JP6557874B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、フェーズドアレーシステムにおいてＩＱ信号の送信を行う無線通信装置および無線通信方法に関する。
複数のアンテナ素子を用いて指向性通信を行うフェーズドアレーシステムは、様々な分野で注目されている（例えば、非特許文献１参照）。フェーズドアレーシステムに対し、ＩＱ変調方式を適用して通信の効率化を図る事が考えられる。
ところが、ＩＱ信号を構成するＩ信号（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ信号、同相信号）とＱ信号（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ信号、直交信号）との間には、位相誤差や振幅誤差といった直交誤差が生じる事がある。そして、フェーズドアレーシステムの場合、かかる直交誤差は、複数のアンテナ素子のそれぞれにおいて生じ得る。
ＩＱ信号の直交誤差を補正する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の技術（以下「従来技術」という）は、位相が異なる２つのローカル（ＬＯ）信号から、ＩＱ補正回路において、直交誤差が補正されたＩローカル信号およびＱローカル信号を生成する。そして、従来技術は、２つのベースバンド信号系統のそれぞれに挿入された直交ミキサに、生成されたＩローカル信号およびＱローカル信号を個別に入力する。
このような従来技術をフェーズドアレーシステムに適用する事により、指向性が制御されたＩＱ信号による無線通信を、直交誤差が低減された状態で行う事ができる。
国際公開第２０１１／００１８２７号
RACZKOWSKI Kuba, et al., "A Wideband Beamformer for a Phased-Array 60GHz Receiver in 40nm Digital CMOS", Dig Tech Pap IEEE Int Solid State Circuits Conf, 2010, p.36-38.
しかしながら、従来技術をフェーズドアレーシステムに適用した場合、直交誤差を補正するためのアナログ回路をアンテナ素子毎に設ける事になり、回路規模が増大する。
本開示は、直交誤差が補正されたＩＱ信号による指向性通信を、回路規模の増大を抑えた状態で行う事ができる無線通信装置および無線通信方法を提供する。
本開示の無線通信装置は、複数のアンテナ素子と、Ｉ信号およびＱ信号から成るＩＱ信号を生成する信号生成部と、前記アンテナ素子毎に設けられ、前記Ｉ信号と前記Ｑ信号との合成を行う事により、前記ＩＱ信号の位相を回転させた信号と等価な送信信号を生成して前記アンテナ素子毎に供給する複数の位相器と、前記複数の位相器に対して、前記合成の内容を規定する第１〜第４の制御値を個別に与え、前記アンテナ素子毎に放射される前記送信信号を所定の指向性に制御する位相制御部と、前記送信信号の直交誤差補正に用いる前記第１〜第４の制御値を変更する直交誤差補正部と、を有する、無線通信装置であって、前記合成は、前記ＩＱ信号に対する複素平面における回転演算を含み、前記回転演算は、前記Ｉ信号の値に前記第１の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に前記第２の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＩ信号を生成し、前記ＩＱ信号の前記Ｉ信号の値に前記第３の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に前記第４の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＱ信号を生成する処理であり、前記位相制御部は、前記複数の位相器に与える位相毎に、前記直交誤差の補正を行わない場合において前記複数の位相器に与える前記第１〜第４の制御値を記述した参照テーブルと、前記所定の指向性に対応して、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに対して、前記位相の設定値を決定する設定位相決定部と、前記参照テーブルを参照して、決定された前記設定値に対応する前記第１〜第４の制御値を取得し、取得された前記第１〜第４の制御値を前記複数の位相器に与える制御値取得部と、を含み、前記直交誤差補正部は、前記送信信号の直交誤差補正のうち、位相誤差の補正に用いる制御値として、少なくとも前記取得された第３および第４の制御値を変更する位相誤差補正部、を含む。
本開示の無線通信方法は、複数のアンテナ素子を用いた無線通信方法であって、Ｉ信号およびＱ信号から成るＩＱ信号を生成するステップと、前記アンテナ素子毎に放射される送信信号に与える位相毎に、直交誤差の補正を行わない場合において前記アンテナ素子毎に接続された複数の位相器に与える第１〜第４の制御値を記述した参照テーブルを参照して、所定の指向性に対応して決定された設定値に対応する前記第１〜第４の制御値を取得し、取得された前記第１〜第４の制御値を前記位相器毎に与えるステップと、前記第１〜第４の制御値が与えられた前記複数の位相器を用いて、前記アンテナ素子毎に、前記Ｉ信号と前記Ｑ信号との合成を行うステップと、前記合成を行うことで前記ＩＱ信号の位相を回転させた信号と等価な前記送信信号を生成して前記複数のアンテナ素子に供給するステップと、前記所定の指向性に制御された前記送信信号を前記複数のアンテナ素子から放射するステップと、を有し、前記合成は、前記ＩＱ信号に対する複素平面における回転演算を含み、前記回転演算は、前記Ｉ信号の値に前記第１の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に前記第２の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＩ信号を生成し、前記ＩＱ信号の前記Ｉ信号の値に前記第３の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に前記第４の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＱ信号を生成する処理であり、前記送信信号は、前記参照テーブルのうち、少なくとも前記第３および第４の制御値を変更することにより、位相誤差が補正された信号である。
本開示によれば、直交誤差が補正されたＩＱ信号による指向性通信を、回路規模の増大を抑えた状態で行う事ができる。
