JP2016213712A - 無線通信装置及び周波数誤差測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模の増大を抑制しつつ低コストで周波数誤差を測定すること。【解決手段】無線通信装置は、送信データを含むベースバンド信号に対して無線送信処理を施し、ベースバンド信号が搬送波に重畳された信号を送信する送信部と、前記送信部によって送信された信号をフィードバックするフィードバック部と、前記フィードバック部によってフィードバックされたフィードバック信号から前記ベースバンド信号に相当する成分を除去して搬送波成分を検出する検出部と、前記検出部によって検出された搬送波成分のパルスをカウントするカウント部と、前記カウント部によってカウントされて得られるカウント値を用いて前記搬送波の周波数誤差を算出する算出部とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信装置及び周波数誤差測定方法に関する。

従来、例えば基地局装置などの無線通信装置においては、装置内部品の経年劣化などにより、送信される無線信号の周波数に誤差が生じることがある。また、近年では、例えばＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）と呼ばれるインタフェースによって、主に信号に対するベースバンド処理を実行するＲＥＣ（Radio Equipment Control）装置と主に信号に対する無線処理を実行するＲＥ（Radio Equipment）装置とを光ファイバで接続することが検討されている。ＣＰＲＩを採用する無線通信システムにおいては、例えば光ファイバの経年劣化によっても、ＲＥ装置から送信される無線信号の周波数に誤差が生じることがある。

無線通信システムにおいては、例えば法令によって規定された周波数を使用することが求められているため、一般に、上記のような周波数誤差が規定を満たす範囲内であるか否かが定期的に点検されている。しかし、基地局装置やＲＥ装置は、例えばビルの屋上や鉄塔の上などの高所に設置されることが多いため、これらの装置から送信される周波数を保守作業者が現地で測定するのは効率が悪くコストがかかる。そこで、例えばルビジウム発振源などの基準発振源を装置内部に設け、基準発振源からの基準信号を用いて送信信号の周波数誤差を測定する測定回路によって周波数誤差を測定することなどが考えられている。

特開平１０−３１０４２号公報 特開平８−３２５０７号公報

しかしながら、測定回路などを装置内部に設けて周波数誤差を測定する場合には、装置の回路規模が増大するとともにコストが増大する。特に、安定した基準信号を発生させる基準発振源は比較的高価であるため、正確に周波数誤差を測定するための実装コストが大きくなる。このように、付加的な測定回路などを装置内部に設けることは、装置の大型化を招くとともにコストが増大するため、現実的ではない。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、回路規模の増大を抑制しつつ低コストで周波数誤差を測定することができる無線通信装置及び周波数誤差測定方法を提供することを目的とする。

本願が開示する無線通信装置は、１つの態様において、送信データを含むベースバンド信号に対して無線送信処理を施し、ベースバンド信号が搬送波に重畳された信号を送信する送信部と、前記送信部によって送信された信号をフィードバックするフィードバック部と、前記フィードバック部によってフィードバックされたフィードバック信号から前記ベースバンド信号に相当する成分を除去して搬送波成分を検出する検出部と、前記検出部によって検出された搬送波成分のパルスをカウントするカウント部と、前記カウント部によってカウントされて得られるカウント値を用いて前記搬送波の周波数誤差を算出する算出部とを有する。

本願が開示する無線通信装置及び周波数誤差測定方法の１つの態様によれば、回路規模の増大を抑制しつつ低コストで周波数誤差を測定することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係るＲＥ装置の構成を示すブロック図である。 図３は、ＦＢ信号の時間波形の具体例を示す図である。 図４は、実施の形態１に係るＦＰＧＡの構成を示すブロック図である。 図５は、ＢＢ信号とＦＢ信号の位相の具体例を示す図である。 図６は、ＩＦ信号の検出を説明する図である。 図７は、実施の形態１に係る周波数誤差測定処理を示すフロー図である。 図８は、必要測定時間の具体例を示す図である。 図９は、必要測定時間の他の具体例を示す図である。 図１０は、カウント値と周波数誤差の関係を示す図である。 図１１は、周波数誤差の予測線の具体例を示す図である。 図１２は、実施の形態２に係る周波数誤差測定処理を示すフロー図である。

以下、本願が開示する無線通信装置及び周波数誤差測定方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信システムは、ネットワークを介して接続されたＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバ１０及びＲＥＣ装置２０を有する。また、ＲＥＣ装置２０には、監視端末装置３０が接続されているとともに、光ファイバを介して複数のＲＥ装置１００が接続されている。

