WO2014049907A1 - 無線送信装置、vswr判定装置およびvswr判定方法 - Google Patents

無線送信装置、vswr判定装置およびvswr判定方法 Download PDF

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拓志 望月
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日本電気株式会社
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    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a wireless transmission device, a VSWR determination device, and a VSWR determination method, and more particularly to a VSWR processing technique.
  • LTE Long Term Evolution
  • W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • LTE Long Term Evolution
  • SC System configuration
  • the base station wireless transmitter of the own system and the base station wireless transmitter of another system are combined with an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) scheme such as LTE using a shared antenna, etc.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • the wireless transmitter of the other system Is input to the wireless transmission device of its own system and becomes an interference wave.
  • VSWR Voltage Standing Wave Ratio
  • FIG. 2 shows a VSWR measuring apparatus and method according to the first related technology.
  • the baseband signal generator 2 receives the data signal generated by the MAC1 and converts it into an I / Q axis signal as a modulated baseband signal.
  • the modulator 3 modulates the I / Q axis signal into an RF band modulation downlink signal based on the oscillation signal from the local oscillator 40.
  • the high-power amplifier 4 increases the RF band modulation downlink signal to a predetermined transmission power and outputs it to the filter 5.
  • the filter 5 reduces transmission spurious of the RF band modulation downlink signal.
  • the RF band modulated downlink signal is radiated into space by the antenna 7.
  • a VSWR measuring device is installed in the front stage of the antenna 7.
  • a directional coupler 6 is inserted in front of the antenna 7 in order to detect a traveling wave and a reflected wave for VSWR measurement.
  • the directional coupler 6 outputs a traveling wave to the traveling wave detector 8.
  • the directional coupler 6 outputs the reflected wave to the reflected wave detector 9.
  • the traveling wave detector 8 detects the detection voltage value of the traveling wave.
  • the reflected wave detector 8 detects the detection voltage value of the reflected wave.
  • the difference detector 10 detects the difference between the traveling wave detection voltage and the reflected wave detection voltage. Based on this difference detection voltage, the VSWR calculator 11 calculates the VSWR, and the VSWR averager 12 smoothes the VSWR.
  • the VSWR smoothed by the VSWR averager 12 is output and displayed as it is as the final report value.
  • a large error occurs in the VSWR measurement in the environment described later.
  • FIG. 5 shows a case where a base station wireless transmission apparatus of the own system and an OFDM system such as LTE are combined with a base station wireless transmission apparatus of another system using a shared antenna or the like.
  • an interference wave from the wireless transmission device of another system is input to the wireless transmission device of the own system.
  • FIG. 6 shows a time waveform of the LTE downlink signal.
  • E-TM1.1 and E-TM2 signals exist densely on the time axis.
  • Reference Signal that becomes a training signal on the terminal side with a shorter duration exists sparsely on the time axis.
  • the VSWR measurement value is a bad value. turn into.
  • the VSWR is a correct measurement value.
  • the VSWR measurement value is considerably degraded.
  • the VSWR report when the antenna is expected is misrecognized as a total reflection aspect, so that an erroneous alarm or the like is activated in the monitoring station and the own system stops.
  • a directional coupler inserted to detect a traveling wave and a reflected wave for VSWR measurement is provided between a filter (bandpass filter) connected to an antenna and a wireless transmission device.
  • a filter bandpass filter
  • bandpass filters are also inserted between the traveling wave detector and the reflected wave detector branched from the directional coupler to sufficiently suppress out-of-band interference and interference before detection. It corresponds with.
  • FIG. 1 Another configuration example related to the above three cases is shown in FIG.
  • down-converters are provided in the traveling wave path and the reflected wave path branched by the directional coupler, and the local oscillator frequency is changed.
  • the baseband or IF frequency after the converter is passed through a narrower band filter while changing the target passband, so that the external out-of-band interference wave / jamming wave is attenuated more steeply.
  • the error of the VSWR measurement value by these interference waves and interference waves is reduced.
  • the configuration shown in the above three prior arts is effective when the frequency band of the external interference wave / jamming wave is far from the desired transmission band.
  • the transmission band of the own system and the interference band from another system are close to each other or overlap in the band, there arises a problem that the frequency selectivity by the filter cannot be expected.
  • a steep filter characteristic is required, which causes a problem in that the design difficulty is greatly increased, leading to an increase in the shape of the apparatus and the price.
  • a configuration in which a fixed-band filter is inserted into the detection system there is a problem that frequency flexibility is lost.
  • the baseband signal generator 2 receives the data signal generated by the MAC1 and converts it into an I / Q axis signal as a modulated baseband signal.
  • the modulator 3 modulates the I / Q axis signal into an RF band modulation downlink signal based on the oscillation signal from the local oscillator 40.
  • the high-power amplifier 4 increases the RF band modulation downlink signal to a predetermined transmission power and outputs it to the filter 5.
