JPWO2005117309A1 - 送信機の負荷インピーダンス不良検出方式 - Google Patents

Abstract

本発明は、ベースバンド信号発生部（１０１）と、反射信号を検出するための反射信号モニタ部（１０６）とを含むＣＤＭＡ方式の基地局送信機における負荷インピーダンス不良検出方式である。ＣＰＩＣＨ電力検出部（１１１）は、反射信号モニタ部から得られた反射信号からＣＰＩＣＨ電力を検出する。リターンロス判定部（１１２）は、ＣＰＩＣＨ電力検出部で検出されたＣＰＩＣＨ電力値と、ベースバンド信号発生部から与えられるＣＰＩＣＨ送信電力設定値（１１３）との差からリターンロスを判定し、リターンロスがあらかじめ定められた閾値を超えた場合に、負荷インピーダンスの不良と判定する。

Description

本発明は、移動通信に用いられるＣＤＭＡ方式の基地局送信機における送信出力に接続された負荷のインピーダンス不良を正確に検出するための負荷インピーダンス不良検出方式に関する。

移動通信装置の分野においては、送信機に複数の送信アンテナを備えてその内の適切な送信アンテナを選択して送信を行うことが行われている。簡単に言えば、複数の送信アンテナのうち、スイッチで選択された１つの送信アンテナからの反射波レベルを反射波測定回路で測定する。そして、測定された反射波のレベル変動量が所定値を超えた場合、スイッチによる切替えを行って他の１つの送信アンテナで送信を行う。このような技術は、例えば特表２００３−５２８５３３号公報に開示されている。
これとは別に、送信機の負荷、例えば送信アンテナのインピーダンス不良の有無を検出し、不良が検出された場合にはアラームで報知したり、送信を停止させる等の処置がとられている。
図１を参照して、従来の負荷インピーダンス不良検出方式の一例を説明する。図１において、ベースバンド信号発生部１０１は、共通パイロットチャネル（以下、ＣＰＩＣＨと略記する）などの共通チャネルと、各ユーザーのデータを扱う個別チャネルを多重合成する。ＣＰＩＣＨの送信電力は常に一定であるが、個別チャネルの送信電力はユーザー単位で独立した電力制御が行われていることにより、短時間に電力が変動している。また、個別チャネルはユーザーデータが無い場合にはなにも送信されないため、バースト送信になる。そのため、特にユーザー数が少ない時などは、全送信電力が短時間に大きく変動する場合がある。
ベースバンド信号発生部１０１の出力はＤ／Ａ変換部１０２にてアナログ信号に変換され、周波数変換部１０３に入力される。周波数変換部１０３は、入力信号を所望のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換して、増幅部１０４に入力する。増幅部１０４は入力されたＲＦ信号を所望の送信電力に増幅した後、出力信号モニタ部１０５、及び反射信号モニタ部１０６を経由して、出力負荷１０７に供給する。
出力負荷１０７のインピーダンスと、基地局送信機の出力に不整合が生じた場合、反射信号が発生する。不整合の度合いが大きければ大きいほど、反射信号のレベルは高くなる。反射信号は反射信号モニタ部１０６によって、切替部１０８に出力される。一方、出力信号モニタ部１０５からは出力信号が切替部１０８に出力される。切替部１０８は、出力信号モニタ部１０５からの出力信号と反射信号モニタ部１０６からの反射信号とを切り替えて、交互に電力検出部１０９へ出力する。
電力検出部１０９は、切替部１０８からの出力に応じて出力信号モニタ部１０５からの出力信号と反射信号モニタ部１０６からの反射信号の電力を交互に検出し、その結果をリターンロス判定部１１０へ出力する。リターンロス判定部１１０は、出力信号と反射信号の電力検出値の差からリターンロスを判定し、リターンロスがあらかじめ設定された閾値を超えた場合に、負荷インピーダンスの不良と判定する。
しかしながら、上記の負荷インピーダンス不良検出方式においては、次のような問題点がある。
第一の問題点は、出力信号と反射信号を切替部１０８にて切り替え、電力検出部１０９において交互にそれらの電力検出を行っている。このため、短時間に送信電力が大きく変動する信号を扱う場合、反射信号の電力検出を行った時の出力信号の電力値が、実際に検出された出力信号の電力値と異なることがある。この場合、検出された反射信号の電力値と検出された出力信号の電力値との差からリターンロスを判定すると、誤った結果が得られることになる。これは、負荷インピーダンスの不良を正しく検出できないことを意味する。
上記の問題点を図２を参照して説明する。図２の例においては、送信信号をタイミングＴＡで検出し、反射信号をタイミングＴＢで検出した場合、送信信号は３０ｄＢｍ、反射信号は２５ｄＢｍと検出される。その結果、リターンロス判定部１１０では、リターンロスを５ｄＢ（＝３０−２５）と判定する。これは、タイミングＴＡにおける実際のリターンロスが１５ｄＢ（＝３０−１５）であるのに対し、１０ｄＢの誤差を持つ検出を行っていることになる。この場合、例えば上記あらかじめ設定された閾値が６ｄＢだったとすると、異常がないにもかかわらず、インピーダンス不良と判定されてしまう。
第二の問題点は、送信電力が一定であっても、出力負荷がアンテナの場合、高い電力の外来電波を受信すると、電力検出部１０９では外来電波と反射電力の区別ができない。このため、リターンロス判定部１１０では反射電力が高いものと誤判定してしまい、負荷インピーダンスの不良を正しく検出できない。
本発明の目的は、移動通信に用いられるＣＤＭＡ方式の基地局送信機において、送信電力が変動している状態や、高い電力の外来電波がある状態であっても、その送信出力に接続された負荷インピーダンスの不良を正確に検出できるようにすることにある。

