WO2014049908A1 - 無線送信装置、ｖｓｗｒ測定装置及びｖｓｗｒ測定方法 - Google Patents

無線送信装置、ｖｓｗｒ測定装置及びｖｓｗｒ測定方法 Download PDF

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wave
reflected wave
autocorrelation
wireless transmission
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拓志 望月
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日本電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B1/0458—Arrangements for matching and coupling between power amplifier and antenna or between amplifying stages
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters

Definitions

  • the present invention relates to a wireless transmission device, a VSWR measurement device, and a VSWR measurement method, and more particularly to measurement of a VSWR.
  • 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. 5 shows a VSWR measuring apparatus and method according to 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 measurement circuit is provided 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. 7 shows a case where the base station wireless transmitter of the own system and the base station wireless transmitter of another system are coupled to each other using an OFDM scheme such as LTE by a shared antenna.
  • an interference wave from the wireless transmission device of another system is input to the wireless transmission device of the own system.
  • FIG. 8 shows the 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.
  • Examples of the prior art document that discloses the configuration of the VSWR measurement circuit according to the related art include the following. These do not describe a solution for VSWR measurement errors caused by external interference wave / jamming wave backflow.
  • VSWR detection circuit and VSWR detection method Patent Document 1, FIG. 1)
  • VSWR measurement circuit Patent Document 2, FIG. 1
  • VSWR monitor circuit Patent Document 3, FIG. 1
  • Antenna port monitoring system and method Patent Document 4, FIG. 1)
  • Patent Document 5 Antenna monitoring device (Patent Document 5, FIG. 1 and FIG. 2) -Standing wave ratio measuring device (Patent Document 6) -Voltage standing wave ratio measuring device (Patent Document 7)
  • 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.
  • 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.
  • Patent Document 10 VSWR measurement is performed by installing a traveling wave / reflected wave acquisition coupler for an antenna (ANT) VSWR monitor in an antenna front end under a configuration limited to a time division duplex (TDD) system.
  • the purpose is to avoid the impact caused by the increase in transmission loss.
  • an object is to avoid an increase in transmission power consumption due to coupler loss.
  • Patent Document 10 utilizes a transmission / reception coupling circulator in the TDD antenna portion and devise them by routing.
  • Patent Document 10 does not show that the interference wave component is removed from the reflected wave for VSWR measurement to improve the VSWR accuracy.
  • the configuration described in Patent Document 10 is a configuration in which the VSWR measurement circuit itself is limited to TDD, and there is a problem that it cannot be used in a frequency division duplex (FDD) system.
  • FDD frequency division duplex
  • Patent Document 11 low power consumption is used to identify an effective FFT length for GI removal and FFT implementation on the OFDM system reception side (particularly digital broadcast reception) in which a CP (Cyclic Prefix) copy is arranged in a GI (Guard Interval) section. It is intended to be performed easily.
  • Patent Document 11 after detecting autocorrelation with an OFDM symbol delay wave, a spectrum enhancement filter that passes only harmonics of the symbol frequency is mounted for noise removal, and an effective FFT length is identified. And in patent document 11, it raises as a problem which should solve the power consumption increase by these functions. Further, Patent Document 11 shows that the effective FFT length is determined by the period of the autocorrelation peak by taking the delay / autocorrelation focusing on the periodicity of CP / GI.
  • Japanese Patent No. 4379034 Japanese Patent Laid-Open No. 03-051772 JP 2004-286632 A Japanese Patent No. 4062023 Japanese Patent Laid-Open No. 04-357471 Japanese Patent No. 3271277 Japanese Patent No. 2697342 JP2011-010185A JP 2005-0117138 A JP 2011-114417 A Japanese Patent Laid-Open No. 2005-066461
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a wireless transmission device, a VSWR measurement device, and a VSWR measurement method capable of accurately determining the reliability of a 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: Reflected wave baseband conversion means for converting the reflected wave into a baseband signal; About the baseband signal converted by the reflected wave baseband conversion means, autocorrelation means for taking the autocorrelation between the delayed wave and the main wave added with a predetermined delay amount; Determination means for determining that the possibility of estimating the desired reflected wave is high if the same value included in one symbol is detected when the autocorrelation means is equal to or greater than a predetermined value.