本開示の実施の形態１に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図 本実施の形態１における位相器の構成の一例を示す図 本実施の形態１における位相器の構成の一例を詳細に示す図 本実施の形態１における位相器の部分的な回路構成の一例を示す図 本実施の形態１におけるｇｍアンプの構成の一例を示す図 本実施の形態１における直交誤差の補正の様子の一例を概念的に示す図 本実施の形態１における位相制御部の詳細な構成の一例を示す図 本開示の実施の形態２に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図 本実施の形態２における直交誤差の補正の様子の一例を概念的に示す図 本実施の形態２における位相制御部の詳細な構成の一例を示す図 本開示の実施の形態３に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図 本開示の実施の形態４に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図
以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
本開示の実施の形態１は、Ｎ個のアンテナ素子から成るアレーアンテナ用いて送信を行う無線通信装置の一例である。
＜装置構成＞
まず、本開示に係る無線通信装置の構成について説明する。
図１は、本開示に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。ここでは、Ｎ個のアンテナ素子から成るアレーアンテナを有する送信装置の構成を例示する。
図１において、無線通信装置１００は、信号生成部１１０、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１２０、第１〜第Ｎの送信ブランチ１３０１〜１３０Ｎ、および位相制御部１４０を有する。
信号生成部１１０は、送信の対象となる情報を含むデジタルのＩＱ信号を生成する。
Ｄ／Ａコンバータ１２０は、生成されたデジタルのＩＱ信号に対してＤ／Ａ変換を行い、アナログのＩＱ信号を生成する。
第１〜第Ｎの送信ブランチ１３０１〜１３０Ｎは、アナログのＩＱ信号に対し、送信ブランチ１３０毎に異なる位相を与え、高周波信号に変換して出力する。
各送信ブランチ１３０は、位相器１３１、信号混合部１３２、ＲＦ（Radio Frequency）送信部１３３、およびアンテナ素子１３４を有する。
位相器１３１は、位相制御部１４０から与えられる制御値に基づいて、アナログのＩＱ信号に対し、送信ブランチ１３０毎に異なる位相を与える。
図２は、位相器１３１の構成の一例を、位相器１３１が行う演算の内容で示す図である。図３は、図２の構成を更に詳細に示す図である。
図２および図３において、第１〜第４の乗算ブロック２１０１〜２１０４は、それぞれ、与えられた制御値を入力電流に乗算し、制御値の大きさに応じて入力信号を増幅（減少を含む）させる回路が実装されたブロックである。制御値には、正の数だけでなく負の数も含まれる。したがって、各乗算ブロック２１０は、電流を出力させる機能と、電流を取り込む機能とを備えている。
第１および第３の乗算ブロック２１０１、２１０３には、ＩＱ信号のＩ成分（ｌｉｎ／ＩＰ＿ＩＮおよびＩＮ＿ＩＮ、以下「Ｉ信号」という）が入力される。第２および第４の乗算ブロック２１０２、２１０４には、ＩＱ信号のＱ成分（Ｑｉｎ／ＱＰ＿ＩＮおよびＱＮ＿ＩＮ、以下「Ｑ信号」という）が入力される。
位相器１３１は、第１の乗算ブロック２１０１の出力と第２の乗算ブロック２１０２の出力とを加算した値を、新たなＩＱ信号のＩ信号（ｌｏｕｔ／ＩＰ＿ＯＵＴおよびＩＮ＿ＯＵＴ）として出力する。また、位相器１３１は、第３の乗算ブロック２１０３の出力と第４の乗算ブロック２１０４の出力とを加算した値を、新たなＩＱ信号のＱ信号（Ｑｏｕｔ／ＱＰ＿ＯＵＴおよびＱＮ＿ＯＵＴ）として出力する。
第１〜第４の乗算ブロック２１０１〜２１０４には、例えば、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、ｓｉｎθ'、ｃｏｓθ'の値が制御値として与えられる。第１〜第４の乗算ブロック２１０１〜２１０４に与えられる制御値は、順に、第１〜第４の制御値という。
この場合、位相器１３１は、Ｉ信号の値に第１の制御値（ｃｏｓθ）を乗じて得られる値と、Ｑ信号に第２の制御値（−ｓｉｎθ）を乗じて得られる値とを加算して、新たなＩ信号を生成する処理を行う。また、位相器１３１は、Ｉ信号の値に第３の制御値（ｓｉｎθ'）を乗じて得られる値と、Ｑ信号に第４の制御値（ｃｏｓθ'）を乗じて得られる値とを加算して、新たなＱ信号を生成する処理を行う。
これらの処理は、換言津すると、Ｉ信号およびＱ信号に対する回転演算である。θ'＝θである場合、位相器１３１は、入力したＩＱ信号の座標（コンスタレーション）に対し、回転行列を乗算させて角度θの回転操作を行うのと同じ操作を行う事になる。すなわち、位相器１３１は、第１〜第４の制御値としてｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、ｓｉｎθ、ｃｏｓθを与えられる事によって、入力信号に対してθの位相回転を行った事と等価な出力を実現できるように構成されている。
そして、位相器１３１毎（送信ブランチ１３０毎）に異なるθの値に対応する制御値が与えられる事により、送信ブランチ１３０毎に異なる位相θがＩＱ信号に対して与えられ、所望のビームフォーミング（指向性制御）が実現される。
図４は、位相器１３１の部分的な回路構成の一例を示す図である。ここでは、各乗算ブロック２１０が、５ｂｉｔ（２５段階）のゲイン調整を行う場合の、第１および第２の乗算ブロック２１０１、２１０２の系統に対応する部分の構成を例示する。
図４に示すように、位相器１３１は、例えば、Ｉ信号およびＱ信号のそれぞれについて、×１、×２、・・・、×１６という増幅率の異なる５段のアンプ２１１を備えた構成になっている。各アンプ２１１の増幅率を制御する制御値は、デジタル制御信号であり、各アンプ２１１の入出力値は、アナログ信号である。
各アンプ２１１は、制御信号Ｉ＿ＥＮＰがイネーブルで正転アンプとなり、制御信号Ｉ＿ＥＮＮがイネーブルで反転アンプとなるｇｍアンプ（図示せず）を、対応するビットに応じた個数（２の累乗個）接続して構成されている。すなわち、各アンプ２１１は、制御信号Ｉ＿ＥＮＰをアクティブにする事により、プラスの電流を出力させ、制御信号Ｉ＿ＥＮＮをアクティブにする事により、マイナスの電流を出力させる事ができるように構成されている。
また、各アンプ２１１の出力は、加算される。すなわち、Ｉ信号およびＱ信号のそれぞれのｇｍゲインは、Ｉ＿ＥＮＰ、Ｉ＿ＥＮＮ、Ｑ＿ＥＮＰ、Ｑ＿ＥＮＮの２進数の制御信号に応じてリニアに変化する。乗算ブロック２１０全体としては、各ビットの制御信号Ｉ＿ＥＮＰ、Ｉ＿ＥＮＮを制御する事により、プラス成分とマイナス成分それぞれの２５段階の増幅制御を行う事ができる。
なお、位相器１３１は、図示しないが、第３および第４の乗算ブロック２１０３、２１０４の系統についても同様の回路構成を有する。
図５は、ｇｍアンプの構成の一例を示す図である。
図５に示すように、ｇｍアンプ（トランスコンダクタアンプ）２１２は、第１〜第６のＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタＭ１〜Ｍ６を有する。
