無線送信機および反射波電力測定方法
【課題】方向性結合器を用いた電力測定において、測定端子が１つであっても運用中の送信信号から反射波電力を正確に測定すること。
【解決手段】送信機１００は、測定する方向性結合器のモニタ端子が切替部によって切り換えられて、進行波モニタ端子で測定される第１パイロット信号を基準信号として、反射波モニタ端子で測定される第２パイロット信号を正規化し、正規化後の測定反射波信号ベクトルを得る。方向性結合器の出力端子を終端して、同様に測定された正規化後の進行波の漏れ信号ベクトルとのベクトル差分から真の反射波信号ベクトルを求める。これらをもとに測定反射波電力に対する電力補正係数を算出する。
【解決手段】送信機１００は、測定する方向性結合器のモニタ端子が切替部によって切り換えられて、進行波モニタ端子で測定される第１パイロット信号を基準信号として、反射波モニタ端子で測定される第２パイロット信号を正規化し、正規化後の測定反射波信号ベクトルを得る。方向性結合器の出力端子を終端して、同様に測定された正規化後の進行波の漏れ信号ベクトルとのベクトル差分から真の反射波信号ベクトルを求める。これらをもとに測定反射波電力に対する電力補正係数を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機における送信信号の反射波電力を測定する方法と回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、携帯電話の基地局や放送設備で使われる無線送信機は、電力効率の面で効率良く信号を送信しているか否かを監視するために、送信アンテナ端で発生する反射波の電力を測定し、電圧定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：ＶＳＷＲ）を指標として監視される。しかし、伝送信号からモニタ信号を取り出す方向性結合器（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｕｐｌｅｒ）において方向性が不十分なために反射波モニタ端子に進行波が漏れ込んでくる。それ故、反射波電力を精度良く測定できず、結果としてＶＳＷＲを正確に算出することができない。
【０００３】
（反射波電力の測定）
反射波電力を正しく測定するためには、方向性結合器の反射波モニタ端子で測定される信号に含まれる「進行波の漏れ信号」を取り除く必要がある。図１９（ａ）、（ｂ）は、方向性結合器を用いた反射波の測定原理を説明するための図である。方向性結合器を用いた反射波の測定原理について、図１９（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお、測定にあたっては試験信号として無変調信号を用い、無変調波信号の振幅と位相の基準を入力端子Ａとする。
【０００４】
図１９（ａ）に示すように、方向性結合器１の出力端子Ｂの反射波を測定する場合、方向性結合器１に設けられた反射波モニタ端子Ｃでは、出力端子Ｂの反射波信号Ｖｒｅｖと、進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋとの合成信号が測定される。それぞれの信号は、振幅と位相とを有するベクトルで、合成信号をＶｒｅｖｍと表記する。図１９（ｂ）に示すように、測定される合成信号Ｖｒｅｖｍは、出力端子Ｂの反射波信号Ｖｒｅｖと、進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋとのベクトル和で、次式（１）のように表現される。
Ｖｒｅｖｍ＝Ｖｒｅｖ ＋ Ｖｌｅａｋ …式（１）
【０００５】
このように、方向性結合器１の方向性が十分でない場合、進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋの影響により、測定したい真の反射波を正しく測定できない。したがって、正しく反射波を測定するためには、誤差成分として寄与する進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋを反射波モニタ端子で測定される合成信号Ｖｒｅｖｍから取り除く必要がある。反射波信号Ｖｒｅｖは、式（１）を変形した次式（２）で表現される。以下の説明では、この測定される合成信号Ｖｒｅｖｍを、求めたい真の反射波信号Ｖｒｅｖと区別して、測定反射波信号、または、単に測定反射波と呼ぶこととする。
Ｖｒｅｖ＝Ｖｒｅｖｍ − Ｖｌｅａｋ …式（２）
【０００６】
したがって、反射波を正しく測定するために以下のような手順で測定する。（１）方向性結合器１の出力端子Ｂを終端して進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋを測定する。（２）出力端子Ｂに負荷（アンテナなど）を接続して反射波モニタ端子Ｃで測定される合成信号Ｖｒｅｖｍを測定する。（３）合成信号Ｖｒｅｖｍから進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋのベクトル差を算出し、出力端子Ｂからの反射波Ｖｒｅｖを求める。
【０００７】
従来技術として、特許文献１に開示されている技術では、高周波信号送信装置の出力端で発生する反射波をモニタする際に方向性結合器から反射波検出回路に漏れる進行波の成分（漏れ信号）を検波し、ベクトル調整器で逆位相にして測定信号から漏れ信号を除去することで反射波成分のみを検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２８６６３２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ａ−１９９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１では、制御を伴う複数の位相器や複数のＡ／Ｄ変換器を使った複数の測定端子を用いて進行波の漏れ信号を除去しているが、これでは装置が複雑になり、製造コストも増大してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、電力を測定するための測定回路の構成として、制御を伴う位相器を用いず、また、測定端子が１つという簡易な構成であっても、運用中の送信信号から反射波電力を正確に測定できる方法と回路および、これを用いた送信機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の反射波電力測定回路は、方向性結合器を用いて、送信信号の反射波電力を測定する回路であって、切換制御信号に基づいて、前記方向性結合器の進行波モニタ端子と前記方向性結合器の反射波モニタ端子とのいずれかに切り替えて接続されて、進行波または測定反射波を出力する切替部と、パイロット区間タイミング信号に基づいて、前記切換制御信号と、前記送信信号の第１パイロット区間の保持タイミングを制御する第１パイロット区間保持制御信号と、前記送信信号の第２パイロット区間の保持タイミングを制御する第２パイロット区間保持制御信号とを生成する制御信号生成部と、前記切替部に接続されて前記進行波または前記測定反射波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、前記切替部が前記進行波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第１パイロット区間保持制御信号に基づき前記進行波の第１パイロット区間を保持する第１パイロット保持部と、前記切替部が前記反射波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第２パイロット区間保持制御信号に基づき前記測定反射波の前記第１パイロットから所定時間長だけ離れた第２パイロット区間を保持する第２パイロット保持部と、前記第１パイロット保持部に保持された第１パイロット信号で、前記第２パイロット保持部に保持された第２パイロット信号を正規化し、正規化測定反射波信号ベクトルを算出する信号ベクトル正規化部と、前記進行波の正規化漏れ信号ベクトルを予め保持する漏れ信号ベクトル記憶部と、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化進行波漏れ信号ベクトルとの差分から反射波信号ベクトルを算出するベクトル差分算出部と、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記反射波信号ベクトルとの電力比から電力補正係数を算出する補正係数算出部と、前記電力補正係数を用いて測定反射波電力を補正して反射波電力を算出する反射波電力算出部とを備え、前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化測定反射波信号ベクトルを算出し、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化漏れ信号ベクトルとを用いて算出された前記電力補正係数を前記測定反射波電力に乗算して反射波電力を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のＶＳＷＲ測定回路は、上記反射波電力測定回路と、進行波電力算出部と、を備え、前記反射波電力測定回路が算出する反射波電力と、前記進行波電力算出部が算出する進行波電力とを用いて、ＶＳＷＲを算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の送信機は、上記反射波電力測定回路を備え、前記反射波電力測定回路を用いて反射波電力算出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の反射波電力測定方法は、方向性結合器を用いて、送信信号の反射波電力を測定する反射波電力測定方法であって、切替部により、切換制御信号に基づいて、前記方向性結合器の進行波モニタ端子と前記方向性結合器の反射波モニタ端子とのいずれかに切り替えて接続されて、進行波または測定反射波を出力するステップと、制御信号生成部により、パイロット区間タイミング信号に基づいて、前記切換制御信号と、前記送信信号の第１パイロット区間の保持タイミングを制御する第１パイロット区間保持制御信号と、前記送信信号の第２パイロット区間の保持タイミングを制御する第２パイロット区間保持制御信号と、を生成するステップと、Ａ／Ｄ変換器により、前記切替部に接続されて前記進行波または前記測定反射波をＡ／Ｄ変換するステップと、第１パイロット保持部により、前記切替部が前記進行波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第１パイロット区間保持制御信号に基づき前記進行波の第１パイロット区間を保持するステップと、第２パイロット保持部により、前記切替部が前記反射波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第２パイロット区間保持制御信号に基づき前記測定反射波の前記第１パイロットから所定時間長だけ離れた第２パイロット区間を保持するステップと、信号ベクトル正規化部により、前記第１パイロット保持部に保持された第１パイロット信号で、前記第２パイロット保持部に保持された第２パイロット信号を正規化し、正規化測定反射波信号ベクトルを算出するステップと、漏れ信号ベクトル記憶部により、前記進行波の正規化漏れ信号ベクトルを予め保持する記憶ステップと、ベクトル差分算出部により、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化進行波漏れ信号ベクトルとの差分から反射波信号ベクトルを算出するステップと、補正係数算出部により、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記反射波信号ベクトルとの電力比から電力補正係数を算出するステップと、反射波電力算出部により、前記電力補正係数を用いて測定反射波電力を補正して反射波電力を算出するステップと、前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化測定反射波信号ベクトルを算出するステップと、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化漏れ信号ベクトルとを用いて算出された前記電力補正係数を前記測定反射波電力に乗算して反射波電力を算出するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る反射波電力測定回路によれば、電力を測定するために機能する測定端子が１つという簡易な構成であっても、運用中の送信信号から反射波電力を精度良く測定でき、ＶＳＷＲを正確に算出することができる。また、電力補正値を正しく求め、これに基づいて反射波電力を測定するので、測定に用いる方向性結合器の方向性が十分でなくとも、精度よく反射波電力を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係る送信機１００におけるＶＳＷＲ測定の概略を示すブロック図
【図２】ＯＦＤＭシンボルの構造を模式的に示した図
【図３】切替部１０３の切替操作によってＡ／Ｄ変換器１０５から出力される信号を模式的に示す図
【図４】送信機１００に備えられるＶＳＷＲ測定回路の構成を示すブロック図
【図５】制御信号生成部１１９が生成する各制御信号のタイミングチャートを模式的に示した図
【図６】測定信号を保持する様子を説明する模式図
【図７】実施の形態１に係る信号ベクトル正規化部１２５のブロック図
【図８】出力端子Ｂ１が終端時の反射波モニタ端子Ｃ１からの進行波漏れ信号を保持する様子を説明する模式図
【図９】反射波電力測定回路として機能する、実施の形態１に係る第１の変形例のブロック図
【図１０】反射波電力測定回路として機能する第１の実施の形態の第２の変形例のブロック図
【図１１】１１ａ信号のＬＴＳの部分を模式的に示した図
【図１２】実施の形態２に係る反射波電力測定回路の構成を示すブロック図
【図１３】制御信号生成部１１９が生成する制御信号のタイミングチャートを示す図
【図１４】第２の実施形態に係る反射波電力補正係数算出部が第１パイロットと第２パイロットとを保持する様子を説明する模式図
【図１５】第２の実施の形態における周波数誤差を説明するための図
【図１６】第３の実施形態に係る反射波電力測定回路の構成を示すブロック図
【図１７】第３の実施形態に係る第１パイロット信号および第２パイロット信号を示す模式図
【図１８】第３の実施形態に係る反射波電力測定回路が有する信号ベクトル正規化部１２５Ｃの構成を示すブロック図
【図１９】（ａ）〜（ｂ）は、方向性結合器を用いた反射波の測定原理を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る送信機１００におけるＶＳＷＲ測定の概略を示すブロック図である。なお、図１では、便宜上、反射波電力算出部１５０Ａと進行波電力算出部１５０Ｂとを一つのブロック進行波／反射波電力算出部１５０として示している。
【００２０】
運用中の送信信号が入力端子Ａ１から方向性結合器１０１を介して、出力端子Ｂ１に接続されたアンテナ１０２から出力される。一例として、送信機１００の送信信号はＯＦＤＭ信号とする。
【００２１】
方向性結合器１０１は、送信信号の進行波をモニタする進行波モニタ端子Ｄ１と、送信信号の反射波をモニタする反射波モニタ端子Ｃ１とを備えている。進行波モニタ端子Ｄ１と、反射波モニタ端子Ｃ１とはそれぞれ切替部１０３に接続されている。
【００２２】
切替部１０３は、Ａ／Ｄ変換器１０５へ送信信号の進行波および送信信号の反射波を出力するための測定経路の切り替えを行う。切替部１０３が端子ａ側に切り替わると、送信信号の進行波が進行波モニタ端子Ｄ１と切替部１０３とを介してＡ／Ｄ変換器１０５に入力される。一方、切替部１０３が端子ｂ側に切り替わると、送信信号の測定反射波が反射波モニタ端子Ｃ１と切替部１０３とを介してＡ／Ｄ変換器１０５に入力される。なお、切替部１０３は機械式、電磁式いずれの方式でも良い。このように、本実施の形態に係る送信機１００では、方向性結合器１０１を用いて信号をモニタする際、切替部１０３が測定経路を切り替えることで、測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器１０５を複数個用いずに１個で測定している。
【００２３】
ところで、無変調波を試験信号とする場合は、測定反射波信号から進行波の漏れ信号を除去するための式（２）で示すベクトル演算を行うにあたり、測定反射波信号Ｖｒｅｖｍと進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋとは、それぞれの振幅と位相の基準が同じであることが前提である。すなわち、測定反射波信号Ｖｒｅｖｍと進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋとは、ある一つの端子を基準とした振幅と位相の応答特性である必要がある。そのため、試験信号としての無変調波ではなく、運用中のデータ系列に依存して時間変動する変調波を用いて測定する場合は、測定反射波信号Ｓｒｅｖｍと進行波の漏れ信号Ｓｌｅａｋのそれぞれついて、ある一つの基準端子における信号と反射波モニタ端子Ｃ１の信号とを測定し、基準端子における信号で正規化することで、ある一つの端子を基準とした振幅と位相の応答特性を得ることができる。ここでは、基準とするモニタ端子を進行波モニタ端子Ｄ１とする。
【００２４】
さらに、正規化処理にあたっては、基準信号と正規化対象の信号とは、もとの信号が同じでなければ応答特性を得ることができない。基準端子とモニタ端子との信号を２つの測定端子を用いて同時に（同じ時刻で）測定すれば容易に応答特性を得ることができるが、本実施の形態では測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器１０５は１つであるため、同じ時刻に測定できるモニタ端子は１つに限られる。
【００２５】
そこで、ＯＦＤＭ信号のシンボルの構造に着目する。図２は、ＯＦＤＭシンボルの構造を模式的に示した図である。一般に、ＯＦＤＭシンボルには、遅延波を吸収するために有効シンボル期間の一部をコピーしたガード区間が設けられる。ここでは、ガード区間と同じ有効シンボル期間内の信号を、有効シンボル内ガード区間Ａ’と呼ぶこととする。また、図２に示すように、有効シンボル長をＦＦＴＳｉｚｅ、ガード区間長をＧｕａｒｄＳｉｚｅとする。
