と前記１つのアンテナで受信した受信時の前記校正用ＤＬ信号とに基づいて前記１つ以外のアンテナに対応する複数の前記ＤＬチャネル係数を、複数の前記アンテナごとに計算することと、
前記１つのアンテナから送信した送信時の前記校正用ＵＬ信号と前記１つ以外のアンテナで受信した受信時の前記校正用ＵＬ信号とに基づいて前記１つ以外のアンテナに対応する複数の前記ＵＬチャネル係数を、複数の前記アンテナごとに計算することと、
前記ＤＬ制御と前記ＵＬ制御により得られた複数の校正用測定から計算した前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数とに基づいて、前記無線ＤＬ信号を校正するための前記校正係数を計算することと、
複数の前記校正用測定から計算した前記ＵＬチャネル係数に対する前記ＤＬチャネル係数の割合をＵＬ／ＤＬチャネル係数比率として計算することと、
複数の前記校正用測定の前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率のうちの１つを基準チャネル係数比率として選択することと、
複数の前記校正用測定の前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率に対する前記基準チャネル係数比率の割合を複数の校正用測定間の補正係数として計算することと、
複数の前記校正用測定間の前記補正係数を用いて、複数の前記校正用測定に対して、前記ＵＬチャネル係数に対する前記ＤＬチャネル係数の割合を補正することと、
複数回の前記校正用測定を行い、前記１つのアンテナに対して複数の前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数が得られた場合、前記校正用ＤＬ信号又は前記校正用ＵＬ信号の受信電力に基づいて重み付け係数を求めることと、
前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数から、前記校正用測定ごとに前記ＵＬチャネル係数に対する前記ＤＬチャネル係数の比率を、前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率として計算することと、
前記校正用測定ごとに前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、前記補正係数を用いて、前記校正用測定間の補正を行うことと、
複数の前記アンテナごとに、補正した前記校正用測定ごとの前記ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、前記重み付け係数に基づいて複数の前記校正用測定間で重み付け平均した重み付け平均ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を計算することと、
前記重み付け平均ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、新たに前記校正係数とすることと、
をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、無線通信装置、無線通信装置の方法、及びプログラムに関するものであり、特に、分散アンテナの校正を容易に行うことが可能な無線通信装置、無線通信装置の方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年の基地局では、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送方式を用いて、通信容量の向上が図られている。ＭＩＭＯ伝送方式に対応した基地局は、複数のアンテナと変復調器を備え、それぞれから異なる無線信号を送受信する。この複数の無線信号（送受信信号）を用いて、空間的に無線信号（ユーザ信号）を多重することで、周波数利用効率を増加させている。ＭＩＭＯ伝送方式に対応した基地局では、複数のアンテナを用いて特定の方向へのアンテナゲインの増加や、ヌル形成による混信の抑圧などを行うことができる。この技術をビームフォーミングと呼び、主に２つの種類が有る。１つはアナログビームフォーミングであり、もう１つはデジタルビームフォーミングである。アナログビームフォーミングは、１つ以上の無線信号を複数のアンテナに分配（分散）し、それぞれに位相器などで異なる位相を与えることで、特定の方向のアンテナゲインを増加させる技術である。一方、デジタルビームフォーミングは、各アンテナの送受信信号の位相と振幅を調整する技術である。デジタルビームフォーミングに対応した基地局は、アンテナ数と同数のトランシーバを備え、各アンテナからの送受信信号をデジタル的に制御する。これにより、ＺＦ（Zero Forcing）やＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）などの空間多重技術を使用できる。ＺＦやＭＭＳＥでは、アンテナゲインのヌル方向の制御も行うため、複数の送受信信号の混信を抑え、より効率的に信号を多重することができる。

【0003】

空間多重技術を用いるためには、電波の伝搬環境を示すチャネル係数を求める必要がある。基地局は、チャネル係数を、例えば、基地局の受信信号（ＵＬ（Uplink）信号）を用いて、これに含まれるリファレンス信号から推定する。チャネル係数を推定する処理のことをチャネル推定という。基地局が複数のユーザ端末（ＵＥ：User Equipment）からのＵＬ信号を受信した場合、これらのＵＬ信号は混信してしまう。そこで、基地局は、チャネル推定で求めたチャネル係数と空間多重技術とを用いて、多重化されたＵＬ信号を分離することでそれぞれのＵＥとの間でＵＬ通信を行うことができる。一方、基地局からＵＥへのＤＬ（Down Link）通信では、ＵＬ信号から推定したチャネル係数を用いて、予め空間多重技術を適応したＤＬ信号を送信することで多重化したＤＬ通信を行う。チャネル係数を用いて、予め空間多重技術を適応したＤＬ信号を生成する処理をプリコーディングという。基地局は、プリコーディングを行うことで、ＤＬ通信において、ＵＥ間の混信を抑圧することができ、複数のＵＥと通信することができる。これにより、基地局は、同じ周波数帯域、且つ、同じ時間帯において、複数のユーザと通信することができ、周波数利用効率を向上させることができる。

【0004】

ＤＬ通信では、ＵＬ信号から推定したチャネル係数を用いて、予め空間多重技術を適応したＤＬ信号を送信する。これは、ＵＬ通信とＤＬ通信における伝搬チャネルの相反性を利用するものであり、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の通信で用いられる。チャネルの相反性をＭＩＭＯ伝送方式に用いるためには、各アンテナから送受信される送受信信号を校正する必要がある。この校正が不完全な場合、チャネル推定で得られるチャネル係数に受信機に起因する誤差が含まれ、無線信号を正確に空間多重することができない。また、送信機の誤差も空間多重に影響を与え通信特性を劣化させる。

【0005】

そこで、基地局は、通信に使用する送受信回路に加えて校正用送受信回路を備え、校正用送受信回路を用いて通信に使用する送受信回路を校正する場合がある。このようにすることで、基地局を運用場所に設置後も校正が可能なため、温度や経年変化による送受信特性の変化を補正でき、高い精度の空間多重技術を使用することができる。一方、基地局は、校正用送受信回路が追加となるため、コストや消費電力が増加してしまう。また、アナログビームフォーミングとデジタルビームフォーミングを組み合わせたハイブリッドビームフォーミングと呼ばれる技術を使用した基地局が有る。このような基地局においても、送受信回路の校正が必要である。

