JP2017195466A - 無線通信装置及び異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信回路の異常を精度良く検出すること。【解決手段】無線通信装置は、アンテナに接続し、入力信号を増幅するパワーアンプを備える送信回路と、前記アンテナに接続し、信号を受信するか否かを切り替えるスイッチを備える受信回路と、前記アンテナによって信号が送信及び受信されないガードピリオドのタイミングを示すタイミング情報を取得する取得部と、前記取得部によって取得されたタイミング情報に基づいて、前記ガードピリオドにおいて前記パワーアンプをオンにするとともに前記スイッチをオンにして、前記パワーアンプによって増幅された前記送信回路の雑音信号を前記受信回路へ入力させる制御部と、前記ガードピリオドにおいて前記受信回路から出力される信号の電力を測定し、測定電力に基づいて前記受信回路の異常を判定する判定部とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置及び異常検出方法に関する。

一般に、例えば基地局装置及び端末装置を備える無線通信システムにおいては、システムが安定して動作するのが好ましい。無線通信システムを安定して動作させるためには、障害の発生を抑制すると同時に、障害が発生した場合には、迅速に障害を検出して復旧させることが求められる。したがって、基地局装置及び端末装置などの無線通信装置には、障害や故障などの異常を検出する機能が実装されることがある。

通常、無線通信装置には送信回路と受信回路が搭載される。送信回路の異常検出は、例えば既知の送信信号の電力を監視することにより、比較的容易に実現することができる。これに対して、受信回路の異常検出は、単に受信信号の電力を監視するだけでは実現することが困難である。その理由は、受信信号の電力は、無線通信装置の周囲の環境や通信相手の数などに伴って変動することから、一律に異常が発生したか否かの基準を設定することが困難であるためである。

そこで、受信回路の異常を検出するために、例えば受信回路に既知信号を入力し、既知信号の電力を監視する方法などが知られている。具体的には、例えば異常検出用のパイロット信号が受信回路へ入力され、受信回路から出力される信号の電力が監視される。そして、受信回路から出力される信号の電力が所定の閾値未満である場合には、受信回路に異常があると判定される。

このように既知信号として所定のパイロット信号を用いる場合には、パイロット信号源及びパイロット信号検出用の回路が無線通信装置に追加されるため、回路規模及びコストが増大してしまう。また、パイロット信号がアンテナへ回り込んで、不要放射となってしまう恐れもある。このため、既知信号として、アンテナから入力される外部雑音を利用したり、受信回路の内部熱雑音を利用したりすることも検討されている。

特開２０１５−１３９１５６号公報 特開２０１０−０６２６２４号公報 特開２００６−２０３５５０号公報

ところで、例えばＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で動作する無線通信装置は、信号の送信及び受信に共用されるアンテナを有する。このため、このような無線通信装置においては、送信回路のパワーアンプ（ＰＡ：Power Amplifier）によって増幅された送信信号がアンテナ端において反射し、受信回路へ回り込むことがある。受信回路へ回り込む信号の電力は、通常の受信信号の電力よりも大きいため、受信回路へ回り込んだ信号がそのまま受信回路へ入力されてしまうと、受信回路が破損する恐れがある。このため、アンテナと受信回路の間には、信号受信時にアンテナと受信回路を接続し、信号送信時にはアンテナと受信回路の接続を切断する保護スイッチが設けられることがある。

しかしながら、受信回路を保護する保護スイッチが設けられる場合には、外部雑音や内部熱雑音などの雑音信号を異常検出用の既知信号として用いると、受信回路の異常を精度良く検出することが困難であるという問題がある。すなわち、受信回路又は保護スイッチに異常が発生しているにもかかわらず、異常が検出されないことがあるという問題がある。

具体的には、例えば保護スイッチがアンテナと受信回路を接続した状態で固定されてしまった場合を考える。この場合は、信号送信時にもアンテナと受信回路が接続されるため、ＰＡによって増幅された大電力の送信信号が受信回路へ回り込み、受信回路に設けられた例えば低雑音アンプ（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）などが破損する。結果として、異常検出用の既知信号が正常に増幅されないため、受信回路の異常を検出することが可能である。

一方、例えば保護スイッチがアンテナと受信回路の接続を切断した状態で固定されてしまった場合を考える。この場合は、受信回路の保護スイッチより後段に配置されたＬＮＡなどは正常に動作し続ける。このため、異常検出用の既知信号として雑音信号が用いられる場合には、保護スイッチが故障しているにもかかわらず、後段の回路から発生する熱雑音などによって、保護スイッチが故障していない場合と同等の電力が測定される。結果として、受信回路に異常が発生していないと判定されてしまう。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、受信回路の異常を精度良く検出することができる無線通信装置及び異常検出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、アンテナに接続し、入力信号を増幅するパワーアンプを備える送信回路と、前記アンテナに接続し、信号を受信するか否かを切り替えるスイッチを備える受信回路と、前記アンテナによって信号が送信及び受信されないガードピリオドのタイミングを示すタイミング情報を取得する取得部と、前記取得部によって取得されたタイミング情報に基づいて、前記ガードピリオドにおいて前記パワーアンプをオンにするとともに前記スイッチをオンにして、前記パワーアンプによって増幅された前記送信回路の雑音信号を前記受信回路へ入力させる制御部と、前記ガードピリオドにおいて前記受信回路から出力される信号の電力を測定し、測定電力に基づいて前記受信回路の異常を判定する判定部とを有する。

