JP2006319616A - 基地局、受信装置及び受信機障害診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な方式で無線基地局の受信機の障害検出をする。
【解決手段】 ＳＷ２０１は、受信機１３３の入力端を、アンテナ１１４に接続するか又は終端するかを切り換える。ＬＮＡ（低雑音増幅器）２０５は、入力される信号を低歪で増幅する。ＳＷ２０２、２０３は、ＬＮＡ２０５を経由する第１の経路と、ＬＮＡ２０５を経由しない第２の経路２０４とを切り換える。ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１は、出力が一定となるように利得を制御し、制御された利得で信号を増幅する。基地局制御部は、ＳＷ２０１により受信機の入力端を終端して、熱雑音をＬＮＡ２０５に入力させる。また、ＳＷ２０２及び２０３を切り換えて、第１の経路に接続された場合のＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の第１の利得と、第２の経路に接続された場合のＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の第２の利得と、第１及び第２の利得の差が、それぞれ所定範囲内であることにより、受信機の正常性を判断する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基地局、受信装置及び受信機障害診断方法に係り、特に、移動体通信システムにおける基地局、受信装置及び受信機障害診断方法に関する。

移動体通信システムを運用する上で、システムの安定性は重要な要素の１つである。システムを安定的に動作させるためには、システム運用停止となる障害を発生させないことの他に、障害が発生した場合には迅速にその障害を検出し、復旧させることが求められる。従って、無線基地局の障害検出及びその診断方法は極めて重要である。

無線基地局には、送信機及び受信機が搭載されている。このうち、送信機の障害検出は、送信機が生成する送信主信号の一部を分岐させて、これを監視することにより、比較的容易に実現可能である。これに対し、受信機の障害検出は、単に受信信号の一部を分岐させて監視するのみでは実現不可能である。その理由は、受信機に入力される受信信号の電力は、設置環境及び端末の接続数などに応じて、刻々と変動するため、受信電力値が正常か異常かを判定する閾値を決めることができないためである。従って、受信機の障害検出を行うためには、何らかの既知の試験信号を受信機に入力し、受信機の受信状態を監視することにより実現するのが一般的である。この試験信号の生成方法によって、受信機の診断方法は２つの方法に大別される。

一つは、同一無線基地局装置内に搭載される送信機の出力信号の一部を分岐させて、これを試験信号として用いる方法であり、折り返し試験と呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。もう一つは、同一無線基地局装置内に、試験信号を出力する試験信号発生器を搭載する方法である（例えば、特許文献２参照）。いずれにしても、受信機の障害検出を行うには、何らかの既知の試験信号を受信機に入力しなければならない。
特開２００２−２４６９７８号公報 特開２００１−１２７７１５号公報

移動体通信システムは、広いサービスエリアをセルと呼ばれる多数の小さなエリアに分割し、各セル内に無線基地局装置を配置する。無線基地局装置はネットワークに接続されており、ユーザ端末は、当該端末が属するセルの無線基地局装置と無線を介して通信を行い、ネットワークを経由して別端末と通信を行うことが可能となる。

しかしながら、例えば地下街などの通常の基地局では電波の届かない場所では、移動体通信サービスを提供することが困難である。こうした課題を解決するために、ピコセル基地局を導入することが考えられている。ピコセル基地局は、サポート可能なセルサイズを従来の基地局よりも縮小することにより、基地局本体を極限まで小型化した装置のことをいう。基地局が小型化されていることにより、設置自由度が大幅に増し、従来、基地局が設置できなかった場所にも、基地局を設置することを可能とし、サービスエリア拡大を実現するものである。
通常の無線基地局と同じく、ピコセル基地局についても、何らかの障害が発生した場合には、適確にその障害を検出することの必要性は変わらない。

受信機の障害検出を実現するには、受信機に既知の試験信号を入力しなければならない。例えば、特許文献１では、同一基地局装置内に搭載される送信機の出力信号の一部を分岐させて受信機に入力し、受信機の障害検出を実現している。しかし、この方法は、原理的に試験信号の周波数が、受信機の受信周波数と一致していなければならず、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の無線基地局には容易に適用できるが、それ以外の無線基地局には適用できないという課題がある。

また、例えば、特許文献２では、受信機の構成要素であるローカル発振器の出力信号の一部を分岐させて、これを試験信号として用いる方法が開示されている。しかしながら、この方法には、以下のような課題が存在する。受信機は、受信感度が良いことと同時に、受信選択度が高いことが要求される。このため、受信機には自帯域以外のあらゆる周波数成分の信号を減衰させるべく多段のフィルタが搭載されている。ローカル信号の周波数は、受信機の受信帯域外であるため、これを試験信号に用いると、試験信号の通過損失が大き過ぎて、試験信号の受信が困難になるという課題がある。仮に試験信号の受信ができたとしても、受信帯域外の通過損失は、一般的に最小値が規定されるのみであり、個々の基地局装置によるばらつきが非常に大きい。正常・異常を判別する閾値は、試験信号の周波数における通過損失に依存するため、通過損失のばらつきが大きいと、閾値を適切に決定できないという課題がある。