【0006】

ＭＩＭＯ伝送方式に対応した基地局を、ＭＩＭＯ装置、又は、ＭＩＭＯ基地局と称する。ＭＩＭＯ装置は、２つの種類に分けられる。１つは、複数のアンテナ部が１つの筐体に搭載されたＣ－ＭＩＭＯ（Collocated - MIMO）装置と、もう１つは、複数のアンテナ部のそれぞれが個別の筐体に搭載された分散ＭＩＭＯ装置である。分散ＭＩＭＯ装置をＤ－ＭＩＭＯ（Distributed - MIMO）装置と称する。アンテナ部の校正は、特に、Ｄ－ＭＩＭＯ装置で重要とされる。Ｄ－ＭＩＭＯ装置の複数のアンテナ部は、それぞれ異なる位置に設置され、１つのＲＵ（Radio Unit）部と有線で接続される。ＲＵ部は、デジタルベースバンド信号処理を行うＤＦＥ（Digital Front End）と変復調部とを備える。複数のアンテナ部のそれぞれは、アンテナと、ＲＵからのＤＬ信号を高周波帯域に変換するアップダウンコンバータ（Up/Down Converter）部と、を備える。Ｄ－ＭＩＭＯ装置は、ＲＵとアンテナ部とが離れているため、複数のアンテナ部のそれぞれのアンテナ端でＤＬ信号の振幅と位相を製造時に予め校正しておくことが難しい。このため、Ｄ－ＭＩＭＯ装置の校正は、Ｄ－ＭＩＭＯ装置を運用場所に設置後、外部測定器を用いて行う必要があった。外部測定器を用いて校正を行った場合、Ｄ－ＭＩＭＯ装置を設置後にアンテナ部の位置を変更することが難しく、また、Ｄ－ＭＩＭＯ装置の温度変化などによる位相と振幅の変化にも対応することが難しく、通信品質が低下するという課題があった。

【0007】

特許文献１には、「ベースステーションの第１の校正から決定される第１の修正情報がシステムモジュールから受信される。ベースステーションの少なくとも１つのアンテナからの信号が高周波モジュールで受信される。その受信信号及び第１の修正情報に基づいて第２の修正情報が決定される。」と記載されている。特許文献２には、「アダプティブアレイ通信を行う通信基地局において、通信中に、通信基地局に装備されているＮ本のアンテナ素子の内の任意の１本が送信するＣＣＨキャリアを残りの（Ｎ－１）本のアンテナ素子で受信するキャリブレーション用処理を実施して、各アンテナ素子の受信時の振幅比と位相差から、各アンテナ素子のキャリブレーションデータを決定する。」と記載されている。特許文献２には、「複数のアンテナのうちの１つ以外のアンテナから校正用ＤＬ（Down Link）信号を送信し、前記１つのアンテナで前記校正用ＤＬ信号を受信するＤＬ制御と、前記１つのアンテナから校正用ＵＬ（Up Link）信号を送信し、前記１つ以外のアンテナで前記校正用ＵＬ信号を受信するＵＬ制御と、を複数の前記アンテナごとに行うこと」は記載されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特表２０１３－５３５１２４号公報

【文献】特開２００８－１６６８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述したように、ＭＩＭＯ装置では、複数のアンテナ部の校正、すなわち、アンテナ間送受信誤差の校正が必要である。特に空間多重技術を用いたＣ－ＭＩＭＯ装置では、装置内に校正用のフィードバック送受信機（送受信回路）を追加し、これを用いて校正を行う場合がある。フィードバック送受信回路を備える場合、これに加えて、各信号経路からのフィードバック送受信回路への信号配線も必要なる。これらにより、Ｃ－ＭＩＭＯ装置が複雑化するとともに、コストや消費電力が増加するという課題があった。また、Ｄ－ＭＩＭＯ装置は、アンテナ部と変復調部とが分離しており、製造時にアンテナ部の校正を行うことが難しい。よって、Ｄ－ＭＩＭＯ装置を運用場所に設置した後に、外部測定器を用いてアンテナ部を校正する必要がある。外部測定器を用いた校正は頻繁に行うことが難しいため、アンテナ部の設置位置を変更することが難しい。また、Ｄ－ＭＩＭＯ装置の温度変化などによる通信特性の劣化に対応するため、その都度、アンテナ部の校正をすることが難しいという課題があった。

【0010】

本開示の目的は、上述した課題のいずれかを解決する無線通信装置、無線通信装置の方法、及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示に係る無線通信装置は、
複数のアンテナのうちの１つ以外のアンテナから校正用ＤＬ（Down Link）信号を送信し、前記１つのアンテナで前記校正用ＤＬ信号を受信するＤＬ制御と、前記１つのアンテナから校正用ＵＬ（Up Link）信号を送信し、前記１つ以外のアンテナで前記校正用ＵＬ信号を受信するＵＬ制御と、を複数の前記アンテナごとに行う校正制御部と、
前記ＤＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＤＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＤＬ信号と、前記ＵＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＵＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＵＬ信号と、に基づいて複数の前記アンテナごとに前記アンテナに接続する送信機のＤＬチャネル係数と受信機のＵＬチャネル係数を計算し、
前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数とに基づいて、無線ＤＬ信号を校正するための校正係数を計算する校正係数計算部と、
前記校正係数に基づいて複数の前記アンテナのそれぞれから送信する前記無線ＤＬ信号の位相と振幅を調整する校正適用部と、
を備える。

【0012】

本開示に係る無線通信装置の方法は、
複数のアンテナのうちの１つ以外のアンテナから校正用ＤＬ（Down Link）信号を送信し、前記１つのアンテナで前記校正用ＤＬ信号を受信するＤＬ制御と、前記１つのアンテナから校正用ＵＬ（Up Link）信号を送信し、前記１つ以外のアンテナで前記校正用ＵＬ信号を受信するＵＬ制御と、を複数の前記アンテナごとに行うことと、
前記ＤＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＤＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＤＬ信号と、前記ＵＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＵＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＵＬ信号と、に基づいて複数の前記アンテナごとに前記アンテナに接続する送信機のＤＬチャネル係数と受信機のＵＬチャネル係数を計算することと、
前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数とに基づいて、無線ＤＬ信号を校正するための校正係数を計算することと、
前記校正係数に基づいて複数の前記アンテナのそれぞれから送信する前記無線ＤＬ信号の位相と振幅を調整することと、
を備える。

【0013】

本開示に係るプログラムは、
複数のアンテナのうちの１つ以外のアンテナから校正用ＤＬ（Down Link）信号を送信し、前記１つのアンテナで前記校正用ＤＬ信号を受信するＤＬ制御と、前記１つのアンテナから校正用ＵＬ（Up Link）信号を送信し、前記１つ以外のアンテナで前記校正用ＵＬ信号を受信するＵＬ制御と、を複数の前記アンテナごとに行うことと、
前記ＤＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＤＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＤＬ信号と、前記ＵＬ制御において複数の前記アンテナから送信した前記校正用ＵＬ信号と複数の前記アンテナで受信した前記校正用ＵＬ信号と、に基づいて複数の前記アンテナごとに前記アンテナに接続する送信機のＤＬチャネル係数と受信機のＵＬチャネル係数を計算することと、
前記ＤＬチャネル係数と前記ＵＬチャネル係数とに基づいて、無線ＤＬ信号を校正するための校正係数を計算することと、
前記校正係数に基づいて複数の前記アンテナのそれぞれから送信する前記無線ＤＬ信号の位相と振幅を調整することと、
をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、分散アンテナの校正を容易に行うことが可能な無線通信装置、無線通信装置の方法、及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１に係る無線通信装置を例示するブロック図である。