ＮＴＰサーバ１０は、ＮＴＰを用いて現在時刻を配信するサーバであり、正確な現在時刻をネットワーク経由で供給する。

ＲＥＣ装置２０は、所定の周期でＮＴＰサーバ１０と同期し、送信データ及び受信データに対するベースバンド処理を実行する。具体的には、ＲＥＣ装置２０は、例えば送信データの符号化及び変調を実行し、得られたベースバンド信号をＲＥ装置１００へ送信する。また、ＲＥＣ装置２０は、ＲＥ装置１００から受信したベースバンド信号を復調及び復号化して受信データを得る。

監視端末装置３０は、ＲＥＣ装置２０及びＲＥ装置１００の状態を監視し、例えば部品の交換などの保守点検が必要か否かをユーザに通知する。具体的には、監視端末装置３０は、例えばＲＥ装置１００から送信される無線信号の周波数誤差が所定の閾値以上である場合に、その旨を示すアラームを発生させる。

ＲＥ装置１００は、光ファイバを介してＲＥＣ装置２０に接続され、送信データ及び受信データに対する無線処理を実行する。具体的には、ＲＥ装置１００は、ＲＥＣ装置２０から受信したベースバンド信号をＤＡ（Digital Analogue）変換及びアップコンバートし、得られた無線信号をアンテナを介して送信する。また、ＲＥ装置１００は、アンテナを介して受信した無線信号をダウンコンバート及びＡＤ（Analogue Digital）変換し、得られたベースバンド信号をＲＥＣ装置２０へ送信する。

図２は、実施の形態１に係るＲＥ装置１００の構成を示すブロック図である。図２においては、主に送信に係る構成を示し、受信に係る構成を省略している。図２に示すＲＥ装置１００は、歪み補償器１０１、ＤＡコンバータ１０２、発振器１０３、変調器１０４、パワーアンプ１０５、発振器１０６、ミキサ１０７、ＡＤコンバータ１０８を有する。また、ＲＥ装置１００は、プロセッサとしてＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１０９及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０を有するとともに、メモリ１１１を有する。

歪み補償器１０１は、ＲＥＣ装置２０から受信したベースバンド信号（以下「ＢＢ信号」と略記する）に対してＦＰＧＡ１０９から出力される歪み補償係数を乗算し、ベースバンド信号の歪み補償を実行する。歪み補償係数は、パワーアンプ１０５において発生する非線形歪みを補償するための係数である。

ＤＡコンバータ１０２は、歪み補償後のＢＢ信号をＤＡ変換し、得られたアナログのＢＢ信号を変調器１０４へ出力する。

発振器１０３は、ＢＢ信号のクロックを利用して無線周波数のローカル信号を生成する。

変調器１０４は、発振器１０３において生成されたローカル信号を用いてアップコンバートを実行し、ＤＡコンバータ１０２から出力されるアナログのＢＢ信号を例えば２ＧＨｚ帯の無線周波数の搬送波（キャリア）に重畳する。

パワーアンプ１０５は、変調器１０４によってアップコンバートされた信号を増幅し、アンテナを介して送信する。

発振器１０６は、ＢＢ信号のクロックを利用して中間周波数のローカル信号を生成する。発振器１０６は、発振器１０３と同じＢＢ信号のクロックを利用するため、発振器１０３によって生成されるローカル信号の周波数が誤差を含む場合は、発振器１０６によって生成されるローカル信号の周波数も誤差を含む。

ミキサ１０７は、発振器１０６において生成されたローカル信号を用いてダウンコンバートを実行し、パワーアンプ１０５からフィードバックされるフィードバック信号（以下「ＦＢ信号」と略記する）のキャリアの周波数を例えば５００ｋＨｚ帯の中間周波数に変換する。

ＡＤコンバータ１０８は、ミキサ１０７によってダウンコンバートされたＦＢ信号をＡＤ変換し、得られたデジタルのＦＢ信号をＦＰＧＡ１０９へ出力する。ＡＤコンバータ１０８からＦＰＧＡ１０９へ出力されるＦＢ信号は、中間周波数のキャリア成分にＢＢ信号が重畳されたものであり、例えば図３に示すような時間波形を有する。すなわち、ＦＢ信号は、例えば５００ｋＨｚのキャリア成分に例えば１０ＭＨｚのベースバンド成分が重畳された信号である。