  • a VSWR determination apparatus is a VSWR determination apparatus that determines the reliability of a measured value of VSWR, Reflected wave baseband conversion means for converting the reflected wave into a baseband signal; About the baseband signal converted by the reflected wave baseband conversion means, autocorrelation means for taking the autocorrelation between the delayed wave and the main wave added with a predetermined delay amount; Determination means for determining that the possibility of estimating the desired reflected wave is high if the same value included in one symbol is detected when the autocorrelation means is equal to or greater than a predetermined value.
  • a VSWR determination method is a VSWR determination method for determining reliability of a measured value of VSWR, Converting the reflected wave into a baseband signal; About the converted baseband signal, taking the autocorrelation between the delayed wave with a predetermined delay amount and the main wave, And determining that the possibility of estimating the desired reflected wave is high when the same value included in one symbol is detected when the autocorrelation is equal to or greater than a predetermined value.
  • a wireless transmission device a VSWR measurement device, and a VSWR measurement method that can accurately determine the reliability of a measured value of VSWR.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the VSWR determination unit 200 inside the wireless transmission device.
  • the VSWR determination unit 200 includes a traveling wave analysis unit 103, a reflected wave analysis unit 101, a switch 22, an interference wave / reflected wave adjustment unit 102, and is connected to the VSWR measurement unit 104.
  • 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 measurement circuit is provided 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 analysis unit 103 as shown in FIG. 1C.
  • the traveling wave analysis unit 103 includes a traveling wave down converter 13, an ADC (Analog / Digital Converter) 15, and an averaging circuit 17.
  • the traveling wave down converter 13 converts the traveling wave into a baseband signal.
  • An ADC (Analog / Digital Converter) 15 is a baseband quantization unit that quantizes a traveling wave converted into a baseband signal.
  • the averaging circuit 17 converts the traveling wave into RMS (Root Mean Square) and outputs a traveling wave RMS value.
  • the directional coupler 6 outputs a reflected wave to the reflected wave analysis part 101 as FIG. 1B shows.
  • the reflected wave analysis unit 101 includes a reflected wave down converter 14, an ADC 16, an averaging circuit 18, an autocorrelator 19, and a determiner 20.
  • the reflected wave down converter 14 converts the reflected wave into a baseband signal.
  • the ADC 16 is a baseband quantizing unit that quantizes the reflected wave converted into the baseband signal.
  • the averaging circuit 18 converts the reflected wave into RMS and outputs the reflected wave RMS value.
  • the switch 22 outputs the reflected wave RMS value output from the averaging circuit 18 to the interference wave removal / reflected wave average level corrector 23 included in the interference wave / reflected wave adjustment unit 102 according to the output of the determiner 20. Select whether to output.
  • the autocorrelator 19, the determiner 20, and the correlation value pair CIR estimator 21 will be described later.
  • the VSWR calculator 11 calculates the VSWR based on the detected difference and reports it to the outside as a VSWR output display.
  • the reflected wave digital baseband signal converted into a digital signal by the ADC 16 is branched and input to the autocorrelator 19 and the averaging circuit 18.
  • the autocorrelator 19 pays attention to the GI copy in each symbol included in the OFDM signal of FIG.
  • the internal configuration of the autocorrelator 19 is shown in FIG.
  • the autocorrelator 19 includes a delay unit 24 and an autocorrelation calculator 25 as shown in the figure.
  • the autocorrelator 19 generates a delayed wave by being delayed by the delay unit 24.
  • the autocorrelation calculator 25 calculates the autocorrelation between the delayed wave and the main wave by calculation.
  • the determiner 20 determines whether the autocorrelation value (especially its peak value) is equal to or greater than a predetermined threshold. If the autocorrelation value is equal to or greater than the threshold, the determiner 20 determines that the desired OFDM reflected wave can be estimated sufficiently. On the other hand, if the autocorrelation value is less than the threshold value, it is determined that the desired OFDM reflected wave cannot be estimated.
  • the switch (SW) 22 is switched to connect to the interference wave removal / reflected wave average level corrector 23.
  • the reflected wave RMS value converted to RMS by the averaging circuit 18 is output to the interference wave removal / reflected wave average level corrector 23.
  • the delay amount control is performed from the determiner 20 to the delay device 24, and it is determined by the determiner 20 that the autocorrelation peak has exceeded the determination threshold value, and the delay amount of the delay device 24 is held during the time exceeding the threshold value. Control to do.
