(57)【要約】【課題】無線基地局側アンテナと無線通信端末側アンテナとの間の異常発信を的確に検出し、検出した場合に中継増幅装置を保護する。【解決手段】無線基地局２と端末３との間で送受信される無線信号を増幅して中継する中継増幅装置１が、当該無線信号に含まれる運用帯域以外の帯域のうち、運用帯域よりも低い帯域の第１の熱雑音の電圧レベルが第１の基準値を超えていると判断し、運用帯域よりも高い帯域の第２の熱雑音の電圧レベルが第２の基準値を超えていると判断し、中継増幅装置１から無線基地局２へ出力される上り無線信号の電圧レベルが第３の基準値を超えているかどうかを判断した場合、あらかじめ設定された時間、無線基地局２から端末３へ送信される下り無線信号および端末３から無線基地局２へ送信される上り無線信号の増幅率を現在の増幅率よりも小さな値に制御する。【選択図】図１
2011171985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局と無線通信端末との間で送受信される無線信号を中継する中継増幅装置であって、
前記無線基地局から前記無線通信端末へ送信される下り無線信号を可変の増幅率で増幅して出力する第１の可変増幅部と、
前記無線通信端末から前記無線基地局へ送信される上り無線信号を可変の増幅率で増幅して出力する第２の可変増幅部と、
前記無線信号に含まれる運用帯域以外の帯域である非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも低い帯域の第１の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第１の基準値を超えているかどうかを判断し、前記非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも高い帯域の第２の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第２の基準値を超えているかどうかを判断する検波比較部と、
当該中継増幅装置から前記無線基地局へ出力される上り無線信号の電圧レベルがあらかじめ設定された第３の基準値を超えているかどうかを判断する検波部と、
前記検波比較部が前記第１の熱雑音の電圧レベルが前記第１の基準値を超えていると判断し、前記第２の熱雑音の電圧レベルが前記第２の基準値を超えていると判断し、前記検波部が、前記無線基地局へ出力される無線信号の電圧レベルが前記第３の基準値を超えていると判断した場合、あらかじめ設定された時間、前記第１の可変増幅部および前記第２の可変増幅部における増幅率を現在の増幅率よりも小さな値に制御する制御部とを有する中継増幅装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中継増幅装置において、
前記検波比較部は、前記無線通信端末から前記無線基地局へ送信される上り無線信号に含まれる運用帯域以外の帯域である非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも低い帯域の第１の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第１の基準値を超えているかどうかを判断し、前記非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも高い帯域の第２の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第２の基準値を超えているかどうかを判断することを特徴とする中継増幅装置。
【請求項３】
請求項１に記載の中継増幅装置において、
前記検波比較部は、
前記無線基地局から前記無線通信端末へ送信される下り無線信号に含まれる運用帯域以外の帯域である非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも低い帯域の第１の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第１の基準値を超えているかどうかを判断する第１の検波比較部と、
前記無線通信端末から前記無線基地局へ送信される上り無線信号に含まれる運用帯域以外の帯域である非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも高い帯域の第２の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第２の基準値を超えているかどうかを判断する第２の検波比較部とを有することを特徴とする中継増幅装置。
【請求項４】
請求項１に記載の中継増幅装置において、
前記制御部は、あらかじめ設定された時間、前記第１の可変増幅部および前記第２の可変増幅部における増幅率を現在の増幅率よりも小さな値に制御した回数が、あらかじめ設定された回数となった場合、永続的に前記第１の可変増幅部および前記第２の可変増幅部における増幅率を現在の増幅率よりも小さな値に制御することを特徴とする中継増幅装置。
【請求項５】
請求項４に記載の中継増幅装置において、
前記制御部は、あらかじめ設定された時間、前記第１の可変増幅部および前記第２の可変増幅部における増幅率を現在の増幅率よりも小さな値に制御した回数が、あらかじめ設定された回数となった場合、外部へ警報を出力することを特徴とする中継増幅装置。
【請求項６】
無線基地局と無線通信端末との間で送受信される無線信号を中継する中継増幅方法であって、
前記無線基地局から前記無線通信端末へ送信される下り無線信号を可変となる第１の増幅率で増幅して出力する処理と、
前記無線通信端末から前記無線基地局へ送信される上り無線信号を可変となる第２の増幅率で増幅して出力する処理と、