ＦＰＧＡ１０９は、歪み補償係数を記憶するルックアップテーブルを参照して、ＢＢ信号の電力レベルに応じた歪み補償係数を歪み補償器１０１へ出力する。また、ＦＰＧＡ１０９は、ＡＤコンバータ１０８から出力されるＦＢ信号に基づいて、ルックアップテーブルに記憶された歪み補償係数を更新する。さらに、ＦＰＧＡ１０９は、ＡＤコンバータ１０８から出力されるＦＢ信号からベースバンド成分の周波数を除去し、キャリア成分を検出する。そして、ＦＰＧＡ１０９は、規定された測定時間の間、キャリア成分のパルスをカウントすることにより、無線周波数の誤差を測定する。なお、ＦＰＧＡ１０９の具体的な構成及び処理については、後に詳述する。

ＣＰＵ１１０は、ＮＴＰサーバ１０と同期するＲＥＣ装置２０に所定の周期で同期し、正確な現在時刻を取得する。そして、ＣＰＵ１１０は、規定された測定時間が経過する度に、ＦＰＧＡ１０９からキャリア成分のパルスのカウント値を取得し、無線周波数の誤差を算出する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、ＦＰＧＡ１０９から取得されたカウント値から１秒当たりのパルス数を算出することによりキャリアの周波数を求め、求めた周波数と正規の周波数との誤差を算出する。

また、ＣＰＵ１１０は、算出した周波数の誤差に関する情報をＲＥＣ装置２０を介して監視端末装置３０へ通知する。このとき、ＣＰＵ１１０は、例えば複数の測定期間においてカウントされたパルス数から周波数誤差の予測線を導出し、周波数誤差が所定の閾値に達するまでの残り時間を監視端末装置３０へ通知しても良い。

メモリ１１１は、ＣＰＵ１１０によって実行される処理に用いられる種々の情報を一時的に記憶する。

図４は、実施の形態１に係るＦＰＧＡ１０９の構成を示すブロック図である。図４に示すＦＰＧＡ１０９は、ルックアップテーブル２０１、遅延器２０２、発振器２０３、ミキサ２０４、比較器２０５、演算器２０６、ＩＦ信号検出器２０７、カウンタ２０８及びレジスタ２０９を有する。

ルックアップテーブル２０１は、ＢＢ信号の電力レベルごとに対応する歪み補償係数を記憶しており、ＢＢ信号がＦＰＧＡ１０９に入力されると、入力されたＢＢ信号の電力レベルに対応する歪み補償係数を歪み補償器１０１へ出力する。

遅延器２０２は、ＦＰＧＡ１０９に入力されたＢＢ信号を遅延させ、ＦＰＧＡ１０９へフィードバックされるＦＢ信号と位相を合わせる。すなわち、遅延器２０２は、比較器２０５によって互いに対応するＢＢ信号とＦＢ信号とが比較されるように、ＢＢ信号を一時的に保持して遅延させる。

発振器２０３は、ＦＢ信号からベースバンド成分を抽出するためのローカル信号を生成する。すなわち、発振器２０３は、ＦＢ信号におけるキャリア成分を除去するための周波数のローカル信号を生成する。

ミキサ２０４は、発振器２０３において生成されたローカル信号を用いて、ＦＢ信号からベースバンド成分を抽出する。すなわち、ミキサ２０４は、ＦＢ信号からキャリア成分を除去することにより、ＢＢ信号と比較可能なベースバンド成分を抽出する。

比較器２０５は、ＢＢ信号とＦＢ信号のベースバンド成分とを比較し、両者の差分を演算器２０６へ出力する。

演算器２０６は、比較器２０５から出力される差分を０に近づける歪み補償係数を算出し、算出した歪み補償係数によってルックアップテーブル２０１を更新する。すなわち、演算器２０６は、ＢＢ信号とＦＢ信号のベースバンド成分との差分が０になるように、ルックアップテーブル２０１に記憶された歪み補償係数を更新する。これにより、歪み補償係数の精度が向上し、パワーアンプ１０５において発生する非線形歪みを効果的に補償することができる。

ＩＦ信号検出器２０７は、ＢＢ信号とＦＢ信号を用いてＦＢ信号における中間周波数のキャリア成分（以下「ＩＦ信号」という）を検出する。上述したように、遅延器２０２は、ＢＢ信号を遅延させてＢＢ信号とＦＢ信号の位相を合わせるため、ＩＦ信号検出器２０７には、例えば図５に示すように、位相が一致したＢＢ信号及びＦＢ信号が入力される。なお、図５においては、実線がＦＢ信号の波形を示しており、破線がＢＢ信号の波形を示している。