【００２６】
本実施の形態では、このガード区間Ａと有効シンボル内ガード区間Ａ’とが同じ信号であることに着目する。このことに着目した測定方法について図３を参照して説明する。図３は、切替部１０３の切替操作によってＡ／Ｄ変換器１０５から出力される信号を模式的に示す図である。
【００２７】
図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器１０５で取得する信号が進行波モニタ端子Ｄ１と反射波モニタ端子Ｃ１とで、１つのＯＦＤＭシンボルのガード区間と有効シンボル内ガード区間との同じ信号で取得されるように、切替部１０３によって、切替時刻Ｔ１で被測定のモニタ端子を進行波モニタ端子Ｄ１から反射波モニタ端子Ｃ１に切り替える。切替時刻Ｔ１は、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長ＦＦＴＳｉｚｅの時間経過の間に切り替えればよい。入力端子Ａ１から、進行波モニタ端子Ｄ１と反射波モニタ端子Ｃ１とのそれぞれを経由する経路長差から生じる時間遅れα（図３参照）については、ガード区間の時間長に対して十分に小さいのでほとんど無視できる。そして、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号は、進行波モニタ端子Ｄ1（基準端子）で測定される信号に対して周波数応答特性Ｈ（ｆ）を有する。ここでｆｎは、ある特定の周波数成分を示す。このような測定方法によれば、正規化のための進行波モニタ端子Ｄ１における基準信号と反射波モニタ端子における測定信号とについて、同じ信号でそれぞれを測定することができる。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換器１０５は、切替部１０３を介して入力される進行波または測定反射波をアナログ信号からデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された進行波または測定反射波は、反射波電力補正係数算出部１１０および進行波／反射波電力算出部１５０へ出力される。反射波電力補正係数算出部１１０及び進行波／反射波電力算出部１５０の詳細な動作については後述する。
【００２９】
次に、送信機１００のＶＳＷＲ測定に関して説明するにあたり、ＶＳＷＲを測定する回路について詳細に説明する。図４は送信機１００に備えられるＶＳＷＲ測定回路３１０の構成を示すブロック図である。図４に示すＶＳＷＲ測定回路３１０は、切替部１０３と、Ａ／Ｄ変換器１０５と、反射波電力補正係数算出部１１０と、反射波電力算出部１５０Ａと、進行波電力算出部１５０Ｂと、ＶＳＷＲ算出部１５１とを備える。なお、ＶＳＷＲ測定回路３１０の入力は、方向性結合器１０１の進行波モニタ端子Ｄ１の出力と反射波モニタ端子Ｃ１の出力である。
【００３０】
反射波電力補正係数算出部１１０は、直交復調部１１１と、ガード区間検出部１１７と、制御信号生成部１１９と、ガード区間保持部１１３と、有効シンボル内ガード区間保持部１１５と、信号ベクトル正規化部１２５と、漏れ信号ベクトル記憶部１２６と、ベクトル差分算出部１２７と、電力補正係数算出部１２８とを備える。
【００３１】
直交復調部１１１は、信号を直交復調して複素ベースバンド信号に変換し、ガード区間検出部１１７と、ガード区間保持部１１３と、有効シンボル内ガード区間保持部１１５とに出力する。
【００３２】
ガード区間検出部１１７は、直交復調部１１１から出力された送信信号の測定反射波または進行波のガード区間を検出し、ガード区間検出信号を制御信号生成部１１９へ出力する。ガード区間の検出方法は、時間相関演算を用いれば実現できるが、ここではその検出方法は問わない。
【００３３】
制御信号生成部１１９は、ガード区間検出部１１７で検出したガード区間検出信号を基に、切替部１０３の切替タイミングを制御する切替制御信号と、ガード区間保持部１１３の保持を制御するガード区間保持制御信号と、有効シンボル内ガード区間保持部１１５を制御する有効シンボル内ガード区間保持制御信号とを生成する。
【００３４】
図５は、制御信号生成部１１９が生成する各制御信号のタイミングチャートを模式的に示した図である。図５に示すように、制御信号生成部１１９の入力であるガード区間検出信号は、ガード区間が検出されるとＨｉになるので、ＯＦＤＭシンボルの周期でＨｉになる。切替制御信号は、ガード区間検出信号の立ち上がりから、（ＦＦＴＳｉｚｅ＋ＧｕａｒｄＳｉｚｅ）／２の周期で、ＨｉとＬｏを繰り返す。
【００３５】
図５では、切替部１０３への切り替えを指示する切替制御信号が、Ｌｏの時は進行波モニタ端子側Ｄ１に切り替わり、Ｈｉの時は反射波モニタ端子側Ｃ１に切り替わるように動作し、その切替タイミングＴ１は、ＯＦＤＭシンボル中のガード区間と有効シンボル内ガード区間との間である。
【００３６】
また、ガード区間検出信号の立ち上がりから、ＧｕａｒｄＳｉｚｅの長さだけＨｉにしたガード区間保持制御信号を生成し、ガード区間保持部１１３へ保持を指示する。
【００３７】
さらに、ガード区間検出信号の立ち上がりから、ＦＦＴＳｉｚｅのサンプルだけ離れたサンプルを開始サンプル点としてＧｕａｒｄＳｉｚｅの長さだけＨｉにした有効シンボル内ガード区間保持制御信号を生成し、有効シンボル内ガード区間保持部１１５へ保持を指示する。
【００３８】
ガード区間保持部１１３は、制御信号生成部１１９が生成するガード区間保持制御信号に基づき、直交復調部１１１から入力される進行波のガード区間を周期的に複数保持し、信号ベクトル正規化部１２５へ出力する。第Ｎ番目のＯＦＤＭシンボルで測定された測定反射波信号をＳｆｗｄ（ｔ，ｎ）とする。ここで、ｔはサンプル番号で、ｔ＝０,…,ＧｕａｒｄＳｉｚｅ−１のＧｕａｒｄＳｉｚｅのサンプル数分だけある。
【００３９】
有効シンボル内ガード区間保持部１１５は、制御信号生成部１１９が生成する有効シンボル内ガード区間保持制御信号に基づき、直交復調部１１１から入力される測定反射波の有効シンボル内ガード区間を周期的に複数保持し、信号ベクトル正規化部１２５へ出力する。第Ｎ番目のＯＦＤＭシンボルで測定された測定反射波信号をＳｒｅｖｍ（ｔ，ｎ）とする。ここで、ｔはサンプル番号で、ｔ＝０,…,ＧｕａｒｄＳｉｚｅ−１のＧｕａｒｄＳｉｚｅのサンプル数分だけある。
【００４０】
測定信号の保持について詳細に説明する。図６は、測定信号を保持する様子を説明する模式図である。一例として、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長は８１９２サンプル、ガード区間長は有効シンボル長に対して８分の１の１０２４サンプルする。
【００４１】
図６では、サンプル数をｓｐと表記する。ガード区間保持部１１３は、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される信号のうちガード区間Ａ内の信号を保持する。ガード区間Ａのうちすべての１０２４サンプルを保持しても良いが、ガード検出信号のタイミング誤差がある場合は、異なる信号同士で正規化処理を行わないように、前後の数サンプル（図６では１２サンプル）をゼロ値に置き換えたものを保持しても良い。
【００４２】
また、有効シンボル内ガード区間保持部１１５は、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号のうち、ガード区間Ａの保持時点から送信信号（ＯＦＤＭ信号）の有効シンボル長ＦＦＴＳｉｚｅだけ離れた時点から有効シンボル内ガード区間Ａ’分の信号を保持する。同様に、有効シンボル内ガード区間Ａのうちすべてのサンプル１０２４を保持しても良いが、ガード検出信号のタイミング誤差を考慮して、前後の数サンプル（図６では１２サンプル）をゼロ値に置き換えたものを保持しても良い。
【００４３】
信号ベクトル正規化部１２５は、ガード区間保持部１１３で保持したガード区間の信号を基準信号として、有効シンボル内ガード区間保持部１１５で保持した有効シンボル内ガード区間の信号を正規化する。
【００４４】
図７は、第１の実施形態に係る信号ベクトル正規化部１２５のブロック図である。信号ベクトル正規化部１２５は、ガード区間の信号と有効シンボル内ガード区間の信号とをそれぞれ周波数領域変換部７０１で周波数領域に変換し、信号ベクトル除算部７０２で除算により正規化を行う。これを、ＯＦＤＭ信号のシンボル周期で取得する数だけ複数回処理する。
周波数領域変換部７０１で処理する時間領域信号から周波数領域信号への変換にはＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算が好適である。具体的には、次式（３）に示すように、第Ｎ番目のＯＦＤＭシンボルで測定された第tサンプル目の進行波信号Ｓｆｗｄ（ｔ，ｎ）が周波数領域信号に変換されて、第ｆサンプル目のＳｆｗｄｆ（ｆ, ｎ）に変換されるものとする。
Ｓｆｗｄ（ｔ，ｎ）→ ＦＦＴ → Ｓｆｗｄｆ（ｆ，ｎ） …式（３）
【００４５】
同様に、次式（４）に示すように、第Ｎ番目のＯＦＤＭシンボルで測定された第tサンプル目の測定反射波信号Ｓｒｅｖｍ（ｔ，ｎ）が周波数領域信号に変換されて、Ｓｒｅｖｍｆ（ｆ, ｎ）に変換されるものとする。
Ｓｒｅｖｍ（ｔ，ｎ）→ ＦＦＴ → Ｓｒｅｖｍｆ（ｆ，ｎ） …式（４）
【００４６】
そして、進行波モニタ端子Ｄ１を基準とした反射波モニタ端子Ｃ１の振幅と位相の応答特性（すなわち、図３における応答特性Ｈ（ｆ）に相当する）を得るために、次式（５）に示すように、進行波信号であるガード区間の信号を基準信号として、測定反射波信号である有効シンボル内ガード区間の信号を除算により正規化する。ここで、正規化後の信号をＶｒｅｖｍｎ（ｆ，ｎ）とする。
Ｖｒｅｖｍｎ（ｆ，ｎ）＝Ｓｒｅｖｍｆ（ｆ，ｎ）／Ｓｆｗｄｆ（ｆ，ｎ） …式（５）
【００４７】
そして、周波数領域で正規化された上記信号Ｖｒｅｖｍｎ（ｆ，ｎ）に対して、周波数領域平均化部７０３で、有効な周波数成分とみなせる分だけの周波数方向の平均化と、時間平均化部７０４で、取得したＯＦＤＭシンボルの数の分だけの時間方向の平均化を行い、正規化測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎを出力する。この周波数方向と時間方向の平均化により、より精度が高い信号ベクトルを算出することができる。平均化にあたり、有効な周波数成分とみなす周波数成分ｆの範囲は、ＯＦＤＭ信号のチャネル帯域幅に応じて適切に選択される。
【００４８】
漏れ信号ベクトル記憶部１２６は、出荷時や保守点検時などにおいて、方向性結合器１０１の出力端子Ｂ１（図１参照）を終端して測定された正規化後の進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋｎを予め保持している。なお、方向性結合器１０１の入出力に関する位相振幅特性の経年変化はほとんどないので、出荷時や保守点検時に測定したものを運用時に用いることができる。
【００４９】
図８は、出力端子Ｂ１が終端時の反射波モニタ端子Ｃ１からの進行波漏れ信号を保持する様子を説明する模式図である。図８に示すように、出力端子Ｂ１を終端して、先に説明した測定反射波信号を取得した場合と同じように行う。出力端子Ｂ１を終端した時の測定反射波信号が、進行波漏れ信号に相当する。
【００５０】
図８に示すように、例えば出荷時に、出力端子Ｂ１を終端した状態で、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される信号のうちガード区間Ａ（１０００ｓｐ）分の信号Ｓｆｗｄ’をガード区間保持部１１３に、また、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号のうちガード区間Ａの保持時点から有効シンボル長ＦＦＴＳｉｚｅだけ離れた時点から有効シンボル内ガード区間Ａ’（１０００ｓｐ）の信号Ｓｒｅｖｍ’とを取得保持する。
【００５１】
そして、信号ベクトル正規化部１２５で、ガード区間保持部１１３で保持したガード区間Ａの信号を基準信号として、有効シンボル内ガード区間保持部１１５で保持した有効シンボル内ガード区間信号Ａ’の信号を正規化する。
【００５２】
具体的には、出力端子Ｂ１を終端した状態で、次式（６）に示すように、進行波信号であるガード区間の信号Ｓｆｗｄｆ’（ｆ，ｎ）を基準信号として、測定反射波信号である有効シンボル内ガード区間の信号Ｓｒｅｖｍｆ’（ｆ，ｎ）を除算により正規化する。ここで、正規化後の信号をＶｌｅａｋｎ（ｆ，ｎ）とする。
Ｖｌｅａｋｎ（ｆ，ｎ）＝Ｓｒｅｖｍｆ’（ｆ，ｎ）／Ｓｆｗｄｆ’（ｆ，ｎ）…式（６）
【００５３】
そして、周波数領域で正規化された上記信号Ｖｌｅａｋｎ（ｆ，ｎ）に対しても同様に、周波数領域平均化部７０３で、有効な周波数成分とみなせる分だけの周波数方向の平均化と、時間平均化部７０４で、取得したＯＦＤＭシンボルの数の分だけの時間方向の平均化を行い、正規化漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎを出力する。この周波数方向と時間方向の平均化により、より精度が高い信号ベクトルを算出することができる。平均化にあたり、有効な周波数成分とみなす周波数成分ｆの範囲は、ＯＦＤＭ信号のチャネル帯域幅に応じて適切に選択される。
【００５４】
ベクトル差分算出部１２７は、次式（７）に示すように、信号ベクトル正規化部１２５で正規化された測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎと漏れ信号ベクトル記憶部１２６に予め保持されている正規化された進行波の漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎとのベクトル差分を算出し、反射波信号ベクトルＶｒｅｖを算出する。
Ｖｒｅｖｍｎ−Ｖｌｅａｋｎ＝Ｖｒｅｖ …式（７）
【００５５】
電力補正係数算出部１２８は、次式（８）で示すように、正規化された測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎと、ベクトル差分算出部１２７で算出された反射波Ｖｒｅｖとの電力比から、電力補正係数Ａを求め、反射波電力算出部１５０Ａへ出力する。式（８）において、Ｐｏｗｅｒ（Ｘ）は、複素数のベクトル値Ｘの電力値を求めることを示す演算子である。
電力補正係数 Ａ＝Ｐｏｗｅｒ(Ｖｒｅｖ)／Ｐｏｗｅｒ（Ｖｒｅｖｍｎ） …式（８）
【００５６】
このように、本実施の形態では、測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器が１つであるが故に、進行波電力と反射波電力とを測定するためにモニタ端子を切り替えることはさることながら、加えて、測定信号の振幅と位相の基準をとる（正規化処理）ためにモニタ端子を切り換えることを特徴としている。正規化後の進行波の漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎと測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎとのそれぞれの位相振幅基準は、ともに進行波モニタ端子Ｄ１が基準となるので、ベクトル演算から電力補正係数を算出することができる。
【００５７】
反射波電力算出部１５０Ａは、Ａ／Ｄ変換器１０５から出力された測定反射波信号Ｓｒｅｖｍから測定反射波信号の電力Ｐｒｅｖｍを算出する。さらに、反射波電力算出部１５０Ａは、算出した測定反射波信号の電力Ｐｒｅｖｍに、電力補正係数算出部１２８で算出した電力補正係数Ａを乗算して、反射波電力Ｐｒｅｖ（＝Ｐｒｅｖｍ＊Ａ）を算出する。算出された反射波電力Ｐｒｅｖは、ＶＳＷＲ算出部１５１に出力される。
【００５８】
進行波電力算出部１５０Ｂは、Ａ／Ｄ変換器１０５から出力された進行波信号Ｓｆｗｄから進行波信号の電力Ｐｆｗｄを算出し、ＶＳＷＲ算出部１５１に出力する。
【００５９】
ＶＳＷＲ算出部１５１は、反射波電力算出部１５０Ａが算出した反射波電力Ｐｒｅｖと、進行波電力算出部１５０Ｂが算出した進行波信号の電力Ｐｆｗｄとから振幅比Ｒ（＝ｓｑｒｔ（Ｐｒｅｖ／Ｐｆｗｄ））を算出し、これをもとにＶＳＷＲ（＝（１＋Ｒ）／（１−Ｒ））を算出する。ここで、ｓｑｒｔ（ ）は、かっこ内のルート演算を示す。
【００６０】
ＶＳＷＲ表示部１５３は、ＶＳＷＲ算出部１５１の算出結果をディスプレイなどに表示する。
【００６１】
以上のように、本実施の形態に係る送信機１００では、真の反射波電力を求めるために、正規化処理を行った上で測定反射波信号の電力を補正するための電力補正係数を算出する。電力補正係数の算出にあたっては、運用中の送信信号（ＯＦＤＭ信号）を用いている。テスト信号を使うことがないため、運用中に電力を測定し、ＶＳＷＲを算出することができる。
【００６２】
また、本実施の形態に係る送信機１００では、切替部１０３が測定経路を切り替えるので、測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器１０５を１つで実現している。そして、電力補正値を正しく求めてこれに基づいて反射波電力を測定するので、測定に用いる方向性結合器１０１の方向性が十分でなくとも、精度よく反射電力が測定できる。信号の取得後は、ＶＳＷＲを算出するまでの一連の処理をすべてデジタル信号処理で実施できるので、ＲＦ部品を削減することができる。
【００６３】
本実施の形態に係る送信機１００において、ＶＳＷＲを算出するための一連のブロックは、図４の本発明第１の実施形態におけるＶＳＷＲ測定回路３１０のブロック図で示すように、方向性結合器１０１を用いた伝送信号のＶＳＷＲ測定回路として単体で機能する。
【００６４】
本実施の形態において、ガード区間保持部１１３ではガード区間を、シンボル区間内ガード保持部１１５ではシンボル内ガード区間を用いたが、このような区分に限らず、同じ信号のパイロット信号であったり、受信側で既知のパイロット信号に置き換えて考えることができる。すなわち、時間方向に離れていないパイロット信号同士ならば、ガード区間の信号を第１パイロット信号に、シンボル内ガード区間の信号を第２パイロット信号に置き換えても良い。また、送信機１００において、反射波電力を測定するための一連のブロックは、方向性結合器１０１を用いた伝送信号の反射波電力測定回路として単体で機能する。
