JP2011211514A - 故障予測装置、故障予測方法、電磁干渉検出装置、電磁干渉検出方法、及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】別途送信機を用意することなく簡素な構成で自動的に送信機の故障を予測し、また、少ない情報量で送信機の故障を予測し、さらには、通信回線を圧迫せず、送信機の運用コストを低減できる、故障予測装置を提供する。
【解決手段】振幅ヒストグラム測定部１１内の相関対象データ生成部１４は、振幅ヒストグラム演算部１５により、計測部１３により測定された到来電波から相関対象データ（振幅ヒストグラム）を演算し、相関対象データ記憶部１７に保存する。相関度演算部１８は基準データ記憶部１６から出力される基準データ（振幅ヒストグラム）と、相関対象データ記憶部１７に記憶された相関対象データ（振幅ヒストグラム）との相関係数（相関度）を算出する。相関度判定部１９は、相関度演算部１８で算出した相関係数の絶対値が所定の閾値未満であるか否かを判定することにより、送信機の故障の予兆を判定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、無線基地局等に設備される送信機の故障予測装置、故障予測方法、電磁干渉検出装置、電磁干渉検出方法、及び制御プログラムに関する。

近年、携帯電話や無線ＬＡＮなどの無線通信の普及に伴い、基地局や端末などの送信機は増加してきた。それらの送信機、特に基地局の故障は多くの端末ユ−ザ−が通信できなくなるなど被害が大きく、故障の事前予測が求められている。また、人工衛星や一部の基地局では、簡単にメンテナンスが出来ない場所に設置されていたり、同様の設備を新たに設置するためには莫大なコストが必要であるため、故障の事前予測が求められている。

なお、これに関連する遠隔監視システムの技術が開示されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の遠隔監視システムは、監視対象機器の故障発生などの事象が発生する前に得られる事前情報及び事象の発生後に得られる事後情報を使用して、高精度の故障診断を含む遠隔監視処理を実行できる遠隔監視システムを提供することを目的としている。このために、監視対象機器の故障診断を含む遠隔監視処理を実行できる遠隔監視システムにおいて、ネットワークモデルを使用して遠隔監視処理を実行する中央監視診断システムを有する。中央監視診断システムは、端末から監視対象機器の故障発生などの事象が発生する前に得られる事前情報及び事象の発生後に得られる事後情報を取得して、ネットワークモデルに入力することで統合化する（段落番号００１２〜００１９）。

また、移動体通信の電波利用の需要が増加している一方で、その周波数帯域における妨害電波の電磁干渉によって携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信妨害、テレビ・ラジオなどの受信障害が多発している。このため、スループット向上を目的として電磁干渉の検出処理を行なうことが求められている。この電磁干渉の検出を実現する手法に関して、各種提案がなされている。

例えば、特許文献２に記載の通信装置は、事前に通信システムに優先度を設定しておき、上述の通信機よりも優先度の高い通信システムからの信号を干渉解析部において検出した場合、優先度の高い通信システムの通信を優先させることでスループットの向上を目的としている。この特許文献２に記載の通信装置の干渉検出部は、所定の周波数帯域に対してＲＳＳＩ測定を行ない、任意の閾値よりも測定値が大きいと判断した場合、干渉信号が発生していると判断し、上記通信装置は通信を停止する。その後、干渉信号の到来方向、干渉信号の周波数特性等の多くの特徴量から変調方式、シンボルレートを推定し、この情報と、その周波数帯域におけるシステムの変調方式、シンボルレートとを比較することにより、干渉信号のシステムを推定している。

また、関連する電磁環境観測装置の技術が開示されている（特許文献３を参照）。この特許文献３に記載の電磁環境観測装置は、電磁環境の観測を行い、この観測結果から通信の品質を推定し、観測場所での電磁環境のクラス分けが可能な電磁環境観測装置を提供することを目的としている（段落番号００１３）。

また、関連するマルチキャリア通信システムにおける信号検出方法の技術が開示されている（特許文献４を参照）。この特許文献４に記載のマルチキャリア通信システムにおける信号検出方法は、受信信号が所望の信号であるか又はノイズであるかを決定するために受信信号と基準信号との間の相関を閾値と比較する際、受信信号の受信強度に左右されずに単独の閾値を用いることができるようにするものである。

