(57)【要約】【課題】無線中継増幅装置Ｔ１における両アンテナ１及び８間の結合量悪化による異常発振を的確に検出する。【解決手段】無線中継増幅装置Ｔ１は、無線信号の中継時に、無線信号を増幅する可変増幅部６及び１２と、可変増幅部６及び１２で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が、疑似正弦波状に振動する場合、無線増幅信号が所定の発振状態であると判定する演算処理部１４とを備えている。【選択図】図１
2013187671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号の中継時に、前記無線信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が、疑似正弦波状に振動する場合、前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定する演算処理部と
を備えることを特徴とする無線中継増幅装置。
【請求項２】
前記増幅部が、利得を可変して前記無線信号を増幅するものであり、
前記演算処理部が前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定した場合に、前記増幅部の利得が制限される
ことを特徴とする請求項１に記載の無線中継増幅装置。
【請求項３】
前記演算処理部が、前記疑似正弦波状の振動の最大値と最小値の差分に応じて前記所定の発振状態の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線中継増幅装置。
【請求項４】
前記演算処理部が、前記疑似正弦波状の振動の最大値と最小値の差分と周波数差とに応じて前記所定の発振状態の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線中継増幅装置。
【請求項５】
前記無線増幅信号の雑音成分が、下り系前記無線信号と上り系前記無線信号とを同相で合成することで生成されたものである
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線中継増幅装置。
【請求項６】
前記無線増幅信号の雑音成分が、下り系前記無線信号と上り系前記無線信号とを遅延加算することで生成されたものである
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線中継増幅装置。
【請求項７】
前記演算処理部が前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定した場合に、その旨の警報が送出される
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無線中継増幅装置。
【請求項８】
無線信号の中継時に、前記無線信号を増幅する増幅部を用い、
前記増幅部で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が、疑似正弦波状に振動する場合、前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定する
ことを特徴とする無線中継増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線中継増幅装置及び無線中継増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線中継増幅装置には、例えば特許文献１に記載されているように、運用帯域内の下り無線信号および上り無線信号それぞれの一部を検波し、ある基準値を超えたら異常発振状態と判定するものがある。しかしながら、例えば過大な無線信号（通信しているキャリアを含む）が入力された場合においては、異常発振状態でもないのに異常発振と誤判定しまう場合があるという課題があった。
【０００３】
また、特許文献１に記載の無線中継増幅装置では、無線中継増幅装置の設置後に、例えば、両アンテナ間に存在していた障害物が撤去されたことにより結合量が悪化して異常発振状態になった場合、その旨を示すＬＥＤが点灯する。しかし、その異常発振状態が長時間継続した場合には、回線設計で定めた熱雑音レベルを超えるため携帯電話システムの加入者容量の低下や過大出力状態になっている。そのため下り系増幅部、上り系増幅部が劣化するまたは故障するという可能性があった。
【０００４】
これに対し、特許文献２には、アンテナからの干渉信号と、この干渉信号と位相を１８０度ずらした逆位相の干渉抑圧信号を生成し、合成することにより、干渉信号を打ち消す技術が示されている。この特許文献２には、干渉信号と干渉抑制信号との位相差が１８０度からずれた場合に発生する発振現象を、ダイオード検波を用いて検出する構成が示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、受信信号復調器で波形品質を監視し、異常な値になったら減衰量を制御するという技術が示されている。波形品質を監視は、信号対干渉雑音比の値を測定し、それを所定の基準レベルと比較することで行われる。ただし、信号対干渉雑音比の劣化の原因には回り込みによるもののほか、受信信号のレベルが小さい場合や、干渉信号による場合があり、この場合には、装置利得を制御する前後の信号対干渉雑音比を比較することで誤検出による不具合を回避するという構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２２５１０２号公報
【特許文献２】特開２００４−０４８２０４号公報
【特許文献３】特開２００８−２８３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１〜３に記載されている技術では、過大な無線信号が入力された場合や、受信信号のレベルが小さい場合に、異常発振状態ではないものを異常発振と誤検出してしまう場合があるという課題があった。
【０００８】
本発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、上記の課題を解決することができる無線中継増幅装置及び無線中継増幅方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため，本発明の無線中継増幅装置は、無線信号の中継時に、前記無線信号を増幅する増幅部と、前記増幅部で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が、疑似正弦波状に振動する場合、前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定する演算処理部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の無線中継増幅方法は、無線信号の中継時に、前記無線信号を増幅する増幅部を用い、前記増幅部で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が、疑似正弦波状に振動する場合、前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、増幅部で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が疑似正弦波状に振動する場合に、無線増幅信号が所定の発振状態であると判定されるので、無線中継増幅装置における両アンテナ間の結合量悪化による異常発振を的確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態としての無線中継増幅装置の構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の発振検出部１３の構成例を示したブロック図である。
【図３】図２のＢＰＦ１１０の通過帯域特性を示した図である。
【図４】図１の演算処理部１４の構成例を示したブロック図である。
【図５】図１の無線中継増幅装置Ｔ１における正常状態時の運用帯域内の周波数特性（ａ）と異常発振時の運用帯域内の周波数特性（ｂ）とを示した図である。
