(57)【要約】【課題】  基地局と移動端末間のプロトコルをモニタする装置において、通常想定される送信以外の想定外の信号も記録して、手続解析を可能にする。【解決手段】  基地局と移動端末間の信号をモニタするエアモニタにおいて、上記基地局と移動端末間の信号の処理により得られるプロトコルを記憶するデータ信号蓄積部３１と、上記基地局と移動端末間の信号について、所定のタイミング以降の、無線周波数変換後の該信号を記憶するベースバンド信号蓄積部３３を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と移動端末間の信号をモニタするエアモニタ装置において、
上記基地局と移動端末間の信号の処理により得られるプロトコルを記憶するデータ信号蓄積部と、
上記基地局と移動端末間の信号について、所定のタイミング以降の、無線周波数変換後の該信号を記憶するベースバンド信号蓄積部を備えたことを特徴とするエアモニタ装置。
【請求項２】
所定のタイミング以降の、無線周波数変換後の信号の蓄積開始を指示する制御部を備えて、該蓄積開始の指示を、モニタする基地局と移動端末間の特定の制御情報により行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のエアモニタ装置。
【請求項３】
ベースバンド信号蓄積部は、移動端末の受信部が受ける設定パラメータも対応して記憶するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエアモニタ装置。
【請求項４】
基地局と移動端末間の信号をモニタして、該信号の処理により得られるプロトコルを記憶するデータ信号蓄積回路と、
所定のタイミング以降の、無線周波数変換後の信号を記憶するベースバンド信号蓄積回路、とを備えたエアモニタ用記憶回路。
【請求項５】
基地局と移動端末間の信号をモニタする方法において、
上記基地局と移動端末間の信号の処理により得られるプロトコルを記憶するステップと、
上記基地局と移動端末間の信号について、所定のタイミング以降の、無線周波数変換後の該信号を記憶するステップ、とを備えたことを特徴とするエアモニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基地局と移動端末間で行われている通信手続としてのプロトコルの検証を行なう装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信に関するサービスは飛躍的に増加している。それらのサービスに対して基本的に接続を行うプロトコルを含む動作確認が大切であるが、その確認は必ずしも容易ではない。
接続検証のための装置は大別して二つあり、一つ目の第１の従来例は移動端末自体に工夫を凝らして観測を行うものである。この移動端末に直接接続されたプロトコルモニタの例として、特許文献１に示される構成の装置がある。この従来技術によれば、プロトコルを観測する移動端末の無線信号処理手段（引用文献内で無線部）により復調処理をおこない、その復調された信号が信号処理手段に入力される。信号処理手段に入力された信号はプロトコル解析をおこなわれ、その結果をデータ蓄積手段に蓄積する構成となっている。
しかしながら本方式で観測を行う際に、何らかのシステム側の不具合等により基地局が送信した信号の設定パラメータが想定の設定と食い違っていた場合、それ以降本従来技術では適切な信号処理ができず、プロトコル解析も不可能にになってしまう。
【０００３】
もう一つの第２の従来例は、移動端末とは独立した専用のエアモニタを設けるものである。この従来のエアモニタ装置は図８に示す構成を持ち、移動端末には直接接続されずに独立している。そして無線周波数変換部１１２が出力する受信アナログ信号を、ベースバンド信号復調部１１３で復調ディジタル化し、データデコード部１１４によりコード解析する。モニタ対象の信号に関する構成は上記の移動端末に接続される装置と同様であり、モニタ対象となる信号がベースバンド信号復調部１１３で復調され、その復調信号によりプロトコル解析が行われ、その結果はデータ蓄積手段に蓄積される構成となる。
このため第２の従来技術であるエアモニタ装置を用いた観測を行っていても、何らかのシステム側の不具合等により基地局が送信した信号の設定パラメータが想定の設定と食い違っていた場合、それ以降は適切な信号処理ができない。
【特許文献１】特開平０７−０８７１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のプロトコルのモニタ装置は上記のように構成されており、無線信号処理手段で復調処理をおこなって、その信号を後段の信号処理手段でプロトコル解析を行う構成としている。従って無線信号処理に基づく処理が前提となっているので、手続で想定外の信号が来ると、プロトコル解析が不可能になってしまうという課題がある。