このように位相が一致したＢＢ信号及びＦＢ信号が入力されると、ＩＦ信号検出器２０７は、ＦＢ信号からベースバンド成分を除去することにより、ＦＢ信号のキャリア成分に相当するＩＦ信号を取得する。ここで、ＦＢ信号のベースバンド成分はＢＢ信号に対応するため、ＩＦ信号検出器２０７は、例えば図６に示すように、ＦＢ信号３０１からＢＢ信号３０２を減算することにより、ＩＦ信号３０３を取得する。ＩＦ信号３０３は、ＦＢ信号の例えば５００ｋＨｚのキャリア成分であり、発振器１０３、１０６において生成されたローカル信号の周波数を反映している。換言すれば、ＩＦ信号３０３の周波数は、アンテナから送信される信号の無線周波数に対応している。

カウンタ２０８は、ＩＦ信号検出器２０７によって検出されたＩＦ信号のパルスをカウントする。カウンタ２０８が１秒間にカウントするパルス数がＩＦ信号の周波数に相当する。したがって、例えばＩＦ信号の周波数が正確に５００ｋＨｚである場合には、カウンタ２０８は、１秒間に５０万（＝５００×１０³）のパルスをカウントする。

レジスタ２０９は、規定された測定時間ごとにカウンタ２０８のカウント値を登録し、登録したカウント値をＣＰＵ１１０へ出力する。そして、レジスタ２０９は、カウント値をＣＰＵ１１０へ出力した後に、カウント値をリセットする。レジスタ２０９がカウント値を登録する周期となる測定時間は、ＮＴＰサーバ１０及びＲＥＣ装置２０との同期によって取得される現在時刻に基づいてＣＰＵ１１０によって計測される。

次いで、上記のように構成されたＲＥ装置１００における周波数誤差測定処理について、図７に示すフロー図を参照しながら、具体的に例を挙げて説明する。

ＲＥＣ装置２０から送信されたＢＢ信号がＲＥ装置１００によって受信されると、ＢＢ信号は、歪み補償器１０１によって歪み補償され、ＤＡコンバータ１０２によってＤＡ変換され、変調器１０４によってアップコンバートされる。そして、アップコンバートにより得られた無線周波数の信号は、パワーアンプ１０５によって増幅された後にアンテナから送信されるとともに、ミキサ１０７へフィードバックされる。フィードバックされた信号は、ミキサ１０７によってダウンコンバートされて中間周波数のＦＢ信号となる。すなわち、中間周波数のキャリア成分にＢＢ信号に対応するベースバンド成分が重畳されたＦＢ信号がミキサ１０７からＡＤコンバータ１０８へ出力される。

そして、ＡＤコンバータ１０８によってＡＤ変換されたＦＢ信号は、ＦＰＧＡ１０９へ入力される。一方、ＢＢ信号もＦＰＧＡ１０９へ入力され、ＢＢ信号が遅延器２０２によって遅延することにより、ＢＢ信号とＦＢ信号の位相が一致している。これらのＢＢ信号及びＦＢ信号は、比較器２０５によって比較され、演算器２０６によって、ＢＢ信号とＦＢ信号の差分が０に近づくように、ルックアップテーブル２０１に記憶された歪み補償係数が更新される。

また、ＩＦ信号検出器２０７によって、ＦＢ信号のベースバンド成分が除去されることにより、ＦＢ信号のキャリア成分（ＩＦ信号）が取得される。すなわち、ＩＦ信号検出器２０７によって、ＦＢ信号からＢＢ信号が減算されることにより（ステップＳ１０１）、ＩＦ信号が検出される。ＩＦ信号は、ミキサ１０７によってダウンコンバートされた中間周波数の信号であるが、発振器１０３及び発振器１０６が同じＢＢ信号のクロックを用いてローカル信号を生成するため、変調器１０４によるアップコンバート時の無線周波数を反映した信号である。したがって、ＩＦ信号の周波数が正規の中間周波数に等しければ、アンテナから送信された信号の無線周波数も正規の無線周波数に等しい。以下では、一例として、正規の無線周波数を２ＧＨｚとし、正規の中間周波数を５００ｋＨｚとする。