第１および第２のＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２のゲートには、それぞれ、正転、反転の入力電圧信号が入力される。また、第１および第２のＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２のドレイン出力電流は、ゲート入力電圧の反転したものとなる。すなわち、第１および第２のＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２は、疑似差動アンプを形成している。
そして、第１のＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン側は、第３および第４のＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４のソース側と接続し、第２のＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン側は、第５および第６のＭＯＳトランジスタＭ５、Ｍ６のソース側と接続している。また、第４および第５のＭＯＳトランジスタＭ４、Ｍ５のゲート側には、制御信号ＥＮＰが入力され、第３および第６のＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ６のゲート側には、制御信号ＥＮＮが入力される。
制御信号ＥＮＰがＨｉ（ｈｉｇｈ）であり、制御信号ＥＮＮがＬｏ（ｌｏｗ）であるとき、第４および第５のＭＯＳトランジスタＭ４、Ｍ５は、ＯＮになる。そして、第１のＭＯＳトランジスタＭ１の出力電流は、第４のＭＯＳトランジスタＭ４を通って反転出力に出力され、第２のＭＯＳトランジスタＭ２の出力電流は、第５のＭＯＳトランジスタＭ５を通って正転出力に出力されます。このとき、ｇｍアンプ２１２は、正転アンプとなる。
一方、制御信号ＥＮＰがＬｏであり、制御信号ＥＮＮがＨｉであるとき、第３および第６のＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ６はＯＮになる。そして、第１のＭＯＳトランジスタＭ１の出力電流は、第３のＭＯＳトランジスタＭ３を通って正転出力に出力され、第２のＭＯＳトランジスタＭ２の出力電流は、第６のＭＯＳトランジスタＭ６を通って反転出力に出力される。このとき、ｇｍアンプ２１２は、反転アンプとなる。
このように、ｇｍアンプ（およびｇｍアンプにより構成されるアンプ２１１）は、制御信号の値（制御値）によって出力値の符号を変化させる事ができる。
以上のような構成により、位相器１３１は、制御値に従ってＩ信号とＱ信号とを合成し、位相が調整されたＩＱ信号を出力する事ができる。すなわち、位相器１３１は、Ｉ信号とＱ信号との合成を行う事により、元のＩＱ信号の位相を回転させた信号と等価な信号を生成して、後段のアンテナ素子１３４に供給する。なお、Ｉ信号とＱ信号との合成の内容を規定する上述の第１〜第４の制御値は、後述の位相制御部１４０により生成される。
図１の信号混合部１３２は、位相器１３１から出力されたＩ信号とＱ信号とを混合して、ＩＱ信号を出力する。
ＲＦ送信部１３３は、信号混合部１３２から出力されたＩＱ信号（以下「送信信号」という）に対し、ゲイン調整およびアップコンバートを行う。
アンテナ素子１３４は、ＲＦ送信部１３３によりアップコンバートされた送信信号を、無線通信装置１００の周囲に放射する。
位相制御部１４０は、各位相器１３１に対して上述の制御値を個別に与える事により、第１〜第Ｎのアンテナ素子１３４１〜１３４Ｎから放射される送信信号の電波の指向性を制御する。但し、位相制御部１４０は、各各位相器１３１に与える制御値を、指向性制御を目的とするデフォルト値から補正する事により、送信信号の直交誤差（ＩＱ誤差）を補正する。
位相制御部１４０は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１４１、設定位相決定部１４２、制御値取得部１４３、位相誤差補正部１４４、および振幅誤差補正部１４５を有する。なお、位相誤差補正部１４４および振幅誤差補正部１４５は、位相制御部１４０の外部に配置されていてもよい。
ルックアップテーブル１４１は、各アンテナ素子１３４に与え得る位相θ毎に、送信信号に直交誤差の補正を行わない場合において対応する位相器１３１に与えるべき第１〜第４の制御値を記述した参照テーブルである。すなわち、ルックアップテーブル１４１は、位相θ毎に、少なくとも、ｃｏｓθの値およびｓｉｎθの値を記述したテーブルである。
設定位相決定部１４２は、所定の指向性に対応して、アンテナ素子１３４毎に位相の設定値（以下「デフォルト位相」という）θを決定し、決定された各アンテナ素子１３４のデフォルト位相θを、制御値取得部１４３へ出力する。すなわち、設定位相決定部１４２は、１つのパターンの指向性に対応して、第１〜第Ｎのデフォルト位相θ１〜θＮを出力する。
なお、所定の指向性は、例えば、無線通信装置１００が備える上位アプリケーション層（図示せず）等により、指向方向が異なる予め用意された複数の指向性パターンの中から決定される。
制御値取得部１４３は、送信ブランチ１３０毎に、設定位相決定部１４２により決定されたデフォルト位相θに対応する制御値をルックアップテーブル１４１を参照して取得し、取得された制御値を対応する位相器１３１に与える。なお、１つの位相器１３１に与えられる制御値は、図２および図３で説明した通り、例えば、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、ｓｉｎθ、ｃｏｓθに対応する第１〜第４の制御値である。
位相誤差補正部１４４は、制御値取得部１４３のルックアップテーブル１４１における参照先（ルックアップテーブル１４１のインデックス）を、少なくとも第３および第４の制御値について変更する事により、送信信号の位相誤差を補正する。位相誤差補正部１４４による位相誤差の補正の詳細については、後述する。
振幅誤差補正部１４５は、少なくとも、制御値取得部１４３から位相器１３１へと与えられる第１および第２の制御値を補正する事により、送信信号の振幅誤差を補正する。振幅誤差補正部１４５による振幅誤差の補正の詳細については、後述する。
なお、無線通信装置１００は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路を有する。この場合、例えば、信号生成部１１０、位相制御部１４０、および上位アプリケーション層等の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行する事により実現される。
このような構成を有する無線通信装置１００は、ＩＱ信号の位相回転を行う位相器１３１をアンテナ素子１３４毎に配置しているだけでなく、各位相器１３１に入力される制御値を補正する事ができる。これにより、無線通信装置１００は、ＩＱ信号による指向性通信を行う事ができるだけでなく、位相器１３１への制御値の補正といった簡単な処理により、ＩＱ信号の直交誤差を補正する事ができる。