【００６５】
図９は、反射波電力測定回路として機能する第１の実施の形態の第１の変形例のブロック図である。図９に示す第１の変形例が、図４に示すＶＳＷＲ測定回路３１０と異なる点は、ガード区間保持部１１３を第１パイロット保持部１１３Ａに、有効シンボル内ガード区間保持部１１５を第２パイロット保持部１１５Ａに置き換えた点と、ＶＳＷＲを算出するためのＶＳＷＲ算出部１５１及び進行波電力算出部１５０Ｂを除いた点である。
【００６６】
なお、第１パイロット保持部１１３Ａは、ガード区間保持部１１３でガード区間の信号を第１パイロット信号に置き換えただけで、その機能はガード区間保持部１１３と同じである。また、第２パイロット保持部１１５Ａは、有効シンボル内ガード区間保持部１１５のシンボル内ガード区間の信号を、第２パイロット信号に置き換えただけで、その機能は第２パイロット保持部１１５Ａと同じである。
【００６７】
また、本実施の形態において、デジタル信号に変換されるアナログ信号の形態は、ダイレクトコンバージョンによって複素ベースバンド信号に変換され、アナログの同相信号と直交信号であってもよい。図１０は、反射波電力測定回路１０００として機能する第１の実施の形態の第２の変形例のブロック図である。図１０に示すように、Ａ／Ｄ変換器１０５の前段にダイレクトコンバージョン部１００１があり、アナログの同相信号と直交信号とがＡ／Ｄ変換される。そのため、図９に示す第１の変形例と異なる点は、直交復調部１１１と、パイロット区間検出部１１７Ａとがない点である。同相信号と直交信号とを同時にＡ／Ｄ変換するが、この場合でも一度に測定できる信号は１つに限られるので、切替部１０３で測定対象の信号を切り換える。なお、図１０に示すように、信号中の第１パイロット区間および第２パイロット区間を示すパイロット区間タイミング信号は、伝送信号とともに外部から入力されるものあっても良い。
【００６８】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、測定反射波電力に対する電力補正係数を算出するために用いるパイロット信号として、ＯＦＤＭ信号のパイロット信号を用いる場合について説明する。また、測定信号を直交復調する際に生じる周波数誤差の補正方法についても述べる。
【００６９】
本実施の形態２では、非特許文献１に示されるＩＥＥＥ ８０２．１１ａのＯＦＤＭ信号に対して反射波電力を算出する場合について説明する。以下、当該信号を単に１１ａ信号と呼ぶ。
【００７０】
図１１は、１１ａ信号フレームのＬｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｙｍｂｏｌの部分を模式的に示した図である。以下、Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｙｍｂｏｌを単にＬＴＳと略す。１１ａ信号フレームのプリアンブル部に、図１１に示すようなＬＴＳがあり、ガードインターバルの［ＧＩ２］と［ＬＴＳ１］と［ＬＴＳ２］で構成される、ＧＩ２は、ＬＴＳの後半部分と同じ信号（コピー）で、ＬＴＳ１とＬＴＳ２とは同じ信号である。
【００７１】
ＬＴＳは１１ａ信号のパケットの先頭付近に設けられるので、パケットを複数伝送すると、複数のＬＴＳを取得することが可能である。そして、本実施の形態２では、第１パイロット信号として６４ｓｐのＧＩ２を含むＬＴＳ１を、第２パイロット信号として６４ｓｐのＬＴＳ１を含むＬＴＳ２を用いる。
【００７２】
図１２は、実施の形態２に係る反射波電力測定回路の構成を示すブロック図である。図１２に示す反射波電力測定回路１２００が、図９に示す反射波電力測定回路９００と異なる点は、反射波電力補正係数算出部１１０が反射波電力補正係数算出部１２０１に代わっている点である。そのため、同じブロックには同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。以下では、反射波電力補正係数算出部１２０１を中心に、実施の形態２に係る反射波電力測定回路１２００の構成と動作とを説明する。
【００７３】
反射波電力補正係数算出部１２０１は、直交復調部１１１と、パイロット区間検出部１１７Ａと、制御信号生成部１１９Ａと、第１パイロット保持部１１３Ａと、第２パイロット保持部１１５Ａと、周波数誤差算出部３３１と、周波数誤差補正部３３３と、信号ベクトル正規化部１２５と、漏れ信号ベクトル記憶部１２６と、ベクトル差分算出部１２７と、電力補正係数算出部１２８とを備える。
【００７４】
直交復調部１１１は、信号を直交復調して複素ベースバンド信号に変換して、パイロット区間検出部１１７Ａと、第１パイロット保持部１１３Ａと、第２パイロット保持部１１５Ａとに出力する。
【００７５】
パイロット区間検出部１１７Ａは、直交復調部１１１から出力された信号に対してパイロット信号の時間位置を検出し、パイロット区間検出信号を制御信号生成部１１９Ａへ出力する。パイロット区間の検出方法は、第１パイロット信号と第２パイロット信号との時間差で相関演算を行い、その出力波形のピーク位置から検出できるが、その方法はこれに限定されない。また、外部からパイロット区間のタイミングを指示される場合もあり得る。
【００７６】
制御信号生成部１１９Ａは、パイロット区間検出部１１７Ａで検出したパイロット区間検出信号を基に、切替部１０３の切替タイミングを制御する切替制御信号と、第１パイロット保持部１１３Ａの保持を制御する第１パイロット保持制御信号と、第２パイロット保持部１１５Ａを制御する第２パイロット保持制御信号とを生成する。
【００７７】
図１３は、制御信号生成部１１９Ａが生成する制御信号のタイミングチャートを示す図である。図１３に示すように、制御信号生成部１１９Ａの入力であるパイロット区間検出信号は、ＬＴＳの先頭のタイミングでＨｉになる。切替制御信号は、パイロット区間検出信号の立ち上がりから、［３２＋６４−（４／２）］ｓｐ後の切替タイミングＴ３までの間はＬｏで、その後、Ｈｉに切り替わる。図１３では、切替部１０３の入力がＬｏの時は進行波モニタ端子Ｄ１側に切り替わり、Ｈｉの時は反射波モニタ端子Ｃ１側に切り換えるように動作する。
【００７８】
また、図１３では、パイロット区間検出信号の立ち上がりから、［ＧＩ２］の長さの半分の１６ｓｐ後から、６０ｓｐの長さだけＨｉにした第１パイロット保持制御信号を生成し、第１パイロット保持部１１３Ａへ保持を指示する。さらに、パイロット区間検出信号の立ち上がりから、（３２＋６４）ｓｐだけ離れたサンプルを開始サンプル点として６０ｓｐの長さだけＨｉにした第２パイロット保持制御信号を生成し、第２パイロット保持部１１５Ａへ保持を指示する。
【００７９】
第１パイロット保持部１１３Ａは、制御信号生成部１１９Ａが生成する第１パイロット保持制御信号に基づき、直交復調部１１１から入力される進行波の第１パイロット信号を保持し、信号ベクトル正規化部１２５へ出力する。第ｎ番目のＬＴＳにおける第１パイロットの進行波信号をＳｆｗｄ（ｔ，ｎ）とする。ここで、ｔはサンプル番号で、ｔ＝０,…,５９の６０サンプル数だけある。
【００８０】
第２パイロット保持部１１５Ａは、制御信号生成部１１９Ａが生成する第２パイロット保持制御信号に基づき、直交復調部１１１から入力される測定反射波の第２パイロットを保持し、信号ベクトル正規化部１２５へ出力する。第ｎ番目のＬＴＳにおける第２パイロットの測定反射波信号をＳｒｅｖｍ（ｔ，ｎ）とする。ここで、ｔはサンプル番号で、ｔ＝０,…,５９の６０のサンプル数分だけある。
【００８１】
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る反射波電力補正係数算出部１２０１が第１パイロットと第２パイロットとを保持する様子を説明する模式図である。図１４に示すように、第１パイロット保持制御信号に基づいて、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される信号が６０ｓｐだけ第１パイロット保持部１１３Ａに保持され、第２パイロット保持制御信号に基づいて、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号が６０ｓｐだけ第２パイロット保持部１１５Ａに保持される。第１パイロット信号として、ＦＦＴＳｉｚｅの６４ｓｐ分を保持しても良いが、切替部１０３における信号の切替にかかる時間を考慮して、４サンプル短い６０ｓｐを保持する。また、同様に、第２パイロット保持部１１５Ａは、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号のうち、第１パイロットの保持開始時点からＯＦＤＭ信号（１１ａ信号）のＦＦＴＳｉｚｅ（６４ｓｐ）だけ離れた時点から第２パイロットの信号を、保持した第１パイロットと同じ長さの６０ｓｐだけ保持する。このような測定方法によれば、正規化のための進行波モニタ端子Ｄ１における基準信号と反射波モニタ端子における測定信号とについて、同じ信号でそれぞれを測定することができる。
【００８２】
信号ベクトル正規化部１２５は、第１の実施形態に係る信号ベクトル正規化部１２５と同じ構成で、第１パイロット保持部１１３Ａで保持した第１パイロット信号を基準信号として、第２パイロット保持部１１５Ａで保持した第２パイロット信号を正規化する。時間領域信号がＦＦＴＳｉｚｅ（ここでは６４）に満たない場合は、足りないサンプルをゼロで埋めてからＦＦＴ演算を行う。
【００８３】
本実施の形態において、測定反射波電力に対する電力補正係数を算出するために、測定信号を直交復調する。ここで、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｅｎｃｙ）帯の信号から直交復調後の信号（実際には複素ベースバンド信号）に変換する際に、変換に用いるローカル信号の周波数に誤差があると変換誤差が生じてしまい、直交復調後の信号に周波数誤差が生じる。この周波数誤差によって時間方向に位相回転が生じ、第１パイロット区間の信号と所定時間長離れた第２パイロット区間の信号との間に位相差が生じてしまう。
【００８４】
ここで、周波数誤差をΔｆ、位相差をΔΦとすると、次式（９）、（１０）で示されるように、周波数誤差に起因して、第２パイロット信号が第１パイロット信号に対して位相差ΔΦが生じる。ここで、Ｓ１ｆｗｄとＳ２ｆｗｄは、それぞれ、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される第１パイロット信号と第２パイロット信号で、Ｔｕは１１ａ信号における１つのＯＦＤＭシンボルの時間長、ｉはサンプル番号（ｉ＝０,…,ＦＦＴＳｉｚｅ−１）である。
ΔΦ＝２π・Δｆ・（１／Ｔｕ） …式（９）
Ｓ２ｆｗｄ（ｉ＋ＦＦＴＳｉｚｅ，ｎ＋１）＝Ｓ１ｆｗｄ（ｉ，ｎ＋１）＊ｅｘｐ（ｊ・ΔΦ）…式（１０）
【００８５】
図１５は、第２の実施の形態における周波数誤差を説明するための図である。図１５に示すように、周波数誤差の影響によって、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される信号の第１パイロット信号Ｓ１ｆｗｄと第２パイロット信号Ｓ２ｆｗｄとの間に、位相回転ΔΦが生じる。
【００８６】
周波数誤差算出部３３１は、制御信号生成部１１９Ａに指示して、切替部１０３に対する切替制御を行わない場合の第１パイロット保持信号と第２パイロット保持信号と得て、式（１０）をもとに、次式（１１）により、ΔΦを算出し、周波数誤差補正部３３３へ出力する。
ΔΦ＝Ａｎｇｌｅ（ Ｓ２ｆｗｄ（ｉ＋ＦＦＴＳｉｚｅ，ｎ＋１）／ Ｓ１ｆｗｄ（ｉ，ｎ＋１） ）…式（１１）
【００８７】
ここで、Ａｎｇｌｅ（ ）は、ベクトルの角度を求める演算を示す。このように、周波数誤差を算出することを目的とする場合は、パイロット信号の測定にあたり、切替部１０３でモニタ端子を切り換えずに、第１パイロット信号と第２パイロット信号ともに同じモニタ端子で測定する。ここでは進行波モニタ端子Ｄ１の測定信号で算出したが、反射波モニタ端子Ｃ１の測定信号に基づいて算出してもよく、どちらのモニタ端子の場合でも、算出される周波数誤差は同じである。
【００８８】
周波数誤差補正部３３３は、周波数誤差算出部３３１で算出した位相回転ΔΦに基づき、第２パイロット保持信号Ｓ２ｆｗｄを、次式（１２）で示す演算によって補正し、補正後の第２パイロット保持信号Ｓ２ｆｗｄ’をベクトル正規化部１２５へ出力する。
Ｓ２ｆｗｄ’（ｉ，ｎ＋１）＝Ｓ２ｆｗｄ（ｉ，ｎ＋１）＊ｅｘｐ（−ｊ・ΔΦ）
…式（１２）
【００８９】
信号ベクトル正規化部１２５は、第１パイロット保持部１１３Ａで保持した第１パイロット信号Ｓ１ｆｗｄ（ｉ，ｎ＋１）を基準信号として、上記周波数補正後の第２パイロット信号Ｓ２ｆｗｄ’（ｉ，ｎ＋１）を正規化し、正規化された測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎを出力する。具体的には、第１パイロット信号と第２パイロットとをそれぞれ周波数領域変換部７０１で周波数領域に変換し、信号ベクトル除算部７０２で除算により正規化を行う。周波数領域変換部７０１で処理する時間領域信号から周波数領域信号への変換にはＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｕｒｅｉ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算が好適である。
【００９０】
同様に、進行波の漏れ信号ベクトルについても、出力端子Ｂ１を終端させて、上記測定反射波信号ベクトルに対する周波数誤差補正と同様に周波数誤差補正を行い、周波数誤差の補正と正規化処理を施した漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎを漏れ信号ベクトル記憶部１２６に記憶しておく。
【００９１】
ベクトル差分算出部１２７は、信号ベクトル正規部１２５で正規化された測定反射波信号ベクトルＶｌｅａｋｎと漏れ信号ベクトル記憶部１２６に予め保持されている正規化された進行波の漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎとのベクトル差を算出し、反射波信号ベクトルＶｒｅｖを算出する。
【００９２】
電力補正係数算出部１２８は、式（８）で示したように、正規化された測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎとベクトル差分算出部１２７で算出された反射波Ｖｒｅｖとの電力比から電力補正係数Ａを求め、これを反射波電力算出部１５０Ａへ出力する。
【００９３】
以上、本実施の形態では、１１ａ信号のプリアンブルに含まれるトレーニングシンボルのうち、同じ信号が繰り返されるＬｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｙｍｂｏｌ（ＬＴＳ）を用いて、測定反射波信号電力に対する電力補正係数を算出した。また、周波数誤差を算出し、周波数誤差が補正された信号ベクトルを用いて電力補正係数を算出するので、精度良く電力補正係数を算出することができる。
【００９４】
本実施の形態に係る反射波電力測定回路１２００では、切替部１０３が測定経路を切り替えて、測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器１０５を１個で実現している。また、運用中の送信信号を用いて測定反射波に対する電力補正係数を算出しているため、テスト信号を使うことなく、測定した反射波電力からＶＳＷＲを正確に算出することができる。
【００９５】
（実施の形態３）
本発明の第１と第２の実施形態は、伝送信号の信号系列に同じ信号が繰り返される場合で、その繰り返される部分をパイロット信号と見なし、これを用いて測定反射波電力を補正する電力補正係数を算出した。これに対して、本発明の第３の実施形態は、伝送信号が既知のパイロット信号を複数含む場合に、これを用いて電力補正係数を算出することを説明する。ここで、既知のパイロット信号とは、伝送する情報データに依存しないデータパターンであることを意味する。また、伝送信号はＯＦＤＭ信号などのマルチキャリア信号ではなく、シングルキャリア信号の場合で説明する。このパイロット信号としては、フレームの先頭に設けられて、周波数同期やシンボル同期、伝送路推定などに用いられるプリアンブルや、フレーム同期に用いられるユニークワードなどが適用できる。また、これらプリアンブルやユニークワードは、フレームの途中に挿入されたりもする。
【００９６】
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る反射波電力測定回路の構成を示すブロック図である。図１６に示す反射波電力測定回路１６００は、図９で示した反射波電力測定回路として機能する第１の実施の形態に係る第１の変形例を示すブロック図と比較して、反射波電力補正係数算出部１６０１以外の構成および動作は同じで、同一の参照番号を付して、説明を省略する。また、反射波電力補正係数算出部１６０１は、第１パイロット記憶部３４１、第２パイロット記憶部３４２と、第１パイロット正規化部３５１第２パイロット正規化部３５２とをさらに備えること、測定反射波に対する電力補正係数がすべて時間領域で算出されること、これに伴い、信号ベクトル正規化部１２５Ｃが周波数領域変換部７０１と周波数領域平均化部７０３とを備えず、信号ベクトル除算部１８０２と時間平均化部１８０４のみで構成する。これら以外は、図９の反射波電力測定回路９００と同じ機能を有するブロックで構成される。したがって、反射波電力補正係数算出部１６０１についてのみ説明する。
【００９７】
第３の実施形態における伝送信号は、第１パイロット信号および第２パイロット信号が既知の信号系列であるとする。ここでは、変調マッピング後の信号点が既知のパイロットシンボル系列である。図１７は、第３の実施形態に係る第１パイロット信号および第２パイロット信号を示す模式図である。例えば、図１７に示すように、パイロットシンボル列について、あらかじめ、進行波信号で測定する第１パイロット信号と測定反射波信号で測定する第２パイロット信号とを定めておく。パイロットシンボルは、一例としてＢＰＳＫ変調方式で変調された信号で、図１７に示すように、信号点の極性については、（＋１）、（−１）のいずれかである。