  • the filter 5 reduces transmission spurious of the RF band modulation downlink signal.
  • the RF band modulated downlink signal is radiated into space by the antenna 7.
  • a VSWR measuring device is installed in the front stage of the antenna 7.
  • a directional coupler 6 is inserted in front of the antenna 7 in order to detect a traveling wave and a reflected wave for VSWR measurement.
  • the directional coupler 6 outputs a traveling wave to the traveling wave detector 8.
  • the directional coupler 6 outputs the reflected wave to the reflected wave detector 9.
  • the traveling wave detector 8 detects the detection voltage value of the traveling wave.
  • the reflected wave detector 8 detects the detection voltage value of the reflected wave.
  • the difference detector 10 detects the difference between the traveling wave detection voltage and the reflected wave detection voltage. Based on this difference detection voltage, the VSWR calculator 11 calculates the VSWR, and the VSWR averager 12 smoothes the VSWR.
  • the baseband signal generated by the baseband signal generator 2 is branched and input to the baseband signal amplitude integrator 14 to determine whether the signal is in a dense state giving VSWR accuracy. Take the cumulative total.
  • FIG. 4 shows a procedure for masking a low-level VSWR report value by baseband level threshold determination.
  • the VSWR average value by the VSWR averager 12 is updated once per second.
  • the baseband signal integrator 14 accumulates the baseband level corresponding to 10 msec ⁇ 100 sample for 1 second. .
  • the latest VSWR report value (output of the VSWR averager 12) smoothed at the determination time is sure. Judge that it seems. In that case, SW 13 is switched to the VSWR output display direction, and VSWR is reported to the outside.
  • the latest VSWR report value (VSWR averaged) smoothed at the determination time point. It is determined that the output of the device 12 is not accurate. Then, the SW 13 is switched to the VSWR invalid display direction, and the VSWR report to the outside is invalidated.
  • Patent Document 8 discloses a method of confirming the VSWR normality of the receiving antenna instead of confirming the VSWR normality of the transmitting antenna.
  • a separate and dedicated PN (Pseudorandom Noise) spread signal generator and demodulator are required in combination with the main signal receiving system. is there.
  • a PN spread signal different from the operation transmission signal is radiated as unnecessary radiation from the reception antenna at the time of VSWR measurement.
  • Patent Document 9 in the antenna (ANT) VSWR measurement, when the electrical length between the antenna (ANT) load and the coupling port (CPL) is different, and the traveling wave component leaks to the reflected wave port due to poor CPL-directivity. Then, an error occurs as a combined vector of reflected waves, and a VSWR error occurs. Then, by inserting a phase shifter between the antenna and the coupling port and changing the electrical length, the traveling wave leakage component is removed from the calculation of the maximum reflected wave vector and the minimum reflected vector, and the VSWR accuracy is improved. Therefore, the example shown in Patent Document 9 provides an improvement in VSWR accuracy in the absence of an external interference wave, and does not show consideration for the sparse density of the traveling wave and the external interference wave.
  • Japanese Patent No. 4390334 Japanese Patent Laid-Open No. 03-051772 JP 2004-286632 A Japanese Patent No. 4062023 JP 04-357471 A Japanese Patent No. 3271277 Japanese Patent No.2697342 JP 2011-010185 A JP2005-017138
  • each prior art has a problem that the VSWR measurement value deteriorates due to the density of the transmission signal density.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a wireless transmission device, a VSWR determination device, and a VSWR determination method capable of reporting a good VSWR measurement value.
  • a wireless transmission device includes a VSWR measurement unit that measures VSWR, and a VSWR determination unit that determines reliability of a measurement value of the VSWR measured by the VSWR measurement unit, wherein the VSWR determination unit includes a baseband signal And a baseband signal analyzing means for analyzing the baseband signal by detecting a difference between the delayed signal obtained by delaying the baseband signal, and the baseband signal analyzed by the baseband signal analyzing means, A baseband signal sparseness determining unit that determines the sparseness of the baseband signal based on a difference from the delayed signal, and the baseband signal sparseness determining unit determines that the baseband signal is sparse A VSWR output switching means for restricting the output of the VSWR measuring means.
  • a VSWR determination apparatus is a VSWR determination apparatus that determines the reliability of a measured value of VSWR, and detects a difference between a baseband signal and a delayed signal obtained by delaying the baseband signal.
  • Baseband signal analysis means for analyzing the baseband signal, and sparse density of the baseband signal based on the difference between the baseband signal analyzed by the baseband signal analysis means and the delayed signal
  • a baseband signal sparseness determining unit that, when the baseband signal sparseness determining unit determines that the baseband signal is sparse, includes a VSWR output switching unit that limits the output of the VSWR measuring unit. Is.
  • the VSWR determination method includes a step of detecting a difference between a baseband signal and a delayed signal obtained by delaying the baseband signal, and the baseband signal based on the detected difference.
