JP5692803B2 - 中継増幅装置、中継増幅装置制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、中継増幅装置、中継増幅装置制御方法、及びプログラムに関する。

基地局側アンテナで受信した下り無線信号を中継増幅して移動局側アンテナに供給する下り系増幅部と、移動局側アンテナで受信した上り無線信号を中継増幅して基地局側アンテナに供給する上り系増幅部とを備えた中継増幅装置には、例えば特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１の中継増幅装置では、運用帯域内の下り無線信号および上り無線信号のそれぞれの一部を検波し、ある基準値を超えたら異常発振状態と判断していた。

特開平１１−２２５１０２号公報

しかしながら、特許文献１の中継増幅装置は、下り無線信号及び上り無線信号がキャリアを含めて過大である場合においては、異常発振状態でもないのに異常発振と誤判定するという欠点があるとともに、異常発振状態が長時間継続した場合には、上り系増幅部及び下り系増幅部の故障または劣化につながることがあった。

本発明は、異常発振状態を的確に検出できると共に、異常発振状態を回避することのできる中継増幅装置、中継増幅装置制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る中継増幅装置は、
第１のアンテナで受信した下り無線信号を増幅して第２のアンテナに供給する下り系増幅部と、
前記第２のアンテナで受信した上り無線信号を増幅して前記第１のアンテナに供給する上り系増幅部と、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の振幅を検出する振幅検出手段と、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の周波数成分を検出する周波数成分検出手段と、
検出された前記疑似正弦波の振幅が所定値を越え、且つ検出された前記周波数成分が前記下り系増幅部及び上り系増幅部の絶対群遅延量から計算される値と一致した場合に、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出する状態検出手段と、
を備えることを特徴とする。

上記目的を解決するために、本発明の第２の観点に係る中継増幅装置制御方法は、
第１のアンテナで受信した下り無線信号を増幅して第２のアンテナに供給する下り系増幅部と、前記第２のアンテナで受信した上り無線信号を増幅して前記第１のアンテナに供給する上り系増幅部とを備える中継増幅装置に対し、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の振幅を検出する振幅検出処理と、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の周波数成分を検出する周波数成分検出処理と、
検出された前記疑似正弦波の振幅が所定値を越え、且つ検出された前記周波数成分が前記下り系増幅部及び上り系増幅部の絶対群遅延量から計算される値と一致した場合に、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出する状態検出処理と、
を行うことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
第１のアンテナで受信した下り無線信号を増幅して第２のアンテナに供給する下り系増幅部と、前記第２のアンテナで受信した上り無線信号を増幅して前記第１のアンテナに供給する上り系増幅部とを備える中継増幅装置に対し、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の振幅を検出する振幅検出処理と、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の周波数成分を検出する周波数成分検出処理と、
検出された前記疑似正弦波の振幅が所定値を越え、且つ検出された前記周波数成分が前記下り系増幅部及び上り系増幅部の絶対群遅延量から計算される値と一致した場合に、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出する状態検出処理と、
を行わせることを特徴とする。

本発明は、異常発振状態を的確に検出できると共に、異常発振状態を回避することのできる。

本発明の第１の実施形態に係る中継増幅装置を示す構成図である。 発振検出部の構成を示すブロック図である。 ＢＰＦの通過帯域特性を示す図である。 演算処理部の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、正常状態時の下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が平坦であることを示し、（ｂ）は、両アンテナ間の結合量が低下することによる異常発振状態時の下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が振動状態（疑似正弦波状態）になることを示す図である。 （ａ）は、正常状態時の下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が平坦状態であり、かつキャリアが存在する場合を示し、（ｂ）は、異常発振状態時の下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が振動状態（疑似正弦波状態）であり、かつキャリアが存在する場合を示す図である。 中継増幅装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る中継増幅装置を示す構成図である。 発振検出部の構成を示すブロック図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る中継増幅装置を示す構成図である。
この中継増幅装置は、基地局側アンテナであるアンテナ１と、下りと上り無線信号を分波し、下り無線信号を出力するデュプレクサ（以下、ＤＵＰという）２と、下り無線信号を増幅する増幅部３とを備える。増幅部３の出力側には、カプラ４が接続されている。

