JP4735842B2

JP4735842B2 - 送信出力制御装置および故障検出方法

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Publication number: JP4735842B2
Application number: JP2006120442A
Authority: JP
Inventors: 浩之上杉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-04-25
Also published as: JP2007295248A

Description

本発明は、移動体通信に関し、特にその無線基地局における送信出力制御装置およびその故障検出方法に関する。

現在、携帯電話の通信方式としてＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式が採用されている。ＣＤＭＡは、複数のユーザの音声信号を１つの周波数を使って送るため、周波数効率に優れている。

ＣＤＭＡのように同一周波数を複数のユーザが利用するようなシステムでは、複数のユーザの信号の各々に互いに異なるコードを乗算して多重する制御が行われている。そのため、無線基地局が実際に出力する信号の振幅変動は、激しく急峻であり、安定した利得を得ることが困難であった。これに対しては、例えば送信電力の利得を自動制御し、安定した利得を得る技術が提案されている（特許文献１参照）。

１つの周波数を利用して複数の信号を送るＣＤＭＡでは、あるユーザへの信号は他のユーザへの信号に対する干渉になるため、無線基地局では、安定した送信電力制御が不可欠となる。無線基地局ＲＦ回路に故障が起これば、他ユーザへの干渉を増大させるなどの不具合が生じる。そのために、ＲＦ回路の故障を確実に検出する技術が要求されている。

ＣＤＭＡでは、合成する信号によって送信出力は高いピーク電力を持つ。このため、高出力アンプで起こる歪などを考慮し、振幅制御はディジタル部分で行う。ディジタル的な振幅制限処理では、ピーク値に振幅制限値があるために、振幅値が丸め込まれてしまう。そのことから合成電力値のレベル設定によってＡＧＣ制御量の送信レベルは一意に決まらないので、ＡＧＣ制御では故障を検出するのが困難であった。

特許文献２は、送信電力を正確に制御し、また部品の故障を検出する技術を開示している。これは、検波出力に基づいて送信出力系の部品に故障が発生しているか否かを判断し、送信レベルに異常が生ずると、送信を停止するなどして、他のユーザへの干渉などを防止させている。
特開２００１−２７４６４６号公報特開２００３−２４３９９７号公報

一方、ＣＤＭＡの送信回路では、使用電力の設定レベルが低い状態では送信回路は正常に動作しているが、使用電力の設定レベルが高い状態では送信回路が正常に動作しないような場合がある。そのために、使用電力の設定レベルが低い状態の運用状況では、送信回路が正常に動作しているために送信回路の故障を検出することができず、故障している送信回路を使用し続ける可能性があった。

本発明の目的は、送信回路の潜在的な故障を検出することができる送信出力制御装置およびその故障検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の送信出力制御装置は、
送信回路の送信レベルを制御する送信出力制御装置であって、
前記送信回路に送る主信号に補正用信号を合成することのできるデータ制御部と、
前記データ制御部が前記送信回路に送った信号と前記送信回路が送信した信号との送信レベルを比較して、比較した結果からレベル補正値を算出して前記送信回路に与えて該送信レベルを制御するとともに、前記レベル補正値から前記送信回路に故障が起きているか否かを判定する制御レベル監視部と、
故障検出動作時に前記データ制御部に固定電力値を持つ補正用信号の送信を要求し、前記制御レベル監視部による故障の判定を監視する情報監視部とを有し、
前記制御レベル監視部は、前記レベル補正値が所定の閾値を越えたとき故障と判定する。

本発明によれば、使用電力の設定レベルを変動させ、送信回路が正常に動作するか否かを判定することにより、潜在的な送信回路の故障を検出することができる。

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の送信出力制御装置を示すブロック図である。無線基地局装置１は、情報監視部２、およびその監視下にあるｎ台の送信機部１１〜１ｎを有している。送信機部１１は、制御レベル監視部３、データ制御部４、ＲＦ部（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｃｙ）５、およびアンテナ素子部２１を有している。また、ＲＦ部５は不図示のディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）ミキサー、帯域制限フィルタ（ＢＰＦ）、アンプ、ＡＧＣアンプ、カプラなどのデバイスで構成されている。