特開２００９−０６４１０１号公報 特開２００８−０７２６４６号公報 特開平０９−２１８２３０号公報 特表２００９−５３４９７１号公報

前述の故障の事前予測に関連する特許文献１の遠隔監視システムは、一般的な機器の遠隔監視処理に関するものであり、送信機の故障予測に適用する場合、通信用の送信機以外に別途送信機が必要である。これには、周波数資源の圧迫や通信用送信機と遠隔監視用送信機による干渉といった問題が生じる。

また、電磁干渉検出については、特許文献２に記載の通信装置では、干渉波の存在をＲＳＳＩ測定において検出後に干渉波の解析を行なって推定している。しかしながら、干渉波が別々の波源からの電波の合成波である場合、特許文献２に記載の解析手法では干渉波の推定が困難になり、その結果、本来、優先的に通信可能な状態であっても別の周波数帯域に変更して送信する等周波数資源の圧迫の遠因になりうる。また、移動体端末へ適用した場合、特許文献３に記載の推定方法では、電磁干渉の発生を判定するために多くの測定装置が必要になり、装置構成が大規模となる等の問題がある。

本発明の主たる課題は、別途送信機を用意することなく簡素な構成により自動的に送信機の故障を予測し、また、少ない情報量で送信機の故障を予測し、さらには、通信回線を圧迫せず、送信機の運用コストを低減できる、故障予測装置、故障予測方法、及び制御プログラムを提供することにある。
また、本発明のさらなる課題は、上記故障予測装置の変形例として（同様な構成により）、簡素な構成により電磁干渉が発生しているか否かを検出し、さらには、周波数資源を圧迫せず、通信装置の小型化に有用である、電磁干渉検出装置、電磁干渉検出方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、この発明の第１の構成は故障予測装置に関し、送信機から到来する送信電波を計測する計測部と、前記計測部により計測された計測信号に基づいて少なくとも１つの相関対象データを導出する相関対象データ生成部と、前記相関対象データ生成部により導出される前記相関対象データに対応する少なくとも１つの基準データを記憶して出力する基準データ記憶部と、前記相関対象データと前記基準データとの相関度を演算する相関度演算部と、前記相関度を所定の閾値と比較することにより前送信機の故障の予兆を判定する相関度判定部と、前記相関度判定部における判定結果を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

また、この発明の第２の構成は、電磁干渉検出装置に関し、送信機からの到来する送信電波を計測する計測部と、前記計測部から出力される信号に基づいて少なくとも１つの相関対象データを導出する相関対象データ生成部と、前記相関対象データ生成部から出力される前記相関対象データに対応する少なくとも１つの基準データを記憶して出力する基準データ記憶部と、前記相関対象データと前記基準データとの相関度を演算する相関度演算部と、前記相関度を所定の閾値と比較することにより電磁干渉発生による影響の有無を判定する相関度判定部と、相関度判定部による判定結果を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

本発明の故障予測装置によれば、到来電波の測定データに基づいて相関対象データ（例えば、振幅ヒストグラム）を導出し、この相関対象データと基準データ（例えば、理想的な電波の振幅ヒストグラム）との相関度を演算し、この相関度を所定の閾値と比較し、送信機の故障の予兆を判定する。
これにより、別途送信機を用意することなく簡素な構成により自動的に送信機の故障を予測でき、また、少ない情報量で送信機の故障を予測できる。さらには、通信回線を圧迫せず、送信機の運用コストを低減できる。加えて、簡素な構成で実現できることから、送信機の保守要員が携帯することにも適している。

また、本発明の電磁干渉検出装置によれば、到来電波の測定データに基づいて相関対象データ（例えば、振幅ヒストグラム）を導出し、この相関対象データと基準データ（例えば、理想的な電波の振幅ヒストグラム）との相関度を演算し、相関度を所定の閾値と比較し、電磁干渉波の発生の有無を判定する。
これにより、簡素な構成により電磁干渉が発生しているか否かを判定（検出）することができる。また、周波数資源を圧迫せず、通信装置の小型化に有用である。加えて、簡素な構成で実現できることから、干渉波の発生源の特定支援装置として携帯することにも適している。