また、ピコセル基地局のように、基地局本体の小型化が最優先される装置においては、障害検出のための装置・回路が大きくなると、実装面積・消費電力の増加を招くとともに、製造原価をも引き上げ、ピコセル基地局の特徴を損じかねない。

本発明は、以上の点に鑑み、受信機に、作成された試験信号を入力することなく、簡易な方式で、無線基地局の受信機の障害検出を可能とする基地局、受信装置及び受信機障害診断方法を提供することを目的とする。また、本発明は、ピコセル基地局のような特に小型化への要求が厳しい無線基地局で、受信機の障害検出を簡易に実現することを目的のひとつとする。また、本発明は、特別な試験信号を用いることなく、サービス断を伴わずに、無線基地局の受信機障害検出を簡易に実現することを目的のひとつとする。

本発明では、受信機の障害検出用に、試験信号を用いるのではなく、受信機に存在する熱雑音を使用する。熱雑音は、熱エネルギによって、導体中の自由電子が運動することにより発生するものであり、全ての周波数において一様に分布している雑音である。従って、如何なる受信機であっても、受信機入力端（又は回路内）に存在する導体内部で、必ず熱雑音が発生する。発生した熱雑音は、他の受信信号と同じく、受信機内部の増幅器によって増幅され復調機に入力される。

障害検出回路は、受信機内部に、３個の高周波スイッチと、復調機に入力される信号電力を一定とする自動利得制御増幅器を搭載することにより構成される。この３個の高周波スイッチを切り換えることにより、受信機内部の信号経路を切り換え、それぞれの場合における自動利得制御増幅器の利得値を用いて、受信機の正常性を診断する。

本発明の第１の解決手段によると、
アンテナと、
前記アンテナを介して端末からの信号を受信するための受信機と、
前記受信機の正常性を判断する制御部と
備えた基地局であって、
前記受信機は、
前記受信機の入力端を、前記アンテナに接続するか又は終端するかを切り換える第１のスイッチ部と、
前記受信機の入力端から入力された信号を低歪で増幅する低雑音増幅器と、
前記受信機の信号経路を、前記低雑音増幅器を経由する第１の経路、又は、前記低雑音増幅器を経由しない第２の経路に切り換える第２のスイッチ部と、
第１の経路及び第２の経路からの信号を、予め定められた利得で増幅する増幅部と、
出力が一定となるように利得を制御し、前記増幅部からの出力を、制御された利得で増幅する自動利得制御増幅器と
を有し、
前記制御部は、
前記第１のスイッチ部により前記受信機の入力端を終端して、熱雑音を前記低雑音増幅器に入力させ、
前記第２のスイッチ部を切り換えて、第１の経路に接続された場合の前記自動利得制御増幅器の第１の利得と、前記第２の経路に接続された場合の前記自動利得制御増幅器の第２の利得とをそれぞれ取得し、
取得された第１の利得及び第２の利得がそれぞれ、予め定められた第１の範囲内及び第２の範囲内であり、かつ、第１の利得と第２の利得との差が予め定められた第３の範囲内であることにより、前記受信機の正常性を判断する前記基地局が提供される。

本発明の第２の解決手段によると、
アンテナと、
前記アンテナを介して信号を受信するための受信機と、
前記受信機の正常性を判断する制御部と
備えた受信装置であって、
前記受信機は、
前記受信機の入力端を、前記アンテナに接続するか又は終端するかを切り換えるスイッチ部と、
前記受信機の入力端から入力される信号を低歪で増幅する低雑音増幅器と
を備え、
前記制御部は、前記スイッチ部により前記受信機の入力端を終端して、前記受信機の入力端の熱雑音を前記低雑音増幅器に入力させ、
該熱雑音が受信機の正常性を判断するための試験信号として用いられる前記受信装置が提供される。

本発明の第３の解決手段によると、
アンテナを介して端末からの信号を受信する受信機の正常性を判断するための受信機障害診断方法であって、
受信機の入力端を終端して、入力された信号を低歪で増幅する低雑音増幅器に熱雑音を入力させ、
受信機の信号経路を、低雑音増幅器と、出力が一定となるように利得を制御して、該利得で信号を増幅する自動利得制御増幅器とを経由する第１の経路に接続し、
第１の経路に接続された場合の、自動利得制御増幅器の第１の利得を取得し、
受信機の信号経路を、低雑音増幅器を経由せず、自動利得制御増幅器を経由する第２の経路に接続し、
第２の経路に接続された場合の、自動利得制御増幅器の第２の利得を取得し、
取得された第１の利得及び第２の利得がそれぞれ、予め定められた第１の範囲内及び第２の範囲内であり、かつ、第１の利得と第２の利得との差が予め定められた第３の範囲内であることにより、前記受信機の正常性を判断する前記受信機障害診断方法が提供される。