【図2】実施の形態１に係る分散アンテナの設置を例示する模式図である。

【図3】実施の形態１に係る分散アンテナの設置を例示する模式図である。

【図4】実施の形態１に係るＤ－ＭＩＭＯ装置の構成を例示するブロック図である。

【図5】実施の形態１に係るデジタルフロントエンドＤＦＥを例示するブロック図である。

【図6】実施の形態１に係るＤ－ＭＩＭＯ装置の動作を例示するブローチャートである。

【図7】実施の形態１に係る校正用ＤＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。

【図8】実施の形態１に係る校正用ＤＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。

【図9】実施の形態１に係る校正用ＤＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。

【図10】実施の形態１に係る校正用ＤＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。

【図11】実施の形態１に係る校正用ＵＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。

【図12】実施の形態２に係る分散アンテナと外部アンテナの設置を例示する模式図である。

【図13】実施の形態３に係るＤ－ＭＩＭＯ装置の構成を例示するブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。

【0017】

［実施の形態１］
＜無線通信装置の構成の概要＞
図１は、実施の形態１に係る無線通信装置を例示するブロック図である。
図１は、実施の形態１に係る無線通信装置の最小構成を示す。
無線通信装置をＤ－ＭＩＭＯ装置と称することもある。
実施の形態１では、複数のアンテナとしてＤ－ＭＩＭＯ装置の分散アンテナを例に挙げて説明するが、これには限定されない。

【0018】

図１に示すように、実施の形態１に係る無線通信装置１１は、校正制御部１１１と、校正係数計算部１１２と、校正適用部１１３と、を備える。

【0019】

校正制御部１１１は、複数の分散アンテナＤＡのうちの１つ以外のアンテナから校正用ＤＬ（Down Link）信号を送信し、１つのアンテナで校正用ＤＬ信号を受信するＤＬ制御を行う。すなわち、複数の分散アンテナＤＡのうちの１つのアンテナを校正用アンテナとして使用する。１つのアンテナは、例えば、分散アンテナＤＡ１である。校正制御部１１１は、１つのアンテナから校正用ＵＬ（Up Link）信号を送信し、１つ以外のアンテナで校正用ＵＬ信号を受信するＵＬ制御を行う。校正制御部１１１は、ＤＬ制御とＵＬ制御を、複数の分散アンテナＤＡごとに行う。

【0020】

校正係数計算部１１２は、ＤＬ制御において複数の分散アンテナＤＡから送信した校正用ＤＬ信号と複数の分散アンテナＤＡで受信した校正用ＤＬ信号と、ＵＬ制御において複数の分散アンテナＤＡから送信した校正用ＵＬ信号と複数の分散アンテナで受信した校正用ＵＬ信号と、に基づいて複数の分散アンテナごとに分散アンテナに接続する送信機のＤＬチャネル係数と受信機のＵＬチャネル係数を計算する。校正係数計算部１１２は、ＤＬチャネル係数とＵＬチャネル係数とに基づいて、無線ＤＬ信号を校正するための校正係数を計算する。

【0021】

校正係数計算部１１２は、ＤＬチャネル係数とＵＬチャネル係数とに基づき、ＤＬチャネル係数に含まれるＤＬ伝搬チャネルはＵＬチャネル係数に含まれるＵＬ伝搬チャネルに等しいものとして、複数の分散アンテナＤＡごとに送受信利得比率を計算し、無線ＤＬ信号を校正するための校正係数としてもよい。

【0022】

校正適用部１１３は、校正係数に基づいて複数の分散アンテナのそれぞれから送信する無線ＤＬ信号の位相と振幅を調整する。無線ＤＬ信号のことを、ＤＬ信号と称することもある。

【0023】

実施の形態１に係る無線通信装置１１は、複数の分散アンテナＤＡのうちの１つのアンテナを校正用アンテナとして使用して校正用測定を行う。上記校正用アンテナとして用いる１つの分散アンテナＤＡを、複数の分散アンテナＤＡのうちいずれかの１つの分散アンテナＤＡに変えつつ複数回校正用測定を行う。これにより、実施の形態１によれば、外部測定器、校正専用アンテナ、若しくは校正専用回路が無くても分散アンテナＤＡの校正を行うことができる。その結果、分散アンテナの校正を容易に行うことが可能な無線通信装置、無線通信装置の方法、及びプログラムを提供することができる。

【0024】

校正係数計算部１１２は、１つ以外のアンテナから送信した送信時の校正用ＤＬ信号と１つのアンテナで受信した受信時の校正用ＤＬ信号とに基づいて、ＤＬ電波伝搬の特性（伝搬チャネル）と分散アンテナＤＡの送信特性を含むＤＬチャネル係数であって、１つ以外のアンテナに対応する複数のＤＬチャネル係数を、複数の分散アンテナＤＡごとに計算する。上記ＤＬチャネル係数の計算を、上記校正用アンテナを変えて行った複数の校正用測定に対しても実施する。

【0025】

校正係数計算部１１２は、１つのアンテナから送信した送信時の校正用ＵＬ信号と１つ以外のアンテナで受信した受信時の校正用ＵＬ信号とに基づいて、ＵＬ電波伝搬の特性（伝搬チャネル）と分散アンテナＤＡの受信特性を含むＵＬチャネル係数であって、１つ以外のアンテナに対応する複数のＵＬチャネル係数を、複数の分散アンテナＤＡごとに計算する。上記ＵＬチャネル係数の計算を、上記校正用アンテナを変えて行った複数の校正用測定に対しても実施する。

【0026】

校正係数計算部１１２は、複数の校正用測定ごと、かつ、複数の分散アンテナＤＡごとの複数のＤＬチャネル係数と複数のＵＬチャネル係数とに基づいて、複数の校正用測定ごと、かつ、複数の分散アンテナＤＡごとにＵＬチャネル係数に対するＤＬチャネル係数の比率（ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率）比率を計算する。校正係数計算部１１２は、ＤＬチャネル係数とＵＬチャネル係数とに基づいて、無線ＤＬ信号を校正するための校正係数を計算する。ＤＬチャネル係数とＵＬチャネル係数には、分散アンテナＤＡの送受信特性も含まれる。ただし、ＤＬチャネル係数に含まれる伝搬チャネルは、ＵＬチャネル係数に含まれる伝搬チャネルに等しいものとする。すなわち、ＤＬもＵＬも同じ伝搬路なので、伝搬チャネルは等しいものとした。

【0027】

校正係数計算部１１２は、複数回の校正用測定のうち基準とする校正用測定おける校正用アンテナと、基準とする分散アンテナとのＵＬ／ＤＬチャネル係数比率と、
基準以外の校正用測定における校正用アンテナと、基準とする分散アンテナとのＵＬ／ＤＬチャネル係数比率との、
比率を計算する。この比率を校正用測定の補正係数と称する。
複数の校正用測定間の補正係数を用いて、複数の校正用測定に対して、ＵＬチャネル係数に対するＤＬチャネル係数の割合を補正する。
上記、基準とする分散アンテナを複数とし、上記複数の基準分散アンテナで計算した補正係数を平均して、新たに補正係数としてもよい。