＜位相誤差および振幅誤差の補正＞
次に、位相制御部１４０による位相誤差および振幅誤差の補正（直交誤差の補正）の詳細について説明する。
図６は、直交誤差の補正の様子の一例を概念的に示す図である。また、図７は、位相制御部１４０の更に詳細な構成の一例を、位相制御部１４０の各部が行う処理に対応付けて示す図である。
図６において、記号Ｉ１、Ｑ１は、任意の位相器１３１に入力されるＩ信号およびＱ信号の値を示し、記号Ｉ２、Ｑ２は、直交誤差の補正を行わない場合に当該位相器１３１から出力されるＩ信号およびＱ信号の値を示す。そして、記号Ｉ３、Ｑ３は、直交誤差の補正を行った場合に当該位相器１３１から出力されるＩ信号およびＱ信号の値を示す。
入力値Ｉ１、Ｑ１から出力値Ｉ３、Ｑ３を得る処理は、例えば、入力値Ｉ１、Ｑ１に対するデフォルト位相θでの位相回転操作２２１と、当該操作により得られた中間値Ｉ２、Ｑ２に対する直交誤差補正操作２２２とに分けて考える事ができる。
位相回転操作２２１は、図２および図３で説明した位相器１３１の構成により、位相器１３１に対し、第１〜第４の制御値として、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、ｓｉｎθ、ｃｏｓθに対応する値をそれぞれ与える事により実現される。
直交誤差補正操作２２２は、Ｉ信号に補正値αを乗算した値を、新たなＩ信号として出力し、Ｉ信号に係数βを乗算した値とＱ信号とを加算した値を、新たなＱ信号として出力する操作である。この場合、ＩＱ信号の振幅誤差は、補正値αに応じて補正され、ＩＱ信号の位相誤差は、補正値βに応じて補正される。
ここで、入力値Ｉ１、Ｑ１と中間値Ｉ２、Ｑ２との関係（位相回転操作２２１）は、例えば、以下の式（１）で表される。式（１）は、従来の回転操作の内容そのものである。
Ｉ２ ＝ ｃｏｓθ・Ｉ１ − ｓｉｎθ・Ｑ１
Ｑ２ ＝ ｓｉｎθ・Ｉ１ ＋ ｃｏｓθ・Ｑ１ ・・・（１）
そして、中間値Ｉ２、Ｑ２と出力値Ｉ３、Ｑ３との関係（直交誤差補正操作２２２）は、例えば、以下の式（２）で表される。
Ｉ３ ＝ α・Ｉ２
Ｑ３ ＝ β・Ｉ２ ＋ Ｑ２ ・・・（２）
ここで、式（１）、（２）を整理し、出力値Ｉ３、Ｑ３を入力値Ｉ１、Ｑ１を用いて表すと、例えば、以下の式（３）となる。
Ｉ３ ＝ α・ｃｏｓθ・Ｉ１ − α・ｓｉｎθ・Ｑ１
Ｑ３ ＝ （β・ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）・Ｉ１ ＋ （ｃｏｓθ−β・ｓｉｎθ）・Ｑ１
・・・（３）
ここで、位相誤差を補正するのに必要な補正値βの値は、通常、ゼロに近い値であり、β＝ｓｉｎβ、ｃｏｓβ＝１と近似する事ができる。したがって、式（３）は、以下に示す式（４）に変形する事ができる。
Ｉ３ ＝ α・ｃｏｓθ・Ｉ１ − α・ｓｉｎθ ・Ｑ１
Ｑ３ ＝ ｓｉｎ（θ＋β）・Ｉ１ ＋ ｃｏｓ（θ＋β）・Ｑ１ ・・・（４）
式（１）と式（４）とを比較すると、Ｉ信号についての差は、補正値αを一律に乗じた事のみであり、Ｑ信号についての差は、デフォルト位相θを、補正値βを加算して得られる値（θ＋β）に置き換えた事のみである。
すなわち、デフォルト位相θに基づいてルックアップテーブル１４１から得られる第１の制御値（ｃｏｓθ）および第２の制御値（−ｓｉｎθ）のそれぞれに対して補正値αを乗算する事により、ＩＱ信号の振幅誤差を位相器１３１において補正する事ができる。また、第３の制御値（ｓｉｎθ）および第４の制御値（ｃｏｓθ）を得るためのルックアップテーブル１４１の参照先を、デフォルト位相θから、補正値βを加算したθ'＝θ＋βに変更する事により、ＩＱ信号の位相誤差を位相器１３１において補正する事ができる。
そこで、図７に示すように、第３の制御値および第４の制御値について、位相誤差補正部１４４は、制御値取得部１４３がルックアップテーブル１４１における参照値として用いるデフォルト位相θに、補正値βを加算する。これにより、位相制御部１４０は、第３の制御値および第４の制御値として、ｓｉｎ（θ＋β）およびｃｏｓ（θ＋β）を出力する。
また、図７に示すように、第１の制御値および第２の制御値について、振幅誤差補正部１４５は、制御値取得部１４３によりルックアップテーブル１４１から取得された値ｃｏｓθ、−ｓｉｎθに、補正値αを乗算する。これにより、位相制御部１４０は、第１の制御値および第２の制御値として、α・ｃｏｓθおよび−α・ｓｉｎθを出力する。
すなわち、位相制御部１４０は、直交誤差が生じていない場合において、
・第１の制御値 ＝ ｃｏｓθ
・第２の制御値 ＝ −ｓｉｎθ
・第３の制御値 ＝ ｓｉｎθ
・第４の制御値 ＝ ｃｏｓθ
を、任意の位相器１３１に与えていたとすると、補正値αで補正すべき振幅誤差および補正値βで補正すべき位相誤差が生じている場合には、
・第１の制御値 ＝ α・ｃｏｓθ
・第２の制御値 ＝ −α・ｓｉｎθ
・第３の制御値 ＝ ｓｉｎ（θ＋β）
・第４の制御値 ＝ ｃｏｓ（θ＋β）
を、同じ任意の位相器１３１に与える。
なお、補正値α、βは、例えば、振幅誤差の値と補正値αとを対応付けたテーブルや、位相誤差の値と補正値βとを対応付けたテーブルを参照して、振幅誤差および位相誤差の検出値に基づいて決定される。あるいは、補正値α、βは、振幅誤差および位相誤差を検出しながら補正値α、βを変化させる事により補正値α、βを最適化する前提で、暫定値が逐次決定される。そして、決定された補正値α、βは、逐次、位相誤差補正部１４４および振幅誤差補正部１４５に設定される。
これにより、位相制御部１４０は、位相回転操作２２１および直交誤差補正操作２２２の両方を含む式（４）に示す処理を、各位相器１３１を用いて実現する事ができる。
位相器１３１に与える制御値を生成する処理は、デジタル信号処理により行われる事が多い。したがって、無線通信装置１００は、回路規模の増大を抑えた状態で、αの乗算やルックアップテーブル１４１の参照先の変更を容易に実現できるだけでなく、直交誤差を高精度に補正する事ができる。
なお、位相制御部１４０は、位相θとｃｏｓθの値とを対応付けたルックアップテーブル１４１を、第１および第４の制御値を出力するためのルックアップテーブルとして兼用してもよい。
また、位相制御部１４０は、位相θとｓｉｎθの値とを対応付けたルックアップテーブル１４１を、第２および第３の制御値を出力するためのルックアップテーブルとして兼用してもよい。この場合、制御値取得部１４３は、ルックアップテーブル１４１から取得された値の符号を反転させて、第３の制御値として出力する。
また、位相制御部１４０は、位相θとｃｏｓθまたはｓｉｎθの値とを対応付けたルックアップテーブル１４１を、第１〜第４の制御値を出力するためのルックアップテーブルとして兼用してもよい。この場合、制御値取得部１４３は、位相θの位相を２/πずらしてルックアップテーブル１４１から２つの制御値を取得し、更に、取得された２つの制御の符号を反転させる事により、第１〜第４の制御値を取得する。