本発明の第１の実施形態に係わる故障予測装置の電気的構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における故障予測の処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態における故障予測の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係わる故障予測装置の電気的構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における故障予測の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係わる電磁干渉検出装置の電気的構成を示すブロック図である。 第４の実施形態における電磁干渉検出の処理手順を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における送信機増幅回路の劣化前と劣化後における信号波形の時間特性の比較図である 第１の実施の形態における送信機増幅回路の劣化前と劣化後における信号波形の振幅ヒストグラムの比較図である。 送信機増幅回路の劣化による波形の振幅の変化に対する相関係数の変化を示す図である。 第４の実施形態における被害波と干渉波の合成波の振幅ヒストグラムと理想的な電波の振幅ヒストグラムとの比較図である。 ＤＵ比を変化した場合の相関係数の変化を示す図である。 ＤＵ比を変化した場合の距離関数の変化を示す図である。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる故障予測装置の電気的構成を示すブロック図であり、図２は、図１に示す故障予測装置における故障予測の処理手順を示すフローチャートである。
図１に示すように、故障予測装置１は、故障予測装置１内の各部を統括して制御する制御部１０、振幅ヒストグラム測定部１１（アンテナ１２と計測部１３と相関対象データ生成部１４とを含む）、基準データ記憶部１６、相関対象データ記憶部１７、相関度演算部１８、相関度判定部１９、及び出力部２０からなる。ここで、基準データ記憶部１６から出力される基準データは、送信機が送信する電波を予め計測するか、シミュレ−ション或いは理論的に算定された振幅ヒストグラムとして基準データ記憶部（データベース）１６に記憶されている。すなわち、基準データ記憶部１６は、予め測定又は算定された既知の基準データ（理想的な電波の振幅ヒストグラム）を格納している部分である。

振幅ヒストグラム測定部１１は、アンテナ１２を通して、送信機からの到来電波を計測する計測部１３と、相関対象データ生成部１４とを有している。この相関対象データ生成部１４は、振幅ヒストグラム演算部１５により、計測部１３により測定された到来電波の測定データから相関対象データとなる振幅ヒストグラムを演算（導出）する。この振幅ヒストグラム演算部１５は、例えば振幅確率分布表示機能を有するスペクトラムアナライザ等で構成される。相関対象データ記憶部１７は、振幅ヒストグラム演算部１５により演算された振幅ヒストグラムのデータを記憶する。

相関度演算部１８は基準データ記憶部１６から出力される基準データ（理想的な電波の振幅ヒストグラム）と、相関対象データ記憶部１７に記憶された振幅ヒストグラムとの相関係数を算出する。相関度判定部１９は、相関度演算部１８で算出した相関係数の絶対値が所定の閾値未満であるかどうかを判定する。出力部２０は相関度判定部１９における判定結果を外部に出力する。また、出力部２０は、上記相関度演算部１８で算出した相関係数（相関値）を出力することができる。さらに、出力部２０には、相関度判定部１９の判定結果、及び相関度演算部１８で算出した相関係数を表示する表示機能を設けることができる。

次に、図１及び図２を参照して、この第１の実施形態の動作を説明する。まず、到来電波の測定が開始されると、振幅ヒストグラム測定部１１により振幅ヒストグラムの測定を行う（図２のステップＳ１１）。この振幅ヒストグラム測定部１１では、計測部１３により到来電波（電磁波）を計測し、この測定データを基に、相関対象データ生成部１４内の振幅ヒストグラム演算部１５により振幅ヒストグラムを測定（演算）する。そして、相関対象データ生成部１４は、測定した振幅ヒストグラムを相関対象データ記憶部１７に記憶する（ステップＳ１２）。

この相関対象データの記憶に続いて、相関度演算部１８は、基準データ記憶部１６から出力される基準データ（理想的な電波の振幅ヒストグラム）と、相関対象データ記憶部１７に記憶されている測定された振幅ヒストグラムとの相関係数を算出する（ステップＳ１３）。ここで用いる相関係数というのは、例えばピアソンの相関係数のようなパラメ−タである。相関度判定部１９は、相関度演算部１８で算出された相関係数が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。相関度判定部１９において、相関係数が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、出力部２０は、送信機の故障の兆候（予兆）を報告する。（ステップＳ１５）。

第１の実装形態における故障予測装置は、該故障予測装置で測定する振幅ヒストグラムと、故障していない送信機の発する理想的な電波の振幅ヒストグラム（基準データ）との相関から、故障の兆候を発見することができる。故障の兆候を発見できる理由を以下の通りである。
すなわち、送信機の内部回路に問題が発生した場合、送信電波の波形に歪みが生じる。振幅ヒストグラムは振幅の変動にセンシティブなパラメ−タであるので、この歪みを検知することができる。従って、この歪みが故障の兆候であるので、振幅ヒストグラムから故障の兆候を発見できる。