【００９８】
図１６において、パイロット区間検出部１１７Ａは、第１パイロット信号および第２パイロット信号のシンボル位置を示すタイミングを検出指示し、制御信号生成部１１９Ａは、パイロット区間検出信号に基づいて、切替部１０３に対するモニタ端子の切替制御と、第１パイロット保持部１１３Ａ、および第２パイロット保持部１１５Ａへ、保持を指示する。
【００９９】
第１パイロット記憶部３４１は、第１パイロット信号を記憶し、第２パイロット記憶部３４２は、第２パイロット信号を記憶している。第１パイロット正規化部３５１は、第ｍシンボルの第１パイロット保持信号Ｓ１（ｍ）を、あらかじめ記憶している第ｍシンボルの第１パイロット信号Ｐ１（ｍ）で正規化し、第１パイロット正規化信号Ｈ１（ｍ）を信号ベクトル正規化部１２５Ｃへ出力する。ここでの正規化処理はベクトル除算である。同様に第ｍシンボルの第２パイロット保持信号Ｓ２（ｍ）に対しても、第２パイロット正規化信号Ｈ２（ｍ）を算出し、信号ベクトル正規化部１２５Ｃへ出力する。次式（１３）は、第１パイロット正規化部３５１および第２パイロット正規化部３５２の処理を示す式である。
Ｓ１（ｍ）／Ｐ１（ｍ）＝Ｈ１（ｍ）、 Ｓ２（ｍ）／Ｐ２（ｍ）＝Ｈ２（ｍ）
…式（１３）
【０１００】
図１８は、第３の実施形態に係る反射波電力測定回路が有する信号ベクトル正規化部１２５Ｃの構成を示すブロック図である。図１８において、信号ベクトル正規化部１２５Ｃの入力は、算出した第１パイロット正規化信号Ｈ１（ｍ）と第２パイロット正規化信号Ｈ２（ｍ）で、第１パイロット正規化信号Ｈ１（ｍ）で第２パイロット正規化信号Ｈ２（ｍ）を除算し、正規化後の信号ベクトルＶｎ（ｍ）を出力する信号ベクトル除算部１８０２と、正規化信号ベクトルＶｎ（ｍ）をＭシンボル分平均化する時間平均部１８０４とを備える。方向性結合器１０１の出力端子Ｂ１に負荷を接続した場合に測定する正規化後の測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎは、次式（１４）のように示される。そして、図１７において第１パイロット信号と第２パイロット信号とは、それぞれ４シンボル存在するので、Ｍ＝４の平均化を行う。
Ｖｒｅｖｍｎ（ｍ）＝Ｈ２（ｍ）／Ｈ１（ｍ） …式（１４）
【０１０１】
このように、パイロット信号が既知信号として測定される場合は、あらかじめ記憶しているパイロット信号で、測定されるパイロット信号を正規化し、パイロットの正規化信号を算出してから、進行波モニタ端子Ｄ１の第１パイロット正規化信号で反射波モニタ端子Ｃ１の第２パイロット正規化信号を正規化すれば、進行波モニタ端子Ｄ１の信号で正規化された正規化測定反射波信号ベクトルを得ることができる。
【０１０２】
同様に、出力端子Ｂ１を終端させて、上記の測定と演算を行えば、進行波漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎを得ることができ、これをあらかじめ漏れ信号ベクトル記憶部１２６に記憶しておく。
【０１０３】
そして、ベクトル差分算出部１２７で、正規化測定反射波信号ベクトルと正規化漏れ信号ベクトルとのベクトル差分求め、電力補正係数算出部１２８で、測定反射波電力に対する電力補正係数を算出する。
【０１０４】
上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的にはプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ＬＳＩについては、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよいし、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
【０１０５】
また、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明に係る反射波電力測定回路は、電力測定のための測定端子が１つという簡易な構成でありながら、主にはデジタル信号処理によって運用中の伝送信号から反射波電力を正確に測定できるといった効果を有し、システムの伝送形態は有線／無線を問わないが、特に無線送信機に有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１００ 送信機
１０１ 方向性結合器
１０３ 切替部
１０５ Ａ／Ｄ変換器
１１０、１２０１、１６０１ 反射波電力補正係数算出部
１１１ 直交復調部
１１３ ガード区間保持部
１１３Ａ 第１パイロット保持部
１１５ 有効シンボル内ガード区間保持部
１１５Ａ 第２パイロット保持部
１１７ ガード区間検出部
１１７Ａ パイロット区間検出部
１１９、１１９Ａ 制御信号生成部
１２５、１２５Ｃ 信号ベクトル正規化部
１２６ 漏れ信号ベクトル記憶部
１２７ ベクトル差分算出部
１２８ 電力補正係数算出部
１５０Ａ 反射波電力算出部
１５０Ｂ 進行波電力算出部
１５１ ＶＳＷＲ算出部
１５３ ＶＳＷＲ表示部
３３１ 周波数誤差算出部
３３３ 周波数誤差補正部
７０１ 周波数領域変換部
７０２ 信号ベクトル除算部
７０３ 周波数領域平均化部
７０４ 時間平均化部
１００１ ダイレクトコンバージョン部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機における送信信号の反射波電力を測定する方法と回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、携帯電話の基地局や放送設備で使われる無線送信機は、電力効率の面で効率良く信号を送信しているか否かを監視するために、送信アンテナ端で発生する反射波の電力を測定し、電圧定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：ＶＳＷＲ）を指標として監視される。しかし、伝送信号からモニタ信号を取り出す方向性結合器（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｕｐｌｅｒ）において方向性が不十分なために反射波モニタ端子に進行波が漏れ込んでくる。それ故、反射波電力を精度良く測定できず、結果としてＶＳＷＲを正確に算出することができない。
【０００３】
（反射波電力の測定）
反射波電力を正しく測定するためには、方向性結合器の反射波モニタ端子で測定される信号に含まれる「進行波の漏れ信号」を取り除く必要がある。図１９（ａ）、（ｂ）は、方向性結合器を用いた反射波の測定原理を説明するための図である。方向性結合器を用いた反射波の測定原理について、図１９（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお、測定にあたっては試験信号として無変調信号を用い、無変調波信号の振幅と位相の基準を入力端子Ａとする。
【０００４】
図１９（ａ）に示すように、方向性結合器１の出力端子Ｂの反射波を測定する場合、方向性結合器１に設けられた反射波モニタ端子Ｃでは、出力端子Ｂの反射波信号Ｖｒｅｖと、進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋとの合成信号が測定される。それぞれの信号は、振幅と位相とを有するベクトルで、合成信号をＶｒｅｖｍと表記する。図１９（ｂ）に示すように、測定される合成信号Ｖｒｅｖｍは、出力端子Ｂの反射波信号Ｖｒｅｖと、進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋとのベクトル和で、次式（１）のように表現される。
Ｖｒｅｖｍ＝Ｖｒｅｖ ＋ Ｖｌｅａｋ …式（１）
【０００５】
このように、方向性結合器１の方向性が十分でない場合、進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋの影響により、測定したい真の反射波を正しく測定できない。したがって、正しく反射波を測定するためには、誤差成分として寄与する進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋを反射波モニタ端子で測定される合成信号Ｖｒｅｖｍから取り除く必要がある。反射波信号Ｖｒｅｖは、式（１）を変形した次式（２）で表現される。以下の説明では、この測定される合成信号Ｖｒｅｖｍを、求めたい真の反射波信号Ｖｒｅｖと区別して、測定反射波信号、または、単に測定反射波と呼ぶこととする。
Ｖｒｅｖ＝Ｖｒｅｖｍ − Ｖｌｅａｋ …式（２）
【０００６】
したがって、反射波を正しく測定するために以下のような手順で測定する。（１）方向性結合器１の出力端子Ｂを終端して進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋを測定する。（２）出力端子Ｂに負荷（アンテナなど）を接続して反射波モニタ端子Ｃで測定される合成信号Ｖｒｅｖｍを測定する。（３）合成信号Ｖｒｅｖｍから進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋのベクトル差を算出し、出力端子Ｂからの反射波Ｖｒｅｖを求める。
【０００７】
従来技術として、特許文献１に開示されている技術では、高周波信号送信装置の出力端で発生する反射波をモニタする際に方向性結合器から反射波検出回路に漏れる進行波の成分（漏れ信号）を検波し、ベクトル調整器で逆位相にして測定信号から漏れ信号を除去することで反射波成分のみを検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２８６６３２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ａ−１９９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１では、制御を伴う複数の位相器や複数のＡ／Ｄ変換器を使った複数の測定端子を用いて進行波の漏れ信号を除去しているが、これでは装置が複雑になり、製造コストも増大してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、電力を測定するための測定回路の構成として、制御を伴う位相器を用いず、また、測定端子が１つという簡易な構成であっても、運用中の送信信号から反射波電力を正確に測定できる方法と回路および、これを用いた送信機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の反射波電力測定回路は、方向性結合器を用いて、送信信号の反射波電力を測定する回路であって、切換制御信号に基づいて、前記方向性結合器の進行波モニタ端子と前記方向性結合器の反射波モニタ端子とのいずれかに切り替えて接続されて、進行波または測定反射波を出力する切替部と、パイロット区間タイミング信号に基づいて、前記切換制御信号と、前記送信信号の第１パイロット区間の保持タイミングを制御する第１パイロット区間保持制御信号と、前記送信信号の第２パイロット区間の保持タイミングを制御する第２パイロット区間保持制御信号とを生成する制御信号生成部と、前記切替部に接続されて前記進行波または前記測定反射波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、前記切替部が前記進行波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第１パイロット区間保持制御信号に基づき前記進行波の第１パイロット区間を保持する第１パイロット保持部と、前記切替部が前記反射波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第２パイロット区間保持制御信号に基づき前記測定反射波の前記第１パイロットから所定時間長だけ離れた第２パイロット区間を保持する第２パイロット保持部と、前記第１パイロット保持部に保持された第１パイロット信号で、前記第２パイロット保持部に保持された第２パイロット信号を正規化し、正規化測定反射波信号ベクトルを算出する信号ベクトル正規化部と、前記進行波の正規化漏れ信号ベクトルを予め保持する漏れ信号ベクトル記憶部と、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化進行波漏れ信号ベクトルとの差分から反射波信号ベクトルを算出するベクトル差分算出部と、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記反射波信号ベクトルとの電力比から電力補正係数を算出する補正係数算出部と、前記電力補正係数を用いて測定反射波電力を補正して反射波電力を算出する反射波電力算出部とを備え、前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化測定反射波信号ベクトルを算出し、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化漏れ信号ベクトルとを用いて算出された前記電力補正係数を前記測定反射波電力に乗算して反射波電力を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のＶＳＷＲ測定回路は、上記反射波電力測定回路と、進行波電力算出部と、を備え、前記反射波電力測定回路が算出する反射波電力と、前記進行波電力算出部が算出する進行波電力とを用いて、ＶＳＷＲを算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の送信機は、上記反射波電力測定回路を備え、前記反射波電力測定回路を用いて反射波電力算出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の反射波電力測定方法は、方向性結合器を用いて、送信信号の反射波電力を測定する反射波電力測定方法であって、切替部により、切換制御信号に基づいて、前記方向性結合器の進行波モニタ端子と前記方向性結合器の反射波モニタ端子とのいずれかに切り替えて接続されて、進行波または測定反射波を出力するステップと、制御信号生成部により、パイロット区間タイミング信号に基づいて、前記切換制御信号と、前記送信信号の第１パイロット区間の保持タイミングを制御する第１パイロット区間保持制御信号と、前記送信信号の第２パイロット区間の保持タイミングを制御する第２パイロット区間保持制御信号と、を生成するステップと、Ａ／Ｄ変換器により、前記切替部に接続されて前記進行波または前記測定反射波をＡ／Ｄ変換するステップと、第１パイロット保持部により、前記切替部が前記進行波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第１パイロット区間保持制御信号に基づき前記進行波の第１パイロット区間を保持するステップと、第２パイロット保持部により、前記切替部が前記反射波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第２パイロット区間保持制御信号に基づき前記測定反射波の前記第１パイロットから所定時間長だけ離れた第２パイロット区間を保持するステップと、信号ベクトル正規化部により、前記第１パイロット保持部に保持された第１パイロット信号で、前記第２パイロット保持部に保持された第２パイロット信号を正規化し、正規化測定反射波信号ベクトルを算出するステップと、漏れ信号ベクトル記憶部により、前記進行波の正規化漏れ信号ベクトルを予め保持する記憶ステップと、ベクトル差分算出部により、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化進行波漏れ信号ベクトルとの差分から反射波信号ベクトルを算出するステップと、補正係数算出部により、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記反射波信号ベクトルとの電力比から電力補正係数を算出するステップと、反射波電力算出部により、前記電力補正係数を用いて測定反射波電力を補正して反射波電力を算出するステップと、前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化測定反射波信号ベクトルを算出するステップと、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化漏れ信号ベクトルとを用いて算出された前記電力補正係数を前記測定反射波電力に乗算して反射波電力を算出するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る反射波電力測定回路によれば、電力を測定するために機能する測定端子が１つという簡易な構成であっても、運用中の送信信号から反射波電力を精度良く測定でき、ＶＳＷＲを正確に算出することができる。また、電力補正値を正しく求め、これに基づいて反射波電力を測定するので、測定に用いる方向性結合器の方向性が十分でなくとも、精度よく反射波電力を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係る送信機１００におけるＶＳＷＲ測定の概略を示すブロック図
【図２】ＯＦＤＭシンボルの構造を模式的に示した図
【図３】切替部１０３の切替操作によってＡ／Ｄ変換器１０５から出力される信号を模式的に示す図
【図４】送信機１００に備えられるＶＳＷＲ測定回路の構成を示すブロック図
【図５】制御信号生成部１１９が生成する各制御信号のタイミングチャートを模式的に示した図
【図６】測定信号を保持する様子を説明する模式図
【図７】実施の形態１に係る信号ベクトル正規化部１２５のブロック図
【図８】出力端子Ｂ１が終端時の反射波モニタ端子Ｃ１からの進行波漏れ信号を保持する様子を説明する模式図
【図９】反射波電力測定回路として機能する、実施の形態１に係る第１の変形例のブロック図
【図１０】反射波電力測定回路として機能する第１の実施の形態の第２の変形例のブロック図
【図１１】１１ａ信号のＬＴＳの部分を模式的に示した図
【図１２】実施の形態２に係る反射波電力測定回路の構成を示すブロック図
【図１３】制御信号生成部１１９が生成する制御信号のタイミングチャートを示す図