前記無線信号に含まれる運用帯域以外の帯域である非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも低い帯域の第１の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第１の基準値を超えているかどうかを判断する処理と、
前記非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも高い帯域の第２の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第２の基準値を超えているかどうかを判断する処理と、
前記無線基地局へ出力される無線信号の電圧レベルがあらかじめ設定された第３の基準値を超えているかどうかを判断する処理と、
前記第１の熱雑音の電圧レベルが前記第１の基準値を超えていると判断し、前記第２の熱雑音の電圧レベルが前記第２の基準値を超えていると判断し、前記無線基地局へ出力される無線信号の電圧レベルが前記第３の基準値を超えていると判断した場合、あらかじめ設定された時間、前記第１の増幅率および前記第２の増幅率を現在の増幅率よりも小さな値に制御する処理とを行う中継増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局と無線通信端末との間で送受信される無線信号を中継して増幅する中継増幅装置および中継増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、無線基地局と無線通信端末との間で送受信される無線信号を中継する中継増幅装置は、運用帯域内の下り無線信号および上り無線信号それぞれの一部を検波し、その無線信号の出力レベルが所定の基準値を超えた場合、異常発振状態と判断している（例えば、特許文献１参照。）。そして、異常発振状態と判断した場合、信号の減衰量を制御する（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２２５１０２号公報
【特許文献２】特開２００８−２８３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術においては、それぞれ過大な無線信号（通信しているキャリアを含む）が入力された場合においては、異常発振状態でないにもかかわらず、異常発振であるという誤った判定をしてしまうという問題点がある。
【０００５】
また、無線基地局側アンテナとして長い同軸ケーブルを用いることにより、無線基地局側アンテナを中継増幅装置や無線通信端末側アンテナから十分離した地点に設置することもある。その場合、設置後に無線基地局側アンテナと無線通信端末側アンテナとの間に存在していた障害物が撤去されたことにより結合量が悪化し、異常発振状態になることがある。その異常発振状態が長時間継続した場合には、携帯電話システムの回線設計で定めた干渉電力を超えるはるかに大きな熱雑音を輻射するため、システムの加入者容量の低下を招いてしまうという問題点がある。また、過大出力状態になっているため、下り系増幅部および上り系増幅部が故障または劣化するおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、上述した課題を解決する中継増幅装置および中継増幅方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の中継増幅装置は、
無線基地局と無線通信端末との間で送受信される無線信号を中継する中継増幅装置であって、
前記無線基地局から前記無線通信端末へ送信される下り無線信号を可変の増幅率で増幅して出力する第１の可変増幅部と、
前記無線通信端末から前記無線基地局へ送信される上り無線信号を可変の増幅率で増幅して出力する第２の可変増幅部と、
前記無線信号に含まれる運用帯域以外の帯域である非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも低い帯域の第１の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第１の基準値を超えているかどうかを判断し、前記非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも高い帯域の第２の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第２の基準値を超えているかどうかを判断する検波比較部と、
当該中継増幅装置から前記無線基地局へ出力される上り無線信号の電圧レベルがあらかじめ設定された第３の基準値を超えているかどうかを判断する検波部と、
前記検波比較部が前記第１の熱雑音の電圧レベルが前記第１の基準値を超えていると判断し、前記第２の熱雑音の電圧レベルが前記第２の基準値を超えていると判断し、前記検波部が、前記無線基地局へ出力される無線信号の電圧レベルが前記第３の基準値を超えていると判断した場合、あらかじめ設定された時間、前記第１の可変増幅部および前記第２の可変増幅部における増幅率を現在の増幅率よりも小さな値に制御する制御部とを有する。
【０００８】
また、本発明の中継増幅方法は、
無線基地局と無線通信端末との間で送受信される無線信号を中継する中継増幅方法であって、
前記無線基地局から前記無線通信端末へ送信される下り無線信号を可変となる第１の増幅率で増幅して出力する処理と、
前記無線通信端末から前記無線基地局へ送信される上り無線信号を可変となる第２の増幅率で増幅して出力する処理と、
前記無線信号に含まれる運用帯域以外の帯域である非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも低い帯域の第１の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第１の基準値を超えているかどうかを判断する処理と、
前記非運用帯域のうち、前記運用帯域よりも高い帯域の第２の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第２の基準値を超えているかどうかを判断する処理と、