次に、上述した第１の実施形の具体的な例について説明する。この具体例では、送信機の増幅回路が劣化し、過増幅状態となり波形が歪んだ場合を想定する。図８に送信機増幅回路の劣化前と後における信号波形の時間特性を示す。図８では、縦軸に波形の振幅（劣化前の信号振幅１００％を１に正規化した振幅）、横軸に時間（周期を１に正規化した時間）をとり、劣化前の波形（最大振幅＝１の波形）と、劣化後の波形（最大振幅＝１を越え飽和する波形）と、を示したものである。この図に示すように波形の振幅を大きくしていき、一定の値を超えた場合に飽和すると想定する。また、この具体例において、基準データ記憶部１６に記憶される基準データは、事前に用意した理想的な送信機から出力される電波の振幅ヒストグラムである。

そして、振幅ヒストグラム測定部１１（図１）では、送信機の送信電波を基に振幅ヒストグラムを測定（算出）する（図２のステップＳ１１）。この振幅ヒストグラムの測定後、測定した振幅ヒストグラムのデータを相関対象データ記憶部１７に記憶する（ステップＳ１２）。

この時の劣化前と劣化後の振幅ヒストグラムを図９に示す。図９は、縦軸に振幅ヒストグラムの割合（％）、横軸に波形の振幅（振幅１００％を１に正規化した振幅）をとり、縦方向に、劣化前の波形（最大振幅＝１の波形）の振幅ヒストグラムＡと、劣化後の波形（最大振幅＝１を越え飽和する波形）の振幅ヒストグラムＢと、を示したものである。この図から劣化前と後で振幅ヒストグラムが異なった特徴を示していることが分かる。

その後、相関度演算部１８により、相関対象データ記憶部１７に記憶されている相関対象データ（振幅ヒストグラム）と、基準データ記憶部１６から出力される基準データ（理想的な電波の振幅ヒストグラム）との相関係数を算出する（ステップＳ１３）。この例では、相関係数として、ピアソンの相関係数を用いている。なお、相関係数としては、ピアソンの相関係数を使用する他に、ケンドールの順位相関係数、スピアマンの順位相関係数等を使用しても良い。

送信機増幅回路の劣化の進み方を模擬したものとして、波形の振幅を大きくしていき、振幅が２倍になるまでの相関係数を図１０に示す。図１０では、縦軸に相関係数、横軸に波形の振幅をとり、波形の振幅が２倍になるまでの相関係数（相関値）の変化を示したものである。
図１０に示すように、送信機増幅回路の劣化が進行し、波形の振幅が大きくなると、振幅が一定値までは相関係数が小さくなるが、一定値を越えると、そこから相関係数が振動をはじめ、その後、収束を始める。そのため、相関係数を定期的にプロットすることで、故障の兆候を発見することができる。
そして、相関度判定部１９では、上記相関係数の絶対値が所定の閾値の絶対値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。前記相関係数の絶対値が所定の絶対値未満である場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、出力部２０（図１）は、故障の兆候（予兆）を報告する（ステップＳ１５）。

以上、本発明の第１の実施形態について説明したが、相関度演算部１８における演算処理は相関係数に限らず、後述するように距離関数を用いてもよい。相関度演算部に距離関数を用いた場合、相関度判定部１９は距離関数の値が、所定の閾値より大きいことを判定する。また、距離関数を用いる場合は、ユ−クリッド距離を使用できる他、チェビシェフ距離、マンハッタン距離、キャンベラ距離、ミンコフスキー距離が使用できる。

［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施形態に係わる故障予測装置における故障予測の処理手順を示すフローチャートである。この第２の実施形態は、以下の点で第１の実施形態と異なる。１点目は、相関度演算部１８の演算において、基準データ記憶部１６内の基準データ（理想的な電波の振幅ヒストグラム）と、振幅ヒストグラム測定部１１で測定した振幅ヒストグラムとの距離関数を算出する点である（図３のステップＳ２３）。ここで用いる距離関数というのは、例えばユ−クリッド距離のようなパラメ−タである。２点目は、相関度判定部１９での相関度演算部１８で算出した距離関数が閾値を超えているかどうかを判定する点である（ステップＳ２４）。