ＩＦ信号検出器２０７によってＩＦ信号が取得されると、カウンタ２０８によってＩＦ信号のパルスがカウントされる（ステップＳ１０２）。このカウントは、ＩＦ信号の１波長を１パルスとしてカウントすることにより行われる。

これらの処理と同時に、ＣＰＵ１１０においては、ＮＴＰサーバ１０及びＲＥＣ装置２０との周期的な同期により正確な現在時刻が取得されつつ、規定された測定時間が計時されている。そして、ＣＰＵ１１０によって、ＩＦ信号のパルスのカウントが開始されてから測定時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ１０３）。この判断の結果、測定時間が経過していない場合は（ステップＳ１０３Ｎｏ）、引き続きカウンタ２０８によってＩＦ信号のパルスがカウントされる。

ここで、ＣＰＵ１１０が計時する測定時間の具体例について説明する。上述したように、ＣＰＵ１１０は、ＮＴＰサーバ１０及びＲＥＣ装置２０との周期的な同期により、正確な現在時刻を取得する。ただし、各装置間の同期は、例えば２５６秒周期などの所定の周期で行われるため、それぞれの装置では、同期先の上位の装置と比較して最大で例えば２４時間当たり８１０マイクロ秒程度の誤差が発生する。すなわち、ＮＴＰサーバ１０における計時と比較すると、ＲＥＣ装置２０における計時では２４時間当たり最大で８１０マイクロ秒程度の誤差が発生する。さらに、ＲＥＣ装置２０における計時と比較すると、ＲＥ装置１００のＣＰＵ１１０における計時では２４時間当たり最大で８１０マイクロ秒程度の誤差が発生する。また、ＮＴＰサーバ１０も同期により現在時刻を取得するため、ＮＴＰサーバ１０における計時も２４時間当たり最大で８１０マイクロ秒程度の誤差を含んでいる。

このように、ＲＥ装置１００のＣＰＵ１１０における計時は、最大で２４３０（＝８１０×３）マイクロ秒程度の誤差を含んでおり、この誤差を考慮して所望の周波数誤差の精度が得られる必要測定時間があらかじめ決定される。具体的には、例えば図８に示すように、所望の周波数誤差の精度が０．０１ｐｐｍ（parts per million）である場合には、必要測定時間は７２時間となる。同様に、所望の周波数誤差の精度が０．０２ｐｐｍである場合には、必要測定時間は３６時間となり、所望の周波数誤差の精度が０．０３ｐｐｍである場合には、必要測定時間は２４時間となる。

上記の例は、装置間での時刻同期の誤差が最大で８１０マイクロ秒程度であることを仮定した場合の所望の精度ごとの測定時間であるが、所望の精度を例えば０．０１ｐｐｍに固定し、時刻同期の誤差ごとの測定時間を決定することも可能である。具体的には、例えば図９に示すように、時刻同期の誤差が２４時間当たり８６４マイクロ秒以下である場合には、必要測定時間は７２時間となる。すなわち、時刻同期の誤差が２４時間当たり８６４マイクロ秒以下であれば、７２時間の測定を実行することにより、０．０１ｐｐｍの精度で周波数誤差を得ることができる。同様に、時刻同期の誤差が２４時間当たり４３２マイクロ秒以下であれば、必要測定時間は３６時間となり、時刻同期の誤差が２４時間当たり２８８マイクロ秒以下であれば、必要測定時間は２４時間となる。

以上のように規定された測定時間が経過すると（ステップＳ１０３Ｙｅｓ）、カウンタ２０８におけるカウント値がレジスタ２０９に登録され（ステップＳ１０４）、ＣＰＵ１１０によって取得される。そして、ＣＰＵ１１０によって、カウント値から周波数誤差が算出される（ステップＳ１０５）。具体的には、ＣＰＵ１１０によって、カウント値から１秒当たりのパルス数が算出され、得られた周波数と正規の中間周波数との誤差が周波数誤差となる。

例えば、正規の中間周波数が５００ｋＨｚであり、測定時間が７２時間である場合、周波数誤差が０であればＣＰＵ１１０によって取得されるカウント値は１．２９６×１０¹¹である。これに対して、図１０に示すように、０．０１ｐｐｍの周波数誤差があれば、ＣＰＵ１１０によって取得されるカウント値が１２９６ずれる。すなわち、ＩＦ信号の周波数が正規の中間周波数より０．０１ｐｐｍ大きければ、図１０上段に示すように、周波数誤差が０のときよりも１２９６大きいカウント値が取得される。また、ＩＦ信号の周波数が正規の中間周波数よりも０．０１ｐｐｍ小さければ、図１０下段に示すように、周波数誤差が０のときよりも１２９６小さいカウント値が取得される。