前記無線基地局へ出力される無線信号の電圧レベルがあらかじめ設定された第３の基準値を超えているかどうかを判断する処理と、
前記第１の熱雑音の電圧レベルが前記第１の基準値を超えていると判断し、前記第２の熱雑音の電圧レベルが前記第２の基準値を超えていると判断し、前記無線基地局へ出力される無線信号の電圧レベルが前記第３の基準値を超えていると判断した場合、あらかじめ設定された時間、前記第１の増幅率および前記第２の増幅率を現在の増幅率よりも小さな値に制御する処理とを行う。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明においては、無線基地局側アンテナと無線通信端末側アンテナとの間の異常発信を的確に検出し、検出した場合に中継増幅装置を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の中継増幅装置の実施の一形態を示す図である。
【図２】図１に示した中継増幅装置の内部構成の一例を示す図である。
【図３】上り無線信号が図２に示したＢＰＦにて運用帯域幅に帯域制限される様子を示す図である。
【図４】図２に示した検波部の内部構成の一例を示す図である。
【図５】図２に示した下り無線信号用の検波比較部の内部構成の一例を示す図である。
【図６】図５に示したＢＰＦにて下り運用帯域以外の熱雑音が抽出される様子を示す図である。
【図７】図２に示した上り無線信号用の検波比較部の内部構成の一例を示す図である。
【図８】図７に示したＢＰＦにて上り運用帯域以外の熱雑音が抽出される様子を示す図である。
【図９】図２に示した制御部の内部構成の一例を示す図である。
【図１０】図９に示したカウンタの内部構成の一例を示す図である。
【図１１】図２に示した可変増幅部における制御電圧対利得を示すグラフである。
【図１２】異常発振時に熱雑音が増大する様子を示す図である。
【図１３】図２に示した中継増幅装置における中継増幅方法を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１に示した中継増幅装置の内部構成の他の例を示す図である。
【図１５】図１４に示した検波比較部の内部構成の一例を示す図である。
【図１６】図１５に示したＢＰＦにて上り運用帯域以外の熱雑音が抽出される様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の中継増幅装置の実施の一形態を示す図である。
【００１３】
本形態は図１に示すように、中継増幅装置１と、無線基地局２と、端末３とから構成されている。
【００１４】
無線基地局２は、一般的な無線基地局である。
【００１５】
端末３は、無線通信機能を有する無線通信端末である。
【００１６】
中継増幅装置１は、無線基地局２と端末３との間で送受信される無線信号を中継して、信号レベルを増幅する。また、中継増幅装置１は、無線基地局２との間で無線通信するためのアンテナ１０と、端末３との間で無線通信するためのアンテナ１１とが具備されている。
【００１７】
図２は、図１に示した中継増幅装置１の内部構成の一例を示す図である。
【００１８】
図１に示した中継増幅装置１には図２に示すように、アンテナ１０と、ＤＵＰ２０と、増幅部３０と、カプラ４０と、ＢＰＦ５０と、可変増幅部６０と、アンテナ１１と、ＤＵＰ２１と、増幅部３１と、カプラ４１と、ＢＰＦ５１と、可変増幅部６１と、検波部７０と、検波比較部８０，８１と、制御部９０とが設けられている。以下、中継増幅装置１内で処理される信号を「（上り／下り）無線信号」と称するが、アンテナ１０およびアンテナ１１にて、無線基地局２や端末３との間で送受信される無線信号が、中継増幅装置１内では電気的信号へ変換されることは言うまでもない。
【００１９】
アンテナ１０は、無線基地局２から送信されてきた下り無線信号を受信し、ＤＵＰ２０へ出力する。また、アンテナ１０は、ＤＵＰ２０から出力されてきた上り無線信号を無線基地局２へ送信する。
【００２０】
ＤＵＰ２０は、アンテナ１０から出力されてきた下り無線信号を増幅部３０へ出力する。また、ＤＵＰ２０は、検波部７０から出力されてきた上り無線信号をアンテナ１０へ出力する。
【００２１】
増幅部３０は、ＤＵＰ２０から出力されてきた下り無線信号をあらかじめ設定された増幅率で増幅する。また、増幅部３０は、増幅した下り無線信号をカプラ４０へ出力する。
【００２２】
カプラ４０は、増幅部３０から出力されてきた下り無線信号をＢＰＦ５０へ出力する。このとき、カプラ４０は、増幅部３０から出力されてきた下り無線信号を殆ど損失することなくＢＰＦ５０へ伝達する。また、カプラ４０は、増幅部３０から出力されてきた下り無線信号の一部を抽出して検波比較部８０へ出力する。ここで、カプラ４０から抽出される下り無線信号の一部の出力は、約−２０ｄＢ値になるように設定しておく。
【００２３】
ＢＰＦ５０は、カプラ４０から出力されてきた下り無線信号について、下り運用帯域の帯域制限を行うバンドパスフィルタである。また、ＢＰＦ５０は、帯域制限を行った下り無線信号を可変増幅部６０へ出力する。
【００２４】
可変増幅部６０は、ＢＰＦ５０から出力されてきた下り無線信号を増幅する第１の可変増幅部である。なお、この増幅率（利得）は、制御部９０から可変に制御される第１の増幅率である。また、可変増幅部６０は、増幅した下り無線信号をＤＵＰ２１へ出力する。
【００２５】
アンテナ１１は、端末３から送信されてきた上り無線信号を受信し、ＤＵＰ２１へ出力する。また、アンテナ１１は、ＤＵＰ２１から出力されてきた下り無線信号を端末３へ送信する。
【００２６】
ＤＵＰ２１は、アンテナ１１から出力されてきた上り無線信号を増幅部３１へ出力する。また、ＤＵＰ２１は、可変増幅部６０から出力されてきた下り無線信号をアンテナ１１へ出力する。なお、ＤＵＰ２０およびＤＵＰ２１の通過帯域幅は広いため、上り系と下り系ともに運用帯域幅外の熱雑音がアンテナ１０およびアンテナ１１から輻射されないようにしている。