カプラ４は、増幅部３で増幅された下り無線信号を殆ど損失することなくバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）５に伝達すると共に一部を発振検出部６にするものである。カプラ４より抽出されて発振検出部６に与えられる下り無線信号は、約−１０ｄＢ値になるように設定されている。ＢＰＦ５は、下り運用帯域の帯域制限を行う。ＢＰＦ５の出力側には、帯域制限された下り無線信号を増幅し利得を可変できる可変増幅部７が接続されている。発振検出部６の出力側には、演算処理部８が接続されている。

可変増幅部７の出力側には、ＤＵＰ２と同様に、下り無線信号と上り無線信号を分波し、下り無線信号を出力するＤＵＰ９が接続されている。ＤＵＰ９には、充分増幅された下り無線信号を放射するアンテナ１０が接続されている。
ＤＵＰ２、増幅部３、ＢＰＦ５、可変増幅部７、及びＤＵＰ９は、下り系増幅部を構成している。

ＤＵＰ９には、ＤＵＰ９で分波された上り無線信号を増幅する増幅部１１が接続されている。増幅部１１の出力側に、上り運用帯域の帯域制限を行うＢＰＦ１２が接続され、ＢＰＦ１２の出力側に、ＢＰＦ１２で帯域制限された上り無線信号を増幅し利得を可変できる可変増幅部１３が接続されている。可変増幅部１３の出力側がＤＵＰ２に接続されている。
ＤＵＰ９、増幅部１１、ＢＰＦ１２、可変増幅部１３、及びＤＵＰ２は、上り系増幅部を構成している。下り系増幅部と上り系増幅部の利得は、同じ値に設定されている。

発振検出部６は、カプラ４の出力信号と後述するチャネル指定信号にしたがって指定された周波数のローカル信号との混合信号を、狭帯域の帯域制限して検波する。
図２は、発振検出部６の構成を示すブロック図である。
発振検出部６は、混合部６１と、シンセサイザ部６２と、基準信号発生部６３とを備えている。

混合部６１の一方の入力端子には、カプラ４から供給された下り無線信号（例えば運用帯域２１１０〜２１２０ＭＨｚ）の一部が入力される。
基準信号発生部６３は、チャネル指定間隔と同じ２００ＫＨｚの整数倍の５．１２ＭＨｚの基準信号を発生する。シンセサイザ部６２は、基準信号発生部６３の出力側に接続されている。

シンセサイザ６２は、基準信号発生部６３からの基準信号を基準とし、演算処理部８から供給される後述のチャネル指定信号により指定された周波数の例えば２０６０〜２０７０ＭＨｚのローカル信号を生成する。混合部６１の他方の入力端子には、シンセサイザ部６２の生成したローカル信号が入力される。

混合部６１の出力側には、ＢＰＦ６４が接続されている。混合部６１は、ローカル信号と下り無線信号の周波数差成分の例えば５０ＭＨｚを出力する。周波数差成分は、ＢＰＦ６４より狭帯域に帯域制限された後に、図示しない検波ダイオードと負荷抵抗，平滑コンデンサにより構成されて直流電圧を生成する検波部６５により検波される。

図３は、ＢＰＦ６４の通過帯域特性を示しており、横軸は周波数、縦軸は減衰量である。
ＢＰＦ６４は、センター周波数５０ＭＨｚ、通過帯域幅１００ＫＨｚという狭帯域に帯域制限する特性を有している。通過帯域幅を１００ＫＨｚという狭帯域に設定している理由は、後述の擬似正弦波の各周波数ポイント（特に傾斜部分）のエネルギーレベルを正確に検出し、擬似正弦波であることを分析するために必要だからである。このようなＢＰＦ６４は、ＳＡＷフィルタで構成することができる。
尚、本実施形態では、周波数差が５０ＭＨｚになるようにローカル信号の周波数を設定しているが、ＢＰＦ６４が１００ＫＨｚ以下の狭帯域幅を実現できるのであれば、４０ＭＨｚでも６０ＭＨｚでもよい。

ＢＰＦ６４に検波部６５が接続されている。検波部６５により、ＢＰＦ６４の出力信号が検波される。検波部６５により直流電圧に変換された信号は演算処理部８に送出される。演算処理部８は、発振検出部６に対して連続的にチャネル指定信号を送出すると共に、発振検出部６の出力信号を記録する共に演算し、演算結果によっては可変増幅部７，１３に制御信号を送出する機能を有する。