【図６】図１の無線中継増幅装置Ｔ１における正常状態時のキャリアありの運用帯域内の周波数特性（ａ）と異常発振時のキャリアありの運用帯域内の周波数特性（ｂ）とを示した図である。
【図７】図１の無線中継増幅装置Ｔ１におけるチャネル指定信号送出順と出力選択イメージを示した図である。
【図８】図１の無線中継増幅装置Ｔ１におけるチャネル指定信号送出順と等価的周波数特性を示した図である。
【図９】図１の可変増幅部６および１２の制御電圧対利得グラフである。
【図１０】図１の無線中継増幅装置Ｔ１による異常発振検出を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態のチャネル指定信号送出順と等価的周波数特性を示した図である。
【図１２】図１１に示した第２の実施形態における異常発振検出を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態の基本構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明による無線中継増幅装置の実施の形態について説明する。［第１の実施形態の構成］
図１は、本発明の実施形態である無線中継増幅装置Ｔ１の構成例を示したブロック図である。無線中継増幅装置Ｔ１は、アンテナ１、ＤＵＰ（ＤＵＰｌｅｘｅｒ；アンテナ分波器）２、増幅部３、カプラ４、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ；帯域通過フィルタ）５、可変増幅部６、ＤＵＰ７、アンテナ８、増幅部９、カプラ１０、ＢＰＦ１１、可変増幅部１２、発振検出部１３及び演算処理部１４を備えている。無線中継増幅装置Ｔ１は、アンテナ１で下り無線信号を受信し、ＤＵＰ２、増幅部３、カプラ４、ＢＰＦ５、可変増幅部６、及びＤＵＰ７を経てアンテナ８から出力する。一方、無線中継増幅装置Ｔ１は、アンテナ８で上り無線信号を受信し、ＤＵＰ７、増幅部９、カプラ１０、ＢＰＦ１１、可変増幅部１２、及びＤＵＰ２を経てアンテナ１から出力する。カプラ４の出力とカプラ１０の出力は発振検出部１３に供給され、発振検出部１３の検出出力は演算処理部１４に供給されている。演算処理部１４から出力されるチャネル指定信号は発振検出部１３に入力され、２個の制御信号は可変増幅部６及び１２それぞれに入力される。この制御信号は、例えば、所定の電圧値を有するアナログ信号である。本実施形態である無線中継増幅装置Ｔ１は、例えば、携帯電話システムにおける中継装置として用いることができる。
【００１４】
図１の無線中継増幅装置Ｔ１において、ＤＵＰ２は、アンテナ１で受信した下り無線信号を下り無線信号と上り無線信号とに分波し、下り無線信号のみを増幅部３に対して出力する。増幅部３は、ＤＵＰ２から入力した下り無線信号を増幅する。カプラ４は、増幅部３で増幅された下り無線信号を殆ど損失することなくＢＰＦ５へ伝達すると共に一部を発振検出部１３に出力する。ＢＰＦ５は、下り運用帯域の帯域制限を行う。可変増幅部６は、ＢＰＦ５で帯域制限された下り無線信号を利得を可変して増幅する。可変増幅部６は、演算処理部１４から入力される制御信号に基づいて利得を変化させる。ＤＵＰ７は、可変増幅部６から入力した無線信号から下り無線信号と上り無線信号とをＤＵＰ２と同様に分波し、下り無線信号のみをアンテナ８に対して出力する。アンテナ８は、可変増幅部６によって増幅され、ＤＵＰ７で分波され、そして、ＤＵＰ７から入力された下り無線信号を放射する。
【００１５】
一方、ＤＵＰ７は、アンテナ８で受信した上り無線信号を上り無線信号と下り無線信号とに分波し、上り無線信号のみを増幅部９に対して出力する。増幅部９は、ＤＵＰ７から入力した上り無線信号を増幅する。カプラ１０は、増幅部９で増幅された上り無線信号を殆ど損失することなくＢＰＦ１１へ伝達すると共に一部を発振検出部１３に出力する。ＢＰＦ１１は、上り運用帯域の帯域制限を行う。可変増幅部１２は、ＢＰＦ１１で帯域制限された上り無線信号を利得を可変して増幅する。可変増幅部１２は、演算処理部１４から入力される制御信号に基づいて利得を変化させる。ＤＵＰ２は、可変増幅部１２から入力した無線信号から、上り無線信号と下り無線信号とを分波し、上り無線信号のみをアンテナ１に対して出力する、アンテナ１は、可変増幅部１２によって増幅され、ＤＵＰ２で分波され、そして、ＤＵＰ２から入力された上り無線信号を放射する。
【００１６】
また、発振検出部１３は、カプラ４とカプラ１０とのそれぞれの出力と、演算処理部１４から出力されたチャネル指定信号とを入力する。発振検出部１３は、チャネル指定信号にしたがって指定される周波数のローカル出力を生成する。そして、発振検出部１３は、生成したローカル出力とカプラ４の出力との混合出力と、生成したローカル出力とカプラ１０の出力との混合出力とを、同相合成し、狭帯域の帯域制限を行い、検波後に演算処理部１４に出力する。
【００１７】
演算処理部１４は、発振検出部１３に対して連続的にチャネル指定信号を送出すると共に、発振検出部１３の出力を記録・演算し、演算結果によっては可変増幅部６及び１２に対して制御信号を送出する。本実施形態では、可変増幅部６と可変増幅部１２の利得、すなわち下り系増幅部と上り系増幅部の利得は、同じ値に設定されている。
【００１８】
図２は、図１に示した発振検出部１３の構成例を示すブロック図である。図２の発振検出部１３は、混合部１０１、混合部１０２、基準信号発生部１０３、シンセサイザ部１０４、ＢＰＦ１０５、ＢＰＦ１０６、可変ディレイライン１０７及び可変ディレイライン１０８を備えている。発振検出部１３は、さらに、合成器１０９、ＢＰＦ１１０及び検波器１１１を備えている。
【００１９】
発振検出部１３では、カプラ４より供給された下り無線信号の一部が混合部１０１の一端に入力される。また、カプラ１０より供給された上り無線信号の一部が混合部１０２の一端に入力される。混合部１０１及び１０２の他端は、ともに、シンセサイザ部１０４の出力が接続される。なお、以下では、本実施形態における下り無線信号の運用帯域を２１２０〜２１３０ＭＨｚとし、上り無線信号の運用帯域を１９３０〜１９４０ＭＨｚとして説明を行うこととする。また、無線中継増幅装置Ｔ１における絶対群遅延量は５００ｎｓであるとする。ここで、絶対群遅延量は、無線中継増幅装置Ｔ１における下り無線信号と上り無線信号の伝送時間に対応する値である。
【００２０】
シンセサイザ部１０４は、演算処理部１４から出力されたチャネル指定信号と、基準信号発生部１０３から出力された基準信号とを入力する。チャネル指定信号は、例えば、チャネルデータ（分周数）信号、クロック信号、ストローブ信号などからなる信号でありシンセサイザ部１０４が出力するローカル出力（局部発振出力）の周波数を複数のチャネルで定義した場合のチャネルを指定する信号である。本実施形態では、シンセサイザ部１０４が、１００ｍｓ毎に周波数を変えながら、２０２５〜２０３５ＭＨｚの１０ＭＨｚにわたって２００ｋＨｚ間隔でローカル出力を発生し、出力する。本実施形態では、この２００ｋＨｚ間隔で各チャネルを定義する。この例では、０〜１０ＭＨｚをチャネル１（ＣＨ１）〜チャネル５１（ＣＨ５１）で定義する。すなわち、シンセサイザ部１０４は、チャネル指定信号に基づいて生成するローカル出力の周波数を１チャネル２００ｋＨｚ単位で変化させる。他方、基準信号は、ローカル出力を生成する際の基準となるクロック信号であって、例えば、チャネル指定信号によって指定されるチャネル指定間隔と同じ２００ｋＨｚの整数倍の５．１２ＭＨｚとする。シンセサイザ部１０４は、チャネル指定信号と基準信号とに基づいてローカル出力を生成し、それを２分配して混合部１０１と混合部１０２とへ出力する。
【００２１】
シンセサイザ部１０４が出力するローカル出力の周波数は、下り系運用帯域と上り系運用帯域を足して２で割った値としている。すなわち、上記のローカル出力の周波数範囲２０２５〜２０３５ＭＨｚの下限と上限の値は、下り無線信号の運用帯域２１２０〜２１３０ＭＨと、上り無線信号の運用帯域１９３０〜１９４０ＭＨｚの各下限と各上限とをそれぞれ互いに足しあわせて２で割った値である。
【００２２】