無線基地局装置１は、ｎ本（ｎは２以上の整数）のアンテナ素子２１〜２ｎを有しており、２本毎に送信ダイバーシチ構成を持つ。

情報監視部２は、各送信機部１１〜１ｎの運用状態を統括して監視する。情報監視部２はデータ制御部４が送信する各送信機部１１〜１ｎの現状の使用総電力値および空きコード情報４ｃから制御信号２１ｂを生成する。データ制御部４に送信する制御信号２１ｂは故障検出のために送信レベルを制御する信号である。情報監視部２は故障検出開始トリガ信号２１ａを送信することにより制御レベル監視部３を制御する。情報監視部２は制御レベル監視部３が送信した故障検出情報１１ｂを受信すると、送信回路が故障したと判定し、故障した送信回路のリソースを他の送信回路に移して割り当てる。

制御レベル監視部３は、レベル補正値を監視し、制御レベルを補正する。制御レベル監視部３はデータ制御部４が送信するレベル補正用信号の多重データ４ｂとＲＦ部５が送信する検波信号５ａを受信する。制御レベル監視部３は受信したレベル補正用信号の多重データ４ｂと検波信号５ａを比較し、レベル補正値を算出する。なお、制御レベルの補正とは、多重データ４ｂと検波信号５ａのレベルがずれないように補正することをいう。また、レベル補正値とは、制御レベル監視部３が受信した多重データ４ｂと検波信号５ａのレベルがずれないように補正する補正値のことをいう。制御レベル監視部３は、ＲＦ部５のＡＧＣアンプ（不図示）を制御しており、また算出したレベル補正値３ａをＡＧＣアンプに送信することで、アンテナ素子２１が送信する信号の送信レベルを補正する。また、制御レベル監視部３はレベル設定時の制御レベルを記憶しながら送信レベルを監視し、ＲＦ部５の送信回路の故障を検出する。ＲＦ部５の送信回路の故障を検出すると、制御レベル監視部３は情報監視部２に故障検出情報１１ｂを送信する。

データ制御部４は、運用状況の管理や信号の拡散処理などを行う。データ制御部４はＲＦ部５に主信号の多重データ４ａを送信し、制御レベル監視部３にレベル補正用信号の多重データ４ｂを送信する。また、情報監視部２には現状の使用総電力値および空きコード情報の情報監視信号４ｃを常に送信する。データ制御部４は情報監視部２が送信した制御信号２１ｂを受信し、補正用信号４５ａに変換する。

ＲＦ部５は、ＡＧＣアンプで増幅した変調信号をアンテナに出力する。ＲＦ部５は、制御レベル監視部３が送信した補正信号３ａと、データ制御部４が送信した主信号の多重データ４ａとを受信する。ＲＦ部５は、ディジタルデータである多重データ４ａをアナログデータに変換し、送信に必要な周波数帯にアップコンバートした変調信号１１ａと制御レベル監視部３が使用する検波信号５ａとに分配する。

図２は、本実施形態のデータ制御部４における回路構成を示すブロック図である。データ制御部４は、主信号制御部４１、拡散部４２１〜４２ｎ、４６、加算合成部４４、および補正用信号制御部４５を有している。

主信号制御部４１は、送信機部１１に割り当てられるユーザ数、電力、コード情報などを管理する。主信号制御部４１は、情報監視部２に対して現在の使用総電力値および空きコード情報の情報監視信号４ｃを常に送信する。

拡散部４２１〜４２ｎは、受信した信号を符号化する。主信号制御部４１が送信したユーザデータ４１１〜４１ｎを受信し、受信したユーザデータ４１１〜４１ｎの符号化を行った後に、拡散データ４２１ａ〜４２ｎａとして加算合成部４４に送信する。

