JP3996572B2 - 受信電界報告回路 - Google Patents

Description

本発明は、受信電界報告回路に関し、特にＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ）方式を用いた移動通信用無線基地局における受信電界報告回路に関する。

以下の従来技術の説明においては、便宜上本発明に係る図１〜図３の一部を参照する。ＷＣＤＭＡ(Wideband-CDMA) 方式を用いた移動通信においては無線基地局６で測定される受信電界報告値９をもとに無線基地局６の負荷状態を監視して呼の割り当てを制限している。受信入力規定点２で無負荷（接続される移動端末がゼロ）のときに得られる熱雑音電力（−１０５ｄＢｍ）を０％負荷と定義し、例えば呼の割り当て（移動端末の接続）の増加に伴い受信入力規定点２での受信電界レベルが３ｄＢ上昇し−１０２ｄＢｍを受信電界報告値９として得られた時に５０％負荷と判定する（１−１０＾（−３／１０）＝０．５）。

一方、受信入力規定点２から受信電界検出手段までの利得あるいは損失の調整時とのずれは、受信電界の変動によるものとの区別が付かず、上記の呼の割り当ての制限機能に影響を与えていた。たとえば、＋２ｄＢのずれが３７％の負荷になって見えることに相当する（１−１０＾（−２／１０）＝０．３７）。

このため、受信入力規定点２から受信電界検出手段までの利得が調整時に想定した値とずれているかどうかの確認を行うことが必須の作業となっており、作業性の容易性が求められていた。

従来、ＲＸ部７から報告される受信電界報告値９は、ＲＸ部７の工場における調整時に、ある規定の電界入力時にその電界値を報告するように調整がされていた。例えば、図３を参照すると、ＲＯＭ１９に格納されるデータは工場での調整時に、ある規定の電界をＲＸ部７に入力してその時にＡ／Ｄコンバータ１８から出力されるデータ（ＲＯＭ１９のアドレスデータ）をその規定の電界報告値となるようにＲＯＭ１９にデータを書き込んでいた。

つまり、工場での調整時にＲＯＭ１９に書き込んだデータが受信電界報告値となっているために、図１の様な実際の無線基地局６の構成例で示された受信アンテナ１からＲＸ部７までのケーブルの損失や受信アンテナ１直下に配置されるＬＮＡ４（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡＭＰ）の利得が調整時に想定していた値とずれている場合は、そのまま受信電界報告値のずれとなっていた。

すなわち、受信入力規定点２から受信電界検出手段までの間の損失あるいは利得が調整時からずれていた場合には、このずれ量を何らかの手段で知る必要があった。例えば、信号発生器を受信入力規定点２に接続し、信号発生器のレベルをＲＸ入力端５でパワーメーターに代表される測定器で測定することにより利得を測定する必要があった。

一方、特許文献１記載の受信電界検出回路によれば、上記のずれを補正する手段としてＲＸ部７内にディップスイッチを設け、このディップスイッチの設定に応じたオフセット値２３を加算して報告できるようにしている。

また、特許文献２記載の受信部監視システムによれば、パイロット信号を用いて屋外受信増幅器のＮＦおよびフィーダの損失を算出している。

特開平０７−２２１６８８号公報（段落００１８、図１） 特開２００３−３７５５１号公報（段落００２７、図１〜図３）

しかし、特許文献１記載の受信電界検出回路は、事前に受信入力規定点２から受信電界検出手段までの間の損失あるいは利得の調整時からのずれを知る必要があり、またディップスイッチで設定可能なオフセット以外は対処できないという問題があった。

また、特許文献２記載の受信部監視システムは、損失を算出するためにパイロット信号が必要となるという問題があった。

そこで本発明の目的は、事前に受信入力規定点から受信電界検出手段までの間の損失あるいは利得の調整時からのずれを知る必要がなく、かつ損失の算出にパイロット信号を用いる必要もなく、特別な作業を必要としないで正確な受信電界を報告することが可能な受信電界報告回路を提供することにある。

前記課題を解決するために本発明による受信電界報告回路は、受信アンテナを含む周辺装置を介して受信される信号を受信電界検出手段で検出し、前記受信電界検出手段で検出された受信電界の値を報告する受信電界報告回路であって、
無信号入力期間内に前記受信アンテナ直下の受信入力規定点を介して前記受信電界検出手段へ入力される熱雑音の値を検出し、その熱雑音の値と予め保持する無信号入力時の前記受信入力規定点における熱雑音の値との差分をオフセット値として算出し、前記無信号入力期間経過後の信号入力期間内に前記受信電界検出手段から出力される受信電界の値と前記オフセット値とを加算して出力することを特徴とする。