本発明は、ベースバンド信号発生部と、反射信号を検出するための反射信号モニタ部とを含むＣＤＭＡ方式の基地局送信機における負荷インピーダンス不良検出方式である。本負荷インピーダンス不良検出方式は、反射信号モニタ部から得られた反射信号からあらかじめ定めたチャネルの電力を検出する電力検出部を備える。本負荷インピーダンス不良検出方式はまた、電力検出部で検出された電力値と、ベースバンド信号発生部から与えられるあらかじめ定めたチャネルの電力設定値との差からリターンロスを判定するリターンロス判定部を備える。リターンロス判定部は、リターンロスがあらかじめ定められた閾値を超えた場合に、負荷インピーダンスの不良と判定する。
本負荷インピーダンス不良検出方式においては、電力検出部として、反射信号モニタ部から得られた反射信号から共通パイロットチャネルの電力を復調してその電力値を検出する共通パイロットチャネル電力検出部を備えることが望ましい。この場合、リターンロス判定部は、検出された電力値とベースバンド信号発生部から与えられる共通パイロットチャネル送信電力設定値との差からリターンロスを判定する。
本負荷インピーダンス不良検出方式においてはまた、電力検出部として、反射信号モニタ部から得られた反射信号から任意の共通チャネルまたは個別チャネルの電力を復調してその電力を検出する電力検出部を備えても良い。この場合、リターンロス判定部は、電力検出部における電力検出タイミングに対応する共通チャネルまたは個別チャネルの電力設定値をベースバンド信号発生部から得て、検出された電力値とベースバンド信号発生部から与えられる電力設定値との差からリターンロスを判定する。
本負荷インピーダンス不良検出方式における基地局送信機は、ベースバンド信号発生部と、ベースバンド信号発生部の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部からの信号を所望のＲＦ信号に変換する周波数変換部と、ＲＦ信号を所望の送信電力に増幅した後、反射信号モニタ部を経由して出力負荷に供給する増幅部とを含む。
なお、本負荷インピーダンス不良検出方式においては、リターンロスの判定のタイミングに制約は無く、どのようなタイミングで行われても良い。
本発明によればまた、ＣＤＭＡ方式の基地局送信機が提供される。本基地局送信機は、ベースバンド信号発生部と、反射信号を検出するための反射信号モニタ部と、ベースバンド信号発生部の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部からの信号を所望のＲＦ信号に変換する周波数変換部と、ＲＦ信号を所望の送信電力に増幅した後、反射信号モニタ部を経由して出力負荷に供給する増幅部とを含む。本基地局送信機はまた、反射信号モニタ部から得られた反射信号からあらかじめ定めたチャネルの電力を検出する電力検出部と、電力検出部で検出された電力値と、ベースバンド信号発生部から与えられるあらかじめ定めたチャネルの電力設定値との差からリターンロスを判定するリターンロス判定部とを含む。リターンロス判定部は、リターンロスがあらかじめ定められた閾値を超えた場合に、負荷インピーダンスの不良と判定する。
本基地局送信機においても、電力検出部として、反射信号モニタ部から得られた反射信号から共通パイロットチャネルの電力を復調してその電力値を検出する共通パイロットチャネル電力検出部を備えることが望ましい。この場合、リターンロス判定部は、検出された電力値とベースバンド信号発生部から与えられる共通パイロットチャネル送信電力設定値との差からリターンロスを判定する。あるいはまた、電力検出部として、反射信号モニタ部から得られた反射信号から任意の共通チャネルまたは個別チャネルの電力を復調してその電力を検出する電力検出部を備えても良い。この場合、リターンロス判定部は、電力検出部における電力検出タイミングに対応する共通チャネルまたは個別チャネルの電力設定値をベースバンド信号発生部から得て、検出された電力値とベースバンド信号発生部から与えられる電力設定値との差からリターンロスを判定する。

