JP2006115267A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より部品点数を少なくし、アンテナに接続される無線回路部の送信部および受信部の異常を検出する。
【解決手段】信号処理部は、無線回路部の送信部の一つから生成した送信信号を送信させ、送信信号を送信した無線回路部以外の複数の無線回路部の受信部で送信信号を受信させ、無線折り返しをさせる。検出された送信電力値と、検出された受信電力値とを記憶し、送信電力値が所定の範囲内であるか、受信電力値が所定の範囲内であるかを判定する。複数の送信電力値および複数の受信電力値の判定結果から送受信の異常を検出し、送信レベルと受信レベルとを調整する。
【選択図】図３

Description

３つ以上のアンテナに接続される受信系および送信系を有する無線通信装置に関し、特に、異常箇所を特定し、送信電力を調整する技術に関する。

無線通信装置は、アンテナ装置が接続されるアンテナ端子を有し、製造工程ではこのアンテナ端子に専用測定装置が接続され、無線通信装置としての送信及び受信の無線特性が所定のレベル値を満足しているか否かのチェックが行われる。そして、満足していることが確認された後に出荷される。しかし、無線通信装置の施工と施工後の確認検査は施工業者にて行われる。このため、ケーブル接触不良などの施工不備による無線特性の劣化や、施工後の故障により無線特性に異常が見られた場合、故障箇所の断定を行うために、アンテナ等の接続をすべて外し、専用測定装置にて無線通信装置としての性能確認が必要である。したがって、故障箇所の断定には多くの労力と時間がかかっている。

特許文献1には、このような問題を解決するため、運用状態において無線通信装置本体とアンテナ装置との動作確認を容易に行うことのできる自己診断方法が開示されている。特許文献１では、複数のアンテナ装置と複数の受信部及び送信部とを備えたＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）−ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式無線通信システムに用いる無線通信装置の自己診断方法が開示されている。この自己診断方法では、１つの無線回路の送信部に接続されたアンテナ装置を介して送信された所定の送信信号を、他のアンテナ装置に接続された無線回路の受信部を介して受信するようなループバック試験処理を行い、この試験結果をテーブルデータとして記憶する。送信部では、送信した送信信号のレベルを検出する検出手段と、アンテナ装置からの反射波の信号レベルを検出する反射波検出手段とを備える。受信部では、受信信号のレベルを検出する検出手段を備える。

複数あるアンテナ装置、送信部及び受信部の接続の組合せを替えていき複数回のループバック試験処理を行い、この試験結果をテーブルデータとして記憶し、これらのテーブルデータが正常範囲にあるか否かを判定することよってアンテナ装置および無線回路の異常判定を行う。これらのテーブルデータは、送信部の検出手段が検出した送信信号レベルと、反射波検出手段が検出したアンテナ装置からの反射波の信号レベルと、受信部の検出手段が検出した受信信号レベルとの３種類の値から構成される。それぞれの値が所定のレベル範囲内であれば正常であり、その他の場合は異常と判断するしきい値判定法で異常診断がなされている。

特開平１０−１０７７４４号公報

アダプティブアレイアンテナ方式を用いた無線通信装置は、信号処理部でアンテナ毎に位相及び振幅を調整した送信信号を生成し、この送信信号を複数の送信部を介して各アンテナから放射することにより、任意の指向性を有する送信信号を送信する機能がある。この指向性は、アンテナ間の送信及び受信の相対レベル差が所定の範囲内に揃っていないと所望の指向性が得られない。

また、無線通信装置は、屋外等、厳しい環境下で設置されることが多いため、運用状態においてアンテナと無線回路部とを結合するアンテナ接続端子から雨水等の水分が浸入する場合があり、この水分の侵入によりアンテナと無線回路部間のインピーダンスが不整合となり、送信電力低下という無線特性の劣化を発生させる場合がある。このようにアンテナと無線回路部との間のインピーダンス不整合による無線特性の異常を検出するために、上記特許文献１では、送信部側にアンテナからの反射波を検波する反射波検出回路を設けている。

しかし、この反射波検出回路は、部品点数が多いため実装面積が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、より部品点数を少なくし、アンテナに接続される無線通信装置の送受信の異常を検出することができる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、アンテナが接続される送信部および受信部を備える、少なくとも３つの無線回路部と、信号を処理する信号処理部とを備える無線通信装置において、前記送信部は、当該送信部で送信する送信信号の電力レベルを検出する送信電力検出手段を備え、前記受信部は、当該受信部で受信する受信信号の電力レベルを検出する受信電力検出手段を備え、前記信号処理部は、前記無線回路部の前記送信部の一つから生成した送信信号を送信させ、送信信号を送信した無線回路部以外の複数の無線回路部の前記受信部で前記送信信号を受信させる無線折り返し手段と、前記無線折り返し手段により無線折り返しをさせたときに、前記送信電力検出手段で検出された送信電力レベルと、前記受信電力検出手段で検出された受信電力レベルとを記憶する記憶手段と、前記記憶手段で記憶する複数の送信電力レベルおよび複数の受信電力レベルの各々について予め定めた異常レベルを検出し、異常レベルを検出した箇所の組合せにより、送受信の異常を検出する異常検出手段とを備える。

本発明によれば、記憶手段で記憶する複数の送信電力レベルおよび複数の受信電力レベルの各々について予め定めた異常レベルを検出し、異常レベルを検出した箇所の組合せにより、送受信の異常を検出することができる。反射波検出回路で検出していた送信異常の検出を、異常レベルを検出した箇所の組合せにより特定することで、反射波検出回路を備える必要がないので部品点数を少なくすることができ、実装面積をより小さくすることができる。また、複数の送信電力レベルおよび複数の受信電力レベルから、一つの無線回路部を基準として、他の無線回路部との間におけるアンテナ系の損失レベルの差分および受信利得劣化分における差分を求め、前記一つの無線回路部を基準として他の無線回路部の送信部における送信電力レベルの調整と、前記一つの無線回路部を基準として他の無線回路部の受信部における受信電力レベルの調整とを行うことによって、指向性を所望する方向に調整することができる。さらに、送信系、受信系もしくはアンテナ部分の異常箇所の特定を行うことができる。

