(57)【要約】【課題】ＤＢＦアンテナシステムにおいて動作確認を行うためには、汎用測定器を用い、各構成品の入出力を順番に確認していたため、手間と時間が非常にかかる上、場合によっては設置したままでは確認作業ができなかった。【解決手段】送信側の各構成機器から、対応した受信側の各構成機器へ信号をフィードバックする経路を設け、自動的に信号の伝搬する経路を切替へ、送信信号処理部から既知の信号を送信したときの受信信号を確認することにより、各構成機器の異常検出を設置したまま、自動的に実施できるようにした。【選択図】                図１
2004153606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル・ビーム・フォーミング方式を用いたデジタル・ビーム・フォーミング・アンテナシステム（ＤＢＦアンテナシステム）において、送信信号のデジタル処理を行い、少なくとも基準信号発生機能を備えた送信信号処理部と、
受信信号のデジタル処理を行う受信信号処理部と、
上記送信信号の周波数をアップコンバートするＮチャンネル分（Ｎ≧２）の送信中間周波数変換部と、
上記受信信号の周波数をダウンコンバートするＮチャンネル分の受信中間周波数変換部と、
Ｎチャンネル分の第１の送信ＲＦ部と、
Ｎチャンネル分の第１の受信ＲＦ部と、
上記送信中間周波数変換部の出力信号を入力し、上記第１の受信ＲＦ部が受信可能な周波数帯の信号を出力する第２の送信ＲＦ部と、
上記第１の送信ＲＦ部の出力信号を入力して上記受信中間周波数変換部が受信可能な周波数帯の信号を出力する第２の受信ＲＦ部と、
上記第２の送信ＲＦ部を上記第１の受信ＲＦ部のＮチャンネルに分配する分配器と、
上記第１の送信ＲＦ部のＮチャンネルから１チャンネルを選択する切替器と、上記送信信号処理部のＮチャンネル出力および上記受信中間周波数変換部のＮチャンネル出力のいずれか一方を選択する第１のセレクタと、
上記送信中間周波数変換部のＮチャンネル出力および上記第１の受信ＲＦ部のＮチャンネル出力および第２の送信ＲＦ部のいずれを選択する第２のセレクタと、
上記分配器の出力と受信アンテナの受信信号のいずれか一方を選択する第３のセレクタと、
を備え、
上記第１のセレクタおよび／または上記第２のセレクタおよび／または上記第３のセレクタにおいて、Ｎチャンネル分のセレクタ出力の組み合わせによる確認の結果に基づいて、上記ＤＢＦアンテナシステム各部位の異常状態を検出する異常検出機能を備えたことを特徴とするＤＢＦアンテナシステム。
【請求項２】
上記送信信号処理部のＮチャンネル出力側と、上記第１のセレクタにおけるＮチャンネル分の入力側の間に、Ｎチャンネル分の入出力の組み合わせによる切り替えを行う入出力切替器を設け、上記送信信号処理部または上記受信信号処理部の異常検出を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＦアンテナシステム。
【請求項３】
上記送信中間周波数変換部のＮチャンネル出力側と、上記第２の送信ＲＦ部の間に、Ｎチャンネル分の入力切り替えを行う第２の切替器を設け、上記第１の受信ＲＦ部への入力を切り替えることにより、上記第１の受信ＲＦ部の異常検出を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＦアンテナシステム。
【請求項４】