【図１４】第２の実施形態に係る反射波電力補正係数算出部が第１パイロットと第２パイロットとを保持する様子を説明する模式図
【図１５】第２の実施の形態における周波数誤差を説明するための図
【図１６】第３の実施形態に係る反射波電力測定回路の構成を示すブロック図
【図１７】第３の実施形態に係る第１パイロット信号および第２パイロット信号を示す模式図
【図１８】第３の実施形態に係る反射波電力測定回路が有する信号ベクトル正規化部１２５Ｃの構成を示すブロック図
【図１９】（ａ）〜（ｂ）は、方向性結合器を用いた反射波の測定原理を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る送信機１００におけるＶＳＷＲ測定の概略を示すブロック図である。なお、図１では、便宜上、反射波電力算出部１５０Ａと進行波電力算出部１５０Ｂとを一つのブロック進行波／反射波電力算出部１５０として示している。
【００２０】
運用中の送信信号が入力端子Ａ１から方向性結合器１０１を介して、出力端子Ｂ１に接続されたアンテナ１０２から出力される。一例として、送信機１００の送信信号はＯＦＤＭ信号とする。
【００２１】
方向性結合器１０１は、送信信号の進行波をモニタする進行波モニタ端子Ｄ１と、送信信号の反射波をモニタする反射波モニタ端子Ｃ１とを備えている。進行波モニタ端子Ｄ１と、反射波モニタ端子Ｃ１とはそれぞれ切替部１０３に接続されている。
【００２２】
切替部１０３は、Ａ／Ｄ変換器１０５へ送信信号の進行波および送信信号の反射波を出力するための測定経路の切り替えを行う。切替部１０３が端子ａ側に切り替わると、送信信号の進行波が進行波モニタ端子Ｄ１と切替部１０３とを介してＡ／Ｄ変換器１０５に入力される。一方、切替部１０３が端子ｂ側に切り替わると、送信信号の測定反射波が反射波モニタ端子Ｃ１と切替部１０３とを介してＡ／Ｄ変換器１０５に入力される。なお、切替部１０３は機械式、電磁式いずれの方式でも良い。このように、本実施の形態に係る送信機１００では、方向性結合器１０１を用いて信号をモニタする際、切替部１０３が測定経路を切り替えることで、測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器１０５を複数個用いずに１個で測定している。
【００２３】
ところで、無変調波を試験信号とする場合は、測定反射波信号から進行波の漏れ信号を除去するための式（２）で示すベクトル演算を行うにあたり、測定反射波信号Ｖｒｅｖｍと進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋとは、それぞれの振幅と位相の基準が同じであることが前提である。すなわち、測定反射波信号Ｖｒｅｖｍと進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋとは、ある一つの端子を基準とした振幅と位相の応答特性である必要がある。そのため、試験信号としての無変調波ではなく、運用中のデータ系列に依存して時間変動する変調波を用いて測定する場合は、測定反射波信号Ｓｒｅｖｍと進行波の漏れ信号Ｓｌｅａｋのそれぞれついて、ある一つの基準端子における信号と反射波モニタ端子Ｃ１の信号とを測定し、基準端子における信号で正規化することで、ある一つの端子を基準とした振幅と位相の応答特性を得ることができる。ここでは、基準とするモニタ端子を進行波モニタ端子Ｄ１とする。
【００２４】
さらに、正規化処理にあたっては、基準信号と正規化対象の信号とは、もとの信号が同じでなければ応答特性を得ることができない。基準端子とモニタ端子との信号を２つの測定端子を用いて同時に（同じ時刻で）測定すれば容易に応答特性を得ることができるが、本実施の形態では測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器１０５は１つであるため、同じ時刻に測定できるモニタ端子は１つに限られる。
【００２５】
そこで、ＯＦＤＭ信号のシンボルの構造に着目する。図２は、ＯＦＤＭシンボルの構造を模式的に示した図である。一般に、ＯＦＤＭシンボルには、遅延波を吸収するために有効シンボル期間の一部をコピーしたガード区間が設けられる。ここでは、ガード区間と同じ有効シンボル期間内の信号を、有効シンボル内ガード区間Ａ’と呼ぶこととする。また、図２に示すように、有効シンボル長をＦＦＴＳｉｚｅ、ガード区間長をＧｕａｒｄＳｉｚｅとする。
【００２６】
本実施の形態では、このガード区間Ａと有効シンボル内ガード区間Ａ’とが同じ信号であることに着目する。このことに着目した測定方法について図３を参照して説明する。図３は、切替部１０３の切替操作によってＡ／Ｄ変換器１０５から出力される信号を模式的に示す図である。
【００２７】
図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器１０５で取得する信号が進行波モニタ端子Ｄ１と反射波モニタ端子Ｃ１とで、１つのＯＦＤＭシンボルのガード区間と有効シンボル内ガード区間との同じ信号で取得されるように、切替部１０３によって、切替時刻Ｔ１で被測定のモニタ端子を進行波モニタ端子Ｄ１から反射波モニタ端子Ｃ１に切り替える。切替時刻Ｔ１は、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長ＦＦＴＳｉｚｅの時間経過の間に切り替えればよい。入力端子Ａ１から、進行波モニタ端子Ｄ１と反射波モニタ端子Ｃ１とのそれぞれを経由する経路長差から生じる時間遅れα（図３参照）については、ガード区間の時間長に対して十分に小さいのでほとんど無視できる。そして、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号は、進行波モニタ端子Ｄ1（基準端子）で測定される信号に対して周波数応答特性Ｈ（ｆ）を有する。ここでｆｎは、ある特定の周波数成分を示す。このような測定方法によれば、正規化のための進行波モニタ端子Ｄ１における基準信号と反射波モニタ端子における測定信号とについて、同じ信号でそれぞれを測定することができる。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換器１０５は、切替部１０３を介して入力される進行波または測定反射波をアナログ信号からデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された進行波または測定反射波は、反射波電力補正係数算出部１１０および進行波／反射波電力算出部１５０へ出力される。反射波電力補正係数算出部１１０及び進行波／反射波電力算出部１５０の詳細な動作については後述する。
【００２９】
次に、送信機１００のＶＳＷＲ測定に関して説明するにあたり、ＶＳＷＲを測定する回路について詳細に説明する。図４は送信機１００に備えられるＶＳＷＲ測定回路３１０の構成を示すブロック図である。図４に示すＶＳＷＲ測定回路３１０は、切替部１０３と、Ａ／Ｄ変換器１０５と、反射波電力補正係数算出部１１０と、反射波電力算出部１５０Ａと、進行波電力算出部１５０Ｂと、ＶＳＷＲ算出部１５１とを備える。なお、ＶＳＷＲ測定回路３１０の入力は、方向性結合器１０１の進行波モニタ端子Ｄ１の出力と反射波モニタ端子Ｃ１の出力である。
【００３０】
反射波電力補正係数算出部１１０は、直交復調部１１１と、ガード区間検出部１１７と、制御信号生成部１１９と、ガード区間保持部１１３と、有効シンボル内ガード区間保持部１１５と、信号ベクトル正規化部１２５と、漏れ信号ベクトル記憶部１２６と、ベクトル差分算出部１２７と、電力補正係数算出部１２８とを備える。
【００３１】
直交復調部１１１は、信号を直交復調して複素ベースバンド信号に変換し、ガード区間検出部１１７と、ガード区間保持部１１３と、有効シンボル内ガード区間保持部１１５とに出力する。
【００３２】
ガード区間検出部１１７は、直交復調部１１１から出力された送信信号の測定反射波または進行波のガード区間を検出し、ガード区間検出信号を制御信号生成部１１９へ出力する。ガード区間の検出方法は、時間相関演算を用いれば実現できるが、ここではその検出方法は問わない。
【００３３】
制御信号生成部１１９は、ガード区間検出部１１７で検出したガード区間検出信号を基に、切替部１０３の切替タイミングを制御する切替制御信号と、ガード区間保持部１１３の保持を制御するガード区間保持制御信号と、有効シンボル内ガード区間保持部１１５を制御する有効シンボル内ガード区間保持制御信号とを生成する。
【００３４】
図５は、制御信号生成部１１９が生成する各制御信号のタイミングチャートを模式的に示した図である。図５に示すように、制御信号生成部１１９の入力であるガード区間検出信号は、ガード区間が検出されるとＨｉになるので、ＯＦＤＭシンボルの周期でＨｉになる。切替制御信号は、ガード区間検出信号の立ち上がりから、（ＦＦＴＳｉｚｅ＋ＧｕａｒｄＳｉｚｅ）／２の周期で、ＨｉとＬｏを繰り返す。
【００３５】
図５では、切替部１０３への切り替えを指示する切替制御信号が、Ｌｏの時は進行波モニタ端子側Ｄ１に切り替わり、Ｈｉの時は反射波モニタ端子側Ｃ１に切り替わるように動作し、その切替タイミングＴ１は、ＯＦＤＭシンボル中のガード区間と有効シンボル内ガード区間との間である。
【００３６】
また、ガード区間検出信号の立ち上がりから、ＧｕａｒｄＳｉｚｅの長さだけＨｉにしたガード区間保持制御信号を生成し、ガード区間保持部１１３へ保持を指示する。
【００３７】
さらに、ガード区間検出信号の立ち上がりから、ＦＦＴＳｉｚｅのサンプルだけ離れたサンプルを開始サンプル点としてＧｕａｒｄＳｉｚｅの長さだけＨｉにした有効シンボル内ガード区間保持制御信号を生成し、有効シンボル内ガード区間保持部１１５へ保持を指示する。
【００３８】
ガード区間保持部１１３は、制御信号生成部１１９が生成するガード区間保持制御信号に基づき、直交復調部１１１から入力される進行波のガード区間を周期的に複数保持し、信号ベクトル正規化部１２５へ出力する。第Ｎ番目のＯＦＤＭシンボルで測定された測定反射波信号をＳｆｗｄ（ｔ，ｎ）とする。ここで、ｔはサンプル番号で、ｔ＝０,…,ＧｕａｒｄＳｉｚｅ−１のＧｕａｒｄＳｉｚｅのサンプル数分だけある。
【００３９】
有効シンボル内ガード区間保持部１１５は、制御信号生成部１１９が生成する有効シンボル内ガード区間保持制御信号に基づき、直交復調部１１１から入力される測定反射波の有効シンボル内ガード区間を周期的に複数保持し、信号ベクトル正規化部１２５へ出力する。第Ｎ番目のＯＦＤＭシンボルで測定された測定反射波信号をＳｒｅｖｍ（ｔ，ｎ）とする。ここで、ｔはサンプル番号で、ｔ＝０,…,ＧｕａｒｄＳｉｚｅ−１のＧｕａｒｄＳｉｚｅのサンプル数分だけある。
【００４０】
測定信号の保持について詳細に説明する。図６は、測定信号を保持する様子を説明する模式図である。一例として、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長は８１９２サンプル、ガード区間長は有効シンボル長に対して８分の１の１０２４サンプルする。
【００４１】
図６では、サンプル数をｓｐと表記する。ガード区間保持部１１３は、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される信号のうちガード区間Ａ内の信号を保持する。ガード区間Ａのうちすべての１０２４サンプルを保持しても良いが、ガード検出信号のタイミング誤差がある場合は、異なる信号同士で正規化処理を行わないように、前後の数サンプル（図６では１２サンプル）をゼロ値に置き換えたものを保持しても良い。
【００４２】
また、有効シンボル内ガード区間保持部１１５は、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号のうち、ガード区間Ａの保持時点から送信信号（ＯＦＤＭ信号）の有効シンボル長ＦＦＴＳｉｚｅだけ離れた時点から有効シンボル内ガード区間Ａ’分の信号を保持する。同様に、有効シンボル内ガード区間Ａのうちすべてのサンプル１０２４を保持しても良いが、ガード検出信号のタイミング誤差を考慮して、前後の数サンプル（図６では１２サンプル）をゼロ値に置き換えたものを保持しても良い。
【００４３】
信号ベクトル正規化部１２５は、ガード区間保持部１１３で保持したガード区間の信号を基準信号として、有効シンボル内ガード区間保持部１１５で保持した有効シンボル内ガード区間の信号を正規化する。
【００４４】
図７は、第１の実施形態に係る信号ベクトル正規化部１２５のブロック図である。信号ベクトル正規化部１２５は、ガード区間の信号と有効シンボル内ガード区間の信号とをそれぞれ周波数領域変換部７０１で周波数領域に変換し、信号ベクトル除算部７０２で除算により正規化を行う。これを、ＯＦＤＭ信号のシンボル周期で取得する数だけ複数回処理する。
周波数領域変換部７０１で処理する時間領域信号から周波数領域信号への変換にはＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算が好適である。具体的には、次式（３）に示すように、第Ｎ番目のＯＦＤＭシンボルで測定された第tサンプル目の進行波信号Ｓｆｗｄ（ｔ，ｎ）が周波数領域信号に変換されて、第ｆサンプル目のＳｆｗｄｆ（ｆ, ｎ）に変換されるものとする。
Ｓｆｗｄ（ｔ，ｎ）→ ＦＦＴ → Ｓｆｗｄｆ（ｆ，ｎ） …式（３）
【００４５】
同様に、次式（４）に示すように、第Ｎ番目のＯＦＤＭシンボルで測定された第tサンプル目の測定反射波信号Ｓｒｅｖｍ（ｔ，ｎ）が周波数領域信号に変換されて、Ｓｒｅｖｍｆ（ｆ, ｎ）に変換されるものとする。
Ｓｒｅｖｍ（ｔ，ｎ）→ ＦＦＴ → Ｓｒｅｖｍｆ（ｆ，ｎ） …式（４）
【００４６】
そして、進行波モニタ端子Ｄ１を基準とした反射波モニタ端子Ｃ１の振幅と位相の応答特性（すなわち、図３における応答特性Ｈ（ｆ）に相当する）を得るために、次式（５）に示すように、進行波信号であるガード区間の信号を基準信号として、測定反射波信号である有効シンボル内ガード区間の信号を除算により正規化する。ここで、正規化後の信号をＶｒｅｖｍｎ（ｆ，ｎ）とする。
Ｖｒｅｖｍｎ（ｆ，ｎ）＝Ｓｒｅｖｍｆ（ｆ，ｎ）／Ｓｆｗｄｆ（ｆ，ｎ） …式（５）
【００４７】
そして、周波数領域で正規化された上記信号Ｖｒｅｖｍｎ（ｆ，ｎ）に対して、周波数領域平均化部７０３で、有効な周波数成分とみなせる分だけの周波数方向の平均化と、時間平均化部７０４で、取得したＯＦＤＭシンボルの数の分だけの時間方向の平均化を行い、正規化測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎを出力する。この周波数方向と時間方向の平均化により、より精度が高い信号ベクトルを算出することができる。平均化にあたり、有効な周波数成分とみなす周波数成分ｆの範囲は、ＯＦＤＭ信号のチャネル帯域幅に応じて適切に選択される。
【００４８】
漏れ信号ベクトル記憶部１２６は、出荷時や保守点検時などにおいて、方向性結合器１０１の出力端子Ｂ１（図１参照）を終端して測定された正規化後の進行波の漏れ信号Ｖｌｅａｋｎを予め保持している。なお、方向性結合器１０１の入出力に関する位相振幅特性の経年変化はほとんどないので、出荷時や保守点検時に測定したものを運用時に用いることができる。
【００４９】
図８は、出力端子Ｂ１が終端時の反射波モニタ端子Ｃ１からの進行波漏れ信号を保持する様子を説明する模式図である。図８に示すように、出力端子Ｂ１を終端して、先に説明した測定反射波信号を取得した場合と同じように行う。出力端子Ｂ１を終端した時の測定反射波信号が、進行波漏れ信号に相当する。
【００５０】
図８に示すように、例えば出荷時に、出力端子Ｂ１を終端した状態で、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される信号のうちガード区間Ａ（１０００ｓｐ）分の信号Ｓｆｗｄ’をガード区間保持部１１３に、また、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号のうちガード区間Ａの保持時点から有効シンボル長ＦＦＴＳｉｚｅだけ離れた時点から有効シンボル内ガード区間Ａ’（１０００ｓｐ）の信号Ｓｒｅｖｍ’とを取得保持する。
【００５１】
そして、信号ベクトル正規化部１２５で、ガード区間保持部１１３で保持したガード区間Ａの信号を基準信号として、有効シンボル内ガード区間保持部１１５で保持した有効シンボル内ガード区間信号Ａ’の信号を正規化する。
【００５２】
具体的には、出力端子Ｂ１を終端した状態で、次式（６）に示すように、進行波信号であるガード区間の信号Ｓｆｗｄｆ’（ｆ，ｎ）を基準信号として、測定反射波信号である有効シンボル内ガード区間の信号Ｓｒｅｖｍｆ’（ｆ，ｎ）を除算により正規化する。ここで、正規化後の信号をＶｌｅａｋｎ（ｆ，ｎ）とする。
Ｖｌｅａｋｎ（ｆ，ｎ）＝Ｓｒｅｖｍｆ’（ｆ，ｎ）／Ｓｆｗｄｆ’（ｆ，ｎ）…式（６）
【００５３】
そして、周波数領域で正規化された上記信号Ｖｌｅａｋｎ（ｆ，ｎ）に対しても同様に、周波数領域平均化部７０３で、有効な周波数成分とみなせる分だけの周波数方向の平均化と、時間平均化部７０４で、取得したＯＦＤＭシンボルの数の分だけの時間方向の平均化を行い、正規化漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎを出力する。この周波数方向と時間方向の平均化により、より精度が高い信号ベクトルを算出することができる。平均化にあたり、有効な周波数成分とみなす周波数成分ｆの範囲は、ＯＦＤＭ信号のチャネル帯域幅に応じて適切に選択される。
【００５４】
ベクトル差分算出部１２７は、次式（７）に示すように、信号ベクトル正規化部１２５で正規化された測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎと漏れ信号ベクトル記憶部１２６に予め保持されている正規化された進行波の漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎとのベクトル差分を算出し、反射波信号ベクトルＶｒｅｖを算出する。
Ｖｒｅｖｍｎ−Ｖｌｅａｋｎ＝Ｖｒｅｖ …式（７）
【００５５】