このようなカウント値と周波数誤差の関係に基づいて、ＣＰＵ１１０によって周波数誤差が算出されると、レジスタ２０９に登録されたカウント値はリセットされる（ステップＳ１０６）。カウント値のリセット後は、再度測定時間が経過した際に、カウンタ２０８のカウント値がレジスタ２０９に登録されるようにすれば良い。また、ＣＰＵ１１０によって算出された周波数誤差は、ＲＥＣ装置２０を経由して監視端末装置３０へ報告される（ステップＳ１０７）。このとき、ＣＰＵ１１０によって、例えば測定時間が経過する度に周波数誤差の値を示す情報が生成され、監視端末装置３０へ送信されるようにしても良い。また、ＣＰＵ１１０によって、例えば測定時間が経過する度に周波数誤差が所定の閾値と比較され、周波数誤差が所定の閾値以上となった場合に、その旨の情報が監視端末装置３０へ送信されるようにしても良い。

さらに、ＣＰＵ１１０によって、複数の測定時間におけるカウント値から周波数誤差の予測線が導出され、周波数誤差が所定の閾値に達するまでの残り時間の情報が監視端末装置３０へ送信されるようにしても良い。具体的には、例えば図１１に示すように、ＣＰＵ１１０によって例えば最小二乗法が用いられることにより、測定時間ごとのカウント値のプロット４０１から周波数誤差の予測線４０２が導出される。そして、ＣＰＵ１１０によって、測定時間ごとのカウント値が所定の閾値に達するまでの残り日数が予測線４０２から取得される。図１１に示す例では、６００日までの測定時間ごとのプロット４０１によって予測線４０２が導出されており、測定時間ごとのカウント値が周波数誤差の閾値０．０５ｐｐｍに相当するカウント値に達するまでの残り日数は、２０日程度であることがわかる。そこで、ＣＰＵ１１０によって、残り日数を含む情報が生成され、監視端末装置３０へ送信される。

以上のように、本実施の形態によれば、中間周波数にダウンコンバートされたＦＢ信号からＢＢ信号に相当するベースバンド成分を除去してキャリア成分を検出する。そして、外部からの正確な時刻情報に基づいて計時される測定時間の間、キャリア成分のパルスをカウントすることにより、ＲＥ装置における無線周波数及び中間周波数に含まれる誤差を算出する。このため、周波数誤差の測定のために新規の発振源などが設けられることはないとともに、簡易な回路構成で精度良く周波数を測定することができる。結果として、回路規模の増大を抑制しつつ低コストで周波数誤差を測定することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、測定時間におけるパルスの測定によって得られた周波数誤差の大きさに応じて次の測定時間の長さや時刻同期の周期を変更する点である。

実施の形態２に係る無線通信システム及びＲＥ装置の構成は、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態２においては、ＣＰＵ１１０によって算出された周波数誤差が所定値と比較され、比較結果に応じて測定時間及び時刻同期周期が変更される点が実施の形態１とは異なる。

図１２は、実施の形態２に係る周波数誤差測定処理を示すフロー図である。図１２において、図７と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

ＢＢ信号がＤＡ変換及びアップコンバートされた後、パワーアンプ１０５によって増幅され送信されると、送信された無線周波数の信号は中間周波数にダウンコンバートされ、ＦＢ信号としてＦＰＧＡ１０９へ入力される。そして、ＩＦ信号検出器２０７によって、ＦＢ信号からＢＢ信号が減算されることにより（ステップＳ１０１）、ＩＦ信号が検出される。ＩＦ信号検出器２０７によってＩＦ信号が取得されると、カウンタ２０８によってＩＦ信号のパルスがカウントされる（ステップＳ１０２）。

これらの処理と同時に、ＣＰＵ１１０においては、ＮＴＰサーバ１０及びＲＥＣ装置２０との周期的な同期により正確な現在時刻が取得されつつ、規定された測定時間が計時されている。そして、ＣＰＵ１１０によって、ＩＦ信号のパルスのカウントが開始されてから測定時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ１０３）。この判断の結果、測定時間が経過していない場合は（ステップＳ１０３Ｎｏ）、引き続きカウンタ２０８によってＩＦ信号のパルスがカウントされる。そして、測定時間が経過すると（ステップＳ１０３Ｙｅｓ）、カウンタ２０８におけるカウント値がレジスタ２０９に登録され（ステップＳ１０４）、ＣＰＵ１１０によって取得される。そして、ＣＰＵ１１０によって、カウント値から周波数誤差が算出される（ステップＳ１０５）。