本願が開示する無線通信装置及び異常検出方法の１つの態様によれば、受信回路の異常を精度良く検出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に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係るプロセッサの機能を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１に係るＰＡ及び保護スイッチの切替制御を説明する図である。 図４は、実施の形態１に係る異常検出処理を示すフロー図である。 図５は、異常がないときの電力測定結果の具体例を示す図である。 図６は、異常があるときの電力測定結果の具体例を示す図である。 図７は、実施の形態２に係るプロセッサの機能を示すブロック図である。 図８は、実施の形態２に係るＰＡ及び保護スイッチの切替制御を説明する図である。 図９は、実施の形態２に係る異常検出処理を示すフロー図である。 図１０は、電力測定結果の具体例を示す図である。 図１１は、実施の形態３に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、可変容量ダイオードの特性を示す図である。 図１３は、実施の形態３に係るプロセッサの機能を示すブロック図である。 図１４は、実施の形態３に係る異常検出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異常検出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に係る無線通信装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信装置１００は、プロセッサ１０１、ＤＡ（Digital Analog）コンバータ１０２、アップコンバータ１０３、パワーアンプ（ＰＡ）１０４、サーキュレータ１０５、アッテネータ１０６、ダウンコンバータ１０７及びＡＤ（Analog Digital）コンバータ１０８を有する。また、無線通信装置１００は、保護スイッチ１０９、低雑音アンプ（ＬＮＡ）１１０、ダウンコンバータ１１１及びＡＤコンバータ１１２を有する。ＤＡコンバータ１０２、アップコンバータ１０３及びＰＡ１０４は送信回路を構成し、保護スイッチ１０９、ＬＮＡ１１０、ダウンコンバータ１１１及びＡＤコンバータ１１２は受信回路を構成する。また、アッテネータ１０６、ダウンコンバータ１０７及びＡＤコンバータ１０８はフィードバック回路を構成する。

プロセッサ１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備え、無線通信装置１００全体を統括制御する。すなわち、プロセッサ１０１は、送信データの符号化及び変調を実行して送信信号を生成したり、受信信号の復調及び復号を実行して受信データを取得したりする。また、プロセッサ１０１は、無線通信システムにおいて採用されるＴＤＤ方式の上り回線及び下り回線の割り当てに基づいて、無線通信装置１００による信号の送信及び受信のタイミングを取得し、それぞれのタイミングに応じたＰＡ１０４及び保護スイッチ１０９の切替制御を実行する。さらに、プロセッサ１０１は、受信回路から出力される信号の電力を測定し、受信回路に異常が発生しているか否かを判定する。なお、プロセッサ１０１の機能については、後に詳述する。

ＤＡコンバータ１０２は、プロセッサ１０１から出力される送信信号をＤＡ変換し、得られたアナログ信号をアップコンバータ１０３へ出力する。

アップコンバータ１０３は、ＤＡコンバータ１０２から出力されるアナログ信号を無線周波数にアップコンバートし、得られた無線信号をＰＡ１０４へ出力する。

ＰＡ１０４は、プロセッサ１０１による切替制御に従って、信号の送信タイミングではオンの状態となり、アップコンバータ１０３から出力される無線信号を増幅する。また、ＰＡ１０４は、プロセッサ１０１による切替制御に従って、信号が送信も受信もされないガードピリオド（ＧＰ：Guard Period）区間でもオンの状態となり、送信回路において発生する熱雑音などの雑音信号を増幅する。

サーキュレータ１０５は、ＰＡ１０４から出力される無線信号をアンテナを介して送信する一方、アンテナから受信される受信信号を保護スイッチ１０９へ出力する。すなわち、サーキュレータ１０５は、送信信号と受信信号を分離する。ただし、サーキュレータ１０５は、アンテナ端で反射する送信信号も保護スイッチ１０９へ出力するため、完全に送信信号と受信信号を分離するわけではなく、送信信号が受信回路へ回り込む。このため、信号が送信も受信もされないＧＰ区間においては、サーキュレータ１０５は、ＰＡ１０４から出力される雑音信号がアンテナ端で反射すると、この雑音信号を保護スイッチ１０９へ出力する。

アッテネータ１０６は、ＰＡ１０４から出力される無線信号をフィードバックさせ、フィードバック信号を減衰する。

ダウンコンバータ１０７は、アッテネータ１０６によってフィードバックされたフィードバック信号をベースバンド周波数にダウンコンバートする。そして、ダウンコンバータ１０７は、ダウンコンバートされたフィードバック信号をＡＤコンバータ１０８へ出力する。

ＡＤコンバータ１０８は、ダウンコンバータ１０７から出力されるフィードバック信号をＡＤ変換し、得られたデジタルのフィードバック信号をプロセッサ１０１へ出力する。このフィードバック信号は、プロセッサ１０１によってプリディストーション方式の歪み補償に用いられる。

保護スイッチ１０９は、プロセッサ１０１による切替制御に従って、信号の送信タイミングではオフの状態となり、アンテナ及びサーキュレータ１０５と受信回路との接続を切断して受信回路を保護する。すなわち、保護スイッチ１０９は、信号の送信タイミングではオフの状態となることにより、大電力の送信信号の回り込みによる受信回路の破損を防止する。また、保護スイッチ１０９は、プロセッサ１０１による切替制御に従って、信号の受信タイミングではオンの状態となり、サーキュレータ１０５から出力される受信信号をＬＮＡ１１０へ出力する。さらに、保護スイッチ１０９は、プロセッサ１０１による切替制御に従って、信号が送信も受信もされないＧＰ区間でもオンの状態となり、サーキュレータ１０５から出力される雑音信号をＬＮＡ１１０へ出力する。

ＬＮＡ１１０は、保護スイッチ１０９から出力される受信信号又は雑音信号を低雑音で増幅する。そして、ＬＮＡ１１０は、増幅した受信信号又は雑音信号をダウンコンバータ１１１へ出力する。

ダウンコンバータ１１１は、ＬＮＡ１１０から出力される受信信号又は雑音信号をベースバンド周波数にダウンコンバートする。そして、ダウンコンバータ１１１は、ダウンコンバートされた受信信号又は雑音信号をＡＤコンバータ１１２へ出力する。

ＡＤコンバータ１１２は、ダウンコンバータ１１１から出力される受信信号又は雑音信号をＡＤ変換し、得られたデジタルの受信信号又は雑音信号をプロセッサ１０１へ出力する。