以下、本発明における無線通信装置の一実施の形態を、図１〜図１０に基づき説明する。

図１は、本実施の形態における無線通信装置の構成図である。

図１において、本実施の形態の無線通信装置１１０は、送信部及び受信部をそれぞれ有する無線回路ＲＦ１３１、ＲＦ１３２、ＲＦ１３３およびＲＦ１３４と、信号処理部１２０とを有する。無線通信装置１１０は、少なくとも３つの無線回路ＲＦを備え、それぞれの無線回路ＲＦに１または複数のアンテナが接続される。本実施の形態においては、アンテナ１０１、１０２、１０３および１０４が無線回路ＲＦ１３１、ＲＦ１３２、ＲＦ１３３およびＲＦ１３４にそれぞれ接続される場合を示す。無線回路ＲＦ１３１、１３２、１３３および１３４は、同一の回路構成および機能を備えている。

無線回路ＲＦ１３１は、送信処理を行う送信部ＴＸ１６１と、受信処理を行う受信部ＲＸ１５１と、送信と受信とを切り替えるＳＷ１４１と、アンテナを接続させるためのアンテナ接続端子１２１とを有している。同様に、無線回路ＲＦ１３２は、送信部ＴＸ１６２、受信部ＲＸ１５２、ＳＷ１４２およびアンテナ接続端子１２２を有し、無線回路ＲＦ１３３は、送信部ＴＸ１６３、受信部ＲＸ１５３、ＳＷ１４３およびアンテナ接続端子１２３を有し、無線回路ＲＦ１３４は、送信部ＴＸ１６４、受信部ＲＸ１５４、ＳＷ１４４およびアンテナ接続端子１２４を有する。

無線回路ＲＦ１３１のアンテナ接続端子１２１には、アンテナケーブルＡＣ１１１によりアンテナ１０１が接続される。同様に、無線回路ＲＦ１３２のアンテナ接続端子１２２には、アンテナケーブルＡＣ１１２によりアンテナ１０２が接続され、無線回路ＲＦ１３３のアンテナ接続端子１２３には、アンテナケーブルＡＣ１１３によりアンテナ１０３が接続され、無線回路ＲＦ１３４のアンテナ接続端子１２４には、アンテナケーブルＡＣ１１４によりアンテナ１０４が接続される。

無線回路ＲＦの送信部ＴＸ１６１、ＴＸ１６２、ＴＸ１６３およびＴＸ１６４は、送信電力値を検出する送信電力検波回路ＴＤ１９５、ＴＤ１９６、ＴＤ１９７およびＴＤ１９８と、送信回路１８１、１８２、１８３および１８４とをそれぞれ有する。また、無線回路ＲＦの受信部ＲＸ１５１、ＲＸ１５２、ＲＸ１５３およびＲＸ１５４は、受信電力値を検出する受信電力検波回路ＲＤ１９１、ＲＤ１９２、ＲＤ１９３およびＲＤ１９４と、受信回路１７１、１７２、１７３および１７４とをそれぞれ有する。

スイッチ部ＳＷ１４１、ＳＷ１４２、ＳＷ１４３およびＳＷ１４４は、受信部ＲＸと送信部ＴＸとを時分割で切り替えてそれぞれのアンテナに接続させる。

信号処理部１２０は、送信信号生成、送信電力制御、送信信号位相調整、変復調などのディジタル信号処理を行う。信号処理部１２０は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５０、ＣＰＵ１４０およびメモリ１３０を少なくとも備え、異常検出調査方法の手順を示すソフトウェアプログラムをメモリ１３０に記憶している。また、その他のアプリケーションプログラムを備えるようにしてもよい。

また、信号処理部１２０は、図１に示す受信電力検波回路ＲＤ１９１、ＲＤ１９２、ＲＤ１９３およびＲＤ１９４から受信電力値を取り込み、図１に示す送信電力検波回路ＴＤ１９５、ＴＤ１９６、ＴＤ１９７およびＴＤ１９８から送信電力値を取り込み、内部に備えるメモリ１３０にそれぞれ記憶する。また、信号処理部１２０は、異常検出調査を行うときに、図１に示すアンテナ１０１、１０２、１０３および１０４と、送信部ＴＸ１６１、ＴＸ１６２、ＴＸ１６３およびＴＸ１６４と、受信部ＲＸ１５１、ＲＸ１５２、ＲＸ１５３およびＲＸ１５４との組合せを切り替えるスイッチ部ＳＷ１４１、ＳＷ１４２、ＳＷ１４３およびＳＷ１４４の制御を行うことができる。

本実施の形態における無線通信装置１１０は、携帯電話等の基地局として動作することができる。本実施の形態においては、１台の無線通信装置において、１つの制御チャネルと３つの通信回線との運用を制御する場合の（１Ｃ＋３Ｔ）タイプと称されるものを例にする。無線通信装置１１０は、この（１Ｃ＋３Ｔ）タイプに限定するものでは無く、（１Ｃ＋１５Ｔ）等のアダプティブアレイアンテナ方式を用いた方式や、３つ以上のアンテナが接続され、アンテナと同一数以上の無線回路を有するものにおいて本実施の形態を適用することができる。また、無線通信装置１１０には、基地局制御装置などに有線接続されるための有線回路を備えるようにしてもよい。

図１に示した（１Ｃ＋３Ｔ）タイプのアダプティブアレイアンテナ方式を用いた無線通信装置１１０は、３つの通信回線の回線制御を行い、通常、信号処理部１２０から出力される送信信号を、無線回路ＲＦ１３１、ＲＦ１３２、ＲＦ１３３およびＲＦ１３４と、スイッチ部ＳＷ１４１、ＳＷ１４２、ＳＷ１４３およびＳＷ１４４とを介して、アンテナ１０１、１０２、１０３および１０４から同時送信する。このとき、信号処理部１２０は、アンテナ１０１、１０２、１０３および１０４から送信する送信信号の振幅および位相を送信部毎に制御することで所望する指向性を備える送信信号を形成している。