以下、図３を参照して、その処理の流れについて説明する。まず、到来電波の測定が開始されると、振幅ヒストグラム測定部１１により振幅ヒストグラムの測定を行う（図３のステップＳ２１）。この振幅ヒストグラム測定部１１では、計測部１３により到来電波（電磁波）を計測し、この測定データを基に、相関対象データ生成部１４内の振幅ヒストグラム演算部１５により振幅ヒストグラムを測定（演算）する。そして、相関対象データ生成部１４は、測定した相関対象データ（振幅ヒストグラム）を相関対象データ記憶部１７に記憶する（ステップＳ２２）。

この相関対象データの記憶に続いて、相関度演算部１８は、基準データ記憶部１６から出力される基準データ（理想的な電波の振幅ヒストグラム）と、相関対象データ記憶部１７に記憶されている測定された振幅ヒストグラムとの距離関数（ユーグリッド距離）を算出する（ステップＳ２３）。相関度判定部１９は、相関度演算部１８で算出された距離関数（ユーグリッド距離）が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。相関度判定部１９において、距離関数が所定の閾値以上である場合（ステップＳ２４でＹｅｓ）、出力部２０は、送信機の故障の兆候（予兆）を報告する（ステップＳ２５）。
この第２の実施形態の構成においても、上記故障予測装置で測定する振幅ヒストグラムと、故障していない送信機が発する理想的な電波の振幅ヒストグラムの相関（距離関数）から、故障の兆候を発見できる。

［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施の形態に係わる故障予測装置の電気的構成を示すブロック図であり、図５は、第３の実施形態における故障予測の処理手順を示すフローチャートである。
図４に示す故障予測装置２が、図１に示す故障予測装置１と構成上異なるのは、図１に示す振幅ヒストグラム測定部１１を、図４に示す振幅確率分布測定部１１Ａに変更した点が異なる。また、図１に示す相関対象データ生成部１４内の振幅ヒストグラム演算部１５を、図４に示す振幅確率分布演算部１５Ａに変更した点が異なる。また、図１に示す基準データ記憶部１６を、図４に示す基準データ記憶部１６Ａに変更した点が異なる。この基準データ記憶部１６Ａには振幅確率分布の基準データが記憶される。他の構成は図１に示す故障予測装置と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

この第３の実施形態の構成においても、故障予測装置で測定する振幅確率分布と、故障していない送信機が発する理想的な電波の振幅確率分布の相関から、故障の兆候を発見できる。振幅確率分布の相関から故障の兆候を発見できる理由は次の通りである。すなわち、送信機の内部回路に問題が発生した場合、送信電波の波形に歪みが生じる。振幅確率分布は前述の振幅ヒストグラムの累積値であり、送信電波に対する電磁干渉などの突発的なアクシデントに対しても耐性を持ち、この歪みを検知することができる。従って、この歪みが故障の兆候であるので、振幅確率分布から故障の兆候を発見できる。

以下、図５を参照して、第３の実施形態における故障予測の処理手順について説明する。まず、到来電波の測定が開始されると、振幅確率分布測定部１１Ａにより振幅確率分布を測定を行う（ステップＳ３１）。この振幅確率分布測定部１１Ａでは、計測部１３により到来電波（電磁波）を計測し、この測定データを基に、相関対象データ生成部１４内の振幅確率分布演算部１５により振幅確率分布を測定（演算）する。そして、相関対象データ生成部１４は、測定した振幅確率分布のデータ（相関対象データ）を相関対象データ記憶部１７に記憶する（ステップＳ３２）。振幅確率分布データの記憶後、相関度演算部１８において、測定した相関対象データ（振幅確率分布）と、基準データ記憶部１６Ａに記憶されている基準データ（理想的な電波の振幅確率分布）との相関係数を算出する（ステップＳ３３）。相関度判定部１９は、上述の相関係数の絶対値が所定の閾値の絶対値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。上述の相関係数の絶対値が所定の絶対値未満である場合（ステップＳ３４でＹｅｓ）、出力部２０は故障の兆候（予兆）を報告する（ステップＳ３５）。