図２は、実施の形態１に係るプロセッサ１０１の機能を示すブロック図である。図２に示すプロセッサ１０１は、送信信号生成部２０１、歪み補償部２０２、送受タイミング取得部２０３、ＰＡ制御部２０４、保護スイッチ制御部２０５、電力測定部２０６、閾値比較部２０７及び受信処理部２０８を有する。

送信信号生成部２０１は、送信データを符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、送信信号生成部２０１は、生成した送信信号を歪み補償部２０２へ出力する。

歪み補償部２０２は、ＰＡ１０４によって増幅された後にフィードバックされるフィードバック信号（図２においては「ＦＢ信号」と略記する）に基づいて、ＰＡ１０４において発生する非線形歪みの補償を実行する。すなわち、歪み補償部２０２は、ＰＡ１０４において発生する非線形歪みの逆特性の歪みを送信信号に付加するプリディストーション方式の歪み補償を実行する。

送受タイミング取得部２０３は、無線通信システムにおいて規定されている送信タイミング及び受信タイミングの情報を取得する。具体的には、送受タイミング取得部２０３は、１フレームを構成する複数のサブフレームがそれぞれ上り回線のサブフレーム、下り回線のサブフレーム及び下り回線から上り回線へ切り替わる境界のスペシャルサブフレームのいずれに該当するかを示すサブフレーム情報を取得する。そして、送受タイミング取得部２０３は、サブフレーム情報に基づいて、無線通信装置１００が信号を送信するタイミング、信号を受信するタイミング及び信号の送信も受信もしないタイミングを取得する。

なお、無線通信装置１００が基地局装置である場合には、無線通信装置１００は、下り回線のサブフレームで信号を送信し、上り回線のサブフレームで信号を受信する。また、信号の送信も受信も行われないＧＰ区間は、スペシャルサブフレームに含まれる。下り回線から上り回線へ切り替わる境界にＧＰ区間が配置されることにより、下り回線と上り回線の信号の干渉を防止することができる。

ＰＡ制御部２０４は、送受タイミング取得部２０３によって取得された信号の送受タイミングに基づいて、ＰＡ１０４のオン及びオフを制御するＰＡ制御信号を生成し、ＰＡ１０４を制御する。具体的には、ＰＡ制御部２０４は、信号の送信タイミング及びＧＰ区間のタイミングではＰＡ１０４をオンにし、信号の受信タイミングではＰＡ１０４をオフにする。したがって、ＰＡ制御部２０４は、信号の受信タイミングから信号の送信タイミング又はＧＰ区間へ切り替わる際には、ＰＡ１０４をオンにするＰＡ制御信号を生成してＰＡ１０４をオンにし、信号の送信タイミング又はＧＰ区間から信号の受信タイミングへ切り替わる際には、ＰＡ１０４をオフにするＰＡ制御信号を生成してＰＡ１０４をオフにする。

保護スイッチ制御部２０５は、送受タイミング取得部２０３によって取得された信号の送受タイミングに基づいて、保護スイッチ１０９のオン及びオフを切り替える切替信号を生成し、保護スイッチ１０９を制御する。具体的には、保護スイッチ制御部２０５は、信号の受信タイミング及びＧＰ区間では保護スイッチ１０９をオンにして、サーキュレータ１０５と受信回路を接続する。一方、保護スイッチ制御部２０５は、信号の送信タイミングでは保護スイッチ１０９をオフにして、サーキュレータ１０５と受信回路の接続を切断する。したがって、保護スイッチ制御部２０５は、信号の受信タイミングでは受信信号が受信回路へ入力されるように保護スイッチ１０９をオンにし、ＧＰ区間ではＰＡ１０４で増幅された雑音信号が受信回路へ入力されるように保護スイッチ１０９をオンにする。また、保護スイッチ制御部２０５は、信号の送信タイミングでは、ＰＡ１０４で増幅された大電力の送信信号が受信回路へ回り込まないように、保護スイッチ１０９をオフにする。

ここで、図３を参照して、ＰＡ１０４及び保護スイッチ１０９のオン及びオフの切り替えについて、具体例を挙げて説明しておく。

図３の最上段は、送受タイミング取得部２０３によって取得される送受タイミングの一例を示す。この図に示すように、ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムにおいては、例えば送信区間、ＧＰ区間、受信区間、送信区間、送信区間を１セットとして繰り返す信号の送信及び受信のタイミングが設定されている。これらの送信区間、ＧＰ区間及び受信区間は、それぞれ例えばサブフレームに対応し、２セット分のサブフレームから１フレームが構成される。

ＰＡ制御部２０４は、ＧＰ区間から受信区間へ切り替わる際に、ＰＡ１０４をオフにするＰＡ制御信号を生成し、ＰＡ１０４をオフに切り替える。そして、ＰＡ制御部２０４は、受信区間から送信区間へ切り替わる際に、ＰＡ１０４をオンにするＰＡ制御信号を生成し、ＰＡ１０４をオンに切り替える。これにより、ＰＡ１０４は、送信のタイミングにおいては送信信号を増幅し、ＧＰ区間においては送信回路で発生する熱雑音などの雑音信号を増幅する。

また、保護スイッチ制御部２０５は、送信区間からＧＰ区間へ切り替わる際に、保護スイッチ１０９をオンにする切替信号を生成し、保護スイッチ１０９をオンに切り替える。そして、保護スイッチ制御部２０５は、受信区間から送信区間へ切り替わる際に、保護スイッチ１０９をオフにする切替信号を生成し、保護スイッチ１０９をオフに切り替える。これにより、保護スイッチ１０９は、ＧＰ区間においては増幅された雑音信号を受信回路へ入力し、受信のタイミングにおいては受信信号を受信回路へ入力する。また、保護スイッチ１０９は、送信のタイミングにおいては送信信号が受信回路へ入力されないようにして、受信回路を保護する。