【0028】

校正係数計算部１１２は、複数回校正用測定を行い、１つの分散アンテナＤＡに対して、複数のＤＬチャネル係数とＵＬチャネル係数が得られた場合（複数有効な測定があった場合）、校正用ＤＬ信号又は校正用ＵＬ信号の受信電力に基づいて重み付け係数を求める。
校正係数計算部１１２は、上記ＤＬチャネル係数とＵＬチャネル係数から、校正用測定ごとにＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を計算する。
校正係数計算部１１２は、上記校正用測定ごとにＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、上記補正係数を用いて、校正用測定間の補正を行う。
校正係数計算部１１２は、複数の分散アンテナＤＡごとに、補正した前記校正用測定ごとのＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を、重み付け係数に基づいて複数校正用測定間で重み付け平均した、重み付け平均ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を計算する。
重み付け平均ＵＬ／ＤＬチャネル係数比率を校正係数と称する。

【0029】

校正係数計算部１１２は、受信電力が所定電力以上の校正用ＤＬ信号に対応するＤＬチャネル係数を、複数測定のＤＬチャネル係数のうちから選択する。校正係数計算部１１２は、受信電力が所定電力以上の校正用ＵＬ信号に対応するＤＬチャネル係数を、複数測定のＵＬチャネル係数のうちから選択する。校正係数計算部１１２は、選択したＤＬチャネル係数と選択したＵＬチャネル係数を使用して、複数の分散アンテナＤＡごとに校正係数を計算してもよい。

【0030】

校正制御部１１１は、複数の分散アンテナのそれぞれから送信される無線ＤＬ信号に校正用ＤＬ信号又は校正用ＵＬ信号を付加して校正用の測定を行ってもよい。

【0031】

＜無線通信装置の動作の概要＞
以下では、無線通信装置の１つとしてＤ－ＭＩＭＯ装置を例に挙げて説明する。また、Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１は、ＭＩＭＯ伝送に対応し、ＴＤＤ方式を使用していることを例に挙げて説明する。

【0032】

図２は、実施の形態１に係る分散アンテナの設置を例示する模式図である。
図３は、実施の形態１に係る分散アンテナの設置を例示する模式図である。
図２及び図３は、実施の形態１に係るＤ－ＭＩＭＯ装置の分散アンテナを運用場所、例えば、室内に設置した場合を上方から見た図である。

【0033】

図２は、校正時の通信状態を示す。図３は、運用時の通信状態を示す。実施の形態１では、分散アンテナＤＡの数は４つで、それぞれ室内の四隅に設置されたものとする。図２に示すように、分散アンテナＤＡ１から送信された電波は、柱で遮られるため、分散アンテナＤＡ３に届かず、逆もまた同様とする。また、図２に示す点線は、複数の分散アンテナＤＡが相互に通信可能なことを示す。

【0034】

分散アンテナＤＡ１から分散アンテナＤＡ４の全てを校正するものとする。校正は、校正用の既知信号である校正用信号を、これらの分散アンテナＤＡで送受信することで行う。実施の形態１は、外部測定器やＵＥ（User Equipment）を用いて校正することも可能だが、分散アンテナＤＡのみで校正を行うものとする。

【0035】

実施の形態１に係る分散アンテナＤＡで校正を行う方法は、通常の運用中のように、全ての分散アンテナＤＡを同じタイミングで送信と受信を切り替えるのでは無い。実施の形態１では、いずれかの分散アンテナＤＡの１つを、他の分散アンテナＤＡとは送信と受信を逆にして動作させる。すなわち、１つの分散アンテナＤＡを外部測定器のように用いる。この１つの分散アンテナＤＡを校正用アンテナと呼ぶ。これにより、Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１のみで校正が可能になる。

【0036】

実施の形態１に係るＤ－ＭＩＭＯ装置１１の分散アンテナＤＡは、運用場所によってさまざまな場所に設置される。そのため、図２に示す分散アンテナＤＡ１と分散アンテナＤＡ４のように、互いに信号が届かない場合がある。そこで、Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１の校正用信号を用いた校正（測定）は、校正用アンテナとして用いる分散アンテナＤＡを変更して複数回実施する。Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１は、複数回の測定結果を用いて、Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１の送信部分を校正するための校正係数を求める。その後、Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１は、求めた校正係数を、各分散アンテナＤＡから送信するＤＬ信号に付加することで校正を行う。

【0037】

＜無線通信装置の構成の詳細＞
図４は、実施の形態１に係るＤ－ＭＩＭＯ装置の構成を例示するブロック図である。
図５は、実施の形態１に係るデジタルフロントエンドＤＦＥを例示するブロック図である。

【0038】

図４に示すように、実施の形態１に係るＤ－ＭＩＭＯ装置１１は、分散アンテナ部ＤＡ１と分散アンテナ部ＤＡ２と分散アンテナ部ＤＡ３と分散アンテナ部ＤＡ４と無線部ＲＵとを備える。各分散アンテナ部ＤＡは、主にアンテナとＲＦアップダウンコンバータ部とを有する。分散アンテナ部ＤＡ１と分散アンテナ部ＤＡ２と分散アンテナ部ＤＡ３と分散アンテナ部ＤＡ４とを総称して分散アンテナ部ＤＡと称する。

【0039】

図４に示すデジタルフロントエンドＤＦＥは、図１に示す校正制御部１１１と校正係数計算部１１２と校正適用部１１３を含む。図４に示す分散アンテナ部ＤＡのＲＦアップダウンコンバータ部は、図１に示す送受信機１１４に含まれる。

【0040】

無線部ＲＵは、ＤＬ（Down Link）通信では、送信信号であるデジタル信号をアナログ信号に変換し、ＵＬ（Up Link）通信では、受信信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。無線部ＲＵと、４つの分散アンテナ部ＤＡ（分散アンテナ部ＤＡ１から分散アンテナ部ＤＡ４）のそれぞれは、ケーブルで接続されている。分散アンテナ部ＤＡは、ケーブルの届く範囲内で自由に設置することができる。実施の形態１では、分散アンテナ部ＤＡの数を４つとしたが、これには限定されない。分散アンテナ部ＤＡの数は、３つ以上でもよい。

【0041】

無線部ＲＵは、デジタル信号処理を行うデジタルフロントエンドＤＦＥ（Digital Front End）と、デジタル信号とアナログ変調信号とを変換する変復調器ＭＯＤＥＭと、を備える。無線部ＲＵは、分散アンテナ部ＤＡの数と同数である４つの変復調器ＭＯＤＥＭを有し、デジタルビームフォーミングを行う。無線部ＲＵと４つの分散アンテナ部ＤＡは、同軸ケーブルで接続され、同軸ケーブルを使用してアナログ変調信号を伝送する。

【0042】

分散アンテナ部ＤＡは、無線部ＲＵから送信されたアナログ変調信号を、ＲＦアップダウンコンバータ部でＲＦ信号にアップコンバートした後、アンテナから送信する。また、分散アンテナ部ＤＡは、アンテナで受信した信号を、ＲＦアップダウンコンバータ部でアナログ変調信号にダウンコンバートした後、無線部ＲＵに伝送する。