以上、本発明の第３の実施形態について説明したが、第３の実施形態においては、相関度演算部１８における演算処理は相関係数に限らず、第２の実施形態と同様に距離関数を用いてもよい。相関度演算部１８において距離関数を用いた場合、相関度判定部１９は距離が、所定の閾値より大きいか否かを判定する。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態として電磁干渉検出装置の例について説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係わる電磁干渉検出装置の電気的構成を示すブロック図である。図６に示す電磁干渉検出装置３が、図１に示す故障予測装置１と構成上異なるのは、図１に示す基準データ記憶部１６と、相関度判定部１９と、出力部２０のそれぞれを、図６に示す基準データ記憶部１６Ｂと、相関度判定部１９Ａと、出力部２０Ａに変更した点が異なり、他の構成は図１に示す故障予測装置と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

この図６に示す電磁干渉検出装置において、基準データ記憶部１６Ｂは、相関対象データ生成部１４により生成される相関対象データと合致した周波数と、該周波数帯に存在する合法局の通信方式を有する基準データを予め記憶する。この基準データ記憶部１６Ｂには、例えば、合法の通信方式の通信信号の振幅ヒストグラム（通信方式がπ/４シフトＱＰＳＫである通信用信号の振幅ヒストグラム等）が記憶される。また、相関度判定部１９Ａは、相関度を所定の閾値と比較することにより電磁干渉による影響の有無を判定する。また、出力部２０Ａは、電磁干渉の発生の有無を報告する。

この第４の実施形態の構成により、振幅ヒストグラム測定部１１で測定する振幅ヒストグラムと、電磁干渉の発生していない送信機が発生する理想的な電波の振幅ヒストグラム（基準データ）との相関から、電磁干渉が発生しているか否かを検出することができる。電磁干渉の発生を判定できる理由は、送信機が発する理想的な電波のヒストグラムと、電磁干渉の発生している電波のヒストグラムでは、異なる特徴を有しているからである。

図７は、本発明の第４の実施形態である電磁干渉検出装置における電磁干渉検出の処理手順を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートでは、通信方式がπ/４シフトＱＰＳＫである被害波に対し、被害波から２６０Ｈｚ高い中心周波数の、通信方式がＧＭＳＫである干渉波が電磁干渉を発生しており、上記被害波と干渉波の合成波を電磁干渉検出装置が受信する例である。また、基準データ記憶部１６Ｂに記憶される基準データは、事前に用意した通信方式がπ/４シフトＱＰＳＫである通信用信号の振幅ヒストグラムである。

以下、図７を参照して、第４の実施の形態における電磁干渉検出の処理の流れについて説明する。まず、前記電磁干渉を受けた合成波の振幅ヒストグラムを振幅ヒストグラム測定部１１（図６）により測定する（ステップＳ４１）。そして、この測定した振幅ヒストグラムのデータを相関対象データ記憶部１７に記憶する（ステップＳ４２）。この時の基準データと、測定値の振幅ヒストグラムを図１１に示す。図１１では、π/４シフトＱＰＳＫ（被害波）の振幅ヒストグラムＡと、通信方式がＧＭＳＫである干渉波により電磁干渉を受けたπ/４シフトＱＰＳＫ（合成波）の振幅ヒストグラムＢと、を示している。この図のＤＵ（Desired to Undesired signal ratio）比は１０ｄＢで固定している。この図から被害波の振幅ヒストグラムＡと、被害波と干渉波の合成波の振幅ヒストグラムＢとでは、異なった特徴を示しているのが分かる。

その後、相関度演算部１８により、基準データ記憶部１６Ｂに記憶されている基準データと、測定した振幅ヒストグラム（相関対象データ）との相関係数を算出する（ステップＳ４３）。この例では、相関係数として、ピアソンの相関係数を用いている。なお相関係数として、ピアソンの相関係数の他に、ケンドールの順位相関係数、スピアマンの順位相関係数等を使用しても良い。この時のＤＵ比を−６０〜４０ｄＢの間で変化した場合の相関係数を図１２に示す。

図１２では、縦軸に相関係数（相関値）、横軸にＤＵ比（干渉波のレベル）をとり、ＤＵ比を変化させた場合の相関係数の変化を示している。図１２に示すように、−３０ｄＢよりも高いＤＵ比では、相関係数が変化しており、相関係数から電磁干渉の発生を判定することができる。
そして、相関度判定部１９Ａにおいて、相関係数の絶対値が所定の閾値の絶対値未満であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。前記相関係数の絶対値が所定の絶対値未満である場合（ステップＳ４４でＹｅｓ）、出力部２０Ａは、電磁干渉の発生を報告する（ステップＳ４５）。