図２に戻って、電力測定部２０６は、保護スイッチ制御部２０５による保護スイッチ１０９の切り替え状態に応じて、受信回路からプロセッサ１０１へ入力される信号の電力を測定する。具体的には、電力測定部２０６は、ＧＰ区間において保護スイッチ１０９がオンにされた場合の受信回路からの出力信号の電力を測定する。したがって、電力測定部２０６は、保護スイッチ１０９からＡＤコンバータ１１２までの受信回路に異常が発生していなければ、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号の電力を測定することになる。

閾値比較部２０７は、電力測定部２０６によって測定された電力を所定の閾値と比較し、比較結果に応じて、受信回路に異常が発生しているか否かの判定結果を出力する。すなわち、閾値比較部２０７は、測定電力が所定の閾値以上であれば異常なしの旨の判定結果を出力し、測定電力が所定の閾値未満であれば異常ありの旨の判定結果を出力する。

受信処理部２０８は、受信回路からプロセッサ１０１へ入力される受信信号に対して復調及び復号などの受信処理を実行し、受信データを得る。

次いで、上記のように構成された無線通信装置１００による受信回路の異常検出処理について、図４に示すフロー図を参照しながら説明する。以下の異常検出処理は、主にプロセッサ１０１によって実行される。

まず、ＴＤＤ方式の送受タイミングが送受タイミング取得部２０３によって取得される（ステップＳ１０１）。すなわち、例えば上り回線のサブフレーム、下り回線のサブフレーム及びスペシャルサブフレームの配置を示すサブフレーム情報から、無線通信装置１００の送信タイミング、受信タイミング及び送信も受信もしないＧＰ区間のタイミングが取得される。受信回路の異常検出処理は、送受タイミング取得部２０３によって取得されたタイミングのうち、ＧＰ区間のタイミングに実行される。

そこで、ＧＰ区間が待機され（ステップＳ１０２）、ＧＰ区間が到来すると（ステップＳ１０２Ｙｅｓ）、ＰＡ制御部２０４によってＰＡ１０４をオンにするＰＡ制御信号が生成され、ＰＡ１０４がオンにされる（ステップＳ１０３）。また、保護スイッチ制御部２０５によって保護スイッチ１０９をオンにする切替信号が生成され、保護スイッチ１０９がオンにされる（ステップＳ１０４）。なお、ＧＰ区間が到来した時点で既にＰＡ１０４又は保護スイッチ１０９がオンになっている場合は、ＰＡ制御信号又は切替信号が生成されることはなく、引き続きＰＡ１０４又は保護スイッチ１０９がオンのままとされる。要するに、ＧＰ区間では、ＰＡ１０４及び保護スイッチ１０９の双方がオンの状態となる。

そして、ＰＡ１０４がオンとなることにより、ＧＰ区間では、送信回路における熱雑音などの雑音信号がＰＡ１０４によって増幅される。また、保護スイッチ１０９がオンとなることにより、ＧＰ区間では、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が受信回路へ入力される。受信回路へ入力される雑音信号は、ＰＡ１０４によって増幅されているため、受信回路において発生する熱雑音などの雑音信号よりも大きい電力を有する。一方で、受信回路へ入力される雑音信号は、送信回路における熱雑音などがＰＡ１０４によって増幅されたものであるため、送信信号と比較すると、十分に小さい電力を有する。

受信回路へ入力された雑音信号は、ＬＮＡ１１０によって増幅され、ダウンコンバータ１１１によってダウンコンバートされ、ＡＤコンバータ１１２によってＡＤ変換されてプロセッサ１０１へ出力される。そして、受信回路からの出力信号の電力が電力測定部２０６によって測定される（ステップＳ１０５）。電力測定部２０６によって測定された電力は、閾値比較部２０７へ通知され、閾値比較部２０７によって測定電力が所定の閾値と比較される（ステップＳ１０６）。

この比較の結果、測定電力が所定の閾値以上である場合は（ステップＳ１０６Ｙｅｓ）、受信回路に異常がないことを示す判定結果が出力される（ステップＳ１０７）。すなわち、受信回路に異常が発生していない場合には、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号がさらにＬＮＡ１１０によって増幅されるため、電力測定部２０６による測定電力は、受信回路において発生する熱雑音などの電力よりも大きくなり、所定の閾値以上となる。このため、例えば図５に示すように、電力測定部２０６による測定電力が所定の閾値以上である場合には、閾値比較部２０７によって異常なしの判定結果が出力される。

一方、ステップＳ１０６の比較の結果、測定電力が所定の閾値未満である場合は（ステップＳ１０６Ｎｏ）、受信回路に異常があることを示す判定結果が出力される（ステップＳ１０８）。すなわち、例えば保護スイッチ１０９やＬＮＡ１１０が故障している場合には、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が正常に受信回路を通過することがないため、電力測定部２０６による測定電力は、所定の閾値未満となる。

具体的には、例えばＬＮＡ１１０の故障が発生した場合には、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号がＬＮＡ１１０によって増幅されることがないとともに、受信回路において発生する熱雑音なども増幅されることがない。結果として、例えば図６の上段に示すように、電力測定部２０６による測定電力は、非常に小さく所定の閾値未満となる。このため、閾値比較部２０７によって異常ありの判定結果が出力される。なお、保護スイッチ１０９が故障してオンの状態で固定された場合にも、ＬＮＡ１１０のダイナミックレンジを超える大電力の送信信号が受信回路へ入力される結果、ＬＮＡ１１０が故障するため、図６の上段に示すように測定電力が所定の閾値未満となる。