本発明によると、受信機に、作成された試験信号を入力することなく、簡易な方式で、無線基地局の受信機の障害検出を可能とする基地局、受信装置及び受信機障害診断方法を提供することができる。また、本発明によると、ピコセル基地局のような特に小型化への要求が厳しい無線基地局で、受信機の障害検出を簡易に実現することができる。また、本発明によると、特別な試験信号を用いることなく、サービス断を伴わずに、無線基地局の受信機障害検出を簡易に実現することができる。

本発明の実施の形態について、１系統の送信機と２系統の受信機を備え、ダイバーシチ受信を可能とする無線基地局を例に、以下、図面を参照して説明する。
図１は、無線基地局の構成図である。無線基地局１００は、無線信号送受信部１１０と、変復調処理部１１１と、回線インタフェース部１１２と、基地局制御部１１３とを備える。無線基地局は、例えば、ピコセル基地局とすることができる。なお、ピコセル基地局はあくまで適用例の一つであり、本実施の形態による障害検出回路及び診断方法は、ピコセル基地局を含む他の無線基地局装置にも適用可能である。また、無線基地局以外にも、適宜の受信装置であってもよい。

無線信号送受信部１１０は、送受信共用の０系アンテナ１１４と、受信用の１系アンテナ１１５とが接続され、１系統の送信機１３２と２系統の受信機（０系受信機１３３・１系受信機１３４）を有する。さらに、無線信号送受信部１１０は、下り無線信号１２０と上り無線信号１２１を分離するＤＵＰ（デュプレクサ）１３０と、上り無線信号１２１の通過帯域を制限するＢＰＦ（帯域通過フィルタ）１３１とを有する。送信機１３２は変調機１３５から入力される下りベースバンド信号１２５を、下り無線信号１２２に変換する。０系受信機１３３は、端末１０１が送信した上り無線信号１２１をＤＵＰ１３０を介して受信し（信号１２３）、上りベースバンド信号１２６に変換する。また、１系受信機１３４は、端末１０１が送信した上り無線信号１２１をＢＰＦ１３１を介して受信し（信号１２４）、上りベースバンド信号１２７に変換する。

変復調処理部１１１は、変調機１３５と復調機１３６を備え、データの変調及び復調を行う。回線インタフェース部１１２は、無線基地局１００とネットワーク網１０２のインタフェースである。基地局制御部１１３は、無線基地局１００の監視・制御機能を有する。例えば、基地局制御部１１３は、ＣＰＵ１３７と、メモリ（例えば、ＲＡＭ１３８、ＲＯＭ１３９）と、Ｉ／Ｏ１４０とを有する。なお、基地局制御部１１３は、例えば、無線信号送受信部１１０と接続されており、無線信号送受信部１１０内部の受信機と情報の送受信が可能である。保守端末１０３は、ネットワーク網１０２を経由して、基地局制御部１１３に接続され、無線基地局１００の監視・制御をリモートにて行う機能を有する。なお、無線基地局１００は、複数のセクタを有する構成であってもよい。

図２は、受信機の障害検出を実現する障害検出回路を有する受信機の構成図である。なお、図２は、０系受信機１３３の構成を図示しているが、０系受信機１３３と１系受信機１３４は同一の構成で良いため、１系受信機１３４の説明は省略する。
０系受信機１３３は、複数のスイッチＳＷ２０１（第１のスイッチ部）、ＳＷ２０２、ＳＷ２０３（ＳＷ２０２と２０３を第２のスイッチ部と記す）と、ＬＮＡ（低雑音増幅器）２０５と、ＡＭＰ（増幅器）２０６、ＡＭＰ２０８及びＢＰＦ（帯域通過フィルタ）２０７と、ＡＤＣ（ＡＤ変換器）２０９と、ベースバンド部２１２と、終端回路２１３とを有する。また、ベースバンド部２１２は、ＢＢ−ＢＰＦ（ベースバンド帯域通過フィルタ）と、ＡＧＣ−ＡＭＰ（自動利得制御増幅器）とを有する。なお、ＬＮＡ２０５（第１の増幅部）と、ＡＭＰ２０６、ＢＰＦ２０７及びＡＭＰ２０８（第２の増幅部）は他の適宜の構成であってもよい。

本実施の形態による受信機障害検出回路は、受信機にスイッチＳＷ２０１、ＳＷ２０２、ＳＷ２０３の３個の高周波スイッチを有する。ＳＷ２０１は、受信機の入力端子をアンテナ１１４に接続するか終端するかを切り換える機能を有する。ＳＷ２０１により、受信機の入力端が終端されると（終端回路２１３側に接続されると）、入力端に存在する熱雑音がＬＡＮ２０５に入力されて増幅される。熱雑音は、回路内部の導体に、ボルツマン係数や温度により定まるレベルで存在する。この熱雑音が試験信号として用いられる。なお、熱雑音は入力端以外にも存在し、例えば、ＳＷ２０３とＡＭＰ２０６の間の導体でも存在するが、ＬＮＡ２０５で低歪で増幅された信号のレベルに比べると障害試験への影響は小さい。