上記第２の受信ＲＦ部と、上記第２のセレクタにおけるＮチャンネル分の入力側の間に、Ｎチャンネル分の入力を切り替えを行う第２の分配器を設け、上記第２のセレクタへの入力を切り替えることにより、上記第１の送信ＲＦ部の異常検出を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＦアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、デジタル・ビーム・フォーミングアンテナシステム（以下、ＤＢＦアンテナシステム）に関し、特に、自システムの構成機器を利用して異常検出機能を設けたＤＢＦアンテナシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＤＢＦアンテナシステムは、複数のアンテナ素子、それらに対応した周波数変換部、デジタル化や位相検波を行う信号処理回路、さらに、ビーム形成を行うビーム形成手段を備え振幅位相制御後に加算処理することによりビーム出力を得るというものであり、複数のビームを同時に形成できるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２０９７５０（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ＤＢＦアンテナシステムにおいて、動作確認を行うためには、シグナルジェネレータとスペクトラムアナライザのような汎用測定器を準備し、各構成品の入出力を順番に確認していた。
【０００５】
しかしながら、ＤＢＦアンテナは複数のアンテナ素子とそれらに対応した多数の構成品から成り立つため、すべての構成品の動作確認を行うことは非常に手間のかかる作業であり、また設置場所によっては、一度全ての機材をとりはずさないと動作の再確認を行うことが困難であった。
【０００６】
この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、ＤＢＦアンテナシステムで重要な信号の入出力経路を、機器間の接続を取り外して人力で測定することなく、自動で異常検出、異常機器の特定を行うことのできるＤＢＦアンテナシステムを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明によるＤＢＦアンテナシステムは、デジタル・ビーム・フォーミング方式を用いたＤＢＦアンテナシステム）において、送信信号のデジタル処理を行い、少なくとも基準信号発生機能を備えた送信信号処理部と、受信信号のデジタル処理を行う受信信号処理部と、送信信号の周波数をアップコンバートするＮチャンネル分（Ｎ≧２）の送信中間周波数変換部と、受信信号の周波数をダウンコンバートするＮチャンネル分の受信中間周波数変換部と、Ｎチャンネル分の第１の送信ＲＦ部と、Ｎチャンネル分の第１の受信ＲＦ部と、送信中間周波数変換部の出力信号を入力し、第１の受信ＲＦ部が受信可能な周波数帯の信号を出力する第２の送信ＲＦ部と、第１の送信ＲＦ部の出力信号を入力して受信中間周波数変換部が受信可能な周波数帯の信号を出力する第２の受信ＲＦ部と、第２の送信ＲＦ部を第１の受信ＲＦ部のＮチャンネルに分配する分配器と、第１の送信ＲＦ部のＮチャンネルから１チャンネルを選択する切替器と、送信信号処理部のＮチャンネル出力および受信中間周波数変換部のＮチャンネル出力のいずれか一方を選択する第１のセレクタと、送信中間周波数変換部のＮチャンネル出力および第１の受信ＲＦ部のＮチャンネル出力および第２の送信ＲＦ部のいずれを選択する第２のセレクタと、分配器の出力と受信アンテナの受信信号のいずれか一方を選択する第３のセレクタとを備え、第１のセレクタおよび／または第２のセレクタおよび／または第３のセレクタにおいて、Ｎチャンネル分のセレクタ出力の組み合わせによる確認の結果に基づいて、ＤＢＦアンテナシステム各部位の異常状態を検出する異常検出機能を備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示すＤＢＦアンテナシステムであり、送信信号のデジタル処理を行う送信信号処理部１、受信信号のデジタル処理を行う受信信号処理部２、送信信号を周波数をアップコンバートするための送信中間周波数変換部３、周波数をダウンコンバートする受信中間周波数変換部４、最終