また、例えば保護スイッチ１０９が故障してオフの状態で固定された場合には、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が受信回路へ入力されない。このため、電力測定部２０６は、受信回路において発生する熱雑音などの雑音信号の電力を測定することになる。保護スイッチ１０９がオフの状態で固定されていれば、大電力の送信信号が受信回路へ入力されることはないため、ＬＮＡ１１０は正常に動作しており、受信回路において発生した雑音信号がＬＮＡ１１０によって増幅される。しかしながら、この雑音信号は、ＰＡ１０４によって増幅されていないため、所定の閾値以上の十分に大きい電力を有さない。したがって、例えば図６の下段示すように、電力測定部２０６による測定電力は、ＬＮＡ１１０が動作しない場合よりも大きくなるものの、所定の閾値未満となる。このため、閾値比較部２０７によって異常ありの判定結果が出力される。

以上のように、本実施の形態によれば、信号の送受信が行われないＧＰ区間においてＰＡ及び保護スイッチをオンにして、送信回路で発生した雑音信号をＰＡで増幅して受信回路へ入力する。そして、受信回路からの出力信号の電力を測定し、所定の閾値と比較することにより、受信回路に異常が発生しているか否かを判定する。このため、送信回路で発生した増幅済みの雑音信号が正常に受信回路を通過したか否かを電力測定結果から判定することができ、受信回路の異常を精度良く検出することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、保護スイッチがオンの状態の測定電力と保護スイッチがオフの状態の測定電力との差分を所定の閾値と比較することによって、受信回路に異常が発生しているか否かを判定する点である。

実施の形態２に係る無線通信装置の構成は、実施の形態１（図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、プロセッサ１０１の機能が実施の形態１とは異なる。

図７は、実施の形態２に係るプロセッサ１０１の機能を示すブロック図である。図７において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図７に示すプロセッサ１０１は、図２に示すプロセッサ１０１の保護スイッチ制御部２０５、電力測定部２０６及び閾値比較部２０７に代えて、保護スイッチ制御部３０１、電力測定部３０２、差分算出部３０３及び閾値比較部３０４を有する。

保護スイッチ制御部３０１は、送受タイミング取得部２０３によって取得された信号の送受タイミングに基づいて、保護スイッチ１０９のオン及びオフを切り替える切替信号を生成し、保護スイッチ１０９を制御する。具体的には、保護スイッチ制御部３０１は、信号の受信タイミングでは保護スイッチ１０９をオンにして、サーキュレータ１０５と受信回路を接続する。一方、保護スイッチ制御部３０１は、信号の送信タイミングでは保護スイッチ１０９をオフにして、サーキュレータ１０５と受信回路の接続を切断する。

また、保護スイッチ制御部３０１は、１つのＧＰ区間のタイミングでは保護スイッチ１０９をオンにした後、次のＧＰ区間のタイミングでは保護スイッチ１０９をオフにする。すなわち、保護スイッチ制御部３０１は、受信回路の異常検出のために、ＧＰ区間ごとに保護スイッチ１０９のオンとオフを切り替える。したがって、保護スイッチ１０９がオンにされたＧＰ区間では、ＰＡ１０４で増幅された雑音信号が受信回路へ入力される一方、保護スイッチ１０９がオフにされたＧＰ区間では、ＰＡ１０４で増幅された雑音信号が受信回路へ入力されない。

ここで、図８を参照して、ＰＡ１０４及び保護スイッチ１０９のオン及びオフの切り替えについて、具体例を挙げて説明しておく。

図８の最上段は、送受タイミング取得部２０３によって取得される送受タイミングの一例を示す。この図に示すように、ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムにおいては、例えば送信区間、ＧＰ区間、受信区間、送信区間、送信区間を１セットとして繰り返す信号の送信及び受信のタイミングが設定されている。送信区間と受信区間の間には、それぞれＧＰ区間３５１、３５２が設けられている。

ＰＡ制御部２０４は、ＧＰ区間３５１、３５２から受信区間へ切り替わる際に、ＰＡ１０４をオフにするＰＡ制御信号を生成し、ＰＡ１０４をオフに切り替える。そして、ＰＡ制御部２０４は、受信区間から送信区間へ切り替わる際に、ＰＡ１０４をオンにするＰＡ制御信号を生成し、ＰＡ１０４をオンに切り替える。これにより、ＰＡ１０４は、送信のタイミングにおいては送信信号を増幅し、ＧＰ区間３５１、３５２においては送信回路で発生する熱雑音などの雑音信号を増幅する。

また、保護スイッチ制御部３０１は、送信区間からＧＰ区間３５１へ切り替わる際に、保護スイッチ１０９をオンにする切替信号を生成し、保護スイッチ１０９をオンに切り替える。そして、保護スイッチ制御部２０５は、受信区間から送信区間へ切り替わる際に、保護スイッチ１０９をオフにする切替信号を生成し、保護スイッチ１０９をオフに切り替える。さらに、保護スイッチ制御部３０１は、ＧＰ区間３５２では、保護スイッチ１０９をオフの状態のままとし、ＧＰ区間３５２から受信区間へ切り替わる際に、保護スイッチ１０９をオンにする切替信号を生成し、保護スイッチ１０９をオンに切り替える。これにより、保護スイッチ１０９は、ＧＰ区間３５１においては増幅された雑音信号を受信回路へ入力する一方、ＧＰ区間３５２においては増幅された雑音信号を受信回路へ入力しない。

図７に戻って、電力測定部３０２は、保護スイッチ制御部３０１による保護スイッチ１０９の切り替え状態に応じて、受信回路からプロセッサ１０１へ入力される信号の電力を測定する。具体的には、電力測定部３０２は、保護スイッチ１０９がオンにされたＧＰ区間と保護スイッチ１０９がオフにされたＧＰ区間とのそれぞれにおいて、受信回路からの出力信号の電力を測定する。したがって、保護スイッチ１０９からＡＤコンバータ１１２までの受信回路に異常が発生していなければ、電力測定部３０２は、保護スイッチ１０９がオンにされたＧＰ区間では、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号の電力を測定することになる。また、電力測定部３０２は、保護スイッチ１０９がオフにされたＧＰ区間では、受信回路で発生した熱雑音などの雑音信号の電力を測定することになる。

