JP5605568B2 - 過電力検知装置および無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、過電力検知装置および無線通信装置に関し、特に、対象装置における回路の過電力を検知する過電力検知装置および無線通信装置に関する。

高速通信を行なうためには、必然的に広帯域な信号が求められる。このような要求に従う形でＷ−ＣＤＭＡ（Wide Band Code Division Multiple Access）およびＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）等の通信方式が開発されてきた。

これらの通信方式を採用する無線通信装置においては、増幅器等の過出力検知が行われる場合がある。過出力検知の目的は、たとえば、法的な規制に対処するため、あるいは機器内部の熱的ストレスによる破損を防止するためである。

ここで、広帯域な信号を増幅する構成において、増幅される信号は、瞬時的な変動を伴った信号となる。このため、出力電力が規定された増幅器を動作させる場合には、当該増幅器の平均電力を測定する必要がある。また、増幅器からの出力電力が適正か否かを検査する場合においても同様に、瞬時電力ではなく、平均電力を測定する必要がある。

上記のような通信方式において扱われる広帯域な信号は、平均電力対ピーク電力比が大きいという特徴を持っている。このため、平均電力の計測および過出力の検知等を行なうには、何らかの演算機能が必要となる。

すなわち、広帯域な信号の電力を測定するためには、瞬時電力の変動を平均化しなければならない。たとえば、ＯＦＤＭでは、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）が１０ｄＢ近くになることが知られている。このため、瞬時電力が規定電力を超えるか否かで平均電力を判定することはできない。

このような平均電力を計算する方法の一例として、たとえば、「科学計測のための波形データ処理」、ＣＱ出版社、南茂夫著、pp.86-97、1986年4月発行（非特許文献１）には、（５−１５）式において、複数サンプルの平均値を用いる再帰法の移動平均計算アルゴリズムが開示されている。

「科学計測のための波形データ処理」、ＣＱ出版社、南茂夫著、pp.86-97、1986年4月発行

しかしながら、平均電力を計算するために、非特許文献１に記載のアルゴリズムを回路で実現すると、少なくとも複数のフリップフロップ、および加算器が必要となり、回路規模が大きくなってしまうという問題点があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、瞬時的な変動を伴う信号を処理する回路の過電力を簡易な構成で検知することが可能な過電力検知装置および無線通信装置を提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる過電力検知装置は、対象装置において送信または受信される信号の、各タイミングにおける電力の指標値を取得するための電力情報取得部と、上記電力情報取得部によって取得された上記指標値と評価閾値とを比較するための比較部と、上記比較部による上記各タイミングの比較結果を示す値を累積するための比較結果累積部と、上記比較結果累積部による累積結果に基づいて、上記対象装置における回路の過電力を判定するための過電力判定部とを備える。

このような構成により、簡易な構成で、瞬時的な変動を伴う信号の平均電力を得ることができる。すなわち、フリップフロップおよびメモリ等を多数用いることなく、たとえば比較器およびアップダウンカウンタによる簡易な構成で、瞬時的な変動を伴う信号を処理する回路の過電力検知を行なうことができる。上記指標値としては、たとえば、直交変調におけるＩ信号の振幅をＩとし、Ｑ信号の振幅をＱとすると、√（Ｉ²＋Ｑ²）、（Ｉ²＋Ｑ²）、または（Ｉ²＋Ｑ²）ⁿである。

（２）好ましくは、上記比較結果累積部は、上記指標値が上記評価閾値より大きい場合には、前回までの累積結果に正または負の第１の制御値を加算し、上記指標値が上記評価閾値より小さい場合には、前回までの累積結果に上記第１の制御値と反対の符号の第２の制御値を加算する。

このように、第１の制御値および第２の制御値をゼロに設定せず、第１の制御値および第２の制御値の符号を異ならせる構成により、対象信号の電力が通常値である場合において、比較結果累積部における累積結果、たとえばアップダウンカウンタにおけるカウント値を、ある値に収束させることができる。これにより、対象信号の電力の移動平均を得ることができる。すなわち、対象信号の電力が所定の閾値を超えた時から最低限のサンプル数が得られた時点で、過電力を検知することが可能となる。また、移動平均が得られることから、ある一定の期間ごとに平均電力の算出を行なう構成と比べて、過電力の期間が短い場合に当該過電力の検知漏れが生じる可能性を低くすることができる。また、たとえばアップダウンカウンタにおけるカウント値が、ノイズ等の影響により少しずつ加算されていき、過電力アラームが誤って出力されてしまうことを防ぐことができる。また、この誤検出を防ぐために、たとえばアップダウンカウンタのカウント値を定期的または所定条件でリセットする必要がなくなり、構成の簡易化を図ることができる。

