無線装置及びアンテナ素子故障検出方法
【課題】特定のアンテナ素子の組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子に関する故障を検出できるようにすること。
【解決手段】３以上のアンテナ素子１１を備える基地局装置であって、３以上のアンテナ素子１１のうちの注目アンテナ素子１１により、該注目アンテナ素子１１以外の各アンテナ素子１１から送信された無線信号を受信する基地局送受信部４０と、受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定し、判定結果に応じて、注目アンテナ素子１１に関する故障を検出する動作判定部８０と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】３以上のアンテナ素子１１を備える基地局装置であって、３以上のアンテナ素子１１のうちの注目アンテナ素子１１により、該注目アンテナ素子１１以外の各アンテナ素子１１から送信された無線信号を受信する基地局送受信部４０と、受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定し、判定結果に応じて、注目アンテナ素子１１に関する故障を検出する動作判定部８０と、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線装置及びアンテナ素子故障検出方法に関し、特に、アンテナ素子に関する故障を検出するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アダプティブアレイアンテナのような複数のアンテナ素子からなるアンテナを有する無線装置がある。このような無線装置では、アンテナ素子間で無線信号を送受信することにより故障検出処理が行われる。
【０００３】
例えば特許文献１では、アンテナ素子のうちのひとつから送信し、他のアンテナ素子で受信する。これを、送信アンテナ素子を変えつつ、全ての組み合わせについて行う。その結果、アンテナ素子Ａから送信した無線信号を受信した各アンテナ素子の受信電力のうち、その最大値が所定の閾値より低い場合、アンテナ素子Ａの送信系が故障していると判定する。また、各アンテナ素子から送信した無線信号をアンテナ素子Ｂで受信した場合において、各アンテナ素子から送信した無線信号の受信電力の最大値が所定の閾値より低い場合、アンテナ素子Ｂの受信系が故障していると判定する。
【０００４】
このようにすることにより、例えばケーブル切断等の故障が確実に検出される。
【特許文献１】特開２００１−５３６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、アンテナ素子の組み合わせのうちの１つで受信電力が高くなるような場合、故障として検出されないという問題がある。すなわち、上記特許文献１に記載の技術では、あるアンテナ素子を含む複数の組み合わせのいずれにおいても受信電力が所定の閾値より低いことをもって該アンテナ素子に関する故障を検出しているので、アンテナ素子の組み合わせのうちの１つで受信電力が高くなると、他の組み合わせで受信電力が低いとしても、故障を検出できない。
【０００６】
なお、上記特許文献１に記載の技術では受信電力を故障検出の評価基準として用いているが、上記課題は、位相等、他の評価基準を用いる場合についても同様である。すなわち、従来の技術では、特定のアンテナ素子の組み合わせで異常が検出されないことによって、アンテナ素子に関する故障を検出できなくなってしまうという問題があった。
【０００７】
従って、本発明の課題の一つは、特定のアンテナ素子の組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子に関する故障を検出できる無線装置及びアンテナ素子故障検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の一側面にかかる無線装置は、３以上のアンテナ素子を備える無線装置であって、前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子により、該注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信手段と、前記無線信号受信手段により受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応じて、前記注目アンテナ素子の故障を検出する故障検出手段と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、注目アンテナ素子以外の複数のアンテナ素子のそれぞれから送信することにより、注目アンテナ素子で受信された複数の無線信号のうちいずれかが異常と判断される状態である場合に、注目アンテナ素子に関する故障（注目アンテナ素子を利用したときに発生する故障。）を検出することができる。このため、特定のアンテナ素子の組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子に関する故障を検出できる。