  • a wireless transmission device a VSWR determination device, and a VSWR determination method capable of reporting good VSWR measurement values.
  • FIG. 1 is a diagram of a wireless transmission device and a VSWR measurement device according to a first exemplary embodiment; It is a figure of the wireless transmitter by the conventional method, and a VSWR measuring apparatus. It is a figure of the wireless transmitter by the conventional method, and a VSWR measuring apparatus. It is a figure of the VSWR report value mask at the time of the low level by baseband level threshold value determination. It is a figure in case the base station type
  • Embodiment 1 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings with regard to the wireless transmission device and the VSWR measurement device of the present application.
  • FIG. 1 shows the configuration of the wireless transmission apparatus according to the first embodiment.
  • the wireless transmission device 100 includes a VSWR measurement unit 101 and a VSWR determination unit 102.
  • the MAC 1 generates a data signal and outputs it to the baseband signal generator 2.
  • the baseband signal generator 2 converts the data signal as a modulated baseband signal into an I / Q axis signal and outputs it to the modulator 3.
  • the modulator 3 Based on the oscillation signal from the local oscillator 40, the modulator 3 modulates the I / Q axis signal into an RF band modulation downlink signal.
  • the high-power amplifier 4 increases the RF band modulation downlink signal to a predetermined transmission power and outputs it to the filter 5.
  • the filter 5 performs transmission spurious reduction on the RF band modulated downlink signal. Thereafter, the RF band modulated downlink signal is radiated from the antenna 7 into space as it passes through the filter 5.
  • a directional coupler 6 is inserted in front of the antenna 7. A traveling wave and a reflected wave are detected through the directional coupler 6 for VSWR measurement.
  • the VSWR measurement unit 101 measures the VSWR when the antenna 7 is expected, and confirms that spatial radiation from the antenna is performed without any problem.
  • the traveling wave detector 8 detects the detection voltage of the traveling wave input via the directional coupler 6.
  • the reflected wave detector 9 detects the detection voltage of the reflected wave input via the directional coupler 6.
  • the difference detector 10 detects the difference between the detected traveling wave detection voltage and the detected wave detection voltage.
  • the VSWR calculator 11 calculates VSWR based on the difference detection voltage detected by the difference detector 10.
  • the VSWR output from the VSWR calculator 11 is input to the VSWR averager 12.
  • the VSWR averager 12 performs a smoothing process on the VSWR.
  • the baseband signal analysis unit 90 is provided to determine whether or not the reported value of the VSWR averager is likely.
  • the baseband signal analysis unit 90 includes a delay device 17 and a difference detector 18.
  • the baseband signal generated by the baseband signal generator 2 is branched, one is directly input to the difference detector 18, and the other is delayed by the delay unit 17 and then input to the difference detector 18.
  • the difference detector 18 outputs a difference between the directly input baseband signal and the delayed input baseband signal to the difference determiner 19.
  • the difference determiner 19 determines the sparseness of the baseband signal based on the difference output result from the difference detector 18. Specifically, when the difference is less than a preset determination threshold, it is determined that the baseband signal is dense. When the difference is equal to or greater than a preset determination threshold, it is determined that the baseband signal is sparse.
  • the difference determiner 19 can estimate that a dense baseband signal is output when the difference is less than the determination threshold.
  • VSWR measured in the output state of a dense baseband signal it can be determined that the measurement accuracy is relatively high. Therefore, it is determined that the latest VSWR report value (output of the VSWR averager 12) smoothed at the time of determination is likely. Then, the switch (SW) 13 is switched in the direction of the VSWR output display, and the VSWR is reported to the outside.
  • the difference determiner 19 can estimate that a sparse baseband signal is output.
  • the wireless transmission device even if there is an interference wave from a base station wireless transmitter of another system coupled by a shared antenna, it is accurate. It is possible to automatically and immediately detect the time zone in which the VSWR expecting the outside of the antenna can be reported, and to report the acquired VSWR value to the outside. Since VSWR reporting is performed only in dense signal states where sufficient VSWR measurement accuracy can be obtained, VSWR alarms etc. due to malfunctions do not occur, and alarms are triggered only when the antenna itself or a connection problem actually occurs and the VSWR deteriorates Can be done.
  • LTE has been described.
  • the present invention may be applied to a communication system related to a fourth generation or higher communication standard (for example, LTE-Advanced, IMT-Advanced, WiMAX2).
  • a fourth generation or higher communication standard for example, LTE-Advanced, IMT-Advanced, WiMAX2.