  • the autocorrelation peak value in the autocorrelator 19 that has passed through the determiner 20 is input to the correlation value pair CIR estimator 21.
  • the correlation value pair CIR estimator 21 estimates the CIR based on the correlation value pair CIR estimation characteristic (see FIG. 4) of FIG. 4 set in advance.
  • the correlation value pair CIR estimator 21 outputs the estimated CIR estimated value to the interference wave removal / reflected wave average level corrector 23.
  • the interference wave removal / reflected wave average level corrector 23 finally obtains the reflected wave level of the desired transmission signal according to the following equation (1) based on the reflected wave level from the averaging circuit 18 and the CIR estimated value.
  • Reflected wave level of desired transmission signal [dBm] Reflected wave level RMS value [dBm]-10Log (1 + 10 ⁇ (-CIR [dB] / 10)) (1)
  • the obtained reflected wave level of the desired transmission signal is input to the difference detector 10 so as to take a difference from the traveling wave RMS value converted into the RMS by the averaging circuit 17.
  • the interference wave / interference included in the reflected wave is present.
  • a sufficient VSWR measurement accuracy can be obtained by estimating the wave level by autocorrelation focusing on the GI copy for each OFDM symbol and removing it by calculation. Accordingly, a VSWR alarm or the like due to a malfunction does not occur, and a problem occurs in the antenna itself or connection, and the alarm is activated only when the VSWR deteriorates.
  • LTE Long Term Evolution
  • IMT-Advanced Long Term Evolution
  • WiMAX2 WiMAX2
  • the present invention can be used in the field of wireless communication.

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Abstract

　ＶＳＷＲの測定値の信頼性を正確に判定できる無線送信装置、ＶＳＷＲ測定装置及びＶＳＷＲ測定方法を提供する。一態様では無線送信装置は、ＶＳＷＲを測定するＶＳＷＲ測定手段（１０４）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（２００）と、を備え、前記ＶＳＷＲ判定手段は、反射波をベースバンド信号に変換する反射波ベースバンド変換手段（２）と、前記反射波ベースバンド変換手段により変換されたベースバンド信号について、所定の遅延量を加えた遅延波と主波との自己相関をとる自己相関手段（１９）と、自己相関手段によって自己相関が所定値以上の場合に１シンボル内に含まれる同一値が検出されたとして希望反射波の推定可能性が高いと判定する判定手段（２０）とを備える。

Description

無線送信装置、ＶＳＷＲ測定装置及びＶＳＷＲ測定方法
　本発明は無線送信装置、ＶＳＷＲ測定装置及びＶＳＷＲ測定方法に関し、特にＶＳＷＲの測定に関する。
　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。