混合部１０１は、カプラ４からの入力信号とシンセサイザ部１０４からの入力信号を混合し、差信号と和信号とを出力する。混合部１０２は、カプラ１０からの入力信号とシンセサイザ部１０４からの入力信号を混合し、差信号と和信号とを出力する。そして、混合部１０１及び１０２には、２つの入力信号両者の周波数差成分を抽出するために通過帯域幅１００ＭＨｚ程度の広帯域のＢＰＦ１０５及び１０６がそれぞれ接続されている。ＢＰＦ１０５及び１０６からは、周波数差成分の９５ＭＨｚがそれぞれ出力される。
【００２３】
ＢＰＦ１０５及び１０６の出力には、可変ディレイライン１０７及び１０８が接続されている。可変ディレイライン１０７及び１０８は、入力信号と出力信号との間の位相差を所定の範囲で可変することができるディレイラインである。この場合、可変ディレイライン１０７及び１０８の出力において、異常発振時に発生する両系の擬似正弦波（すなわち正弦波のようにほぼ一定の周期で振動する信号）の位相が一致するように可変ディレイライン１０７及び１０８の位相が微調整されている。すなわち、可変ディレイライン１０７及び１０８の遅延量は、無線中継増幅装置Ｔ１での異常発振時にＢＰＦ１０５及び１０６の各出力において検出することができる擬似正弦波の各位相が一致するように位相調整されている。そのため、可変ディレイライン１０７及び１０８の出力は、合成器１０９により同相合成されることよって、両系の擬似正弦波の位相が一致した状態の合成出力が合成器１０９より出力される。
【００２４】
合成器１０９の出力は通過帯域幅１００ｋＨｚ程度の狭帯域のＢＰＦ１１０により帯域制限された後に、検波部１１１へ入力される。検波部１１１は、検波ダイオードと負荷抵抗、平滑コンデンサにより構成され、入力信号を検波して直流電圧を生成する。検波部１１１により直流電圧に変換された検波出力は、演算処理部１４に送出される。
【００２５】
なお、本実施形態では、カプラ４より抽出される下り無線信号の一部の出力と、カプラ１０より抽出される上り無線信号の一部の出力とが、それぞれ約−１０ｄＢ値になるように設定されているものとする。
【００２６】
図３は、ＢＰＦ１１０の通過帯域特性を示している。図３の横軸は周波数、縦軸は減衰量である。ＢＰＦ１１０は、センター周波数９５ＭＨｚ、通過帯域幅１００ｋＨｚという狭帯域に帯域制限する特性を有している。通過帯域幅を１００ｋＨｚという狭帯域に設定している理由は、擬似正弦波の各周波数ポイント（特に傾斜部分）のエネルギーレベルを正確に検出し擬似正弦波であることを分析するために必要だからである。ＢＰＦ１１０はＳＡＷフィルタ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ  フィルタ；表面弾性波フィルタ）で実現できる。
【００２７】
図４は、図１に示した演算処理部１４の構成例を示すブロック図である。図４に示した演算処理部１４は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ２０１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０２、記憶部２０３、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）コンバータ２０４及び２０５を備えている。
【００２８】
ＣＰＵ２０２は、図２の基準信号発生部１０３よりクロック信号を受けており基準信号と同期したチャネル指定信号を発振検出部１３のシンセサイザ部１０４に対して送出する。上述したように、チャネル指定信号とは、チャネルデータ（分周数）信号、クロック信号、ストローブ信号を指している。また、本例では、図２のシンセサイザ部１０４で発生されるローカル出力が１００ｍｓ毎に２０２５〜２０３５ＭＨｚの１０ＭＨｚにわたって２００ｋＨｚ間隔で変化するように、ＣＰＵ２０２がチャネル指定信号を順次送出する。すなわち、ＣＰＵ２０２は、１回目は２０２５．０ＭＨｚ、２回目は２０２５．２ＭＨｚ、３回目は２０２５．４ＭＨｚ、・・・、５１回目の場合は２０３５．０ＭＨｚがシンセサイザ部１０４から順次出力されるように順次チャネル指定を行う。
【００２９】
Ａ／Ｄコンバータ２０１には、発振検出部１３の出力すなわち検波部１１１の出力が入力される。Ａ／Ｄコンバータ２０１は、ＣＰＵ２０２によって制御され、チャネル指定信号の切り替え周期に同期して変換結果を出力する。すなわち、発振検出部１３の出力はＡ／Ｄコンバータ２０１によりアナログ／デジタル変換され、変換結果がＤＡＴＡとしてＣＰＵ２０２に供給される。ＣＰＵ２０２へは、チャネル指定毎にＤＡＴＡ１個が入力されるため、１０ＭＨｚを掃引した場合には合計５１個のＤＡＴＡが入力されることになる。
【００３０】
ＣＰＵ２０２は入力されたＤＡＴＡとチャネル指定信号の周波数を順次記憶部２０３に格納すると共に、最大値（ＭＡＸ値）及び最小値（ＭＩＮ値）を分析し、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の差が所定の閾値（本例では１．０Ｖ）以上かどうかを常時監視している。例えば、ＭＡＸ値が２．０Ｖ、ＭＩＮ値が１．０Ｖとなれば、差は１．０Ｖとなり閾値以上となったことになる。ＣＰＵ２０２は、さらに、閾値以上になった場合は、ＭＡＸ値が得られた時の周波数とＭＩＮ値が得られた時の周波数との差が絶対群遅延量から計算される値（半周期のため、本例では１ＭＨｚとなる）と一致するかどうかを判定する。
【００３１】
ＣＰＵ２０２は、擬似正弦波の１周期毎に周期を判定しているので、周波数を誤ることはない。ＭＡＸ値とＭＩＮ値の差分が所定の閾値以上になるとともに、仮に一致した場合には異常発振状態と判定する。異常発振状態と判定した場合、ＣＰＵ２０２は警報を送出すると共に、Ｄ／Ａコンバータ２０４及び２０５に制御信号を送出する。これによってＣＰＵ２０２の指示のもと、Ｄ／Ａコンバータ２０４及び２０５は、デジタル／アナログ変換により可変増幅部６及び１２の利得を制限するための制御電圧をそれぞれ供給する。なお、警報の送出は、ＣＰＵ２０２が所定の通報先あるいは所定の警報装置に対して警報信号を送出することで行うことができる。その際、例えば、ＣＰＵ２０２が所定の通信装置を介して通報先に異常発振状態が発生したことを通報したり、ＣＰＵ２０２の指示によって所定の光や音などを発する警報装置から警報光、警報音などを発したりすることができる。
【００３２】
図５（ａ）は、無線中継増幅装置Ｔ１の正常状態時の下り系および上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音（＝ＫＴＢＦ＋Ｇ）の周波数特性が平坦であることを示している。横軸は下りまたは上り周波数、縦軸は出力レベル（すなわち下り系無線信号または上り系無線信号の信号レベルの大小）である（図５（ｂ）及び図６において同じ）。熱雑音レベルは、ＫＴ：ボルツマン定数（−１７４ｄＢｍ／Ｈｚ）、Ｂ：帯域幅、Ｆ：ノイズフィギュア（ＮＦ）、Ｇ：利得によって決定される。Ｂは通信システムによって異なりＮＣＤＭＡ（Ｎａｒｒｏｗ  ｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）であれば１．２３ＭＨｚ、ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）であれば３．８４ＭＨｚとなり一定値である。ＮＦはＤＵＰ２またはＤＵＰ７の挿入損失と増幅部３または増幅部９のＮＦによって決定される一定値である。Ｇは増幅部３または増幅部９と可変増幅部６または可変増幅部１２を合わせた利得からＤＵＰ２またはＤＵＰ７、ＢＰＦ５またはＢＰＦ１１、ＤＵＰ２またはＤＵＰ７の挿入損失を差し引いた総利得であり固定値である。下り系と、上り系の増幅系の利得、各挿入損失等は同一であるため、熱雑音レベルは同一である。これより、正常状態時の熱雑音レベルは常に安定しており変動することはない。
【００３３】