【０００５】
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、想定外の信号も記録して、手続解析を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るエアモニタ装置は、基地局と移動端末間の信号をモニタするエアモニタにおいて、
上記基地局と移動端末間の信号の処理により得られるプロトコルを記憶するデータ信号蓄積部と、
上記基地局と移動端末間の信号について、所定のタイミング以降の、無線周波数変換後の該信号を記憶するベースバンド信号蓄積部を備えた。
【発明の効果】
【０００７】
基地局と移動端末間の信号をモニタするエアモニタにおいて、データ信号蓄積部と、所定のタイミング以降の、無線周波数変換後の端末への通信信号を記憶するベースバンド信号蓄積部を備えたので、所定のプロトコル以外の全信号をモニタでき、適切な監視が行える効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
基地局と移動端末間でやり取りされる無線通信信号を独立の装置としてモニタし、ベースバンドに復調される前の無線通信路の信号と、ベースバンドに復調して信号処理した後のデータとを収集することで、想定外の手続を含むプロトコル解析が可能な装置を説明する。
図１は本発明の実施の形態１におけるエアモニタ装置の構成を示す図である。本実施の形態におけるエアモニタ装置は、Ｗ−ＣＤＭＡシステムに対応させるために、下り通信路を受信する第１の受信装置１０と上り通信路を受信する第２の受信装置２０、それにプロトコルの解析結果を蓄積するデータ信号蓄積部（回路）３１、エアモニタ装置を使用するユーザが設定等を行うユーザインタフェース３４、蓄積データを表示する表示部３５と、重要な新規要素として、第１の受信装置と第２の受信装置に入力及び出力が接続されて無線周波数変換部の出力信号を蓄積するベースバンド信号蓄積部（回路）３３と、同じく重要要素である、信号処理部により解析される通信路の制御情報メッセージやシステムフレーム番号等が入力であり、ベースバンド信号蓄積の開始を指示する信号蓄積開始合図制御部３３と、これらの各要素を制御するプロセッサ（ＣＰＵ）３６と制御プログラムやデータ記憶用のメモリ３７で構成される。
この構成で、第１の受信装置１０と第２の受信装置２０を同時に備えることは必須事項ではないが、両方を備える方が基地局と端末との応答を漏れなく収集するためには好都合である。
【０００９】
同じく図１に第１の受信装置１０および第２の受信装置２０の構成を示す。
それぞれは概ね同じ構成をもつが、上り通信路と下り通信路は変調方式他が違っている為、信号処理の詳細については上り通信路と下り通信路でそれぞれ相応しいものとする。第１の受信装置１０と第２の受信装置２０はそれぞれ無線信号処理部１１，２１と、信号処理部１４，２４により構成される。無線信号処理部１１，２１は、観測対象の無線信号が入力されてベースバンド信号に変換する無線周波数変換部１２，２２と、この無線周波数変換部の出力を復調して送信されたデータを取り出すベースバンド信号復調部１３，２３とにより構成される。信号処理部１４，２４は、無線信号処理部から出力された信号を処理してプロトコル解析をおこなう。ベースバンド信号復調部１３，２３の入力は、ベースバンド信号蓄積部３３にも接続される。
ここで無線周波数変換部１２，２２の出力信号は、無線周波数変換部内にてアナログ信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル信号であり、ベースバンド信号復調部１３，２３は、これを逆拡散して数値データを得る。信号処理部１４，２４は、この逆拡散した数値データを信号処理し、プロトコル解析を行う。このため信号処理部の出力データ量は無線周波数変換部と比較すると、かなり削減される。
【００１０】
本実施の形態におけるエアモニタ装置の動作を説明する。しかしエアモニタの動作を説明するに先立ち、まずは一般的な移動端末と基地局の動作を図２を用いて説明する。
本発明が適用されるＷ−ＣＤＭＡシステムにおいては、通常は基地局３が移動端末２よりも先に動作を開始している。この基地局３からは、移動端末２が基地局３と通信を開始できるように下り共通信号が常時送信されている。この下り共通信号は、エアモニタ装置１でも無線信号２ａとして受信され、その信号内に移動端末２がこの基地局３と通信を開始する為に必要な設定パラメータを記載する制御情報メッセージが含まれている。