　関連技術にかかるＶＳＷＲ測定装置及び方法を図５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測定回路がアンテナ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７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８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５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９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１０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１１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。
　上記の関連技術にかかるＶＳＷＲ測定回路の構成を開示する先行文献としては、以下が挙げられる。これらについては外部からの干渉波・妨害波逆流によって発生するＶＳＷＲ測定誤差に関する解決方法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、上述した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。
　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。
　特許文献１０では、ＶＳＷＲ測定は、時分割複信（ＴＤＤ）システムに限定した構成のもと、アンテナ（ＡＮＴ）ＶＳＷＲモニタ用の進行波・反射波取得用カプラーをアンテナフロントエンドに設置することによって生じる送受ロスの増加によるインパクトを回避することを目的としている。さらに、カプラロスによる送信消費電力の増加等も回避することを目的としている。このような目的を達成するために、特許文献１０ではＴＤＤ用のアンテナ部分に送受信系結合用サーキュレータを活用し、それらのルーティングにより工夫をしている。
　そして、ＶＳＷＲ測定時（受信時に測定される）、進行波はＰＡ入力をモニタし、ＰＡをバイパスした進行波によるアンテナからの反射波は、受信部途中から分岐してモニタした上で、それら進行波と反射波の差分よりＶＳＷＲを算出するメカニズムとしている。特許文献１０では、ＶＳＷＲ測定用反射波から干渉波成分を除去してＶＳＷＲ精度を改善することについて示されていない。また特許文献１０に記載された構成は、ＶＳＷＲ測定回路自体が、ＴＤＤに限定した構成であり、周波数分割複信（ＦＤＤ）システムに使用できないという問題がある。
　特許文献１１では、ＣＰ（Cyclic Prefix）コピーをＧＩ（Guard Interval）部に配したＯＦＤＭシステム受信側（特にディジタル放送受信）において、ＧＩ除去とＦＦＴ実施のための有効ＦＦＴ長の同定を低消費電力で簡易に行うことを目的としている。特許文献１１では、ＯＦＤＭシンボル遅延波との自己相関検出後、雑音除去のため、シンボル周波数の高調波のみを通過させるスペクトル強調フィルタを実装し、有効ＦＦＴ長を同定している。そして、特許文献１１では、これら機能による消費電力増加を解決すべき問題としてあげている。また、特許文献１１では、ＣＰ／ＧＩの周期性に着目した遅延・自己相関をとることで、その自己相関ピークの周期をもって有効ＦＦＴ長を確定している点が示されている。
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 特開２０１１－１１４４１７公報 特開２００５－０６４６１５公報
　上述のように、送信状態（送信信号密度の濃淡）によってＶＳＷＲ測定値は悪くなるという課題があった。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ＶＳＷＲの測定値の信頼性を正確に判定できる無線送信装置、ＶＳＷＲ測定装置及びＶＳＷＲ測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判定手段と、を備え、前記ＶＳＷＲ判定手段は、
　反射波をベースバンド信号に変換する反射波ベースバンド変換手段と、
　前記反射波ベースバンド変換手段により変換されたベースバンド信号について、所定の遅延量を加えた遅延波と主波との自己相関をとる自己相関手段と、
　自己相関手段によって自己相関が所定値以上の場合に１シンボル内に含まれる同一値が検出されたとして希望反射波の推定可能性が高いと判定する判定手段とを備える。
　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、
　反射波をベースバンド信号に変換する反射波ベースバンド変換手段と、
　前記反射波ベースバンド変換手段により変換されたベースバンド信号について、所定の遅延量を加えた遅延波と主波との自己相関をとる自己相関手段と、
　自己相関手段によって自己相関が所定値以上の場合に１シンボル内に含まれる同一値が検出されたとして希望反射波の推定可能性が高いと判定する判定手段とを備える。
　また、一態様にかかるＶＳＷＲ判定方法は、ＶＳＷＲの測定値の信頼性を判定するＶＳＷＲ判定方法であって、
　反射波をベースバンド信号に変換するステップと、
　変換されたベースバンド信号について、所定の遅延量を加えた遅延波と主波との自己相関をとるステップと、
　自己相関が所定値以上の場合に１シンボル内に含まれる同一値が検出されたとして希望反射波の推定可能性が高いと判定するステップとを備える。