（３）より好ましくは、上記第１の制御値の絶対値と上記第２の制御値の絶対値とが等しい。

このような構成により、過電力検知の早さおよび誤検出確率のバランスを良好に保つことができる。

（４）より好ましくは、上記第１の制御値の絶対値および上記第２の制御値の絶対値は１である。

このような構成により、比較結果累積部を、１を増減するだけの単純な回路、たとえばアップダウンカウンタで実現することが可能となる。

（５）好ましくは、上記比較結果累積部は、上記指標値と上記評価閾値との大小関係に基づいてカウントアップまたはカウントダウンするためのアップダウンカウンタを含む。

このような構成により、比較結果累積部を汎用的な回路で実現し、構成の簡易化を図ることが可能となる。

（６）より好ましくは、上記評価閾値は、上記信号の電力が過電力を生じさせない値である場合には上記アップダウンカウンタのカウント値が収束し、上記信号の電力が過電力を生じさせる値である場合には上記アップダウンカウンタのカウント値が上記収束値から上昇または下降するような値に設定される。

このような構成により、対象信号の電力の移動平均を簡易な構成で得ることができる。また、たとえば比較結果累積部がアップダウンカウンタである場合において、対象信号の電力が通常値であるときにはある値、たとえば０に収束していることから、カウント値をリセットする必要がなくなり、構成の簡易化を図ることができる。

（７）好ましくは、上記過電力判定部は、上記累積結果と累積結果閾値とを比較し、上記累積結果と上記累積結果閾値との大小関係に基づいて過電力を判定する。

このような構成により、閾値を用いた簡易な構成で、過電力の判定を行なうことができる。

（８）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる無線通信装置は、送信される無線信号または受信された無線信号を増幅するための増幅器と、上記増幅器の過出力を検知するための過電力検知部とを備え、上記過電力検知部は、上記増幅器によって増幅される前の信号または増幅された後の信号の、各タイミングにおける電力の指標値を取得するための電力情報取得部と、上記電力情報取得部によって取得された上記指標値と評価閾値とを比較するための比較部と、上記比較部による上記各タイミングの比較結果を示す値を累積するための比較結果累積部と、上記比較結果累積部による累積結果に基づいて、上記増幅器における過電力を判定するための過電力判定部とを含む。

このような構成により、簡易な構成で、瞬時的な変動を伴う信号の平均電力を得ることができる。すなわち、フリップフロップおよびメモリ等を多数用いることなく、たとえば比較器およびアップダウンカウンタによる簡易な構成で、瞬時的な変動を伴う信号を処理する回路の過電力検知を行なうことができる。

本発明によれば、瞬時的な変動を伴う信号を処理する回路の過電力を簡易な構成で検知することができる。

本発明の実施の形態に係る無線通信装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係るリモートラジオヘッドの機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る過電力検知部の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係るリモートラジオヘッドにおける、Ｉ信号およびＱ信号の振幅と出現確率との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る過電力検知部における、包絡線の大きさと評価閾値との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る過電力検知部における、評価閾値と各ケースにおけるアップダウンカウンタの値との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る過電力検知部における、評価閾値と各ケースにおけるアップダウンカウンタの値との関係の実験結果を示す図である。 本発明の実施の形態に係る過電力検知部における過電力検知動作を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信装置の構成を示す図である。

図１を参照して、無線通信装置２０１は、１または複数のリモートラジオヘッド（ＲＲＨ）１０１と、本体装置１０２とを備える。

リモートラジオヘッド１０１は、移動体通信において用いられる無線基地局装置から、無線信号の送受信を行なう部分を独立させた装置である。リモートラジオヘッド１０１は、ビルの屋上等に設置されたアンテナポール１０４に取り付けられる。また、このアンテナポール１０４にアンテナ１０３が取り付けられる。