【００２７】
増幅部３１は、ＤＵＰ２１から出力されてきた上り無線信号をあらかじめ設定された増幅率で増幅する。また、増幅部３１は、増幅した上り無線信号をカプラ４１へ出力する。
【００２８】
カプラ４１は、増幅部３１から出力されてきた上り無線信号をＢＰＦ５１へ出力する。このとき、カプラ４１は、増幅部３１から出力されてきた上り無線信号を殆ど損失することなくＢＰＦ５１へ伝達する。また、カプラ４１は、増幅部３１から出力されてきた上り無線信号の一部を抽出して検波比較部８１へ出力する。ここで、カプラ４１から抽出される上り無線信号の一部の出力は、約−２０ｄＢ値になるように設定しておく。
【００２９】
ＢＰＦ５１は、カプラ４１から出力されてきた上り無線信号について、上り運用帯域の帯域制限を行うバンドパスフィルタである。また、ＢＰＦ５１は、帯域制限を行った下り無線信号を可変増幅部６１へ出力する。
【００３０】
図３は、上り無線信号が図２に示したＢＰＦ５１にて運用帯域幅に帯域制限される様子を示す図である。
【００３１】
図３に示すように、上り無線信号に含まれる熱雑音が増幅部３１によって増幅された後、ＢＰＦ５１によってほぼ運用帯域幅に帯域制限される。増幅部３０により増幅された下り無線信号に含まれる熱雑音もＢＰＦ５０によって上り系同様に、運用帯域幅に帯域制限される。
【００３２】
可変増幅部６１は、ＢＰＦ５１から出力されてきた上り無線信号を増幅する第２の可変増幅部である。なお、この増幅率（利得）は、制御部９０から可変に制御される第２の増幅率である。また、可変増幅部６１は、増幅した上り無線信号を検波部７０へ出力する。
【００３３】
検波部７０は、可変増幅部６１から出力されてきた上り無線信号の上り運用帯域の送信出力を検波し、当該送信出力の出力レベルが設定された基準値（第３の基準値）を超えたかどうかを判断する。また、検波部７０は、当該送信出力の出力レベルが設定された基準値（第３の基準値）を超えていると判断した場合、制御部９０へその旨を通知する。ここでは、検波部７０は、当該送信出力の出力レベルが設定された第３の基準値を超えると、制御部９０へＨｉｇｈレベルの信号を出力する。
【００３４】
図４は、図２に示した検波部７０の内部構成の一例を示す図である。
【００３５】
図２に示した検波部７０には図４に示すように、カプラ３０１と、終端抵抗３０２と、検波ダイオード３０３と、負荷抵抗３０４と、平滑コンデンサ３０５と、比較器３０６と、基準電圧３０７とが設けられている。
【００３６】
カプラ３０１は、可変増幅部６０から出力されてきた上り無線信号の一部を抽出する伝送ラインとカップリングラインとにより構成される。
【００３７】
検波ダイオード３０３は、カプラ３０１からの上り無線信号を検波する。
【００３８】
負荷抵抗３０４および平滑コンデンサ３０５は、半波整流された検波電流を平滑し、検波電圧を生成する。
【００３９】
比較器３０６は、負荷抵抗３０４および平滑コンデンサ３０５が生成した検波電圧と、所定の電圧に設定された基準電圧３０７とを比較する。検波電圧が基準電圧３０７を超えた場合、比較器３０６はＨｉｇｈレベルの信号を制御部９０へ出力する。ここで検波するのは、キャリアであり、運用帯域内に存在するキャリア数がシングルでも複数でもトータル送信出力として検波する。
【００４０】
また、基準電圧３０７は、通信している移動局（端末）が１台でも存在し、上り無線信号が入力されている場合に比較器３０６からＨｉｇｈレベルが出力されるように、システムの最大送信出力よりも１０ｄＢ程度低い値に設定しておく。
【００４１】
また、検波比較部８０は、カプラ４０から出力されてきた下り無線信号の一部について、検波を行う第１の検波比較部である。
【００４２】
図５は、図２に示した検波比較部８０の内部構成の一例を示す図である。
【００４３】
図２に示した検波比較部８０には図５に示すように、ＢＰＦ１０１と、増幅器１０２と、検波器１０３と、比較器１０４とが設けられている。
【００４４】
ＢＰＦ１０１は、カプラ４０から出力されてきた下り無線信号の一部から下り運用帯域外であり、下り運用帯域よりも低域側の熱雑音（低域側熱雑音）を帯域制限し、抽出する。また、ＢＰＦ１０１は、抽出した熱雑音を増幅器１０２へ出力する。なお、ＢＰＦ１０１として、急峻な切れを有するＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタを使用する。
【００４５】
増幅器１０２は、ＢＰＦ１０１から出力されてきた低域側熱雑音を増幅し、検波器１０３へ出力する。
【００４６】
検波器１０３は、検波ダイオード、負荷抵抗および平滑コンデンサから構成され、増幅器１０２から出力されてきた低域側熱雑音から検波電圧を生成する。また、検波器１０３は、生成した検波電圧を比較器１０４へ出力する。
【００４７】
比較器１０４は、検波器１０３から出力されてきた検波電圧と、あらかじめ設定された基準値（第１の基準値）とを比較する。検波器１０３から出力されてきた検波電圧が第１の基準値を超えた場合、制御部９０へその旨を通知する。ここでは、比較器１０４は、検波器１０３から出力されてきた検波電圧が第１の基準値を超えると、制御部９０へＨｉｇｈレベルの信号を出力する。
【００４８】
図６は、図５に示したＢＰＦ１０１にて下り運用帯域以外の熱雑音が抽出される様子を示す図である。
【００４９】
図６において、横軸が下り周波数、縦軸が出力レベル、ＢＰＦ１０１に入力される下り無線信号のスペクトラム波形を示している。ここでの下り無線信号は、実際に通信に使用するキャリアと、ＤＵＰ２０によって帯域制限された帯域上に存在する熱雑音とを含んでいる。図６の斜線部分は、運用帯域外の低域側熱雑音（運用帯域よりも低い帯域）であり、ＢＰＦ１０１により抽出される熱雑音帯域を示している。ここで熱雑音とは、ＫＴＢＦ＋Ｇであり、ＫＴ：ボルツマン定数（−１７４ｄＢｍ／Ｈｚ）、Ｂ：帯域幅、Ｆ：ノイズフィギュア（ＮＦ）、Ｇ：利得である。Ｂは、通信システムで決定されＮＣＤＭＡであれば１．２３ＭＨｚ、ＷＣＤＭＡであれば３．８４ＭＨｚとなり一定値、ＮＦはＤＵＰ２０の挿入損失と増幅部３０のＮＦによって決定される一定値、Ｇは増幅部３０の利得であり固定値のため一定値である。したがって、熱雑音の出力レベルは、常に安定しており、変動することはない。