　本発明によれば、ＶＳＷＲの測定値の信頼性を正確に判定できる無線送信装置、ＶＳＷＲ測定装置及びＶＳＷＲ測定方法を提供することができる。
本発明の実施の形態にかかる無線送信装置の図である。 本発明の実施の形態にかかる無線送信装置の図である。 本発明の実施の形態にかかる無線送信装置の図である。 ＯＦＤＭシンボルフォーマットの図である。 自己相関器の内部構成の図である。 相関値対CIR推定器中に予め格納した相関値対CIR推定特性の図である。 先行技術にかかるＶＳＷＲ測定装置及び方法の図である。 本発明にかかる無線送信装置の構成図である。 共用アンテナで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。 ＶＳＷＲ測定で密度のあるテスト信号の場合の図である。 ＶＳＷＲ測定で通信の運用時の疎なダウンリンク信号の場合の図である。 ＶＳＷＲ測定で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、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに本発明にかかる無線送信装置の構成を示す。図６は、無線送信装置内部のＶＳＷＲ判定部２００を示した概略図である。該ＶＳＷＲ判定部２００は、進行波解析部１０３と、反射波解析部１０１と、スイッチ２２と、干渉波、反射波調整部１０２から構成され、ＶＳＷＲ測定部１０４に接続されている。
　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測定回路がアンテナ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、図１Ｃに示されるように、進行波を進行波解析部１０３に出力する。進行波解析部１０３は、進行波ダウンコンバータ１３、ＡＤＣ（Analog/Digital Converter）１５、平均化回路１７を備えている。
　進行波ダウンコンバータ１３は、進行波をベースバンド信号に変換する。ＡＤＣ（Analog/Digital Converter）１５は、ベースバンド信号に変換された進行波を量子化するベースバンド量子化手段である。平均化回路１７は、進行波をＲＭＳ（Root Mean Square：平均二乗偏差）化し、進行波ＲＭＳ値を出力する。
　また、方向性結合器６は、図１Ｂに示されるように、反射波を反射波解析部１０１に出力する。反射波解析部１０１は、反射波ダウンコンバータ１４、ＡＤＣ１６、平均化回路１８、自己相関器１９、判定器２０を備えている。
　反射波ダウンコンバータ１４は、反射波をベースバンド信号に変換する。ＡＤＣ１６は、ベースバンド信号に変換された反射波を量子化するベースバンド量子化手段である。平均化回路１８は、反射波をＲＭＳ化し、反射波ＲＭＳ値を出力する。スイッチ２２は、判定器２０の出力に応じて、平均化回路１８から出力された反射波ＲＭＳ値を、干渉波・反射波調整部１０２に含まれる干渉波除去・反射波平均レベル補正器２３に出力するか否かを選択する。自己相関器１９、判定器２０、相関値対ＣＩＲ推定器２１については後に説明する。
　図１Ｃに示される差分検出器１０は、進行波ＲＭＳ値と反射波ＲＭＳ値（干渉波除去・反射波平均レベル補正器２３による補正後レベル）の差分を検出する。ＶＳＷＲ計算器１１は、検出された差分に基づいてＶＳＷＲを計算し、ＶＳＷＲ出力表示として外部に報告する。
　次に反射波信号より希望ＯＦＤＭ送信信号による反射波成分と、外部からの干渉波・妨害波成分を弁別し、希望ＯＦＤＭ反射波レベルのみを推定する方法を説明する。
　ＡＤＣ１６によってディジタル信号に変換された反射波デジタルベースバンド信号を分岐し、自己相関器１９と平均化回路１８に入力する。
　自己相関器１９では、図２のＯＦＤＭ信号に含まれる各シンボル内のＧＩコピーに着目する。また、自己相関器１９の内部構成を図３に示す。自己相関器１９は、図に示されるように、遅延器２４と、自己相関演算器２５を備えている。自己相関器１９では、遅延器２４によって遅延されることにより遅延波が生成される。自己相関演算器２５は、この遅延波と主波との自己相関を演算により求める。判定器２０は、自己相関の値（特に、そのピーク値）が予め定められた閾値以上かどうかを判定する。判定器２０は、自己相関値が、閾値以上であれば、十分希望ＯＦＤＭ反射波の推定が可能であると判定する。他方、自己相関値が閾値未満であれば、希望ＯＦＤＭ反射波の推定はできないものと判定する。
　判定器２０が希望ＯＦＤＭ反射波の推定が可能であり、抽出可能と判定した場合には、スイッチ（ＳＷ）２２を干渉波除去・反射波平均レベル補正器２３へ接続すべく切り替える。この場合には、平均化回路１８によりＲＭＳ化した反射波ＲＭＳ値を干渉波除去・反射波平均レベル補正器２３に出力される。
　なお、判定器２０から遅延器２４へは遅延量制御を行い、自己相関ピークが判定閾値を超えたことを判定器２０で判定した上で、閾値以上の間は遅延器２４の遅延量を保持するように制御する。また判定器２０を経た自己相関器１９での自己相関ピーク値は、相関値対ＣＩＲ推定器２１に入力される。相関値対ＣＩＲ推定器２１は、予め設定された図４の相関値対ＣＩＲ推定特性（図４参照）によりＣＩＲを推定する。
　相関値対ＣＩＲ推定器２１は、推定したＣＩＲ推定値を干渉波除去・反射波平均レベル補正器２３に出力する。
　干渉波除去・反射波平均レベル補正器２３は、平均化回路１８からの反射波レベルとＣＩＲ推定値を以下（１）式に従い、希望送信信号の反射波レベルを最終的に求める。