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Abstract

本発明にかかる無線送信装置(100)は、VSWRを測定するVSWR測定手段(101)と、前記VSWR測定手段(101)で測定したVSWRの測定値の信頼性を判定するVSWR判定手段(102)を備え、VSWR判定手段(102)は、ベースバンド信号と、当該ベースバンド信号を遅延させた遅延信号との間の差分を検出することによりベースバンド信号を解析するベースバンド信号解析手段(90)と、ベースバンド信号解析手段(90)によって解析されたベースバンド信号と遅延信号との間の差分に基づいて当該ベースバンド信号の疎密度を判定するベースバンド信号疎密度判定手段(19)と、ベースバンド信号疎密度判定手段(19)により当該ベースバンド信号が疎であると判定された場合には、VSWR測定手段の出力を制限するVSWR出力切り替え手段(13)と、を備える。

Description

無線送信装置、VSWR判定装置およびVSWR判定方法
 本発明は、無線送信装置、VSWR判定装置およびVSWR判定方法に関し、特にVSWRの処理技術に関する。
 携帯電話の通信規格であるLTE(Long Term Evolution)では、設置時の施工性の向上および運用コストの低減を図るため、W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)とLTEがアンテナを共用するRRE(Remote Radio Equipment)等のシステム構成をとっている。共用アンテナ等でLTE等のOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式からなる自システムの基地局系無線送信装置と他システムの基地局系無線送信装置とが結合している場合、他システムの無線送信装置からの干渉波が自システムの無線送信装置に入力され、妨害波となる。そのような環境下でも、VSWR(電圧定在波比:Voltage Standing Wave Ratio)を精度よく測定し、その結果をシステムに反映させ、無線通信を制御することが重要である。
 第1の関連技術にかかるVSWR測定装置及び方法を図2に示す。ベースバンド信号発生器2は、MAC1で生成されたデータ信号を入力して、変調ベースバンド信号としてI/Q軸信号に変換する。そして、変調器3は、I/Q軸信号を、局部発振器40からの発振信号に基づいて、RF帯変調ダウンリンク信号に変調する。高出力増幅器4は、RF帯変調ダウンリンク信号を所定の送信電力まで高め、フィルタ5に出力する。フィルタ5は、RF帯変調ダウンリンク信号の送信スプリアスを低減させる。RF帯変調ダウンリンク信号は、アンテナ7によって空間に放射される。その際、アンテナ7を見込んだ場合のVSWRを測定し、アンテナからの空間放射が問題なく行なわれていることを確認するために、VSWR測定装置がアンテナ7前段に装備される。ここでは、VSWR測定のための進行波と反射波を検出するために、アンテナ7前段には方向性結合器6が挿入されている。
 方向性結合器6は、進行波を進行波検出器8に出力する。また、方向性結合器6は、反射波を反射波検出器9に出力する。進行波検出器8は、進行波の検波電圧値を検出する。また、反射波検出器8は、反射波の検波電圧値を検出する。差分検出器10は、進行波検波電圧と反射波検波電圧の差分を検出する。この差分検出電圧を元にVSWR計算器11でVSWRを計算し、更にVSWR平均化器12で平滑化される。そして、この第1の関連技術では、VSWR平均化器12で平滑化されたVSWRを、最終報告値としてそのまま出力表示する。しかしながら、後述の環境時等においては、VSWR測定に大きな誤差が生じてしまう。
 次に環境面で懸念される観点を説明する。図5に共用アンテナ等でLTE等のOFDM方式からなる自システムの基地局系無線送信装置と他システムの基地局系無線送信装置とが結合している場合を示す。この場合には、他システムの無線送信装置からの干渉波が自システムの無線送信装置に入力される。
 そして、図6にLTEダウンリンク信号の時間波形を示す。テストモデルであるE-TM1.1やE-TM2では時間軸上密に信号が存在している。その一方で、実運用信号の中で最も疎な信号となる(端末リンクが無い状態)制御チャネル信号では1フレーム(=10サブフレーム・10msec)中には、短Durationの報知情報(Broadcast情報)と、更に短Durationで端末側でのトレーニング信号となるReference Signalが時間軸上疎らに存在する様相となる。
 そこで、図2に示すVSWR測定装置の構成例を以って各種環境下でのVSWR測定を行なった場合の課題を説明する。図7に示されるように、密度のあるテスト信号の場合は、信号レベルは変動するが、検波器のダイナミックレンジ内の変動であるため、VSWR測定値は常に正しい値(この場合1.5)を示す。
 図8に示されるように、疎なダウンリンク信号の場合は、信号がオンオフを頻繁に繰り返し、検波器のダイナミックレンジを大部分の範囲で下回ってしまうため、VSWR測定値は悪めの値となってしまう。一方、報知情報が出力される期間は、信号密度が高いため、VSWRは正しい測定値となる。