【００１０】
また、上記課題を解決するための本発明の別の一側面にかかる無線装置は、３以上のアンテナ素子を備える無線装置であって、前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子により、該注目アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信手段と、前記無線信号受信手段により受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応じて、前記注目アンテナ素子の故障を検出する故障検出手段と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
これによれば、注目アンテナ素子から送信することにより、注目アンテナ素子以外の複数のアンテナ素子で受信された複数の無線信号のうちいずれかが異常と判断される状態である場合に、注目アンテナ素子に関する故障（注目アンテナ素子を利用したときに発生する故障。）を検出することができる。このため、特定のアンテナ素子の組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子に関する故障を検出できる。
【００１２】
また、上記各無線装置において、前記無線信号は特定の周波数の無線信号であり、当該無線装置は、前記故障検出手段により故障が検出されたアンテナ素子について、前記特定の周波数についての運用を停止する運用停止手段、をさらに含む、こととしてもよい。
【００１３】
周波数特性ずれのような故障は特定の周波数でのみ発生する場合が多い。上記無線装置によれば、周波数ごとかつアンテナ素子ごとに運用を停止することができるので、運用を継続しつつ、故障が発生する特定の周波数とアンテナ素子の組み合わせのみを運用しないようにすることができる。
【００１４】
また、本発明の一側面にかかるアンテナ素子故障検出方法は、３以上のアンテナ素子を備える無線装置においてアンテナ素子の故障を検出するためのアンテナ素子故障検出方法であって、前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子により、該注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信ステップと、前記無線信号受信ステップにおいて受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいてされた判定の結果に応じて、前記注目アンテナ素子の故障を検出する故障検出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の一側面にかかるアンテナ素子故障検出方法は、３以上のアンテナ素子を備える無線装置においてアンテナ素子の故障を検出するためのアンテナ素子故障検出方法であって、前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子により、該注目アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信ステップと、前記無線信号受信ステップにおいて受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいてされた判定の結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態にかかる移動体通信システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、移動体通信システム１は、基地局装置２、移動局装置３、通信ネットワーク４、を含んで構成される。
【００１８】
また、図２は基地局装置２のシステム構成を示す図である。同図に示すように、基地局装置２は、制御部２０と、無線通信部２１と、記憶部２２と、ネットワークインターフェイス部２３と、を含んで構成される。
【００１９】
制御部２０は、基地局装置２の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行する。
【００２０】