【0043】

デジタルフロントエンドＤＦＥのＤＬ信号の処理について以下に示す。
図５に示すように、デジタルフロントエンドＤＦＥは、ＤＬ信号の処理では、送信信号をレイヤマッパ（Layer mapper）部１１５１でレイヤごとに分けてレイヤ信号Ｘを出力する。この例では、レイヤ数は、例えば２つとする。プリコーディング（Precoding）部１１５２は、各レイヤ信号Ｘを、プリコーディング用ウェイト係数Ｗに従って重み付けし、互いに加算することにより４つのＤＬ信号ＷＸを生成する。校正適用部１１３は、プリコーディング後のＤＬ信号ＷＸに送受信機の誤差を校正する係数Ｃを乗算してＤＬ信号ＣＷＸを出力する。ＯＦＤＭ信号生成部１１５３は、プリコーディングと校正が行われたＤＬ信号ＣＷＸに対してＯＦＤＭ変調を行い、デジタルベースバンド信号を生成する。デジタルベースバンド信号は、変復調器ＭＯＤＥＭに送られ、アナログ変調信号に変換される。

【0044】

デジタルフロントエンドＤＦＥのＵＬ信号の処理について以下に示す。
ＯＦＤＭ信号復調部１１５４は、変復調器ＭＯＤＥＭから入力された受信ベースバンド信号（ＯＦＤＭ信号）を復調処理し、信号Ｕを出力する。これにより、受信ベースバンド信号は、タイムドメインの信号から周波数ドメインの信号に変換される。すなわち、サブキャリアごとの信号に変換される。ＯＦＤＭ復調された信号Ｕは、複数のＵＥとの多重通信間の混信や伝搬環境などの影響により位相と振幅が変化している信号である。

【0045】

チャネル推定部１１５５は、ＯＦＤＭ信号に含まれる既知のリファレンス信号、もしくは分散アンテナ部ＤＡ校正用信号を用いて、伝搬路（通信路）のチャネル係数Ｈ_ｕ、Ｈ_ｄを求める。ＵＬ信号、もしくは分散アンテナ部ＤＡ校正用ＵＬ信号からチャネル推定により求めたチャネル係数をＨ_ｕとする。分散アンテナ部ＤＡ校正用ＤＬ信号からチャネル推定により求めたチャネル係数をＨ_ｄとする。Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１は、チャネル係数Ｈ_ｕを用いて空間多重技術によって、信号混信の除去や位相・振幅の変化を補正し、レイヤごとのＵＬ信号を取得する。

【0046】

プリコーディングウェイト計算部１１５６は、空間多重技術を用いて、チャネル推定部１１５５で求められたチャネル係数Ｈ_ｕから、ＤＬ用のプリコーディング用ウェイト係数Ｗを計算する。校正係数計算部１１２は、チャネル係数Ｈ_ｕ、Ｈ_ｄを用いて、校正係数Ｃを計算する。校正適用部１１３は、校正係数Ｃを用いて、ＤＬ信号の校正を行う。

【0047】

＜無線通信装置の動作の詳細＞
図６は、実施の形態１に係るＤ－ＭＩＭＯ装置の動作を例示するブローチャートである。
図６は、実施の形態１に係るＤ－ＭＩＭＯ装置の校正時の動作を示す。
図７は、実施の形態１に係る校正用ＤＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。
図７は、分散アンテナＤＡ１から送信する校正用ＤＬ信号の周波数配置を示す。
図８は、実施の形態１に係る校正用ＤＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。
図８は、分散アンテナＤＡ２から送信する校正用ＤＬ信号の周波数配置を示す。
図９は、実施の形態１に係る校正用ＤＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。
図９は、分散アンテナＤＡ３から送信する校正用ＤＬ信号の周波数配置を示す。
図１０は、実施の形態１に係る校正用ＤＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。
図１０は、分散アンテナＤＡ４から送信する校正用ＤＬ信号の周波数配置を示す。
図１１は、実施の形態１に係る校正用ＵＬ信号の周波数配置を例示する模式図である。

【0048】

Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１は、以下に示すいずれかの動作を契機として、校正動作、すなわち、ＤＬ信号の位相と振幅を調整する動作を開始してもよい。
・Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１の起動時（電源投入時）。
・複数の分散アンテナＤＡのいずれかの温度と前回の校正時の温度との差が所定温度以上の場合、又は、全ての分散アンテナＤＡの平均温度と前回の校正時の温度との差が所定温度以上の場合。
・前回の校正時から所定時間以上経過した場合、
・ＤＬ信号の通信品質が所定期間以上の間、所定品質よりも低い場合。

【0049】

上記を契機として、図６に示すように、変数ｋに１を設定する（ステップＳ１０１）。ただし、変数ｋは、整数とする。

【0050】

変数ｋ＝１のため、分散アンテナＤＡｋは分散アンテナＤＡ１となる。分散アンテナＤＡ１を校正用アンテナに設定し、分散アンテナＤＡ１を使用して校正用の測定を行う（ステップＳ１０２）。ただし、ｋ番目の分散アンテナＤＡを、分散アンテナＤＡｋとする。

【0051】

分散アンテナＤＡｋ以外の全ての分散アンテナＤＡから、既知の校正用ＤＬ信号を送信し、分散アンテナＤＡｋで受信する（ステップＳ１０３）。校正用ＤＬ信号は、分散アンテナＤＡ間の混信を避けるため、複数の分散アンテナＤＡごとに異なる周波数（サブキャリア）に配置したＯＦＤＭ信号を使用する。

【0052】

図７から図１０に示すように、複数の分散アンテナＤＡごとに異なるサブキャリアに配置された校正用ＤＬ信号が割当てられる。校正用ＤＬ信号には、４サブキャリアに１つのサブキャリアが配置される。校正用アンテナとして使用する分散アンテナＤＡｋからは、校正用ＤＬ信号は送信しない。校正用アンテナとして使用する分散アンテナＤＡｋ以外の分散アンテナＤＡから送信され、分散アンテナＤＡｋで受信され測定された校正用ＤＬ信号（データ）は、通常のＯＦＤＭ信号受信時と同様に復調されチャネル推定された後に記憶部（図示せず）に保持される。この例では、分散アンテナＤＡ１から分散アンテナＤＡ４までの例を示したが、これには限定されない。

【0053】

ステップＳ１０３の後、分散アンテナＤＡｋから既知の校正用ＵＬ信号を送信し、分散アンテナＤＡｋ以外の分散アンテナＤＡで受信する（ステップＳ１０４）。

【0054】

図１１に示すように、校正用ＵＬ信号は、校正用ＤＬ信号と異なり、分散アンテナＤＡごとに配置されるサブキャリアを変更しない。校正用ＵＬ信号のサブキャリアマッピング（周波数配置）は、校正用ＤＬ信号とは異なり、全てのサブキャリアに配置される。各分散アンテナＤＡで受信した校正用ＵＬ信号（データ）は、通常のＯＦＤＭ信号の受信時と同様に復調されチャネル推定された後に記憶部に保持される。