以上、第４の実施形態について説明したが、第４の実施形態における相関度演算部１８による演算処理は相関係数に限らず、第２の実施形態と同様に距離関数を用いてもよい。相関度演算に距離関数を用いた場合、相関度判定部１９Ａは通信信号と干渉波の距離が、所定の閾値より大きいことを判定する。また、距離関数としては、ユ−クリッド距離を用いる他に、チェビシェフ距離、マンハッタン距離、キャンベラ距離、ミンコフスキー距離を使用してもよい。
この時のＤＵ比を−６０〜４０ｄＢの間で変化した場合の距離関数を図１３に示す。図１３に示す例は、縦軸に距離関数、横軸にＤＵ比（干渉波のレベル）をとり、ＤＵ比を変化させた場合の距離関数の変化を示している。図１３に示すように、−３０ｄＢよりも高いＤＵ比では、距離関数が変化しており、距離関数から電磁干渉の発生を判定することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、図１に示す故障予測装置１、図４に示す故障予測装置２、及び図６に示す電磁干渉検出装置３は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した処理に関する一連の処理の過程は、プログラム（制御プログラム）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。

すなわち、制御部１０、振幅ヒストグラム測定部１１、振幅確率分布測定部１１Ａ、計測部１３、相関対象データ生成部１４、振幅ヒストグラム演算部１５、振幅確率分布演算部１５Ａ、基準データ記憶部１６，１６Ａ，１６Ｂ、相関対象データ記憶部１７、相関度演算部１８、相関度判定部１９，１９Ａ、及び出力部２０，２０Ａにおける各処理の全部または一部は、ＣＰＵ等の中央演算処理装置がＲＯＭやＲＡＭ等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、実現されるものである。

ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

なお、ここで本発明と上記実施形態との対応関係について補足しておく。本発明における故障予測装置は、図１に示す故障予測装置１及び図４に示す故障予測装置２が対応する。また、本発明における電磁干渉検出装置は図６に示す電磁干渉検出装置３が対応する。

そして、図１に示す実施形態において、故障予測装置１は、送信機から到来する送信電波を計測する計測部１３と、計測部１３により計測された計測信号に基づいて少なくとも１つの相関対象データを導出する相関対象データ生成部１４と、相関対象データ生成部１４により導出される相関対象データに対応する少なくとも１つの基準データを記憶して出力する基準データ記憶部１６と、相関対象データと基準データとの相関度を演算する相関度演算部１８と、相関度を所定の閾値と比較することにより送信機の故障の予兆を判定する相関度判定部１９と、相関度判定部１９における判定結果を出力する出力部２０と、を備えて構成される。
これにより、別途送信機を用意することなく自動的に送信機の故障を予測でき、また、少ない情報量で送信機の故障を予測できる。さらには、通信回線を圧迫せず、送信機の運用コストを低減できる。加えて、簡素な構成で実現できることから、送信機の保守要員が携帯することにも適している。

また、図６に示す実施形態において、電磁干渉検出装置３は、送信機からの到来する送信電波を計測する計測部１３と、計測部１３から出力される信号に基づいて少なくとも１つの相関対象データを導出する相関対象データ生成部１４と、相関対象データ生成部１４から出力される前記相関対象データに対応する少なくとも１つの基準データを記憶して出力する基準データ記憶部１６Ｂと、相関対象データと基準データとの相関度を演算する相関度演算部１８と、相関度を所定の閾値と比較することにより電磁干渉発生による影響の有無を判定する相関度判定部１９Ａと、相関度判定部１９Ａによる判定結果を出力する出力部２０Ａと、を備えて構成される。
これにより、測定された相関対象データと、電磁干渉の発生していない送信機が発生する理想的な電波の基準データとの相関度から、簡素な構成により監視対象送信機に電磁干渉が発生しているか否かを判定（検出）することができる。このため、少ない情報量で到来電波の特徴を抽出できることから、通信装置の小型化に有用である。また、干渉波が別々の波源からの電波の合成波である場合でも、優先度の高い通信信号を基準データとして本手法を適用することによって、相関値から合成波内に存在する支配的な信号の持つ優先度を推定することができるので、適切な周波数帯域を使用でき、周波数資源の有効利用ができる。加えて、簡素な構成で実現できることから、干渉波の発生源の特定支援装置として携帯することにも適している。

