(57)【要約】【課題】  無線基地局装置において、光デジタル伝送の品質を高い信頼性で監視する。【解決手段】  少なくとも無線増幅を行うＲＲＨ部と、少なくとも呼処理を行いデジタル無線信号を入出力する基地局相当部とを別体に構成し、両者間をデジタル光伝送で接続する無線基地局装置であって、前記デジタル無線信号に通信品質を測定するための検査信号を付加し、前記デジタル光伝送に適合するようにフォーマット変換するフォーマット変換部と、前記フォーマット変換部出力の電気信号を電気−光変換して光伝送路に出力するＥ／Ｏ変換部と、前記光伝送路の出力に対し光−電気信号変換を行うＯ／Ｅ変換部と、前記Ｏ／Ｅ変換部から出力された信号に対し通信品質を測定する通信品質測定手段と、前記通信品質測定手段の測定結果に基づいて、上位監視装置に対しての報告、若しくは前記光伝送系の遮断を行う制御部と、を備えることを特徴とする無線基地局装置。【選択図】  図１
2005057651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも無線増幅を行うＲＲＨ部と、少なくとも呼処理を行う基地局相当部とを別体に構成し、前記ＲＲＨ部と基地局相当部とを接続する区間の少なくとも一部に用いる光デジタル伝送の品質監視方法であって、
デジタル光伝送区間の通信品質を監視し、前記通信品質が予め定める品質よりも低下した場合、少なくとも上位装置に対して報告するか、若しくは前記デジタル光伝送に基づく無線送信を停止するように制御することを特徴とする光デジタル伝送の品質監視方法。
【請求項２】
デジタル無線通信を目的とし、少なくとも無線増幅を行うＲＲＨ部と、少なくとも呼処理を行いデジタル無線信号を入出力する基地局相当部とを別体に構成し、前記ＲＲＨ部と基地局相当部とを接続する区間の少なくとも一部にデジタル光伝送を用いる無線基地局装置であって、
前記デジタル無線信号に通信品質を測定するための検査信号を付加し、前記デジタル光伝送に適合するようにフォーマット変換するフォーマット変換部と、
前記フォーマット変換部出力の電気信号を電気−光変換して光伝送路に出力するＥ／Ｏ変換部と、
前記光伝送路の出力に対し光−電気信号変換を行うＯ／Ｅ変換部と、
前記Ｏ／Ｅ変換部から出力された信号に対し通信品質を測定する通信品質測定手段と、
前記通信品質測定手段の測定結果に基づいて、少なくとも上位装置に対しての報告、若しくは前記無線基地局の無線送信を停止するための制御のどちらか一方を行う制御部と、
を備えることを特徴とする無線基地局装置。
【請求項３】
前記通信品質測定手段は、受信した検査信号を、既知信号と比較してビット誤り率を検出するか、巡回冗長検査法により生成したコードと比較して誤りを検出することを特徴とする請求項２記載の無線基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光デジタル伝送の品質監視方法及び無線基地局装置に関し、特に、無線増幅部と呼処理部とを別体構成とするための光デジタル伝送の品質監視方法及び無線基地局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、一般的なデジタル移動体通信用の基地局装置の構成図である。図５のように基地局装置では、エリア全域をカバーするため無線周波数信号を送信用に増幅する高出力の増幅器（以下ＰＡ）を内蔵し、基地局装置として一体に構成するのが通常である。ＰＡとアンテナとは同軸ケーブルにて接続されるが、保守性を考慮し基地局装置をアンテナ直下に設けずに、アンテナとＰＡとの間を５０ｍ〜２００ｍも離す場合があり、その間での電力損失や信号品質の劣化が問題となる。
また、２００ｍを超える延長は困難なので、基地局装置はその収容エリア（セル）毎に配置するのが一般的であり、基地局が各地へ分散し、保守、運用コストがかさむという問題がある。
【０００３】
これらの問題を解決する為、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、ＲＯＦ（Radio On Fibre）なる概念が生み出された。これは、基地局のうちアンテナに近い無線部を切り離し、両者を光ファイバ若しくは中間周波に変換された無線信号を伝送する同軸ケーブルで接続し、上記問題を解決しようとするものである（例えば特許文献１参照。）。特に光ファイバは、既存の設備を利用する場合初期費用が抑えられ、運用コストも低減可能であること、各地へ分散するのは大規模な基地局では無く、比較的軽微な無線部分だけであると言うことなどから、保守上も好ましい形態となっている。
【０００４】
