JP2002542651A - スペクトル拡散ワイヤレス基地局においてインバンドジャマーを検出する方法およびシステム - Google Patents

スペクトル拡散ワイヤレス基地局においてインバンドジャマーを検出する方法およびシステム

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ワイヤレス通信機能において使用する方法および装置であり、基地局費用における影響が無視できて、インバンドジャマーをリアルタイムで連続的に検出する。ジャマー検出に加えて、改善されたハードウェアおよびシステム診断能力を提供する本発明の使用が存在する。ジャマー検出装置は自動利得制御技術、デジタルサンプリング、およびデジタル信号処理を利用して、受信電力スペクトル密度曲線中の異常な周波数成分を識別する。さらに説明されているものは複素サンプリング、複素フーリエ高速変換（ＦＦＴ）およびハニングウィンドウの使用であり、ジャマー検出能力を向上させる。インバンドジャマーの位置を推定する方法が説明されており、これは複数の基地局の計算された受信電力スペクトル密度曲線を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はワイヤレス電気通信に関する。特に、本発明はワイヤレス基地局に
おいてインバンドジャマーのリアルタイム検出および位置識別を行う新規な方法
および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラ電話機の市場への導入から、携帯電話機の使用が爆発的に増加している
。しかしながらワイヤレス電話機の使用に利用可能な周波数スペクトルは加入者
ベースと同じくらい早く増加しない。結果的に、ワイヤレス電話サービスに対す
る加入者数は、最新移動電話システム（ＡＭＰＳ）技術を使用するワイヤレスイ
ンフラストラクチャの容量を追い越し始めている。このアンバランスに応答して
、クゥアルコムのようなパイオニア会社は付加的な周波数スペクトルを要求する
ことなくＡＭＰＳで可能なものよりも多い通話容量を提供する方法を開発した。
【０００３】 コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）のようないくつかのケースでは、この効率の
増加にワイヤレス装置の複雑さの増加を伴っていた。パワフルなＡＳＩＣおよび
マイクロプロセッサ技術をハンドセットと基地局装置の両方に組み込むことによ
り、このような最新ワイヤレスシステムはさらにパワフルなデジタル信号処理お
よび通信システム技術を利用して、より良い信号品質および容量を達成すること
ができる。コード分割多元接続通信システムは米国において電気通信工業協会Ｔ
ＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５−Ａで標準化されており、これは“デュアルモードワ
イドバンドスペクトル拡散セルラシステムのための移動局−基地局互換性標準規
格”と題し、以後ＩＳ−９５として言及し、参照によりここに組み込まれている
。
【０００４】 ワイヤレス通信システムにおいてある問題が生じており、これはスペクトルの
通話伝送容量を減少させることがある。このような問題の１つは、ワイヤレスシ
ステムによる使用のために確保されたスペクトルに導入される干渉、すなわちジ
ャミング送信である。ワイヤレスシステムに関係のない送信機は、ワイヤレスシ
ステムのために確保されたスペクトルに未承認信号を故意にあるいは不注意で送
信することによりこのようなジャミング送信を引き起こす。ワイヤレスシステム
に固有な熱雑音により引き起こされる干渉を避けることはできないが、ジャミン
グ送信機をターンオフさせることによりジャミング信号は除去でき、結果的に失
われた容量が再生される。もちろん、ジャミング送信機の所有者に送信を止める
ように迫るのは、ジャミング信号が検出された後のみに起こる。ジャミングの文
書化された証拠が要求されることもままある。
【０００５】 しかしながら、大きくて複雑なワイヤレスシステムでは、ジャマーを検出する
ことは常に容易なことではない。ジャミングは散発的に生じるかもしれず、追跡
するのは困難である。現在、ワイヤレス基地局は一般的にそれらの受信信号のス
ペクトル解析を実行するビルトイン能力を持っていない。ジャマーを検出するた
めに現在一般に行われている方法は、システムの通話容量および途絶えた通話ロ
グを解析することにより、最初に疑われるジャマーの存在を必要とする。基地局
が悪い通話品質あるいは不可解な高い途絶通話レートを経験しているとき、現場
技術者は外部スペクトル解析装置を疑わしい基地局に運び、それを受信アンテナ
システムに接続する。このようなスペクトル解析装置はすべての基地局に組み込
まれていない。その主な理由は既に費用競争市場にある基地局の設計に費用の増
加を要求するからである。ジャマー検出に使用される外部スペクトル解析装置は
ワイヤレスシステムネットワーク内のプロセッサへの接続を一般的に持っておら