ＳＷ２０２とＳＷ２０３は連動して動作し、受信機の信号経路をＬＮＡ（低雑音増幅器）２０５を経由させるか、ＬＮＡ２０５をバイパスする経路２０４とするかを切り換える機能を有する。ＳＷ２０２とＳＷ２０３を端子１側に設定（以下、ＳＷ設定（１）と記す）すると、ＬＮＡ２０５を経由する経路（第１の経路）となる。また、ＳＷ２０２とＳＷ２０３を端子２側に設定（以下、ＳＷ設定（２）と記す）すると、ＬＮＡ２０５をバイパスする経路（第２の経路）２０４となる。

ＬＮＡ２０５は、受信信号を低歪で増幅する低雑音増幅器である。ＡＭＰ２０６・ＡＭＰ２０８は、受信信号を予め定められた利得で増幅する増幅器である。ＢＰＦ２０７は、自帯域以外の不要な信号成分を減衰させる帯域通過フィルタである。ＡＤＣ２０９は、入力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換器である。ＢＢ−ＢＰＦ２１０は、デジタル信号処理にて実現される帯域通過フィルタ機能である。ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１は自動利得制御増幅器であり、復調機１３６に入力する信号電力を一定とするために、入力電力に応じて増幅器の利得を変える機能を有する。なお、図２では、ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の機能をベースバンド部２１２の機能として実現しているが、これをアナログ信号処理で実現しても差し支えない。受信機１３３は、例えば、基地局制御部１１３からの指示に従い、ＳＷ２０１〜２０３が設定され、ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得を報告する機能を有している。

一例として、復調機の入力ポート（ポート（５）２２５）における上り信号電力が０ｄＢｍとなるように、ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得を閉ループ制御している場合を考える。受信機を構成する部品のうち、利得が可変なのはＡＧＣ−ＡＭＰ２１１のみであり、それ以外の部品（例えば、ＬＮＡ２０５、ＡＭＰ２０６，２０８等）は固定利得である。ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１以外の全部品の利得値合計を受信機固定利得とすれば、以下の式が成立する。
（受信電力）＋（受信機固定利得）＋（ＡＧＣ−ＡＭＰの利得）＝０ｄＢｍ
これより、ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得は、以下の式を満足するように閉ループ制御される。
（ＡＧＣ−ＡＭＰの利得）＝−（受信機固定利得）−（受信電力）
受信機固定利得（例えば、受信機の入力端〜ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の入力の利得）は一定であるため、受信機入力端に電力値が既知の信号を入力したときのＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得値には期待値が存在する。すなわち、ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得値が、予め求めた期待値の範囲に入っているかどうかをみれば、受信機の正常性を診断することができる。

図３は、受信機障害検出方法のシーケンス図である。
以下、図１、図２及び図３を参照して、本実施の形態における受信機障害検出について説明する。なお、０系受信機１３３と１系受信機１３４は同一の手順で診断可能であるため、図３及び以下の説明では、１系受信機１３４の診断手順の説明は省略する。また、要求に対するＡｃｋは通常存在するため省略する。

受信機正常性診断は、例えば、保守作業者が保守端末１０３に受信機正常性診断実行の命令を入力することにより開始される。なお、診断開始の契機は、これ以外にも、予め定められた診断スケジュールに従い、所定の時刻になると診断を開始するなど、適宜の契機を用いてもよい。受信機正常性診断実行の命令には、試験する基地局の指定及び診断する受信機の指定（例えば、セクタ及び／又は系の識別子）を含む。

ステップ３０１では、保守端末１０３は、指定された無線基地局１００の基地局制御部１１３に、指定された受信機の識別情報（例えば、セクタ及び／又は系の識別子）を含む診断開始指示を通知する。なお、診断する受信機の指定を省略し、無線基地局１００内の全ての受信機又は予め定められた受信機について順次試験を実行するようにしても良い。

ステップ３０２では、基地局制御部１１３は、０系受信機１３３にＳＷ２０１〜ＳＷ２０３の設定を指示する。ステップ３０３では、０系受信機１３３は、ＳＷ設定指示に従い、ＳＷ２０１を端子１に設定し、ＳＷ２０２とＳＷ２０３を端子１側に設定（ＳＷ設定（１））する。これにより、受信機入力端が終端されるため、０系受信機１３３には等価的に、ポート（１）２２１に熱雑音のみが入力されている状態となる。また、ＳＷ設定（１）では、ＬＮＡ２０５を経由する経路となる。なお、各ＳＷがどのように切り換わるかについては予め定められており、例えば、基地局制御部１１３からのＳＷ設定指示は、各ＳＷ２０１、２０２、２０３の設定情報を含むことができる。また、ＳＷ設定指示はＳＷ設定のための識別子を含み、受信機が、その識別子に対応する予め定められた設定情報に従い各ＳＷを設定してもよい。