図１は、従来の負荷インピーダンス不良検出方式の構成を示したブロック図である。
図２は、本発明による負荷インピーダンス不良検出方式の効果及び従来の負荷インピーダンス不良検出方式の問題点を説明するための特性図である。
図３は、本発明による負荷インピーダンス不良検出方式を実現するための好ましい実施の形態の構成を示したブロック図である。
図４は、本発明による負荷インピーダンス不良検出方式を実現するための別の実施の形態の構成を示したブロック図である。

図３は本発明を実施するための好ましい形態のブロック図を示す。本発明は、特に移動通信に用いられるＣＤＭＡ方式の基地局送信機への適用に適している。本実施の形態においては、図１で説明した出力信号モニタ部１０５を省略すると共に、電力検出部１０９に代えて、共通パイロットチャネル（以下、ＣＰＩＣＨと略記する）電力検出部１１１を備える。そして、リターンロス判定部１１２は、ベースバンド信号発生部１０１から与えられるＣＰＩＣＨ送信電力設定値１１３と、ＣＰＩＣＨ電力検出部１１１から得られたＣＰＩＣＨ電力検出値とを比較してその差からリターンロスを判定する。
ＣＤＭＡ方式の基地局送信機においては、ベースバンド信号発生部１０１により、ＣＰＩＣＨなどの共通チャネルと各ユーザーのデータを扱う個別チャネルとが多重合成される。ＣＰＩＣＨの送信電力は常に一定であるが、個別チャネルの送信電力はユーザー単位で独立した電力制御が行われることにより、短時間に電力が変動している。また、個別チャネルはユーザーデータが無い場合にはなにも送信されないため、バースト送信になる。そのため、特にユーザー数が少ない時などは、全送信電力が短時間に大きく変動する場合がある。
ベースバンド信号発生部１０１の出力はＤ／Ａ変換部１０２にてアナログ信号に変換され、周波数変換部１０３に入力される。周波数変換部１０３は、入力信号を所望のＲＦ信号に変換して増幅部１０４に入力する。増幅部１０４は入力されたＲＦ信号を所望の送信電力に増幅した後、反射信号モニタ部１０６を経由して出力負荷１０７に供給する。
ところで、出力負荷１０７のインピーダンスと基地局送信機の出力との間に不整合が生じた場合、反射信号が発生する。不整合の度合いが大きければ大きいほど、反射信号のレベルは高くなる。反射信号は反射信号モニタ部１０６によって検出され、ＣＰＩＣＨ電力検出部１１１に出力される。
ＣＰＩＣＨ電力検出部１１１は、反射信号モニタ部１０６から得られた反射信号からＣＰＩＣＨを復調してその電力値を検出する。リターンロス判定部１１２は、ベースバンド信号発生部１０１から与えられるＣＰＩＣＨ送信電力設定値１１３と、ＣＰＩＣＨ電力検出部１１１から得られたＣＰＩＣＨ電力検出値とを比較し、その差からリターンロスを判定する。リターンロス判定部１１２は、リターンロスがあらかじめ定められた閾値を超えた場合に、負荷インピーダンスの不良と判定する。負荷インピーダンス不良と判定された場合には、例えばアラームによる報知や送信の停止等が行われる。