【００５０】
また、検波比較部８１は、カプラ４１から出力されてきた上り無線信号の一部について、検波を行う第２の検波比較部である。
【００５１】
図７は、図２に示した検波比較部８１の内部構成の一例を示す図である。
【００５２】
図２に示した検波比較部８１には図７に示すように、ＢＰＦ２０１と、増幅器２０２と、検波器２０３と、比較器２０４とが設けられている。
【００５３】
ＢＰＦ２０１は、カプラ４１から出力されてきた上り無線信号の一部から上り運用帯域外であり、上り運用帯域よりも高域側の熱雑音（高域側熱雑音）を帯域制限し、抽出する。また、ＢＰＦ２０１は、抽出した熱雑音を増幅器２０２へ出力する。なお、ＢＰＦ２０１として、急峻な切れを有するＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタを使用する。
【００５４】
増幅器２０２は、ＢＰＦ２０１から出力されてきた高域側熱雑音を増幅し、検波器２０３へ出力する。
【００５５】
検波器２０３は、検波ダイオード、負荷抵抗および平滑コンデンサから構成され、増幅器２０２から出力されてきた高域側熱雑音から検波電圧を生成する。また、検波器２０３は、生成した検波電圧を比較器２０４へ出力する。
【００５６】
比較器２０４は、検波器１０３から出力されてきた検波電圧と、あらかじめ設定された基準値（第２の基準値）とを比較する。検波器２０３から出力されてきた検波電圧が第２の基準値を超えた場合、制御部９０へその旨を通知する。ここでは、比較器２０４は、検波器２０３から出力されてきた検波電圧が第２の基準値を超えると、制御部９０へＨｉｇｈレベルの信号を出力する。
【００５７】
図８は、図７に示したＢＰＦ２０１にて上り運用帯域以外の熱雑音が抽出される様子を示す図である。
【００５８】
図８において、横軸が上り周波数、縦軸が出力レベル、ＢＰＦ２０１に入力される上り無線信号のスペクトラム波形を示している。ここでの上り無線信号は、実際に通信に使用するキャリアと、ＤＵＰ２１によって帯域制限された帯域上に存在する熱雑音とを含んでいる。図８の斜線部分は、運用帯域外の高域側熱雑音（運用帯域よりも高い帯域）であり、ＢＰＦ２０１により抽出される熱雑音帯域を示している。上り系の熱雑音の出力レベルも、ＤＵＰ２１の挿入損失と増幅部３１のＮＦとによって決定される一定値のＦ、増幅部３１の利得によって決定される一定値のＧであり、常に安定しており変動することはない。
【００５９】
制御部９０は、検波比較部８０，８１および検波部７０から出力される信号に基づいて、可変増幅部６０，６１の増幅率（利得）を制御する。
【００６０】
図９は、図２に示した制御部９０の内部構成の一例を示す図である。
【００６１】
図２に示した制御部９０には図９に示すように、論理積回路４０１と、抵抗４０２と、コンデンサ４０３と、１ショットマルチ４０４と、カウンタ４０５と、論理和回路４０６と、分圧抵抗４０７，４０８と、ボルテジフォロア４０９，４１０とが設けられている。
【００６２】
論理積回路４０１は、検波比較部８０，８１および検波部７０と接続され、検波比較部８０，８１および検波部７０から出力されてきた信号の信号レベルがすべてＨｉｇｈレベルである場合、信号レベルがＨｉｇｈレベルである信号を出力する。
【００６３】
１ショットマルチ４０４は、論理積回路４０１から出力されてきた信号レベルがＨｉｇｈレベルである場合、抵抗４０２の抵抗値とコンデンサ４０３の容量との積によって決定される時間だけ、信号レベルがＨｉｇｈレベルとなる信号を出力する。
【００６４】
カウンタ４０５は、論理積回路４０１から出力されてきた信号の信号レベルがＨｉｇｈレベルである回数をカウントする。また、カウンタ４０５は、カウントした値が所定の値（例えば、「３」）となった際、信号レベルがＨｉｇｈレベルとなる信号を出力するとともに、警報を送出する。
【００６５】
論理和回路４０６は、１ショットマルチ４０４から出力された信号の信号レベルとカウンタ４０５から出力された信号の信号レベルとの少なくとも一方がＨｉｇｈレベルである場合、信号レベルがＨｉｇｈレベルとなる信号を出力する。
【００６６】
分圧抵抗４０７，４０８は、入力された信号の信号レベルがＨｉｇｈレベルである場合、所定の電圧を出力し、また、入力された信号の信号レベルがＬｏｗレベルである場合は、ゼロ電圧を出力する。
【００６７】
ボルテジフォロア４０９，４１０は、分圧抵抗４０７，４０８によって分圧された電圧を制御電圧としてそのまま可変増幅部６０，６１へ低インピーダンス出力でそれぞれ供給する。なお、ボルテジフォロア４０９，４１０の２つを設けているのは、下り系増幅部と上り系増幅部との間のアイソレーション（疎結合）を十分確保し、装置内部での異常発振を回避するためである。
【００６８】
なお、１ショットマルチ４０４の出力をＨｉｇｈレベルとする時間は、５ｓ（秒）程度とする。例えば、分圧抵抗４０７の抵抗値を１０ＫΩとし、また分圧抵抗４０８の抵抗値を１０ＫΩとすると、Ｈｉｇｈレベル（本実施例では３Ｖとする）時の分圧された電圧は約１．５Ｖとなり、１．５Ｖがボルテジフォロア４０９，４１０から制御電圧として可変増幅部６０，６１へそれぞれ供給される。すなわち、５ｓの時間だけ１．５Ｖ、それ以外の時間帯は０．１５Ｖ（Ｌｏｗ（０．３Ｖ以下）時の分圧された電圧は約０．１５Ｖ以下）が供給されることになる。これにより、可変増幅部６０，６１における増幅率（利得）を５ｓの時間だけ下げることになる。
【００６９】
図１０は、図９に示したカウンタ４０５の内部構成の一例を示す図である。
【００７０】