差分算出部３０３は、保護スイッチ１０９がオンにされたＧＰ区間での測定電力と保護スイッチ１０９がオフにされたＧＰ区間での測定電力との差分を算出する。すなわち、差分算出部３０３は、保護スイッチ１０９のオン及びオフが切り替えられた際の、受信回路からの出力信号の電力差を算出する。

閾値比較部３０４は、差分算出部３０３によって算出された電力の差分を所定の閾値と比較し、比較結果に応じて、受信回路に異常が発生しているか否かの判定結果を出力する。すなわち、閾値比較部３０４は、電力の差分が所定の閾値以上であれば異常なしの旨の判定結果を出力し、電力の差分が所定の閾値未満であれば異常ありの旨の判定結果を出力する。閾値比較部３０４が電力の差分と比較する閾値は、例えば保護スイッチ１０９のアイソレーションに対応する値であっても良い。

次いで、上記のように構成された無線通信装置による受信回路の異常検出処理について、図９に示すフロー図を参照しながら説明する。図９において、図４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。以下の異常検出処理は、主にプロセッサ１０１によって実行される。

まず、ＴＤＤ方式の送受タイミングが送受タイミング取得部２０３によって取得される（ステップＳ１０１）。受信回路の異常検出処理は、送受タイミング取得部２０３によって取得されたタイミングのうち、ＧＰ区間のタイミングに実行される。そこで、ＧＰ区間が待機され（ステップＳ１０２）、ＧＰ区間が到来すると（ステップＳ１０２Ｙｅｓ）、ＰＡ制御部２０４によってＰＡ１０４をオンにするＰＡ制御信号が生成され、ＰＡ１０４がオンにされる（ステップＳ１０３）。また、保護スイッチ制御部３０１によって保護スイッチ１０９をオンにする切替信号が生成され、保護スイッチ１０９がオンにされる（ステップＳ１０４）。なお、ＧＰ区間が到来した時点で既にＰＡ１０４又は保護スイッチ１０９がオンになっている場合は、ＰＡ制御信号又は切替信号が生成されることはなく、引き続きＰＡ１０４又は保護スイッチ１０９がオンのままとされる。

そして、ＰＡ１０４がオンとなることにより、ＧＰ区間では、送信回路における熱雑音などの雑音信号がＰＡ１０４によって増幅される。また、保護スイッチ１０９がオンとなることにより、今回のＧＰ区間では、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が受信回路へ入力される。

受信回路へ入力された雑音信号は、ＬＮＡ１１０によって増幅され、ダウンコンバータ１１１によってダウンコンバートされ、ＡＤコンバータ１１２によってＡＤ変換されてプロセッサ１０１へ出力される。そして、受信回路からの出力信号の電力が電力測定部３０２によって測定される（ステップＳ１０５）。

保護スイッチ１０９がオンにされたＧＰ区間での電力測定が完了した後、次のＧＰ区間が待機され（ステップＳ２０１）、ＧＰ区間が到来すると（ステップＳ２０１Ｙｅｓ）、保護スイッチ制御部３０１によって保護スイッチ１０９をオフにする切替信号が生成され、保護スイッチ１０９がオフにされる（ステップＳ２０２）。なお、ＧＰ区間が到来した時点で既に保護スイッチ１０９がオフになっている場合は、切替信号が生成されることはなく、引き続き保護スイッチ１０９がオフのままとされる。また、ＰＡ１０４については、上記のＧＰ区間と同様に、ＰＡ制御部２０４によってオンにされる。

そして、ＰＡ１０４がオンとなることにより、ＧＰ区間では、送信回路における熱雑音などの雑音信号がＰＡ１０４によって増幅される。また、保護スイッチ１０９がオフとなることにより、今回のＧＰ区間では、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が受信回路へ入力されない。

このため、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が受信回路へ入力されない状態で、受信回路からの出力信号の電力が電力測定部３０２によって測定される（ステップＳ２０３）。ここでは、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が受信回路へ入力されないため、受信回路において発生する熱雑音などの雑音信号がＬＮＡ１１０によって増幅され、この雑音信号の電力が電力測定部３０２によって測定される。保護スイッチ１０９がオフにされているＧＰ区間では、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が受信回路へ入力されないため、保護スイッチ１０９がオンにされているＧＰ区間と比較して、受信回路からの出力信号の電力が小さくなる。

それぞれのＧＰ区間において測定された電力は、差分算出部３０３へ出力され、差分算出部３０３によって、保護スイッチ１０９がオンのＧＰ区間における測定電力と保護スイッチ１０９がオフのＧＰ区間における測定電力との差分が算出される（ステップＳ２０４）。算出された差分は、閾値比較部３０４へ通知され、閾値比較部３０４によって所定の閾値と比較される（ステップＳ２０５）。

この比較の結果、電力の差分が所定の閾値以上である場合は（ステップＳ２０５Ｙｅｓ）、受信回路に異常がないことを示す判定結果が出力される（ステップＳ１０７）。すなわち、受信回路に異常が発生していない場合には、２つのＧＰ区間で保護スイッチ１０９のオン及びオフが正常に切り替わり、差分算出部３０３によって算出される電力の差分が大きくなる。

具体的には、例えば図１０に示すように、保護スイッチ１０９がオンのＧＰ区間では、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が受信回路からの出力信号に含まれるため、測定電力３６１が大きくなる。これに対し、保護スイッチ１０９がオフのＧＰ区間では、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が受信回路からの出力信号に含まれないため、測定電力３６２が小さくなる。また、例えば温度などの環境条件によって、アンテナ端のインピーダンスが変化することなどにより、測定電力３６１、３６２の値自体は変動し得る。しかしながら、測定電力３６１、３６２の差分は、保護スイッチ１０９のアイソレーション特性に対応し、環境条件によって大きく変動することはない。この結果、受信回路に異常が発生していない場合は、差分算出部３０３によって算出される電力の差分が所定の閾値以上となる。このため、閾値比較部３０４によって異常なしの判定結果が出力される。