無線通信部２１は、アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子を備え、移動局装置３からの音声信号や通信用パケット等をそれぞれ受信して復調し、制御部２０に出力したり、制御部２０の指示に従って、制御部２０から入力される音声信号や通信用パケット等を変調してアンテナ素子を介して出力したり、といった処理を行う。また、上記アレイアンテナをアダプティブアレイアンテナとして使用することにより、後述する空間分割多重方式（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）にて通信を行う。
【００２１】
記憶部２２は、制御部２０のワークメモリとして動作する。また、この記憶部２２は、制御部２０によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。
【００２２】
ネットワークインターフェイス部２３は、通信ネットワーク４と接続されており、通信ネットワーク４からの音声信号や通信用パケット等を受信して制御部２０に出力する処理や、制御部２０の指示に従って音声信号や通信用パケット等を通信ネットワーク４に対して送信する処理を行う。
【００２３】
移動局装置３は、携帯電話端末やＰＨＳ端末等の移動体通信システムで使用される端末装置であり、基地局装置２から無線送信される信号を受信し、基地局装置２に対し信号を無線送信することにより、基地局装置２と通信を行う。
【００２４】
基地局装置２と移動局装置３との間で行われる通信は、上記空間分割多重方式の他、周波数分割多重方式及び時分割多重方式により多重化される。また、時分割複信方式により、移動局装置３から基地局装置２へ送信される信号（上り信号）と、基地局装置２から移動局装置３へ送信される信号（下り信号）と、を同一の無線周波数帯（キャリア）を使用して通信するようにしている。
【００２５】
通信ネットワーク４は移動体通信システム１の交換機ネットワークであってもよいし、該移動体通信システム１がＩＰ電話による通信システムである場合などにはＴＣＰ／ＩＰ網であってもよい。
【００２６】
図３は、本実施の形態にかかる基地局装置２の機能ブロックを示す図である。図３に示すように、基地局装置２は、機能的には、アンテナ部１０−ｘ（ｘ＝１〜ｎ）と、基地局送受信部４０と、キャリブレーション信号生成部７０と、動作判定部８０と、アラーム発生部８１と、を含んで構成されている。なお、ｎはアンテナ部１０−ｘの数であり、ここでは３以上である。
【００２７】
アンテナ部１０−ｘは無線通信部２１によって実現され、アンテナ素子１１−ｘと、カプラ（連結器）１２−ｘと、Ｔ（Transfer）／Ｒ（Receive）スイッチ１４−ｘと、パワーアンプ（電力増幅器）１５−ｘと、Ｔ／Ｒスイッチ１６−ｘと、ローノイズアンプ（低雑音増幅器）１７−ｘと、を含んで構成されている。
【００２８】
基地局送受信部４０も無線通信部２１によって実現され、Ｔ／Ｒスイッチ４１−ｘ（ｘ＝１〜ｎ）と、周波数変換部４２−ｘ（ｘ＝１〜ｎ）と、周波数変換部４３−ｘ（ｘ＝１〜ｎ）と、周波数対応部４９−ｙ（ｙ＝１〜ｍ）と、キャリブレーション部５０と、分配部６０と、を含んで構成される。なお、各周波数対応部４９−ｙは、送信部４４−ｙと、受信部４５−ｙと、送信ウエイト生成部４６−ｙと、キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙと、を含んで構成されている。また、ｍは基地局装置２が通信を行う際に使用する無線周波数帯（キャリア）の数である。
【００２９】
キャリブレーション信号生成部７０、動作判定部８０、及びアラーム発生部８１は、制御部２０によって実現される。
【００３０】
以下では、まず、移動局装置３との通信に使用する構成について詳細に説明した後、キャリブレーション処理にかかる構成について説明し、さらに異常アンテナ素子運用停止処理にかかる構成について説明する。
【００３１】
まず、移動局装置３との通信に使用する構成について説明する。
【００３２】
アンテナ部１０−ｘは、アンテナ素子１１−ｘに到来する電波を取得し、該電波に含まれる信号を基地局送受信部４０に出力する信号出力処理と、基地局送受信部４０から入力される信号をアンテナ素子１１−ｘから無線区間に送出する信号送出処理と、を行う。
【００３３】
また、アンテナ部１０−ｘは、アンテナ素子１１−ｘに到来する電波に含まれる信号の増幅処理及び基地局送受信部４０から出力される信号の増幅処理も行う。具体的には、本実施の形態では上述のように時分割複信方式を使用しており、Ｔ／Ｒスイッチ１４−ｘ及びＴ／Ｒスイッチ１６−ｘにより上り信号と下り信号のタイムスロットに含まれる信号をそれぞれ異なる経路に振り分け、それぞれの経路に設置される増幅器を経由して通信を行う。
【００３４】
上り信号については、パワーアンプ１５−ｘにより信号の電力を増幅することで、アンテナ素子１１−ｘから信号を送信する際の送信電力を制御している。また、下り信号については、ローノイズアンプ１７−ｘにより雑音レベルが非常に低い増幅を行い、受信信号の雑音レベルをできるだけ上げることなく、該信号の受信電力を増幅している。カプラ１２−ｘについては、キャリブレーション処理にかかる構成の説明において説明する。