図５（ｂ）は、無線中継増幅装置の両アンテナ間の結合量が低下することによる異常発振状態時の下り系および上り系増幅部運用帯域内の熱雑音の周波数特性が、振動状態（つまり疑似正弦波状態）になることを示している。アンテナ８の出力がアンテナ１に帰還されると、絶対群遅延量だけ遅れて増幅される。そして、この増幅された出力がまたアンテナ１に帰還され遅延されて増幅される。この繰り返しにより擬似正弦波状態となり定在波のように安定した状態になる。したがって、擬似正弦波の周波数成分は絶対群遅延量（すなわちアンテナ１〜アンテナ８までの下り系絶対遅延量と、アンテナ８〜アンテナ１までの上り系絶対遅延量との両者を含むもの）の逆数と同じとなる。下り系絶対遅延量と上り系絶対遅延量はほぼ同一である。すなわち、絶対群遅延量が例えば５００ｎｓであれば、１周期が５００ｎｓとなるので、周波数成分は２ＭＨｚとなる。本実施形態では、無線中継増幅装置Ｔ１の絶対群遅延量が５００ｎｓで、周波数成分が２ＭＨｚであるとする。この場合、運用帯域幅１０ＭＨｚであれば、５周期の擬似正弦波が発生することになる。ただし、この例と異なり、仮に絶対群遅延量が１０００ｎｓ（１μｓ）であれば１ＭＨｚとなり、運用帯域幅１０ＭＨｚ内に１０周期の擬似正弦波が発生する。絶対群遅延量は、ＤＵＰ２、ＤＵＰ７でも発生するが、主にＢＰＦ５またはＢＰＦ１１が支配的であり、段数が増えて急峻な切れになればなるほど絶対群遅延量は増えていく。両アンテナ間の結合量がさらに小さくなり悪化すると、熱雑音レベルが上昇し擬似正弦波の振幅も大きくなるが周波数成分は変化しない。結合量悪化時には下り系、上り系とも同様な状態になっている。
【００３４】
図６（ａ）は、正常状態時の下り系および上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が平坦状態であり、かつキャリアが存在する場合を示している。横軸は下りまたは上り周波数、縦軸は出力レベルである。下りキャリアと上りキャリアは常に１９０ＭＨｚ間隔で立つ。図６（ｂ）は、異常発振状態時の下り系および上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が振動状態（疑似正弦波状態）であり、かつキャリアが存在する場合を示している。キャリアの存在有無により熱雑音レベルの大きさに変動はない。
【００３５】
なお、本実施形態の無線中継増幅装置Ｔ１は、下り系及び上り系の無線信号に無線増幅信号の雑音成分に含まれる疑似正弦波信号の周期と波形の大きさとに基づいて異常発振状態の有無を判定するものである。ここで、無線増幅信号の雑音成分とは、熱雑音などのキャリア以外の雑音信号を意味するものとする。
【００３６】
図７は、周波数（横軸）と検波部１１１の検波出力のレベル（縦軸）との関係を模式的に示した図である。すなわち、横軸は下りまたは上り周波数に対応し、縦軸は出力レベル（すなわち下り系無線信号または上り系無線信号の信号レベルの大小）に対応している。図７（ａ）は正常時の周波数特性、図７（ｂ）は異常発振時の周波数特性を示している。図７（ａ）及び（ｂ）では、ＣＰＵ２０２がシンセサイザ部１０４に対して２００ｋＨｚ間隔でチャネル指定信号を送出する毎に、黒丸印点のエネルギーが１００ｋＨｚの狭帯域幅で順次出力され、それに対して検波部１１１の検波出力のレベルが平坦であること（図７（ａ）の場合）または疑似正弦波状（図７（ｂ）の場合）に変化することを示している。図７（ａ）または（ｂ）に示したような検波部１１１の検波出力がＡ／Ｄコンバータ２０１を経由して順次ＣＰＵ２０２に入力される。
【００３７】
チャネル指定信号を送出する時間間隔は、本例では１００ｍｓである。時間間隔が短いほど短時間で検出できるという利点がある。チャネル指定信号がＣＨ１の場合は下り２１２０．０ＭＨｚおよび上り１９３０．０ＭＨｚ、ＣＨ２の場合は下り２１２０．２ＭＨｚおよび上り１９３０．２ＭＨｚ、ＣＨ３の場合は下り２１２０．４ＭＨｚおよび上り１９３０．４ＭＨｚ、・・・、ＣＨ５１の場合は下り２１３０．０ＭＨｚおよび上り１９４０．０ＭＨｚの順でそれぞれの合成出力レベルがＤＡＴＡとしてＣＰＵ２０２に取り込まれる。図７（ａ）は正常状態時であり熱雑音レベルは平坦である。図７（ｂ）は異常発振状態時であり、擬似正弦波のようになっている。
【００３８】
図８左図は、ＣＰＵ２０２が２００ｋＨｚ間隔でチャネル指定信号を送出する毎に、片系の擬似正弦波１周期分の中の黒丸印点の出力がＢＰＦ１０５または１０６の出力で得られ、ＣＰＵ２０２で選択（つまりサンプリング）される値に対応することを示す等価的周波数特性のイメージ図である。他方、図８右図は合成器１０９からの両系合成状態時の黒丸印点の出力が、ＣＰＵ２０２で選択（つまりサンプリング）される値に対応することを示す等価的周波数特性のイメージ図である。このように、ＢＰＦ１０５または１０６からの各出力での片系の場合と比較し、合成器１０９の出力では約２倍の振幅を持った擬似正弦波となるため、高感度で異常発振状態を検出することができる。
【００３９】
図８右図に示したような合成器１０９の出力は、検波部１１１で検波された後、Ａ／Ｄコンバータ２０１を介してＣＰＵ２０２に入力される。ＣＰＵ２０２は入力されたＤＡＴＡを順次、記憶部２０３に格納すると共に、ＤＡＴＡの最大値（ＭＡＸ値）と最小値（ＭＩＮ値）を選定する。すなわち、ＣＰＵ２０２は、擬似正弦波の例えば１周期毎にＭＡＸ値とＭＩＮ値の差が所定の閾値以上かどうかを常時監視している。例えば、本例で閾値が１．０Ｖであるとすれば、ＣＰＵ２０２は、図８右図に示したような出力レベルの変化の最大値（ＭＡＸ値）と最小値（ＭＩＮ値）の差が、１．０Ｖ以上かどうかを常時監視している。例えば、ＭＡＸ値が２．０Ｖ、ＭＩＮ値が１．０Ｖとなれば、差は１．０Ｖとなり閾値以上になったことになる。閾値以上になった場合、ＣＰＵ２０２は、ＭＡＸ値が得られた時の周波数とＭＩＮ値が得られた時の周波数との差が絶対群遅延量から計算される値（半周期のためこの場合は１ＭＨｚ）と一致するかどうかを判定する。仮に一致した場合には異常発振状態と判定し、ＣＰＵ２０２はＤ／Ａコンバータ２０４及び２０５に制御信号を送出することによって、デジタル／アナログ変換を行い可変増幅部６及び１２それぞれに所定の制御電圧を供給し利得を低減させると共に警報を送出する。
【００４０】
図９は、可変増幅部６及び１２の制御電圧対利得のグラフを示しており、制御電圧が低電圧時には最大利得、高電圧時には最小利得を示している。本例では、最大利得３０ｄＢ、最小利得１０ｄＢとする。例えば、市販されている可変増幅器（ＨＭＣ２８７など）を使えば、容易に利得可変を実現できる。正常状態時は、ＣＰＵ２０２から、例えばＦＦ（１６進）の制御信号がＤ／Ａコンバータ２０４及び２０５に送出される。可変増幅部６及び１２には制御電圧に変換されて供給されているため、それぞれ最大利得に設定されている。一方、異常発振時には、ＣＰＵ２０２から、例えば８０（１６進）の制御信号が送出され、制御電圧（中電圧）に変換されて供給されるため可変増幅部６及び１２はあらかじめ指定された利得（本例では２０ｄＢ）に低減される。ここで、初期状態に比べて各可変増幅部の利得は１０ｄＢ低下されることになる。
【００４１】
図１０は、図１に示した無線中継増幅装置Ｔ１が両アンテナ間の結合量悪化による異常発振状態を検知する動作を説明するためのフローチャートである。図１０の各ステップは、ＣＰＵ２０２によって実行される。動作を開始すると、ＣＰＵ２０２はまずｎを１に初期化するとともに、ＭＡＸ値とＭＩＮ値とＳＵＭとを０に初期化する（ステップＳ１００）。ここで、ｎはチャネル番号を表す変数である。ＭＡＸ値はＡ／Ｄコンバータ２０１の変換結果を表すデータであるＤＡＴＡ（検波電圧情報）の最大値を格納する変数であり、ＭＩＮ値はＤＡＴＡの最小値を格納する変数である。そして、ＳＵＭは、１組のＤＡＴＡの最大値（ＭＡＸ値）と最小値（ＭＩＮ値）を選定する際に対象としたＤＡＴＡの個数（すなわち記録数）を格納する変数である。本例では、図８に示したような疑似正弦波状の振動の１周期が１０ＣＨ分すなわち１０個のＤＡＴＡを単位として、ＤＡＴＡの最大値（ＭＡＸ値）と最小値（ＭＩＮ値）を選定する。したがって、ＳＵＭの値が１０になる度に、ＣＰＵ２０２が、ＭＡＸ値とＭＩＮ値とから異常発振に起因する疑似正弦波状の振動が発生しているか否かを判定する。
【００４２】
次に、発振検出部１３はＣＰＵ２０２からチャネル指定信号（例えばＣＨ１の周波数）を受ける（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ２０２は発振検出部１３から検波電圧情報のＤＡＴＡｎ（例えばＤＡＴＡ１）を受け、記憶部２０３に記録する。その時のチャネル指定信号の周波数ＣＨｎ（例えばＣＨ１の下りおよび上り周波数）も同時に記録する（ステップＳ１０２）。