ず、スペクトル解析データはオフラインで現場技術者が人手により収集して解析
しなければならない。散発的にのみ生じるジャミング信号はこのような方法を使
用して検出するのは困難である。その理由はスペクトル測定値が検出のために取
られているときに、ジャミング信号が存在していなければならないからである。
さらに、このようなジャミング信号がこのような方法を使用して検出されても、
現場技術者は単一の基地局で収集したデータからジャマーの位置についてわずか
な情報しか得られない。
【０００６】 ほとんどのワイヤレス受信機は予め定められた周波数帯域を占有する信号をデ
コードする。この理由のために、受信信号は一般的にバンドパスフィルタを通さ
れ、このバンドパスフィルタはワイヤレスシステムのために確保されたスペクト
ルの外側の信号を除去する。このようなワイヤレスシステムの多くの受信機には
自動利得制御（ＡＧＣ）モジュールも備えられ、このＡＧＣは到来信号を減衰さ
せて、後続する受信機回路のダイナミックレンジ内にさらに良く適合するように
する。このようなＡＧＣモジュールは受信信号を減衰させることから、受信信号
は後続するサンプリング回路のダイナミックレンジを超えず、一般的に“クリッ
ピング”として言及されている信号歪みを生じさせない。本発明の好ましい実施
形態では、ＡＧＣフォーミュラが使用され、これは処理信号の二乗平均平方根（
ＲＭＳ）値を予め定められた一定値に維持する。ワイヤレスシステムの割り当て
られたスペクトル内に存在するジャミング信号はバンドパスフィルタ処理により
除去することができない。このようなインバウンドジャマーはＡＧＣ回路に受信
信号をさらに減衰させ、これはジャマーが存在しないときに生じる。その結果は
、インバウンドジャマー成分がまったくない信号のものから識別される形状をそ
の電力スペクトル密度が持っている信号となることが多い。
【０００７】 ＣＤＭＡのようなスペクトル拡散信号を使用するシステムでは、すべての加入
者ユニットが同じ周波数帯域を使用して基地局に信号を送信し、互いに相互干渉
を引き起こす。ＣＤＭＡシステムでは、基地局における予め定められた受信ＳＮ
Ｒを維持するのに必要な最低電力を送信するようにすべての加入者局を束縛する
ことにより通話容量が最大化される。インバンドジャマーは雑音レベルを増加さ
せ、すべての加入者局がこれを解消させてこのＳＮＲを達成しなければならず、
したがって、すべての加入者局がより高い電力レベルを送信するように強いる。
【０００８】 加入者送信電力の増加はいくつかの問題を引き起こし、この中にはバッテリの
消耗量の増加が含まれ、これは加入者局のスタンバイおよび通話時間を減少させ
ることになる。これはまた隣接基地局カバーレッジ領域で動作している加入者に
付加的な干渉を生じさせる。これらの隣接基地局で動作している加入者は、エス
カレートする電力レースで送信電力を増加させることにより応答する。
【０００９】 さらに、ワイヤレス基地局のカバーレッジ境界近くの加入者局は既に最大レベ
ルで送信しているかもしれない。このような加入者局が基地局受信機における許
容可能なＳＮＲを維持するのに十分な電力を送信できない場合には、その基地局
に対するリンクは途絶える。したがって、カバーレッジのエッジ近くのＳＮＲレ
ベルを維持するのに必要な送信電力のレベルを増加させることにより、ジャマー
はワイヤレス基地局の有効リバースリンクカバーレッジ領域を実質的に縮小させ
る。
【００１０】 多くのＣＤＭＡシステムでは、基地局のフォワードリンク半径は、リバースリ
ンクロードの結果として生じるリバースリンク半径の縮小に整合するように故意
に減少される。したがって、ジャミング信号はワイヤレス基地局の有効フォワー
ドリンクカバーレッジ領域を縮小させることにもなる。フォワードリンクセル半
径とリバースリンクセル半径のバランスは、“セルラ通信システムにおいてフォ
ワードリンクハンドオフ境界をリバースリンクハンドオフ境界にバランスさせる
方法および装置”と題する米国特許第５，５４８，８１２号にさらに開示されて
おり、この米国特許は本発明の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれ
ている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
送信加入者局の数が増加すると、ジャマー検出はさらに困難になる。この増加
した困難性は、ジャマーが総受信電力の少ないパーセンテージを表し、容易に隠
れることから生じる。この理由のために、通話アクティビィティにおける自然な
中休み中に受信スペクトルを解析することができるビルトインスペクトル解析装
置が非常に望まれている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】 本発明は、基地局費用への影響が無視可能なインバンドジャマーのリアルタイ
ム常時検出を提供する方法および装置を含む。このようなリアルタイムスペクト
ル解析装置は、すべての加入者が同じ送信周波数帯域を使用する、ＣＤＭＡのよ