伝送路に光ファイバを用いる場合の信頼性に関しては、光ファイバの送受信機には送信レベルモニタが設置可能で、送信側のレーザーダイオードが故障した場合は自立で検出可能であるし、もしもの場合に備えて波長多重技術を利用し、一本の光ファイバで２重系を構築することも可能である。したがって、近年のデジタル光伝送自体の信頼性及び経済性は向上してきている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３‐２３３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来技術では、送受信の光レベルをモニタする構成となっているため、微妙な光伝送区間の劣化が検出できないという問題があった。光伝送の送信側に供されるレーザーダイオードが、経年変化、温度変化により送信断となるレベルまでは行かなくともレベル低下を起こしたり、光ファイバにて何かしら問題が発生した場合（例えば、道路工事などで振動が発生し、振動自体が光伝送の品質が低下させたり、振動によって光ファイバのコネクタ間の隙間が増大し、光レベルが低下する）では、上記従来の構成では、光レベルモニタの検出精度が粗く、検出不能であった。この場合、最悪な状態では、伝送路の信号エラーが原因で、最後段に位置するＰＡから電波法に障るような不要な電波を放出する事になり、非常に問題である。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、高い信頼性で品質を監視することができる光デジタル伝送の品質監視方法及び無線基地局装置を開示する事を目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
少なくとも無線増幅を行うＲＲＨ部と、少なくとも呼処理を行う基地局相当部とを別体に構成し、前記ＲＲＨ部と基地局相当部とを接続する区間の少なくとも一部に用いる光デジタル伝送の品質監視方法であって、デジタル光伝送区間の通信品質を監視し、前記通信品質が予め定める品質よりも低下した場合、上位装置に対して報告するか、あるいは前記デジタル光伝送を遮断することを特徴とする光デジタル伝送の品質監視方法である。
【０００９】
デジタル無線通信を目的とし、少なくとも無線増幅を行うＲＲＨ部と、少なくとも呼処理を行いデジタル無線信号を入出力する基地局相当部とを別体に構成し、前記ＲＲＨ部と基地局相当部とを接続する区間の少なくとも一部にデジタル光伝送を用いる無線基地局装置であって、前記デジタル無線信号に通信品質を測定するための検査信号を付加し、前記デジタル光伝送に適合するようにフォーマット変換するフォーマット変換部と、前記フォーマット変換部出力の電気信号を電気−光変換して光伝送路に出力するＥ／Ｏ変換部と、前記光伝送路の出力に対し光−電気信号変換を行うＯ／Ｅ変換部と、前記Ｏ／Ｅ変換部から出力された信号に対し通信品質を測定する通信品質測定手段と、前記通信品質測定手段の測定結果に基づいて、上位監視装置に対しての報告、若しくは前記光伝送系統の遮断を行う制御部と、を備えることを特徴とする無線基地局装置。
【００１０】
また、前記通信品質測定手段は、受信した検査信号を、既知信号と比較してビット誤り率を検出するか、巡回冗長検査法により生成したコードと比較して誤りを検出することを特徴とする無線基地局装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光デジタル伝送の品質監視方法及び無線基地局装置によれば、高い信頼性で光デジタル伝送の品質を監視することができることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、実施例を通じて本発明を説明するが、以下の実施例は請求項に係る発明を限定するものではなく、また実施例の中で説明されている特長の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【実施例１】
【００１３】