＜装置の動作＞
次に、無線通信装置１００の動作の流れについて、簡単に説明する。
無線通信装置１００は、信号生成部１１０においてＩＱ信号を生成し、生成されたＩＱ信号をＤ／Ａコンバータ１２０においアナログ信号に変換し、第１〜第Ｎの送信ブランチ１３０１〜１３０Ｎのそれぞれに入力する。そして、無線通信装置１００は、位相制御部１４０および第１〜第Ｎの位相器１３１１〜１３１Ｎのそれぞれにおいて、アンテナ素子１３４毎に、Ｉ信号とＱ信号との合成を行い、ＩＱ信号の位相を回転させた信号と等価な送信信号を生成して放射する。これにより、無線通信装置１００は、電波の指向性が制御された送信信号を、第１〜第Ｎのアンテナ素子１３４１〜１３４Ｎから放射する。そして、位相制御部１４０は、Ｉ信号とＱ信号との合成の内容を規定する制御値を補正する事により、送信信号の直交誤差を補正する。
＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る無線通信装置１００は、複数のアンテナ素子１３４と、Ｉ信号およびＱ信号から成るＩＱ信号を生成する信号生成部１１０と、アンテナ素子１３４毎に設けられ、Ｉ信号とＱ信号との合成を行う事により、ＩＱ信号の位相を回転させた信号と等価な送信信号を生成してアンテナ素子１３４に供給する位相器１３１とを有する。そして、無線通信装置１００は、位相器１３１に対して上記合成の内容を規定する制御値を個別に与える事により、複数のアンテナ素子１３４から放射される送信信号の電波の指向性を制御する位相制御部１４０と、上記制御値を補正する事により送信信号の直交誤差を補正する位相誤差補正部１４４および振幅誤差補正部１４５（直交誤差補正部）とを有する。
すなわち、本実施の形態に係る無線通信装置１００は、フェーズドアレーシステムにおいて送信ブランチ毎に設けられている位相器１３１に設定する制御値として、直交誤差を考慮した値を用いる。
これにより、本実施の形態に係る無線通信装置１００は、ビーム形成のための位相制御に加えて、送信ブランチ１３０毎のＩＱ誤差の補正を、制御値の補正という簡単な手法により実現する事ができる。
すなわち、本実施の形態に係る無線通信装置１００は、直交誤差が補正されたＩＱ信号による指向性通信を、回路規模の増大を抑えた状態で行う事ができる。
上述の従来技術をフェーズドアレーシステムに適用する場合、上述の通り、直交誤差を補正するためのアナログ回路をアンテナ素子毎に設ける事になる。アナログ回路は、デジタル回路に比べて回路規模が大きくなり易く、また、プロセスばらつきや温度変化などの影響により補正特性が低下し易い。したがって、本実施の形態に係る無線通信装置１００は、従来技術に比べて、より高精度な直交誤差補正を行う事ができる。
なお、図６に示す直交誤差補正操作２２２を行うＩＱ補正回路を、各位相器１３１の後段に設ける事も考えられる。しかしながら、各送信ブランチ１３０にアナログのＩＱ補正回路を配置したこのような構成は、回路規模が増大するだけでなく、高精度な直交誤差補正を行う事が難しい。したがって、本実施の形態に係る無線通信装置１００は、このような構成に比べて、回路規模を抑える事ができ、かつ、より高精度な直交誤差補正を行う事ができる。
また、Ｄ／Ａコンバータ１２０を送信ブランチ１３０毎に配置し、各Ｄ／Ａコンバータ１２０の前段に、図６に示す直交誤差補正操作２２２を行うＩＱ補正回路を設ける事も考えられる。この場合、アナログのＩＱ補正回路に比べて、より高精度な直交誤差補正を行う事ができる。しかしながら、各送信ブランチ１３０にＤ／Ａコンバータ１２０およびデジタルのＩＱ補正回路を配置したこのような構成は、回路規模が大幅に増大する。したがって、本実施の形態に係る無線通信装置１００は、このような構成に比べて、回路規模を大幅に抑える事ができる。
（実施の形態２）
本開示の実施の形態２は、実施の形態１で説明した振幅誤差補正部の機能を、送信ブランチ毎に設けた振幅補正誤差回路において実現するようにした例である。
＜装置の構成＞
まず、本実施の形態に係る無線通信装置の構成について説明する。
図８は、本開示に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図であり、実施の形態１の図１に対応するものである。図１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
図８において、無線通信装置１００ａは、信号生成部１１０、Ｄ／Ａコンバータ１２０、第１〜第Ｎの送信ブランチ１３０ａ１〜１３０ａＮ、および位相制御部１４０ａを有する。
各送信ブランチ１３０ａは、位相器１３１、信号混合部１３２、ＲＦ送信部１３３、およびアンテナ素子１３４を有する。但し、本実施の形態に係る送信ブランチ１３０ａは、位相器１３１と信号混合部１３２との間に挿入される形で配置された振幅誤差補正回路１３５ａを有する。また、本実施の形態に係る無線通信装置１００ａの位相制御部１４０ａは、実施の形態１の振幅誤差補正部１４５を有していない。
すなわち、本実施の形態は、実施の形態１では位相制御部１４０ａの振幅誤差補正部１４５で実現していた振幅誤差の機能を、送信ブランチ１３０ａ毎に配置した振幅誤差補正回路１３５ａにおいて実現するように構成している。幅誤差の機能を有さない本実施の形態の位相制御部１４０ａは、各位相器１３１を用いて位相誤差の補正のみを行う。
振幅誤差補正回路１３５ａは、Ｉ信号とＱ信号との間でゲイン増幅量に差を与える。すなわち、振幅誤差補正回路１３５ａは、少なくとも、Ｉ信号の振幅およびＱ信号の振幅のうち少なくとも１つを補正するゲイン増幅器を有する。例えば、振幅誤差補正回路１３５ａは、Ｉ信号を可変ゲイン増幅する回路と、Ｑ信号も可変ゲイン増幅する回路とを含む。
＜位相誤差および振幅誤差の補正＞
次に、位相制御部１４０ａによる位相誤差および振幅誤差の補正の詳細について説明する。
図９は、本実施の形態における直交誤差の補正の様子の一例を概念的に示す図であり、実施の形態１の図６に対応するものである。また、図１０は、位相制御部１４０ａの更に詳細な構成の一例を、位相制御部１４０ａの各部が行う処理に対応付けて示す図であり、実施の形態１の図７に対応するものである。それぞれ、図６および図７と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
図９において、記号Ｉ３'、Ｑ３'は、位相誤差の補正を行った場合に位相器１３１から出力されるＩ信号およびＱ信号の値を示す。そして、記号Ｉ４、Ｑ４は、振幅誤差補正回路１３５ａにおいて振幅誤差補正を行った場合に、振幅誤差補正回路１３５ａから出力されるＩ信号およびＱ信号の値を示す。
入力値Ｉ１、Ｑ１と中間値Ｉ２、Ｑ２との関係（位相回転操作２２１）は、上述の通り、式（１）で表される。
中間値Ｉ２、Ｑ２から出力値Ｉ４、Ｑ４を得る処理は、例えば、中間値Ｉ２、Ｑ２に対する位相誤差補正操作２２２１と、当該操作により得られた中間値Ｉ３'、Ｑ３'に対する振幅誤差補正操作２２２２とに分けて考える事ができる。