以上、本発明の第１乃至第４の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、この発明の具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもそれらはこの発明に含まれる。例えば、基準データを１つ用いるだけでなく、複数の基準データを用いて相関度を算出し、それぞれ相関度の異なることを利用して、故障予測の精度の向上、あるいは干渉波源の特定支援に役立てることもできる。

１，２・・・故障予測装置、３・・・電磁干渉検出装置、１０・・・制御部、１１・・・振幅ヒストグラム測定部、１１Ａ・・・振幅確率分布測定部、１２・・・アンテナ、１３・・・計測部、１４・・・相関対象データ生成部、１５・・・振幅ヒストグラム演算部、１５Ａ・・・振幅確率分布演算部、１６，１６Ａ，１６Ｂ・・・基準データ記憶部、１７・・・相関対象データ記憶部、１８・・・相関度演算部、１９，１９Ａ・・・相関度判定部、２０，２０Ａ・・・出力部

Claims (10)

1. 送信機から到来する送信電波を計測する計測部と、
   前記計測部により計測された計測信号に基づいて少なくとも１つの相関対象データを導出する相関対象データ生成部と、
   前記相関対象データ生成部により導出される前記相関対象データに対応する少なくとも１つの基準データを記憶して出力する基準データ記憶部と、
   前記相関対象データと前記基準データとの相関度を演算する相関度演算部と、
   前記相関度を所定の閾値と比較することにより前送信機の故障の予兆を判定する相関度判定部と、
   前記相関度判定部における判定結果を出力する出力部と、
   を備えることを特徴とする故障予測装置。
2. 前記相関対象データ及び前記基準データは、振幅ヒストグラムまたは振幅確率分布のデータであることを特徴とする請求項１記載の故障予測装置。
3. 前記相関度は、前記相関対象データと前記基準データとの、相関係数または距離関数により演算されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の故障予測装置。
4. 送信機から到来する送信電波を計測する計測手順と、
   前記計測手順により計測された計測信号に基づいて少なくとも１つの相関対象データを導出する相関対象データ生成手順と、
   前記相関対象データ生成手順により導出される前記相関対象データに対応する少なくとも１つの基準データを記憶して出力する基準データ記憶手順と、
   前記相関対象データと前記基準データとの相関度を演算する相関度演算手順と、
   前記相関度を所定の閾値と比較することにより前送信機の故障の予兆を判定する相関度判定手順と、
   前記相関度判定手順における判定結果を出力する出力手順と、
   を含むことを特徴とする故障予測方法。
5. 前記相関対象データ及び前記基準データは、振幅ヒストグラムまたは振幅確率分布のデータであることを特徴とする請求項４記載に故障検出方法。
6. 請求項４または請求項５に記載の故障予測方法を実行させるためのコンピュータにより読み取り可能な制御プログラム。
7. 送信機からの到来する送信電波を計測する計測部と、
   前記計測部から出力される信号に基づいて少なくとも１つの相関対象データを導出する相関対象データ生成部と、
   前記相関対象データ生成部から出力される前記相関対象データに対応する少なくとも１つの基準データを記憶して出力する基準データ記憶部と、
   前記相関対象データと前記基準データとの相関度を演算する相関度演算部と、
   前記相関度を所定の閾値と比較することにより電磁干渉発生による影響の有無を判定する相関度判定部と、
   前記相関度判定部による判定結果を出力する出力部と、
   を備えることを特徴とする電磁干渉検出装置。
8. 前記相関対象データ及び前記基準データは、振幅ヒストグラムまたは振幅確率分布のデータであることを特徴とする請求項７に記載の電磁干渉検出装置。
9. 前記相関度は、前記相関対象データと前記基準データとの、相関係数または距離関数で演算されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電磁干渉検出装置。
10. 送信機から到来する送信電波を計測する計測手順と、
    前記計測手順により計測された計測信号に基づいて少なくとも１つの相関対象データを導出する相関対象データ生成手順と、
    前記相関対象データ生成手順により導出される前記相関対象データと合致した周波数と前記周波数帯に存在する合法局の通信方式を有する基準データを記憶して出力する基準データ記憶手順と、
    前記相関対象データと前記基準データとの相関度を演算する相関度演算手順と、
    前記相関度を所定の閾値と比較することにより電磁干渉による影響の有無を判定する相関度判定手順と、
    を含むことを特徴とする電磁干渉検出方法。

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