リモートラジオヘッド１０１は、アンテナ１０３経由で無線端末装置３０１から受信した無線信号をデジタル信号に変換し、光ファイバ１０５経由で本体装置１０２へ出力する。また、リモートラジオヘッド１０１は、光ファイバ１０５経由で本体装置１０２から受けたデジタル信号を無線信号に変換し、アンテナ１０３経由で無線端末装置３０１へ送信する。

図２は、本発明の実施の形態に係るリモートラジオヘッドの機能ブロック図である。

図２を参照して、リモートラジオヘッド１０１は、インタフェース部８０と、デジタル周波数変換部８１と、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）８２，８３と、直交変調部８４と、ハイパワーアンプ８５と、過電力検知部５１とを備える。

インタフェース部８０は、光ファイバ１０５経由で本体装置１０２から受けた光信号から電気信号であるＩ信号およびＱ信号を再生し、デジタル周波数変換部８１へ出力する。このＩ信号およびＱ信号は、それぞれ振幅情報を含む。

デジタル周波数変換部８１は、インタフェース部８０から受けたベースバンド帯のＩ信号およびＱ信号を、回転行列を用いた演算によってＩＦ（Intermediate Frequency）帯の信号に周波数変換し、変換後のＩ信号およびＱ信号をデジタル／アナログ変換器８２，８３へそれぞれ出力する。

デジタル／アナログ変換器８２，８３は、デジタル周波数変換部８１から受けたデジタル信号であるＩ信号およびＱ信号をアナログ信号に変換し、直交変調部８４へ出力する。

直交変調部８４は、デジタル／アナログ変換器８２，８３から受けたアナログ信号であるＩ信号およびＱ信号を直交変調するとともにＲＦ（Radio Frequency）帯の信号に変換し、ハイパワーアンプ８５へ出力する。

ハイパワーアンプ８５は、直交変調部８４から受けた信号を増幅してアンテナ１０３へ出力する。

過電力検知部５１は、インタフェース部８０から受けたＩ信号およびＱ信号に基づいて、リモートラジオヘッド１０１における過電力、たとえばハイパワーアンプ８５の過出力を検知する。なお、点線の矢印で示すように、過電力検知部５１は、デジタル周波数変換部８１から受けたＩ信号およびＱ信号に基づいて、リモートラジオヘッド１０１における過電力を検知する構成であってもよい。

図３は、本発明の実施の形態に係る過電力検知部の機能ブロック図である。

図３を参照して、過電力検知部５１は、電力情報取得部６１と、比較部６２と、比較結果累積部６３と、過電力判定部６４とを含む。

電力情報取得部６１は、対象装置において送信または受信される信号（以下、対象信号とも称する。）の、各タイミングにおける電力の指標値を取得する、すなわち、対象信号の瞬時的な電力の指標値を取得する。ここでは、対象装置はリモートラジオヘッド１０１であり、対象信号はＩ信号およびＱ信号である。

比較部６２は、電力情報取得部６１によって取得された指標値と評価閾値Ｐｔｈとを比較する。

比較結果累積部６３は、比較部６２による各タイミングの比較結果を示す値を累積する。

過電力判定部６４は、比較結果累積部６３による累積結果に基づいて、対象装置における回路の過電力を判定する。

より詳細には、電力情報取得部６１は、対象信号の振幅すなわち包絡線の大きさを算出する。

比較部６２は、電力情報取得部６１によって算出された包絡線の大きさと評価閾値Ｐｔｈとを比較し、比較結果情報を比較結果累積部６３へ出力する。

比較結果累積部６３は、比較部６２から受けた比較結果情報に基づいて、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより大きい場合には、前回までの累積結果に制御値αを加算し、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより小さい場合には、前回までの累積結果に制御値βを加算する。たとえば、比較結果累積部６３は、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより大きい場合には、前回までの累積結果に正または負の制御値αを加算し、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより小さい場合には、前回までの累積結果に制御値αと反対の符号の制御値βを加算する。

具体的には、比較結果累積部６３は、指標値である包絡線の大きさと評価閾値Ｐｔｈとの大小関係に基づいてカウントアップまたはカウントダウンするアップダウンカウンタを含む。すなわち、このアップダウンカウンタは、上記大小関係に基づいてカウント値を増減する。比較結果累積部６３は、このカウント値を累積結果として出力する。