図４は、演算処理部８の構成を示すブロック図である。
演算処理部８は、ＣＰＵ８１を備えている。
ＣＰＵ８１は、基準信号発生部６３より基準信号を受けており、基準信号と同期したチャネル指定信号を発振検出部６のシンセサイザ部６２に対して送出する。ここで、チャネル指定信号とは、チャネルデータ（分周数）信号、クロック信号及びストローブ信号を指している。本実施形態では、１００ｍｓ毎に、２０６０〜２０７０ＭＨｚの１０ＭＨｚにわたって２００ＫＨｚ間隔でチャネルを指定するために、チャネル指定信号を順次送出する。すなわち、１回目は２０６０．０ＭＨｚ、２回目は２０６０．２ＭＨｚ、３回目は２０６０．４ＭＨｚ、・・・、５１回目の場合は２０７０．０ＭＨｚがシンセサイザ部６２から順次出力されるように順次チャネル指定を行う。

発振検出部６の検波部６５の出力する検波電圧は、Ａ／Ｄコンバータ８２により、アナログ／デジタル変換され、データＤＡＴＡとしてＣＰＵ８１に入力にされるようになっている。チャネル指定毎にデータＤＡＴＡが１個が入力されるため、１０ＭＨｚを掃引した場合には合計５１個のデータＤＡＴＡが入力されることになる。ＣＰＵ８１は入力されたデータＤＡＴＡと、チャネル指定信号の指定周波数を順次ＲＡＭ８３に格納すると共に、検波部６５の出力信号の最大値（ＭＡＸ値），最小値（ＭＩＮ値）を分析し、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の差が、ある閾値（例えば０．５Ｖ）以上かどうかを常時監視している。例えば、ＭＡＸ値が１．５ＶでＭＩＮ値が１．０Ｖとなれば、差は０．５Ｖとなり閾値を超えたことになる。

閾値以上になった場合は、ＭＡＸ値が得られた時の周波数とＭＩＮ値が得られた時の周波数との差が、絶対群遅延量から計算される値（本例では１ＭＨｚとなる）と一致するかどうかを判定する。仮に一致した場合には異常発振状態と判断し、ＣＰＵ８１は警報を送出すると共に、Ｄ／Ａコンバータ８４８４，８５に制御信号を送出することによって、デジタル／アナログ変換された制御電圧を可変増幅部７，１３に供給する。

次に、異常発振状態について、説明する。
図５（ａ）は、正常状態時の下り系の運用帯域内の熱雑音（ＫＴＢＦ＋Ｇ）の周波数特性が平坦であることを示している。横軸は下り周波数、縦軸は出力レベルである。

熱雑音のレベルは、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：利得によって決定される。
Ｂは通信システムによって異なり、ＮＣＤＭＡ（Narrowband Code Division Multiple Access）であれば１．２３ＭＨｚ、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）であれば３．８４ＭＨｚとなって一定値である。ＮＦはＤＵＰ２の挿入損失と増幅部３のノイズフィギュアによって決定される一定値、Ｇは増幅部３と可変増幅部７を合わせた利得からＤＵＰ２、ＢＰＦ５、ＤＵＰ９の挿入損失を差し引いた総利得であり固定値である。したがって、正常状態時の熱雑音のレベルは常に安定しており変動することはない。

図５（ｂ）は、両アンテナ間の結合量が低下することによる異常発振状態時の下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が振動状態（疑似正弦波状態）になることを示している。

アンテナ１０の出力がアンテナ１に帰還されると、絶対群遅延量だけ遅れて増幅される、この増幅された出力がまたアンテナ１に帰還され遅延されて増幅される。この繰り返しにより、擬似正弦波状態となり定在波のように安定した状態になる。したがって、擬似正弦波の周波数成分は絶対群遅延量（アンテナ１〜アンテナ１０までの下り系の絶対遅延量）の逆数と同じとなる。

すなわち、絶対群遅延量が例えば５００ｎｓであれば、１周期が５００ｎｓとなるので、擬似正弦波の周波数成分は２ＭＨｚとなる。運用帯域幅が１０ＭＨｚであれば、５周期の擬似正弦波が発生することになる。