【００４３】
次にＣＰＵ２０２は、例えばＤＡＴＡ１が３．０Ｖ以上か否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、３．０Ｖは、図６（ｂ）に示したようなキャリアの有無を判定するための閾値の一例である。図６（ｂ）に示すようにキャリアが存在する場合においては、携帯電話システムにおける下りキャリアの最小レベルは、共通チャネル信号（複数の移動局が共有して使用する信号）のみが受信されている場合であり、熱雑音レベルより高いレベルとなる。一方、上りキャリアのレベルは携帯電話機の所在位置によって変動するが、ここでは上りキャリアの最小レベルも熱雑音レベルより高いレベルであるとする。つまり、キャリアが存在する場合、ＤＡＴＡｎは、異常発振時の熱雑音の疑似正弦波状の変動レベルを超えた大きな値となる。したがって、そのようなＤＡＴＡｎを用いて、それよりも小さな変動レベルである疑似正弦波状の振動の発生の有無を判定することは単純にはできない。そこで、そのようなＤＡＴＡｎを判定対象から除くため、ＣＰＵ２０２によってステップＳ１０３の判定を行っている。本例ではＤＡＴＡｎが３．０Ｖの閾値を超えた場合に、ＣＰＵ２０２によって、キャリアが存在すると判定する。例えば、入力されたＤＡＴＡ１が３．０Ｖを超えた場合（ステップＳ１０３でＮＯの場合）には、ステップＳ１０４で１キャリアの占有帯域幅より少し大きな帯域幅相当をスキップする。すなわち、本例では１．４ＭＨｚ（ｎ＝７）をスキップしたチャネル指定を行うため、ステップＳ１０４で変数ｎを７増やすことにより、ステップＳ１０３で３．０Ｖの閾値を超えたＤＡＴＡ値とそれに続く７個のＤＡＴＡｎとを無効とし、異常発振の誤検出を回避している。また、ステップＳ１０４では変数ＳＵＭを０にクリアしている。このステップＳ１０４の後は、ステップＳ１１６へ進む。
【００４４】
ＤＡＴＡｎが３．０Ｖ以下の場合（ステップＳ１０３でＹＥＳの場合）、ステップＳ１０５へ進む。そして、例えば、ＤＡＴＡ１が、ＭＡＸ値（最大値）より大きいか否かを判定し、例えばＤＡＴＡ１がＭＡＸ値より大きい場合には、そのＤＡＴＡ１をＭＡＸ値に選定する（ステップＳ１０５）。ただし、ＭＡＸ値が０の場合には、ＤＡＴＡｎ（ここではＤＡＴＡ１）をＭＡＸ値に設定する。またステップＳ１０５では、例えば、ＤＡＴＡ１がＭＩＮ値（最小値）より小さいか否かを判定し、ＤＡＴＡ１がＭＩＮ値より小さい場合には、そのＤＡＴＡ１をＭＩＮ値に選定する。ただし、ＭＩＮ値が０の場合には、ＤＡＴＡｎ（ここではＤＡＴＡ１）をＭＩＮ値に設定する。ステップＳ１０５におけるＭＡＸ値とＭＩＮ値の分析は、ＣＰＵ２０２に入力されるＤＡＴＡ毎に行い、更新していく。
【００４５】
次に、変数ＳＵＭを１だけ増分する（ステップＳ１０６）。次に、擬似正弦波の１周期分のＤＡＴＡの記録を完了したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。すなわち、ステップＳ１０７では、変数ＳＵＭが１０に一致したか否かを判定する。ステップＳ１０７でＳＵＭが１０に一致していると判定された場合、ステップＳ１０８でＭＡＸ値−ＭＩＮ値が１Ｖ以上か否かを判定する（ステップＳ１０８）。本例では、ＭＡＸ値−ＭＩＮ値が１Ｖ以上ということは、１０個のＤＡＴＡのピーク−ピーク値（すなわち波形の大きさ;正弦波であれば振幅の２倍の値）が１Ｖ以上であり、この場合には異常発振が発生している可能性があるとしている。
【００４６】
ステップＳ１０８の判定は、ステップＳ１０４によるスキップ処理が行われることなく１０個のＤＡＴＡｎの記録が行われた場合に実行される。例えば、最初の１周期（２ＭＨｚ）分の１０個のＤＡＴＡ１〜１０の分析にて１．０Ｖ以上の差が発生するとすぐにステップＳ１０９からの周波数差確認フローに移行していく。そのため１０ＭＨｚすべてを掃引する（約５ｓ必要とする）必要はなく、最短で２ＭＨｚ（約１ｓ）という短時間で異常発振を検出することができる。
【００４７】
ステップＳ１０８でＭＡＸ値とＭＩＮ値の差が１Ｖ以上であると判定された場合（ステップＳ１０８でＹＥＳの場合）、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の周波数差が１ＭＨｚ±０．２ＭＨｚであるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０２では、入力されるＤＡＴＡ毎にチャネル指定信号の周波数も記録しているので、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の周波数差を容易に算出できる。
【００４８】
図８の右図に示した例では、ＣＨ４の場合がＭＡＸ値（下り２１２０．８ＭＨｚと上り１９３０．８ＭＨｚの加算値（シンセサイザ部１０４のローカル出力では２０２５．８ＭＨｚ））となり、ＣＨ９がＭＩＮ値（下り２１２１．８ＭＨｚと上り１９３１．８ＭＨｚの加算値（シンセサイザ部１０４のローカル出力では２０２６．８ＭＨｚ））である。このように、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の周波数差は、疑似正弦波状の変動の半周期となる。そのため、上記のように絶対群遅延量が５００ｎｓであれば、判定基準は１ＭＨｚとなる。ただし、必ずしも２００ｋＨｚ間隔が最大値、最小値に当たるわけではない（つまり必ずしも正弦波の最大値と最小値に一致しない）ので、１ＭＨｚ±０．２ＭＨｚのように誤差を考慮し判定する。
【００４９】
次に、ＣＰＵ２０２は、既に警報中かどうかを判定する（ステップＳ１１０）。警報が未送出であれば（ステップＳ１１０でＮＯの場合）、可変増幅部６及び１２の利得を３０ｄＢ→２０ｄＢに設定（ステップＳ１１１）し、警報を送出する（ステップＳ１１２）。異常発振状態であることは明白であるため警報を送出する。
【００５０】
一方、ステップＳ１１０において、既に警報送出中であれば（ステップＳ１１０でＹＥＳの場合）、可変増幅部６及び１２の利得を２０ｄＢ→１０ｄＢに設定（ステップＳ１１４）し終了となる（ステップＳ１１５）。
【００５１】
他方、ステップ１０８において、ＭＡＸ値−ＭＩＮ値が１Ｖ以下の場合は（ステップＳ１０８でＮＯの場合は）、ＭＡＸ値、ＭＩＮ値及びＳＵＭを０とし（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１６に進む。
【００５２】
ステップＳ１０８でＳＵＭが１０でなかった場合（ステップＳ１０７でＮＯの場合）、ステップＳ１０４の処理が行われた後、または、ステップＳ１１３の処理が行われた後、ステップＳ１１６でｎを１だけ増分する（ステップＳ１１６）。
【００５３】
次に、ステップＳ１１７では、ｎが５１以上か否かを判定し、ｎ≧５１でなければ（ステップＳ１１７でＮＯの場合は）ステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１０１で、ＣＰＵ２０２は例えば、チャネル指定信号（ＣＨ２の周波数）を発振検出部１３に送出し、発振検出部１３からＤＡＴＡ２を受け取る。
【００５４】
下り系の２１２０ＭＨｚ〜２１３０ＭＨｚと上り系の１９３０〜１９４０ＭＨｚの範囲の信号を同位相で合成器１０９で加算し、ＢＰＦ１１０を介して検波部１１１で検波した信号のＡ／Ｄ変換後のＤＡＴＡ５１個取得が完了する（またはステップＳ１０４でのスキップ処理を含んでｎが５１以上となる）と（ステップＳ１１７でＹＥＳの場合）、次にＣＰＵ２０２はステップＳ１１８へ進む。ステップＳ１１８では、ＤＡＴＡ１〜５１、ＣＨ１〜５１、ＭＡＸ値、ＭＩＮ値、ＳＵＭを０にクリアするとともに、ｎを１に初期化する。
【００５５】
ステップＳ１０８でＹＥＳとなり、さらにステップＳ１０９でＮＯとなった場合には、ステップＳ１１７の判定処理を繰り返し行いながら、ＣＰＵ２０２は、チャネル指定信号の送出と、ＤＡＴＡの取得と、異常発振の検出処理とを繰り返し実行する。
【００５６】
なお、ステップＳ１１４で可変増幅部６及び１２の利得を１０ｄＢに設定した後は、例えば、作業者が無線中継増幅装置Ｔ１に直接または遠隔で所定の初期化操作を行うまで、可変増幅部６及び１２の利得のリセットは行わない。