拡散部４６は、受信した信号を符号化する。補正用信号制御４５が送信した補正用信号４５ａを受信し、補正用信号４５ａの符号化を行った後、拡散データ４６ａとして加算合成部４４に送信する。

加算合成部４４は、拡散部４６からの入力信号を多重化する。加算合成部４４は、拡散データ（４２１ａ〜４２ｎａ、４６ａ）を多重化し、多重化した主信号の多重データ４ａをＲＦ部５に送信する。また、多重化した主信号の多重データ４ａと同一のデータを制御レベル監視部３にレベル補正用信号の多重データ４ｂとして送信する。主信号の多重データ４ａを受信したＲＦ部５は多重データをＤ／Ａ変換する。その後、Ｄ／Ａ変換された多重データは所望の周波数への変換および電力への増幅がされ、アンテナ素子２１により送信される。

補正用信号制御部４５は補正用の信号を生成する。補正用信号制御部４５は情報監視部２が送信した制御信号２１ｂを受信し、補正用の信号を生成する。補正用の信号は、故障検出期間中に送信回路の設定レベルを増幅させるための信号である。補正用信号制御部４５が生成した補正用の信号４５ａは拡散部４６に送信される。

本実施形態では、制御レベル監視部３がレベルを補正するとともに、制御レベル監視部３は、送信回路の故障検出を行う。送信回路が故障したか否かの判定において、レベル補正値が所定の閾値を越えると、送信回路が故障したと判定する。以下に、具体的な送信回路の故障検出方法を示す。

故障した送信回路は、使用電力の設定レベルが低い状態では送信回路は正常に動作し、使用電力の設定レベルが高い状態では送信回路が正常に動作しない場合がある。そこで、本実施形態の送信出力制御は、故障検出動作として使用電力の設定レベルが比較的低い場合に使用電力の設定レベルを変動させ、送信回路が正常に動作するか否かを判定する。

送信回路の故障検出期間中に、例えば主信号制御部４１の使用総電力が設定最大電力の４０％である場合、情報監視部２は残り６０％程度の電力を２０％ずつ補正用信号制御部４５に割り当てていく。まず、情報監視部２からの要求に応じて、データ制御部４は２０％の固定電力をもつ補正用信号４５ａを出力し、制御レベル監視部３は総電力の６０％での送信出力設定時のレベル補正値および制御レベルを監視する。次に、データ制御部４は、４０％および６０％の固定電力をもつ補正用信号４５ａを順次出力し、制御レベル監視部３は総電力の８０％および１００％での送信出力設定時のレベル補正値および制御レベルを順次監視する。主信号の使用総電力が設定最大電力に対して低い状態（４０％）の際に、固定電力を持つ補正用信号４５ａを割り当てることにより、割り当てられた補正用信号４５ａと主信号４１ａを合成した出力信号の振幅が変動する。それによって、異なる使用総電力の振幅設定条件（６０％、８０％および１００％）のレベル補正値および制御レベルを容易に監視することができる。

また、本信号は他の主信号系と同等に見えるため運用状態に影響を与えることがない。そのため、加算合成部４４での多重後の信号はアンテナ素子より無線電波として送信することが可能なので、運用中に故障検出動作を行うことができる。

図３は、本実施形態の制御レベル監視部３における回路構成を示すブロック図である。制御レベル監視部３はレベル換算部３１、ベースレベル算出部３２および補正値算出器３３を有する。さらに、補正値算出器３３は、比較部３４、レベル制御部３５および故障検出部３６を有する。

レベル換算部３１は、入力信号を離散データに変換する。レベル換算部３１は、ＲＦ部５が送信した検波信号５ａをＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換後、離散データ３１ａに変換する。レベル換算部３１は、変換した離散データ３１ａを比較器３４に送信する。