【００３５】
基地局送受信部４０は、アンテナ部１０−ｘから入力される信号を復調及び復号する復調・復号処理及びアンテナ部１０−ｘへ出力する信号を変調及び符号化する変調・符号化処理を行う。そしてさらに、図示していないが、ネットワークインターフェイス部２３との間での信号の送受信も行い、通信ネットワーク４と、移動局装置３との間での通信を中継する。
【００３６】
なお、各周波数対応部４９−ｙには互いに異なる無線周波数帯が割り当てられており、それぞれ、割り当てられた無線周波数帯の無線信号についての上記処理を行う。以下、基地局送受信部４０の機能について、具体的に説明する。
【００３７】
Ｔ／Ｒスイッチ４１−ｘは、アンテナ部１０−ｘから入力される信号を含むタイムスロットと、アンテナ部１０−ｘへ出力する信号を含むタイムスロットと、で経路を切り替えることにより、アンテナ部１０−ｘから出力される信号を周波数変換部４３−ｘに出力し、周波数変換部４２−ｘから出力される信号をアンテナ部１０−ｘに送出する。なお、Ｔ／Ｒスイッチ４１−ｘ、周波数変換部４２−ｘ、周波数変換部４３−ｘはそれぞれアンテナ部１０−ｘに対応して設けられ、各アンテナ部１０−ｘとの間で信号の入出力を行う。
【００３８】
周波数変換部４３−ｘは、アンテナ部１０−ｘから入力される信号の周波数を、無線周波数帯から、ベースバンド周波数帯に変換する。そして、該無線周波数帯を割り当てられている周波数対応部４９−ｙに含まれる受信部４５−ｙに出力する。
【００３９】
一方、周波数変換部４２−ｘは、送信部４４−ｙから入力された信号の周波数を、ベースバンド周波数帯から、該送信部４４−ｙを含む周波数対応部４９−ｙに割り当てられている無線周波数帯に変換する。そして、Ｔ／Ｒスイッチ４１−ｘに送出する。
【００４０】
受信部４５は、各周波数変換部４３−ｘから入力される信号の合成と、検波処理を行う。具体的には、該信号に図示しないバンドパスフィルタによるＤＦＴ（Digital Fourier Transpose）処理を施すことにより、特定の周波数帯の成分のみを取り出す。そして、該特定の周波数帯の信号に対し、復調及び復号処理を行い、移動局装置３が送出した信号をビット列として取得する。併せて、各周波数変換部４３−ｘから入力される信号の位相及び振幅を取得し、送信ウエイト生成部４６に出力する。
【００４１】
送信ウエイト生成部４６は、受信部４５から出力される信号の位相及び振幅に基づいて、受信される信号の位相及び振幅のアンテナ部１０−ｘ間における相違量を示す受信ウエイトを算出する。受信ウエイトは相対的なものであり、１の周波数変換部４３−ｘから出力される信号の位相及び振幅を基準として、該基準となる位相及び振幅と、他の周波数変換部４３−ｘから出力される信号の位相及び振幅と、の差異をアンテナ部１０−ｘにおける受信ウエイトとして用いることができる。送信ウエイト生成部４６は、該受信ウエイトと、後述するキャリブレーション処理により算出されるキャリブレーションウエイトと、に基づいて送信ウエイトを生成する。
【００４２】
送信部４４は、ネットワークインターフェイス部２３から出力される信号であるビット列について、符号化及び変調処理を行い、周波数変換部４２−ｘに出力する。この出力を行う際、送信部４４は、送信ウエイト生成部４６において生成される送信ウエイトに基づいて周波数変換部４２−ｘへの出力ごとに重み付けを行う。より具体的には、変調処理された信号に、送信ウエイト生成部４６において生成される該信号の位相及び振幅の各アンテナ部１０−ｘ間における相違量を示す送信ウエイトを乗算することにより、各アンテナ部１０−ｘにおいて該信号が無線区間に送出される際の位相及び振幅を、アンテナ部１０−ｘごとに決定する。こうすることにより、アンテナ素子１１−ｘによるアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルステアリング、すなわち空間分割多重方式が実現される。
【００４３】
次に、キャリブレーション処理にかかる構成について説明する。
【００４４】
図４は、本キャリブレーション処理における無線信号の送受信についての説明図である。同図に例示するように、キャリブレーション部５０は、３以上あるアンテナ素子１１−ｘのうちの１つから無線信号を送信する。他のアンテナ素子１１−ｘはこれを受信し、基地局送受信部４０に出力する。基地局送受信部４０は、こうして入力される無線信号に基づき、キャリブレーションウエイトを算出する。以下、具体的に説明する。
【００４５】