【００５７】
このように、本実施形態では、無線中継増幅装置Ｔ１が、下り系増幅部と上り系増幅部のそれぞれの運用帯域内に発生する擬似正弦波を同相合成し検波する機能と、擬似正弦波の大きさと周波数とを分析する機能を備えている。そして、これらの機能によって、両アンテナ間の結合量悪化による異常発振状態を高感度で的確に検出し、下り系増幅部と上り系増幅部のそれぞれの利得をあらかじめ設定した小さい値に制御し異常発振状態を回避することができる。これにより、例えば、携帯電話システムの加入者容量の低下や長時間の過大出力状態による下り系および上り系増幅部の劣化または故障の回避を行うと共に警報を発することができる。
【００５８】
以上のように、図１０に示した処理によって、図１に示した無線中継増幅装置Ｔ１は両アンテナ間の結合量悪化による異常発振状態を検知することができる。その際、キャリアが存在する場合（例えば図６（ｂ）に示したような場合）においては、携帯電話システムにおけるキャリアの最小レベルは、下り系共通チャネル信号（複数の移動局が共有して使用する信号）のみが受信されている場合であり、熱雑音レベルより高いレベルとなる。一方、上りキャリアのレベルは携帯電話機の所在位置によって変動するが、通常、熱雑音レベルより高いレベルである。本例ではキャリアの有無を判定する閾値を３．０Ｖとし、入力されたＤＡＴＡ値が３．０Ｖを超えた場合には１キャリアの占有帯域幅より少し大きな帯域幅相当をスキップする。すなわち、本例では１．４ＭＨｚをスキップしたチャネル指定を行う（ｎ＝７）ことにより、キャリアを含むと考えられるＤＡＴＡ値を無効とし、誤検出を回避している。
【００５９】
また、例えば、アンテナ１とアンテナ８間の結合量αが無線中継増幅装置の下り系の総利得βより小さくなり異常発振状態になった場合には、図５（ｂ）に示すように下り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が振動状態（疑似正弦波状態）になる。このため、擬似正弦波１周期の最大値（ＭＡＸ値）−最小値（ＭＩＮ値）が閾値（本例では１．０Ｖ）を超え、かつＭＡＸ値が得られた時の周波数とＭＩＮ値が得られた時の周波数との差が規定値（本例では約１ＭＨｚ）と一致した場合には異常発振状態と判定し、可変増幅部６及び１２をあらかじめ指定された低い利得に設定すると共に警報を送出する。可変増幅部６及び１２を低い利得に設定した後も継続して異常発振の監視を行い、異常発振が認められた場合はさらに可変増幅部６及び１２の利得を下げるという制御も行う。
【００６０】
［第１の実施形態の動作の説明］
次に、本実施の形態について、図１、図２、図４、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）、図８及び図１０を参照し、無線中継増幅装置Ｔ１全体の動作例について説明する。
【００６１】
図１に示した無線中継増幅装置Ｔ１において、アンテナ１とアンテナ８間の結合量α（ｄＢ）が無線中継増幅装置Ｔ１の下り系の総利得β（ｄＢ）および上り系の総利得β（ｄＢ）より大きい正常状態について説明する。下り系と上り系の総利得は同じである。例えば、結合量αが−８０ｄＢで両者の総利得βが７０ｄＢの場合には、−α＜βの式に合致しないため、異常発振状態にはならない。ここで、総利得βとは、増幅部３または増幅部９と可変増幅部６または可変増幅部１２を加えた利得からＤＵＰ２、ＢＰＦ５またはＢＰＦ１１、ＤＵＰ９の挿入損失を差し引いた値である。すなわち、正常状態の場合は図５（ａ）や図６（ａ）のように、下り系および上り系増幅部運用帯域内の熱雑音の周波数特性が平坦となる。このため、正常状態では、発振検出部１３からＣＰＵ２０２に送出される５１個のＤＡＴＡにレベル差（電圧差）は殆どなく０．３Ｖ以下である。そのため、この場合には、図１０のフローチャートで示しているように、ステップＳ１０８でＮＯとなるメインループ（正常フロー）をぐるぐる回っている状況にあり、警報は送出されない。
【００６２】
次に、アンテナ１とアンテナ８間の結合量α（ｄＢ）が無線中継増幅装置Ｔ１の下り系および上り系増幅部のそれぞれの総利得β（ｄＢ）より小さくなり異常発振状態になった場合について説明する。例えば、結合量αが−６０ｄＢで両者の総利得βが７０ｄＢの場合には、−α＜βの式に合致するため、異常発振状態になる。異常発振状態では、例えば、アンテナ８から輻射される下り無線信号の出力の一部がアンテナ１に帰還され増幅され、増幅された成分の一部がまたアンテナ１に帰還され増幅される。同時にアンテナ１から輻射される上り無線信号の出力の一部がアンテナ８に帰還され増幅され、増幅された成分の一部がまたアンテナ８に帰還され増幅される。異常発振状態とは、これらのような現象により、下り系および上り系増幅部が異常な過入力状態や過出力状態になることである。
【００６３】
異常発振状態になると、図５（ｂ）や図６（ｂ）に示すように下り系および上り系増幅部運用帯域内の熱雑音の周波数特性が振動状態（疑似正弦波状態）になる。発振検出部１３からＣＰＵ２０２に送出される５１個のＤＡＴＡにレベル差（電圧差）が発生する。ＭＡＸ値とＭＩＮ値の設定は、キャリアが存在しない場合、ＣＰＵ２０２に入力されるＤＡＴＡ毎に更新される。ＣＰＵ２０２が、擬似正弦波の１周期分のＤＡＴＡの記録を完了するたびにＭＡＸ値−ＭＩＮ値を計算するので、１周期（２ＭＨｚ）分の１０個のＤＡＴＡの中で１．０Ｖ以上の差が発生するとすぐにステップＳ１０９からの周波数差確認フローに移行する。したがって、５１個すべてのＤＡＴＡを取得する必要がなく、最短では頭の１０個のＤＡＴＡ（約１ｓ）の分析により異常を検出することができる。ＤＡＴＡと下りおよび上り周波数はひも付けされて記録されているので、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の周波数差を容易に算出できる。周波数差が約１ＭＨｚ（本例の場合）と判明した場合には、両アンテナ間結合量悪化による異常発振と判定し、ＣＰＵ２０２より可変増幅部６及び１２にＤ／Ａコンバータ２０４または２０５経由で制御電圧を供給すると共に警報を送出する。可変増幅部６及び１２それぞれの利得は３０ｄＢ→２０ｄＢに低減されることにより、下り系および上り系増幅部の総利得βは６０ｄＢになり異常発振状態は回避される。すなわち下り系および上り系を含めたループ利得は、１４０ｄＢ→１２０ｄＢになる。可変増幅部６及び１２の利得を２０ｄＢに設定した後においても監視を継続し、異常発振状態が継続しＭＡＸ値とＭＩＮ値の差が１．０Ｖ以上かつ周波数差が１ＭＨｚである場合は、可変増幅部６及び１２の利得を２０ｄＢ→１０ｄＢにさらに低下させることができる、
【００６４】
［第１の実施形態の効果の説明］
以上説明したように、本実施形態においては、以下に記載するような効果を奏する。  
第１の効果は、無線中継増幅装置の下り系および上り系増幅部運用帯域内の熱雑音の周波数特性変動を同時に同相合成し検波すると共に運用帯域内に発生する擬似正弦波の周波数成分を算出することにより、両アンテナ間の結合量悪化による異常発振を高感度で的確に検出できることである。
第２の効果は、異常発振状態を的確に検出した後に、下り系増幅部と上り系増幅部の利得をあらかじめ設定した小さい値に制御するので、携帯電話システムの加入者容量の低下や長時間の過大出力状態による下り系および上り系増幅部劣化または故障を回避できることである。
第３の効果は、異常発振状態を的確に検出した後に、警報を送出することである。
【００６５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施の形態の構成について、図１、図２、図４、図１１及び図１２を参照して説明する。本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態の可変ディレイライン１０７または１０８の内部構成を変更し、ＣＰＵ２０２による異常発振検出フロー（フローチャート）を変更したものである。
【００６６】