過電力判定部６４は、比較結果累積部６３から受けた累積結果と累積結果閾値ＡＴｈとを比較し、当該累積結果と累積結果閾値ＡＴｈとの大小関係に基づいて過電力を判定する。すなわち、過電力判定部６４は、比較結果累積部６３から受けた累積結果であるカウント値と累積結果閾値ＡＴｈとを比較し、カウント値が累積結果閾値ＡＴｈより大きい場合には、過電力アラームを出力する。

なお、比較部６２が、比較結果情報として制御値αおよび制御値βを比較結果累積部６３へ出力する構成であってもよい。たとえば、比較部６２は、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより大きい場合には制御値αとして＋１を比較結果累積部６３へ出力し、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより小さい場合には制御値βとして−１を比較結果累積部６３へ出力する。比較結果累積部６３におけるアップダウンカウンタは、比較部６２から受けた＋１または−１の値に応じてカウント値を増減する。

次に、本発明の実施の形態に係る過電力検知部における評価閾値および累積結果閾値の決定方法を説明する。

図２に示すハイパワーアンプ８５は、出力信号の平均電力が所定値以上となる状態が所定時間以上継続すると、熱破損する場合がある。ここでは、ハイパワーアンプ８５の過出力を検知する場合について説明する。

この場合、電力情報取得部６１は、ハイパワーアンプ８５によって増幅される前の信号の各タイミングにおける電力の指標値を取得する。

比較部６２は、電力情報取得部６１によって取得された指標値と評価閾値Ｐｔｈとを比較する。

比較結果累積部６３は、比較部６２による各タイミングの比較結果を示す値を累積する。

過電力判定部６４は、比較結果累積部６３による累積結果に基づいて、ハイパワーアンプ８５の過出力を判定する。

以下、ハイパワーアンプ８５の出力レベルが通常値である場合をケースＡ、ハイパワーアンプ８５の出力レベルが通常値よりたとえば３ｄＢ大きい過出力値である場合をケースＢとする。上記通常値は、たとえば、ハイパワーアンプ８５の規定出力レベル範囲の最大値である。

図４は、本発明の実施の形態に係るリモートラジオヘッドにおける、Ｉ信号およびＱ信号の振幅と出現確率との関係を示す図である。

図４を参照して、横軸は、包絡線の大きさ、すなわちＩ信号の振幅およびＱ信号の振幅の２乗和の平方根を示す。数式で示すと、Ｉ信号の振幅をＩとし、Ｑ信号の振幅をＱとした場合の、Ｓｑｒｔ（Ｉ＾２＋Ｑ＾２）すなわち√（Ｉ²＋Ｑ²）である。縦軸は、出現確率である。また、グラフＡはケースＡに対応し、グラフＢはケースＢに対応する。

無線通信装置２０１において用いられるＩ信号およびＱ信号が正規分布で表される信号とすれば、包絡線の大きさは、図４に示すようなレイリー分布となる。

図４に示す各グラフにおいて、平均電力量が小さいケースＡに対応するグラフＡの頂点における包絡線の大きさは５４００前後であり、平均電力量が大きいケースＢに対応するグラフＢの頂点における包絡線の大きさは６０００前後である。

評価閾値および累積結果閾値の決定においては、まず、評価閾値ＰＴｈを変えていき、各評価閾値ＰＴｈにおいて、ケースＡおよびケースＢにおけるアップダウンカウンタの値をそれぞれ記録する。

図５は、本発明の実施の形態に係る過電力検知部における、包絡線の大きさと評価閾値との関係を示す図である。

図５を参照して、包絡線の大きさは、Ｉ信号およびＱ信号の瞬時レベルを示しているため、図５に示すような大きさの評価閾値Ｐｔｈを設定した場合には、波形は、評価閾値Ｐｔｈをまたいで変動する。

包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより大きい場合には、アップダウンカウンタの値に１が加えられ、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより小さい場合には、アップダウンカウンタの値から１が減じられる。

過電力アラームは、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈを超えて、アップダウンカウンタの値が累積結果閾値ＡＴｈ以上となる場合に出力される。