仮に絶対群遅延量が１０００ｎｓ（１μｓ）であれば、擬似正弦波の周波数成分は１ＭＨｚとなり、運用帯域幅の１０ＭＨｚ内に１０周期の擬似正弦波が発生する。絶対群遅延量は、ＤＵＰ２，ＤＵＰ９でも発生するが、主にＢＰＦ５が支配的であり、ＢＰＦ５の段数が増えて特性が急峻になればなるほど、絶対群遅延量は増えていく。

両アンテナ１，１０間の結合量がさらに小さくなって悪化すると、熱雑音のレベルが上昇し擬似正弦波の振幅も大きくなるが周波数成分は変化しない。ここで、下り系で説明しているが、結合量悪化時には上り系も同様な状態になる。

図６（ａ）は、正常状態時の下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が平坦状態であり、かつキャリアが存在する場合を示している。横軸は下り周波数、縦軸は出力レベルである。

図６（ｂ）は、異常発振状態時の下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が振動状態（疑似正弦波状態）であり、かつキャリアが存在する場合を示している。キャリアの存在の有無により熱雑音レベルの大きさに変動はない。

次に、図１の中継増幅装置の動作を説明する。
図７は、中継増幅装置の動作を説明するためのフローチャートである。

最初にＣＰＵ８１は、チャネルの番号を指定するｎを１とし、１番目のチャネルＣＨ１が指定されるようにチャネル指定信号を設定し、発振検出部６に与える（ステップＳ１）。発振検出部６のシンセサイザ６２は、ＣＰＵ８１からチャネル指定信号を受け、１番目のチャネルＣＨ１に対応するローカル信号を出力する。混合部６１は、ローカル信号と下り無線信号の周波数差成分を出力する。

混合部６１の出力信号は、ＢＰＦ６４より狭帯域に帯域制限された後に、検波部６５により検波される。検波部６５の出力する検波電圧は、Ａ／Ｄコンバータ８２により、チャネルＣＨ１に対応するデジタルのデータＤＡＴＡ１に変換され、ＣＰＵ８１に与えられる。ＣＰＵ８１は発振検出部６からデータＤＡＴＡ１を受け、ＲＡＭ２０３に記録する。その時のチャネル指定信号の指示する周波数（ＣＨ１の周波数）も同時に記録する（ステップＳ２）。ＣＰＵ８１は、データＤＡＴＡ１が閾値の３．０Ｖ以下かを判断する（ステップＳ３）。

図６（ｂ）に示すように、キャリアが存在する場合においては、携帯電話システムにおけるキャリアの最小レベルは、共通チャネル信号（複数の移動局が共有して使用する信号）のみが受信されているので、熱雑音レベルより高いレベルとなる。そこで、本実施形態では閾値を３．０Ｖとし、入力されたＤＡＴＡ１が３．０Ｖを超える値の場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、１キャリアの占有帯域幅より少し大きな帯域幅の離れた位置のチャネルを指定するように、スキップさせる。すなわち、例えば、１．４ＭＨｚ（７チャネル分）離れた位置のチャネルにスキップさせて（ｎ＋７）チャネル指定を行い（ステップＳ４）、処理をステップＳ２に戻す。これにより、本ＤＡＴＡ値を無効とし、キャリアの影響で異常発振状態を誤検出することを回避できる。

ＣＰＵ８１に入力されたデータＤＡＴＡｎが３．０Ｖ以下を示す場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、データＤＡＴＡＮｎがＭＡＸ値（最大値）かどうか（ステップＳ５）、ＭＩＮ値（最小値）かどうか（ステップＳ６）を判定する。ＭＡＸ値とＭＩＮ値の分析は、ＣＰＵ８１にデータＤＡＴＡｎが入力される毎に行い、更新していく。ステップＳ６の後、ＭＡＸ値−ＭＩＮ値を計算し、ＭＡＸ値−ＭＩＮ値が０．５Ｖ以下か、どうかを確認する（ステップＳ７）。このステップＳ７の確認は、データＤＡＴＡｎが入力される毎に行う。