本実施形態では、図２において、可変ディレイライン１０７または１０８のどちらかの内部構成を変更することにより、可変ディレイライン１０７の出力と可変ディレイライン１０８の出力との間に異常発振時の擬似正弦波の半周期分の位相差を発生させる。異常発振時の擬似正弦波の１周期の時間を５００ｎｓとすると、半周期の時間は２５０ｎｓのため、２５０ｎｓ程度の遅延を発生させる。本例では、可変ディレイライン１０８の内部構成を変更し、約２５０ｎｓの遅延を発生できる通過帯域９５ＭＨｚのＳＡＷフィルタに遅延の微調整ができるディレイラインを接続したものとする。
【００６７】
また、シンセサイザ部１０４に対してＣＰＵ２０２から供給されるチャネル指定信号は、１００ｍｓ毎に２００ｋＨｚのチャネル指定間隔で、下り系の５チャンネル分、上り系の５チャンネル分、下り系の次の５チャンネル分、上り系の次の５チャンネル分、…となるように下り系と上り系で交互に生成する。この際、図４のＣＰＵ２０２は、下り系と上り系を識別可能にチャネル指定信号を生成して、これをシンセサイザ部１０４へ供給する。また、シンセサイザ部１０４では、一方、下り系のチャネル指定信号に対しては、それに基づいて生成したローカル出力を下り系の混合部１０１に対して供給し、他方、上り系のチャネル指定信号に対しては、それに基づいて生成したローカル出力を上り系の混合部１０２に対して供給する。
【００６８】
図１１は、演算処理部１４から２００ｋＨｚ間隔でチャネル指定信号を送出する毎に、左図は片系の擬似正弦波１周期分の中の黒丸印点の出力が選択されることを示し、右図は合成器１０９により両系の遅延合成状態時の黒丸印点の出力が選択されることを示す等価的周波数特性のイメージ図である。すなわち、合成器１０９で下り系レベルと上り系レベルを合成する時に、上り系レベルのみ約２５０ｎｓを遅延させることにより、図１１の右図に示す等価的周波数特性となる。擬似正弦波の正の半波のみが連続し、あたかも下り系、上り系、下り系、上り系、…の各レベルの順に連続しているように見える。
【００６９】
図１２は、第２の実施形態における無線中継増幅装置の両アンテナ間の結合量悪化による異常発振状態を検知することを説明するためのフローチャートである。動作を開始すると、ＣＰＵ２０２はまず、ステップＳ２００でｎおよびｍを１に、ＭＡＸｋ値、ＭＩＮｋ値、ＳＵＭｋを０にクリアする（ただし、ｋ＝１及び２）。ｎはチャネルを表す変数である。ｍは下り系と上り系を表す変数である。ｍ＝１は下り系、ｍ＝２は上り系を示しており、ｍが奇数の場合は下り系、偶数の場合は上り系となる。すなわち、ＭＡＸｋ値、ＭＩＮｋ値、ＳＵＭｋは、ｋ＝１で下り系、ｋ＝２で上り系の最大値、最小値及びデータの記録数を格納する変数である。
【００７０】
次に、発振検出部１３はＣＰＵ２０２からチャネル指定信号（例えば下り系のＣＨ１の周波数）を受ける（ステップＳ２０１）。ＣＰＵ２０２は発振検出部１３から検波電圧情報のＤＡＴＡｍｎ（例えばＤＡＴＡｍ１）を受け、記憶部２０３に記録する。ここで、ＤＡＴＡｍｎは、ｍで表される下り系または上り系のｎ＝１〜５１で指定されるＡ／Ｄコンバータ２０１から出力された検波電圧情報である。その時のチャネル指定信号の周波数ＣＨｍｎ（例えばＣＨ１の下りおよび上り周波数）も同時に記録する（ステップＳ２０２）。
【００７１】
次にＣＰＵ２０２は、ＤＡＴＡｍｎが３．０Ｖ以上か否かを判定する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の判定の内容は、図１０のステップＳ１０３と同じである。ステップＳ２０３でＤＡＴＡｍｎが３．０Ｖより大きかった場合には（ステップＳ２０３でＮＯの場合には）、ステップＳ２０４ではｎを７増やすとともに、ＳＵＭｍを０にクリアしている。このステップＳ２０４の後は、ステップＳ２１７へ進む。
【００７２】
ＤＡＴＡｍｎが３．０Ｖ以下の場合（ステップＳ２０３でＹＥＳの場合）、ステップＳ２０５へ進む。そして、ステップＳ２０５では、以下のようにして、ＭＡＸｍ値、ＭＩＮｍ値及びＳＵＭｍ値の値をそれぞれ設定する。まず、ＤＡＴＡｍｎが、ＭＡＸｍ値（ｍが１の場合は下り系の最大値、ｍが２の場合は上り系の最大値）より大きいか否かを判定する。例えばＤＡＴＡｍｎがＭＡＸｍ値より大きい場合には、そのＤＡＴＡｍｎをＭＡＸｍ値に選定する。ただし、ＭＡＸｍ値が０の場合には、ＤＡＴＡｍｎをＭＡＸ値に設定する。また、ＤＡＴＡｍｎがＭＩＮｍ値（最小値）より小さいか否かを判定し、ＤＡＴＡｍｎがＭＩＮｍ値より小さい場合には、そのＤＡＴＡｍｎをＭＩＮ値に選定する。ただし、ＭＩＮｍ値が０の場合には、ＤＡＴＡｍｎをＭＩＮｍ値に設定する。そして、変数ＳＵＭｍを１だけ増分する。
【００７３】
次に、擬似正弦波の半周期分のＤＡＴＡｍｎの記録を完了したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。すなわち、ステップＳ２０６では、変数ＳＵＭｍが５に一致したか否かを判定する。ステップＳ２０６でＳＵＭｍが５に一致していると判定された場合、ステップＳ２０７でＭＡＸｍ値が１Ｖ以上か否かを判定する。ここでは、ＣＰＵ２０２が、ＭＡＸｍ値が１以上の場合に異常発振状態である可能性が高いと判定し（ステップＳ２０７でＹＥＳの場合）、ステップＳ２０８でｍが１に等しいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。ｍ＝１であればステップＳ２１２に飛び、ｍ≠１であればＭＡＸｍ値とＭＡＸｍ−１値の平均が１Ｖ以上かどうかを判定する（ステップＳ２０９）。ステップＳ２１２では、ｍをｍ＋１にインクリメントし、ステップＳ２１７からメインループに入る。
【００７４】
ステップＳ２０８でｍが１と等しくなかった場合（ステップＳ２０８でＮＯの場合）、ＣＰＵ２０２は次のステップＳ２０９の判定を行う。ステップＳ２０８でｍが１と等しくない場合（ステップＳ２０８でＮＯの場合）は、下りと上りの両方で、５個以上のＤＡＴＡｍｎがそれぞれ取得され、かつ、ＭＡＸｍとＭＡＸｍ−１がともにステップＳ２０７で１Ｖ以上となった場合である。この場合、ステップＳ２０９でＭＡＸｍ値とＭＡＸｍ−１値の平均が１Ｖ以上か否かが判定される。
【００７５】
例えば、ｍ＝２のＭＡＸ値が１．２Ｖ、ｍ＝１のＭＡＸ値が１．０Ｖであれば平均値は１．１Ｖとなり１Ｖ以上となるため、異常発振状態と判定し両可変増幅部の利得を３０ｄＢから２０ｄＢに設定（ステップＳ２１０）し、警報を送出する（ステップＳ２１１）。
【００７６】
一方、ステップＳ２０９でＭＡＸｍ値とＭＡＸｍ−１値の平均が１Ｖ以上でなかったと判定された場合（ステップＳ２０９でＮＯ）の場合、ＭＩＮｍ−１値が０．３Ｖ未満かどうかを判定する（ステップＳ２１３）。このステップＳ２１３の判定によって、下り系が正常かどうかを判定する。続いて、ＭＩＮｍ値が０．３Ｖ未満かどうかを判定する（ステップＳ２１５）。このステップＳ２１５の判定によって、上り系が正常かどうかを判定する。
【００７７】
上述したように、ステップＳ２０９おいて、ＭＡＸｍ値とＭＡＸｍ−１値の平均が１Ｖ未満の場合は、ステップＳ２１３に進む。例えば、ｍ＝１のＭＡＸｍ値が１．２Ｖ、ｍ＝２のＭＡＸｍ値が０．５Ｖであった場合に、下り系（ｍ＝１）は異常であるが上り系（ｍ＝２）は正常の可能性が高い。両アンテナ間の結合量悪化ではなく、無線中継増幅装置Ｔ１内部の下り系増幅部内での回り込みによる異常の可能性が高い。すなわち、ＭＩＮｍ−１値が０．３Ｖ未満であれば、下り系増幅部のみ異常と判定し、下りの可変増幅部６のみ利得を３０ｄＢから２０ｄＢに変更する（ステップ２１４）。
【００７８】
一方、ｍ＝１のＭＡＸ値が０．５Ｖ、ｍ＝２のＭＡＸ値が１．２Ｖであった場合に、上り系は異常であるが下り系は正常の可能性が高い。両アンテナ間の結合量悪化ではなく、無線中継増幅装置Ｔ１内部の上り系増幅部内での回り込みによる異常の可能性が高い。すなわち、ＭＩＮｍ−１値が０．３Ｖ未満であれば、上り系増幅部のみ異常と判定し、上りの可変増幅部１２のみ利得を３０ｄＢから２０ｄＢに変更する（ステップＳ２１６）。ステップＳ２１４またはステップＳ２１６で下り可変増幅部６または上り可変増幅部１２の利得を１０ｄＢ低下させたら警報を送出する（ステップＳ２１１）。
【００７９】
ステップＳ２１７ではｎを１だけ増加させ、ステップＳ２１８ではｎが５１以上か否かを判定する。ｎが５１以上の場合は（ステップＳ２１８でＹＥＳの場合は）、ＤＡＴＡｋ１〜５１、ＣＨｋ１〜５１、ＭＡＸｋ値、ＭＩＮｋ値、ＳＵＭｋ（ただし、ｋ＝１及び２）をクリアするとともに、ｎ及びｍを１に初期化する（ステップＳ２１９）。