【0055】

ステップＳ１０４の後、変数ｋに１を加算する（ステップＳ１０５）。

【0056】

変数ｋが４以下の場合（ステップＳ１０６：Ｎо）は、ステップＳ１０２に戻る。また、変数ｋが４よりも大きい場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進む。実施の形態１では、分散アンテナＤＡ１から順番に校正用アンテナに設定し、全ての分散アンテナＤＡが１度は校正用アンテナになるようにして測定を行う。

【0057】

ステップＳ１０６がＹｅｓの後、ステップＳ１０３とステップＳ１０４を繰り返して測定した校正用ＤＬ信号、又は、校正用ＵＬ信号（データ）に基づいて、校正係数を計算し、校正適用部１１３に適用する（ステップＳ１０７）。

【0058】

ステップＳ１０７の後、校正係数算出のための測定を終了し、通常の運用に戻る（ステップＳ１０８）。

【0059】

＜校正係数の計算方法＞
ここで、図６に示すステップＳ１０７で行う校正係数の計算方法について説明する。
図７から図１０に示すように、分散アンテナＤＡから出力した校正用ＤＬ信号は、それぞれの分散アンテナＤＡごとに異なるサブキャリアに配置される。例えば、分散アンテナＤＡ２から分散アンテナＤＡ４で送信された校正用ＤＬ信号は、校正用アンテナとしての分散アンテナＤＡ１で受信される。校正用ＤＬ信号は、ＯＦＤＭ復調され、サブキャリアごとに分けることで、複数の分散アンテナＤＡ相互の間の混信が無く受信される。

【0060】

ここで、ｉ番目の分散アンテナＤＡｉとの通信に使用するサブキャリアをｓ_ｉとする。校正用ＤＬ信号と校正用ＵＬ信号とを総称して、校正用信号と称することもある。
実施の形態１では、変数ｉは１から４の整数とする。図７から図１０に示すように、サブキャリアｓ_１は、例えば、１、５、９、…、番目のサブキャリアである。サブキャリアｓ_２は、２、６、１０、…、番目のサブキャリアである。ｋ番目の校正用アンテナで受信されたＯＦＤＭ信号を復調して得られたｓ_ｉ番目のサブキャリアのデータをｄ_ｋ、ｉ（ｓ_ｉ）と表すことにする。ｋ＝ｉの場合は、ｄ_ｋ、ｉ（ｓ_ｉ）＝０とする。

【0061】

校正用ＵＬ信号の測定においては、ｋ番目の分散アンテナＤＡｋから送信され、ｉ番目の分散アンテナＤＡｉで受信して得られた校正用ＵＬ信号のｓ_ｉ番目のサブキャリアの信号を、ｕ_ｋ、ｉ（ｓ_ｉ）とする。ｋ＝ｉの場合、ｕ_ｋ、ｉ（ｓ_ｉ）＝０とする。校正用ＵＬ信号は、図１１に示すように、全てのサブキャリアに配置されており、各分散アンテナＤＡの校正用ＤＬ信号で使用したサブキャリアを用いて校正係数の計算を行う。

【0062】

実施の形態１では、校正用アンテナを変えて、４回それぞれ校正用ＤＬ信号と校正用ＵＬ信号の測定を行う。校正用アンテナを変えたため、それぞれの校正用アンテナ間で送受信特性が異なる。ｋ番目の校正用アンテナの送信複素利得をε_ｋ、ｔとし、受信複素利得をε_ｋ、ｒとする。ここでの利得は、複素数で表される値であり、振幅と位相の情報を有する。よって、送信複素利得、受信複素利得と称するが、以後の記載では、複素を省略し送信利得、受信利得とすることがある。

【0063】

同様に、個々の分散アンテナＤＡにも誤差が存在する。ｉ番目の分散アンテナＤＡｉの送信複素利得をｅ_ｉ、ｔとし、受信複素利得をｅ_ｉ、ｒとする。実施の形態１は、この利得による運用中のＤＬ信号への影響を補正することを目的とする。実施の形態１では、分散アンテナＤＡの１つを校正用アンテナとして使用したため、ｋ＝ｉの場合、送信利得ε_ｋ、ｔと送信利得ｅ_ｉ、ｔ、又は、受信利得ε_ｋ、ｒと受信利得ｅ_ｉ、ｒは等しい。ただし、後述する実施の形態２と実施の形態３では異なる場合もあるため、別の利得として扱う。

【0064】

ｋ番目に測定した校正用ＤＬ信号ｄ_ｋ、ｉ（ｓ_ｉ）は、以下のように表せる。

ｈ_ｋ、ｉは、分散アンテナＤＡｉから分散アンテナＤＡｋまでの伝搬路のチャネル係数であり、ｘ_ｉは、分散アンテナＤＡｉから送信された既知の校正用ＤＬ信号である。式（１）中の（ｓ_ｉ）は、周波数（サブキャリア）に依存して変化することを示すが、以後、簡単のため省略して記載する。また、校正用ＤＬ信号ｄ_ｋ、ｉ（ｓ_ｉ）は、ＯＴＡ（Over The Air）で測定されたためノイズが含まれるが、この例では省略するものとする。

【0065】

同様に、ｋ番目に測定した校正用ＵＬ信号において、ｉ番目の分散アンテナＤＡｉで受信した信号ｕ_ｋ、ｉ（ｓ_ｉ）は、以下のように表せる。

ｙ_ｋは、校正用アンテナＣＡｋから送信された既知の校正用ＵＬ信号である。式（２）中の（ｓ_ｉ）は、周波数（サブキャリア）に依存して変化することを示すが、以後、簡単のため省略して記載する。また、校正用ＵＬ信号ｕ_ｋ、ｉ（ｓ_ｉ）は、ＯＴＡで測定されたため、ノイズが含まれるが、この例では省略する。

【0066】

測定した校正用ＤＬ信号ｄ_ｋ、ｉと測定した校正用ＵＬ信号ｕ_ｋ、ｉに含まれるチャネル係数ｈ_ｋ、ｉは、校正用信号が同じ伝搬経路を伝搬するものと考えて等しいものとする。式（１）と式（２）からそれぞれチャネル推定を行う。校正用ＤＬ信号ｄ_ｋ、ｉから推定したチャネル係数をｈ_{ｄ、ｋ、ｉ}とする。

既知の校正用ＤＬ信号ｘ_ｉは、ｘ_ｉ・ｘ_ｉ ^＊＝１とする。（＊）は共役複素数を表す。

【0067】

同様に、校正用ＵＬ信号から推定したチャネル係数ｈ_{ｕ、ｋ、ｉ}は、式（５）又は式（６）のように計算される。

既知の校正用ＵＬ信号ｙ_ｋは、ｙ_ｋ・ｙ_ｋ ^＊＝１とする。

【0068】

式（３）と式（５）で求めたチャネル係数ｈ_{ｄ、ｋ、ｉ}とチャネル係数ｈ_{ｕ、ｋ、ｉ}から、ｋ番目の校正用アンテナの送信利得ε_ｋ、ｔと受信利得ε_ｋ、ｒを補正する補正係数γ_ｋを求める。補正係数γ_ｋは、ｋ＝１から４のいずれかの測定を基準として求める。以下では、ｋ０番目の測定のうち、ｉ０番目の分散アンテナＤＡｉ０と通信して得られた校正用信号（データ）を基準として用いる。