段のアップコンバート装置で送信すべき周波数帯へ変換する送信ＲＦ部（１）５、受信すべき周波数帯を受信中間周波数変換部４で処理できる周波数帯までダウンコンバートする受信ＲＦ部（１）６、送信アンテナ素子７、受信アンテナ素子８、既知の基準信号発生回路を内蔵した送信信号処理部９、送信中間周波数変換部３の出力信号を入力して受信ＲＦ部（１）６が受信できる周波数帯の信号を出力する送信ＲＦ部（２）１０、送信ＲＦ部（１）５の出力信号を入力して受信中間周波数変換部４が受信できる周波数帯の信号を出力する受信ＲＦ部（２）１１、１ｃｈの入力をｎｃｈに分配する分配器（１）１２、ｎｃｈの入力信号から１ｃｈだけ選択して出力する切替器（１）１３、受信信号処理部２への入力を送信信号処理部９と受信中間周波数変換部４からどちらか一方を選択するセレクタ（１）１４、受信中間周波数変換部４への入力を送信中間周波数変換部３と受信ＲＦ部（１）６からどちらか一方を選択するセレクタ（２）１５、受信中間周波数変換部４への入力を送信中間周波数変換部３と受信ＲＦ部（１）６と受信ＲＦ部（２）１１からどれか一つを選択するセレクタ（２’）１６、受信ＲＦ部（１）１１への入力を分配器（１）１２と受信アンテナ素子８からどちらか一方を選択するセレクタ（３）１７により構成されている。
【０００９】
また、図２は、ＤＢＦアンテナシステムの異常検出手順をフローチャートで示している。
【００１０】
さらに、図３は、図２のフローチャートにおける処理１〜処理４の結果に対して、図１に示すＤＢＦアンテナシステムの各構成品の正常、異常を判断するための対応を示している。
【００１１】
まず、処理１として、セレクタ（ｓ１）１４の入力を図中”１”側に設定（Ｓ１０１）し、送信信号処理部９から基準信号を送信し（Ｓ１０２）、受信信号処理部２で受信処理（Ｓ１０３）を行う。ここで、０〜ｎの各チャネルに正しく信号が受信できているかを確認（Ｓ１０４）し、受信できていない場合は、チャネル番号を記録（Ｓ１０５）する。
【００１２】
また、処理２として、セレクタ（ｓ１）１４の入力を  図中”２”側に設定（Ｓ１１１）すると共に、セレクタ（ｓ２）１５，セレクタ（ｓ２’）１６の入力を図中”３”側に設定（Ｓ１１２）し、送信信号処理部９から基準信号を送信し（Ｓ１１３）、受信信号処理部２で受信処理（Ｓ１１４）を行う。ここで、０〜ｎの各チャネルに正しく信号が受信できているかを確認（Ｓ１１５）し、受信できていない場合はチャネル番号を記録（Ｓ１１６）する。
【００１３】
また、処理３として、セレクタ（ｓ２）１５，セレクタ（ｓ２’）１６の入力を図中”４”側に設定（Ｓ１２１）すると共に、セレクタ（ｓ３）１７の入力を図中”６”側に設定（Ｓ１２２）し、送信信号処理部９から基準信号を送信し（Ｓ１２３）、受信信号処理部２で受信処理（Ｓ１２４）を行う。ここで、０〜ｎの各チャネルに正しく信号が受信できているかを確認（Ｓ１２５）し、受信できていない場合はチャネル番号を記録（Ｓ１２６）する。
【００１４】
また、処理４として、セレクタ（ｓ２’）１６の入力を図中”１５側に設定（Ｓ１３１）すると共に、切替器（１）１３の入力を０ｃｈに設定（Ｓ１３２）し、送信信号処理部９から基準信号を送信し（Ｓ１３３）、受信信号処理部２で受信処理（Ｓ１３４）を行う。ここで、０ｃｈの信号が正しく受信できているかを確認（Ｓ１３５）し、受信できていない場合はチャネル番号を記録（Ｓ１３６）する。次に切替器（１）１３の入力が最終チャネルｎｃｈであるかを確認し（Ｓ１３７）、ｎｃｈでなければ次のチャネルへ順次切り替え（Ｓ１３８）、再度（Ｓ１３３）の処理に戻る。切替器（１）１３の入力が０ｃｈからｎｃｈまですべて完了したら、結果判定（Ｓ１４０）を実施する。
【００１５】
図３は、この実施の形態における異常検出判定の対応を示す、一実施例である。