ステップＳ７の確認で、ＭＡＸ値−ＭＩＮ値が０．５以下の場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ｎをインクリメントし（ステップＳ８）、ｎが５１になったか否かを確認する（ステップＳ９）。ｎが５１でない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、処理をステップＳ１に戻す。ｎが５１の場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０で、ＲＡＭ８３のデータＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ５１、及びチャネルＣＨ１〜ＣＨｎを示すチャネルデータをクリアすると共に、ｎを１にして処理をステップＳ１に処理を戻す（ステップＳ１０）。

ステップＳ７の確認で、ＭＡＸ値−ＭＩＮ値が０．５を越える場合（ステップＳ７：ＮＯ）、データＤＡＴＡｎがＭＡＸ値となる周波数とＭＩＮ値となる周波数の差は、１±０．２ＭＨｚかを確認する（ステップＳ１１）。この１±０．２ＭＨｚは、絶対群遅延量から計算された値であり、疑似正弦波状の熱雑音の周波数特性における半周期に相当する。データＤＡＴＡｎがＭＡＸ値となる周波数とＭＩＮ値となる周波数の差が、１±０．２ＭＨｚでない場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、異常発振状態ではないので、処理をステップＳ８に移す。

データＤＡＴＡｎがＭＡＸ値となる周波数とＭＩＮ値となる周波数の差が、１±０．２ＭＨｚの場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、異常発振状態なので、警報送出中か否かを判断する（ステップＳ１２）。警報送出中でない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、可変増幅部７，１３の利得を２０ｄＢに設定し（ステップＳ１３）、警報の送出を行い（ステップＳ１４）、処理をステップＳ１０に移す。

ステップＳ１２の判断が、警報送出中の場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、可変増幅部７，１３の利得を１０ｄＢに設定し（ステップＳ１５）、処理を終了する。

次に、本実施形態の利点について説明する。
アンテナ１とアンテナ１０間の結合量α（ｄＢ）が中継増幅装置の下り系の総利得β（ｄＢ）より大きい正常状態について説明する。例えば、結合量αが−８０ｄＢで総利得βが７０ｄＢの場合には、−α＜βの式に合致しないため、異常発振状態にはならない。ここで、総利得βとは、増幅部３の利得と可変増幅部７利得を加えた利得からＤＵＰ２，ＢＰＦ５，ＤＵＰ９の挿入損失を差し引いた値である。

すなわち、正常状態の場合は図５（ａ）や図６（ａ）のように下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が平坦のため、発振検出部６からＣＰＵ８１に送出される５１個のＤＡＴＡにレベル差は殆どなく０．５Ｖ以下である。そのため、図７のフローチャートで示しているように、メインループ（ステップＳ１〜ステップＳ１０の正常フロー）をぐるぐる回っている状況にあり、警報は送出されない。

一方、アンテナ１とアンテナ１０間の結合量α（ｄＢ）が中継増幅装置の下り系増幅部の総利得β（ｄＢ）より小さくなり異常発振状態になった場合、例えば、結合量αが−６０ｄＢで総利得βが７０ｄＢの場合には、−α＜β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１０から輻射される下り無線信号の出力の一部がアンテナ１に帰還され増幅され、増幅された成分の一部がまたアンテナ１に帰還され増幅され、同時にアンテナ１から輻射される上り無線信号の出力の一部がアンテナ１０に帰還され増幅され、増幅された成分の一部がまたアンテナ１０に帰還され増幅される等により、下り系（及び上り系）が異常な過入力状態，過出力状態になることである。

異常発振状態になると、図５（ｂ）や図６（ｂ）に示すように、下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が振動状態（疑似正弦波状態）になる。発振検出部６からＣＰＵ８１に送出される５１個のデータＤＡＴＡにレベル差が発生する。データＤＡＴＡのＭＡＸ値とＭＩＮ値の分析は、ＣＰＵ８１にＤＡＴＡが入力される毎に行われて更新していくので、１周期（２ＭＨｚ）分の１１個のデータＤＡＴＡの中で０．５Ｖ以上の差が発生するとすぐにステップＳ１１の周波数差確認フローに移行する。つまり、５１個すべてのデータＤＡＴＡを取得する必要がなく、最短では頭の１１個のデータＤＡＴＡの分析により発振異常を検出することができる。