この基地局３がカバーする通信範囲内に位置する移動端末２は、基地局３と通信する為にステップＳ４１で、この下り共通信号を最初に受信して、Ｓ４２で制御情報メッセージをプロトコル解析し、必要な設定パラメータを取得する。続いて移動端末から通話を開始する場合、移動端末は共通信号から取得した設定パラメータに従って通信をおこなうべき下り通信路と上り通信路を設定して信号を送受信する。また本送受信中においても更に詳細な設定パラメータを設定したり、逆に基地局に対し設定パラメータを指示する為に、Ｓ４３で、制御情報メッセージを基地局と移動端末間で交換する。通話を切断する際にも切断をおこなう為の制御情報メッセージを基地局と移動端末間で交換する。
【００１１】
以上に説明されるような、Ｗ−ＣＤＭＡシステムにおける基地局と移動端末の間の、下り共通信号や下り通信路や上り通信路のやり取りを観測する為に、本発明のエアモニタは適用される。
本発明における、移動端末２と切り離された形態を持つエアモニタ装置１においては、無線信号処理部１１，２１に設定された設定パラメータに従って、下り通信路と上り通信路の受信をおこなう。この下り通信路と上り通信路において、制御情報メッセージがやり取りされる場合は、信号処理部１４，２４によりこの制御情報メッセージを解析する。更に所定のタイミングでベースバンド信号蓄積部３３にも無線周波数変換部内にてアナログ信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル信号が蓄積され、このアナログ信号相当と、データ信号蓄積部３１に蓄積された先の制御情報メッセージ解析結果がユーザインタフェース３４を通して観測される。
概念的には以上により、対象となる基地局３と移動端末２がおこなっている上り通信路と下り通信路でのやり取りを観測する事ができる。つまり従来は端末が予期する手順（ステップ）が来ないと以降に手順が進まないが、本実施の形態では信号蓄積開始合図制御によりモニタ無線信号２ａを蓄積開始し、それにより通信路でのやり取りの詳細を知ることができる。
【００１２】
更に本発明における実施の形態での動作を詳しく説明して、本装置により顕著な効果が得られることを示す。
本実施の形態において、信号蓄積開始合図制御部３２はベースバンド信号蓄積部３３に対し信号の蓄積開始を合図する。この信号蓄積開始合図制御部３２には、信号処理部１４，２４からの解析結果信号の他に、絶対時間もしくは相対時間を与えるタイマーからも入力がある。またユーザインターフェースからの蓄積開始合図条件の設定も入力され、これらから選択される。
図３は、エアモニタ装置１のベースバンド信号蓄積部３３が蓄積動作を開始する場合として、観測対象となる基地局３と移動端末２との制御情報メッセージのやり取りにおける制御情報メッセージの食い違いである場合を説明するシーケンス図である。この図において、基地局３と移動端末２間で５回の制御情報メッセージ１，２，３，４，５のやり取りがあり、Ｓ５３で制御情報メッセージ３は移動端末２の受信機のベースバンドの設定パラメータをＡに変更する為に基地局から送信されたケースを示している。そしてそれにも関わらず、Ｓ５３で制御情報メッセージ３に含まれているのは設定パラメータＡではなくてＡ’（Ａ≠Ａ’）と間違っている場合を示す。
【００１３】
ここで設定パラメータＡは移動端末２のベースバンド信号処理部の設定パラメータの値をＡに変更する目的で基地局３から送信され、制御情報メッセージ５を受信する為には設定パラメータをＡに設定する事が必要である。また時間は上から下に経過し、エアモニタ装置１は上り通信路と下り通信路の両方をモニタ受信している。
移動端末２は、Ｓ５３で制御情報メッセージ３を受け、次の制御情報メッセージを受信する為に受信機の設定パラメータを変更する。ところが制御情報メッセージ３で送信された設定パラメータが次に送信する制御情報メッセージを送信する為の下り通信路の設定と違っているので、Ｓ５５で送られた制御情報メッセージ５を、移動端末２は制御情報メッセージとして復調する事ができない。
エアモニタ装置１において制御メッセージ通りの設定パラメータをベースバンド信号復調部１３に設定したとすると、Ｓ５５ではベースバンド信号復調部１３は正しいデータを復調をする事ができない。このため従来構成では、ベースバンド信号復調部１３またはその後の信号処理部１４では制御情報メッセージ５が送信されたこと自体が判らない。しかしながら本実施の形態のエアモニタ装置１では、第１の受信装置１０と第２の受信装置２０におけるベースバンド信号がベースバンド信号蓄積部３３に入力されており、蓄積開始合図と共に上り通信路と下り通信路のベースバンド信号の蓄積を開始する。
【００１４】
このように制御情報メッセージ３以降はベースバンド信号を蓄積している為、観測終了後に正しい設定パラメータをベースバンド信号復調部１３に設定し、ベースバンド信号蓄積部３３で蓄積されたベースバンド信号を再生し、再びベースバンド信号復調部１３に設定パラメータＡを設定してベースバンド復調をさせれば、正しい復調結果が得らる。その結果、制御情報メッセージ５の内容が観測可能となる。