異常検出の調査は、夜間などの通話回線に余裕のある時間帯や通信エラー発生時などに、制御回線１８０により接続されている管理センタの管理装置１９０からの起動指示によって、信号処理部１２０が遠隔制御されて行われる。本実施の形態における異常とは、例えば、アンテナおよびアンテナケーブルの経年変化よる劣化やアンテナ接続端子での接続不良などによるアンテナ系の異常や、送信回路における送信系の異常や、受信回路における受信系の異常などがある。本実施の形態では、これらの異常箇所を自己無線折り返し動作により送信電力と受信電力を検出することで特定する。

図２に、図１で示した無線通信装置の無線回路ＲＦ１３１の送信電力検波回路及び受信電力検波回路の構成図を示す。送信電力検波回路ＴＤ１９５、ＴＤ１９６、ＴＤ１９７およびＴＤ１９８は、同一の構成および機能を備える。また受信電力検波回路ＲＤ１９１、ＲＤ１９２、ＲＤ１９３およびＲＤ１９４は、同一の構成および機能を備える。

図２に示すように、送信電力検波回路ＴＤ１９５は、送信回路１８１の後段の方向性結合器ＣＰ２２１に接続され、この方向性結合器ＣＰ２２１から出力される高周波出力信号を整流するためのダイオードＤ２３１と、この整流された高周波出力信号をさらに平滑するためのローパスフィルタＦ２１１と、検出した低周波アナログ信号をディジタルに変換するＡ／Ｄ変換器ＡＤ２０１とを備える。送信電力検波回路ＴＤ１９５は、送信回路１８１から送信する送信信号の送信電力を検波し、信号処理部１２０に出力する。

受信電力検波回路ＲＤ１９１は、受信回路１７１の分配器ＤＶ２４０に接続され、この分配器ＤＶ２４０から出力される高周波出力信号を整流するためのダイオードＤ２３２と、この整流された高周波出力信号をさらに平滑するためのローパスフィルタＦ２１２と、検出した低周波アナログ信号をディジタルに変換するＡ／Ｄ変換器ＡＤ２０２とを備える。受信電力検波回路ＲＤ１９１は、受信回路１７１で受信する受信信号の受信電力を検波し、信号処理部１２０に出力する。

以下、本実施に形態における異常検出調査方法について説明をする。図３に、本実施の形態の異常検出調査方法のフローチャートを示す。また、図５に、異常検出調査を行った時に得られる送信電力値の説明図を示し、図６に、受信電力値の説明図を示し、図７および図８に、異常がある場合の判定結果を示す説明図を示す。

信号処理部１２０は、管理装置１９０から異常検出調査の起動指示を受け付けると、図３に示すフローチャートに対応するプログラムを起動する。異常検出調査を行う対象とする無線通信装置１１０のアンテナ及び無線回路について、信号処理部１２０は、無線回路部とアンテナとの間で自己無線折り返し動作を順次実行させるために、送信信号を送信する無線回路ＲＦ１３Ｎの送信回路１８Ｎを指示し、それ以外の無線回路ＲＦ１３Ｍの受信回路１７Ｍで受信信号を受信するように指示する（Ｓ３０１、Ｓ３０２）。ここで、ＮおよびＭは、自然数であり、図１に示す送信回路および受信回路の符号の末尾をそれぞれ示している。まず、Ｎ＝１として、送信回路１８１で、送信信号を送信するように指示し、Ｍを１以外の値（Ｍ＝２、３、４）として、受信回路１７２、１７３および１７４で受信信号を受信するようにＳＷ１４１〜１４４をそれぞれ切り替える。

つぎに、送信電力検波回路ＴＤ１９５で検波された送信電力値Ｔ１を図５に示すように記憶し、受信電力検波器ＲＤ１９２、１９３および１９４でそれぞれ検波された受信電力値Ｓ１２、Ｓ１３およびＳ１４を図６に示すように、メモリ１３０に記憶する（Ｓ３０３）。図５において、項目５０１には、送信回路１８１から送信される送信電力値Ｔ１が記憶され、同様に、項目５０２には、送信回路１８２から送信される送信電力値Ｔ２が記憶され、項目５０３には、送信回路１８３から送信される送信電力値Ｔ３が記憶され、項目５０４には、送信回路１８４から送信される送信電力値Ｔ４が記憶される。また、図６において、送信側６００には、送信信号を送信するアンテナ符号を登録し、受信側６０１〜６０４には、受信するアンテナ符号を登録し、受信部ＲＸの受信電力検波器ＲＤで検波された受信電力値を送信および受信アンテナが対応する（交差する）領域に記憶する。ここで、受信電力値Ｓｉｊのｉは、送信するアンテナ符号の末尾の番号を示し、ｊは、受信するアンテナ符号の末尾の番号を示している。

例えば、図４に示す無線通信装置において、送信部ＴＸ１６１が送信を行い、受信部ＲＸ１５２、ＲＸ１５３およびＲＸ１５４が受信する場合の自己無線折り返しの動作は、信号処理部１２０より出力される送信信号がＴＸ１６１の送信回路１８１へ入力されスイッチ部ＳＷ１４１、アンテナケーブルＡＣ１１１を通過しアンテナ１０１から発射される。この時にＴＸ１６１の送信回路１８１から出力される信号を送信電力検波回路ＴＤ１９５で検波し、その送信電力値Ｔ１を信号処理部１２０のメモリ１３０に記憶する。アンテナ１０１から送信された信号は、それぞれの経路Ａα１、Ａβ１およびＡα４を伝搬し、アンテナ１０２、アンテナ１０３およびアンテナ１０４で受信される。アンテナ１０２で受信された信号は、アンテナケーブルＡＣ１１２、スイッチ部ＳＷ１４２およびＲＸ１５２の受信回路１７１を通過し、受信電力検波器ＲＤ１９２で検波された受信電力値Ｓ１２が信号処理部１２０のメモリ１３０に記憶される。アンテナ１０３で受信された信号は、アンテナケーブルＡＣ１１３、スイッチ部ＳＷ１４３およびＲＸ１５３の受信回路１７２を通過し、受信電力検波器ＲＤ１９３で検波された受信電力値Ｓ１３が信号処理部１２０のメモリ１３０に記憶される。アンテナ１０４で受信された信号は、アンテナケーブルＡＣ１１４、スイッチ部ＳＷ１４４およびＲＸ１５４の受信回路１７４を通過し、受信電力検波器ＲＤ１９４で検波された受信電力値Ｓ１４が信号処理部１２０のメモリ１３０に記憶される。