 更に、図9に示されるように、運用時の疎なダウンリンク信号に他システムからの妨害波が逆流して加わった場合は、妨害波が反射波と誤認されてしまうことで誤差が大幅に拡大する。そして、妨害波のレベルによっては最悪のVSWR測定値となる。但し、報知情報が出力されている期間は、信号密度が高いので、正しいVSWR測定値となる。
 以上の様に、実環境下で、信号密度が疎な場合で、更に共用アンテナで結合した他システムからの妨害波逆流がある場合は、VSWR測定値はかなり劣化する。また、アンテナを見込んだ場合のVSWR報告としては全反射様相と誤認されることで、監視局で誤アラーム等が発動し、自システムが停波してしまうとの懸念があった。
 上述した第1の関連技術にかかるVSWR測定装置の構成を開示する先行文献としては、以下の文献が挙げられる。しかし、これら文献では、外部からの干渉波・妨害波逆流によって発生するVSWR測定誤差に関する回路的工夫や考慮については記載されていない。
・VSWR検出回路及びVSWR検出方法(特許文献1、図1)
・VSWR測定回路(特許文献2、図1)
・VSWRモニタ回路(特許文献3、図1)
・アンテナポート監視システムとその方法(特許文献4、図1)
 なお第1の関連技術の発展型として、外部からの干渉波・妨害波逆流によって発生するVSWR測定誤差に関する回路的工夫や考慮がなされた先行文献としては、以下が挙げられる。
・アンテナ監視装置(特許文献5、図1、図2)
・定在波比測定装置(特許文献6)
・電圧定在波比測定装置(特許文献7)
 上記3件に関連した工夫が、特許文献5の図1に開示されている。ここでは、VSWR測定のための進行波と反射波を検波すべく挿入された方向性結合器を、アンテナに接続されたフィルタ(バンドパスフィルタ)と無線送信装置の間に挟んで装備している。これにより、フィルタによる帯域外減衰を期待している。さらに、方向性結合器から分岐された進行波用検波器と反射波用検波器の間にもバンドパスフィルタをそれぞれ挿入することにより、帯域外干渉波・妨害波を検波前に十分抑圧することで対応している。
 また上記3件に纏わる他の構成例が、特許文献5の図2に示されている。ここでは、方向結合器で分岐した進行波経路と反射波経路にそれぞれダウンコンバータを装備し、その局部発振器周波数を変えている。これにより、対象とする通過帯域を変えながら、コンバータ後のベースバンドもしくはIF周波数をより狭帯域のフィルタに通過させることで、更に急峻に外来の帯域外干渉波・妨害波を減衰させている。そして、これら干渉波・妨害波によるVSWR測定値の誤差を低減している。
 しかし、上記3件の先行技術に示される構成において効果が出るのは、外来の干渉波・妨害波の周波数帯域が希望送信帯域から離れている場合である。一方、自システムの送信帯域と他システムからの干渉帯域が近接していたり、帯域内にオーバーラップしてくる様な場合は、フィルタによる周波数選択度が期待できないという問題を生ずる。もしくは効果を出す場合はより急峻なフィルタ特性が必要となるため、設計難易度が格段に上がり、装置形状や価格増加に繋がる点で問題が生じる。また固定帯域のフィルタを検波系に挿入する構成の場合も、周波数的な融通性が無くなるという問題を生ずる。
 次に図3と図4に、本願発明に対して先行技術となるものではないが、本願と併せて発明された構成例について説明する。図3に示されるように、ベースバンド信号発生器2は、MAC1で生成されたデータ信号を入力して、変調ベースバンド信号としてI/Q軸信号に変換する。そして、変調器3は、I/Q軸信号を、局部発振器40からの発振信号に基づいて、RF帯変調ダウンリンク信号に変調する。高出力増幅器4は、RF帯変調ダウンリンク信号を所定の送信電力まで高め、フィルタ5に出力する。フィルタ5は、RF帯変調ダウンリンク信号の送信スプリアスを低減させる。RF帯変調ダウンリンク信号は、アンテナ7によって空間に放射される。その際、アンテナ7を見込んだ場合のVSWRを測定し、アンテナからの空間放射が問題なく行なわれていることを確認するために、VSWR測定装置がアンテナ7前段に装備される。ここでは、VSWR測定のための進行波と反射波を検出するために、アンテナ7前段には方向性結合器6が挿入されている。
 方向性結合器6は、進行波を進行波検出器8に出力する。また、方向性結合器6は、反射波を反射波検出器9に出力する。進行波検出器8は、進行波の検波電圧値を検出する。また、反射波検出器8は、反射波の検波電圧値を検出する。差分検出器10は、進行波検波電圧と反射波検波電圧の差分を検出する。この差分検出電圧を元にVSWR計算器11でVSWRを計算し、更にVSWR平均化器12で平滑化される。