うなワイドバンドシステムにおける使用にとって特に有用である。ジャマー検出
を行うことに加えて、本発明は付加的なハードウェアおよびシステム診断能力を
可能にする。
【００１３】 ＣＤＭＡのような最新技術の出現により、処理能力量の増加が現代のワイヤレ
ス基地局に予定されている。古いＡＭＰＳ基地局はおそらく単一マイクロプロセ
ッサおよびアナログ装置のラックで設計されているが、現代のＣＤＭＡ基地局は
３０以上のマイクロプロセッサで設計されており、これらには６０ＭＨｚを超え
るクロック速度を持つパワフルなプロセッサが含まれている。本発明は現代のワ
イヤレス基地局が複雑な信号解析を実行するために十分な処理能力の余剰を有す
る現実化を利用する。基地局は加入者局信号を復調するのに使用されるデジタル
サンプルストリームがデジタル信号処理用の既存のプロセッサにも利用されるよ
うに設計される。
【００１４】 必要なデジタルサンプルを処理するための可能性あるオプションには、Ｉブラ
ンチまたはＱブランチ中のデータのみを使用する実入力データＦＦＴを使用する
こと、およびＩブランチおよびＱブランチ中の両データを使用する複素入力デー
タＦＦＴを実行することが含まれている。
【００１５】 実入力データＦＦＴはＦＦＴ当たりより少ないデータおよび処理しか必要とし
ない利点を持っている。その理由は実データを持つと、トリックにより“ほとん
ど１つの費用に対して２つのＦＦＴ”を実行することができるからである。他の
オプションは、Ｆ0−Ｆs／２からＦ0＋Ｆs／２までの“全スペクトル”の検査を
可能にする利点を持つ。ここでＦ0はＣＤＭＡ中心周波数であり、Ｆsは（ベース
バンド）サンプルレートである。
【００１６】 ジャマー検出感度に関して、オプションＡまたはＢのいずれがより良いか？と
いう重要な疑問がある。
【００１７】 ジャマー電力をＰj、熱＋ユーザ電力をＰと呼ぶ。ジャマー電力はＩとＱのブ
ランチ間に等しく分配する。その性質による熱雑音もＩとＱのブランチ間に等し
く分配する。ＯＱＰＳＫ ＰＮ拡散の性質からユーザ電力（＝送信電話機からの
信号）もＩとＱ間に等しく分割される。
【００１８】 実入力データＦＦＴに対して、熱＋ユーザ電力Ｐ／２は０からＣ／２のバンド
幅に対して拡散される一方、複素入力データＦＦＴでは、熱＋ユーザ電力Ｐは−
Ｃ／２からＣ／２のバンド幅に対して拡散される（Ｃはほぼ１．２５ＭＨｚのＣ
ＤＭＡ信号バンド幅である）。これは（インバンド）電力スペクトル密度がいず
れの技術に対しても同じであり、電力スペクトル密度がＰ／Ｃに等しいことを意
味する。ジャマー検出しきい値はこの“雑音フロアー”に対して設定され、ジャ
マー検出しきい値が２つのケースに対して同じであると結論付けることができる
。しかしながら、ジャマー電力はＩとＱのブランチ間に等しく分割されることか
ら、ジャマー電力は複素入力データＦＦＴのケースにおけるよりも実入力データ
ＦＦＴに対しては３ｄＢ少ない。
【００１９】 結果として得られるスペクトル解析データは、ワイヤレスシステム周波数帯域
中の正当な加入者送信のものから識別できる電力スペクトル密度特性を持つジャ
ミング信号を識別するのに使用される。ジャミング送信機近くに配置されたいく
つかの基地局を使用することにより、そしてそれらの基地局で受信された電力ス
ペクトル密度を比較することにより、ジャミング送信機の位置が推定される。
【００２０】 さらに、このようなスペクトル解析データは、ハードウェア不調または故障を
示す異常受信スペクトル特性を検出するのに使用される。
【００２１】 ジャミング信号またはハードウェア不調を検出した際に、基地局は適切なアラ
ームをバックホールを通して基地局制御装置（ＢＳＣ）に位置するネットワーク
マネージャに送ることができる。ネットワークマネージャは複数の基地局から受
信したアラームを相関させてジャミング送信機の位置を推定することができる。
【００２２】 本発明の特徴、目的および効果は同じ参照文字が全体を通して対応しているも
のを識別している図面を参考にすると、以下に述べられた詳細な説明からさらに
明らかになるであろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
ワイヤレスシステムは一般的に多くの基地局を有し、これらの基地局はワイヤ
レスシステムの割り当てられたスペクトルを使用して加入者局と通信する。各基
地局はアナログ信号を受信し、これには熱雑音や近くの加入者局から送信された
何らかの信号が含まれている。ＣＤＭＡのようなスペクトル拡散技術を使用する
ワイヤレスシステムでは、すべての加入者が同じ広いリバースリンク周波数帯域
内の信号を送信する。また、このリバースリンク周波数帯域内に存在するものは
望ましくない干渉信号、またはジャミング信号かもしれない。このような干渉信
号がワイヤレスシステムに属していない送信機から放射される場合、ワイヤレス
システムに属している信号から識別できる周波数特性を有しているかもしれない
。
【００２４】 図１はＣＤＭＡワイヤレスシステムにおいてインバンドジャマーが有する影響