キャリブレーション信号生成部７０はキャリブレーション信号を生成する。このキャリブレーション信号としては、一定周波数の信号の一種であるトーン信号（正弦波）や周波数が信号内容に応じて変更されるバースト信号を使用することができる。以下ではトーン信号であるとして説明を続ける。キャリブレーション信号生成部７０は、生成したキャリブレーション信号をキャリブレーション部５０に対して出力する。
【００４６】
キャリブレーション部５０は、周波数変換部５１と、送信部５２と、を含んで構成されている。
【００４７】
送信部５２は、キャリブレーション信号生成部７０からキャリブレーション部５０に対して入力されるキャリブレーション信号を取得する。そして、キャリブレーション信号の種類に応じた符号化・変調処理を行い、周波数変換部５１に出力する。
【００４８】
周波数変換部５１は、キャリブレーション信号の周波数を、ベースバンド周波数から、後述する動作判定部８０により指示された無線周波数に変換する。そして、分配部６０に出力する。
【００４９】
分配部６０は、キャリブレーション部５０から入力されるキャリブレーション信号を、後述する動作判定部８０により指示されたアンテナ部１０−ｘのカプラ１２−ｘに対して分配して送信する。
【００５０】
カプラ１２−ｘは、Ｔ／Ｒスイッチ１４−ｘとアンテナ素子１１−ｘとの間に設置される通信線と、当該カプラ１２−ｘと分配部６０の間に設置されるケーブルと、を電気的に連結する。カプラ１２−ｘにより、分配部６０が送信した信号は、アンテナ素子１１−ｘを介して無線区間に送出される。なお、キャリブレーション部５０は、時分割複信方式の下り信号に使用されるタイムスロットに入るように送信時刻を調節して、キャリブレーション信号を送信する。この送信時刻の調節は、図示しないクロックにより実現される。すなわち、図示しないクロックにより、基地局装置２の各部は同期している。
【００５１】
基地局装置２は、こうして無線区間に送出されたキャリブレーション信号を、送信に使用したアンテナ素子１１−ｘ以外のアンテナ素子１１−ｘで受信する。受信した信号は、上述した処理により、受信部４５−ｙにおいて検波される。すなわち、受信部４５−ｙは、周波数変換部４３−ｘから出力される信号にＤＦＴ処理を施すことにより、元のトーン信号を取得する。
【００５２】
キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙは、受信部４５−ｙに入力されたキャリブレーション信号（送信に使用したアンテナ素子１１−ｘ以外のアンテナ素子１１−ｘで受信されたキャリブレーション信号）に基づいて、キャリブレーションウエイトを算出する。具体的には、受信部４５−ｙに入力されたキャリブレーション信号の位相及び振幅に基づいて算出する。
【００５３】
なお、キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙは、アンテナ素子１１−ｘごとにキャリブレーションウエイトを算出する。このために、キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙは、各アンテナ素子１１−ｘで受信されるキャリブレーション信号の望ましい位相及び振幅を記憶している。そして、実際に受信されたキャリブレーション信号の位相及び振幅と記憶している位相及び振幅とを比較し、その差異をキャリブレーションウエイトとしている。
【００５４】
キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙは、算出したキャリブレーションウエイトを、アンテナ素子１１−ｘを識別するためのアンテナ素子識別情報と対応付けて記憶部２２に記憶させる。
【００５５】
次に、異常アンテナ素子運用停止処理にかかる構成について説明する。
【００５６】
動作判定部８０は、周波数変換部５１及び分配部６０を制御し、周波数ごとに、送信アンテナを変えつつ、キャリブレーション処理を行わせる。そして、その結果に基づき、異常のあるアンテナ素子の運用を周波数ごとに停止する処理を行う。以下では、動作判定部８０の処理について、処理フローを参照しながら、詳細に説明する。
【００５７】
図５乃至図７は、動作判定部８０の処理フローを示す図である。図５に示すように、動作判定部８０は、周波数ｆを１からｍまで変えつつ、異常アンテナ素子運用停止処理を行う（Ｓ１及びＳ８）。すなわち、基地局装置２が通信を行う際に使用する無線周波数帯ごとに、異常アンテナ素子運用停止処理を行う。
【００５８】
なお、動作判定部８０は、ある無線周波数帯についての異常アンテナ素子運用停止処理を行うとき、周波数変換部５１に対して、該無線周波数帯に含まれる周波数に変換するよう指示する。
【００５９】
動作判定部８０は、３以上あるアンテナ素子１１−ｘのそれぞれに、順に注目する。そして、注目アンテナ素子１１−ｘからキャリブレーション信号を送信し、他のアンテナ素子１１−ｘで受信したときに発生する異常（送信異常）と、他のアンテナ素子１１−ｘからキャリブレーション信号を送信し、注目アンテナ素子１１−ｘで受信したときに発生する異常（受信異常）と、を検出する処理を行う（Ｓ２乃至Ｓ５）。