一方、ステップＳ２０５の比較の結果、電力の差分が所定の閾値未満である場合は（ステップＳ２０５Ｎｏ）、受信回路に異常があることを示す判定結果が出力される（ステップＳ１０８）。すなわち、例えば保護スイッチ１０９やＬＮＡ１１０が故障している場合には、２つのＧＰ区間で保護スイッチ１０９のオン及びオフを切り替えても、受信回路から出力される信号の電力が変化せず、差分算出部３０３によって算出される電力の差分が小さくなる。この結果、受信回路に異常が発生している場合は、差分算出部３０３によって算出される電力の差分が所定の閾値未満となる。このため、閾値比較部２０７によって異常ありの判定結果が出力される。

以上のように、本実施の形態によれば、信号の送受信が行われないＧＰ区間において、保護スイッチのオン及びオフを切り替えた場合の受信回路からの出力信号の電力を測定する。そして、保護スイッチがオンの場合及びオフの場合の測定電力の差分を所定の閾値と比較することにより、受信回路に異常が発生しているか否かを判定する。このため、保護スイッチのオン及びオフが正常に切り替わっているか否かを電力測定結果から判定することができ、受信回路の異常を精度良く検出することができる。また、測定電力の差分を所定の閾値と比較するため、信号の電力が環境条件などによって変動する場合でも、環境条件の影響を排除して正確に受信回路の異常を検出することができる。

なお、上記実施の形態２においては、保護スイッチ１０９をオンにするＧＰ区間と保護スイッチ１０９をオフにするＧＰ区間とを別々に設けるものとしたが、１つのＧＰ区間内に保護スイッチ１０９をオンにする区間とオフにする区間とを設けても良い。この場合には、１つのＧＰ区間内で受信回路からの出力信号の電力の差分を算出し、所定の閾値と比較することで、受信回路の異常を検出することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３の特徴は、アンテナ端のインピーダンスを一定に保つことにより、環境条件による信号の電力の変動を抑制する点である。

図１１は、実施の形態３に係る無線通信装置１００の構成を示すブロック図である。図１１において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１１に示す無線通信装置１００は、図１に示す無線通信装置１００に可変インピーダンス回路４０１を追加した構成を採る。

可変インピーダンス回路４０１は、図１１の点Ａにおけるインピーダンスを変化させる。すなわち、可変インピーダンス回路４０１は、プロセッサ１０１からの制御に従って、ＧＰ区間におけるアンテナ端でのインピーダンスを変化させ、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号を全反射させる。

具体的には、可変インピーダンス回路４０１は、例えば可変容量ダイオードを有する。可変容量ダイオードは、例えば図１２に示すように、逆電圧を印加すると容量が減少する特性を有する。したがって、ＧＰ区間において可変容量ダイオードに逆電圧を印加して、図１１の点Ａにおけるインピーダンスを変化させ、点Ａをショート状態にすることができる。この結果、可変インピーダンス回路４０１は、サーキュレータ１０５からアンテナへ出力される信号を点Ａにおいて全反射させる。全反射した信号は、再度サーキュレータ１０５を経由して、保護スイッチ１０９へ出力される。ＧＰ区間においては、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号がサーキュレータ１０５からアンテナへ出力されるため、ＰＡ１０４によって増幅された雑音信号が点Ａにおいて全反射し、保護スイッチ１０９へ出力される。

図１３は、実施の形態３に係るプロセッサ１０１の機能を示すブロック図である。図１３において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１３に示すプロセッサ１０１は、図２に示すプロセッサ１０１に電圧制御部４１１を追加した構成を採る。

電圧制御部４１１は、送受タイミング取得部２０３によって取得された信号の送受タイミングに基づいて、可変インピーダンス回路４０１の可変容量ダイオードへ逆電圧を印加する。具体的には、電圧制御部４１１は、ＧＰ区間のタイミングにおいて、可変容量ダイオードに逆電圧を印加し、図１１の点Ａにおけるインピーダンスを変化させる。

このように、本実施の形態においては、電圧制御部４１１が可変インピーダンス回路４０１に逆電圧を印加することにより、ＧＰ区間においては、アンテナ端で信号を全反射させる。このため、例えば温度などの環境条件によってアンテナ端のインピーダンスが変化しても、アンテナ端における信号の反射量を一定にすることができる。結果として、ＧＰ区間においては、ＰＡ１０４によって増幅される雑音信号がすべて保護スイッチ１０９へ出力され、受信回路へ入力される雑音信号の電力が環境条件によって変化することを抑制することができる。

次いで、上記のように構成された無線通信装置１００による受信回路の異常検出処理について、図１４に示すフロー図を参照しながら説明する。図１４において、図４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。以下の異常検出処理は、主にプロセッサ１０１によって実行される。

まず、ＴＤＤ方式の送受タイミングが送受タイミング取得部２０３によって取得される（ステップＳ１０１）。受信回路の異常検出処理は、送受タイミング取得部２０３によって取得されたタイミングのうち、ＧＰ区間のタイミングに実行される。そこで、ＧＰ区間が待機され（ステップＳ１０２）、ＧＰ区間が到来すると（ステップＳ１０２Ｙｅｓ）、ＰＡ制御部２０４によってＰＡ１０４をオンにするＰＡ制御信号が生成され、ＰＡ１０４がオンにされる（ステップＳ１０３）。また、電圧制御部４１１によって、可変インピーダンス回路４０１の可変容量ダイオードに逆電圧が印加される（ステップＳ３０１）。これにより、サーキュレータ１０５からアンテナへ出力される信号は図１１の点Ａで全反射し、再度サーキュレータ１０５を経由して保護スイッチ１０９へ出力されるようになる。