ｋとｋ０とｉ０はそれぞれ異なる番号とする。

【0069】

式（７）と式（８）では、ｉ０番目の分散アンテナＤＡｉ０との測定結果のみで補正係数γ_ｋを求めたが、ｉ０の番号を変えて複数の分散アンテナＤＡとの通信から上記を計算し、平均して補正係数γ_ｋを算出しても良い。補正係数γ_ｋは、全てのｋ（この例では１から４）について計算する。ただし、ｋの値が変わるごとに分散アンテナＤＡｉ０の番号ｉ０を変えてもよい。基準としたｋ０番目の補正係数γ_ｋ０は１とする。

【0070】

ｋ番目で用いた校正用アンテナと、基準としたｋ０番目の校正用アンテナの配置によっては電波が届かず、校正用信号（データ）の取得ができない場合がある。基準とした校正用アンテナからの電波が届かない分散アンテナＤＡの番号を新たにｋ’とする。このようなｋ’番目の補正係数ε_ｋ’は、既に補正係数を求めたｋ１番目の測定を用い、式（９）、式（１０）のように求める。

【0071】

式（７）、式（９）のように、補正係数γ_ｋを求めるためには、２つの伝搬路が必要である。伝搬路が１つ以下の場合、γ_ｋはゼロとする。また、受信電力が所定閾値以下である伝搬路は無いものと判定しても良い。受信電力が所定閾値以下である場合、該当するｋ番目の校正アンテナとｉ番目の分散アンテナＤＡｉとの測定結果ｄ_ｋ、ｉとｕ_ｋ、ｉをともにゼロにする。

【0072】

補正係数γ_ｋは、周波数に依存しており、サブキャリアごとに異なる。全てのサブキャリア、又は一定のサブキャリア数ごとに平均して、補正係数γ_ｋを求めても良い。また、振幅利得が小さい場合、補正係数γ_ｋの振幅成分を無視し、補正係数γ_ｋの位相成分のみを用いても良い。

【0073】

Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１の送信部分における、分散アンテナＤＡの送信利得ｅ_ｉ、ｔと受信利得ｅ_ｉ、ｒを校正する校正係数ｃ_ｉは、式（１１）のようになる。

ただし、校正用アンテナを変えて行った校正用測定回数をＮ_ｍ個とする。実施の形態１の場合、Ｎ_ｍ＝４である。分散アンテナＤＡの数をＮ個とする。補正係数γ_ｋ＝０の場合、（γ_ｋ）^－１＝０とする。式（１１）は、式（１２）のように展開できる。式（１２）によると、校正係数ｃ_ｉは、（ｅ_ｉ、ｒ／ｅ_ｉ、ｔ）を、（｜ε_ｋ、ｒ｜^２｜ｈ_ｋ、ｒ｜^２）の重みを付けて平均したものである。また、（｜ε_ｋ、ｒ｜^２｜ｈ_ｋ、ｒ｜^２）は、校正用信号の受信電力に比例する。

【0074】

実際に校正用信号を測定する場合、分散アンテナＤＡの配置などによって受信電力は大きく変化する。通常、受信電力が大きいほど雑音の影響が小さくなり、精度の良い校正用信号を取得できる。そこで、（｜ε_ｋ、ｒ｜^２｜ｈ_ｋ、ｒ｜^２）で重みを付けて平均することで、精度の良い測定の影響を大きくし、精度の低い測定の影響を小さくすることにより、全体として精度の良い校正係数ｃ_ｉを得ることができる。

【0075】

実際に校正係数ｃ_ｉを、Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１に適応する場合、Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１のダイナミックレンジに合わせて校正係数ｃ_ｉを規格化する。また、式（１２）の（ε_ｋ０、ｔ／ε_ｋ０、ｒ）は、補正係数γ_ｋの基準とした校正用アンテナの送受信利得の比である。これは全ての分散アンテナＤＡで一定なため、ＤＬ信号の精度に影響しない。そこで、規格化と合わせて、（ε_ｋ０、ｔ／ε_ｋ０、ｒ）を省略して、式（１２）は近似的に、式（１３）のように表せる。

よって、分散アンテナＤＡの送受信利得の比を用いることで、Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１の送信部分の校正を行う。

【0076】

校正係数ｃ_ｉは、校正に使用したサブキャリアｓ_ｉごとに求められる。他の分散アンテナＤＡの校正に使用したサブキャリアなど、校正に使用しなかったサブキャリアの校正係数ｃ_ｉは、サブキャリアｓ_ｉの校正係数から内挿や外挿により求める。また、あるサブキャリア範囲で平均して校正係数を求めてもよい。これにより、分散アンテナＤＡ間の誤差の周波数特性も考慮して校正できる。

【0077】

実施の形態１では、全てのサブキャリアに校正用信号を配置したが、一部のサブキャリアのみを使用しても校正可能である。校正用信号を配置できなかったサブキャリアは、近傍のサブキャリアの校正結果から内挿・外挿して校正する。よって、運用中においてもリファレンス信号などのサブキャリアやタイミングを使用して校正を実行できる。

【0078】

＜効果＞
実施の形態１の効果を説明する。ここでは、２台のＵＥと空間多重を用いて通信する通常の運用状態（図３参照）での効果を説明する。以下の説明では、ＵＥの数をＭ＝２台とする。ＵＥの数は、一般的にＤ－ＭＩＭＯ装置１１のアンテナの本数以下であり、分散アンテナＤＡの数をＮ個とした場合、Ｍは、１からＮのいずれかの整数を取り得る。

【0079】

各ＵＥから送信され、分散アンテナＤＡで受信された（測定された）ＵＬ信号をＵとする。ＵＬ信号ＵはＮ行１列（以後、Ｎｘ１のように記載する）の行列であり、式（１４）のように表すことができる。

Ｈは伝搬路のチャネル係数でありＮｘＭの行列で表され、ＹはＵＥから送信されたＵＬ信号でありＭｘ１の行列で表される。Ｅ_ｒは分散アンテナＤＡの受信利得を表し、ｅ_ｉ、ｒを用いて、

と表され、ＮｘＮの対角行列となる。

【0080】

受信されたＵＬ信号Ｕからチャネル推定により求めたチャネル係数Ｈ_ｕは、式（１６）となる。

チャネル係数Ｈ_ｕに受信利得Ｅ_ｒが含まれることがわかる。

【0081】

プリコーディング用ウェイト係数Ｗは、式（１７）のように、空間多重技術の１つであるＺＦ（Zero-Forcing）アルゴリズムを用いて求める。

プリコーディング用ウェイト係数Ｗの上付きＴは転置行列を示し、上付き＋は疑似逆行列を示す。空間多重技術にはＺＦアルゴリズムの他に、ＭＭＳＥアルゴリズムなど複数のものがあるが、ＺＦアルゴリズムと同様に校正の効果を得られる。