ＣＰＵ１１０によって周波数誤差が算出されると、レジスタ２０９に登録されたカウント値はリセットされる（ステップＳ１０６）。また、ＣＰＵ１１０によって算出された周波数誤差は、ＲＥＣ装置２０を経由して監視端末装置３０へ報告される（ステップＳ１０７）。

周波数誤差が監視端末装置３０へ報告されるのと同時に、ＣＰＵ１１０によって、周波数誤差が所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ２０１）。周波数誤差と比較される所定値は、例えば法令で定められた周波数誤差の上限値より小さい値であることが好ましい。すなわち、例えば法令で定められた周波数誤差の上限値が０．０５ｐｐｍである場合、ＣＰＵ１１０によって周波数誤差と比較される所定値は、０．０４ｐｐｍなどとするのが好ましい。

比較の結果、周波数誤差が所定値未満である場合は（ステップＳ２０１Ｎｏ）、測定時間及び時刻同期の周期が変更されることなく、前回の測定時間と同じ測定時間が経過した際に、カウンタ２０８のカウント値がレジスタ２０９に登録される。ここで、周波数誤差が所定値未満で比較的小さい場合は、測定時間の計時の精度が多少低くても大きな影響はない。このため、時刻同期の周期が比較的長い時間に設定されていても問題はなく、例えばＲＥＣ装置２０との時刻同期の周期を５１２秒周期などとすることも可能である。そして、時刻同期の周期を長くすることにより、ＣＰＵ１１０の処理負荷を軽減することができるとともに、同期先のＲＥＣ装置２０及びＮＴＰサーバ１０の処理負荷を軽減することができる。

一方、ステップＳ２０１における比較の結果、周波数誤差が所定値以上である場合は（ステップＳ２０１Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０によって、測定時間を長くすることが決定される（ステップＳ２０２）。すなわち、例えば３６時間の測定時間のパルスをカウントした結果、周波数誤差が所定値以上である場合には、例えば次の測定時間を７２時間にすることが決定される。このように測定時間を長くすることにより、周波数誤差の測定精度を向上することができ、保守作業が必要な時期を正確に判断することが可能となる。

また、測定時間の増加とともに、ＣＰＵ１１０によって、時刻同期の周期を短くすることが決定される（ステップＳ２０３）。すなわち、ＲＥＣ装置２０との時刻同期の周期が例えば５１２秒であった場合には、この時刻同期の周期を例えば２５６秒にすることが決定される。このように時刻同期の周期を短くすることにより、測定時間の計時の精度を向上することができ、さらに周波数誤差の測定精度を向上することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、測定時間の間にカウントされたＩＦ信号のパルスの数から周波数誤差を算出し、周波数誤差が所定値以上である場合には、測定時間及び時刻同期の周期を変更する。このため、周波数誤差が比較的大きくなった際に、周波数誤差の測定精度を向上することができる。

なお、上記実施の形態２においては、周波数誤差が所定値以上である場合に、測定時間及び時刻同期の周期の双方を変更するものとしたが、いずれか一方のみを変更しても良い。いずれか一方のみを変更する場合でも、周波数誤差が大きくなった際に、周波数誤差の測定精度を向上することが可能である。

また、上記各実施の形態においては、ＲＥ装置１００のＣＰＵ１１０によって周波数誤差が算出されるものとしたが、周波数誤差の算出は、例えばＲＥＣ装置２０に設けられるプロセッサが実行しても良い。すなわち、各ＲＥ装置１００のレジスタ２０９に登録されたカウント値がＲＥＣ装置２０へ通知され、ＲＥＣ装置２０に設けられる例えばＣＰＵなどのプロセッサが上記各実施の形態におけるＣＰＵ１１０と同様に周波数誤差を算出しても良い。このとき、ＲＥＣ装置２０に接続されたすべてのＲＥ装置１００における周波数誤差の傾向が類似している場合には、個々のＲＥ装置１００の部品又はＲＥＣ装置２０とＲＥ装置１００を接続する光ファイバの劣化が周波数誤差の原因ではない可能性がある。すなわち、各ＲＥ装置１００における周波数誤差の傾向が類似している場合には、ＲＥＣ装置２０の故障などにより、ＲＥＣ装置２０から送信されるＢＢ信号のクロックに異常があると判断することも可能である。