本発明によれば、無信号入力時の前記受信入力規定点における熱雑音の値を予め保持しておき、これと無信号入力期間内にアンテナ直下の受信入力規定点を介して前記受信電界検出手段まで入力される熱雑音の値との差分を算出し、実際に入力された受信電界の値とその差分とを加算する。

具体的に説明すると、ＣＰＵ２０はＴＸＯＮ信号１０を受信した時点から数秒間の期間において電界検出信号１６を観測する。またＣＰＵ２０は観測された電界検出信号１６と本来検出されるべき受信入力規定点２での理想的な熱雑音電力との差分をオフセット値２３として加算部２１に出力する。加算部２１ではＲＯＭ１９に格納された調整時の受信電界報告値にＣＰＵ２０で計算されたオフセット値を加算して、受信電界報告値９として出力する。

本発明によれば、事前に受信入力規定点から受信電界検出手段までの間の損失あるいは利得の調整時からのずれを知る必要がなく、かつ損失の算出にパイロット信号を用いる必要もなく、特別な作業を必要としないで正確な受信電界を報告することが可能となる。

すなわち、移動端末の信号がアンテナに入力されない、無線基地局６がサービスを開始する前に受信電界検出を行い、本来得られるべき受信電界報告値との差をオフセットとして算出し、このオフセット値２３を調整時の受信電界報告値に加算して報告することにより、特別な作業を必要としないで正確な受信電界報告値９の報告を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る無線基地局６および周辺装置の一例の構成図である。無線基地局６および周辺装置の一例は、受信アンテナ１と、フィルタ( ＦＩＬ) ３と、低雑音増幅器（以下、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier ）と表示する）４と、無線基地局６とを含んで構成される。

また、無線基地局６には受信部（以下、ＲＸ（receiver）部と表示する）７が含まれる。そして、受信アンテナ１の直下のフィルタ３入力を受信入力規定点２としている。フィルタ３にはＬＮＡ４が接続され、受信アンテナ１からの入力信号が増幅される。ＬＮＡ４の出力は同軸ケーブルによりＲＸ入力端５を介して無線基地局６まで接続されている。

図２はＲＸ部７の一例の構成図である。ＲＸ部７はＲＸ入力端５より入力した信号を増幅するＲＦ増幅器（以下、ＲＦＡＭＰと表示する）１１と、増幅された信号を第一の中間周波数に変換する第１周波数混合器（以下、1 ｓｔＭＩＸと表示する）１２と、第一の中間周波数において希望波近傍の妨害波を減衰するためのＩＦフィルタ（以下、ＩＦＦＩＬと表示する）１３と、第一の中間周波数を第二の中間周波数に変換するための第２周波数混合器（以下、２ｎｄＭＩＸと表示する）１５とを含んで構成されている。

２ｎｄＭＩＸ１５は入力された信号の電界強度に応じたアナログ信号を出力する機能を持っている。一般に２ｎｄＭＩＸ１５は受信電界検出ＩＣ１４としてＭＩＸの機能を実装した形で市販されている（例えば受信電界検出ＩＣ１４としてはアナログデバイス社製のＡＤ６０８などが該当する）。さらに、ＲＸ部７は受信電界検出ＩＣ１４の出力を入力し受信電界報告値９を出力する受信電界報告回路１７を有している。

図３はＲＸ部７の受信電界報告回路１７の一例の構成図である。同図を参照すると、受信電界報告回路１７はＡ／Ｄコンバータ１８と、ＲＯＭ(Read Only Memory)１９と、ＣＰＵ(Central Processing Unit) ２０と、加算部２１と、タイマ２２とを含んで構成される。

受信電界報告回路１７は図２のＲＸ部７の電界検出ＩＣ１４より出力される電界検出信号１６と、無線基地局６内の他のブロック( 図示せず) より受信するＴＸＯＮ信号１０を入力とし受信電界報告値９を出力する。