この図において、上側の表は、図２の処理１から処理４の夫々の処理をｎチャンネル（ｎｃｈ：ｎ＝１６）に展開して実施した全パターン（１６通り）を示している。
また、下側の表は、処理１から処理４の夫々の処理結果の１６種のパターンとその信号経路も考慮することにより、ＤＢＦアンテナシステムを構成する各構成品（部位）に対して、夫々の構成品（部位）の異常状態の可能性について、システム自体の使用可否も含めて、予測したものである。
なお、表中の△印に併記した番号は、上記１６種のパターンと信号経路も勘案して、異常度合を推定した一事例であり、数値が大きいほど異常の可能性が高いことを示す。
【００１６】
以上のように、送信側で出力する送信信号を受信側で受ける経路を各構成機器間で設け、これらの経路を変化させるごとに送信信号を受信側で異常判定し、これら複数の異常判定結果を評価することによって機器の異常個所を推定及び特定できるようにした。
【００１７】
この実施の形態によれば、自動的にシステムを構成する機器の異常個所を推定、及び特定できる。
【００１８】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２を示す異常検出機構であり、実施の形態１の信号処理部における異常検出機構を改良したもので、受信信号のデジタル処理を行う受信信号処理部２、送信信号を周波数をアップコンバートするための送信中間周波数変換部３、周波数をダウンコンバートする受信中間周波数変換部４、既知の基準信号発生回路を内蔵した送信信号処理部９、受信信号処理部２への入力を送信信号処理部９と受信中間周波数変換部４からどちらか一方を選択するセレクタ（１）１４、０ｃｈからｎｃｈの入出力を備え、入出力間の接続を自由に切り替えられる入出力切替器１８からなる。
【００１９】
また、図５は、信号処理部の異常検出手順フローを示している。
【００２０】
図２で示す処理１に対し、図５で示す処理１’では、セレクタ（ｓ１）１４の入力を”１”に設定（Ｓ２０１）し、入出力切替器１８の入力側を０ｃｈに設定（Ｓ２０２）、入出力切替器１８の出力側も０ｃｈに設定（Ｓ２０３）し、送信信号処理部９から基準信号を送信し（Ｓ２０４）、受信信号処理部２で受信処理（Ｓ２０５）を行う。ここで、正しく信号が受信できているかを確認（Ｓ２０６）し、その状態を記録（Ｓ２０７）する。
次に、入出力切替器１８の入力側のチャネルが最終チャネルｎｃｈでないかを確認し（Ｓ２０８）、ｎｃｈでなければ順次、次のチャネルへ切り替え（Ｓ２０９）、Ｓ２０４の処理へ戻り、入出力切替器１８の入力側のチャネルが０ｃｈからｎｃｈまでの全ての場合において受信側の０ｃｈで正しく受信できるかを確認する。
さらに、入出力切替器１８の出力側が最終チャネルｎｃｈでないかを確認し（Ｓ２１０）、ｎｃｈでなければ順次、次のチャネルへ切り替え（Ｓ２１１）、Ｓ２０３の処理へ戻り、再度、入出力切替器１８の入力側のチャネルが０ｃｈからｎｃｈまでの全ての場合において正しく受信できるかを確認する。このように、入出力切替器１８の出力側のチャネルも０ｃｈからｎｃｈまで全ての場合において確認する。
【００２１】
送信側のチャネルと受信側のチャネルが固定されている場合、異常を検知しても、送信側の異常か受信側の異常かの判断はできないが、上記のように送信側のチャネルと受信側のチャネルの組み合わせを変えて同様の確認を行うことにより、一度でも正常と判断できた送信側のチャネルと受信側のチャネルは、共に正常であり、これらと接続して異常となった各チャネルは、その接続相手が異常であると判定できる。
【００２２】
この実施の形態によれば、入出力間の接続を自由に切り替えられる入出力切替器により送信側のチャネルと受信側のチャネルの組み合わせを自由に変える事ができる機構を有し、異常個所をより細かく特定できる。