さらに、保護スイッチ制御部２０５によって保護スイッチ１０９をオンにする切替信号が生成され、保護スイッチ１０９がオンにされる（ステップＳ１０４）。なお、ＧＰ区間が到来した時点で既にＰＡ１０４又は保護スイッチ１０９がオンになっている場合は、ＰＡ制御信号又は切替信号が生成されることはなく、引き続きＰＡ１０４又は保護スイッチ１０９がオンのままとされる。

そして、ＰＡ１０４がオンとなることにより、ＧＰ区間では、送信回路における熱雑音などの雑音信号がＰＡ１０４によって増幅される。ＰＡによって増幅された雑音信号は、サーキュレータ１０５からアンテナへ出力されるが、可変インピーダンス回路４０１によって点Ａがショート状態にされているため、サーキュレータ１０５へ全反射する。そして、ＧＰ区間では、保護スイッチ１０９がオンとなっているため、点Ａにおいて全反射した雑音信号が受信回路へ入力される。

受信回路へ入力された雑音信号は、ＬＮＡ１１０によって増幅され、ダウンコンバータ１１１によってダウンコンバートされ、ＡＤコンバータ１１２によってＡＤ変換されてプロセッサ１０１へ出力される。そして、受信回路からの出力信号の電力が電力測定部２０６によって測定される（ステップＳ１０５）。電力測定部２０６によって測定された電力は、閾値比較部２０７へ通知され、閾値比較部２０７によって測定電力が所定の閾値と比較される（ステップＳ１０６）。

この比較の結果、測定電力が所定の閾値以上である場合は（ステップＳ１０６Ｙｅｓ）、受信回路に異常がないことを示す判定結果が出力される（ステップＳ１０７）。一方、ステップＳ１０６の比較の結果、測定電力が所定の閾値未満である場合は（ステップＳ１０６Ｎｏ）、受信回路に異常があることを示す判定結果が出力される（ステップＳ１０８）。

以上のように、本実施の形態によれば、信号の送受信が行われないＧＰ区間においてＰＡ及び保護スイッチをオンにするとともに、アンテナ端のインピーダンスを変化させて、ＰＡで増幅された雑音信号を受信回路へ全反射させる。そして、受信回路からの出力信号の電力を測定し、所定の閾値と比較することにより、受信回路に異常が発生しているか否かを判定する。このため、送信回路で発生した増幅済みの雑音信号が正常に受信回路を通過したか否かを電力測定結果から判定することができ、受信回路の異常を精度良く検出することができる。また、例えば温度などの環境条件が変化しても、アンテナ端におけるインピーダンスを制御して信号を全反射させることができ、受信回路へ入力される雑音信号の電力が環境条件によって変化することを抑制することができる。結果として、環境条件の影響を排除して正確に受信回路の異常を検出することができる。

１０１ プロセッサ
１０２ ＤＡコンバータ
１０３ アップコンバータ
１０４ ＰＡ
１０５ サーキュレータ
１０６ アッテネータ
１０７、１１１ ダウンコンバータ
１０８、１１２ ＡＤコンバータ
１０９ 保護スイッチ
１１０ ＬＮＡ
２０１ 送信信号生成部
２０２ 歪み補償部
２０３ 送受タイミング取得部
２０４ ＰＡ制御部
２０５、３０１ 保護スイッチ制御部
２０６、３０２ 電力測定部
２０７、３０４ 閾値比較部
２０８ 受信処理部
３０３ 差分算出部
４０１ 可変インピーダンス回路
４１１ 電圧制御部

Claims (6)

1. アンテナに接続し、入力信号を増幅するパワーアンプを備える送信回路と、
   前記アンテナに接続し、信号を受信するか否かを切り替えるスイッチを備える受信回路と、
   前記アンテナによって信号が送信及び受信されないガードピリオドのタイミングを示すタイミング情報を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得されたタイミング情報に基づいて、前記ガードピリオドにおいて前記パワーアンプをオンにするとともに前記スイッチをオンにして、前記パワーアンプによって増幅された前記送信回路の雑音信号を前記受信回路へ入力させる制御部と、
   前記ガードピリオドにおいて前記受信回路から出力される信号の電力を測定し、測定電力に基づいて前記受信回路の異常を判定する判定部と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記判定部は、
   前記測定電力と所定の閾値とを比較し、前記測定電力が所定の閾値以上である場合に前記受信回路に異常がない旨の判定結果を出力することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記制御部は、
   前記ガードピリオドにおいて前記スイッチをオンにする区間と前記スイッチをオフにする区間とを設け、
   前記判定部は、
   前記スイッチをオンにする区間と前記スイッチをオフにする区間との測定電力の差分を算出し、算出された差分に基づいて前記受信回路の異常を判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
4. 前記判定部は、
   前記算出された差分と所定の閾値とを比較し、前記算出された差分が所定の閾値以上である場合に前記受信回路に異常がない旨の判定結果を出力することを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
5. 前記パワーアンプと前記アンテナとの間のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記ガードピリオドにおいて前記可変インピーダンス回路を制御して、前記パワーアンプによって増幅された前記送信回路の雑音信号を反射させて前記受信回路へ入力させる
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
6. アンテナに接続し、入力信号を増幅するパワーアンプを備える送信回路と、前記アンテナに接続し、信号を受信するか否かを切り替えるスイッチを備える受信回路とを有する無線通信装置の異常検出方法であって、
   前記アンテナによって信号が送信及び受信されないガードピリオドのタイミングを示すタイミング情報を取得し、
   取得されたタイミング情報に基づいて、前記ガードピリオドにおいて前記パワーアンプをオンにするとともに前記スイッチをオンにして、前記パワーアンプによって増幅された前記送信回路の雑音信号を前記受信回路へ入力させ、
   前記ガードピリオドにおいて前記受信回路から出力される信号の電力を測定し、測定電力に基づいて前記受信回路の異常を判定する
   処理を有することを特徴とする異常検出方法。

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