【００６０】
なお、動作判定部８０は、あるアンテナ素子１１−ｘからキャリブレーション信号の送信を行うとき、分配部６０に対して、該アンテナ素子１１−ｘのカプラ１２−ｘに対してキャリブレーション信号を出力するよう指示する。
【００６１】
以下、送信異常を検出する処理と、受信異常を検出する処理のそれぞれについて説明する。
【００６２】
図６は送信異常を検出する処理の処理フローを示す図である。同図に示すように、動作判定部８０は、注目アンテナ素子１１−ｘから周波数ｆのキャリブレーション信号を一定電力かつ一定位相で送信し（Ｓ３１）、注目アンテナ素子１１−ｘ以外の各アンテナ素子１１−ｘで受信する（Ｓ３２乃至Ｓ３４）。
【００６３】
基地局送受信部４０は、注目アンテナ素子１１−ｘ以外の各アンテナ素子１１−ｘで受信されたキャリブレーション信号の振幅及び位相に基づいてキャリブレーションウエイトを算出し、アンテナ素子識別情報と対応付けて記憶部２２に記憶させる。
【００６４】
動作判定部８０は、こうして記憶部２２に記憶されたキャリブレーションウエイトに基づき、受信された複数のキャリブレーション信号のそれぞれについて、受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があるか否か判定する（Ｓ３５）。そして、判定結果に応じて、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出する。すなわち、Ｓ３５で異常があると判定した場合、動作判定部８０は、Ｓ３６乃至Ｓ３９の処理を行い、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出する。一方、Ｓ３５で異常がないと判定した場合には、動作判定部８０は、送信異常を検出する処理を終了する。
【００６５】
Ｓ３６乃至Ｓ３９の処理について説明する。動作判定部８０は、全受信アンテナ素子１１−ｘについて受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があれば（Ｓ３６の肯定判定）、送信部５２から注目アンテナ素子１１−ｘに至る区間のどこかで故障が発生していると判定し、アラーム発生部８１において、注目アンテナ素子１１−ｘと周波数ｆの組み合わせについての送信異常アラームを発生させる（Ｓ３７）。この場合、注目アンテナ素子１１−ｘの運用を停止する（Ｓ３８）。
【００６６】
一方、全受信アンテナ素子１１−ｘについて受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があるわけではない場合には（Ｓ３６の否定判定）、キャリブレーション部５０から注目アンテナ素子１１−ｘを介し、異常のある受信アンテナ素子１１−ｘを経て受信部４５に至る区間のどこかで故障が発生していると判定する。この場合、動作判定部８０は、異常のある受信アンテナ素子１１−ｘと注目アンテナ素子１１−ｘの組み合わせと、さらに周波数ｆと、の組み合わせについての送信異常アラームを発生させる（Ｓ３９）。
【００６７】
図７は受信異常を検出する処理の処理フローを示す図である。同図に示すように、動作判定部８０は、注目アンテナ以外のアンテナ素子１１−ｘから順に周波数ｆのキャリブレーション信号を一定電力かつ一定位相で送信し、注目アンテナ素子１１−ｘで受信する（Ｓ４１乃至Ｓ４４）。
【００６８】
基地局送受信部４０は、この受信により上述のようにしてキャリブレーションウエイトを算出し、アンテナ素子識別情報と対応付けて記憶部２２に記憶させる。
【００６９】
動作判定部８０は、こうして記憶部２２に記憶されたキャリブレーションウエイトに基づき、受信された複数のキャリブレーション信号のそれぞれについて、受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があるか否か判定する（Ｓ４５）。そして、判定結果に応じて、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出する。すなわち、Ｓ４５で異常があると判定した場合、動作判定部８０は、Ｓ４６乃至Ｓ４９の処理を行い、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出する。一方、Ｓ４５で異常がないと判定した場合には、動作判定部８０は、受信異常を検出する処理を終了する。
【００７０】
Ｓ４６乃至Ｓ４９の処理について説明する。動作判定部８０は、全送信アンテナ素子１１−ｘについて受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があれば（Ｓ４６の肯定判定）、注目アンテナ素子１１−ｘから受信部４５に至る区間のどこかで故障が発生していると判定し、アラーム発生部８１において、注目アンテナ素子１１−ｘと周波数ｆの組み合わせについての受信異常アラームを発生させる（Ｓ４７）。この場合、注目アンテナ素子１１−ｘの運用を停止する（Ｓ４８）。