【0082】

プリコーディング用ウェイト係数Ｗと、式（１１）に示す校正係数ｃ_ｉと、を乗算したＤＬ信号が各分散アンテナＤＡから送信される。そして、各ＵＥで受信されたＤＬ信号Ｄは以下のように表される。

ＸはＭｘ１の行列であり各ＵＥに送信する元信号である。実施の形態１では、１ＵＥあたり１レイヤで信号を伝送する。Ｃは実施の形態１の手法で求めた校正係数ｃ_ｉを有する式（１９）に示すようなＮｘＮの対角行列である。

Ｅ_ｔは分散アンテナＤＡの送信利得を表し、式（２０）のようなＮｘＮの対角行列となる。

校正係数行列Ｃは、式（１３）から式（１５）と式（２０）を用いて式（２１）のように表される。

【0083】

式（１８）に式（１７）と式（２１）を代入して式（２２）、式（２３）を得る。

これにより、実施の形態１で求めた校正係数Ｃを用いることで、Ｄ－ＭＩＭＯ装置１１の送信利得と受信利得を補正し、精度のよいＤＬ信号を送信することができる。

【0084】

尚、実施の形態１では、Ｄ－ＭＩＭＯ装置に適用することを例に挙げて説明したが、これには限定されない。実施の形態１は、Ｃ－ＭＩＭＯ装置にも適用可能である。Ｃ－ＭＩＭＯ装置は、複数のアンテナが１つの筐体に搭載されたＭＩＭＯ装置のことである。実施の形態１をＣ－ＭＩＭＯ装置に適用する場合、１つの筐体内に搭載された複数のアンテナのうちの１つを校正用アンテナとして動作させ、Ｄ－ＭＩＭＯ装置と同様に校正を行う。Ｃ－ＭＩＭＯ装置内の校正用アンテナ以外のアンテナと校正用アンテナとは、電波の漏れ込みにより、校正用ＤＬ信号と校正用ＵＬ信号を送受信する。これにより、校正用のフィードバック回路等を搭載する必要が無い。

【0085】

［実施の形態２］
図１２は、実施の形態２に係る分散アンテナと外部アンテナの設置を例示する模式図である。

【0086】

実施の形態１では、Ｄ－ＭＩＭＯ装置又はＣ－ＭＩＭＯ装置が備えるアンテナを用いて校正を行った。一方、実施の形態２では、校正用の外部アンテナを使用する。この例では、外部アンテナの数を３として説明する。複数のアンテナのうちの１つ以外のアンテナは、ＭＩＭＯを構成するアンテナである。また、複数のアンテナのうちの１つのアンテナは、ＭＩＭＯを構成するアンテナではない外部アンテナである。

【0087】

図１２に示すように、室内に外部アンテナＥＡを設置する。分散アンテナＤＡの設置場所によっては１つの外部アンテナ（例えば、外部アンテナＥＡ１）だけでは全ての分散アンテナＤＡと通信することが難しい場合がある。そこで、複数の外部アンテナＥＡを使用して校正用測定を行う。または、１つの外部アンテナを移動させることで、全ての分散アンテナＤＡと校正用測定を行う。複数の外部アンテナＥＡや、位置移動による複数回の測定は、実施の形態１の校正用アンテナの番号ｋを変えたときと同様に扱うことができる。

【0088】

実施の形態２では、Ｄ－ＭＩＭＯ装置における外部アンテナＥＡを用いた校正方法を例に挙げて説明したが、これには限定されない。実施の形態２に係る校正方法は、Ｃ－ＭＩＭＯ装置にも適用できる。

【0089】

［実施の形態３］
図１３は、実施の形態３に係るＤ－ＭＩＭＯ装置の構成を例示するブロック図である。

【0090】

実施の形態３に係るＤ－ＭＩＭＯ装置１１は、実施の形態１に係るＤ－ＭＩＭＯ装置３１と比べて、無線部ＲＵと分散アンテナ部ＤＵとの間を光ケーブルで接続する点が異なる。

【0091】

図１３に示すように、無線部ＲＵのデジタルフロントエンドＤＦＥで生成されたＤＬ信号は、送受信切り替え信号とともに光信号に変換され、光ケーブルを通じて分散アンテナ部ＤＡに伝送される。分散アンテナ部ＤＡに伝送された光信号は、電気信号に変換された後にＲＦ信号に変換されアンテナから送信される。ＵＬ信号は、ＤＬ信号とは逆の処理が行われる。

【0092】

無線部ＲＵと各分散アンテナ部ＤＡの基準となる基準クロックは同期しているものとする。しかしながら、基準クロックが同期していても、基準クロックのスキューや、局部発振器の位相など、アナログ回路特性のバラツキによって、分散アンテナ部ＤＡの送受信特性はそれぞれ異なる。実施の形態３によれば、分散アンテナ部ＤＡの送受信特性の差は、実施の形態１と同様の方法で校正することができる。

【0093】

尚、上記の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、各構成要素の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

【0094】

上記の実施の形態において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実態のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（具体的にはフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（具体的には光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（具体的には、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM)）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(Random Access Memory)を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0095】

さらに、動作は特定の順序で描かれているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示された特定の順序または連続した順序で実行されること、または示されたすべての動作が実行されることを要求するものとして理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスクと並列処理が有利な場合がある。同様に、いくつかの特定の実施の形態の詳細が上記の議論に含まれているが、これらは本開示の範囲に対する制限としてではなく、特定の実施の形態に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施の形態の文脈で説明される特定の特徴は、単一の実施の形態に組み合わせて実装されてもよい。逆に、単一の実施の形態の文脈で説明される様々な特徴は、複数の実施の形態で別々にまたは任意の適切な組み合わせで実装されてもよい。

【0096】

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、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。

【0097】

尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【0098】

【0099】

この出願は、２０２０年１２月１７日に出願された日本出願特願２０２０－２０９７３９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【符号の説明】

【0100】

１１：無線通信装置、Ｄ－ＭＩＭＯ装置
１１１：校正制御部
１１２：校正係数計算部
１１３：校正適用部
１１４１、１１４２，１１４３、１１４４：送受信機
１１４１ｔ、１１４２ｔ、１１４３ｔ、１１４４ｔ：送信機
１１４１ｒ、１１４２ｒ、１１４３ｒ、１１４４ｒ：受信機
１１５１：レイヤマッパ部
１１５２：プリコーディング部
１１５３：ＯＦＤＭ信号生成部
１１５４：ＯＦＤＭ信号復調部
１１５５：チャネル推定部
１１５６：プリコーディングウェイト計算部
ＤＡ、ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３、ＤＡ４：分散アンテナ、分散アンテナ部
ＥＡ、ＥＡ１、ＥＡ２、ＥＡ３：外部アンテナ
ＲＵ：無線部
ＤＦＥ：デジタルフロントエンド
ＭＯＤＥＭ：変復調器

【図1】