を図示している。この描かれているシナリオでは、各加入者の受信ＳＮＲが５％
（すなわち約−１３ｄＢ）に維持され、ジャマー電力１１８は熱雑音電力１１２
の半分である。これらのグラフに示されているＳＮＲとジャマー電力は例示のた
めだけに選択されているものであり、現実のワイヤレスシステムでは幅広く変化
する可能性がある。実際、現実のワイヤレスシステムにおいて見られるジャマー
電力は熱雑音電力よりもかなり大きいことがある。
【数１】
【００２５】 ＳＮＲ−基地局受信機における信号対雑音比 Ｐu−各送信加入者局からの受信電力 Ｐj−インバンドジャマーからの受信電力 Ｐn−熱雑音からの受信電力 Ｎu−送信加入者局の数
【００２６】 ＳＮＲ、Ｐu、Ｐn、ＰjおよびＮu間の関係は等式（１）および（２）に示され
ている。図１の棒グラフは以下のシナリオにおいて熱雑音、ジャマーおよび加入
者ユニットにより占有されるインバンド電力を示している。
【００２７】 −送信加入者ユニットなし、ジャマーなし１０２ −１台の送信加入者ユニット、ジャマーなし１０４ −１５台の送信加入者ユニット、ジャマーなし１０６ −１台の送信加入者ユニット、ジャマーあり１０８ −１５台の送信加入者ユニット、ジャマーあり１１０
【００２８】 図１に図示されているように、熱雑音は白色雑音であり、その電力は周波数に
対して一般的に一定１１２である。１台の送信加入者ユニットがあり、ジャマー
がないシナリオ１０４では、加入者局１１４は、熱雑音１１２に匹敵するのに十
分な電力を送信することだけが必要である。したがって、ＳＮＲは熱雑音電力１
１２対する加入者局電力１１４の比に等しい。他の加入者ユニットが同じ基地局
に送信を開始するとき、各加入者ユニットは雑音レベルを加え、他のすべての加
入者ユニットがこのノイズレベルに匹敵しなければならない。１５台の送信加入
者ユニットがあり、ジャマーがないシナリオ１０６では、任意の受信加入者信号
１１４に対する干渉強度は、熱雑音１１２を他の１４台すべての加入者の受信電
力の和１２２に加えることにより計算される。
【００２９】 ジャマーが存在し、単一の加入者局のみが送信しているシステム１０８では、
この単一の加入者ユニットが電力制御され、所望のＳＮＲを維持するのに十分な
ようにその送信電力１２０を増加させる。ジャマーと１５人のユーザを有するシ
ステム１１０でこれが起こる場合、すべての加入者ユニットが付加的な干渉を補
償するようにそれらの送信電力を増加させなければならない。したがって、任意
の加入者ユニット１２０は、熱雑音１１２、ジャマー１１８およびシステム中の
他のすべてのユーザ１２４の合成された電力に比例した送信電力レベルを維持し
なければならない。ある加入者局が要求されるＳＮＲを維持するのに十分な電力
を送信できない場合には、この状態は通話が途絶えさせることになる。増加電力
要求が通話を途絶えさせなくても、電力の増加１２６は隣接カバーレッジ領域内
の加入者局に対する干渉を増加させる。
【００３０】 図２は基地局における既存のハードウェアを使用してインバンドジャマーを検
出するプロセスの好ましい実施形態を図示している。アナログ信号が基地局のア
ンテナシステムにより受信され、バンドパスフィルタ処理され、ベースバンドに
ダウンコンバートされる（ステップは示されていない）。このバンドパスフィル
タ処理およびダウンコンバート処理を実行するための複数の技術が技術的に知ら
れている。図２に示されている好ましい実施形態では、信号が自動利得制御（Ａ
ＧＣ）モジュール２０４を通され、ＡＧＣはサンプリング回路のダイナミックレ
ンジ内にさらに最適に存在するように到来信号を減衰させる。
【００３１】 減衰信号はアナログデジタルコンバータとして構成されていることが好ましい
サンプラー２０８に送られ、デジタルサンプルのストリームが生成される。本発
明の好ましい実施形態では、サンプラーにはコサインおよびサインのデジタルミ
キサが含まれている。アナログデジタルコンバータの出力はコサインおよびサイ
ンのデジタルミキサに送られ、これらのミキサは複素サンプルを生成する。この
技術は複素ベースバンドサンプリングとして知られ、技術的によく知られており
、後続する信号解析を３ｄＢだけ向上させる。
【００３２】 サンプリング後、結果として得られるＩおよびＱのサンプルストリームは、Ｉ
およびＱデータストリームへの複素高速フーリエ変換（ＦＦＴ）２１２を実行す
る前にウィンドウ関数によりそれぞれ乗算される２１０。ＦＦＴはスペクトルを
多くの矩形サブバンドすなわちビンに分割し、これらのビンはそれぞれ離散した
等間隔周波数値に中心付けられている。シヌソイド信号成分の振幅は、（ビン整
列としても言及される）ビンの１つの中心周波数で生じた場合にのみＦＦＴの出
力において正確に表される。代わりにこのような信号が２つの隣接ビン間で生じ
た場合（非ビン整列）には、信号は隣接したビンの両方で検出されるが、それぞ
れにおいてより低い振幅となる。
【００３３】 図３はＦＦＴの出力を示しており、この図では入力サンプルはウィンドウ処理