つぎに、図５に示すように記憶された送信電力値データが、あらかじめ定めた範囲内であるか範囲外であるかを判定し、判定の結果を図５に示すように、メモリ１３０に記憶する（Ｓ３０４）。図５において、送信電力値Ｔがあらかじめ定めた範囲内にある場合には、「１」を記憶し、範囲外にある場合には「０」を対応する領域に記憶する。例えば、送信レベルの所定の範囲を２１ｄＢｍ±５ｄＢとした場合に、送信レベルが所定の範囲を満たさない場合を範囲外とする。図５に示したＴ１が範囲外と判定された場合は、アンテナ１０１に接続されている送信部ＴＸ１６１の送信回路１８１の送信系異常が検出され、送信回路１８１に対応する領域に判定結果を「０」として信号処理部１２０のメモリ１３０に記憶する。なお、送信レベルは、運用時の送信レベルおよび異常検出調査時の送信レベルは、異なる値にしてもよい。異常検出調査時は、自己折り返し動作となるため、送信アンテナと受信アンテナとが隣接しているので、異常検出調査時の送信レベルは、例えば、−５ｄＢｍにしておくことができる。

つぎに、受信電力値データがあらかじめ定めた範囲内であるか範囲外であるかを判定し、判定結果を図７もしくは図８に示すように記憶する（Ｓ３０５）。

図７および図８において、送信側７００および８００に、送信信号を送信するアンテナ符号を登録し、受信側７０１〜７０４および８０１〜８０４には、受信するアンテナ符号を登録する。また、受信部ＲＸの受信電力検波器ＲＤで検波された受信電力値が、あらかじめ定めた範囲内にある場合には「１」を、また、範囲外にある場合には「０」を、送信および受信アンテナが対応する（交差する）領域に記憶するようにしている。例えば、受信レベルの範囲を−３８ｄＢｍ±５ｄＢとした時に受信レベルの範囲を満たさない場合を範囲外とすることができる。所定の受信レベルの範囲は、送信するアンテナと受信するアンテナの距離による伝搬損失を考慮した範囲とし、送信するアンテナと受信するアンテナの組合せによって異なった範囲となり、伝搬損失を考慮してあらかじめ定めておくようにしてもよい。

同様に、送信回路１８Ｎの末尾番号Ｎを１ずつ加算し（Ｓ３１０）、送受信するアンテナ１０１、１０２、１０３および１０４の組合せを変更して、自己無線折り返し動作を行う（Ｓ３０１〜Ｓ３０５）。これにより、送信電力値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４を図５に示すように信号処理部１２０のメモリ１３０に記憶することができる。また、受信電力値Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ４１、Ｓ４２およびＳ４３を、図６に示すように信号処理部１２０のメモリ１３０に記憶する。

信号処理部１２０は、送信回路１８Ｎの末尾番号がＮ＝４であるかを判定後（Ｓ３０６）、送受信するアンテナのすべての組合せについて無線折り返し動作が終了したとして、送信電力値データと受信電力値データが所定の範囲外である異常箇所がある場合には、管理装置１９０にその異常箇所を通知する（Ｓ３０７）。異常箇所がない場合には、信号処理部１２０は、管理装置１９０に異常検出調査の終了を通知する。

信号処理部１２０は、異常箇所として、図５、図７もしくは図８に「０」が記憶されている領域に対応する送信回路番号もしくはアンテナ番号をすべて通知することができる。さらに、信号処理部１２０において、異常箇所が検出された送信回路番号とアンテナ番号とから異常箇所を特定するように判断してもよい。

この場合、例えば以下に示すような手順で行う。

図４に示すアンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間の異常判定（ＡＮＴ１０１＿ＡＬＭとする）は、下記数１にしたがって判定する。

ＡＮＴ１０１＿ＡＬＭ＝(S12)OR(S13)OR(S14)OR(S21)OR(S31)OR(S41) …(数１)

ここで、Ｓｉｊのｉは、送信するアンテナ符号の末尾の番号を示し、ｊは、受信するアンテナ符号の末尾の番号を示し、Ｓｉｊは図７もしくは図８に示すような判定結果の「０」もしくは「１」が入る。

図７を用いて説明すると、送信側アンテナ１０１の横ラインと、受信側アンテナ１０１の縦のライン上の判定結果が、すべて範囲外の「０」となる場合に、送信も受信も異常であるので、信号処理部１２０は、アンテナ１０１からアンテナ接続端子１２１間が異常と判定し、アンテナ系異常を検出する。数１式において、一つでも「１」（範囲内）がある場合には、アンテナ系異常ではないと判定する。

また、図５に示すような送信電力値の判定結果で、送信系異常が検出されていないときに、受信部ＲＸ１５１の異常判定（ＲＸ１５１＿ＡＬＭとする）は、下記数２のように判定する。

ＲＸ１５１＿ＡＬＭ＝（Ｓ２１）ＯＲ（Ｓ３１）ＯＲ（Ｓ４１）…（数２）

ここで、Ｓｉｊのｉは、送信するアンテナ符号の末尾の番号を示し、ｊは、受信するアンテナ符号の末尾の番号を示し、Ｓｉｊは図７もしくは図８に示すような判定結果の「０」もしくは「１」が入る。

図８を用いて説明すると、受信側アンテナ１０１の縦方向のラインの判定結果がすべて範囲外の「０」となった場合に、受信側のみが異常であるので、信号処理部１２０は、受信部ＲＸ１５１を異常と判定し、受信系異常を検出する。数２式において、一つでも「１」（範囲内）がある場合には、受信系異常ではないと判定する。