データＤＡＴＡと周波数は関連して記録されているので、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の周波数差を容易に算出できる。周波数差が１±０．２ＭＨｚと判明した場合には、両アンテナ１，１０間の結合量悪化による異常発振と断定し、ＣＰＵ８１より可変増幅部７，１３にＤ／Ａコンバータ８４，８５経由で制御電圧を供給すると共に警報を送出する。

可変増幅部７，１３のそれぞれの利得が３０ｄＢから２０ｄＢに低減されることにより、下り系の総利得βは６０ｄＢになり、異常発振状態は回避される。
可変増幅部８，１３の利得を２０ｄＢに設定した後においても監視を継続し、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の差が０．５Ｖ以上ある場合は、可変増幅部７，１３の利得を２０ｄＢから１０ｄＢに低減することができる、

このように、本実施形態では、中継増幅装置の下り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性変動を検出する機能と、運用帯域内に発生する擬似正弦波の周波数成分を算出する機能を具備し、両アンテナ１，１０間の結合量悪化による異常発振状態を的確に検出し、下り系と上り系の利得をあらかじめ設定した小さい値に制御して異常発振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の増幅部の劣化または故障の回避を行うと共に警報を発することができる。

［第２の実施形態］
図８は、本発明の第２の実施形態に係る中継増幅装置を示す構成図であり、図１中の要素と共通する要素には、共通の符合が付されている。
この中継増幅装置では、第１の実施形態のカプラ４が省かれ、カプラ１４と発振検出部１５とが設けられている。

増幅部３の出力側にＢＰＦ５が直接接続されている。増幅部１１の出力側に、カプラ１４が接続されている。カプラ１４は、カプラ４と同様の機能を有し、カプラ１４の出力側が、ＢＰＦ１２と発振検出部１５に接続されている。発振検出部１５の出力側が演算処理部８に接続されている。演算処理部８は、発振検出部１５にチャネル指定信号を与えるようになっている。他の構成は、第１の実施形態と同様である。

図９は、発振検出部１５の構成を示すブロック図である。
発振検出部１５は、混合部１５１と、シンセサイザ部１５２と、基準信号発生部１５３とを備えている。

混合部１５１の一方の入力端子には、カプラ１４から供給されたね上り無線信号（例えば運用帯域１９２０〜１９３０ＭＨｚ）の一部が入力される。
基準信号発生部１５３は、基準信号を発生する。シンセサイザ部１５２は、基準信号発生部１５３の出力側に接続されている。

シンセサイザ部１５２は、基準信号発生部１５３からの基準信号を基準とし、演算処理部８から供給されるチャネル指定信号により指定された周波数の例えば１８７０〜１８８０ＭＨｚのローカル信号を生成する。混合部１５１の他方の入力端子には、シンセサイザ部１５２の生成したローカル信号が入力される。

混合部１５１の出力側には、ＢＰＦ１５４が接続されている。混合部１５１は、ローカル信号と下り無線信号の周波数差成分の例えば５０ＭＨｚが出力される。周波数差成分は、ＢＰＦ１５４により狭帯域に帯域制限された後に、検波部１５５により検波される。ＢＰＦ１５４の通過帯域は、図３のＢＰＦ６４と同じであり、センター周波数が５０ＭＨｚであり、通過帯域幅が１００ＫＨｚである。検波部１５５の出力端子が演算処理部８に接続されている。

この中継増幅装置も、第１の実施形態の中継増幅装置と同様の動作を行う。
アンテナ１とアンテナ１０間の結合量α（ｄＢ）が中継増幅装置の上り系の総利得β（ｄＢ）より大きい場合、例えば、結合量αが−８０ｄＢで総利得βが７０ｄＢの正常状態の場合には、−α＜βの式に合致しないため、異常発振状態にはならない。

ここで、総利得βとは、増幅部１１と可変増幅部１３を加えた利得からＤＵＰ２，ＢＰＦ１２，ＤＵＰ９の挿入損失を差し引いた値である。図５（ａ）や図６（ａ）に示すように上り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性は平坦のため、発振検出部１５から演算処理部６のＣＰＵ８１に送出される５１個のデータＤＡＴＡにレベル差（電圧差）は殆どなく０．５Ｖ以下である。そのため、図７のフローチャートで示しているように、メインループ（ステップＳ１〜Ｓ１０の正常用フロー）をぐるぐる回っている状況にあり、警報は送出されない。