されておらず、サンプルはＦＦＴビンの中心周波数に等しい周波数を持つシヌソ
イド信号３０２を含んでいる。図４はＦＦＴの出力を示しており、この図では入
力サンプルはウィンドウ処理されておらず、入力信号は２つの隣接したＦＦＴビ
ンの中心周波数と等距離の周波数を持つシヌソイド信号４０２を含んでいる。図
で明らかなように、非ビン整列シヌソイド信号はいずれかの方向において隣接周
波数ビンに対する周波数成分をＦＦＴに検出させる。この結果は周波数スパイク
であり、周波数スパイクはそのピークで平坦であり、より小さいピーク振幅を持
つ。さらに、非ビン整列信号は、パスバンドのエッジ４０６におけるような信号
の中心周波数に隣接していないビンにおけるアーティファクトと同様に、検出さ
れた電力スパイクのベース４０４を広げる。
【００３４】 ＦＦＴを実行する前に、ウィンドウ処理としても知られている輪郭関数をサン
プルストリームに適用することにより、ＦＦＴがＦＦＴビンに対する信号周波数
の配置の影響を受けにくくすることができる。ハニングウィンドウを含むいくつ
かのウィンドウ関数が技術的によく知られている。図５はＦＦＴの出力を示して
おり、この図では入力サンプルがハニングウィンドウを使用して修正されており
、サンプルはＦＦＴビンの中心周波数に等しい周波数を持つシヌソイド信号５０
２を含んでいる。図６はＦＦＴの出力を示しており、この図では入力サンプルが
ハニングウィンドウを使用して修正されており、サンプルは２つの隣接したＦＦ
Ｔビンの中心周波数と等距離の周波数を持つシヌソイド信号６０２を含んでいる
。４つすべてのシナリオ（図３ないし図６）で表示されているシヌソイド信号成
分の振幅は等しい。ハニングウィンドウの使用は、矩形ウィンドウのもの３０４
と比較して検出されたビン整列信号のベース５０４を広げるが、曲線の形状は同
じ信号が２つのビン周波数６０４間で生じたときにさらに一貫性を持ったままで
ある。さらに、ウィンドウ処理はビン整列成分のピーク値５０２と非ビン整列成
分のピーク値６０２間の差を減少させ、パスバンドのエッジ５０６と６０６で見
られる他の周波数アーティファクトを大きく減少させる。
【００３５】 図２の好ましい実施形態の説明を続けると、ＦＦＴステップ２１２は１組のサ
ブバンド電力測定値を生成し、各測定値はＦＦＴビンで受信された電力を表して
いる。デジタルサンプルの複数組にＦＦＴを実行することにより、２１２に示さ
れているように、いくつかの組のサブバンド電力測定値が集められて互いに平均
化される。複数のＦＦＴの結果を平均化するとより平滑な曲線が生成され、後続
する周波数解析が信号雑音の影響を受けにくくなる。平均化はジャマー検出とシ
ステム診断アプリケーションにおいて適切である。その理由は入力スペクトルが
、検出される信号雑音よりもかなりゆっくりと変化すると仮定されているからで
ある。図７は例示的なＦＦＴ出力のグラフ表示である。図８は互いに平均化され
ている２０の例示的なＦＦＴサンプル組の類似組のグラフ表示である。
【００３６】 複数の組のＦＦＴ出力を平均化２１４した後に、結果的なサブバンド電力測定
値が解析され２１６、何らかの電力スペクトル異常が識別される。ＣＤＭＡワイ
ヤレス基地局は熱雑音と、付加的な白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）を近似する信号
との組み合わせを受信するので、受信信号の公称周波数スペクトルは図９におい
て理想化形態で示されているような、バンド制限白色雑音のものを近似する。示
されているように、公称スペクトルはリバースリンク周波数帯域９０２の外側に
わずかのエネルギを持つかあるいはまったく持たない。リバースリンク周波数帯
域内で測定される電力スペクトル密度は公称的に特色として平坦に、すなわち一
定信号エネルギフロアー９０４に維持される。本発明の好ましい実施形態では、
受信信号はＡＧＣモジュールを使用して減衰され、これは信号エネルギフロアー
を公称入力信号に対して予測可能なレベルに維持させる。
【００３７】 図１０は狭帯域ジャマーを含む信号の周波数スペクトル１００２の理想化グラ
フを示している。この狭帯域ジャマーはリバースリンク周波数帯域１００４内に
ある。狭帯域ジャマー成分１００６はＡＧＣにより設定される信号フロアー１０
０６にはっきりと影響を与えるのに十分な電力を含んでいる可能性がありそうも
ないので、ジャマー検出しきい値１００８を超えて上昇するピークを探すことに
より検出される。
【００３８】 本発明は受信スペクトルの形状を変化させるあるハードウェア問題を検出する
ために使用することもできる。図１１はそのＡＧＣメカニズムに故障がある基地
局の理想化受信周波数スペクトルグラフである。示されているように、周波数ス
ペクトルは形状が適切に矩形であり、リバースリンク周波数パスバンド１１０４
内に含まれている。しかしながら、パスバンド内の平均電力レベル１１０２が公
称レベル１１０６よりも少ない場合には、ＡＧＣモジュール故障が示される。図