このような判定の結果、信号処理部１２０は、異常を検出した箇所を管理装置１９０に通知する。他の送信系、アンテナ系、受信系においても同様に判定することができる。このように、異常レベルを検出した箇所の組合せにより、送受信の異常を検出することができる。

つぎに、異常検出調査後、送信レベルと受信レベルとの調整を行う（Ｓ３０８、Ｓ３０９）。送信レベルと受信レベルとの調整後、異常検出調査を終了する。

信号処理部１２０は、図５に示すような送信電力値を基に、アンテナ損失を計算し、送信レベルのレベル調整が必要な箇所とそのレベル調整値を算出し、信号処理部１２０から出力される送信電力をレベル調整値に従って調整することによって指向性が正しく向くように調整する。

送信レベルの調整は、以下に示すように行う。
図４に、無線通信装置の送信電力値、受信利得劣化量、アンテナからスイッチ部ＳＷ間の損失の箇所を示している。

各送信部間の送信電力値の差分は、図５に示すような、信号処理部１２０のメモリ１３０に記憶してある送信電力値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４から求められる。例えば、図４に示すアンテナ１０１から送信される送信電力を基準とし、他のアンテナから送信される送信電力との差分は、（Ｔ２−Ｔ１）、（Ｔ３−Ｔ１）、（Ｔ４−Ｔ１）で求められる。

また、アンテナからスイッチ部ＳＷ間の損失（Ｃ１〜Ｃ４で示す）は、主にケーブル部分の損失と考えられ、以下に示すように求める。

アンテナからスイッチ部ＳＷ間の損失の差分は、受信部が同じ場合の送信系の２経路の差で求められる。例えば、図８に示すアンテナ１０１で送信しアンテナ１０２で受信した時の受信電力値Ｓ１２と、アンテナ１０３で送信しアンテナ１０２で受信した時の受信電力値Ｓ３２との組合せで説明する。

受信電力値Ｓ１２は、図４に示す送信電力Ｔ１、アンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間までの損失Ｃ１、アンテナ１０２からスイッチ部ＳＷ１４２間までの損失Ｃ２、アンテナ１０１からアンテナ１０２まで伝搬するときの伝搬損失Ａα１、受信回路１７１における受信利得劣化量Ｒ２により数３で表せる。また、受信電力値Ｓ３２は、送信電力Ｔ３、アンテナ１０２からスイッチＳＷ１４２間までの損失Ｃ２、アンテナ１０３からスイッチ部ＳＷ１４３間までの損失Ｃ３、アンテナ１０３からアンテナ１０２まで伝搬するときの伝搬損失Ａα２、受信回路１７２における受信利得劣化量Ｒ２により数４で表せる。

（送信するアンテナ１０１→受信するアンテナ１０２）
Ｓ１２＝Ｔ１−Ｃ１−Ａα１−Ｃ２＋Ｒ２…（数３）

（送信するアンテナ１０３→受信するアンテナ１０２）
Ｓ３２＝Ｔ３−Ｃ３−Ａα２−Ｃ２＋Ｒ２…（数４）

Ｓ１２とＳ３２の差を数５に示す。

Ｓ１２−Ｓ３２＝（Ｔ１−Ｔ３）＋（Ｃ３−Ｃ１）＋（Ａα２−Ａα１）…（数５）

隣接するアンテナ間の距離が同じとした場合に、Ａα１とＡα２との損失も同じであると考えられるので数６が成り立つ。

（Ａα２−Ａα１）＝０…（数６）

また、送信部の送信電力値が同じとみなせる場合には数７が成り立つ。

（Ｔ１−Ｔ３）＝０…（数７）

この場合、アンテナからスイッチ部ＳＷ間までの損失の差分は、数８式で表せる。

Ｃ３−Ｃ１＝Ｓ１２−Ｓ３２…（数８）。

同様に、図４に示す他のアンテナからＳＷ間までの損失の差分の各々は、図９に示すように表せる。図９において、アンテナ１０１から送信される送信電力を基準とした場合のアンテナからＳＷ間までの損失の差分をブロック９０１に示し、アンテナ１０２から送信される送信電力を基準とした場合のアンテナからＳＷ間までの損失の差分をブロック９０２に示し、アンテナ１０３から送信される送信電力を基準とした場合のアンテナからＳＷ間までの損失の差分をブロック９０３に示し、アンテナ１０４から送信される送信電力を基準とした場合のアンテナからＳＷ間までの損失の差分をブロック９０４に示す。

信号処理部１２０では、送信電力の差分と、アンテナからスイッチ部ＳＷ間までの損失の差分とを合計した値だけ、信号処理部１２０から出力する送信信号レベルをそれぞれ調整して送信するようにする。送信時には、送信電力とアンテナからスイッチ部ＳＷまでの損失が影響するので、一つの送信部の送信レベルを基準にして、他の送信部から送信される送信レベルを相対的に調整するようにしている。例えば、図４に示すアンテナ１０１から送信される送信電力を基準とした場合に、アンテナ１０２の送信電力Ｔ２との差分と、アンテナ１０２からスイッチ部ＳＷ１４２間までの損失Ｃ２との差分を合計した値をＯＵＴ２１とする。ＯＵＴ２１は、数９で示すようになる。

ＯＵＴ２１＝（Ｔ２−Ｔ１）−（Ｃ２−Ｃ１）…（数９）

アンテナ１０２からスイッチ部ＳＷ１４２間までの損失とアンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間までの損失との差分である（Ｃ２−Ｃ１）は、数１０に示すように表せる。

Ｃ２−Ｃ１＝（Ｓ１３−Ｓ２３）＋（Ｔ２−Ｔ１）＋（Ａβ１−Ａα２）…（数１０）

ゆえに、数９および数１０よりＯＵＴ２１は数１１で表せる。

ＯＵＴ２１＝−（Ｓ１３−Ｓ２３）−（Ａβ１−Ａα２）…（数１１）

伝搬損失Ａβ１の損失は、アンテナ間の距離が大きいため伝搬損失Ａα２に対して３ｄＢ大きいとすると数１１は、数１２で表せる。

ＯＵＴ２１＝−（Ｓ１３−Ｓ２３）−３…（数１２）

信号処理部１２０は、図５に示すような測定した値Ｓ１３およびＳ２３を、数１２に代入してＯＵＴ２１を求め、送信回路１８１の送信レベルに対して、このＯＵＴ２１に相当する値分、送信回路１８２の送信レベルを増加させるように調整する。