さらに、上記各実施の形態においては、ＮＴＰを用いて現在時刻を取得し、測定時間を計時するものとしたが、時間情報の取得はＮＴＰを用いた手法に限定されない。すなわち、精度の高い時間情報を取得可能であれば、ＮＴＰ以外の手法によって正確に測定時間が計時されるようにしても良い。このとき、ＮＴＰを用いた手法と同様に現在時刻が時間情報として外部から取得されても良いし、測定時間が経過したことを示す情報が時間情報として外部から取得されても良い。

１０ ＮＴＰサーバ
２０ ＲＥＣ装置
３０ 監視端末装置
１００ ＲＥ装置
１０１ 歪み補償器
１０２ ＤＡコンバータ
１０３、１０６、２０３ 発振器
１０４ 変調器
１０５ パワーアンプ
１０７、２０４ ミキサ
１０８ ＡＤコンバータ
１０９ ＦＰＧＡ
１１０ ＣＰＵ
１１１ メモリ
２０１ ルックアップテーブル
２０２ 遅延器
２０５ 比較器
２０６ 演算器
２０７ ＩＦ信号検出器
２０８ カウンタ
２０９ レジスタ

Claims (6)

1. 送信データを含むベースバンド信号に対して無線送信処理を施し、ベースバンド信号が搬送波に重畳された信号を送信する送信部と、
   前記送信部によって送信された信号をフィードバックするフィードバック部と、
   前記フィードバック部によってフィードバックされたフィードバック信号から前記ベースバンド信号に相当する成分を除去して搬送波成分を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された搬送波成分のパルスをカウントするカウント部と、
   前記カウント部によってカウントされて得られるカウント値を用いて前記搬送波の周波数誤差を算出する算出部と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記送信部は、
   前記ベースバンド信号をＤＡ（Digital Analogue）変換するＤＡコンバータと、
   前記ＤＡコンバータによって変換されて得られるアナログのベースバンド信号を、前記ベースバンド信号のクロックを用いて無線周波数の搬送波に重畳する変調器と、
   前記変調器から出力される信号を増幅するパワーアンプとを有し、
   前記フィードバック部は、
   前記パワーアンプによって増幅された信号の周波数を、前記ベースバンド信号のクロックを用いて中間周波数に変換する変換部と、
   前記変換部による変換後のフィードバック信号をＡＤ（Analogue Digital）変換するＡＤコンバータとを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記算出部によって算出された周波数誤差に基づいて周波数誤差の予測線を導出し、予測線を用いて周波数誤差が所定の閾値に達する時期を予測する予測部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
4. 前記算出部は、
   外部から取得された時間情報に基づいて計時された測定時間において得られるカウント値を用いて前記搬送波の周波数誤差を算出することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
5. 信号処理装置と前記信号処理装置に接続された複数の無線通信装置とを有する無線通信システムであって、
   前記無線通信装置は、
   前記信号処理装置から受信された送信データを含むベースバンド信号に対して無線送信処理を施し、ベースバンド信号が搬送波に重畳された信号を送信する送信部と、
   前記送信部によって送信された信号をフィードバックするフィードバック部と、
   前記フィードバック部によってフィードバックされたフィードバック信号から前記ベースバンド信号に相当する成分を除去して搬送波成分を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された搬送波成分のパルスをカウントするカウント部とを有し、
   前記信号処理装置は、
   前記カウント部によってカウントされて得られるカウント値を前記複数の無線通信装置から受信し、
   受信したカウント値を用いて前記搬送波の周波数誤差を算出し、
   前記複数の無線通信装置それぞれについて算出した周波数誤差が類似する傾向を示す場合に、前記信号処理装置に異常があると判定する
   ことを特徴とする無線通信装置。
6. 送信データを含むベースバンド信号に対して無線送信処理を施し、ベースバンド信号が搬送波に重畳された信号を送信し、
   送信された信号をフィードバックし、
   フィードバックされたフィードバック信号から前記ベースバンド信号に相当する成分を除去して搬送波成分を検出し、
   検出された搬送波成分のパルスをカウントし、
   カウントされて得られるカウント値を用いて前記搬送波の周波数誤差を算出する
   処理を有することを特徴とする周波数誤差測定方法。

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