示されていないシナリオでは、ＡＧＣ故障はまたパスバンド内の平均電力レベル
が公称値よりも大きい場合に検出される。ＡＧＣモジュールによる受信信号の不
十分な減衰はサンプラーによるクリッピングとなり、これは顕著な周波数成分を
リバースリンク周波数帯域１１０４の外側で検出させる。
【００３９】 ジャマーが比較的広い周波数帯域で送信している場合、公称狭帯域ジャマー検
出しきい値を超える単一周波数ビンピークを持たない受信信号に顕著な干渉電力
を与える。このようなケースでは、連続的なサブバンド電力測定値のランがグル
ープとして評価され、ラン長にしたがって変化する異なるしきい値に対して比較
される。図１２はジャマー成分１２０２を持つ信号に対するスペクトルの理想化
グラフを図示しており、ジャマー成分１２０２は複数のサブバンドのラン１２０
４に対して拡散される。グラフ中の単一ビンで単一ビンしきい値１２０６より大
きい電力を持つものはないが、ジャマーは、複数のサブバンド測定値が複数ビン
しきい値１２０８を超えると評価されたときに依然として検出可能である。
【００４０】 図１３はジャマー成分１３０２を有する信号に対するスペクトルの他の理想化
グラフを図示しており、ジャマー成分１３０２はさらに広い周波数帯域１３０４
を占有している。再度説明すると、このようなジャマーは単一ビンジャマー検出
しきい値１３０６を使用して検出されないが、ワイドバンドしきい値１３０８を
使用して依然として検出可能である。このようなアプローチでは、隣接周波数ビ
ン値のグループが相互に平均化され、グループ中のビン数にしたがって、複数ビ
ンジャマー検出しきい値と比較される。
【００４１】 このジャミング検出能力を有する複数の基地局を備えたワイヤレス通信システ
ムでは、複数の基地局からのリバースリンクスペクトルの解析がジャミング送信
機位置の推定も可能にする。図１４はジャミング送信機１４０２から変化する距
離に配置されたいくつかのワイヤレス基地局１４０４および１４０６を図示して
いる。各基地局はその受信スペクトル１４０８の理想化表現で描かれている。ジ
ャマーはジャマー１４０２に最も近い基地局１４０４により最大電力レベルで検
出される。ジャマーはジャマー１４０２からさらに遠く離れた基地局１４０６に
より、非常に低いレベルで検出されるか、あるいはまったく検出されない。これ
らの測定値は、各基地局の位置の情報とともに解析されて、ジャミング送信機位
置の推定が提供される。
【００４２】 図１５はブロック図の形態で基地局ジャマー検出装置の好ましい実施形態を図
示している。基地局の（示されていない）アンテナシステムにより受信されたア
ナログ信号は（示されていない）バンドパスフィルタおよび（示されていない）
ダウンコンバータ回路を使用して処理される。結果として得られるバンドパスフ
ィルタ処理およびダウンコンバート処理された信号は自動利得制御（ＡＧＣ）モ
ジュール１５０２により減衰され、このＡＧＣは信号をサンプリング回路のダイ
ナミックレンジ内に調整する。ＡＧＣモジュール１５０２の出力はサンプリング
モジュール１５０４に送られ、このサンプリングモジュール１５０４はその入力
を信号処理モジュール１５０６に送る。先に言及したように、サンプリングモジ
ュール１５０４は複素サンプリングを利用し、このケースでは複素サンプルスト
リームが信号処理モジュール１５０６に送られる。当業者は信号処理モジュール
が多数の方法で実現することができ、これにはマイクロプロセッサ上で実行され
るソフトウェア、あるいはＡＳＩＣまたはプログラマブル論理装置内で実行され
るソフトウェアが含まれることを理解するであろう。
【００４３】 図１６は信号処理モジュール内に含まれているサブモジュールの例示的な実施
形態を示している。複素サンプルはＩおよびＱにより表され、ウィンドウモジュ
ール１６０４中のハニングウィンドウを使用して処理される。結果として得られ
るウィンドウ処理された信号はＦＦＴモジュール１６０６により処理され、この
ＦＦＴモジュール１６０６は複素ＦＦＴを実行し、複素サブバンド電力成分を出
力する。複素サブバンド電力成分の振幅は絶対電力モジュール１６０８中で２つ
の成分の二乗を合計することにより得られる。サブバンド電力測定値の結果とし
て得られる組のいくつかは、スペクトル解析モジュール１６１２中で解析される
前に、集められて平均化モジュール１６１０中で平均化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はさまざまなユーザおよびインバンドジャマーシナリオに対するワイヤレ
ス基地局における受信電力のレベルを図示している図である。
【図２】 図２は本発明の好ましい実施形態であるプロセスの機能ブロック図である。
【図３】 図３はサンプルストリーム上に矩形ウィンドウを利用した、ビン整列狭帯域ジ
ャマー成分を含む受信スペクトルの例示的なＦＦＴ出力である。
【図４】 図４はサンプルストリーム上に矩形ウィンドウを利用した、非ビン整列狭帯域
ジャマー成分を含む受信スペクトルの例示的なＦＦＴ出力である。