次に、図２をも参照して本実施の形態の動作について説明する。図２は、前述したように、基地局送信機の出力電力の時間変動の例を示す。図２において、全送信電力は常に変動しているが、ＣＰＩＣＨ電力は常に一定である。また、出力負荷インピーダンスの不整合に起因する反射信号は、全送信電力、ＣＰＩＣＨ電力のいずれにおいてもそれぞれの出力電力値から一定量だけ減衰した信号となる。例えば、ＣＰＩＣＨ電力（出力）を３０ｄＢｍ、出力負荷インピーダンスの不整合に起因する反射電力値が（出力電力値−１５ｄＢ）とした場合、反射信号におけるＣＰＩＣＨ電力値（反射）は１５ｄＢｍとなる。
図３において、ＣＰＩＣＨ電力検出部１１１は、反射信号モニタ部１０６から得られた反射信号からＣＰＩＣＨを復調してその電力値を検出する。通常、反射信号モニタ部１０６の出力は、出力負荷からの反射電力に対して一定のロスを生じている。しかし、このロスに対する補正は簡単に実現できるので、ここではそのロスは無視して考える。
図２の例においては、ＣＰＩＣＨ電力検出部１１１で検出されるＣＰＩＣＨ電力値（反射）は１５ｄＢｍであり、ベースバンド信号発生部１０１から与えられるＣＰＩＣＨ送信電力設定値１１３は３０ｄＢｍである。リターンロス判定部１１２は、これらの２つの値の差からリターンロスは１５ｄＢであると判定することができる。この結果は、全送信電力の変動の影響を受けることなく、常に正確に判定可能である。従って、リターンロス判定部１１２はリターンロスがあらかじめ定められた閾値を超えた場合に、負荷インピーダンスの不良と判定することが可能となる。
また、本形態によれば送信電力が常に一定であるＣＰＩＣＨ電力（反射）を検出することで、送信電力が変動している状態や、高い電力の外来電波がある状態であっても、正確にリターンロスを判定することができるため、負荷インピーダンスの不良を検出可能となる。
本形態によれば更に、反射信号におけるＣＰＩＣＨ電力（反射）をリターンロスの判定に用いるため、その検出タイミングには特段の制約が無く、任意のタイミングでリターンロスの判定を行うことができる。これにより、負荷インピーダンス不良検出のための制御用ソフトウェアの割り込み処理の自由度が増す。
なお、図４に示すように、共通パイロットチャネルの電力検出を行うＣＰＩＣＨ電力検出部１１１に代えて、任意の共通チャネルまたは個別チャネルの電力検出を行う電力検出部１１５を使用しても良い。この場合、リターンロス判定部１１６は、電力検出部１１５における電力検出タイミングに対応する共通チャネルまたは個別チャネルの電力設定値１１７をベースバンド信号発生部１０１から得て判定を行うことで、上述と同様の効果を得ることが可能である。
本発明による負荷インピーダンス不良検出方式は、以下のような効果を奏する。
第一の効果は、反射信号におけるあらかじめ定められたチャネル、例えばＣＰＩＣＨの電力を測定し、これに対応するＣＰＩＣＨ送信電力設定値と比較することでリターンロスを判定するので、全送信電力の変動の影響を受けることなく、常に正確にリターンロスを判定できる。
第二の効果は、反射信号におけるあらかじめ定められたチャネル、例えばＣＰＩＣＨの電力を測定し、これに対応するＣＰＩＣＨ送信電力設定値と比較することでリターンロスを判定するので、出力負荷がアンテナの場合であって、高い電力の外来電波を受信してしまった場合であっても、それを反射波として誤検出することなく、常に正確にリターンロスを判定できる。

本発明は、例えば移動通信に用いられるＣＤＭＡ方式の基地局送信機への適用に適している。

Claims (9)