評価閾値Ｐｔｈおよび累積結果閾値ＡＴｈは、ハイパワーアンプ８５の出力レベルが通常値であるケースＡでは過電力アラームが出力されず、かつハイパワーアンプ８５の出力レベルが過出力値であるケースＢで過電力アラームが出力されるような値に調整される。

図６は、本発明の実施の形態に係る過電力検知部における、評価閾値と各ケースにおけるアップダウンカウンタの値との関係を示す図である。

図６を参照して、評価閾値ＰＴｈが５１００の場合には、ケースＡにおけるカウント値は３０００であり、ケースＢにおけるカウント値は３０００である。評価閾値ＰＴｈが５２００の場合には、ケースＡにおけるカウント値は１５００であり、ケースＢにおけるカウント値は３０００である。評価閾値ＰＴｈが５３００の場合には、ケースＡにおけるカウント値は１００であり、ケースＢにおけるカウント値は３０００である。評価閾値ＰＴｈが５４００の場合には、ケースＡにおけるカウント値は１０であり、ケースＢにおけるカウント値は２５００である。評価閾値ＰＴｈが５５００の場合には、ケースＡにおけるカウント値は０であり、ケースＢにおけるカウント値は２０００である。

カウント値を記録した後、図６に示す関係において、対象信号の電力がハイパワーアンプ８５において過出力を生じさせない値である場合にはアップダウンカウンタのカウント値が収束し、対象信号の電力がハイパワーアンプ８５において過出力を生じさせる値である場合にはアップダウンカウンタのカウント値が収束値から上昇または下降するような評価閾値Ｐｔｈであって、かつケースＡおよびケースＢでカウント値の差が大きくなる評価閾値ＰＴｈを選択する。

また、累積結果閾値ＡＴｈは、選択した評価閾値ＰＴｈの場合におけるケースＢのカウント値より少し小さい値を選択する。

次に、選択した評価閾値ＰＴｈおよび累積結果閾値ＡＴｈを設定し、ハイパワーアンプ８５の出力レベルが通常値であるケースＡにおいて、誤ってアラームが出力されないことを確認する。また、ハイパワーアンプ８５の出力レベルが過出力値であるケースＢにおいて、正しくアラームが出力されることを確認する。

図７は、本発明の実施の形態に係る過電力検知部における、評価閾値と各ケースにおけるアップダウンカウンタの値との関係の実験結果を示す図である。

図７を参照して、この実験では、評価閾値ＰＴｈを５０００に設定すると、ケースＡおよびケースＢの両方においてアップダウンカウンタの値が３０００になっている。

これは、設定した評価閾値ＰＴｈが低すぎるため、比較部６２において、ケースＡおよびケースＢのいずれでも包絡線の大きさが評価閾値ＰＴｈを上回るからである。

一方、評価閾値ＰＴｈをたとえば５４００に設定すると、ケースＡでは、比較部６２において、包絡線の大きさが評価閾値ＰＴｈを下回り、アップダウンカウンタの値はほとんど上昇せず、ケースＢにおいてのみ、アップダウンカウンタの値が上昇する。

確実に過電力を検知するために、アップダウンカウンタのばらつきを考慮して、累積結果閾値ＡＴｈは、たとえば１５００に設定する。

すなわち、評価閾値ＰＴｈを５４００に決定し、累積結果閾値ＡＴｈを１５００に決定する（図７のポイントＫ）。

図８は、本発明の実施の形態に係る過電力検知部における過電力検知動作を示す図である。

図８を参照して、前述のように、広帯域な信号は瞬時変動を伴っていることから、瞬時的な電力を測定するだけでは、信号の平均電力を評価することは困難である。

そこで、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、たとえば、対象信号の瞬時的な電力の指標値が評価閾値ＰＴｈ以上である場合には比較部６２から１を出力し、対象信号の瞬時的な電力の指標値が評価閾値ＰＴｈ未満である場合には比較部６２から０を出力する（方法１）。

そして、この比較部６２の出力を１０００サンプルとり、比較結果累積部６３においてこれらの累積値を算出する。この累積値は、０以上かつ１０００以下となる。この累積値を１０００で除算すると、この除算結果は、対象信号の瞬時的な電力の指標値が評価閾値ＰＴｈ以上となる確率を示すことになる。