受信機をアンテナ１１４に接続すると、上り無線信号及び外来雑音が受信機に入力されるが、これらの信号の電力は、基地局１００の設置環境や端末の接続数などに応じて、刻々と変動するため、受信電力値が一定であるとみなすことができない。これらの影響を排除し精度良く診断を行うため、診断中は受信機入力端を終端する。なお、受信機入力端を終端すれば、その受信機は下り無線信号１２１を受信できなくなるが、本実施の形態のようにダイバーシチ受信機であれば、単ブランチごとに（例えば、０系、１系を別々に）診断を行うことにより、サービス断を伴わずに、受信機の診断が可能である。

ステップ３０４では、０系受信機１３３は基地局制御部１１３に、ＡＧＣ−ＡＭＰの利得値を報告する（以下、報告した値を、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）と記す）。受信機１３３は、例えば、ＳＷ設定の所定時間後にＡＧＣ−ＡＭＰの利得値を報告することができる。ステップ３０５では、基地局制御部１１３は、０系受信機１３３より報告されたＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）をＲＡＭ１３８に記録する。

ステップ３０６では、基地局制御部１１３は、０系受信機１３３にＳＷ２０１〜ＳＷ２０３の設定を指示する。ステップ３０７では、０系受信機１３３は、ＳＷ設定指示に従いＳＷ２０１を端子１に、ＳＷ２０２とＳＷ２０３を端子２側（ＳＷ設定（２））に設定する。ステップ３０８では、０系受信機１３３は基地局制御部１１３に、ＡＧＣ−ＡＭＰの利得値を報告する（以下、報告した値を、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）と記す）。ステップ３０９では、基地局制御部１１３は、０系受信機１３３より報告されたＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）をＲＡＭ１３８に記録する。

ステップ３１０では、基地局制御部１１３は、０系受信機１３３にＳＷ２０１〜ＳＷ２０３の設定を命令する。ステップ３１１では、０系受信機１３３は、ＳＷ２０１を端子２に、ＳＷ２０２とＳＷ２０３を端子１側に設定する。これにより、０系受信機１３３は受信機入力端がアンテナ１１４に接続されるため、上り無線信号１２１を受信することができ、通常運用状態に復帰する。

ステップ３１２では、基地局制御部１１３は、ＲＡＭ１３８に記録したＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）とＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）を用いて、受信機の正常性を診断する。診断の詳細は後述する。

ステップ３１３では、基地局制御部１１３は、保守端末１０３に診断結果を報告する。診断結果には、例えば、診断を行った受信機を識別するための情報（例えば、セクタ及び／又は系）、ＲＡＭ１３８に記憶されているＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得値（１）、（２）及び／又は受信機障害が発生しているか否かを示す情報を含むことができる。保守端末１０３は、診断結果を受信し、受信した診断結果を表示部に表示及び／又は記憶部に記憶し、本診断を終了する。

図４及び図５は、ＳＷ設定（１）及び（２）の場合の受信機の性能の説明図である。
ここでは、一例として、狭帯域ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の無線基地局に適用した場合の受信機の正常性の診断について説明する。０系受信機１３３の各区間の利得及び雑音指数は、例えば、ＳＷ設定（１）の場合は図４、ＳＷ設定（２）の場合は図５に示す性能であるとする。

図４及び図５は、各区間ごとの利得、雑音指数、総合利得、総合雑音指数を示している。なお、総合利得とは、その区間全体の利得であり、各部品の利得値から計算される。例えば、図４及び図５において、区間（２）〜（３）の総合利得の欄に示された数値は、区間（１）〜（３）までの利得を示し、区間（３）〜（４）の総合利得の欄に示された数値は、区間（１）〜（４）までの利得を示す。また、総合雑音指数は、その区間全体の雑音指数であり、個々の部品の利得値及び雑音指数値から計算される。例えば、図４及び図５において、区間（２）〜（３）の総合雑音指数の欄に示された数値は、区間（１）〜（３）までの雑音指数を示し、区間（３）〜（４）の総合雑音指数の欄に示された数値は、区間（１）〜（４）までの雑音指数を示す。なお、雑音指数は、熱雑音等のレベルの小さい入力に対してＳ／Ｎ比がどれだけ劣化するかを示しており、入力されるレベルが大きければＳ／Ｎ比の劣化は小さくて済む。例えば、図４では、区間（２）〜（３）では、ＬＮＡ２０５に熱雑音が入力されるため、総合雑音指数は、ＬＮＡの雑音指数だけ増加するが、区間（３）〜（４）では増幅された信号がＡＭＰ２０６に入力されるため、例えば、総合雑音指数の増加（２．０ｄＢ）は区間（３）〜（４）の雑音指数（１４．８ｄＢ）よりも小さい。一方、例えば、図５では、ＬＮＡ２０５を経由しないため、区間（３）〜（４）ではＡＭＰ２０６に熱雑音レベルの信号が入力されるため、総合雑音指数は、例えば、区間（３）〜（４）の雑音指数（１４．８ｄＢ）だけ増加する。

ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得は、ポート（５）２２５における電力が０ｄＢｍとなるように、閉ループ制御されているものとする。ポート（１）２２１で発生する熱雑音電力は、以下の式で計算できる。
（ポート（１）の熱雑音電力）＝１０・ｌｏｇ（ｋ・Ｔ・ＢＷ・１０^３）［ｄＢｍ］
ただし、ｋ：ボルツマン定数＝１．３８×１０^−２３［Ｊ／Ｋ］、Ｔ：絶対温度［Ｋ］、ＢＷ：受信帯域幅［Ｈｚ］である。

狭帯域ＣＤＭＡ方式の無線地基地局の受信帯域幅は、１．２３ＭＨｚであるため、温度が２５℃とすれば、ポート（１）の熱雑音電力は、−１１３ｄＢｍである。ＳＷ２０１が端子１側に設定され、受信機入力端が終端されているため、受信機には、この熱雑音が入力される。

図６及び図７は、ＳＷ設定（１）及びＳＷ設定（２）の場合の受信機のレベルダイアである。受信機の総合利得、総合雑音指数及び雑音電力は、例えば、図６及び図７に示すレベルで変化する。
ポート（１）２２１で発生する熱雑音電力は、例えば、−１１３ｄＢｍ（帯域幅１．２３ＭＨｚ、温度２５℃）である。ＳＷ２０１が端子１側に設定され、受信機入力端が終端されているため、受信機には、この熱雑音以外の信号は入力されない。

ＳＷ設定（１）の場合、ポート（１）２２１で発生した熱雑音は、雑音電力６０１のレベルダイアで、ポート（４）に到達する。なお、ポート（４）２２４における受信電力は、以下の式で計算できる。
（ポート（４）の受信電力）＝（ポート（１）の熱雑音電力）＋（ポート（１）〜ポート（４）間の総合利得）＋（ポート（１）〜ポート（４）間の総合雑音指数）
＝−１１３ｄＢｍ＋５０ｄＢ＋５ｄＢ＝−５８ｄＢｍ
従って、ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得は＋５８ｄＢとなるように閉ループ制御される。これより、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）の期待値は５８ｄＢと計算できる。

しかし、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）の値には、以下の要因によるばらつきが存在する。一つは、ポート（１）２２１で発生する熱雑音電力が温度により±１ｄＢ変化する（−４０℃〜＋８５℃）ことによるばらつきである。もう一つは、ポート（１）２２１〜ポート（４）２２４間の構成部品の個別ばらつきである。これは、受信機の回路規模・使用部品等によって異なるが、一般的に±１ｄＢ〜±３ｄＢ程度のばらつきが存在する。なお、これら以外のばらつきを考慮してもよい。正常性判定閾値は、これらのばらつきを考慮して決める必要があり、例えば、期待値を５８ｄＢ、許容範囲を±３ｄＢとし、５８ｄＢ±３ｄＢ以内をＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）の規格値とする。なお、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）の期待値及びばらつきの値は一例であり、これ以外の値をとることもできる。

次に、ＳＷ設定（２）の場合について説明する。ＳＷ設定（２）の場合、ポート（１）２２１で発生した熱雑音は、図７における雑音電力７０１のレベルダイアで、ポート（４）に到達する。ＳＷ設定（１）の場合と同様に、ポート（４）２２４における受信電力は、以下のように計算できる。
（ポート（４）の受信電力）＝−１１３ｄＢｍ＋３４ｄＢ＋１６．８ｄＢ
＝−６２．２ｄＢｍ
従って、ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得は＋６２．２ｄＢとなるように閉ループ制御される。ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）の場合と同様に、例えば、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）の規格値を期待値の６２．２ｄＢ、許容範囲を±３ｄＢとし、６２．２ｄＢ±３ｄＢ以内とする。なお、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）の期待値及びばらつきの値は一例であり、これ以外の値をとることもできる。

ここで、ステップ３０５で基地局制御部１１３が記録したＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）が、例えば、６０ｄＢであったとする。これは、上述のＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）の規格の範囲内である。しかし、これだけをもって、受信機が正常であるとは言えない場合がある。理由は、例えば、ＬＮＡ２０５が故障して信号が増幅されず、ポート（３）２２３に熱雑音のみが入力されている場合について考えると、この場合雑音信号電力は雑音電力７０１のレベルダイアと同じになる。すなわち、ＳＷ設定（２）の条件と等価であるため、ＡＧＣ−ＡＭＰ２１１の利得は、６２．２ｄＢ±３ｄＢ以内の値になり得る。すなわち、ＬＮＡ２０５が故障した場合でも、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）は６０ｄＢになり得る。