 ここでVSWR平均化器の報告値が確からしいかどうかを判定する必要がある。この構成例ではベースバンド信号発生器2で生成したベースバンド信号を分岐し、ベースバンド信号振幅積分器14に入力することにより、信号がVSWR確度を与える密な状態かどうかを判定すべく信号レベルの累計を取る。図4は、ベースバンドレベル閾値判定による小レベル時VSWR報告値マスク化の手順を示している。ここでは、LTEダウンリンク信号の1フレーム10msec毎に100 sampleを取得した上で、1秒に1回VSWR平均化器12によるVSWR平均値を更新していく。そして、それとは非同期で、ベースバンド信号積分器14で10msec×100 sample分のベースバンドレベルを1秒間積算する。。そして、その累積値が振幅積分値判定器15で設定した閾値以上と見なせる区間が連続した場合、その判定時点で平滑化されている最新のVSWR報告値(VSWR平均化器12の出力)は確からしいと判定する。そして、その場合には、SW13をVSWR出力表示の方向へ切り替え、外部へVSWR報告する。
 なおベースバンド信号積分器14による累積値が、振幅積分値判定器15で設定した閾値以下と見なせる区間が存在する場合は、その判定時点で平滑化されている最新のVSWR報告値(VSWR平均化器12の出力)は確からしくないと判定する。そして、SW13をVSWR無効表示の方向へ切り替え、外部へのVSWR報告は無効化する。
 但しこの構成例の場合、ベースバンドレベル測定から判定に至るまでが時間を要してしまう点が欠点となり、即応性に欠けると言う課題があった。またダウンリンク信号として密度はあるが送信レベルが低い場合は、実際にはVSWR精度を出せるにも関わらず、瞬時送信電力はあるが疎な信号と同様に、積分値が閾値を超えずマスクされてしまうという課題もあった。
 特許文献8では、送信用アンテナのVSWR正常性を確認するのではなく、受信用アンテナのVSWR正常性を確認する方法を開示している。また、受信アンテナのVSWRを測定するため、主信号受信系に取り混ぜて、別個かつ専用のPN(Pseudorandom Noise)拡散信号発生器と復調器が必要となるため、機器形状・コスト増大化の懸念がある。さらに、VSWR測定時に受信アンテナより運用送信信号とは異なるPN拡散信号が不用輻射として放射される点も問題となる。一方、アンテナ共用時等での外部からの干渉波逆流があった場合、VSWR=S1/(N+I')―S2/(N+I)のVSWR導出過程で、分母のIやI'が別測定時間で印加されるため、VSWR誤差が拡大されてしまう点も問題となる。更に大きなIやI'で分母が大きくなることで、C/N(Carrier to Noise Ratio)が確保できずPN復調不能となる可能性もある。
 特許文献9では、アンテナ(ANT)VSWR測定において、アンテナ(ANT)負荷と結合ポート(CPL)間の電気長が異なる場合で、かつCPL ディレクティビティの悪さにより進行波成分が反射波ポートに漏洩すると、反射波の合成ベクトルとして誤差が生じVSWR誤差が発生する。そして、アンテナと結合ポート間に位相器を挿入し、電気長を変えることで、最大反射波ベクトルと最小反射ベクトルの演算から進行波漏洩成分を除去し、VSWR精度を改善している。従って、特許文献9に示す例は、外来干渉波がない状態でのVSWR精度向上を提供するものであり、進行波の疎密度や外来干渉波に対する考慮は示されていない。
特許第4379034号公報 特開平03-051772号公報 特開2004-286632号公報 特許第4062023号公報 特開平04-357471号公報 特許第3271277号公報 特許第2697342号公報 特開2011-010185公報 特開2005-017138公報
 上述のように、各先行技術では、送信信号密度の濃淡によって、VSWR測定値が劣化するという問題がある。
 本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、良好なVSWR測定値が報告可能な無線送信装置、VSWR判定装置およびVSWR判定方法を提供することを目的とする。
 一態様にかかる無線送信装置は、VSWRを測定するVSWR測定手段と、前記VSWR測定手段で測定したVSWRの測定値の信頼性を判定するVSWR判定手段を備え、前記VSWR判定手段は、ベースバンド信号と、当該ベースバンド信号を遅延させた遅延信号との間の差分を検出することによりベースバンド信号を解析するベースバンド信号解析手段と、前記ベースバンド信号解析手段によって解析された前記ベースバンド信号と遅延信号との間の差分に基づいて当該ベースバンド信号の疎密度を判定するベースバンド信号疎密度判定手段と、前記ベースバンド信号疎密度判定手段により当該ベースバンド信号が疎であると判定された場合には、前記VSWR測定手段の出力を制限するVSWR出力切り替え手段と、を備えたものである。
 また、一態様にかかるVSWR判定装置は、VSWRの測定値の信頼性を判定するVSWR判定装置であって、ベースバンド信号と、当該ベースバンド信号を遅延させた遅延信号との間の差分を検出することによりベースバンド信号を解析するベースバンド信号解析手段と、前記ベースバンド信号解析手段によって解析された前記ベースバンド信号と遅延信号との間の差分に基づいて当該ベースバンド信号の疎密度を判定するベースバンド信号疎密度判定手段と、前記ベースバンド信号疎密度判定手段により当該ベースバンド信号が疎であると判定された場合には、前記VSWR測定手段の出力を制限するVSWR出力切り替え手段を備えるものである。