ベースレベル算出部３２は、入力した多重データに関してベースレベルの補正を行う。ベースレベル算出部３２は、データ制御部４が送信したレベル補正用信号の多重データ４ｂに対してレベルの平均化処理を行う。レベル換算器３１で検波するＲＦ部５の検波信号５ａは高周波であり、検波器を通してＡ／Ｄ変換すると検波器の能力により波形が崩れる可能性がある。そのため、ベースレベル算出器３２では、検波信号５ａと比較するレベル補正用信号の多重データ４ｂのベースレベルを補正する。

比較器３４は、入力信号を比較し、レベル補正値を算出する。比較器３４は、離散データ３１ａとベースレベルを補正した信号３２ａを比較し、離散データ３１ａとベースレベルを補正した信号３２ａとの差をレベル補正値として算出する。比較器３４は、レベル補正値３４ａをレベル制御部３５に送信し、レベル補正値３４ｂを故障検出部３６に送信する。

レベル制御部３５は、比較器３４で算出されたレベル補正値を用いて、ＲＦ部６の送信レベルを制御する。レベル制御部３５は、比較器３４が送信したレベル補正値３４ａを受信すると、そのレベル補正値３４ａをもとにレベル補正信号を生成する。レベル制御部３５は、ＲＦ部５にＡＧＣアンプを制御するためのレベル補正信号３ａをＲＦ部５に送信する。

故障検出部３６は、情報監視部２から故障検出開始トリガ信号２１ａを受信すると、比較器３４が算出したレベル補正値の監視を開始する。回路の故障検出期間中は、情報監視部２は一定の割合で送信電力を加算し、故障検出部３６では各々のレベル補正値３４ｂを監視する。

図４は、本実施形態による送信回路故障検出期間中の動作を示すフローチャートである。制御レベル監視部４は送信回路が故障しているか否かの判定として、レベル補正値３４ｂが所定の閾値を越えたとき、送信回路が故障したと判断する。

まず、データ制御部４は、情報監視部２に現状の使用総電力値および空きコード情報の情報監視信号４ｃを送信する（ステップ１０１）。

次に、情報監視信号４ｃを受信した情報監視部２は情報監視信号４ｃから設定振幅情報の制御信号２１ｂを生成し、データ制御部４に送信する（ステップ１０２）。

次に、制御信号２１ｂを受信したデータ制御部４は、制御信号２１ｂから補正用信号４５ａを生成する（ステップ１０３）。

次に、補正用信号４５ａと主信号４１ａを合成し、合成信号を主信号の多重データ４ａとしてＲＦ部５に送信するとともに、合成信号をレベル補正用信号の多重データ４ｂとして制御レベル監視部３に送信する（ステップ１０４）。

次に、主信号の多重データ４ａを受信したＲＦ部５は、変調信号１１ａを出力するとともに、制御レベル監視部３に検波信号５ａを送信する（ステップ１０５）。

次に、レベル補正用信号の多重データ４ｂを受信した制御レベル監視部３は、検波信号５ａとレベル補正用信号の多重データ４ｂのレベルを比較して、レベル補正値を算出し、レベル補正信号３ａをＲＦ部５に送信する（ステップ１０６）。

次に、レベル補正信号３ａを受信したＲＦ部５は、送信レベルを補正し、無線電波として出力する（ステップ１０７）。

次に、制御レベル監視部３はレベル補正値が所定の閾値の範囲内か否か判断し、レベル補正値が所定の閾値の範囲内であれば、送信回路は正常であるため、設定振幅を切り換える（ステップ１０８）。

レベル補正値が所定の閾値の範囲外であれば、制御レベル監視部３は送信回路が故障したと判断し、情報監視部２に故障検出情報１１ｂを送信する（ステップ１０９）。

制御レベル監視部３が送信した故障検出情報１１ｂを受信した情報監視部２は故障した送信回路のリソースを他の送信回路に移す（ステップ１１０）。

以上説明したように、本実施形態によれば、送信機の使用総電力が低いときに、固定振幅をもつ補正用信号４５ａを主信号に合成することで設定レベルを変動させる。使用総電力を高い状態を作り出し、固定振幅の制御レベルおよびレベル補正値を監視し、送信回路が正常であるか否かを判定する。それによって、送信回路の潜在的な故障を検出することをできる。