【００２３】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３を示す異常検出機構であり、実施の形態１の受信ＲＦ部における異常検出機構を改良したもので、送信信号を周波数をアップコンバートするための送信中間周波数変換部３、周波数をダウンコンバートする受信中間周波数変換部４、最終段のアップコンバート装置で送信すべき周波数帯へ変換する送信ＲＦ部（１）５、受信すべき周波数帯を受信中間周波数変換部４で処理できる周波数帯までダウンコンバートする受信ＲＦ部（１）６、送信アンテナ素子７、受信アンテナ素子８、送信中間周波数変換部３の出力信号を入力して受信ＲＦ部（１）６が受信できる周波数帯の信号を出力する送信ＲＦ部（２）１０、送信ＲＦ部（１）５の出力信号を入力して受信中間周波数変換部４が受信できる周波数帯の信号を出力する受信ＲＦ部（２）１１、１ｃｈの入力をｎｃｈに分配する分配器（１）１２、ｎｃｈの入力信号から１ｃｈだけ選択して出力する切替器（１）１３、受信中間周波数変換部４への入力を送信中間周波数変換部３と受信ＲＦ部（１）６からどちらか一方を選択するセレクタ（２）１５、受信中間周波数変換部４への入力を送信中間周波数変換部３と受信ＲＦ部（１）６と受信ＲＦ部（２）１１からどれか一つを選択するセレクタ（２’）１６、受信ＲＦ部（１）１１への入力を分配器（１）１２と受信アンテナ素子８からどちらか一方を選択するセレクタ（３）１７、送信中間周波数変換部３の０ｃｈからｎｃｈを入力し、その中のあるチャネルを選択して出力できる切替器（２）１９からなる。
【００２４】
また、図７は、受信ＲＦ部の異常検出手順フローを示している。
【００２５】
図２で示す処理３に対し、図７で示す処理３’では、セレクタ（ｓ２）１５，セレクタ（ｓ２’）１６の入力を”４”に設定（Ｓ３０１）し、セレクタ（ｓ３）１７の入力を”６”に設定（Ｓ３０２）し、切替器（２）１９の入力を０ｃｈに設定（Ｓ３０３）した上で、送信信号処理部９から基準信号を送信し（Ｓ３０４）、受信信号処理部２で受信処理（Ｓ３０５）を行う。
ここで、全てのチャネルでの受信が正しく行われているかを確認（Ｓ３０６）し、全て異常であれば送信側の０ｃｈに異常がある可能性が高いと判断し、切替器（２）１９の入力側のチャネルが最終チャネルｎｃｈでないかを確認（Ｓ３０７）した上で、ｎｃｈでなければ順次、次のチャネルへ切り替え（Ｓ３０８）、Ｓ３０４の処理へ戻る。Ｓ３０６の結果、正常なチャネルが１つでもあれば送信側に問題は無いと判断し、ここで異常となったチャネルを記録し、処理を終了する。
【００２６】
この実施の形態によれば、受信ＲＦ部（１）６へ入力するための送信側のチャネルを切り替えられる機構を有することで、送信側機器の異常による受信側機器の異常検知能力低下を防止できる。
【００２７】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４を示す異常検出機構であり、実施の形態１の送信ＲＦ部における異常検出機構を改良したものであり、送信信号を周波数をアップコンバートするための送信中間周波数変換部３、周波数をダウンコンバートする受信中間周波数変換部４、最終段のアップコンバート装置で送信すべき周波数帯へ変換する送信ＲＦ部（１）５、受信すべき周波数帯を受信中間周波数変換部４で処理できる周波数帯までダウンコンバートする受信ＲＦ部（１）６、送信アンテナ素子７、受信アンテナ素子８、送信中間周波数変換部３の出力信号を入力して受信ＲＦ部（１）６が受信できる周波数帯の信号を出力する送信ＲＦ部（２）１０、送信ＲＦ部（１）５の出力信号を入力して受信中間周波数変換部４が受信できる周波数帯の信号を出力する受信ＲＦ部（２）１１、１ｃｈの入力をｎｃｈに分配する分配器（１）１２、ｎｃｈの入力信号から１ｃｈだけ選択して出力する切替器（１）１３、受信中間周波数変換部４への入力を送信中間周波数変換部３と受信ＲＦ部（１）６と受信ＲＦ部（２）１１からどれか一つを選択するセレクタ（２’）１６、受信ＲＦ部（１）１１への入力を分配器（１）１２と受信アンテナ素子８からどちらか一方を選択するセレクタ（３）１７、受信ＲＦ部（２）６の出力を、０ｃｈ〜ｎｃｈに対応したｎ個のセレクタ（ｓ２’）１６に分配する分配器（２）２０からなる。