　希望送信信号の反射波レベル [dBm]＝反射波レベルRMS値 [dBm] - 10Log（1+10^(-CIR [dB]/10)）　・・・　（１）
　得られた希望送信信号の反射波レベルは、平均化回路１７でＲＭＳ化した進行波ＲＭＳ値との差分を取るべく差分検出器１０に入力される。この差分検出レベルを元にＶＳＷＲ計算器１１でＶＳＷＲを計算することで、外部からの他システム干渉波・妨害波レベルを差し引いた上で送信信号に準拠した真のＶＳＷＲ出力表示を外部に報告することができる。
　なお自己相関器１９の相関ピーク値が、判定器２０で閾値以下と判定された場合は、外部からの他システムからの妨害波が強すぎる懸念があり、精度良くＶＳＷＲ報告が出来ないことが予想されるため、ＳＷ２２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。
　以上、本実施の形態にかかる構成によれば、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、反射波に含まれるそれら干渉波・妨害波のレベルをＯＦＤＭシンボル毎のＧＩコピーに着目した自己相関で推定し、計算にて除去することにより、十分なＶＳＷＲ測定確度が得られる。伴い誤動作による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が劣化した場合のみアラームが発動されることとなる。
　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（e.g. LTE-Advanced、IMT-Advanced、WiMAX2）に関する通信システムに適用しても良い。
　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２０１２－２１１２２９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。
　本発明は無線通信分野において利用可能である。
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　進行波ダウンコンバータ
１４　反射波ダウンコンバータ
１５　Ａ／Ｄコンバータ
１６　Ａ／Ｄコンバータ
１７　平均化回路
１８　平均化回路
１９　自己相関器
２０　判定器
２１　相関値対ＣＩＲ推定器
２２　スイッチ
２３　干渉波除去、反射波平均レベル補正器
２４　遅延器
２５　自己相関演算器
４０　局部発振器
１０１　反射波解析部
１０２　干渉波・反射波調整部
１０３　進行波解析部
１０４　ＶＳＷＲ測定部
２００　ＶＳＷＲ判定部

Claims (9)

  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判定手段と、
    を備え、
    　前記ＶＳＷＲ判定手段は、
    　反射波をベースバンド信号に変換する反射波ベースバンド変換手段と、
    　前記反射波ベースバンド変換手段により変換されたベースバンド信号について、所定の遅延量を加えた遅延波と主波との自己相関をとる自己相関手段と、
    　自己相関手段によって自己相関が所定値以上の場合に１シンボル内に含まれる同一値が検出されたとして希望反射波の推定可能性が高いと判定する判定手段とを備える無線送信装置。
  2. 　前記自己相関手段は、ＯＦＤＭの各シンボル内のＧＩコピーと、ＧＩの相関がとれるように遅延量を調整する請求項１記載の無線送信装置。
  3. 　前記判定手段は、希望反射波の推定可能性が高いと判定されない場合には、ＶＳＷＲの出力を制限する請求項２又は３項に記載の無線送信装置。
  4. 　前記判定手段は、自己相関ピークが所定値以上であることを判定した場合には、前記遅延量を保持する制御を実行する請求項１～３いずれか１項に記載の無線送信装置。
  5. 　前記自己相関手段での自己相関ピーク値に基づいて、ＣＩＲを推定する相関値対ＣＩＲ推定手段をさらに備えた、請求項１～４いずれか１項に記載の無線送信装置。
  6. 　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ことを特徴とする、請求項１～５いずれか１項に記載の無線送信装置。
  7. 　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１～６いずれか１項に記載の無線送信装置。
  8. 　ＶＳＷＲの測定値の信頼性を判定するＶＳＷＲ判定装置であって、
    　反射波をベースバンド信号に変換する反射波ベースバンド変換手段と、
    　前記反射波ベースバンド変換手段により変換されたベースバンド信号について、所定の遅延量を加えた遅延波と主波との自己相関をとる自己相関手段と、
    　自己相関手段によって自己相関が所定値以上の場合に１シンボル内に含まれる同一値が検出されたとして希望反射波の推定可能性が高いと判定する判定手段とを備えるＶＳＷＲ判定装置。
  9. 　ＶＳＷＲの測定値の信頼性を判定するＶＳＷＲ判定方法であって、
    　反射波をベースバンド信号に変換するステップと、
    　変換されたベースバンド信号について、所定の遅延量を加えた遅延波と主波との自己相関をとるステップと、
    　自己相関が所定値以上の場合に１シンボル内に含まれる同一値が検出されたとして希望反射波の推定可能性が高いと判定するステップとを備えるＶＳＷＲ判定方法。
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