一方、アンテナ１とアンテナ１０間の結合量α（ｄＢ）が中継増幅装置の上り系の総利得β（ｄＢ）より小さくなった場合、例えば、結合量αが−６０ｄＢで総利得βが７０ｄＢの場合には、−α＜βの式に合致するため、異常発振状態になる。異常発振状態になると、第１の実施例と同様に、図５（ｂ）や図６（ｂ）に示すように、上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性が振動状態（疑似正弦波状態）になる。

発振検出部１５からＣＰＵ８１に送出されるデータＤＡＴＡにレベル差が発生するため、データＤＡＴＡのＭＡＸ値−ＭＩＮ値が０．５Ｖ以上になり、かつＭＡＸ値とＭＩＮ値の周波数差が１ＭＨｚ±０．２ＭＨｚに合致した場合は、両アンテナ１，１０間の結合量悪化による異常発振と断定し、ＣＰＵ８１により、可変増幅部７，１３にＤ／Ａコンバータ８４，８５経由で制御電圧を供給すると共に警報を送出する。可変増幅部７，１３のそれぞれの利得は３０ｄＢ→２０ｄＢに低減されることにより、上り系の総利得βは６０ｄＢになり異常発振状態は回避される。

可変増幅部７，１３の利得を２０ｄＢに設定した後においても監視を継続し、ＭＡＸ値とＭＩＮ値の差が０．５Ｖ以上ある場合は、可変増幅部７，１３の利得を２０ｄＢ→１０ｄＢに低減することができる、

このようにして、第２の実施例においても、中継増幅装置の上り系の運用帯域内の熱雑音の周波数特性変動を検出する機能と、運用帯域内に発生する擬似正弦波の周波数成分を算出する機能を具備し、両アンテナ１，１０間の結合量悪化による異常発振状態を的確に検出し上り系増幅部と下り系増幅部の利得をあらかじめ設定した小さい値に制御し、異常発振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上り系および下り系増幅部の劣化または故障の回避を行うことができると共に警報を発することができる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
第１のアンテナで受信した下り無線信号を増幅して第２のアンテナに供給する下り系増幅部と、
前記第２のアンテナで受信した上り無線信号を増幅して前記第１のアンテナに供給する上り系増幅部と、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の振幅を検出する振幅検出手段と、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の周波数成分を検出する周波数成分検出手段と、
検出された前記疑似正弦波の振幅が所定値を越え、且つ検出された前記周波数成分が前記下り系増幅部及び上り系増幅部の絶対群遅延量から計算される値と一致した場合に、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出する状態検出手段と、
を備えることを特徴とする中継増幅装置。

（付記２）
前記状態検出手段が、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに警報を発生する警報手段を備えることを特徴とする付記１に記載の中継増幅装置。

（付記３）
前記状態検出手段が、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに該下り系増幅部及び上り系増幅部の利得を低下させる利得低下手段を備えることを特徴とする付記１又は２に記載の中継増幅装置。

（付記４）
第１のアンテナで受信した下り無線信号を増幅して第２のアンテナに供給する下り系増幅部と、前記第２のアンテナで受信した上り無線信号を増幅して前記第１のアンテナに供給する上り系増幅部とを備える中継増幅装置に対し、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の振幅を検出する振幅検出処理と、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の周波数成分を検出する周波数成分検出処理と、
検出された前記疑似正弦波の振幅が所定値を越え、且つ検出された前記周波数成分が前記下り系増幅部及び上り系増幅部の絶対群遅延量から計算される値と一致した場合に、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出する状態検出処理と、
を行うことを特徴とする中継増幅装置制御方法。

（付記５）
前記状態検出処理で、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに警報を発生する警報処理を行うことを特徴とする付記４に記載の中継増幅装置制御方法。

（付記６）
前記状態検出処理で、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに該下り系増幅部及び上り系増幅部の利得を低下させる利得低下処理を行うことを特徴とする付記４又は５に記載の中継増幅装置制御方法。