上述のステップ３１２では、このような誤診断を防ぐために、以下の条件を全て満足した受信機を正常、それ以外の受信機は異常と診断する。
１．ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）が５８ｄＢ±３ｄＢ（第１の範囲）以内
２．ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）が６２．２ｄＢ±３ｄＢ（第２の範囲）以内
３．（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２））−（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１））が４．２ｄＢ±１ｄＢ（第３の範囲）以内

（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２））−（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１））の規格値について説明する。（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２））−（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１））の期待値は、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）の期待値からＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）の期待値を減じた値であるため、４．２ｄＢである。この値のばらつきは、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）及びＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）のばらつきよりも小さい。理由は、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）及びＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）を測定する回路において、ポート（１）２２１〜ポート（２）２２２間及びポート（３）２２３〜ポート（４）２２４間は共通であるためである。ポート（１）２２１〜ポート（２）２２２間が共通であることにより、ポート（１）２２１で発生する熱雑音電力が温度により変化する影響がなくなる。また、ポート（３）２２３〜ポート（４）２２４間も共通であることにより、この区間を構成する部品の個別ばらつきも無関係となる。従って、（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２））−（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１））の値のばらつきは、ポート（２）２２２〜ポート（３）２２３間、すなわちＬＮＡ２０５の性能ばらつきにのみ依存する。例えば、増幅率及び雑音に関する性能に応じて、許容範囲を±１ｄＢとして、（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２））−（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１））の規格値を４．２ｄＢ±１ｄＢ以内とすることができる。なお、これ以外の値をとってもよい。

（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２））−（ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１））の値を、正常性診断の判定条件とすることで、ＬＮＡ２０５の障害が検出可能となる。また、ＬＮＡ２０５以外の部品で障害が発生した場合についても検出可能である。理由は、例えば、ＡＭＰ２０６で障害が発生したとすると、ＡＧＣ−ＡＭＰ利得（１）とＡＧＣ−ＡＭＰ利得（２）の値が、ほぼ同じになるため、判定条件３を満足できないからである。他の部品についても同様である。従って、上述の３つの判定条件を用いることにより、受信機の正常性診断が実現できる。

本発明は、例えば、移動体通信システムにおける無線基地局装置に利用可能である。また、例えば、小型のピコセル基地局に利用可能である。

本発明の一実施例による無線基地局装置のブロック図である。 本発明の一実施例による受信機障害検出回路のブロック図である。 本発明の一実施例による受信機正常性診断方法のシーケンス図である。 本発明の一実施例によるＳＷ設定（１）の場合の受信機の性能である。 本発明の一実施例によるＳＷ設定（２）の場合の受信機の性能である。 本発明の一実施例によるＳＷ設定（１）の場合の受信機のレベルダイアである。 本発明の一実施例によるＳＷ設定（２）の場合の受信機のレベルダイアである。

符号の説明

１００ 無線基地局
１０１ 端末
１０２ ネットワーク網
１０３ 保守端末
１１０ 無線信号送受信部
１１１ 変復調信号処理部
１１２ 回線インタフェース部
１１３ 基地局制御部
１１４ ０系アンテナ
１１５ １系アンテナ
１２０ 下り無線信号
１２１ 上り無線信号
１２２ 下り無線信号
１２３ ０系上り無線信号
１２４ １系上り無線信号
１２５ 下りベースバンド信号
１２６ ０系上りベースバンド信号
１２７ １系上りベースバンド信号
１２８ データ
１３０ ＤＵＰ（デュプレクサ）
１３１ ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）
１３２ 送信機
１３３ ０系受信機
１３４ １系受信機
１３５ 変調機
１３６ 復調機
２０１〜２０３ ＳＷ（高周波信号用スイッチ）
２０５ ＬＮＡ（低雑音増幅器）
２０６、２０８ ＡＭＰ（増幅器）
２０７ ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）
２０９ ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）
２１０ ＢＢ−ＢＰＦ（ベースバンド帯域通過フィルタ）
２１１ ＡＧＣ−ＡＭＰ（自動利得制御増幅器）
６０１ 雑音信号電力
６０２ 受信機総合利得
６０３ 受信機総合雑音指数
７０１ 雑音信号電力
７０２ 受信機総合利得
７０３ 受信機総合雑音指数

Claims (8)