 また、一態様にかかるVSWR判定方法は、ベースバンド信号と、当該ベースバンド信号を遅延させた遅延信号との間の差分を検出するステップと、検出された前記差分に基づいて当該ベースバンド信号の疎密度を判定するステップと、前記ベースバンド信号が疎であると判定された場合には、VSWR測定結果の出力を制限するステップとを備えるものである。
 本発明によれば、良好なVSWR測定値が報告可能な無線送信装置、VSWR判定装置およびVSWR判定方法を提供することができる。
実施の形態1にかかる無線送信装置およびVSWR測定装置の図である。 従来方法による無線送信装置およびVSWR測定装置の図である。 従来方法による無線送信装置およびVSWR測定装置の図である。 ベースバンドレベル閾値判定による小レベル時VSWR報告値マスクの図である。 自システムの基地局系無線送信装置と他システムの基地局系無線送信装置とが結合している場合の図である。 LTEダウンリンク信号の時間波形の図である。 密度のあるテスト信号でVSWR測定した場合の図である。 運用時の疎なダウンリンク信号でVSWR測定した場合の図である。 運用時の疎なダウンリンク信号に他システムからの妨害波が逆流して加わった場合の図である。
 実施の形態1
 以下、図面を参照して本願の無線送信装置およびVSWR測定装置について本発明の実施の形態について説明する。
 図1に、本実施の形態1にかかる無線送信装置の構成を示す。無線送信装置100は、VSWR測定部101、VSWR判定部102を備えている。
 MAC1は、データ信号を生成し、ベースバンド信号発生器2に出力する。ベースバンド信号発生器2は、データ信号を変調ベースバンド信号としてI/Q軸信号に変換して変調器3に出力する。変調器3は、局部発振器40からの発振信号に基づいて、I/Q軸信号をRF帯変調ダウンリンク信号に変調する。更に高出力増幅器4は、RF帯変調ダウンリンク信号を所定の送信電力まで高めて、フィルタ5に出力する。フィルタ5は、RF帯変調ダウンリンク信号に対して送信スプリアスの低減を実行する。その後、フィルタ5を通過した通り、RF帯変調ダウンリンク信号は、アンテナ7から空間に放射される。アンテナ7前段には方向性結合器6が挿入されている。方向性結合器6を通じて、VSWR測定のために、進行波と反射波が検出される。VSWR測定部101は、アンテナ7を見込んだ場合のVSWRを測定し、アンテナからの空間放射が問題なく行なわれていることを確認する。
 進行波検出器8は、方向性結合器6を介して入力された進行波の検波電圧を検出する。また、反射波検出器9は、方向性結合器6を介して入力された反射波の検波電圧を検出する。差分検出器10は、それぞれ検出された進行波の検波電圧と、反射波の検波電圧の差分を検出する。VSWR計算器11は、差分検出器10において検出された差分検出電圧に基づいて、VSWRを計算する。VSWR計算器11から出力されたVSWRは、VSWR平均化器12に入力される。VSWR平均化器12は、VSWRに対して平滑化処理を実行する。
 本実施の形態では、ベースバンド信号解析部90を設けることにより、VSWR平均化器の報告値が確からしいかどうかを判定する。ベースバンド信号解析部90は、遅延器17と、差分検出器18を備えている。ベースバンド信号発生器2で生成したベースバンド信号を分岐し、一方は差分検出器18に直接入力し、もう一方は遅延器17で遅延を与えた上で差分検出器18に入力する。
 差分検出器18は、直接入力されたベースバンド信号と、遅延後入力されたベースバンド信号との差分を差分判定器19に対して出力する。
 差分判定器19は、差分検出器18からの差分出力結果に基づいて、ベースバンド信号の疎密度を判定する。具体的には、差分が予め設定された判定閾値未満の場合には、ベースバンド信号が密であると判定する。また、差分が予め設定された判定閾値以上の場合には、ベースバンド信号が疎であると判定する。
 即ち、差分判定器19にて、差分が判定閾値未満の場合は、密なベースバンド信号が出力されていると推定できる。密なベースバンド信号の出力状態において測定したVSWRについては、測定精度が相対的に高いものと判定できる。従って、その判定時点で平滑化されている最新のVSWR報告値(VSWR平均化器12の出力)は確からしいと判定する。そして、スイッチ(SW)13をVSWR出力表示の方向へ切り替え、外部へVSWRを報告する。
 一方、差分判定器19にて、差分が判定閾値以上の場合は、疎なベースバンド信号が出力されていると推定できる。疎なベースバンド信号の出力状態において測定したVSWRについては、測定精度が相対的に低いものと判定できる。従って、その判定時点で平滑化されている最新のVSWR報告値(VSWR平均化器12の出力)は確からしくないものと判定し、スイッチ(SW)をVSWR無効表示の方向へ切り替え、外部へのVSWR報告を無効化する。
 以上説明したように、本発明の実施の形態にかかる無線送信装置によれば、共用アンテナで結合している他システムの基地局系無線送信器からの妨害波が存在していても、精度良くアンテナ外部を見込んだVSWRを報告できる時間帯を自動的かつ即時に察知し、その際取得したVSWR値を外部に報告することができる。なお十分にVSWR測定確度が得られる密な信号状態のみVSWR報告を行なうため、誤動作によるVSWRアラーム等は発生せず、本当にアンテナ自身や接続に問題が発生し、VSWRが劣化した際のみアラームが発動されることができる。