そして、中間値Ｉ２、Ｑ２と中間値Ｉ３'、Ｑ３'との関係（位相誤差補正操作２２２１）は、例えば、以下の式（５）で表される。
Ｉ３'＝ Ｉ２
Ｑ３'＝ β・Ｉ２ ＋ Ｑ２ ・・・（５）
ここで、式（１）、（５）を整理し、中間値Ｉ３'、Ｑ３'を入力値Ｉ１、Ｑ１を用いて表すと、例えば、以下の式（６）となる。
Ｉ３'＝ ｃｏｓθ・Ｉ１ − ｓｉｎθ・Ｑ１
Ｑ３'＝ （β・ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）・Ｉ１ ＋ （ｃｏｓθ−β・ｓｉｎθ）・Ｑ１
・・・（６）
そして、実施の形態１と同様に、β＝ｓｉｎβ、ｃｏｓβ＝１と近似すると、式（６）は、以下に示す式（７）に変形する事ができる。
Ｉ３'＝ ｃｏｓθ・Ｉ１ − ｓｉｎθ ・Ｑ１
Ｑ３'＝ ｓｉｎ（θ＋β）・Ｉ１ ＋ ｃｏｓ（θ＋β）・Ｑ１ ・・・（７）
式（７）を実施の形態１で説明した式（１）と比較すると、Ｉ信号についての差はなく、Ｑ信号についての差は、デフォルト位相θを、補正値βを加算して得られる値（θ＋β）に置き換えた事のみである。
したがって、位相制御部１４０ａは、直交誤差が生じていない場合において、
・第１の制御値 ＝ ｃｏｓθ
・第２の制御値 ＝ −ｓｉｎθ
・第３の制御値 ＝ ｓｉｎθ
・第４の制御値 ＝ ｃｏｓθ
を、任意の位相器１３１に与えていたとすると、補正値αで補正すべき振幅誤差および補正値βで補正すべき位相誤差が生じている場合には、
・第１の制御値 ＝ ｃｏｓθ
・第２の制御値 ＝ ｓｉｎθ
・第３の制御値 ＝ ｓｉｎ（θ＋β）
・第４の制御値 ＝ ｃｏｓ（θ＋β）
を、同じ任意の位相器１３１に与える。
なお、補正値αで補正すべき振幅誤差については、振幅誤差補正回路１３５ａにおいて補正される。
中間値Ｉ３'、Ｑ３'と出力値Ｉ４、Ｑ４との関係（振幅誤差補正操作２２２２）は、例えば、以下の式（８）で表される。
Ｉ４ ＝ α・Ｉ３'
Ｑ４ ＝ Ｑ３' ・・・（８）
式（７）、（８）を整理し、出力値Ｉ４、Ｑ４を入力値Ｉ１、Ｑ１を用いて表すと、例えば、以下の式（９）となる。
Ｉ４ ＝ α・ｃｏｓθ・Ｉ１ − α・ｓｉｎθ ・Ｑ１
Ｑ４ ＝ ｓｉｎ（θ＋β）・Ｉ１ ＋ ｃｏｓ（θ＋β）・Ｑ１ ・・・（９）
本実施の形態における振幅誤差補正回路１３５ａからの出力値Ｉ４、Ｑ４は、実施の形態１における位相器１３１からの出力値Ｉ３、Ｑ３と同様に取り扱われ、信号混合部１３２に入力される。このため、式（９）の内容は、実施の形態１の式（４）の内容と等価である。
したがって、図１０に示すように、位相制御部１４０ａが振幅誤差補正部１４５を有さなくても、各送信ブランチ１３０ａに設けられた振幅誤差補正回路１３５ａにおいて、Ｉ信号に対する補正値αの乗算（あるいは、Ｑ信号に対する補正値αの除算等）を行う事により、実施の形態１と同様の直交誤差補正を行う事ができる。すなわち、振幅誤差補正回路１３５ａは、少なくとも、Ｉ信号の振幅およびＱ信号の振幅のうち少なくとも１つを補正する事により、対応するアンテナ素子１３４から放射される送信信号の振幅誤差を補正する事ができる。
＜装置の動作＞
次に、無線通信装置１００ａの動作の流れについて、簡単に説明する。無線通信装置１００ａの動作は、実施の形態１に係る無線通信装置１００の動作とほぼ同様である。但し、位相器１３１に与える制御値を補正する事により行うのは、直交誤差のうち位相誤差のみであり、振幅誤差については位相器１３１から出力された信号（電波の指向性が制御された送信信号）に対して別途行う点が異なる。
＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る無線通信装置１００ａは、位相器１３１に与える制御値の補正によってではなく、送信ブランチ１３０ａ毎に設けた振幅誤差補正回路１３５ａによって、ＩＱ信号の振幅誤差を補正する。
振幅誤差補正回路１３５ａは、従来技術のＩＱ補正回路に比べて回路規模を小さくする事ができる。したがって、本実施の形態に係る無線通信装置１００ａは、直交誤差が補正されたＩＱ信号による指向性通信を、従来技術に比べて、回路規模の増大を抑えた状態で行う事ができる。
また、本実施の形態では、振幅補正のための補正値αの乗算を、位相器１３１に対する制御値に対してではなく、位相器１３１から出力されるＩＱ信号に対して行う。これにより、本実施の形態に係る無線通信装置１００ａは、実施の形態１に係る無線通信装置１００に比べて、位相器１３１の改変や位相制御の精度低下を回避した状態で振幅誤差を補正する事ができるというメリットを有する。
理由は以下の通りである。ある送信ブランチのＩＱ信号に対してθ＝０°の位相を与える場合、第１および第４の制御値に対応するｃｏｓθの値は、１.０である。
ここで、例えば、符号１ｂｉｔと５ｂｉｔの絶対値との組を、位相器１３１に実際に与える制御値とする場合、１・１/２＋１・１/４＋１・１/８＋１・１/１６＋１・１/３２＝３１/３２３１/３２を１.０と換算する。すなわち、制御値取得部１４３は、与えるべき制御値に対して３１/３２を乗算し、２のべき乗のビット換算をして得られる値を、５ｂｉｔの絶対値とする。すなわち、θ＝０°のときに位相器１３１に入力される第１および第４の制御値は、「０＿１１１１１」となる。
ここで、補正値α＝１.２の振幅補正を行う場合、位相器１３１に入力される第１および第４の制御値は、α・ｃｏｓθ＝１.２、つまり、１.２×３１/３２≒３７/３２となる。ところが、位相器１３１には、１/２、１/４、１/８、１/１６、および１/３２に対応する５段のアンプ２１１しかない場合（図４参照）、３７/３２の電流を生成する事はできず、「α＞１」の設定をする事ができない。
対策として、１に対応するアンプ２１１を加えた６段のアンプ２１１を用意したり、５段のアンプ２１１としたままで全体のスケールを一律半分にする事が考えられる。ところが、前者は、指向性制御に必要な位相器１３１の構成に対してアンプ２１１を追加する必要があり、後者は、位相制御のためのビット精度が劣化してしまう。
この点、本実施の形態に係る無線通信装置１００ａは、位相器１３１に与える制御値に対する補正値αの乗算を行わないため、位相器１３１へのアンプ２１１の追加や位相制御の精度低下を回避した状態で、振幅誤差を補正する事ができる。
なお、例えば、ＩＱ信号を一律に可変ゲイン増幅させる事ができる回路を既に備えている無線通信装置の場合、かかる回路をＩ信号とＱ信号とで個別に増幅制御が行えるように改変するだけで、振幅誤差補正回路１３５ａの機能を追加する事が可能である。
（実施の形態３）
本開示の実施の形態３は、実施の形態１で説明した直交誤差補正を、Ｎ個のアンテナ素子から成るアレーアンテナ用いて受信を行う無線通信装置の受信系統で行うようにした例である。
図１１は、本開示に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図であり、実施の形態１の図１に対応するものである。図１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