【００８０】
ステップＳ２１１の処理の後、及びステップＳ２１５でＮＯと判定された場合、ステップＳ２１９の初期化処理が実行される。一方、ステップＳ２１８でＮＯと判定された場合にはステップＳ２０１へ戻り、上記の処理が実行される。
【００８１】
このように、本実施形態では、正常な系と異常な系の見極めを行い、正常な系の利得は現状を維持し異常な系のみ利得を低下させるという制御を行うため、必要最低限のサービスエリアの縮小で済むという利点がある。
【００８２】
このように、第２の実施形態においては、無線中継増幅装置Ｔ１が、下り系増幅部と上り系増幅部のそれぞれの運用帯域内に発生する擬似正弦波を遅延合成し検波する機能と、下り系増幅部と上り系増幅部の障害を分別する機能とを備える。この構成によって、両アンテナ間の結合量悪化または装置内部発生による異常発振状態を的確に検出し下り系増幅部と上り系増幅部のそれぞれの利得をあらかじめ設定した小さい値に同時制御または独立に制御し異常発振状態を回避することができる。これにより、携帯電話システムの加入者容量の低下や長時間の過大出力状態による下り系および上り系増幅部の劣化または故障の回避を行うと共に警報を発することができる。
【００８３】
次に、図１３を参照して、本発明による無線中継装置の実施形態の基本構成について説明する。図１３に示した無線中継装置２０は、上記無線中継増幅装置Ｔ１を包含する構成である。無線中継装置２０は、増幅部２１と、演算処理部２２とを備えている。増幅部２１は、無線信号の中継時に無線信号を増幅する。演算処理部２２は、増幅部２１で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が、疑似正弦波状に振動する場合、無線増幅信号が所定の発振状態であると判定する。上記実施形態との関係において、無線中継装置２０は、無線中継増幅装置Ｔ１に対応する。増幅部２１は、可変増幅部６や可変増幅部１２に対応する。そして、演算処理部２２は、演算処理部１４に対応する。
本構成によれば、増幅部２１で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が疑似正弦波状に振動する場合に、無線増幅信号が所定の発振状態であると判定されるので、無線中継増幅装置２０における図示していない両アンテナ間の結合量悪化による異常発振を的確に検出することができる。
【００８４】
本発明は、無線中継増幅装置の下り系増幅部と上り系増幅部のそれぞれの運用帯域内に発生する擬似正弦波を同相合成し検波する機能や、遅延加算し検波する機能と、検波出力の変動分に応じて異常発振の有無を判定する機能とを備えている。この構成によれば、両アンテナ間の結合量悪化による異常発振状態を高感度で的確に検出すると共に下り系増幅部と上り系増幅部のそれぞれの利得をあらかじめ設定した小さい値に制御することができる。これにより異常発振状態を回避し、同時に警報を発することができる。また、両アンテナ間の結合量がさらに低下し過度な異常発振状態になると、熱雑音レベルが大幅に上昇することにより回線設計で定められた雑音レベルを超えることになるが、このような状態を回避できる。さらに、過大出力状態による下り系増幅部、上り系増幅部の劣化または故障を避けることができるという利点もある。
【００８５】
なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されず、次のような変更を適宜行うことができる。例えば可変増幅部の利得の制御をさらに多段階にしたり、連続的に可変するようにしたりすることができる。また、異常発振状態が発生して利得を低下させた後、例えば回数を限定して利得を復帰させて異常発振状態の発生の有無を再度確認するようにしてもよい。また、ローカル出力のチャネル数をさらに増加させたり減少させたり、あるいはチャネルの切り替え時間を短縮したり延長したりすることができる。
【００８６】
また、本実施の形態に係る無線中継増幅装置は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＣＰＵ及び各種メモリやＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【００８７】
また、各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、また、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、検出対象物の形状情報の推定値を算出する処理を行ってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００８８】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００８９】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００９０】
（付記１）無線信号の中継時に、前記無線信号を増幅する増幅部と、前記増幅部で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が、疑似正弦波状に振動する場合、前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定する演算処理部とを備えることを特徴とする無線中継増幅装置。
【００９１】
（付記２）前記増幅部が、利得を可変して前記無線信号を増幅するものであり、前記演算処理部が前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定した場合に、前記増幅部の利得が制限されることを特徴とする付記１に記載の無線中継増幅装置。
【００９２】
（付記３）前記演算処理部が、前記疑似正弦波状の振動の最大値と最小値の差分に応じて前記所定の発振状態の有無を判定することを特徴とする付記１又は２に記載の無線中継増幅装置。
【００９３】
（付記４）前記演算処理部が、前記疑似正弦波状の振動の最大値と最小値の差分と周波数差とに応じて前記所定の発振状態の有無を判定することを特徴とする付記１又は２に記載の無線中継増幅装置。
【００９４】
（付記５）前記無線増幅信号の雑音成分が、下り系前記無線信号と上り系前記無線信号とを同相で合成することで生成されたものであることを特徴とする付記１から４のいずれか１つに記載の無線中継増幅装置。
【００９５】
（付記６）前記無線増幅信号の雑音成分が、下り系前記無線信号と上り系前記無線信号とを遅延加算することで生成されたものであることを特徴とする付記１から５のいずれか１つに記載の無線中継増幅装置。
【００９６】
（付記７）前記演算処理部が前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定した場合に、その旨の警報が送出されることを特徴とする付記１から６のいずれか１つに記載の無線中継増幅装置。
【００９７】
（付記８）無線信号の中継時に、前記無線信号を増幅する増幅部を用い、前記増幅部で増幅された無線増幅信号の雑音成分の周波数特性が、疑似正弦波状に振動する場合、前記無線増幅信号が所定の発振状態であると判定することを特徴とする無線中継増幅方法。
【符号の説明】
【００９８】
１  アンテナ
２  ＤＵＰ
３  増幅部
４  カプラ
５  ＢＰＦ
６  可変増幅部
７  ＤＵＰ
８  アンテナ
９  増幅部
１０  カプラ
１１  ＢＰＦ
１２  可変増幅部
１３  発振検出部
１４  演算処理部
１０１  混合部
１０２  混合部
１０３  基準信号
１０４  シンセサイザ部
１０５  ＢＰＦ
１０６  ＢＰＦ
１０７  可変ディレイライン
１０８  可変ディレイライン
１０９  合成器
１１０  ＢＰＦ
１１１  検波部
２０１  Ａ／Ｄコンバータ
２０２  ＣＰＵ
２０３  記憶部
２０４  Ｄ／Ａコンバータ
２０５  Ｄ／Ａコンバータ
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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