図４はタイマ２２の出力波形の一例を示す図である。タイマ２２はＴＸＯＮ信号１０を受信すると同図に示すようなパルスをＣＰＵ２０に送信する。一方、電界検出ＩＣ１４からの電界検出信号１６はＡ／Ｄコンバータ１８によりデジタル信号に変換され、ＲＯＭ１９のアドレスデータとしてＲＯＭ１９に入力される。

ＣＰＵ２０はＲＯＭ１９からのデータをタイマ２２からのパルスに応じた期間サンプルし、本来検出されるべき受信入力規定点２での理想的な熱雑音電力との差分をオフセット値２３として加算部２１に出力する。加算部２１においてはＲＯＭ１９からのデータにＣＰＵ２０からのオフセット値２３を加算して受信電界報告値９として出力する。

図５はＴＸＯＮ時の無線基地局の送信動作の一例の説明図である。この図の説明は後述する。

次に、本実施例の動作について説明する。最初に無線基地局６がサービスを開始する前後の動作について簡単に説明する。ＷＣＤＭＡ方式における無線基地局６の送信開始は通常、他の無線基地局のサービスエリアへの急激な干渉増加となることを避けるためゆっくりと制御される。つまり無線基地局６は上位装置からサービス開始の指示を受けるとＴＸＯＮ信号１０を送信部（図示せず）に送信するが送信部ではＴＸＯＮ信号１０を受信してすぐに送信パワーを規定の値にまであげることはしないで徐々にそのパワーを上げていく（図５参照）。

この時、送信されるチャネルはパイロット信号と呼ばれるもので、これにより移動通信端末は基地局の識別のみが可能となっている。図５に示したようにＴＸＯＮ信号１０を受信してから約１４秒で送信パワーは規定の値に達し、ここでＰＩＣＨがアサインされる。ＰＩＣＨは移動通信端末と無線基地局との通信において呼び出し信号等の発着呼に必要な情報を送信するチャネルであり、ＰＩＣＨがない状態では無線基地局と移動通信端末の間では通信は行われない。なお、約１４秒という時間は一例でありこれに限定されるものではなく、任意に設定が可能である。

よってＴＸＯＮ信号１０の受信から約１４秒の期間は無線基地局６の受信アンテナ１にはなんら信号が入力されていない。したがって、この時の図１の受信入力規定点２における受信電界レベルは熱雑音と等しい値であり、一般的なＷＣＤＭＡの無線基地局６の場合、−１０５ｄＢｍ程度になっている。

なお、熱雑音はボルツマン定数（Ｋ）と絶対温度（Ｔ）と受信機の帯域幅（Ｂ）と雑音指数（Ｆ）と利得（Ｇ）との積で表され、その無線基地局６に固有の値と考えられる。

次に受信電界報告値９について説明する。受信電界検出手段はＲＸ部７の受信電界検出ＩＣ１４で実現されるが、受信入力規定点２と電界検出ＩＣ１４の間の利得や損失のずれは、アンテナからの入力レベルの変動によるものかどうかの判断が付かない。よって一般に受信入力規定点２から受信電界検出手段までの利得は一定となっていることが前提となっている。

また受信電界報告値９は、調整時にあらかじめわかっている受信入力規定点２とＲＸ入力端５の間の利得分を加味した受信電界をＳＧ（シグナルジェネレータ）などによりＲＸ入力端５に入力し、受信電界検出手段（図２の電界検出ＩＣ１４）におけるアナログ信号が図３のＡ／Ｄコンバータ１８によりデジタル信号化されてＲＯＭ１９のアドレスデータとなりこのアドレスに受信電界報告値を記憶させていくことにより実現している。

実際の無線基地局６の構成において受信入力規定点２から受信電界検出手段までの間の利得あるいは損失が調整時とずれの要因のほとんどが、ＬＮＡ４出力からＲＸ入力端５までのケーブルの損失が計算と合わないことによるものが多い。例えば受信入力規定点２からＲＸ入力端５までの利得を１０ｄＢで設計されているケースにおいて、実際は、ＬＮＡ４の利得とケーブルの損失の合計が１０ｄＢに調整されていないというケースが多い。

本発明は、この１０ｄＢという値がケーブ長の誤差等により１０ｄＢからずれた場合に、容易にこのずれをオフセットとして知ることにより正確な受信電界報告値９を得ようとするものである。