図１は本実施例における無線基地局装置の構成図である。図１は、１つの光変換部を使用した場合（ａ）と、複数の光変換部を使用して冗長構成やダイバーシティ構成等を実現した場合（ｂ）における基地局構成のうち本発明部分を示している。１１は、呼処理等を行う基地局相当装置であり、図５の基地局装置から無線部およぶＰＡを除いたものに相当する。本説明中、呼処理とは１つの基地局装置が子局を収容するために必要な処理全般を含み、基地局装置の代表的な処理である。１２は、送受信する無線信号などをデジタル無線信号（ＩＱ信号）の形で基地局相当装置１１とやり取りし、デジタル無線信号と光信号との変換を行うデジタル光Ｉ／Ｆ部である。１３は光信号を2.48832Gbpsで伝送するシングルモードの光ファイバである。１４は光信号をデジタル無線信号に変換するデジタル光Ｉ／Ｆ部であり、１２と同様の構成である。１５は、下り（基地局から移動局）回線に対してデジタル無線信号をキャリア毎にＤ／Ａ変換し、無線周波数への変換、帯域制限、セクタ（アンテナ）毎に合成、増幅等を行い、上り回線には受信増幅、キャリア毎への帯域分割、帯域制限、Ａ／Ｄ変換、直交検波等を行う無線部である。１６は送信信号の電力増幅を行うＰＡである。また１７は、異なる波長の光信号を１本の光ファイバに多重化して伝送するための光多重分割部である。デジタル無線信号として本実施例ではベースバンド信号を想定するが、中間周波信号でも良い。また、１４、１５、１６及び場合によっては１７を含めたものをＲＲＨ部と称することにする。ＲＲＨ部はアンテナ付近例えばアンテナ鉄塔直下或いは鉄塔上に設置される。
【００１４】
図２は、本発明の適用部分であるデジタル光Ｉ／Ｆ部１２のブロック図である。図２においては、図中の左から右方向を下り回線、右から左方向を上り回線として想定している。なお、この方向性は本発明を決定付けるものではない。フォーマット変換部１２１は、下り回線に対し、基地局相当装置１１より得られたデジタル無線信号（ベースバンド信号）を後述する光伝送用のフォーマットに変換する。この際、検査信号生成部１２２より、伝送品質の測定が可能な検査信号を供給する。伝送品質として、Bit-Error-Rate（ビット誤り率）やFrame-Error-Rate(ある一まとめのフレーム区間の誤り率)があり、検査信号として、誤り検出符号や、パリティチェックビット（１，０の発生確率が等しくなる様に、意図的に挿入する１，０信号）等が考えられる。１２３は電気／光変換を行うＥ／Ｏ部であり、通常レーザダイオード及びその光出力をモニタするフォトダイオードで構成される。１２４は光／電気変換を行うＯ／Ｅ部である。１２３と１２４は一体に構成されても良く、モニタした光出力に基づいて従来と同様の監視を併用しても良い。１２５は１２１と逆のフォーマット変換を行うフォーマット変換部であり、デジタル無線信号及び光送信側で挿入された検査信号を出力する。
【００１５】
図３に光伝送用フォーマットを示す。図３では、デジタル移動通信としてcdma2000を例にしている。本説明においてチップとはＣＤＭＡ方式において拡散符号で拡散される時間間隔の最小単位であり、１チップは1.2288MHzの逆数である。図３のフォーマットでは、無線フレームに合わせて20msecを１周期としており、その１フレームの先頭には、フレーム認識信号として８Ｂ１０Ｂ符号化におけるＫ２８．７コードを挿入する。続くＤ１、Ｄ２は、１チップ目、２チップ目のデータであり、夫々１９９Byteある。続くＡＧＣ（４Byte）は、無線信号の送受信に必要な、Automatic Gain Controlの制御信号を指し、キャリア毎若しくはセクタ（アンテナ）毎に、無線部１５におけるＡ／Ｄ変換前の利得やＰＡ１６の利得を制御するために用いる。続く制御（２Byte）とは、装置の監視制御の為に供される信号である。このような２チップ区間が以後１フレーム分（例えば24576チップ）繰り返されるが、２チップ区間の間には、区間を区切るようにチップアライメント信号としてＫ２８．５が挿入される。本フォーマットは光伝送されるときには８Ｂ１０Ｂ符号化される。この符号は８ｂｉｔのデータをシリアル通信用に直流成分が低減するように１０ｂｉｔの符号に割り当てたもので、８ｂｉｔデータの他に上記Ｋ２８．７のようなスペシャルコードを伝送でき、スペシャルコードは通常データと容易に識別できるようになっている。
【００１６】
Ｋ２８．５コードによって区切られた２チップ区間には、各チップごとにベースバンド（ＩＱ）信号（192Byte）と７Byteの検査信号が挿入されている。図３の例では、３セクタ（移動通信では、基地局が統括しているエリアを分割する際、セクタと呼ぶ。）で、かつ、セクタあたりに１６キャリア信号を供する場合を示している。１つのデータ例えばＦ１＿Ｉは２Byte（１６ｂｉｔ）あるが、下り回線には１チップのサンプリングレート、１６ｂｉｔの信号幅とし、上り回線には０．５チップのサンプリングレート、８ｂｉｔの信号幅として用いるので、フレーム構成は上り下りでほぼ共通である。
【００１７】