図１１において、無線通信装置１００ｂは、第１〜第Ｎの受信ブランチ１５０ｂ１〜１５０ｂＮ、位相制御部１４０、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１６０ｂ、および信号処理部１７０ｂを有する。
各受信ブランチ１５０ｂは、アンテナ素子１５１ｂ、ＲＦ受信部１５２ｂ、信号分離部１５３ｂ、および位相器１５４ｂを有する。
アンテナ素子１５１ｂは、無線信号を受信する。
ＲＦ受信部１５２ｂは、アンテナ素子１５１ｂにより受信された無線信号に対し、ゲイン調整およびダウンコンバートを行う。
信号分離部１５３ｂは、ＲＦ受信部１５２ｂによりダウンコンバートされた信号から、アナログのＩＱ信号を抽出し、Ｉ信号とＱ信号とを分離した状態で出力する。
位相器１５４ｂは、位相制御部１４０から与えられる制御値に基づいて、信号分離部１５３ｂから出力されたＩＱ信号に対し、受信ブランチ１５０ｂ毎に異なる位相を与える。なお、位相器１５４ｂの構成および動作は、実施の形態１の位相器１５４ｂと同一である。但し、本実施の形態において、各位相器１５４ｂは、アレーアンテナにおける受信の指向性を制御するために、ＩＱ信号の位相回転を行う。
Ａ／Ｄコンバータ１６０ｂは、第１〜第Ｎの位相器１５４ｂ１〜１５４ｂＮから出力されるＩＱ信号を合成し、合成されたＩＱ信号に対してＡ／Ｄ変換を行い、デジタルのＩＱ信号を生成する。
信号処理部１７０ｂは、Ａ／Ｄコンバータ１６０ｂから出力されるデジタルのＩＱ信号から、ＩＱ信号に含まれる情報を抽出し、例えば、上位アプリケーション層へ渡す。
このような無線通信装置１００ｂによれば、指向性を制御してＩＱ信号を受信する受信系統において、ＩＱ信号の直交誤差を補正する事ができる。また、無線通信装置１００ｂによれば、かかる直交誤差補正を、回路規模の増大を抑えた状態で行う事ができる。
（実施の形態４）
本開示の実施の形態４は、実施の形態３に係る無線通信装置の構成に、実施の形態２で説明した振幅補正誤差回路をブランチ毎に設ける構成を適用した例である。
図１２は、本開示に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図であり、実施の形態２の図８および実施の形態３の図１１に対応するものである。図８および図１１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
図１２において、無線通信装置１００ｃは、第１〜第Ｎの受信ブランチ１５０ｃ１〜１５０ｃＮ、位相制御部１４０ａ、Ａ／Ｄコンバータ１６０ｂ、および信号処理部１７０ｂを有する。
各受信ブランチ１５０ｃは、アンテナ素子１５１ｂ、ＲＦ受信部１５２ｂ、信号分離部１５３ｂ、および位相器１５４ｂを有する。但し、本実施の形態に係る受信ブランチ１５０ｃは、信号分離部１５３ｂと位相器１５４ｂとの間に挿入される形で配置された振幅誤差補正回路１５５ｃを有する。
振幅誤差補正回路１５５ｃは、Ｉ信号とＱ信号との間でゲイン増幅量に差を与える。なお、振幅誤差補正回路１５５ｃの構成および動作は、実施の形態２の振幅誤差補正回路１３５ａと同一である。
このような無線通信装置１００ｃによれば、指向性を制御してＩＱ信号を受信する受信系統において、ＩＱ信号の直交誤差を補正する事ができる。また、無線通信装置１００ｂによれば、かかる直交誤差補正を、回路規模の増大を抑え、かつ、位相器１５４ｂの改変や位相制御の精度低下を回避した状態で、行う事ができる。
（各実施の形態の変形例）
なお、以上説明した各実施の形態に係る無線通信装置の構成は、改変が可能である。
例えば、位相制御部は、補正値β毎に用意され、補正値βを加味した値が記述されたルックアップテーブルを予め格納し、補正値βに応じて参照するルックアップテーブルを変更してもよい。
また、各実施の形態は、各実施の形態におけるＩ信号およびＱ信号を、Ｑ信号とＩ信号と読み替えて（つまり入れ替えて）、無線通信装置に適用してもよい。
また、例えば、無線通信装置は、振幅誤差補正部や振幅誤差補正回路を備えない構成としてもよい。すなわち、無線通信装置は、直交補正のうち位相補正のみを行うように構成されてもよい。
逆に、例えば、無線通信装置は、位相誤差補正部を備えない構成としてもよい。すなわち、無線通信装置は、直交補正のうち振幅補正のみを行うように構成されてもよい。
（本開示のまとめ）
本開示に係る無線通信装置は、複数のアンテナ素子と、Ｉ信号およびＱ信号から成るＩＱ信号を生成する信号生成部と、前記アンテナ素子毎に設けられ、前記Ｉ信号と前記Ｑ信号との合成を行う事により、前記ＩＱ信号の位相を回転させた信号と等価な送信信号を生成して前記アンテナ素子に供給する位相器と、前記位相器に対して、前記合成の内容を規定する制御値を個別に与える事により、前記複数のアンテナ素子から放射される前記送信信号の電波の指向性を制御する位相制御部と、前記制御値を補正する事により、前記送信信号の直交誤差を補正する直交誤差補正部と、を有する。
なお、前記無線通信装置において、前記合成は、前記ＩＱ信号に対する複素平面における回転演算を含んでもよい。
また、前記無線通信装置において、前記回転演算は、前記Ｉ信号の値に第１の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に第２の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＩ信号を生成し、前記ＩＱ信号の前記Ｉ信号の値に第３の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に第４の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＱ信号を生成する処理であり、前記位相制御部は、前記位相器に対して、前記第１〜第４の制御値を個別に与え、前記直交誤差補正部は、少なくとも前記第３および第４の制御値を補正する事により、前記直交誤差を補正してもよい。
また、前記無線通信装置において、前記位相制御部は、前記アンテナ素子に与え得る位相毎に、前記直交誤差の補正を行わない場合において前記位相器に与えるべき前記第１〜第４の制御値を記述した参照テーブルと、所定の指向性に対応して、前記アンテナ素子毎に前記位相の設定値を決定する設定位相決定部と、前記参照テーブルを参照して、決定された前記設定値に対応する前記第１〜第４の制御値を取得し、取得された前記第１〜第４の制御値を前記位相器に与える制御値取得部と、前記制御値取得部の参照先を少なくとも前記第３および第４の制御値について変更する事により、前記送信信号の位相誤差を補正する位相誤差補正部と、を有してもよい。
また、前記無線通信装置において、前記位相制御部は、前記位相器毎に、少なくとも取得された前記第１および第２の制御値を変更する事により、前記送信信号の振幅誤差を補正する参照値補正部、を有してもよい。
また、前記無線通信装置は、前記アンテナ素子毎に設けられ、前記送信信号の前記Ｉ信号の振幅および前記Ｑ信号の振幅のうち少なくとも１つを補正する事により、前記アンテナ素子から放射される前記送信信号の振幅誤差を補正するゲイン増幅器、を有してもよい。