次に本実施例の動作について説明する。いま調整時に図１における受信入力規定点２からＲＸ入力端５までの利得が１０ｄＢあるものとして図３のＲＯＭ１９のデータが書き込まれていたとする。

図１の受信アンテナ１から入力した信号の受信電界報告値は受信アンテナ１の直下のフィルタ３入力を受信入力規定点２としている。フィルタ３により妨害波等が減衰された信号はＬＮＡ４により増幅され同軸ケーブルにより無線基地局６まで接続されている。ＬＮＡ４の利得とケーブルのロスは合計で＋１０ｄＢとなるように設定されている。

図２のＲＸ部７はＲＸ入力端５より入力した信号をＲＦＡＭＰ１１により増幅し1 ｓｔＭＩＸ１２により第一の中間周波数に変換すると、ＩＦフィルタ１３により第一の中間周波数において希望波近傍の妨害波を減衰する。次に、２ｎｄＭＩＸ１５では第一の中間周波数を第二の中間周波数に変換する。ここで２ｎｄＭＩＸ１５は信号の電界強度に応じたアナログ信号を出力する機能を持っている。図２では２ｎｄＭＩＸ１５は受信電界検出ＩＣ１４の一部として記載したものである（この受信電界検出ＩＣ１４が受信電界検出手段となる）。

図３の受信電界報告回路１７では図２のＲＸ部７の電界検出ＩＣ１４より出力される電界検出信号１６をＡ／Ｄコンバータ１８によりデジタル信号に変換しＲＯＭ１９のアドレスデータとしてＲＯＭ１９に入力する。

一方、タイマ２２ではＴＸＯＮ信号１０を受信すると図４に示すようなパルスをＣＰＵ２０に送信する。ＣＰＵ２０ではＲＯＭ１９からのデータをタイマ２２からのパルスのハイレベルに応じた期間サンプルし電界検出値の算出を行う。

ＣＰＵ２０では本来検出されるべき受信入力規定点２での理想的な熱雑音電力（ＷＣＤＭＡの場合−１０５ｄＢｍ）との差分をオフセット値２３として加算部２１に出力する。

加算部２１においてはＲＯＭ１９からのデータにＣＰＵ２０からのオフセット値を加算して受信電界報告値９として出力する。

以上の動作の要点を整理すると以下のとおりである。前述したように、ＴＸＯＮ信号１０の受信から約１４秒の期間は無線基地局６の受信アンテナ１にはなんら信号が入力されていない。したがって、この時の図１の受信入力規定点２における受信電界レベルは熱雑音と等しい値であり、一般的なＷＣＤＭＡの無線基地局６の場合、−１０５ｄＢｍ程度になっている。

すなわち、このＴＸＯＮ信号１０の受信から約１４秒の期間にＣＰＵ２０に入力される信号は、主にＬＮＡ４の利得、ＬＮＡ４とＲＸ入力端５間の伝送路の損失により増幅あるいは減衰された理想的な熱雑音（理想的な熱雑音とは図１の受信入力規定点２における熱雑音である）となる。したがって、ＣＰＵ２０において、この期間に受信した信号（熱雑音）のレベルから理想的な熱雑音のレベルを減算したものがオフセット値となる。

一方、このＴＸＯＮ信号１０の受信から約１４秒経過後にはＲＯＭ１９から実際の受信信号が加算部２１に入力されるので、ＣＰＵ２０からＴＸＯＮ信号１０の受信から約１４秒の期間内に得たオフセット値を加算部２１に入力してやれば、加算部２１において実際の受信信号とオフセット値との加算が行われるため、加算部２１の出力として正確な受信電界報告値が得られる。

次に、例えばＬＮＡ４とＲＸ入力端５を接続するケーブルが設計値よりも短くロスが小さく受信入力規定点２とＲＸ入力端５の利得が１２ｄＢであった場合を考える。

受信電界報告回路１７では、ＴＸＯＮ信号１０を受信後タイマ２２から図４のようなパルスがＣＰＵ２０に送信される。一方、受信入力規定点２では無線基地局６がサービス中でないことから無入力の状態である。ところが受信入力規定点２とＲＸ入力端５の利得が通常の１０ｄＢでなく１２ｄＢであるので、Ａ／Ｄコンバータ１８で変換され参照されるＲＯＭ１９のデータ（電界検出信号）は調整時に無入力相当として設定された−１０５ｄＢｍよりも２ｄＢ高い−１０３ｄＢｍが出力される。ＣＰＵ２０はこの−１０３ｄＢｍと理想的な熱雑音電力−１０５ｄＢｍとの差分−２ｄＢをオフセットとして加算部２１に送信する。