1. ベースバンド信号発生部と、反射信号を検出するための反射信号モニタ部とを含むＣＤＭＡ方式の基地局送信機における負荷インピーダンス不良検出方式において、
   前記反射信号モニタ部から得られた反射信号からあらかじめ定めたチャネルの電力を検出する電力検出部と、
   該電力検出部で検出された電力値と、前記ベースバンド信号発生部から与えられる前記あらかじめ定めたチャネルの電力設定値との差からリターンロスを判定し、該リターンロスがあらかじめ定められた閾値を超えた場合に、負荷インピーダンスの不良と判定するリターンロス判定部とを備えたことを特徴とする負荷インピーダンス不良検出方式。
2. 前記電力検出部として、前記反射信号モニタ部から得られた反射信号から共通パイロットチャネルの電力を復調してその電力値を検出する共通パイロットチャネル電力検出部を備え、
   前記リターンロス判定部は、検出された電力値と前記ベースバンド信号発生部から与えられる共通パイロットチャネル送信電力設定値との差から前記リターンロスを判定することを特徴とする請求項１に記載の負荷インピーダンス不良検出方式。
3. 前記電力検出部として、前記反射信号モニタ部から得られた反射信号から任意の共通チャネルまたは個別チャネルの電力を復調してその電力を検出する電力検出部を備え、
   前記リターンロス判定部は、前記電力検出部における電力検出タイミングに対応する前記共通チャネルまたは個別チャネルの電力設定値を前記ベースバンド信号発生部から得て、検出された電力値と前記ベースバンド信号発生部から与えられる電力設定値との差から前記リターンロスを判定することを特徴とする請求項１に記載の負荷インピーダンス不良検出方式。
4. 前記基地局送信機は、前記ベースバンド信号発生部と、該ベースバンド信号発生部の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、該Ｄ／Ａ変換部からの信号を所望のＲＦ信号に変換する周波数変換部と、前記ＲＦ信号を所望の送信電力に増幅した後、前記反射信号モニタ部を経由して出力負荷に供給する増幅部とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の負荷インピーダンス不良検出方式。
5. 前記リターンロスの判定は任意のタイミングで行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の負荷インピーダンス不良検出方式。
6. 負荷インピーダンス不良が判定される出力負荷はアンテナであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の負荷インピーダンス不良検出方式。
7. ベースバンド信号発生部と、
   反射信号を検出するための反射信号モニタ部と、
   前記ベースバンド信号発生部の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、
   該Ｄ／Ａ変換部からの信号を所望のＲＦ信号に変換する周波数変換部と、
   前記ＲＦ信号を所望の送信電力に増幅した後、前記反射信号モニタ部を経由して出力負荷に供給する増幅部と、
   前記反射信号モニタ部から得られた反射信号からあらかじめ定めたチャネルの電力を検出する電力検出部と、
   該電力検出部で検出された電力値と、前記ベースバンド信号発生部から与えられる前記あらかじめ定めたチャネルの電力設定値との差からリターンロスを判定し、該リターンロスがあらかじめ定められた閾値を超えた場合に、負荷インピーダンスの不良と判定するリターンロス判定部とを備えたことを特徴とするＣＤＭＡ方式の基地局送信機。
8. 前記電力検出部として、前記反射信号モニタ部から得られた反射信号から共通パイロットチャネルの電力を復調してその電力値を検出する共通パイロットチャネル電力検出部を備え、
   前記リターンロス判定部は、検出された電力値と前記ベースバンド信号発生部から与えられる共通パイロットチャネル送信電力設定値との差から前記リターンロスを判定することを特徴とする請求項７に記載のＣＤＭＡ方式の基地局送信機。
9. 前記電力検出部として、前記反射信号モニタ部から得られた反射信号から任意の共通チャネルまたは個別チャネルの電力を復調してその電力を検出する電力検出部を備え、
   前記リターンロス判定部は、前記電力検出部における電力検出タイミングに対応する前記共通チャネルまたは個別チャネルの電力設定値を前記ベースバンド信号発生部から得て、検出された電力値と前記ベースバンド信号発生部から与えられる電力設定値との差から前記リターンロスを判定することを特徴とする請求項７に記載のＣＤＭＡ方式の基地局送信機。

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