電力補正係数算出部１２８は、次式（８）で示すように、正規化された測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎと、ベクトル差分算出部１２７で算出された反射波Ｖｒｅｖとの電力比から、電力補正係数Ａを求め、反射波電力算出部１５０Ａへ出力する。式（８）において、Ｐｏｗｅｒ（Ｘ）は、複素数のベクトル値Ｘの電力値を求めることを示す演算子である。
電力補正係数 Ａ＝Ｐｏｗｅｒ(Ｖｒｅｖ)／Ｐｏｗｅｒ（Ｖｒｅｖｍｎ） …式（８）
【００５６】
このように、本実施の形態では、測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器が１つであるが故に、進行波電力と反射波電力とを測定するためにモニタ端子を切り替えることはさることながら、加えて、測定信号の振幅と位相の基準をとる（正規化処理）ためにモニタ端子を切り換えることを特徴としている。正規化後の進行波の漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎと測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎとのそれぞれの位相振幅基準は、ともに進行波モニタ端子Ｄ１が基準となるので、ベクトル演算から電力補正係数を算出することができる。
【００５７】
反射波電力算出部１５０Ａは、Ａ／Ｄ変換器１０５から出力された測定反射波信号Ｓｒｅｖｍから測定反射波信号の電力Ｐｒｅｖｍを算出する。さらに、反射波電力算出部１５０Ａは、算出した測定反射波信号の電力Ｐｒｅｖｍに、電力補正係数算出部１２８で算出した電力補正係数Ａを乗算して、反射波電力Ｐｒｅｖ（＝Ｐｒｅｖｍ＊Ａ）を算出する。算出された反射波電力Ｐｒｅｖは、ＶＳＷＲ算出部１５１に出力される。
【００５８】
進行波電力算出部１５０Ｂは、Ａ／Ｄ変換器１０５から出力された進行波信号Ｓｆｗｄから進行波信号の電力Ｐｆｗｄを算出し、ＶＳＷＲ算出部１５１に出力する。
【００５９】
ＶＳＷＲ算出部１５１は、反射波電力算出部１５０Ａが算出した反射波電力Ｐｒｅｖと、進行波電力算出部１５０Ｂが算出した進行波信号の電力Ｐｆｗｄとから振幅比Ｒ（＝ｓｑｒｔ（Ｐｒｅｖ／Ｐｆｗｄ））を算出し、これをもとにＶＳＷＲ（＝（１＋Ｒ）／（１−Ｒ））を算出する。ここで、ｓｑｒｔ（ ）は、かっこ内のルート演算を示す。
【００６０】
ＶＳＷＲ表示部１５３は、ＶＳＷＲ算出部１５１の算出結果をディスプレイなどに表示する。
【００６１】
以上のように、本実施の形態に係る送信機１００では、真の反射波電力を求めるために、正規化処理を行った上で測定反射波信号の電力を補正するための電力補正係数を算出する。電力補正係数の算出にあたっては、運用中の送信信号（ＯＦＤＭ信号）を用いている。テスト信号を使うことがないため、運用中に電力を測定し、ＶＳＷＲを算出することができる。
【００６２】
また、本実施の形態に係る送信機１００では、切替部１０３が測定経路を切り替えるので、測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器１０５を１つで実現している。そして、電力補正値を正しく求めてこれに基づいて反射波電力を測定するので、測定に用いる方向性結合器１０１の方向性が十分でなくとも、精度よく反射電力が測定できる。信号の取得後は、ＶＳＷＲを算出するまでの一連の処理をすべてデジタル信号処理で実施できるので、ＲＦ部品を削減することができる。
【００６３】
本実施の形態に係る送信機１００において、ＶＳＷＲを算出するための一連のブロックは、図４の本発明第１の実施形態におけるＶＳＷＲ測定回路３１０のブロック図で示すように、方向性結合器１０１を用いた伝送信号のＶＳＷＲ測定回路として単体で機能する。
【００６４】
本実施の形態において、ガード区間保持部１１３ではガード区間を、シンボル区間内ガード保持部１１５ではシンボル内ガード区間を用いたが、このような区分に限らず、同じ信号のパイロット信号であったり、受信側で既知のパイロット信号に置き換えて考えることができる。すなわち、時間方向に離れていないパイロット信号同士ならば、ガード区間の信号を第１パイロット信号に、シンボル内ガード区間の信号を第２パイロット信号に置き換えても良い。また、送信機１００において、反射波電力を測定するための一連のブロックは、方向性結合器１０１を用いた伝送信号の反射波電力測定回路として単体で機能する。
【００６５】
図９は、反射波電力測定回路として機能する第１の実施の形態の第１の変形例のブロック図である。図９に示す第１の変形例が、図４に示すＶＳＷＲ測定回路３１０と異なる点は、ガード区間保持部１１３を第１パイロット保持部１１３Ａに、有効シンボル内ガード区間保持部１１５を第２パイロット保持部１１５Ａに置き換えた点と、ＶＳＷＲを算出するためのＶＳＷＲ算出部１５１及び進行波電力算出部１５０Ｂを除いた点である。
【００６６】
なお、第１パイロット保持部１１３Ａは、ガード区間保持部１１３でガード区間の信号を第１パイロット信号に置き換えただけで、その機能はガード区間保持部１１３と同じである。また、第２パイロット保持部１１５Ａは、有効シンボル内ガード区間保持部１１５のシンボル内ガード区間の信号を、第２パイロット信号に置き換えただけで、その機能は第２パイロット保持部１１５Ａと同じである。
【００６７】
また、本実施の形態において、デジタル信号に変換されるアナログ信号の形態は、ダイレクトコンバージョンによって複素ベースバンド信号に変換され、アナログの同相信号と直交信号であってもよい。図１０は、反射波電力測定回路１０００として機能する第１の実施の形態の第２の変形例のブロック図である。図１０に示すように、Ａ／Ｄ変換器１０５の前段にダイレクトコンバージョン部１００１があり、アナログの同相信号と直交信号とがＡ／Ｄ変換される。そのため、図９に示す第１の変形例と異なる点は、直交復調部１１１と、パイロット区間検出部１１７Ａとがない点である。同相信号と直交信号とを同時にＡ／Ｄ変換するが、この場合でも一度に測定できる信号は１つに限られるので、切替部１０３で測定対象の信号を切り換える。なお、図１０に示すように、信号中の第１パイロット区間および第２パイロット区間を示すパイロット区間タイミング信号は、伝送信号とともに外部から入力されるものあっても良い。
【００６８】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、測定反射波電力に対する電力補正係数を算出するために用いるパイロット信号として、ＯＦＤＭ信号のパイロット信号を用いる場合について説明する。また、測定信号を直交復調する際に生じる周波数誤差の補正方法についても述べる。
【００６９】
本実施の形態２では、非特許文献１に示されるＩＥＥＥ ８０２．１１ａのＯＦＤＭ信号に対して反射波電力を算出する場合について説明する。以下、当該信号を単に１１ａ信号と呼ぶ。
【００７０】
図１１は、１１ａ信号フレームのＬｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｙｍｂｏｌの部分を模式的に示した図である。以下、Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｙｍｂｏｌを単にＬＴＳと略す。１１ａ信号フレームのプリアンブル部に、図１１に示すようなＬＴＳがあり、ガードインターバルの［ＧＩ２］と［ＬＴＳ１］と［ＬＴＳ２］で構成される、ＧＩ２は、ＬＴＳの後半部分と同じ信号（コピー）で、ＬＴＳ１とＬＴＳ２とは同じ信号である。
【００７１】
ＬＴＳは１１ａ信号のパケットの先頭付近に設けられるので、パケットを複数伝送すると、複数のＬＴＳを取得することが可能である。そして、本実施の形態２では、第１パイロット信号として６４ｓｐのＧＩ２を含むＬＴＳ１を、第２パイロット信号として６４ｓｐのＬＴＳ１を含むＬＴＳ２を用いる。
【００７２】
図１２は、実施の形態２に係る反射波電力測定回路の構成を示すブロック図である。図１２に示す反射波電力測定回路１２００が、図９に示す反射波電力測定回路９００と異なる点は、反射波電力補正係数算出部１１０が反射波電力補正係数算出部１２０１に代わっている点である。そのため、同じブロックには同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。以下では、反射波電力補正係数算出部１２０１を中心に、実施の形態２に係る反射波電力測定回路１２００の構成と動作とを説明する。
【００７３】
反射波電力補正係数算出部１２０１は、直交復調部１１１と、パイロット区間検出部１１７Ａと、制御信号生成部１１９Ａと、第１パイロット保持部１１３Ａと、第２パイロット保持部１１５Ａと、周波数誤差算出部３３１と、周波数誤差補正部３３３と、信号ベクトル正規化部１２５と、漏れ信号ベクトル記憶部１２６と、ベクトル差分算出部１２７と、電力補正係数算出部１２８とを備える。
【００７４】
直交復調部１１１は、信号を直交復調して複素ベースバンド信号に変換して、パイロット区間検出部１１７Ａと、第１パイロット保持部１１３Ａと、第２パイロット保持部１１５Ａとに出力する。
【００７５】
パイロット区間検出部１１７Ａは、直交復調部１１１から出力された信号に対してパイロット信号の時間位置を検出し、パイロット区間検出信号を制御信号生成部１１９Ａへ出力する。パイロット区間の検出方法は、第１パイロット信号と第２パイロット信号との時間差で相関演算を行い、その出力波形のピーク位置から検出できるが、その方法はこれに限定されない。また、外部からパイロット区間のタイミングを指示される場合もあり得る。
【００７６】
制御信号生成部１１９Ａは、パイロット区間検出部１１７Ａで検出したパイロット区間検出信号を基に、切替部１０３の切替タイミングを制御する切替制御信号と、第１パイロット保持部１１３Ａの保持を制御する第１パイロット保持制御信号と、第２パイロット保持部１１５Ａを制御する第２パイロット保持制御信号とを生成する。
【００７７】
図１３は、制御信号生成部１１９Ａが生成する制御信号のタイミングチャートを示す図である。図１３に示すように、制御信号生成部１１９Ａの入力であるパイロット区間検出信号は、ＬＴＳの先頭のタイミングでＨｉになる。切替制御信号は、パイロット区間検出信号の立ち上がりから、［３２＋６４−（４／２）］ｓｐ後の切替タイミングＴ３までの間はＬｏで、その後、Ｈｉに切り替わる。図１３では、切替部１０３の入力がＬｏの時は進行波モニタ端子Ｄ１側に切り替わり、Ｈｉの時は反射波モニタ端子Ｃ１側に切り換えるように動作する。
【００７８】
また、図１３では、パイロット区間検出信号の立ち上がりから、［ＧＩ２］の長さの半分の１６ｓｐ後から、６０ｓｐの長さだけＨｉにした第１パイロット保持制御信号を生成し、第１パイロット保持部１１３Ａへ保持を指示する。さらに、パイロット区間検出信号の立ち上がりから、（３２＋６４）ｓｐだけ離れたサンプルを開始サンプル点として６０ｓｐの長さだけＨｉにした第２パイロット保持制御信号を生成し、第２パイロット保持部１１５Ａへ保持を指示する。
【００７９】
第１パイロット保持部１１３Ａは、制御信号生成部１１９Ａが生成する第１パイロット保持制御信号に基づき、直交復調部１１１から入力される進行波の第１パイロット信号を保持し、信号ベクトル正規化部１２５へ出力する。第ｎ番目のＬＴＳにおける第１パイロットの進行波信号をＳｆｗｄ（ｔ，ｎ）とする。ここで、ｔはサンプル番号で、ｔ＝０,…,５９の６０サンプル数だけある。
【００８０】
第２パイロット保持部１１５Ａは、制御信号生成部１１９Ａが生成する第２パイロット保持制御信号に基づき、直交復調部１１１から入力される測定反射波の第２パイロットを保持し、信号ベクトル正規化部１２５へ出力する。第ｎ番目のＬＴＳにおける第２パイロットの測定反射波信号をＳｒｅｖｍ（ｔ，ｎ）とする。ここで、ｔはサンプル番号で、ｔ＝０,…,５９の６０のサンプル数分だけある。
【００８１】
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る反射波電力補正係数算出部１２０１が第１パイロットと第２パイロットとを保持する様子を説明する模式図である。図１４に示すように、第１パイロット保持制御信号に基づいて、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される信号が６０ｓｐだけ第１パイロット保持部１１３Ａに保持され、第２パイロット保持制御信号に基づいて、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号が６０ｓｐだけ第２パイロット保持部１１５Ａに保持される。第１パイロット信号として、ＦＦＴＳｉｚｅの６４ｓｐ分を保持しても良いが、切替部１０３における信号の切替にかかる時間を考慮して、４サンプル短い６０ｓｐを保持する。また、同様に、第２パイロット保持部１１５Ａは、反射波モニタ端子Ｃ１で測定される信号のうち、第１パイロットの保持開始時点からＯＦＤＭ信号（１１ａ信号）のＦＦＴＳｉｚｅ（６４ｓｐ）だけ離れた時点から第２パイロットの信号を、保持した第１パイロットと同じ長さの６０ｓｐだけ保持する。このような測定方法によれば、正規化のための進行波モニタ端子Ｄ１における基準信号と反射波モニタ端子における測定信号とについて、同じ信号でそれぞれを測定することができる。
【００８２】
信号ベクトル正規化部１２５は、第１の実施形態に係る信号ベクトル正規化部１２５と同じ構成で、第１パイロット保持部１１３Ａで保持した第１パイロット信号を基準信号として、第２パイロット保持部１１５Ａで保持した第２パイロット信号を正規化する。時間領域信号がＦＦＴＳｉｚｅ（ここでは６４）に満たない場合は、足りないサンプルをゼロで埋めてからＦＦＴ演算を行う。
【００８３】
本実施の形態において、測定反射波電力に対する電力補正係数を算出するために、測定信号を直交復調する。ここで、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｅｎｃｙ）帯の信号から直交復調後の信号（実際には複素ベースバンド信号）に変換する際に、変換に用いるローカル信号の周波数に誤差があると変換誤差が生じてしまい、直交復調後の信号に周波数誤差が生じる。この周波数誤差によって時間方向に位相回転が生じ、第１パイロット区間の信号と所定時間長離れた第２パイロット区間の信号との間に位相差が生じてしまう。
【００８４】
ここで、周波数誤差をΔｆ、位相差をΔΦとすると、次式（９）、（１０）で示されるように、周波数誤差に起因して、第２パイロット信号が第１パイロット信号に対して位相差ΔΦが生じる。ここで、Ｓ１ｆｗｄとＳ２ｆｗｄは、それぞれ、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される第１パイロット信号と第２パイロット信号で、Ｔｕは１１ａ信号における１つのＯＦＤＭシンボルの時間長、ｉはサンプル番号（ｉ＝０,…,ＦＦＴＳｉｚｅ−１）である。
ΔΦ＝２π・Δｆ・（１／Ｔｕ） …式（９）
Ｓ２ｆｗｄ（ｉ＋ＦＦＴＳｉｚｅ，ｎ＋１）＝Ｓ１ｆｗｄ（ｉ，ｎ＋１）＊ｅｘｐ（ｊ・ΔΦ）…式（１０）
【００８５】
図１５は、第２の実施の形態における周波数誤差を説明するための図である。図１５に示すように、周波数誤差の影響によって、進行波モニタ端子Ｄ１で測定される信号の第１パイロット信号Ｓ１ｆｗｄと第２パイロット信号Ｓ２ｆｗｄとの間に、位相回転ΔΦが生じる。
【００８６】
周波数誤差算出部３３１は、制御信号生成部１１９Ａに指示して、切替部１０３に対する切替制御を行わない場合の第１パイロット保持信号と第２パイロット保持信号と得て、式（１０）をもとに、次式（１１）により、ΔΦを算出し、周波数誤差補正部３３３へ出力する。
ΔΦ＝Ａｎｇｌｅ（ Ｓ２ｆｗｄ（ｉ＋ＦＦＴＳｉｚｅ，ｎ＋１）／ Ｓ１ｆｗｄ（ｉ，ｎ＋１） ）…式（１１）
【００８７】
ここで、Ａｎｇｌｅ（ ）は、ベクトルの角度を求める演算を示す。このように、周波数誤差を算出することを目的とする場合は、パイロット信号の測定にあたり、切替部１０３でモニタ端子を切り換えずに、第１パイロット信号と第２パイロット信号ともに同じモニタ端子で測定する。ここでは進行波モニタ端子Ｄ１の測定信号で算出したが、反射波モニタ端子Ｃ１の測定信号に基づいて算出してもよく、どちらのモニタ端子の場合でも、算出される周波数誤差は同じである。
【００８８】
周波数誤差補正部３３３は、周波数誤差算出部３３１で算出した位相回転ΔΦに基づき、第２パイロット保持信号Ｓ２ｆｗｄを、次式（１２）で示す演算によって補正し、補正後の第２パイロット保持信号Ｓ２ｆｗｄ’をベクトル正規化部１２５へ出力する。
Ｓ２ｆｗｄ’（ｉ，ｎ＋１）＝Ｓ２ｆｗｄ（ｉ，ｎ＋１）＊ｅｘｐ（−ｊ・ΔΦ）
…式（１２）
【００８９】
信号ベクトル正規化部１２５は、第１パイロット保持部１１３Ａで保持した第１パイロット信号Ｓ１ｆｗｄ（ｉ，ｎ＋１）を基準信号として、上記周波数補正後の第２パイロット信号Ｓ２ｆｗｄ’（ｉ，ｎ＋１）を正規化し、正規化された測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎを出力する。具体的には、第１パイロット信号と第２パイロットとをそれぞれ周波数領域変換部７０１で周波数領域に変換し、信号ベクトル除算部７０２で除算により正規化を行う。周波数領域変換部７０１で処理する時間領域信号から周波数領域信号への変換にはＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｕｒｅｉ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算が好適である。
【００９０】
同様に、進行波の漏れ信号ベクトルについても、出力端子Ｂ１を終端させて、上記測定反射波信号ベクトルに対する周波数誤差補正と同様に周波数誤差補正を行い、周波数誤差の補正と正規化処理を施した漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎを漏れ信号ベクトル記憶部１２６に記憶しておく。
【００９１】
ベクトル差分算出部１２７は、信号ベクトル正規部１２５で正規化された測定反射波信号ベクトルＶｌｅａｋｎと漏れ信号ベクトル記憶部１２６に予め保持されている正規化された進行波の漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎとのベクトル差を算出し、反射波信号ベクトルＶｒｅｖを算出する。