（付記７）
コンピュータに、
第１のアンテナで受信した下り無線信号を増幅して第２のアンテナに供給する下り系増幅部と、前記第２のアンテナで受信した上り無線信号を増幅して前記第１のアンテナに供給する上り系増幅部とを備える中継増幅装置に対し、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の振幅を検出する振幅検出処理と、
前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の周波数成分を検出する周波数成分検出処理と、
検出された前記疑似正弦波の振幅が所定値を越え、且つ検出された前記周波数成分が前記下り系増幅部及び上り系増幅部の絶対群遅延量から計算される値と一致した場合に、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出する状態検出処理と、
を行わせることを特徴とするプログラム。

（付記８）
前記状態検出処理で、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに警報を発生する警報処理を行わせることを特徴とする付記７に記載のプログラム。

（付記９）
前記状態検出処理で、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに該下り系増幅部及び上り系増幅部の利得を低下させる利得低下処理を行わせることを特徴とする付記７又は８に記載のプログラム。

１，１０ アンテナ
２，９ ＤＵＰ
３，１１ 増幅部
４，１４ カプラ
５，１２ ＢＰＦ
６，１５ 発振検出部
７，１３ 可変増幅部
８ 演算処理部

Claims (9)

1. 第１のアンテナで受信した下り無線信号を増幅して第２のアンテナに供給する下り系増幅部と、
   前記第２のアンテナで受信した上り無線信号を増幅して前記第１のアンテナに供給する上り系増幅部と、
   前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の振幅を検出する振幅検出手段と、
   前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の周波数成分を検出する周波数成分検出手段と、
   検出された前記疑似正弦波の振幅が所定値を越え、且つ検出された前記周波数成分が前記下り系増幅部及び上り系増幅部の絶対群遅延量から計算される値と一致した場合に、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出する状態検出手段と、
   を備えることを特徴とする中継増幅装置。
2. 前記状態検出手段が、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに警報を発生する警報手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の中継増幅装置。
3. 前記状態検出手段が、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに該下り系増幅部及び上り系増幅部の利得を低下させる利得低下手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の中継増幅装置。
4. 第１のアンテナで受信した下り無線信号を増幅して第２のアンテナに供給する下り系増幅部と、前記第２のアンテナで受信した上り無線信号を増幅して前記第１のアンテナに供給する上り系増幅部とを備える中継増幅装置に対し、
   前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の振幅を検出する振幅検出処理と、
   前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の周波数成分を検出する周波数成分検出処理と、
   検出された前記疑似正弦波の振幅が所定値を越え、且つ検出された前記周波数成分が前記下り系増幅部及び上り系増幅部の絶対群遅延量から計算される値と一致した場合に、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出する状態検出処理と、
   を行うことを特徴とする中継増幅装置制御方法。
5. 前記状態検出処理で、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに警報を発生する警報処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の中継増幅装置制御方法。
6. 前記状態検出処理で、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに該下り系増幅部及び上り系増幅部の利得を低下させる利得低下処理を行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の中継増幅装置制御方法。
7. コンピュータに、
   第１のアンテナで受信した下り無線信号を増幅して第２のアンテナに供給する下り系増幅部と、前記第２のアンテナで受信した上り無線信号を増幅して前記第１のアンテナに供給する上り系増幅部とを備える中継増幅装置に対し、
   前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の振幅を検出する振幅検出処理と、
   前記下り系増幅部または上り系増幅部の運用帯域内の熱雑音の周波数特性を監視し、該熱雑音の周波数特性が平坦な状態から疑似正弦波状に変化した場合の該疑似正弦波の周波数成分を検出する周波数成分検出処理と、
   検出された前記疑似正弦波の振幅が所定値を越え、且つ検出された前記周波数成分が前記下り系増幅部及び上り系増幅部の絶対群遅延量から計算される値と一致した場合に、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出する状態検出処理と、
   を行わせることを特徴とするプログラム。
8. 前記状態検出処理で、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに警報を発生する警報処理を行わせることを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
9. 前記状態検出処理で、前記下り系増幅部及び上り系増幅部が異常発振状態であるとして検出したときに該下り系増幅部及び上り系増幅部の利得を低下させる利得低下処理を行わせることを特徴とする請求項７又は８に記載のプログラム。

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