こうして移動端末２が動作を中断した原因が解析できると共に、観測可能な範囲が広がる。
即ち上記で説明したように、Ｗ−ＣＤＭＡシステムにおいては、制御情報メッセージを基地局３と移動端末２との間でやり取りして、両者の受信装置、及び送信装置の設定パラメータを設定し、それにより上り通信路と下り通信路を経由して通信をおこなう。しかしシステムの不具合等の何らかの理由により、上り通信路または下り通信路の設定パラメータと実際に送信されている信号の設定が食い違ってしまうと、その後の通信が出来なくなることがある。上記のように例えばベースバンド信号復調部に対する設定パラメータが食い違うと、従来のエアモニタにおいても同様の誤った設定がおこなわれて、その後の観測は不可能であった。即ち従来は、例えば図３の制御情報メッセージを受信するステップＳ５４で止まってしまい、以降の解析が出来なかった。
これに対して本実施の形態におけるエアモニタ装置１は、Ｓ５３の送信を信号蓄積開始合図制御信号として、以降に観測される端末への下り通信路の被モニタ無線信号２ａを蓄積するので、それを見れば原因が推測できる。なお、開始合図制御信号としては、上記の制御情報メッセージの他に、相対時間を含む時間、ユーザによる手動起動、または任意の信号、例えばモニタしている受信信号のレベル変化をトリガとすることもできる。
【００１５】
ところで、Ｗ−ＣＤＭＡシステムの特徴として、ベースバンド信号復調部において逆拡散処理をおこなうため、ベースバンド信号復調部に入力される信号と、ベースバンド信号復調部の出力信号には大きなサンプリングレートの差がある。このため同じ時間だけ蓄積をおこなったとしてもベースバンド信号蓄積部３３において蓄積される無線周波数変換部内でアナログ信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル信号のデータ量は、ベースバンド信号復調部１３のディジタル信号出力を処理する信号処理部１４からの出力を蓄積するデータ信号蓄積部３１でのデータ量よりも遥かに大きなものとなってしまう。このため、蓄積のためのメモリまたはストレージディバイスも、従来技術よりも非常に大きなものとなってしまう。これを避けるため、信号蓄積開始合図制御部３２を設けて、これからの合図でベースバンド信号の蓄積を開始する。こうしてメモリを小さくできる。
【００１６】
図４は、本実施の形態においてベースバンド信号蓄積部３３が蓄積を開始する動作を説明する図である。ここでは蓄積開始合図の元になる制御情報メッセージを含めてベースバンド信号を蓄積する場合を説明する。また図５は、エアモニタ内のベースバンド信号蓄積部３３と信号蓄積開始合図制御部３２の動作フロー図である。
エアモニタ装置１が観測を開始した時点からベースバンド信号蓄積部３３はステップＳ６１で受信した共通信号を全てＳ６２で記憶する。Ｓ６３で蓄積開始合図が入力されるまで、本ベースバンド信号蓄積部３３は受信されたベースバンド信号を一定時間分だけ保持し、それ以前のデータについてはオーバーライトして廃棄し続ける（図３の（ａ））。
Ｓ６３で蓄積開始合図が入力されると、Ｓ６４で所定の部分からベースバンド信号蓄積部３３は廃棄をやめてガードし、それ以降のベースバンド信号を蓄積しはじめる（図３（ｂ）、（ｃ））。
このように、蓄積開始合図があった場合に、ベースバンド信号蓄積部３３に所定の部分から全ての信号がガードされて蓄積されるので、不具合の原因となっている制御情報メッセージとその後の制御情報メッセージの時間関係が明確に判る効果がある。
表示部３５は、例えば図３のシーケンスをデータ信号蓄積部３１からシーケンスとして取出し、上から下の方向に時間順に経過表示し、また個々の制御情報メッセージの上り下りの方向とメッセージの解析結果を表示する。
最初にＳ５３で応答が中断した場合と、再びベースバンド信号復調部１３に設定パラメータＡを設定してベースバンド復調をさせてやり取りを観測した結果を、シーケンス図として表示ができ、解析に有効である。
【００１７】
実施の形態２．
先の実施の形態においては、エアモニタ装置１に解析機能を持たせた構成を説明したが、装置構成を更に簡単にしたエアモニタ装置を説明する。
図６は、本実施の形態におけるエアモニタ装置１ｂの構成を示す図である。図の構成における特徴は、解析機能を外部に出し、蓄積されたベースバンド信号をエアモニタ装置外のコンピュータ等の計算装置３８に転送出力するものである。解析は、外部の計算装置３８が行う。その他の構成、動作については実施の形態１における装置と同じである。