【００２８】
また図９は、送信ＲＦ部の異常検出手順フローを示している。
【００２９】
図２で示す処理４に対し図９で示す処理４’では、セレクタ（ｓ２’）１６の入力を”５”に設定（Ｓ４０１）し、切替器（１）１３の入力を０ｃｈに設定（Ｓ４０２）した上で、送信信号処理部９から基準信号を送信し（Ｓ４０３）、受信信号処理部２で受信処理（Ｓ４０４）を行う。ここで全てのチャネルでの受信が正しく行われているかを確認（Ｓ４０５）し、全て異常であれば送信側の０ｃｈに異常があると判断し、それを記録する（Ｓ４０６）。
また、Ｓ４０５の結果、１つでも正常となった場合は、送信側には問題が無く、異常となった受信側のチャネルの問題であるので、以後の異常検知の判断に、これらの受信側のチャネルは使用しないこととし、切替器（１）１３の入力が最終チャネルｎｃｈでないかを確認（Ｓ４０７）した上で、ｎｃｈでなければ順次、次のチャネルへ切り替え（Ｓ４０８）、Ｓ４０３の処理へ戻り、同様に切替器１３の入力側のチャネルが０ｃｈからｎｃｈまでの全ての場合において受信側ので正しく受信できるかを確認する。
【００３０】
この実施の形態によれば、送信ＲＦ部（１）５の出力を複数の受信側のチャネルで確認することで、受信側機器の異常による送信側機器の異常検知能力低下を防止できる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、信号処理部、中間周波数処理部、ＲＦ部などの複数の機器を備えて、夫々が送信部と受信部で構成されており、容易にかつ自動的に夫々の構成機器の異常個所を推定し特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるＤＢＦアンテナシステムの実施の形態１を示す図である。
【図２】この発明によるＤＢＦアンテナシステムの実施の形態１での処理を示すフロー図である。
【図３】この発明によるＤＢＦアンテナシステムの実施の形態１における異常検出判定の対応を示す図である。
【図４】この発明によるＤＢＦアンテナシステムの実施の形態２を示す図である。
【図５】この発明によるＤＢＦアンテナシステムの実施の形態２での処理の一部を示すフロー図である。
【図６】この発明によるＤＢＦアンテナシステムの実施の形態３を示す図である。
【図７】この発明によるＤＢＦアンテナシステムの実施の形態３での処理の一部を示すフロー図である。
【図８】この発明によるＤＢＦアンテナシステムの実施の形態４を示す図である。
【図９】この発明によるＤＢＦアンテナシステムの実施の形態４での処理の一部を示すフロー図である。
【符号の説明】
１    送信信号処理部、２    受信信号処理部、３    送信中間周波数変換部、
４    受信中間周波数変換部、５    送信ＲＦ部、６    受信ＲＦ部、
７    送信アンテナ素子、８    受信アンテナ素子、９    送信信号処理部、
１０    送信ＲＦ部、１１    受信ＲＦ部、１２    分配器、１３    切替器、
１４    セレクタ、１５    セレクタ、１６    セレクタ、１７    分配器、
１８    入出力切替器、１９    切替器、２０    分配器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004153606.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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