図９に示したカウンタ４０５は図１０に示すように、Ｄフリップフロップ５０１，５０２と、論理積回路５０３と、フリップフロップ５０４とから構成されている。
【００７１】
Ｄフリップフロップ（ＤＦＦ）５０１は、入力された信号の信号レベルがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ変化する立ち上がりを検出した時にＱ出力から出力する信号の信号レベルをＨｉｇｈレベルとする。
【００７２】
Ｄフリップフロップ（ＤＦＦ）５０２は、Ｄフリップフロップ５０１のＱ反転出力から出力される信号の信号レベルがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化する立ち上がりを検出した時にＱ出力から出力する信号の信号レベルをＨｉｇｈレベルとする。
【００７３】
論理積回路５０３は、Ｄフリップフロップ５０１のＱ出力とＤフリップフロップ５０２のＱ出力とがどちらもＨｉｇｈレベル時に、信号の信号レベルがＨｉｇｈレベルとなる信号を出力する。
【００７４】
フリップフロップ（ＦＦ）５０４は、論理積回路５０３から出力された信号の信号レベルがＨｉｇｈレベル時にＱ出力から出力する信号の信号レベルをＨｉｇｈレベルとする。すなわち、Ｄフリップフロップ５０１に入力された信号の信号レベルがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ変化する立ち上がりが３回発生すると、フリップフロップ５０４のＱ出力から出力する信号の信号レベルはＨｉｇｈレベルとなる。本実施例では２ビットカウンタのため、上述した回数は３回であるが、ＤＦＦを１個追加して３ビットカウンタを用いるものであってもよい。３ビットカウンタを用いた場合、立ち上がりが８回発生した時にフリップフロップ５０４のＱ出力から出力される信号の信号レベルはＨｉｇｈレベル（警報状態）となる。このとき、可変増幅部６０，６１における増幅率（利得）を永続的に下げることになる。つまり、可変増幅部６０，６１における増幅率（利得）を下げる時間が、上述した５ｓ間ではなくなる。
【００７５】
図１１は、図２に示した可変増幅部６０，６１における制御電圧対利得を示すグラフである。
【００７６】
図１１に示すように、制御電圧が低電圧時には最大利得、高電圧時には最小利得になっている。市販されている可変増幅器ＨＭＣ２８７を使えば、０〜０．３Ｖ時には２２ｄＢ（２Ｇ帯）、１．５Ｖ時には１０ｄＢ、３Ｖ時には−５ｄＢに設定できるため、容易に利得可変を実現できる。
【００７７】
また、１ショットマルチ４０４が５ｓ動作している時間は、ボルテジフォロア４０９，４１０から可変増幅部６０，６１へそれぞれ出力される制御電圧は１．５Ｖとなるため、可変増幅部６０，６１の利得は２２ｄＢから１０ｄＢへ低減される。すなわち、５ｓの時間だけ下り系で約１２ｄＢ、上り系で約１２ｄＢの利得低下状態が作られる。
【００７８】
図１２は、異常発振時に熱雑音が増大する様子を示す図である。
【００７９】
図１２に示すように、アンテナ１０とアンテナ１１との間の結合量が、中継増幅装置１の利得よりも大きくなった時に異常発振状態となり、上り周波数軸上の上り無線信号に含まれるキャリアや熱雑音が増大することを示している。下り周波数軸上の下り無線信号に含まれるキャリアや熱雑音も同様に増大する。安定している運用帯域外の熱雑音の出力レベルも増大するため、例えば５ｄＢ以上増大したら異常発振状態と判定するように検波比較部８０，８１の基準値を設定しておく。
【００８０】
なお、下り無線信号の増幅率（利得）と、上り無線信号の増幅率（利得）とは、同じ値に設定されている。
【００８１】
以下に、本形態における中継増幅方法について説明する。
【００８２】
図１３は、図２に示した中継増幅装置１における中継増幅方法を説明するためのフローチャートである。
【００８３】
まず、検波比較部８０によって、無線基地局２から送信されてきた下り無線信号のうち、下り運用帯域以外の帯域である非運用帯域のうち、下り運用帯域よりも低い帯域の第１の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第１の基準値を超えているかどうかが判断される（ステップＳ１）。
【００８４】
また、検波比較部８１によって、端末３から送信されてきた上り無線信号のうち、上り運用帯域以外の帯域である非運用帯域のうち、上り運用帯域よりも高い帯域の第２の熱雑音の電圧レベルがあらかじめ設定された第２の基準値を超えているかどうかが判断される（ステップＳ２）。
【００８５】
また、検波部７０によって、無線基地局２へ出力される上り無線信号の電圧レベルがあらかじめ設定された第３の基準値を超えているかどうかが判断される（ステップＳ３）。つまり、可変増幅部６１から出力されてきた上り無線信号の上り運用帯域の送信出力が検波され、当該送信出力の出力レベルが第３の基準値を超えたかどうかが、検波部７０によって判断される。
【００８６】
なお、ステップＳ１、Ｓ２およびＳ３の処理は、上述したように並行して行われる。
【００８７】
ステップＳ１、Ｓ２およびＳ３の判断がすべて「Ｙｅｓ」である場合、制御部９０によって、可変増幅部６０，６１における増幅率（利得）が下げられる（ステップＳ４）。
【００８８】
また、制御部９０のカウンタ４０５が１つカウントアップされる（ステップＳ５）。
【００８９】
カウンタ４０５の値が閾値（上述したように、２ビットカウンタであれば「３」）と同じ値である場合（ステップＳ６のＹｅｓ）、制御部９０から外部へ警報が発せられる（ステップＳ７）。
【００９０】
一方、カウンタ４０５の値が閾値と同じ値ではない場合（ステップＳ６のＮｏ）、所定の時間（上述した例では、５ｓ間）待機され（ステップＳ８）、ステップＳ４で下げられた増幅率（利得）が元の値に戻され（ステップＳ９）、再度ステップＳ１の処理が行われる。つまり、上述した例では、５ｓの時間だけ、可変増幅部６０，６１における増幅率（利得）が、現在の増幅率よりも小さな値に下げられることとなる。