この確率は、対象信号の平均電力に対して単調に増加する。このため、予め過出力に相当する確率を決めておき、当該確率を閾値とし、算出した確率が当該閾値以上になった場合に、過電力であると判定することができる。この確率閾値に対応するカウント値が、前述の累積結果閾値ＡＴｈである。

すなわち、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、信号の特徴量、たとえば包絡線の大きさと評価閾値Ｐｔｈとの比較結果を用いてこれを蓄積する。これにより、直接的に平均電力を求めなくても間接的に平均電力を得ることができる。

ところが、方法１では、０番目〜１０００番目のサンプルによる過電力検知を行なった後、１００１番目〜２０００番目のサンプルによる過電力検知を行なう、という手順になる。このため、過電力を時間的に連続して、すなわちサンプリング時間単位で連続して検知することができない。

たとえば、ｘ番目のサンプリングタイミングにおいて過電力が発生し、これが継続したとする。この場合、０番目〜１０００番目のサンプルによる過電力検知では、除算結果が規定の確率を超えないことから、過電力を検知することができない。そして、１００１番目〜２０００番目のサンプルによる過電力検知によって、初めて過電力を検知することができ、過電力アラームが出力されることになる。

そこで、方法１を改良し、対象信号の瞬時的な電力の指標値が評価閾値ＰＴｈ以上である場合には比較部６２から１を出力し、対象信号の瞬時的な電力の指標値が評価閾値ＰＴｈ未満である場合には比較部６２から−１を出力する。そして、この比較部６２の出力を、比較結果累積部６３においてたとえばアップダウンカウンタを用いて累積する（方法２）。

そして、図４〜図７において説明したように評価閾値Ｐｔｈを選択することにより、比較結果累積部６３における累積値は、過電力が生じていない場合にはある値で収束する。これにより、対象信号の瞬時的な電力の指標値の移動平均を得ることができる。すなわち、対象信号の瞬時的な電力の指標値が評価閾値Ｐｔｈを超えた時から最低限のサンプル数たとえば１０００サンプルが得られた時点で、過電力を検知することが可能となる。具体的には、ｘ番目のサンプリングタイミングにおいて過電力が発生したとすれば、（ｘ＋９９９）番目のサンプルが得られた時点で、過電力を検知することができ、過電力アラームを出力することができる。

このように、方法２では、比較結果累積部６３における累積値を、各サンプリングタイミングで累積結果閾値ＡＴｈと比較することにより、サンプリング時間単位で連続して過電力を検知することができる。

ところで、前述のように、広帯域な信号は瞬時変動を伴っていることから、増幅器等の出力電力を評価するには、瞬時的な電力ではなく、平均電力を求める必要がある。そして、非特許文献１に記載の構成では、平均電力を計算するために、フリップフロップおよびメモリ等が多数必要となり、回路規模が大きくなってしまうという問題点があった。たとえば、１００個の瞬時電力値の平均を計算する場合には、１００個の瞬時電力値を記憶する大容量のメモリが必要であった。

これに対して、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、電力情報取得部６１は、対象装置において送信または受信される信号の、各タイミングにおける電力の指標値を取得する。比較部６２は、電力情報取得部６１によって取得された指標値と評価閾値Ｐｔｈとを比較する。比較結果累積部６３は、比較部６２による各タイミングの比較結果を示す値を累積する。そして、過電力判定部６４は、比較結果累積部６３による累積結果に基づいて、対象装置における回路の過電力を判定する。

このように、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、対象信号の特徴量、たとえば包絡線の大きさと評価閾値との比較結果を用いることにより、平均電力を直接的に求めることなく、間接的に平均電力を得る。たとえば、平均電力算出の代替手段として、包絡線の大きさが一定時間に評価閾値ＰＴｈを超えた割合に基づいて過電力アラームを出力する。

このような構成により、簡易な構成で、瞬時的な変動を伴う信号の平均電力を得ることができる。すなわち、フリップフロップおよびメモリ等を多数用いることなく、たとえば比較器およびアップダウンカウンタによる簡易な構成で、瞬時的な変動を伴う信号を処理する回路の過電力検知を行なうことができる。