また図６では、ベースバンド信号蓄積部３３と外部の計算装置３８を直接接続してベースバンド信号を転送する構成としているが、これに代えて、エアモニタ装置１ｂに図示しない脱着式記憶装置を備え、この脱着式記憶装置にベースバンド信号蓄積内容を転送し、その脱着式記憶装置を任意の外部計算装置３８に読み取らせて解析を行うようにしてもよい。このように構成しても、その効果は実施の形態１と同じ効果が得られる。
【００１８】
更に本実施の形態において、解析をより容易にするための構成を説明する。
図７は、本実施の形態における設定パラメータ記憶型のエアモニタ装置の構成を示す図である。図における構成の特徴は、第１の受信部１０と第２の受信部２０に設定されていた設定パラメータを、ベースバンド信号蓄積部３３ｃに蓄積されるベースバンド信号に対応して同時に記憶させるようにしたことである。その他の構成は、実施の形態１の図１と同様である。
【００１９】
上記構成による動作としては、ベースバンド信号蓄積部３３ｃにおける信号記憶が、設定パラメータも記憶、蓄積する。
つまり第１の受信部装置１０と第２の受信装置２０は、下り通信路用と上り通信路用に設定されている設定パラメータを出力し、これをベースバンド信号蓄積部３３ｃがこれらの設定パラメータとリンクする様にベースバンド信号を蓄積する。
その他の動作については実施の形態１と同じである。
このように、不具合時の設定パラメータを蓄積して残すことにより、再度ベースバンド信号の復調を行なう際に参照することができ、復調する為の設定パラメータの設定が容易になるという効果がある。
【００２０】
なお、いずれの実施の形態においても、データ信号蓄積部３１とベースバンド信号蓄積部３３は、エアモニタ装置１内にあって、全体としてエアモニタ装置を構成しているが、移動端末２またはそれに相当する装置において、無線周波数変換部と、信号処理部の各出力をそれぞれ外部に取り出すことができる構成であれば、それにデータ信号蓄積回路３１とベースバンド信号蓄積回路３３、更に信号蓄積開始合図制御部３２をエアモニタ記憶回路として構成して付加し、基地局と移動端末間の信号のやり取りをモニタすることができる。
更に上記の各実施の形態においては、エアモニタ装置として構成と動作を説明したが、汎用のプロセッサ（ＣＰＵ）とメモリにより、図５に示すステップと、図２に示すステップを構成して、データ信号蓄積部と信号蓄積開始合図制御部とベースバンド信号蓄積部相当の動作させても、同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるエアモニタ装置の構成を示す図である。
【図２】Ｗ−ＣＤＭＡシステムにおける移動端末の制御情報メッセージに関する動作を示すフロー図である。
【図３】実施の形態１における基地局と移動端末とエアモニタの制御情報メッセージのやり取りの例を支援す図である。
【図４】実施の形態１におけるベースバンド信号蓄積部の動作を説明するための図である。
【図５】実施の形態１におけるベースバンド信号蓄積部と信号蓄積開始合図制御部の動作を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるエアモニタ装置の構成を示す図である。
【図７】実施の形態２における他のエアモニタ装置の構成を示す図である。
【図８】従来のエアモニタ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１，１ｂ，１ｃ  エアモニタ装置、２  移動端末、３  基地局、１０  第１の受信装置、１１  無線信号処理部、１２  無線周波数変換部、１３  ベースバンド信号復調部、１４  信号処理部、２０  第２の受信装置、２１  無線信号処理部、２２  無線周波数変換部、２３  ベースバンド信号復調部、２４  信号処理部、３１  データ信号蓄積部、３２  信号蓄積開始合図制御部、３３，３３ｃ  ベースバンド信号蓄積部、３４  ユーザインタフェース、３５  表示部、３６  プロセッサ（ＣＰＵ）、３７  メモリ、３８  （外部）計算装置、Ｓ４２  プロトコル解析設定パラメータ取得ステップ、Ｓ４３  基地局に新たな設定パラメータ要求ステップ、Ｓ４４  期待する制御メッセージ受信チェック・ステップ、Ｓ６１  共通信号受信チェック・ステップ、Ｓ６２  ベースバンド信号蓄積部に信号蓄積ステップ、Ｓ６３  信号蓄積開始合図チェック・ステップ、Ｓ６４  所定領域以降のベースバンド信号蓄積部記憶信号をガードするステップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005341194.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005341194.tif 000009
【図８】
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