【００９１】
このように、本発明では、中継増幅装置１の下り無線信号および上り無線信号に含まれる運用帯域外の熱雑音を検出する機能と、上り無線信号の運用帯域内の送信出力を検出する機能を具備し、両アンテナ間の結合量悪化による異常発振状態を的確に検出し、下り系増幅部と上り系増幅部の利得をあらかじめ設定した小さな値に制御し、異常状態を回避することにより、携帯電話システムの加入者容量の低下や長時間の過大出力状態による下り系および上り系増幅部の故障または劣化の回避を行うと共に警報を発することができる。
【００９２】
以下に、具体的な数値を用いて、本形態の動作を説明する。
【００９３】
アンテナ１０とアンテナ１１との間の結合量Ｘ（ｄＢ）が中継増幅装置１の下り系または上り系増幅部の利得Ｙ（ｄＢ）よりも大きな正常状態について説明する。
【００９４】
例えば、結合量Ｘが−７０ｄＢで利得Ｙが６５ｄＢの場合には、−Ｘ≦Ｙの式に合致しないため、異常発振状態にはならない。
【００９５】
この場合は、検波比較部８０，８１それぞれでは、検波器１０３，２０３により生成される検波電圧は、比較器１０４，２０４の比較基準値よりも小さいため、制御部９０に対してＬｏｗレベルとなる信号を出力している。
【００９６】
制御部９０では、検波比較部８０，８１および検波部７０の３つの入力のうち、１つでも信号レベルがＬｏｗレベルのものがあれば論理積回路４０１から出力される信号の信号レベルがＬｏｗレベルになる。そのため、論理和回路４０６から出力される信号の信号レベルもＬｏｗレベルとなり、可変増幅部６０，６１には約０Ｖが供給されることより、図１１に示すように可変増幅部６０，６１の利得は最大利得に設定されている。カウンタ４０５から出力される信号の信号レベルもＬｏｗレベルのため、警報は送出されない。
【００９７】
一方、アンテナ１０とアンテナ１１との間の結合量Ｘ（ｄＢ）が中継増幅装置１の下り系または上り系増幅部の利得Ｙ（ｄＢ）よりも小さくなり、異常発振状態になった場合について説明する。
【００９８】
例えば、結合量Ｘが−６０ｄＢで利得Ｙが６５ｄＢの場合には、−Ｘ≦Ｙの式に合致するため、異常発振状態になる。異常発振状態とは、アンテナ１１から輻射される下り無線信号の出力の一部がアンテナ１０に帰還され、同時にアンテナ１０から輻射される上り無線信号の出力の一部がアンテナ１１に帰還されることにより、下り系および上り系増幅部が異常な過入力動作状態になることである。異常発振状態になると、図１２に示すように、カプラ４１を伝達する周波数軸上の上り無線信号に含まれるキャリア出力や熱雑音出力が増大する。
【００９９】
カプラ４１から一部が抽出されるが、同様なスペクトラム波形になっている。下り系においても、カプラ４０を伝達する下り無線信号に含まれるキャリア出力および熱雑音出力は同様に増大し、カプラ４０から抽出される一部出力も同様なスペクトラム波形になっている。
【０１００】
検波比較部８０，８１では、異常発振状態であれば、検波電圧が比較基準値よりも大きくなる（本実施例では比較基準値として正常状態から５ｄＢアップに設定）ため、出力信号としてＨｉｇｈレベルの信号を送出する。
【０１０１】
検波部７０では、運用帯域内に存在するキャリアを検波するものであり、本実施例では基準電圧３０７としてシステムの最大送信出力よりも１０ｄＢ程度低い点に設定しているため、１台の移動局（端末）が通信状態にあり、上り無線信号が存在すれば制御部９０に対して必ずＨｉｇｈレベルを送出する。移動局が１台も通信状態ではなく、上り無線信号が無い状態であれば、Ｌｏｗレベルを送出している。
【０１０２】
すなわち、上り無線信号が存在する状態で異常発振状態になった場合には、制御部９０に入力される上述した３つの信号の信号レベルはすべてＨｉｇｈレベルになる。そのため、論理積回路４０１から出力される信号の信号レベルはＨｉｇｈレベルとなり、１ショットマルチの４０４により約５ｓだけ可変増幅部６０，６１に約１．５Ｖが供給される。それにより、図１１に示すように可変増幅部６０，６１の利得が１０数ｄＢ低下する。
【０１０３】
その後、元の利得に戻るが、上り無線信号が存在しかつ異常発振状態を継続していれば再度約５ｓ間、可変増幅部６０，６１の利得が１０数ｄＢ低下する。その後、元の利得に戻るが、上り無線信号が存在しかつ異常発振状態を継続していれば３回目の制御となるため、カウンタ４０５から出力される信号の信号レベルがＨｉｇｈレベルになることより、永続的に可変増幅部６０，６１の利得は１０数ｄＢ低下状態になる。それと共に制御部９０から警報を送出する。本実施例では、カウンタ４０５は２ビット（３回）であるが、３ビット（８回）、４ビット（１６回）に変更することは可能である。
【０１０４】
以上説明したように、本発明においては、以下に記載するような効果を奏する。
【０１０５】
第１の効果は、中継増幅装置１の下り無線信号および上り無線信号に含まれる運用帯域外の熱雑音を検出することにより、両アンテナ間の結合量悪化による異常発振を的確に検出できることである。
【０１０６】
第２の効果は、異常発振状態を的確に検出した後に、下り系増幅部と上り系増幅部との利得をあらかじめ設定した小さな値に制御するため、携帯電話システムの加入者容量の低下や長時間の過大出力状態による下り系および上り系増幅部故障または劣化を回避できることである。
【０１０７】
第３の効果は、異常発振状態を的確に検出した後に、警報を送出できることである。
【０１０８】
図１４は、図１に示した中継増幅装置１の内部構成の他の例を示す図である。
【０１０９】
図１４に示した構成例は、図２に示したカプラ４０が削除された構成となっている。また、図２に示した検波比較部８０，８１の代わりに検波比較部８２を設けた構成となっている。
【０１１０】
図１５は、図１４に示した検波比較部８２の内部構成の一例を示す図である。
【０１１１】