また、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、比較結果累積部６３は、指標値が評価閾値Ｐｔｈより大きい場合には、前回までの累積結果に正または負の制御値αを加算し、指標値が評価閾値Ｐｔｈより小さい場合には、前回までの累積結果に制御値αと反対の符号の制御値βを加算する。

このように、制御値αまたは制御値βをゼロに設定せず、制御値αおよび制御値βの符号を異ならせる構成により、対象信号の電力たとえばハイパワーアンプ８５の出力レベルが通常値である場合において、比較結果累積部６３における累積結果、たとえばアップダウンカウンタにおけるカウント値を、ある値に収束させることができる。これにより、対象信号の電力の移動平均を得ることができる。すなわち、対象信号の電力が所定の閾値を超えた時から最低限のサンプル数が得られた時点で、過電力を検知することが可能となる。

また、移動平均が得られることから、ある一定の期間ごとに平均電力の算出を行なう構成と比べて、過電力の期間が短い場合に当該過電力の検知漏れが生じる可能性を低くすることができる。

また、たとえばアップダウンカウンタにおけるカウント値が、ノイズ等の影響により少しずつ加算されていき、過電力アラームが誤って出力されてしまうことを防ぐことができる。また、この誤検出を防ぐために、たとえばアップダウンカウンタのカウント値を定期的または所定条件でリセットする必要がなくなり、構成の簡易化を図ることができる。

ここで、比較結果累積部６３において、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより大きい場合に加算する制御値αの絶対値を、包絡線の大きさが評価閾値Ｐｔｈより小さい場合に加算する制御値βの絶対値より大きく設定する場合を考える。この場合、比較結果累積部６３における累積値の上昇が速くなるため、過電力を早期に検知することができる一方で、誤検出確率が増加してしまう。

反対に、制御値αの絶対値を、制御値βの絶対値より小さく設定する場合を考える。この場合、比較結果累積部６３の累積値の上昇が遅くなるため、誤検出確率が減少する一方で、過電力を早期に検知することができなくなる。

これに対して、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、制御値αの絶対値と制御値βの絶対値とが等しい。

このような構成により、過電力検知の早さおよび誤検出確率のバランスを良好に保つことができる。

また、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、制御値αの絶対値および制御値βの絶対値は１である。

このような構成により、比較結果累積部６３を、１を増減するだけの単純な回路、たとえばアップダウンカウンタで実現することが可能となる。

また、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、比較結果累積部６３は、指標値と評価閾値Ｐｔｈとの大小関係に基づいてカウントアップまたはカウントダウンするためのアップダウンカウンタを含む。

このような構成により、比較結果累積部６３を汎用的な回路で実現し、構成の簡易化を図ることが可能となる。

また、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、評価閾値Ｐｔｈは、対象信号の電力が過電力を生じさせない値である場合にはアップダウンカウンタのカウント値が収束し、対象信号の電力が過電力を生じさせる値である場合にはアップダウンカウンタのカウント値が収束値から上昇または下降するような値に設定される。

このような構成により、対象信号の電力の移動平均を簡易な構成で得ることができる。また、たとえば比較結果累積部６３がアップダウンカウンタである場合において、対象信号の電力が通常値であるときにはある値、たとえば０に収束していることから、カウント値をリセットする必要がなくなり、構成の簡易化を図ることができる。

また、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、過電力判定部６４は、累積結果と累積結果閾値ＡＴｈとを比較し、累積結果と累積結果閾値ＡＴｈとの大小関係に基づいて過電力を判定する。

このような構成により、閾値を用いた簡易な構成で、過電力の判定を行なうことができる。

なお、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、電力情報取得部６１は、Ｉ信号およびＱ信号の包絡線の大きさすなわち√（Ｉ²＋Ｑ²）を取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。電力情報取得部６１は、対象信号の、各タイミングにおける電力の指標値を取得する構成であればよい。たとえば、電力情報取得部６１は、Ｉ信号およびＱ信号の電力値すなわち（Ｉ²＋Ｑ²）を取得する構成であってもよいし、その他、Ｉ信号の振幅値およびＱ信号の振幅値に所定の演算を施した値たとえば（Ｉ²＋Ｑ²）ⁿを取得する構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る過電力検知部では、比較結果累積部６３における制御値αを１とし、制御値βを−１としたが、これに限定するものではない。制御値αおよび制御値βの絶対値が１以外の値であってもよいし、制御値αおよび制御値βが異なる絶対値であってもよいし、制御値αまたは制御値βがゼロであってもよいし、制御値αおよび制御値βが同じ符号であってもよい。