【図５】 図５はサンプルストリーム上にハニングウィンドウを利用した、ビン整列狭帯
域ジャマー成分を含む受信スペクトルの例示的なＦＦＴ出力である。
【図６】 図６はサンプルストリーム上にハニングウィンドウを利用した、非ビン整列狭
帯域ジャマー成分を含む受信スペクトルの例示的なＦＦＴ出力である。
【図７】 図７はワイドバンドワイヤレス基地局で生じることがある平均化されていない
ＦＦＴのグラフ例示である。
【図８】 図８は２０組のＦＦＴ出力を平均化することにより得られる結果のグラフ例示
である。
【図９】 図９はジャマーの存在がない状態でワイドバンドワイヤレス基地局により処理
される公称受信スペクトルの理想化例である。
【図１０】 図１０はインバンドジャマーにより与えられる電力を含む、ワイドバンドワイ
ヤレス基地局により処理される受信スペクトルの理想化例である。
【図１１】 図１１は基地局ＡＧＣモジュールにおけるハードウェア故障を有するワイドバ
ンドワイヤレス基地局により処理される受信スペクトルの理想化例である。
【図１２】 図１２はジャマーを含む受信スペクトルの理想化例である。
【図１３】 図１３はワイドバンドジャマーを含む受信スペクトルの理想化例である。
【図１４】 図１４はワイヤレスネットワークのいくつかの基地局と、インバンドジャマー
が存在している状態での各基地局の受信スペクトルの理想化表示を図示している
。
【図１５】 図１５は本発明の好ましい実施形態に対するアーキテクチャ図である。
【図１６】 図１６は図１５の信号処理モジュールのサブモジュールを示している図である
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 マーテ、レナルト アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92121−4311 サン・ディエゴ、ナンバー 123−260、ミラ・メサ・ブールバード 6755 (72)発明者 サットン、トッド アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92130 サン・ディエゴ、ラークフィール ド・コート 13228 Ｆターム(参考） 5K022 EE01 EE21 EE31 5K067 AA03 DD42 DD48 EE10 GG01 GG11 HH22 HH23 LL01 LL11 LL14

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤレス通信基地局中でインバンド干渉信号を検出する方
    法において、 （ａ）受信アナログ信号のダウンコンバートおよびバンドパスフィルタ処理を
    実行して、予め定められたリバースリンク周波数帯域内にほぼ存在するダウンコ
    ンバートおよびバンドパスフィルタ処理されたアナログ信号を生成し、 （ｂ）前記ダウンコンバートおよびバンドパスフィルタ処理されたアナログ信
    号の自動利得制御を実行して、ＲＭＳ振幅が予め定められたレベルにほぼ等しい
    第１の利得制御信号を生成し、 （ｃ）前記第１の利得制御信号のアナログデジタル変換を実行して、デジタル
    サンプルのストリームを生成し、 （ｄ）前記デジタルサンプルのストリームの解析を実行して、隣接周波数サブ
    バンドに関係する受信電力に対応する第１組のサブバンド電力測定値を生成し、
    各サブバンドが予め定められたスペクトル解析帯域の一部分を表し、前記スペク
    トル解析帯域は前記リバースリンク周波数帯域の上位組を表し、 （ｅ）予め定められたしきい値を超える１以上の隣接サブバンド電力測定値の
    グループを識別するスペクトル評価を実行するステップを含む方法。
  2. 【請求項２】 前記解析は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を利用して実行され
    る請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記解析を実行する前に前記デジタルサンプルのストリーム
    にウィンドウ処理を実行するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記ウィンドウ処理はハニングウィンドウを利用する請求項
    ３記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記予め定められたしきい値は前記グループ中の前記サブバ
    ンド電力測定値の数にしたがって変化する請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記ストリームの異なる部分に対して複数回前記解析を繰り
    返してサブバンド電力測定値の複数組を生成し、前記複数組を平均化して前記識
    別および評価を実行する際に使用する第２組のサブバンド電力測定値を生成する
    ステップをさらに含む請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記予め定められたしきい値は前記平均化された複数組の数