本開示の無線通信方法は、複数のアンテナ素子を用いた無線通信方法であって、Ｉ信号およびＱ信号から成るＩＱ信号を生成するステップと、前記アンテナ素子毎に、前記Ｉ信号と前記Ｑ信号との合成を行い前記ＩＱ信号の位相を回転させた信号と等価な送信信号を生成して放射する事により、電波の指向性が制御された前記送信信号を前記複数のアンテナ素子から放射するステップと、前記合成の内容を規定する制御値を補正する事により、前記送信信号の直交誤差を補正するステップと、を有する。
本開示に係る無線通信装置および無線通信方法は、直交誤差が補正されたＩＱ信号による指向性通信を、回路規模の増大を抑えた状態で行う事ができる無線通信装置および無線通信方法として有用である。
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 無線通信装置
１１０ 信号生成部
１２０ Ｄ／Ａコンバータ
１３０、１３０ａ 送信ブランチ
１３１、１５４ｂ 位相器
１３２ 信号混合部
１３３ ＲＦ送信部
１３４、１５１ｂ アンテナ素子
１３５ａ、１５５ｃ 振幅誤差補正回路
１４０、１４０ａ 位相制御部
１４１ ルックアップテーブル
１４２ 設定位相決定部
１４３ 制御値取得部
１４４ 位相誤差補正部
１４５ 振幅誤差補正部
１５０ｂ、１５０ｃ 受信ブランチ
１５２ｂ ＲＦ受信部
１５３ｂ 信号分離部
１６０ｂ Ａ／Ｄコンバータ
１７０ｂ 信号処理部
２１０ 乗算ブロック
２１１ アンプ
２１２ ｇｍアンプ

Claims (6)

  1. 複数のアンテナ素子と、
    Ｉ信号およびＱ信号から成るＩＱ信号を生成する信号生成部と、
    前記アンテナ素子毎に設けられ、前記Ｉ信号と前記Ｑ信号との合成を行う事により、前記ＩＱ信号の位相を回転させた信号と等価な送信信号を生成して前記アンテナ素子毎に供給する複数の位相器と、
    前記複数の位相器に対して、前記合成の内容を規定する第１〜第４の制御値を個別に与え、前記アンテナ素子毎に放射される前記送信信号を所定の指向性に制御する位相制御部と、
    前記送信信号の直交誤差補正に用いる前記第１〜第４の制御値を変更する直交誤差補正部と、を有する、無線通信装置であって、
    前記合成は、前記ＩＱ信号に対する複素平面における回転演算を含み、
    前記回転演算は、前記Ｉ信号の値に前記第１の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に前記第２の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＩ信号を生成し、前記ＩＱ信号の前記Ｉ信号の値に前記第３の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に前記第４の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＱ信号を生成する処理であり、
    前記位相制御部は、
    前記複数の位相器に与える位相毎に、前記直交誤差の補正を行わない場合において前記複数の位相器に与える前記第１〜第４の制御値を記述した参照テーブルと、
    前記所定の指向性に対応して、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに対して、前記位相の設定値を決定する設定位相決定部と、
    前記参照テーブルを参照して、決定された前記設定値に対応する前記第１〜第４の制御値を取得し、取得された前記第１〜第４の制御値を前記複数の位相器に与える制御値取得部と、を含み、
    前記直交誤差補正部は、前記送信信号の直交誤差補正のうち、位相誤差の補正に用いる制御値として、少なくとも前記取得された第３および第４の制御値を変更する位相誤差補正部、を含む、
    無線通信装置。
  2. 前記直交誤差補正部は、
    前記送信信号の直交誤差補正のうち、振幅誤差の補正に用いる制御値として、少なくとも取得された前記第１および第２の制御値を変更する振幅誤差補正部、を有する、
    請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 前記アンテナ素子毎に設けられ、前記送信信号の前記Ｉ信号の振幅および前記Ｑ信号の振幅のうち少なくとも１つを補正することにより、前記アンテナ素子毎に放射される前記送信信号の振幅誤差を補正する複数のゲイン増幅器、を有する、
    請求項１に記載の無線通信装置。
  4. 複数のアンテナ素子を用いた無線通信方法であって、
    Ｉ信号およびＱ信号から成るＩＱ信号を生成するステップと、
    前記アンテナ素子毎に放射される送信信号に与える位相毎に、直交誤差の補正を行わない場合において前記アンテナ素子毎に接続された複数の位相器に与える第１〜第４の制御値を記述した参照テーブルを参照して、所定の指向性に対応して決定された設定値に対応する前記第１〜第４の制御値を取得し、取得された前記第１〜第４の制御値を前記位相器毎に与えるステップと、
    前記第１〜第４の制御値が与えられた前記複数の位相器を用いて、前記アンテナ素子毎に、前記Ｉ信号と前記Ｑ信号との合成を行うステップと、
    前記合成を行うことで前記ＩＱ信号の位相を回転させた信号と等価な前記送信信号を生成して前記複数のアンテナ素子に供給するステップと、
    前記所定の指向性に制御された前記送信信号を前記複数のアンテナ素子から放射するステップと、
    を有し、
    前記合成は、前記ＩＱ信号に対する複素平面における回転演算を含み、
    前記回転演算は、
    前記Ｉ信号の値に前記第１の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に前記第２の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＩ信号を生成し、
    前記ＩＱ信号の前記Ｉ信号の値に前記第３の制御値を乗じて得られる値と、前記Ｑ信号に前記第４の制御値を乗じて得られる値と、を加算して前記送信信号のＱ信号を生成する処理であり、
    前記送信信号は、前記参照テーブルのうち、少なくとも前記第３および第４の制御値を変更することにより、位相誤差が補正された信号である、
    無線通信方法。
  5. 前記送信信号は、前記参照テーブルのうち、少なくとも取得された前記第１および第２の制御値を変更することにより、振幅誤差が補正された信号である、
    請求項４に記載の無線通信方法。
  6. 前記送信信号の前記Ｉ信号の振幅および前記Ｑ信号の振幅のうち少なくとも１つを補正することにより、振幅誤差が補正された前記送信信号を前記複数のアンテナ素子に供給するステップをさらに含む、
    請求項４に記載の無線通信方法。
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