品質測定手段１２６は、上記の検査信号に例えば送受信機間で既知の固定符号あるいは既知の方法で生成された誤り検出能力のある符号を用いて、フレームタイミングを基準に誤りを検出する。この品質測定手段１２６の結果は、制御部（図示しないが制御部の少なくとも一部は下り回線の品質を評価するためにＲＲＨ部側に備えられる。）に出力され、制御部では予め設定されている閾値、例えば誤り率が１０−１２を超えて悪くなった場合は、上位監視装置に対して、品質劣化の報告を行い、基地局装置としての機能に影響があると判断された場合は、当該光伝送系統を停止させる。これにより基地局装置からの無線送信は停止する。或いは光伝送系統を停止させずとも、制御部から無線部１５若しくはＰＡ１６に、無線送信を停止するための制御信号を送るようにしても良い。
また、図１（ｂ）の、冗長構成であれば、他の光伝送デバイスに対して、遮断した光伝送データを搭載させ、光デバイスの不具合に対応することで、システムダウンを回避することも可能である。光ファイバ自体がＮＧとなる場合は、単にシステム停止となる。
【００１８】
従来技術であれば、光伝送路の光量モニタに依存した形態となる為、ビットレベルの誤りは検知不能な場合があった。例えば、１０−１２の光伝送を行う場合、例えば、本来−２０dBmの受信光量が必要なところが、送信側のレーザーダイオードの経年変化、温度変化もしくは外的要因にて、４dBレベル低下し、−２４dBmになったとする。光量モニタは、一般的に３dB、５dBなど、粗い精度でのみの光量をモニタしている為、５dBステップの光量モニタでは、レベル低下を検知できない場合があった。
この時の誤り検出の重要性について、以下考察する。
【００１９】
光デジタル伝送にはいくつか規格が存在するが、一般的には誤り率が１０−１２、１０−１０など、無線伝送に比べ誤り率の低いデータ伝送が主流である。図４に、デジタル光伝送における代表的なＡＳＫ（Amplitude Shift Keying、On-Off keyingともいう）の誤り率理論値対所要Ｓ／Ｎを示す。図４に拠れば、誤り率１０−１２を達成するにはＳ／Ｎ＝１４dBが必要となる。今、この品質が達成できている状態にて、送信側レーザーダイオードの不具合により光量が４dBレベル低下し、Ｓ／Ｎが４dB劣化したとする。５dBステップの光量モニタでは、光量は変化したと見なさない。図４より、４dBレベル低下した場合、誤り率は４×１０−６まで悪化する。光伝送区間のビットレートとして2.48832Gbpsを仮定しているので、
2.48832×１０９×４×１０−６＝9953.28
つまり、１秒間に約１万ビットの誤りが発生する。この１万ビットが１秒間に均等に発生したとすると、約１００μsecに１ビットが誤る事に相当する。cdma2000のチップレートは1.2288MHzであるから、約８１．３μsecが１チップに相当する。８１．３μsecの単位で通信を行っている無線系にとって１００μsecに１度の誤り発生は、重大な影響を与えることは明白であり、当然システムとして問題になる。本発明では、光通信品質を高精度で常に監視していることから、この様な状態に陥る事無く、回避が可能である。
【００２０】
本実施例では、誤り訂正符号（ＦＥＣ）について特に触れないが、ＢＥＲ＝１０−１２程度であれば、ベースバンド信号（Ｄ１，Ｄ２等）に対する影響はほとんど無視でき、ＡＧＣや制御信号に対しては、送信側で同じデータを複数（例えば３個）送り受信側で多数決処理あるいは完全一致を確認することで信頼性を高めている。また極稀ではあるがフレーム認識信号、チップアライメント信号がビット誤りにより検出できなかったときは、フレーム若しく２チップ区間単位でデータを破棄する。フレームの再送制御は行わない。また、ベースバンド信号に関しては、下り回線ではＤ／Ａ変換後に適宜狭帯域の帯域制限が行われるので、ＢＥＲが若干悪化しても帯域外送信レベルは電波法の範囲に抑えることができる。
【００２１】
ＦＥＣと本発明は独立の技術であり、ＦＥＣを搭載したシステムに本発明を容易に適用することができ、それによって信頼性を更に向上させることができるのは言うまでもない。ＦＥＣを併用した場合、軽微な誤り率環境下、例えばＢＥＲ＝１０−４ではほぼエラーフリーを実現できる。ただし、光伝送路の誤り発生確率が特定不能な以上、完全なエラーフリーとなるわけではなく、電波法遵守を前提として運用中に想定不能の状態が発生する可能性を考慮すると、ＦＥＣに全て依存するわけには行かず、本発明のような品質状態監視は必須となる。
【００２２】
また本実施例において、ＲＲＨ部はデジタル光Ｉ／Ｆ１４、無線部１５、ＰＡ１６を一体に構成するものに限定されず、ＰＡ１６更には無線部１５の一部が更にアンテナに近い位置に別体に構成されても良い。
【実施例２】
【００２３】