同様に、アンテナ１０１から送信される送信電力を基準とした場合に、アンテナ１０３の送信電力Ｔ３との差分と、アンテナ１０３からスイッチ部ＳＷ１４３間までの損失Ｃ３との差分を合計した値をＯＵＴ３１とする。ＯＵＴ３１は、数１３で示すようになる。

ＯＵＴ３１＝（Ｔ３−Ｔ１）−（Ｃ３−Ｃ１）…（数１３）

アンテナ１０３からスイッチ部ＳＷ１４３間までの損失とアンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間までの損失との差分である（Ｃ３−Ｃ１）は、数１４に示すように表せる。

Ｃ３−Ｃ１＝（Ｓ１２−Ｓ３２）＋（Ｔ３−Ｔ１）＋（Ａα１−Ａα２）…（数１４）

ゆえに、数１３および数１４よりＯＵＴ３１は数１５で表せる。

ＯＵＴ３１＝−（Ｓ１２−Ｓ３２）−（Ａα１−Ａα２）…（数１５）

隣接するアンテナ間の距離が同じとした場合に伝搬損失Ａα１と伝搬損失Ａα２の損失も同じであると考えられるので、（Ａα２−Ａα１）＝０と見なせるため、数１５は、数１６で表せる。

ＯＵＴ３１＝−（Ｓ１２−Ｓ３２）…（数１６）

信号処理部１２０は、図５に示すような測定した値Ｓ１２およびＳ３２を、数１６に代入して求め、送信回路１８１の送信レベルに対して、このＯＵＴ３１に相当する値分、送信回路１８３の送信レベルを増加させるように調整する。

また、アンテナ１０１から送信される送信電力を基準とした場合に、アンテナ１０４の送信電力Ｔ４との差分と、アンテナ１０４からスイッチ部ＳＷ１４４間までの損失Ｃ４との差分を合計した値をＯＵＴ４１とする。ＯＵＴ４１は、数１７で示すようになる。

ＯＵＴ４１＝（Ｔ４−Ｔ１）−（Ｃ４−Ｃ１）…（数１７）

アンテナ１０４からスイッチ部ＳＷ１４４間までの損失と、アンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間までの損失との差分である（Ｃ３−Ｃ１）は、数１８に示すように表せる。

Ｃ４−Ｃ１＝（Ｓ１３−Ｓ４３）＋（Ｔ４−Ｔ１）＋（Ａβ１−Ａα４）…（数１８）

ゆえに、数１７および数１８よりＯＵＴ４１は数１９で表せる。

ＯＵＴ４１＝−（Ｓ１３−Ｓ４３）−（Ａβ１−Ａα４）…（数１９）

伝搬損失Ａβ１の損失は、アンテナ間の距離が大きいため伝搬損失Ａα４に対して３ｄＢ大きいとすると数１９は数２０で表せる。

ＯＵＴ４１＝−（Ｓ１３−Ｓ４３）−３…（数２０）

信号処理部１２０は、図５に示すような測定した値Ｓ１３およびＳ４３を、数２０に代入して求め、送信回路１８１の送信レベルに対して、このＯＵＴ４１に相当する値分、送信回路１８４の送信レベルを増加させるように調整する。

従って、アンテナ１０１を基準としたアンテナの送信電力との差分とアンテナからスイッチ部ＳＷ間までの損失との差分を合計した値ＯＵＴ２１、ＯＵＴ３１、ＯＵＴ４１に相当する分だけ信号処理部１２０から出力される送信信号レベルを可変することで、アンテナ間での送信の相対レベルを揃えることができる。また、送信電力を同じとみなせない場合には、測定した送信電力値を考慮して送信レベルをそろえるようにしてもよい。

次に、受信レベルの調整は、以下に示すように行う。

受信利得劣化量の差分は、対向するアンテナ間の受信電力の差で求められる。例えば、図４に示すアンテナ１０１から送信信号を送信し、アンテナ１０２で受信した時の受信電力値Ｓ１２と、アンテナ１０２から送信信号を送信し、アンテナ１０１で受信した時の受信電力値Ｓ２１の組合せで説明する。

受信電力値Ｓ１２は、図４に示す送信電力Ｔ１、アンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間までの損失Ｃ１、アンテナ１０２からスイッチ部ＳＷ１４２間までの損失Ｃ２、伝搬損失Ａα１、受信利得劣化量Ｒ２により数２１で表せる。また、受信電力値Ｓ２１は、送信電力Ｔ２、アンテナ１０２からスイッチ部ＳＷ１４２間までの損失Ｃ２、アンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間までの損失Ｃ１、伝搬損失Ａα１、受信利得劣化量Ｒ１により数２２で表せる。

（送信するアンテナ１０１→受信するアンテナ１０２）
Ｓ１２＝Ｔ１−Ｃ１−Ａα１−Ｃ２＋Ｒ２…（数２１）

（送信するアンテナ１０３→受信するアンテナ１０２）
Ｓ２１＝Ｔ２−Ｃ２−Ａα１−Ｃ１＋Ｒ１…（数２２）

Ｓ１２とＳ２１との差を数２３に示す。

Ｓ１２−Ｓ２１＝（Ｔ１−Ｔ２）＋（Ｒ２−Ｒ１）…（数２３）

送信部の送信電力値が同じとみなせる場合には数２４が成り立つ。

（Ｔ１−Ｔ３）＝０…（数２４）

この場合、受信回路１７２と受信回路１７１との受信利得劣化量の差分は、数２５で表せる。

Ｒ２−Ｒ１＝Ｓ１２−Ｓ２１…（数２５）

同様に、図４に示す他の受信利得劣化量の差分の各々は、図１０に示すように表せる。図１０において、アンテナ１０１で受信される受信電力を基準とした場合の受信利得劣化の差分をブロック１００１に示し、アンテナ１０２で受信される受信電力を基準とした場合の受信利得劣化の差分をブロック１００２に示し、アンテナ１０３で受信される受信電力を基準とした場合の受信利得劣化の差分をブロック１００３に示し、アンテナ１０４で受信される受信電力を基準とした場合の受信利得劣化の差分をブロック１００４に示す。