1. アンテナと、
   前記アンテナを介して端末からの信号を受信するための受信機と、
   前記受信機の正常性を判断する制御部と
   備えた基地局であって、
   前記受信機は、
   前記受信機の入力端を、前記アンテナに接続するか又は終端するかを切り換える第１のスイッチ部と、
   前記受信機の入力端から入力された信号を低歪で増幅する低雑音増幅器と、
   前記受信機の信号経路を、前記低雑音増幅器を経由する第１の経路、又は、前記低雑音増幅器を経由しない第２の経路に切り換える第２のスイッチ部と、
   第１の経路及び第２の経路からの信号を、予め定められた利得で増幅する増幅部と、
   出力が一定となるように利得を制御し、前記増幅部からの出力を、制御された利得で増幅する自動利得制御増幅器と
   を有し、
   前記制御部は、
   前記第１のスイッチ部により前記受信機の入力端を終端して、熱雑音を前記低雑音増幅器に入力させ、
   前記第２のスイッチ部を切り換えて、第１の経路に接続された場合の前記自動利得制御増幅器の第１の利得と、前記第２の経路に接続された場合の前記自動利得制御増幅器の第２の利得とをそれぞれ取得し、
   取得された第１の利得及び第２の利得がそれぞれ、予め定められた第１の範囲内及び第２の範囲内であり、かつ、第１の利得と第２の利得との差が予め定められた第３の範囲内であることにより、前記受信機の正常性を判断する前記基地局。
2. 前記第１の範囲は、受信帯域幅及び温度により定まる熱雑音電力、第１の経路に接続された場合における前記受信機の入力端から前記自動利得制御増幅器の入力端までの総合利得及び総合雑音指数に基づく期待値と、予め定められた許容範囲とにより定められる請求項１に記載の基地局。
3. 前記第２の範囲は、受信帯域幅及び温度により定まる熱雑音電力と、第２の経路に接続された場合における前記受信機の入力端から前記自動利得制御増幅器の入力端までの総合利得及び総合雑音指数に基づく期待値と、予め定められた許容範囲とにより定められる請求項１に記載の基地局。
4. 前記第３の範囲の期待値は、前記第１の範囲の期待値と前記第２の範囲の期待値の差である請求項１に記載の基地局。
5. 前記第３の範囲の許容範囲は、前記低雑音増幅器の増幅率及び雑音に関する性能に応じて予め定められた値である請求項１に記載の基地局。
6. アンテナと、
   前記アンテナを介して信号を受信するための受信機と、
   前記受信機の正常性を判断する制御部と
   備えた受信装置であって、
   前記受信機は、
   前記受信機の入力端を、前記アンテナに接続するか又は終端するかを切り換えるスイッチ部と、
   前記受信機の入力端から入力される信号を低歪で増幅する低雑音増幅器と
   を備え、
   前記制御部は、前記スイッチ部により前記受信機の入力端を終端して、前記受信機の入力端の熱雑音を前記低雑音増幅器に入力させ、
   該熱雑音が受信機の正常性を判断するための試験信号として用いられる前記受信装置。
7. 前記受信機は、
   前記受信機の信号経路を、前記低雑音増幅器を経由する第１の経路、又は、前記低雑音増幅器を経由しない第２の経路に切り換える第２のスイッチ部と、
   第１の経路及び第２の経路からの信号を、予め定められた利得で増幅する増幅部と、
   出力が一定となるように利得を制御し、前記増幅部からの出力を、制御された利得で増幅する自動利得制御増幅器と
   をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記スイッチ部により前記受信機の入力端を終端して、熱雑音を前記低雑音増幅器に入力させ、
   前記第２のスイッチ部を切り換えて、第１の経路に接続された場合の前記自動利得制御増幅器の第１の利得と、前記第２の経路に接続された場合の前記自動利得制御増幅器の第２の利得とをそれぞれ取得し、
   取得された第１の利得及び第２の利得がそれぞれ、予め定められた第１の範囲内及び第２の範囲内であり、かつ、第１の利得と第２の利得との差が予め定められた第３の範囲内であることにより、前記受信機の正常性を判断する請求項６に記載の受信装置。
8. アンテナを介して端末からの信号を受信する受信機の正常性を判断するための受信機障害診断方法であって、
   受信機の入力端を終端して、入力された信号を低歪で増幅する低雑音増幅器に熱雑音を入力させ、
   受信機の信号経路を、低雑音増幅器と、出力が一定となるように利得を制御して、該利得で信号を増幅する自動利得制御増幅器とを経由する第１の経路に接続し、
   第１の経路に接続された場合の、自動利得制御増幅器の第１の利得を取得し、
   受信機の信号経路を、低雑音増幅器を経由せず、自動利得制御増幅器を経由する第２の経路に接続し、
   第２の経路に接続された場合の、自動利得制御増幅器の第２の利得を取得し、
   取得された第１の利得及び第２の利得がそれぞれ、予め定められた第１の範囲内及び第２の範囲内であり、かつ、第１の利得と第２の利得との差が予め定められた第３の範囲内であることにより、前記受信機の正常性を判断する前記受信機障害診断方法。
   
   

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