 なお、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。上記一実施形態においてはLTEを挙げたが、例えば、第4世代以上の通信規格(例えば LTE-Advanced、IMT-Advanced、WiMAX2)に関する通信システムに適用しても良い。
 また、ベースバンド信号が疎であると判定された場合には、VSWRの出力表示を完全に停止するのではなく、出力表示を継続しつつも、測定精度が劣化状態にある旨を表示する等、様々な手段により、VSWRの出力を制限するものであればよい。
 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。
 この出願は、2012年9月25日に出願された日本出願特願2012-211228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。
1 MAC
2 ベースバンド発生器
3 変調器
4 高出力増幅器
5 フィルタ
6 方向性結合器
7 アンテナ
8 進行波検出器
9 反射波検出器
10 差分検出器
11 VSWR計算器
12 VSWR平均化器
13 スイッチ
14 ベースバンド信号振幅積分器
15 振幅積分値判定器
17 遅延器
18 差分検出器
19 差分判定器
40 局部発振器
90 ベースバンド信号解析部
100 無線送信装置
101 VSWR測定部
102 VSWR判定部

Claims (10)

  1.  VSWRを測定するVSWR測定手段と、
     前記VSWR測定手段で測定したVSWRの測定値の信頼性を判定するVSWR判定手段を備え、
     前記VSWR判定手段は、
     ベースバンド信号と、当該ベースバンド信号を遅延させた遅延信号との間の差分を検出することによりベースバンド信号を解析するベースバンド信号解析手段と、
     前記ベースバンド信号解析手段によって解析された前記ベースバンド信号と遅延信号との間の差分に基づいて当該ベースバンド信号の疎密度を判定するベースバンド信号疎密度判定手段と、
     前記ベースバンド信号疎密度判定手段により当該ベースバンド信号が疎であると判定された場合には、前記VSWR測定手段の出力を制限するVSWR出力切り替え手段と、
    を備える無線送信装置。
  2.  前記ベースバンド信号疎密度判定手段は、前記ベースバンド信号と遅延信号との間の差分と判定閾値とを比較してベースバンド信号の疎密度を判定する請求項1に記載の無線送信装置。
  3.  前記VSWR出力切り替え手段は、
     前記VSWR測定手段で測定したVSWR値を、前記ベースバンド信号の差分が密と判定された場合に出力する請求項1または2に記載の無線送信装置。
  4.  前記無線送信装置は、異なるシステムの基地局系無線送信装置とアンテナを共用している請求項1~3いずれか1項に記載の無線送信装置。
  5.  前記無線送信装置はLTEのOFDM方式の基地局系無線送信装置と他の基地局系無線送信装置が結合してアンテナを共用していることを特徴とする、請求項1~4いずれか1項に記載の無線送信装置。
  6.  VSWRの測定値の信頼性を判定するVSWR判定装置であって、
     ベースバンド信号と、当該ベースバンド信号を遅延させた遅延信号との間の差分を検出することによりベースバンド信号を解析するベースバンド信号解析手段と、
     前記ベースバンド信号解析手段によって解析された前記ベースバンド信号と遅延信号との間の差分に基づいて当該ベースバンド信号の疎密度を判定するベースバンド信号疎密度判定手段と、
     前記ベースバンド信号疎密度判定手段により当該ベースバンド信号が疎であると判定された場合には、前記VSWR測定手段の出力を制限するVSWR出力切り替え手段と、
    を備えるVSWR判定装置。
  7.  前記ベースバンド信号疎密度判定手段は、前記ベースバンド信号と遅延信号との間の差分と判定閾値とを比較してベースバンド信号の疎密度を判定する請求項6に記載のVSWR判定装置。
  8.  前記VSWR出力切り替え手段は、
     前記VSWR測定手段で測定したVSWR値を、前記ベースバンド信号の差分が密と判定された場合に出力する請求項6または7に記載のVSWR判定装置。
  9.  ベースバンド信号と、当該ベースバンド信号を遅延させた遅延信号との間の差分を検出するステップと、
     検出された前記差分に基づいて当該ベースバンド信号の疎密度を判定するステップと、
     前記ベースバンド信号が疎であると判定された場合には、VSWR測定結果の出力を制限するステップとを備えるVSWR判定方法。
  10.  前記ベースバンド信号の差分が密と判定された場合には、VSWR測定結果を出力する請求項9に記載のVSWR判定方法。
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