図１４に示した検波比較部８２には図１５に示すように、ＢＰＦ２０１と、増幅器２０２と、検波器２０３と、比較器２０４と、分配器６０１と、ＢＰＦ６０２と、増幅器６０３と、検波器６０４と、比較器６０５とが設けられている。
【０１１２】
分配器６０１は、カプラ４１から出力されてきた上り無線信号の一部を２分配し、ＢＰＦ２０１とＢＰＦ６０２とへ出力する。
【０１１３】
ＢＰＦ２０１は、分配器６０１から出力されてきた上り無線信号の一部から上り運用帯域外であり、上り運用帯域よりも高域側の熱雑音（高域側熱雑音）を帯域制限し、抽出する。その他の動作は、図７を用いて説明したものと同じである。
【０１１４】
また、増幅器２０２、検波器２０３および比較器２０４の動作は、図７を用いて説明したものと同じである。
【０１１５】
ＢＰＦ６０２は、分配器６０１から出力されてきた上り無線信号の一部から上り運用帯域外であり、上り運用帯域よりも低域側の熱雑音（低域側熱雑音）を帯域制限し、抽出する。また、ＢＰＦ６０２は、抽出した熱雑音を増幅器６０３へ出力する。なお、ＢＰＦ６０２として、急峻な切れを有するＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタを使用する。
【０１１６】
増幅器６０３は、ＢＰＦ２０１から出力されてきた低域側熱雑音を増幅し、検波器６０４へ出力する。
【０１１７】
検波器６０４は、検波ダイオード、負荷抵抗および平滑コンデンサから構成され、増幅器６０３から出力されてきた低域側熱雑音から検波電圧を生成する。また、検波器６０４は、生成した検波電圧を比較器６０５へ出力する。
【０１１８】
比較器６０５は、検波器６０４から出力されてきた検波電圧と、あらかじめ設定された基準値（第１の基準値）とを比較する。検波器６０４から出力されてきた検波電圧が第１の基準値を超えた場合、制御部９０へその旨を通知する。ここでは、比較器６０５は、検波器６０４から出力されてきた検波電圧が第１の基準値を超えると、制御部９０へＨｉｇｈレベルの信号を出力する。
【０１１９】
図１６は、図１５に示したＢＰＦ２０１，６０２にて上り運用帯域以外の熱雑音が抽出される様子を示す図である。
【０１２０】
図１６において、横軸が上り周波数、縦軸が出力レベル、ＢＰＦ２０１，６０２に入力される上り無線信号のスペクトラム波形を示している。
【０１２１】
アンテナ１０とアンテナ１１との間の結合量Ｘ（ｄＢ）が中継増幅装置１の下り系または上り系増幅部の利得Ｙ（ｄＢ）よりも大きな正常状態においては、熱雑音出力は常に安定しているため、ＢＰＦ２０１によって抽出された高域側熱雑音レベルおよびＢＰＦ６０２によって抽出された低域側熱雑音レベルも安定している。そのため、それぞれの検波電圧も安定した値になっている。
【０１２２】
一方、アンテナ１０とアンテナ１１との間の結合量Ｘ（ｄＢ）が中継増幅装置１の下り系または上り系の利得Ｙ（ｄＢ）よりも小さくなり異常発振状態になった場合については、図１２に示すようにカプラ４１から出力された一部出力や、分配器６０１の出力も上り無線信号に含まれるキャリア出力や熱雑音出力が増大したスペクトラム波形になっている。
【０１２３】
そのため、検波器２０３，６０４の検波電圧も上昇し、正常状態から５ｄＢを超えたら、比較器２０４，６０５はＨｉｇｈレベルの信号を制御部９０へ送出する。
【０１２４】
すなわち、上り無線信号が存在する状態で異常発振状態になった場合には、制御部９０に入力される３つの信号の信号レベルはすべてＨｉｇｈレベルになるため、図２に示した構成における動作と同様の動作を行い、上り無線信号が存在しかつ異常発振状態を継続していれば、永続的に可変増幅部６０，６１の利得を１０数ｄＢ低下させた状態に設定すると共に制御部９０から警報を送出する。
【０１２５】
このようにして、図１４に示した構成例においても、中継増幅装置１の上り無線信号に含まれる運用帯域外の低域側熱雑音および高域側熱雑音のそれぞれを検出する機能と、上り無線信号の運用帯域内の送信出力を検出する機能とを具備し、両アンテナ間の結合量悪化による異常発振状態を的確に検出し、下り系増幅部と上り系増幅部との利得をあらかじめ設定した小さな値に制御して異常状態を回避することにより、携帯電話システムの加入者容量の低下や、長時間の過大出力状態による下り系および上り系増幅部の故障または劣化の回避を行うと共に警報を発することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１    中継増幅装置
２    無線基地局
３    端末
１０，１１    アンテナ
２０，２１    ＤＵＰ
３０，３１    増幅部
４０，４１，３０１    カプラ
５０，５１，１０１，２０１，６０２    ＢＰＦ
６０，６１    可変増幅部
７０    検波部
８０，８１，８２    検波比較部
９０    制御部
１０２，２０２，６０３    増幅器
１０３，２０３，６０４    検波器
１０４，２０４，３０６，６０５    比較器
３０２    終端抵抗
３０３    検波ダイオード
３０４    負荷抵抗
３０５    平滑コンデンサ
３０７    基準電圧
４０１，５０３    論理積回路
４０２    抵抗
４０３    コンデンサ
４０４    １ショットマルチ
４０５    カウンタ
４０６    論理和回路
４０７，４０８    分圧抵抗
４０９，４１０    ボルテジフォロア
５０１，５０２    Ｄフリップフロップ
５０４    フリップフロップ
６０１    分配器
【図１】
2011171985.tif 000003
【図２】
2011171985.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011171985.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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