信号処理部１２０では、受信利得劣化量の差分と、アンテナからスイッチ部ＳＷ間までの損失の差分とを合計した値だけ、受信回路で受信する受信レベルを調整する。受信時には、アンテナからスイッチ部ＳＷまでの損失と、受信利得劣化とが、受信レベルに影響するので、一つの受信部の受信レベルを基準にして、他の受信部で受信する受信レベルを相対的に調整するようにしている。例えば、図４に示したアンテナ１０１で受信される受信レベルを基準とした場合に、受信利得劣化量Ｒ２との差分と、アンテナ１０２からスイッチ部ＳＷ１４２間までの損失Ｃ２との差分を合計した値をＩＮ２１とする。ＩＮ２１は数２６で示すようになる。

ＩＮ２１＝（Ｒ２−Ｒ１）−（Ｃ２−Ｃ１）…（数２６）

アンテナ１０２からスイッチ部ＳＷ１４２間までの損失とアンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間までの損失との差分である（Ｃ２−Ｃ１）は数２７のように表せる。

Ｃ２−Ｃ１＝（Ｓ１３−Ｓ２３）＋（Ｔ２−Ｔ１）＋（Ａβ１−Ａα２）…（数２７）

また、受信利得劣化量の差分である（Ｒ２−Ｒ１）は、数２８に示される。

Ｒ２−Ｒ１＝（Ｓ１２−Ｓ２１）＋（Ｔ２−Ｔ１）…（数２８）

ゆえに、数２７および数２８よりＩＮ２１は数２９で表せる。

ＩＮ２１＝（Ｓ１２−Ｓ２１）−（Ｓ１３−Ｓ２３）−（Ａβ１−Ａα２）…（数２９）

伝搬損失Ａβ１の損失は、アンテナ間の距離が大きいため伝搬損失Ａα２に対して３ｄＢ大きいとすると数２９は、数３０で表せる。

ＩＮ２１＝（Ｓ１２−Ｓ２１）−（Ｓ１３−Ｓ２３）−３…（数３０）

信号処理部１２０は、図５に示すような測定した値Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ１３およびＳ２３を、数３０に代入してＩＮ２１を求め、受信回路１７１の受信レベルに対して、このＩＮ２１に相当する値分、受信回路１７２の受信レベルを増加させるように調整する。

同様に、アンテナ１０１で受信される受信電力を基準にした場合に、受信利得劣化量Ｒ３との差分と、アンテナ１０３からスイッチ部ＳＷ１４３間までの損失Ｃ３との差分を合計した値をＩＮ３１とする。ＩＮ３１は数３１で示すようになる。

ＩＮ３１＝（Ｒ３−Ｒ１）−（Ｃ３−Ｃ１）…（数３１）

アンテナ１０３からスイッチ部ＳＷ１４３間までの損失と、アンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間までの損失との差分である（Ｃ３−Ｃ１）は、数３２のように表せる。

Ｃ３−Ｃ１＝（Ｓ１２−Ｓ３２）＋（Ｔ３−Ｔ１）＋（Ａα１−Ａα２）…（数３２）

また、受信利得劣化量の差分である（Ｒ２−Ｒ１）は、数３３に示される。

Ｒ３−Ｒ１＝（Ｓ１３−Ｓ３１）＋（Ｔ３−Ｔ１）…（数３３）

ゆえに、数３２および数３３よりＩＮ３１は数３４で表せる。

ＩＮ３１＝（Ｓ１３−Ｓ３１）−（Ｓ１２−Ｓ３２）−（Ａα１−Ａα２）…（数３４）

隣接するアンテナ間の距離が同じとした場合に、伝搬損失Ａα１と伝搬損失Ａα２の損失も同じであるので（Ａα２−Ａα１）＝０と見なせ、数３４は数３５で表せる。

ＩＮ３１＝（Ｓ１３−Ｓ３１）−（Ｓ１２−Ｓ３２）…（数３５）

信号処理部１２０は、図５に示すような測定した値Ｓ１３、Ｓ３１、Ｓ１２およびＳ３２を、数３４に代入してＩＮ３１を求め、受信回路１７１の受信レベルに対して、このＩＮ３１に相当する値分、受信回路１７３の受信レベルを増加させるように調整する。

また、図４に示したアンテナ１０１で受信される受信電力を基準にした受信利得劣化量Ｒ４との差分と、アンテナ１０４からスイッチ部ＳＷ１４４間までの損失Ｃ４との差分を合計した値をＩＮ４１とする。ＩＮ４１は数３６で示すように表せる。

ＩＮ４１＝（Ｒ４−Ｒ１）−（Ｃ４−Ｃ１）…（数３６）

アンテナ１０４からスイッチ部ＳＷ１４４間までの損失と、アンテナ１０１からスイッチ部ＳＷ１４１間までの損失との差分である（Ｃ４−Ｃ１）は、数３７のように表せる。

Ｃ４−Ｃ１＝（Ｓ１３−Ｓ４３）＋（Ｔ４−Ｔ１）＋（Ａβ１−Ａα４）…（数３７）

また、受信利得劣化量の差分である（Ｒ４−Ｒ１）は、数３８に示される。

Ｒ４−Ｒ１＝（Ｓ１４−Ｓ４１）＋（Ｔ４−Ｔ１）…（数３８）

ゆえに、数３７および数３８よりＩＮ４１は数３９で表せる。

ＩＮ４１＝（Ｓ１４−Ｓ４１）−（Ｓ１３−Ｓ４３）−（Ａβ１−Ａα４）…（数３９）

伝搬損失Ａβ１の損失は、アンテナ間の距離が大きいため伝搬損失Ａα４に対して３ｄＢ大きいとすると数３９は数４０で表せる。

ＩＮ４１＝（Ｓ１４−Ｓ４１）−（Ｓ１３−Ｓ４３）−３…（数４０）

信号処理部１２０は、図５に示すような測定した値Ｓ１４、Ｓ４１、Ｓ１３およびＳ４３を、数４０に代入してＩＮ４１を求め、受信回路１７１の受信レベルに対して、このＩＮ４１に相当する値分、受信回路１７４の受信レベルを増加させるように調整する。