本実施例は、品質測定手段１２６が検査信号のビット誤り率に基づいて光伝送品質の測定を行う点で実施例１と異なる。本実施例では図２のように、検査信号生成部１２２が、デジタル光Ｉ／Ｆ部に入力されるデジタル無線信号に拠らない既知の符号を検査信号として出力し、光伝送の受信側では品質測定手段１２６が、既知の符号と受信した検査信号を比較しビット誤り率を測定する。図３のフォーマットの場合、検査信号の挿入率は１４Byte／４０５Byte、つまり、３．４５％である。したがって、２．５Gbps光伝送系では、
2.48832×１０９×0.0345＝8.6×１０７
となり、１秒間に８．６×１０７個の検査信号ビットが伝送される。つまり、１．２×１０−８（＝１／８．６×１０７）の誤り率までであれば、１秒間の測定にて測定可能となる。当然−９乗では１０秒間、−１０乗では１００秒間、−１１乗では１０００秒間の連続測定を行えば、それぞれのオーダーで通信品質の劣化が検出可能となる。また、この検査ビットの挿入率を上昇させれば、誤り率の高速な測定は可能となるが、本来通すべき信号の存在率が低下する。これらの関係はトレードオフであり、システム構築者の設計事項である。
本実施例によれば、フレーム誤り率やパリティチェック等を検出する方法に比べ、一番簡易な構成で且つ高速に測定できる。
【実施例３】
【００２４】
本実施例は、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check:巡回冗長検査）に基づいて光伝送品質の測定を行う点で実施例１と異なる。ＣＲＣとは、主にシリアル転送方式のデジタル・データ伝送において、伝送中にエラーが発生していないかどうかを検出する方法である。
データの送信側では、伝送するデジタル無線信号に対し、１チップ毎に巡回的なアルゴリズム（生成多項式）を適用してＣＲＣコードと呼ばれる冗長データを生成し、この冗長データを検査信号として送信する。そして光伝送の受信側でも、送信側と同一のアルゴリズムをデータに適用して、冗長データを算出する。こうして送信側で算出したＣＲＣコードと、受信側で算出したＣＲＣコードが一致していれば、データは誤りなく伝送されたことが確認できる。先述のパリティチェック方式と比べると、多ビット・エラーの検出精度が高いという特徴がある。
【００２５】
また、図３のフォーマットを若干変更し、２チップ区間、あるいはフレーム毎にＣＲＣコードを付加してもよく、フレーム毎に付加すればフレーム誤り率が測定できる。ＣＲＣとしてどの様な検査符号を使用するかは、システム構築者の設計事項である。
本実施例によれば、実施例２では、検査信号の時間帯に発生した誤りのみが検出可能となる事に対し、全ての時間帯にて発生したビット誤りに対して、検出が可能となる。当然の事ながら、本実施例は実施例２よりも若干複雑になっており、装置構成の複雑さと安全性のトレードオフである。
【実施例４】
【００２６】
本実施例は、８Ｂ／１０Ｂ符号の冗長性を利用して光伝送品質の測定を行う点で実施例１と異なる。８Ｂ／１０Ｂ符号では１０２４通り中２５６の符号を８ｂｉｔデータに割り当てるので、誤り率が低いときには約７５％の確率でエラーを検出でき、比較的正確にＢＥＲを推定できる。
【００２７】
以上説明した本発明の最良の実施形態によれば、デジタル光伝送を用いたことにより、アナログ光伝送に比べ伝送品質がＢＥＲのような指標で正確に評価でき、品質が安定した汎用のデジタル光伝送路を利用でき、総合的に伝送品質の維持が容易となる。特に、伝送品質が規定値を下回ったときに、上位装置に報告するようにしたので、それを受けて設備点検等対応することで未然にシステムダウンを回避することができ、更に基地局装置の機能に影響があると判断されたときには、該当する光伝送系を遮断するようにしたので、電波法を確実に遵守することができる。これらによりデジタル光伝送を用いた基地局の信頼性が向上し採用が進めば、移動通信インフラの設置及び維持コストの低減に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１〜３における基地局装置の構成図
【図２】実施例１、２におけるデジタル光Ｉ／Ｆ部のブロック図
【図３】実施例１〜２における光伝送用フォーマットを説明する図
【図４】ＡＳＫの誤り率理論値対所要Ｓ／Ｎ
【図５】従来の無線基地局装置の構成図
【符号の説明】
【００２９】
１１  基地局相当装置、１２  デジタル光Ｉ／Ｆ部、１３  光ファイバ、１４  デジタル光Ｉ／Ｆ部、１５  無線部、１６  ＰＡ
【図１】
2005057651.tif 000003
【図２】
2005057651.tif 000004
【図３】
2005057651.tif 000005
【図４】
2005057651.tif 000006
【図５】
2005057651.tif 000007