    にしたがって変化する請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記評価は、前記リバースリンク周波数帯域内で、予め定め
    られた最小フロアーしきい値よりも小さい１以上のサブバンド電力測定値のグル
    ープを識別するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記評価は、前記リバースリンク周波数帯域外で、予め定め
    られた帯域外しきい値よりも大きい１以上のサブバンド電力測定値のグループを
    識別するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記アナログデジタル変換は、複素サンプリングを実行し
    て前記デジタルサンプルのストリームを生成することをさらに含む請求項１記載
    の方法。
  11. 【請求項１１】 ダウンコンバートおよびバンドパスフィルタ処理された信
    号を減衰し、予め定められた値にほぼ等しいＲＭＳ振幅を有する利得制御信号を
    生成する自動利得制御モジュールと、 前記自動利得制御モジュールに動作可能なように接続され、前記利得制御信号
    の出力を処理してデジタルサンプルのストリームを生成するアナログデジタルコ
    ンバータと、 前記デジタルサンプルのストリームを処理し、前記アナログデジタルコンバー
    タに動作可能なように接続された信号処理モジュールを具備し、 前記信号処理モジュールは、 前記ストリームの一部を解析して、各サブバンドが送信周波数帯域の一部分を
    表す隣接周波数サブバンドに対応する受信サブバンド電力測定値を生成する時間
    周波数コンバータモジュールと、 予め定められたしきい値を超える１以上の隣接サブバンド電力測定値のグルー
    プを識別するスペクトル評価モジュールとを備えているワイヤレス通信システム
    基地局。
  12. 【請求項１２】 前記時間周波数コンバータモジュールは高速フーリエ変換
    （ＦＦＴ）を利用する請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記スペクトル解析装置は、前記デジタルサンプルのスト
    リームの非矩形ウィンドウ処理を実行するウィンドウモジュールをさらに備えて
    いる請求項１１記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記ウィンドウモジュールはハニングウィンドウを利用す
    る請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記予め定められたしきい値は前記グループ中の前記サブ
    バンド電力測定値の数にしたがって変化する請求項１１記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記スペクトル解析装置は、複数組のサブバンド電力測定
    値を平均化して、前記スペクトル評価モジュールにより使用する第２組のサブバ
    ンド電力測定値を生成するサブバンド電力平均化モジュールをさらに備えている
    請求項１１記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記予め定められたしきい値は前記平均化された複数組の
    数にしたがって変化する請求項１６記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記アナログデジタルコンバータは複素サンプリングを実
    行する手段をさらに備え、前記デジタルサンプルのストリームは複素デジタルサ
    ンプルであり、前記時間周波数コンバータモジュールは高速フーリエ変換（ＦＦ
    Ｔ）を利用し、前記信号処理モジュールは、前記時間周波数コンバータモジュー
    ルと前記平均化モジュールとの間に動作可能なように接続された絶対電力モジュ
    ールをさらに備え、前記受信サブバンド電力測定値は前記絶対電力モジュールに
    より生成される請求項１６記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記スペクトル評価モジュールは、前記リバースリンク周
    波数帯域内で、予め定められた最小フロアーしきい値より小さい１以上のサブバ
    ンド電力測定値のグループも識別する請求項１１記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記スペクトル評価モジュールは、前記リバースリンク周
    波数帯域外で、予め定められた帯域外しきい値よりも大きい１以上のサブバンド
    電力測定値のグループも識別する請求項１１記載の装置。
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