【００９２】
電力補正係数算出部１２８は、式（８）で示したように、正規化された測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎとベクトル差分算出部１２７で算出された反射波Ｖｒｅｖとの電力比から電力補正係数Ａを求め、これを反射波電力算出部１５０Ａへ出力する。
【００９３】
以上、本実施の形態では、１１ａ信号のプリアンブルに含まれるトレーニングシンボルのうち、同じ信号が繰り返されるＬｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｙｍｂｏｌ（ＬＴＳ）を用いて、測定反射波信号電力に対する電力補正係数を算出した。また、周波数誤差を算出し、周波数誤差が補正された信号ベクトルを用いて電力補正係数を算出するので、精度良く電力補正係数を算出することができる。
【００９４】
本実施の形態に係る反射波電力測定回路１２００では、切替部１０３が測定経路を切り替えて、測定端子として機能するＡ／Ｄ変換器１０５を１個で実現している。また、運用中の送信信号を用いて測定反射波に対する電力補正係数を算出しているため、テスト信号を使うことなく、測定した反射波電力からＶＳＷＲを正確に算出することができる。
【００９５】
（実施の形態３）
本発明の第１と第２の実施形態は、伝送信号の信号系列に同じ信号が繰り返される場合で、その繰り返される部分をパイロット信号と見なし、これを用いて測定反射波電力を補正する電力補正係数を算出した。これに対して、本発明の第３の実施形態は、伝送信号が既知のパイロット信号を複数含む場合に、これを用いて電力補正係数を算出することを説明する。ここで、既知のパイロット信号とは、伝送する情報データに依存しないデータパターンであることを意味する。また、伝送信号はＯＦＤＭ信号などのマルチキャリア信号ではなく、シングルキャリア信号の場合で説明する。このパイロット信号としては、フレームの先頭に設けられて、周波数同期やシンボル同期、伝送路推定などに用いられるプリアンブルや、フレーム同期に用いられるユニークワードなどが適用できる。また、これらプリアンブルやユニークワードは、フレームの途中に挿入されたりもする。
【００９６】
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る反射波電力測定回路の構成を示すブロック図である。図１６に示す反射波電力測定回路１６００は、図９で示した反射波電力測定回路として機能する第１の実施の形態に係る第１の変形例を示すブロック図と比較して、反射波電力補正係数算出部１６０１以外の構成および動作は同じで、同一の参照番号を付して、説明を省略する。また、反射波電力補正係数算出部１６０１は、第１パイロット記憶部３４１、第２パイロット記憶部３４２と、第１パイロット正規化部３５１第２パイロット正規化部３５２とをさらに備えること、測定反射波に対する電力補正係数がすべて時間領域で算出されること、これに伴い、信号ベクトル正規化部１２５Ｃが周波数領域変換部７０１と周波数領域平均化部７０３とを備えず、信号ベクトル除算部１８０２と時間平均化部１８０４のみで構成する。これら以外は、図９の反射波電力測定回路９００と同じ機能を有するブロックで構成される。したがって、反射波電力補正係数算出部１６０１についてのみ説明する。
【００９７】
第３の実施形態における伝送信号は、第１パイロット信号および第２パイロット信号が既知の信号系列であるとする。ここでは、変調マッピング後の信号点が既知のパイロットシンボル系列である。図１７は、第３の実施形態に係る第１パイロット信号および第２パイロット信号を示す模式図である。例えば、図１７に示すように、パイロットシンボル列について、あらかじめ、進行波信号で測定する第１パイロット信号と測定反射波信号で測定する第２パイロット信号とを定めておく。パイロットシンボルは、一例としてＢＰＳＫ変調方式で変調された信号で、図１７に示すように、信号点の極性については、（＋１）、（−１）のいずれかである。
【００９８】
図１６において、パイロット区間検出部１１７Ａは、第１パイロット信号および第２パイロット信号のシンボル位置を示すタイミングを検出指示し、制御信号生成部１１９Ａは、パイロット区間検出信号に基づいて、切替部１０３に対するモニタ端子の切替制御と、第１パイロット保持部１１３Ａ、および第２パイロット保持部１１５Ａへ、保持を指示する。
【００９９】
第１パイロット記憶部３４１は、第１パイロット信号を記憶し、第２パイロット記憶部３４２は、第２パイロット信号を記憶している。第１パイロット正規化部３５１は、第ｍシンボルの第１パイロット保持信号Ｓ１（ｍ）を、あらかじめ記憶している第ｍシンボルの第１パイロット信号Ｐ１（ｍ）で正規化し、第１パイロット正規化信号Ｈ１（ｍ）を信号ベクトル正規化部１２５Ｃへ出力する。ここでの正規化処理はベクトル除算である。同様に第ｍシンボルの第２パイロット保持信号Ｓ２（ｍ）に対しても、第２パイロット正規化信号Ｈ２（ｍ）を算出し、信号ベクトル正規化部１２５Ｃへ出力する。次式（１３）は、第１パイロット正規化部３５１および第２パイロット正規化部３５２の処理を示す式である。
Ｓ１（ｍ）／Ｐ１（ｍ）＝Ｈ１（ｍ）、 Ｓ２（ｍ）／Ｐ２（ｍ）＝Ｈ２（ｍ）
…式（１３）
【０１００】
図１８は、第３の実施形態に係る反射波電力測定回路が有する信号ベクトル正規化部１２５Ｃの構成を示すブロック図である。図１８において、信号ベクトル正規化部１２５Ｃの入力は、算出した第１パイロット正規化信号Ｈ１（ｍ）と第２パイロット正規化信号Ｈ２（ｍ）で、第１パイロット正規化信号Ｈ１（ｍ）で第２パイロット正規化信号Ｈ２（ｍ）を除算し、正規化後の信号ベクトルＶｎ（ｍ）を出力する信号ベクトル除算部１８０２と、正規化信号ベクトルＶｎ（ｍ）をＭシンボル分平均化する時間平均部１８０４とを備える。方向性結合器１０１の出力端子Ｂ１に負荷を接続した場合に測定する正規化後の測定反射波信号ベクトルＶｒｅｖｍｎは、次式（１４）のように示される。そして、図１７において第１パイロット信号と第２パイロット信号とは、それぞれ４シンボル存在するので、Ｍ＝４の平均化を行う。
Ｖｒｅｖｍｎ（ｍ）＝Ｈ２（ｍ）／Ｈ１（ｍ） …式（１４）
【０１０１】
このように、パイロット信号が既知信号として測定される場合は、あらかじめ記憶しているパイロット信号で、測定されるパイロット信号を正規化し、パイロットの正規化信号を算出してから、進行波モニタ端子Ｄ１の第１パイロット正規化信号で反射波モニタ端子Ｃ１の第２パイロット正規化信号を正規化すれば、進行波モニタ端子Ｄ１の信号で正規化された正規化測定反射波信号ベクトルを得ることができる。
【０１０２】
同様に、出力端子Ｂ１を終端させて、上記の測定と演算を行えば、進行波漏れ信号ベクトルＶｌｅａｋｎを得ることができ、これをあらかじめ漏れ信号ベクトル記憶部１２６に記憶しておく。
【０１０３】
そして、ベクトル差分算出部１２７で、正規化測定反射波信号ベクトルと正規化漏れ信号ベクトルとのベクトル差分求め、電力補正係数算出部１２８で、測定反射波電力に対する電力補正係数を算出する。
【０１０４】
上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的にはプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ＬＳＩについては、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよいし、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
【０１０５】
また、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明に係る反射波電力測定回路は、電力測定のための測定端子が１つという簡易な構成でありながら、主にはデジタル信号処理によって運用中の伝送信号から反射波電力を正確に測定できるといった効果を有し、システムの伝送形態は有線／無線を問わないが、特に無線送信機に有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１００ 送信機
１０１ 方向性結合器
１０３ 切替部
１０５ Ａ／Ｄ変換器
１１０、１２０１、１６０１ 反射波電力補正係数算出部
１１１ 直交復調部
１１３ ガード区間保持部
１１３Ａ 第１パイロット保持部
１１５ 有効シンボル内ガード区間保持部
１１５Ａ 第２パイロット保持部
１１７ ガード区間検出部
１１７Ａ パイロット区間検出部
１１９、１１９Ａ 制御信号生成部
１２５、１２５Ｃ 信号ベクトル正規化部
１２６ 漏れ信号ベクトル記憶部
１２７ ベクトル差分算出部
１２８ 電力補正係数算出部
１５０Ａ 反射波電力算出部
１５０Ｂ 進行波電力算出部
１５１ ＶＳＷＲ算出部
１５３ ＶＳＷＲ表示部
３３１ 周波数誤差算出部
３３３ 周波数誤差補正部
７０１ 周波数領域変換部
７０２ 信号ベクトル除算部
７０３ 周波数領域平均化部
７０４ 時間平均化部
１００１ ダイレクトコンバージョン部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性結合器を用いて、送信信号の反射波電力を測定する反射波電力測定回路であって、
切換制御信号に基づいて、前記方向性結合器の進行波モニタ端子と前記方向性結合器の反射波モニタ端子とのいずれかに切り替えて接続されて、進行波または測定反射波を出力する切替部と、
パイロット区間タイミング信号に基づいて、前記切換制御信号と、前記送信信号の第１パイロット区間の保持タイミングを制御する第１パイロット区間保持制御信号と、前記送信信号の第２パイロット区間の保持タイミングを制御する第２パイロット区間保持制御信号とを生成する制御信号生成部と、
前記切替部に接続されて前記進行波または前記測定反射波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記切替部が前記進行波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第１パイロット区間保持制御信号に基づき前記進行波の第１パイロット区間を保持する第１パイロット保持部と、
前記切替部が前記反射波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第２パイロット区間保持制御信号に基づき前記測定反射波の前記第１パイロットから所定時間長だけ離れた第２パイロット区間を保持する第２パイロット保持部と、
前記第１パイロット保持部に保持された第１パイロット信号で、前記第２パイロット保持部に保持された第２パイロット信号を正規化し、正規化測定反射波信号ベクトルを算出する信号ベクトル正規化部と、
前記進行波の正規化漏れ信号ベクトルを予め保持する漏れ信号ベクトル記憶部と、
前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化進行波漏れ信号ベクトルとの差分から反射波信号ベクトルを算出するベクトル差分算出部と、
前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記反射波信号ベクトルとの電力比から電力補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記電力補正係数を用いて測定反射波電力を補正して反射波電力を算出する反射波電力算出部とを備え、
前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化測定反射波信号ベクトルを算出し、
前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化漏れ信号ベクトルとを用いて算出された前記電力補正係数を前記測定反射波電力に乗算して反射波電力を算出することを特徴とする反射波電力測定回路。
【請求項２】
前記漏れ信号ベクトル記憶部は、
前記方向性結合器の出力端子を終端させた場合の進行波の漏れ信号に対して、前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化漏れ信号ベクトルを算出し、予め保持することを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項３】
前記送信信号の前記第１パイロット信号と前記第２パイロット信号とは、繰り返し送信される同じ信号であることを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項４】
前記送信信号はＯＦＤＭ信号であって、
前記第１パイロット区間はガード区間及び有効シンボル内ガード区間のいずれか一方の区間であり、
前記第２パイロット区間はガード区間及び有効シンボル内ガード区間のいずれか他方の区間である請求項３に記載の反射波電力測定回路。
【請求項５】
前記第１パイロット信号と前記第２パイロット信号とは互いに異なる既知信号であって、
前記反射波電力測定回路は、第１パイロット信号を記憶する第１パイロット記憶部と、
第２パイロット信号を記憶する第２パイロット記憶部と、
前記第１パイロット保持信号を前記第１パイロット信号で正規化して、第１パイロット正規化信号を算出する第１パイロット正規化部と、
前記第２パイロット保持信号を前記第２パイロット信号で正規化して、第２パイロット正規化信号を算出する第２パイロット正規化部とをさらに備え、
前記信号ベクトル正規化部は、前記第１パイロット正規化信号で前記第２パイロット正規化信号を正規化することを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項６】
前記反射波電力測定回路は、
前記進行波モニタ端子または前記反射波モニタ端子のいずれかの測定信号について、前記第１パイロット保持部と前記第２パイロット保持部とに保持された２つのパイロット信号間の周波数誤差を算出する周波数誤差算出部と、
前記周波数誤差を補正する周波数誤差補正部とを備え、
前記信号ベクトル正規化部の入力は、前記周波数誤差補正部で補正されたパイロット信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項７】
前記反射波電力測定回路は、さらに直交復調部を備え、
ＲＦ帯の前記送信信号を直交ベースバンド信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項８】
前記反射波電力測定回路は、
前記前記Ａ／Ｄ変換器に接続される前記進行波モニタ端子又は前記反射波モニタ端子から出力される送信信号のパイロット区間を検出するパイロット区間検出部を更に備え、
前記パイロット区間タイミング信号は、前記パイロット区間検出部が出力するタイミング信号であることを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項９】
前記信号ベクトル正規化部は、
時間領域信号を周波数領域信号に変換する周波数領域変換部と、
周波数領域の第１パイロット信号で、周波数領域の第２パイロット信号を各周波数成分毎に正規化する正規化部と、
当該正規化した各周波数成分を、周波数方向に平均化する周波数平均化部と、
複数のパイロット信号について平均化する時間平均化部とを備え、
周波数領域の測定反射波信号ベクトルと漏れ信号ベクトルとを算出することを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項１０】
請求項１に記載の反射波電力測定回路と、
進行波電力算出部と、を備え、
前記反射波電力測定回路が算出する反射波電力と、前記進行波電力算出部が算出する進行波電力とを用いてＶＳＷＲを算出することを特徴とするＶＳＷＲ測定回路。
【請求項１１】
前記進行波電力は、
前記切替部の接続先を前記進行波モニタ端子に切り換えて前記進行波を測定して算出されることを特徴とする請求項１０記載のＶＳＷＲ測定回路。
【請求項１２】
請求項１に記載の反射波電力測定回路を備え、
前記反射波電力測定回路を用いて反射波電力算出することを特徴とする送信機。
【請求項１３】
請求項１０に記載のＶＳＷＲ測定回路を備え、
前記ＶＳＷＲ測定回路を用いてＶＳＷＲ値を算出することを特徴とする送信機。
【請求項１４】
方向性結合器を用いて、送信信号の反射波電力を測定する反射波電力測定方法であって、
切替部により、切換制御信号に基づいて、前記方向性結合器の進行波モニタ端子と前記方向性結合器の反射波モニタ端子とのいずれかに切り替えて接続されて、進行波または測定反射波を出力するステップと、
制御信号生成部により、パイロット区間タイミング信号に基づいて、前記切換制御信号と、前記送信信号の第１パイロット区間の保持タイミングを制御する第１パイロット区間保持制御信号と、前記送信信号の第２パイロット区間の保持タイミングを制御する第２パイロット区間保持制御信号とを生成するステップと、
Ａ／Ｄ変換器により、前記切替部に接続されて前記進行波または前記測定反射波をＡ／Ｄ変換するステップと、
第１パイロット保持部により、前記切替部が前記進行波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第１パイロット区間保持制御信号に基づき前記進行波の第１パイロット区間を保持するステップと、
第２パイロット保持部により、前記切替部が前記反射波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第２パイロット区間保持制御信号に基づき前記測定反射波の前記第１パイロットから所定時間長だけ離れた第２パイロット区間を保持するステップと、
信号ベクトル正規化部により、前記第１パイロット保持部に保持された第１パイロット信号で、前記第２パイロット保持部に保持された第２パイロット信号を正規化し、正規化測定反射波信号ベクトルを算出するステップと、
漏れ信号ベクトル記憶部により、前記進行波の正規化漏れ信号ベクトルを予め保持する記憶ステップと、
ベクトル差分算出部により、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化進行波漏れ信号ベクトルとの差分から反射波信号ベクトルを算出するステップと、