ただし、制御値αまたは制御値βがゼロである場合、および制御値αおよび制御値βが同じ符号である場合には、たとえばアップダウンカウンタのカウント値を定期的または所定条件でリセットする必要がある。

また、本発明の実施の形態に係る過電力検知部は、自己の無線通信装置２０１における回路の過電力を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。過電力検知部５１は、他の装置の過電力を検知する別個の装置であってもよい。たとえば、過電力検知部５１は、他の装置である無線通信装置の過電力を検知する構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る過電力検知部は、過出力検知を行なう、たとえば無線通信装置２０１から送信される信号を増幅する回路の過電力を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。過電力検知部は、過入力検知を行なう、たとえば他の装置から無線通信装置２０１へ入力される信号を増幅する回路の過電力を検知する構成であってもよい。この場合、電力情報取得部６１は、たとえば、無線通信装置２０１によって受信された無線信号を増幅器が増幅し、増幅後の信号をアナログ／デジタル変換した後の信号の、各タイミングにおける電力の指標値を取得する。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

５１ 過電力検知部
６１ 電力情報取得部
６２ 比較部
６３ 比較結果累積部
６４ 過電力判定部
８０ インタフェース部
８１ デジタル周波数変換部
８２，８３ デジタル／アナログ変換器
８４ 直交変調部
８５ ハイパワーアンプ
１０１ リモートラジオヘッド
１０２ 本体装置
２０１ 無線通信装置

Claims (8)

1. 対象装置において送信または受信される信号の、各タイミングにおける電力の指標値を取得するための電力情報取得部と、
   前記電力情報取得部によって取得された前記指標値と評価閾値とを比較するための比較部と、
   前記比較部による前記各タイミングの比較結果を示す値を累積するための比較結果累積部と、
   前記比較結果累積部による累積結果に基づいて、前記対象装置における回路の過電力を判定するための過電力判定部とを備える、過電力検知装置。
2. 前記比較結果累積部は、前記指標値が前記評価閾値より大きい場合には、前回までの累積結果に正または負の第１の制御値を加算し、前記指標値が前記評価閾値より小さい場合には、前回までの累積結果に前記第１の制御値と反対の符号の第２の制御値を加算する、請求項１に記載の過電力検知装置。
3. 前記第１の制御値の絶対値と前記第２の制御値の絶対値とが等しい、請求項２に記載の過電力検知装置。
4. 前記第１の制御値の絶対値および前記第２の制御値の絶対値は１である、請求項３に記載の過電力検知装置。
5. 前記比較結果累積部は、前記指標値と前記評価閾値との大小関係に基づいてカウントアップまたはカウントダウンするためのアップダウンカウンタを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の過電力検知装置。
6. 前記評価閾値は、前記信号の電力が過電力を生じさせない値である場合には前記アップダウンカウンタのカウント値が収束値に収束し、前記信号の電力が過電力を生じさせる値である場合には前記アップダウンカウンタのカウント値が前記収束値から上昇または下降するような値に設定される、請求項５に記載の過電力検知装置。
7. 前記過電力判定部は、前記累積結果と累積結果閾値とを比較し、前記累積結果と前記累積結果閾値との大小関係に基づいて過電力を判定する、請求項１から６のいずれか１項に記載の過電力検知装置。
8. 送信される無線信号または受信された無線信号を増幅するための増幅器と、
   前記増幅器の過出力を検知するための過電力検知部とを備え、
   前記過電力検知部は、
   前記増幅器によって増幅される前の信号または増幅された後の信号の、各タイミングにおける電力の指標値を取得するための電力情報取得部と、
   前記電力情報取得部によって取得された前記指標値と評価閾値とを比較するための比較部と、
   前記比較部による前記各タイミングの比較結果を示す値を累積するための比較結果累積部と、
   前記比較結果累積部による累積結果に基づいて、前記増幅器における過電力を判定するための過電力判定部とを含む、無線通信装置。

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