このように、アンテナ１０１で受信された受信電力を基準とした受信利得劣化量との差分と、アンテナからスイッチ部ＳＷ間までの損失との差分を合計した値ＩＮ２１、ＩＮ３１およびＩＮ４１だけ信号処理部１２０で受信される受信レベルに補正することで、アンテナ間での受信の相対レベルを揃えることができる。

なお、本実施の形態では、４つのアンテナおよび無線回路を設ける場合を示したが、３つのアンテナおよび無線回路においても、同様に、一つの無線回路を基準として相対的に損失を求め、相対レベルを揃えるようにすることができる。

以上、説明したように、送信系、アンテナからスイッチ部ＳＷ間のアンテナ系、受信系の３種類の損失の差分を算出し、この３種類の損失の差分を基に信号処理部１２０において適切な計算を施し、計算結果から送信信号レベルを信号処理部１２０で調整し、また、計算結果から受信レベルを信号処理部１２０で補正することによってアンテナ間の送信及び受信の相対レベル差が無くなり、指向性が所望する方向に正しく向くようにできる。

本実施の形態によれば、異常レベルを検出した箇所の組合せにより、送受信の異常を検出することができる。反射波検出回路で検出していた送信異常の検出を、異常レベルを検出した箇所の組合せにより特定することで、反射波検出回路を備える必要がないので部品点数を少なくすることができ、実装面積をより小さくすることができる。また、複数の送信電力レベルおよび複数の受信電力レベルから、一つの無線回路部を基準として、他の無線回路部との間におけるアンテナ系の損失レベルの差分および受信利得劣化分における差分を求め、一つの無線回路部を基準として他の無線回路部の送信部における送信電力レベルの調整と、一つの無線回路部を基準として他の無線回路部の受信部における受信電力レベルの調整とを行うことによって、送信および受信の相対レベルを揃えることができる。これにより、指向性を所望する方向に調整することができる。

本実施の形態における無線通信装置の回路構成図である。 本実施の形態における送信電力検波回路及び受信電力検波回路の構成図である。 本実施の形態における異常検出調査を行う手順を示すフローチャートである。 本実施の形態における無線通信装置の送信電力値、受信利得劣化量、アンテナからスイッチ部ＳＷ間の損失の箇所を記したブロック図である。 本実施の形態における異常検出調査を行った時に得られる送信電力値の説明図。 本実施の形態における異常検出調査を行った時に得られる受信電力値の説明図。 本実施の形態における異常検出調査を行ったときのアンテナ１０１からスイッチＳＷ１４１間に異常がある場合の判定結果を示す説明図である。 本実施の形態における異常検出調査を行ったときの受信部ＲＸ１５１に異常がある場合の判定結果を示す説明図である。 本実施の形態における無線通信装置のアンテナからスイッチ部ＳＷ間までの損失の差分を示した数式の説明図である。 本実施の形態における無線通信装置の受信利得劣化量の差分を示した数式の説明図である。

符号の説明

１１０…無線通信装置、１３１・１３２・１３３・１３４…無線回路ＲＦ、１２０…信号処理部、１０１・１０２・１０３・１０４…アンテナ、１６１・１６２・１６３・１６４…送信部ＴＸ、１５１・１５２・１５３・１５４…受信部ＲＸ、１４１・１４２・１４３・１４４ＳＷ、１２１・１２２・１２３・１２４…アンテナ接続端子、１９１・１９２・１９３・１９４…受信電力検波回路ＲＤ、１７１，・１７２・１７３・１７４…受信回路、１９５・１９６・１９７・１９８…送信電力検波回路ＴＤ、１８１・１８２・１８３・１８４…送信回路、１５０…ＤＳＰ、１４０…ＣＰＵ、１３０…メモリ

Claims (3)

1. アンテナが接続される送信部および受信部を備える、少なくとも３つの無線回路部と、信号を処理する信号処理部とを備える無線通信装置において、
   前記送信部は、当該送信部で送信する送信信号の電力レベルを検出する送信電力検出手段を備え、
   前記受信部は、当該受信部で受信する受信信号の電力レベルを検出する受信電力検出手段を備え、
   前記信号処理部は、前記無線回路部の前記送信部の一つから生成した送信信号を送信させ、送信信号を送信した無線回路部以外の複数の無線回路部の前記受信部で前記送信信号を受信させる無線折り返し手段と、前記無線折り返し手段により無線折り返しをさせたときに、前記送信電力検出手段で検出された送信電力レベルと、前記受信電力検出手段で検出された受信電力レベルとを記憶する記憶手段と、前記記憶手段で記憶する複数の送信電力レベルおよび複数の受信電力レベルの各々について予め定めた異常レベルを検出し、異常レベルを検出した箇所の組合せにより、送受信の異常を検出する異常検出手段とを備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置において、前記信号処理部は、前記記憶手段で記憶する複数の送信電力レベルおよび複数の受信電力レベルから、一つの無線回路部を基準として、他の無線回路部との間におけるアンテナ系の損失レベルの差分および受信利得劣化分における差分を求め、前記一つの無線回路部を基準として他の無線回路部の送信部における送信電力レベルの調整と、前記一つの無線回路部を基準として他の無線回路部の受信部における受信電力レベルの調整とを行う調整手段をさらに有することを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項１に記載の無線通信装置において、前記異常検出手段は、前記記憶手段で記憶する複数の送信電力レベルおよび複数の受信電力レベルから、前記送受信の異常の発生箇所が、前記無線回路部の前記送信部、前記受信部および当該無線回路部に接続されているアンテナ部分のいずれであるかを検出することを特徴とする無線通信装置。

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