補正係数算出部により、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記反射波信号ベクトルとの電力比から電力補正係数を算出するステップと、
反射波電力算出部により、前記電力補正係数を用いて測定反射波電力を補正して反射波電力を算出するステップと、
前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化測定反射波信号ベクトルを算出するステップと、
前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化漏れ信号ベクトルとを用いて算出された前記電力補正係数を前記測定反射波電力に乗算して反射波電力を算出するステップとを備える反射波電力測定方法。
【請求項１５】
前記記憶ステップでは、
前記漏れ信号ベクトル記憶部により、前記方向性結合器の出力端子を終端させた場合の進行波の漏れ信号に対して、前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化漏れ信号ベクトルを算出し、予め保持する請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項１６】
前記送信信号の前記第１パイロット信号と前記第２パイロット信号とは、繰り返し送信される同じ信号であることを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項１７】
前記送信信号はＯＦＤＭ信号であって、
前記第１パイロット区間はガード区間及び有効シンボル内ガード区間のいずれか一方の区間であり、
前記第２パイロット区間はガード区間及び有効シンボル内ガード区間のいずれか他方の区間である請求項１６に記載の反射波電力測定方法。
【請求項１８】
第１パイロット記憶部により、前記第２パイロット信号とは異なる既知信号である前記第１パイロット信号を記憶するステップと、
第２パイロット記憶部により、前記第１パイロットとは異なる信号第２パイロット信号を記憶するステップと、
第１パイロット正規化部により、前記第１パイロット保持信号を前記第１パイロット信号で正規化して、第１パイロット正規化信号を算出するステップと、
第２パイロット正規化部により、前記第２パイロット保持信号を前記第２パイロット信号で正規化して、第２パイロット正規化信号を算出するステップと、
前記信号ベクトル正規化部により、前記第１パイロット正規化信号で前記第２パイロット正規化信号を正規化するステップとを含むことを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項１９】
周波数誤差算出部により、前記進行波モニタ端子または前記反射波モニタ端子のいずれかの測定信号について、前記第１パイロット保持部と前記第２パイロット保持部とに保持された２つのパイロット信号間の周波数誤差を算出して、当該周波数誤差を補正するステップ、を備え、
前記信号ベクトル正規化部の入力は、前記周波数誤差補正部で補正されたパイロット信号を含むことを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項２０】
直交復調部により、ＲＦ帯の前記送信信号を直交ベースバンド信号に変換するステップを更に備えることを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項２１】
パイロット区間検出部により、前記前記Ａ／Ｄ変換器に接続される前記進行波モニタ端子又は前記反射波モニタ端子から出力される送信信号のパイロット区間を検出するステップを備え、
前記パイロット区間タイミング信号は、前記パイロット区間検出部が出力するタイミング信号であることを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項２２】
周波数領域変換部により、時間領域信号を周波数領域信号に変換するステップと、
正規化部により、周波数領域の第１パイロット信号で、周波数領域の第２パイロット信号を各周波数成分毎に正規化するステップと、
周波数平均化部により、当該正規化した各周波数成分を、周波数方向に平均化するステップと、
時間平均化部により、複数のパイロット信号について平均化するステップとを備え、
周波数領域の測定反射波信号ベクトルと漏れ信号ベクトルとを算出するステップとを備えることを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項１】
方向性結合器を用いて、送信信号の反射波電力を測定する反射波電力測定回路であって、
切換制御信号に基づいて、前記方向性結合器の進行波モニタ端子と前記方向性結合器の反射波モニタ端子とのいずれかに切り替えて接続されて、進行波または測定反射波を出力する切替部と、
パイロット区間タイミング信号に基づいて、前記切換制御信号と、前記送信信号の第１パイロット区間の保持タイミングを制御する第１パイロット区間保持制御信号と、前記送信信号の第２パイロット区間の保持タイミングを制御する第２パイロット区間保持制御信号とを生成する制御信号生成部と、
前記切替部に接続されて前記進行波または前記測定反射波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記切替部が前記進行波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第１パイロット区間保持制御信号に基づき前記進行波の第１パイロット区間を保持する第１パイロット保持部と、
前記切替部が前記反射波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第２パイロット区間保持制御信号に基づき前記測定反射波の前記第１パイロットから所定時間長だけ離れた第２パイロット区間を保持する第２パイロット保持部と、
前記第１パイロット保持部に保持された第１パイロット信号で、前記第２パイロット保持部に保持された第２パイロット信号を正規化し、正規化測定反射波信号ベクトルを算出する信号ベクトル正規化部と、
前記進行波の正規化漏れ信号ベクトルを予め保持する漏れ信号ベクトル記憶部と、
前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化進行波漏れ信号ベクトルとの差分から反射波信号ベクトルを算出するベクトル差分算出部と、
前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記反射波信号ベクトルとの電力比から電力補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記電力補正係数を用いて測定反射波電力を補正して反射波電力を算出する反射波電力算出部とを備え、
前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化測定反射波信号ベクトルを算出し、
前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化漏れ信号ベクトルとを用いて算出された前記電力補正係数を前記測定反射波電力に乗算して反射波電力を算出することを特徴とする反射波電力測定回路。
【請求項２】
前記漏れ信号ベクトル記憶部は、
前記方向性結合器の出力端子を終端させた場合の進行波の漏れ信号に対して、前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化漏れ信号ベクトルを算出し、予め保持することを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項３】
前記送信信号の前記第１パイロット信号と前記第２パイロット信号とは、繰り返し送信される同じ信号であることを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項４】
前記送信信号はＯＦＤＭ信号であって、
前記第１パイロット区間はガード区間及び有効シンボル内ガード区間のいずれか一方の区間であり、
前記第２パイロット区間はガード区間及び有効シンボル内ガード区間のいずれか他方の区間である請求項３に記載の反射波電力測定回路。
【請求項５】
前記第１パイロット信号と前記第２パイロット信号とは互いに異なる既知信号であって、
前記反射波電力測定回路は、第１パイロット信号を記憶する第１パイロット記憶部と、
第２パイロット信号を記憶する第２パイロット記憶部と、
前記第１パイロット保持信号を前記第１パイロット信号で正規化して、第１パイロット正規化信号を算出する第１パイロット正規化部と、
前記第２パイロット保持信号を前記第２パイロット信号で正規化して、第２パイロット正規化信号を算出する第２パイロット正規化部とをさらに備え、
前記信号ベクトル正規化部は、前記第１パイロット正規化信号で前記第２パイロット正規化信号を正規化することを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項６】
前記反射波電力測定回路は、
前記進行波モニタ端子または前記反射波モニタ端子のいずれかの測定信号について、前記第１パイロット保持部と前記第２パイロット保持部とに保持された２つのパイロット信号間の周波数誤差を算出する周波数誤差算出部と、
前記周波数誤差を補正する周波数誤差補正部とを備え、
前記信号ベクトル正規化部の入力は、前記周波数誤差補正部で補正されたパイロット信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項７】
前記反射波電力測定回路は、さらに直交復調部を備え、
ＲＦ帯の前記送信信号を直交ベースバンド信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項８】
前記反射波電力測定回路は、
前記前記Ａ／Ｄ変換器に接続される前記進行波モニタ端子又は前記反射波モニタ端子から出力される送信信号のパイロット区間を検出するパイロット区間検出部を更に備え、
前記パイロット区間タイミング信号は、前記パイロット区間検出部が出力するタイミング信号であることを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項９】
前記信号ベクトル正規化部は、
時間領域信号を周波数領域信号に変換する周波数領域変換部と、
周波数領域の第１パイロット信号で、周波数領域の第２パイロット信号を各周波数成分毎に正規化する正規化部と、
当該正規化した各周波数成分を、周波数方向に平均化する周波数平均化部と、
複数のパイロット信号について平均化する時間平均化部とを備え、
周波数領域の測定反射波信号ベクトルと漏れ信号ベクトルとを算出することを特徴とする請求項１に記載の反射波電力測定回路。
【請求項１０】
請求項１に記載の反射波電力測定回路と、
進行波電力算出部と、を備え、
前記反射波電力測定回路が算出する反射波電力と、前記進行波電力算出部が算出する進行波電力とを用いてＶＳＷＲを算出することを特徴とするＶＳＷＲ測定回路。
【請求項１１】
前記進行波電力は、
前記切替部の接続先を前記進行波モニタ端子に切り換えて前記進行波を測定して算出されることを特徴とする請求項１０記載のＶＳＷＲ測定回路。
【請求項１２】
請求項１に記載の反射波電力測定回路を備え、
前記反射波電力測定回路を用いて反射波電力算出することを特徴とする送信機。
【請求項１３】
請求項１０に記載のＶＳＷＲ測定回路を備え、
前記ＶＳＷＲ測定回路を用いてＶＳＷＲ値を算出することを特徴とする送信機。
【請求項１４】
方向性結合器を用いて、送信信号の反射波電力を測定する反射波電力測定方法であって、
切替部により、切換制御信号に基づいて、前記方向性結合器の進行波モニタ端子と前記方向性結合器の反射波モニタ端子とのいずれかに切り替えて接続されて、進行波または測定反射波を出力するステップと、
制御信号生成部により、パイロット区間タイミング信号に基づいて、前記切換制御信号と、前記送信信号の第１パイロット区間の保持タイミングを制御する第１パイロット区間保持制御信号と、前記送信信号の第２パイロット区間の保持タイミングを制御する第２パイロット区間保持制御信号とを生成するステップと、
Ａ／Ｄ変換器により、前記切替部に接続されて前記進行波または前記測定反射波をＡ／Ｄ変換するステップと、
第１パイロット保持部により、前記切替部が前記進行波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第１パイロット区間保持制御信号に基づき前記進行波の第１パイロット区間を保持するステップと、
第２パイロット保持部により、前記切替部が前記反射波モニタ端子の側に切り替え接続されると、前記第２パイロット区間保持制御信号に基づき前記測定反射波の前記第１パイロットから所定時間長だけ離れた第２パイロット区間を保持するステップと、
信号ベクトル正規化部により、前記第１パイロット保持部に保持された第１パイロット信号で、前記第２パイロット保持部に保持された第２パイロット信号を正規化し、正規化測定反射波信号ベクトルを算出するステップと、
漏れ信号ベクトル記憶部により、前記進行波の正規化漏れ信号ベクトルを予め保持する記憶ステップと、
ベクトル差分算出部により、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化進行波漏れ信号ベクトルとの差分から反射波信号ベクトルを算出するステップと、
補正係数算出部により、前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記反射波信号ベクトルとの電力比から電力補正係数を算出するステップと、
反射波電力算出部により、前記電力補正係数を用いて測定反射波電力を補正して反射波電力を算出するステップと、
前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化測定反射波信号ベクトルを算出するステップと、
前記正規化測定反射波信号ベクトルと前記正規化漏れ信号ベクトルとを用いて算出された前記電力補正係数を前記測定反射波電力に乗算して反射波電力を算出するステップとを備える反射波電力測定方法。
【請求項１５】
前記記憶ステップでは、
前記漏れ信号ベクトル記憶部により、前記方向性結合器の出力端子を終端させた場合の進行波の漏れ信号に対して、前記第１パイロット信号を基準として前記第２パイロット信号を正規化して正規化漏れ信号ベクトルを算出し、予め保持する請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項１６】
前記送信信号の前記第１パイロット信号と前記第２パイロット信号とは、繰り返し送信される同じ信号であることを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項１７】
前記送信信号はＯＦＤＭ信号であって、
前記第１パイロット区間はガード区間及び有効シンボル内ガード区間のいずれか一方の区間であり、
前記第２パイロット区間はガード区間及び有効シンボル内ガード区間のいずれか他方の区間である請求項１６に記載の反射波電力測定方法。
【請求項１８】
第１パイロット記憶部により、前記第２パイロット信号とは異なる既知信号である前記第１パイロット信号を記憶するステップと、
第２パイロット記憶部により、前記第１パイロットとは異なる信号第２パイロット信号を記憶するステップと、
第１パイロット正規化部により、前記第１パイロット保持信号を前記第１パイロット信号で正規化して、第１パイロット正規化信号を算出するステップと、
第２パイロット正規化部により、前記第２パイロット保持信号を前記第２パイロット信号で正規化して、第２パイロット正規化信号を算出するステップと、
前記信号ベクトル正規化部により、前記第１パイロット正規化信号で前記第２パイロット正規化信号を正規化するステップとを含むことを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項１９】
周波数誤差算出部により、前記進行波モニタ端子または前記反射波モニタ端子のいずれかの測定信号について、前記第１パイロット保持部と前記第２パイロット保持部とに保持された２つのパイロット信号間の周波数誤差を算出して、当該周波数誤差を補正するステップ、を備え、
前記信号ベクトル正規化部の入力は、前記周波数誤差補正部で補正されたパイロット信号を含むことを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項２０】
直交復調部により、ＲＦ帯の前記送信信号を直交ベースバンド信号に変換するステップを更に備えることを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項２１】
パイロット区間検出部により、前記前記Ａ／Ｄ変換器に接続される前記進行波モニタ端子又は前記反射波モニタ端子から出力される送信信号のパイロット区間を検出するステップを備え、
前記パイロット区間タイミング信号は、前記パイロット区間検出部が出力するタイミング信号であることを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【請求項２２】
周波数領域変換部により、時間領域信号を周波数領域信号に変換するステップと、
正規化部により、周波数領域の第１パイロット信号で、周波数領域の第２パイロット信号を各周波数成分毎に正規化するステップと、
周波数平均化部により、当該正規化した各周波数成分を、周波数方向に平均化するステップと、
時間平均化部により、複数のパイロット信号について平均化するステップとを備え、
周波数領域の測定反射波信号ベクトルと漏れ信号ベクトルとを算出するステップとを備えることを特徴とする請求項１４に記載の反射波電力測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１９１３４１（Ｐ２０１２−１９１３４１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１８９２（Ｐ２０１１−５１８９２）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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