加算部２１においては、ＲＯＭ１９から出力される−１０３ｄＢｍとＣＰＵ２０から出力される−２ｄＢのオフセットを加算した−１０５ｄＢｍを受信電界報告値９として出力する。

これにより、本実施例によれば、オフセット値２３を求めることにより受信入力規定点２から受信電界検出手段までの間の損失あるいは利得が調整時からずれていてもその補正を容易に行うことができる。

なお、本発明は上記のＷＣＤＭＡ方式を用いた移動通信用無線基地局６の実施例に限定されるものではなく、例えばｃｄｍａ２０００方式などの他のＣＤＭＡ方式の無線基地局にも適用することができる。また受信電界報告回路１７の構成は一例であり、Ａ／Ｄコンバータ１８のデータを直接ＲＯＭ１９のアドレスとする構成でなくソフトウェアを介してＲＯＭ１９のアドレス、データの制御をすることもできる。

本発明に係る無線基地局６および周辺装置の一例の構成図である。 ＲＸ部７の一例の構成図である。 ＲＸ部７の受信電界報告回路１７の一例の構成図である。 タイマ２２の出力波形の一例を示す図である。 ＴＸＯＮ時の無線基地局の送信動作の一例の説明図である。

符号の説明

１ 受信アンテナ
２ 受信入力規定点
３ フィルタ
４ ＬＮＡ
５ ＲＸ入力端
６ 無線基地局
７ ＲＸ部
８ 受信信号
９ 受信電界報告値
１０ ＴＸＯＮ信号
１１ ＲＦ ＡＭＰ
１２ １ｓｔ ＭＩＸ
１３ ＩＦフィルタ
１４ 受信電界検出ＩＣ
１５ ２ｎｄ ＭＩＸ
１６ 電界検出信号
１７ 受信電界報告回路
１８ Ａ／Ｄコンバータ
１９ ＲＯＭ
２０ ＣＰＵ
２１ 加算部
２２ タイマ
２３ オフセット値

Claims (8)

1. 受信アンテナを含む周辺装置を介して受信される信号を受信電界検出手段で検出し、前記受信電界検出手段で検出された受信電界の値を報告する受信電界報告回路であって、
   無信号入力期間内に前記受信アンテナ直下の受信入力規定点を介して前記受信電界検出手段へ入力される熱雑音の値を検出し、その熱雑音の値と予め保持する無信号入力時の前記受信入力規定点における熱雑音の値との差分をオフセット値として算出し、前記無信号入力期間経過後の信号入力期間内に前記受信電界検出手段から出力される受信電界の値と前記オフセット値とを加算して出力することを特徴とする受信電界報告回路。
2. 前記無信号入力期間を生成するタイマと、前記タイマが生成した期間内にアンテナ直下の受信入力規定点を介して前記受信電界検出手段へ入力される熱雑音の値を検出し、その熱雑音の値と予め保持する無信号入力時の前記受信入力規定点における熱雑音の値との差分をオフセット値として算出する制御手段と、前記制御手段から前記オフセット値を取得し前記タイマが生成した期間経過後の信号入力期間内に前記受信電界検出手段から出力される受信電界の値と前記オフセット値とを加算して出力する加算手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の受信電界報告回路。
3. 前記受信電界検出手段から出力された電界検出信号をアナログデータからデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段から出力されるデータをアドレスデータとして入力し、そのアドレスに対応するデータを前記制御手段および前記加算手段へ出力する記憶手段とを含むことを特徴とする請求項２記載の受信電界報告回路。
4. 受信部に含まれることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の受信電界報告回路。
5. 前記受信部に前記受信電界検出手段が含まれることを特徴とする請求項４記載の受信電界報告回路。
6. 前記受信部は無線基地局に含まれることを特徴とする請求項４または５記載の受信電界報告回路。
7. 前記アンテナと前記無線基地局間の伝送線路には少なくとも低雑音増幅器が挿入されることを特徴とする請求項６記載の受信電界報告回路。
8. ＣＤＭＡ方式を用いた移動通信に用いられることを特徴とする請求項１から７いずれかに記載の受信電界報告回路。
   

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