本実施形態の送信出力制御装置を示すブロック図である。本実施形態のデータ制御部４における回路構成を示すブロック図である。本実施形態の制御レベル監視部５における回路構成を示すブロック図である。本実施形態による送信回路の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１無線基地局
２情報監視部
３制御レベル監視部
４データ制御部
５無線周波数部（ＲＦ部）
１１〜１ｎｎ番目の送信機部
２１〜２ｎｎ番目のアンテナ素子
３１レベル換算部
３２ベースレベル算出器
３３補正値算出器
３４比較器
３５レベル制御部
３６故障検出器
４２１〜４２ｎｎ番目の拡散部
４４加算合成部
４５補正用信号制御部
４６補正用信号拡散部
１０１〜１１０ステップ

Claims

送信回路の送信レベルを制御する送信出力制御装置であって、
前記送信回路に送る主信号に補正用信号を合成することのできるデータ制御部と、
前記データ制御部が前記送信回路に送った信号と前記送信回路が送信した信号との送信レベルを比較して、比較した結果からレベル補正値を算出して前記送信回路に与えて該送信レベルを制御するとともに、前記レベル補正値から前記送信回路に故障が起きているか否かを判定する制御レベル監視部と、
故障検出動作時に前記データ制御部に固定電力値を持つ補正用信号の送信を要求し、前記制御レベル監視部による故障の判定を監視する情報監視部とを有し、
前記制御レベル監視部は、前記レベル補正値が所定の閾値を越えたとき故障と判定する、送信出力制御装置。
前記情報監視部は、複数段階の固定電力を持つ前記補正用信号を順次送信するように前記データ制御部に要求し、
前記データ制御部は複数段階の前記補正用信号と前記主信号とを順次合成することにより出力信号の振幅設定を切り換えていき、
前記制御レベル監視部は各振幅設定における故障判定を順次行う請求項１記載の送信出力制御装置。
前記制御レベル監視部は、前記情報監視部から故障の検出を開始する故障検出トリガ信号を受信することにより故障検出動作を開始する請求項１または２記載の送信出力制御装置。
前記制御レベル監視部は、前記故障を検出すると、故障検出情報を前記情報監視部に送信する請求項１から３のいずれか１項に記載の送信出力制御装置。
前記データ制御部は、使用総電力と空きコードを現状の運用状況として前記情報監視部に送信し、
前記情報監視部は、前記運用状況から設定振幅とコード情報の制御信号を生成し、
前記データ制御部は、前記制御信号から前記補正用信号を生成する請求項１から４いずれかの１項に記載の送信出力制御装置。
前記データ制御部は、主信号と補正用信号を拡散し合成する請求項１から５のいずれかの１項に記載の送信出力制御装置。
前記情報監視部は、前記故障検出情報を受信すると、故障した送信回路のリソースを他の送信回路に移して割り当てる請求項４に記載の送信出力制御装置。
送信回路の故障検出方法であって、
前記送信回路に送信した信号と前記送信回路が送信した信号との送信レベルを比較して、比較した結果からレベル補正値を算出して前記送信回路に与えて該送信レベルを制御しており、故障検出動作時には、主信号に補正用信号を合成して前記送信回路に送信し、前記レベル補正値が所定の閾値を越えたとき故障と判定する故障検出方法。
複数段階の固定電力を持つ前記補正用信号を補正用信号と前記主信号とを順次合成することにより出力信号の振幅の設定を切り換えていき、各振幅設定における故障判定を順次行う請求項８記載の故障検出方法。
使用総電力と空きコードから前記補正用信号を生成する請求項８または９に記載の故障検出方法。
前記主信号と前記補正用信号を拡散し合成する請求項８から１０のいずれか１項に記載の故障検出方法。
故障を検出すると、故障した送信回路のリソースを他の送信回路に移して割る当てる請求項８から１１のいずれか１項に記載の故障検出方法。