【００７１】
一方、全送信アンテナ素子１１−ｘについて受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があるわけではない場合には（Ｓ４６の否定判定）、キャリブレーション部５０から異常のある送信アンテナ素子１１−ｘを介し、注目アンテナ素子１１−ｘを経て受信部４５に至る区間のどこかで故障が発生していると判定する。この場合、動作判定部８０は、異常のある送信アンテナ素子１１−ｘと注目アンテナ素子１１−ｘの組み合わせと、さらに周波数ｆと、の組み合わせについての受信異常アラームを発生させる（Ｓ４９）。
【００７２】
全てのアンテナ素子１１−ｘに関して以上の処理が終了すると、動作判定部８０は、周波数ｆについていずれかのアンテナ素子１１−ｘに関する故障が検出されたか否かを判定する。そして、送信異常アラームが発生しているアンテナ素子１１−ｘについて、周波数ｆの送信運用を停止する（Ｓ６）。すなわち、アレイアンテナで周波数ｆの信号を送信する場合、注目アンテナ素子１１−ｘは使用しないこととする。また、受信異常アラームが発生しているアンテナ素子１１−ｘについて、周波数ｆの受信運用を停止する（Ｓ７）。すなわち、アレイアンテナで周波数ｆの信号を受信する場合、注目アンテナ素子１１−ｘは使用しないこととする。
【００７３】
動作判定部８０は、以上のようにして異常アンテナ素子運用停止処理を行う。
【００７４】
以上説明したように、基地局装置２によれば、注目アンテナ素子１１−ｘ以外の複数のアンテナ素子１１−ｘのそれぞれから送信することにより、注目アンテナ素子１１−ｘで受信された複数の無線信号のうちいずれかが異常と判断される状態である場合に、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出することができる。このため、特定のアンテナ素子１１−ｘの組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出できる。
【００７５】
また、注目アンテナ素子１１−ｘから送信することにより、注目アンテナ素子１１−ｘ以外の複数のアンテナ素子１１−ｘで受信された複数の無線信号のうちいずれかが異常と判断される状態である場合に、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出することができる。このため、特定のアンテナ素子１１−ｘの組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出できる。
【００７６】
さらに、周波数ごとかつアンテナ素子ごとに運用を停止することができるので、運用を継続しつつ、故障が発生する特定の周波数とアンテナ素子の組み合わせのみを運用しないようにすることができる。
【００７７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、実際に受信されたキャリブレーション信号の位相及び振幅と記憶している位相及び振幅とを比較しているが、キャリブレーション信号を複数のアンテナ素子１１−ｘから送信するようにし、注目アンテナ素子１１−ｘで受信された複数のキャリブレーション信号のうちの１つの位相及び振幅を基準として、基準との比較結果をキャリブレーションウエイトとして利用することとしてもよい。こうすれば、比較のために望ましい位相及び振幅を記憶しておく必要がなくなるので、メモリ領域を節約することができる。
【００７８】
また、上記実施の形態では送信部５２からキャリブレーション信号を送信し、受信部４５で受信することによりキャリブレーションを行ったが、送信部４４からキャリブレーション信号を送信し、キャリブレーション部５０の受信部（不図示）で受信することによりキャリブレーションを行うこととしてもよい。特に、送信異常検出処理においてこのようにすれば、注目アンテナ素子１１−ｘに関し、送信部４４から注目アンテナ素子１１−ｘに至る区間で発生する故障を検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる移動体通信システムのシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる基地局装置のシステム構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる基地局装置の機能ブロックを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるキャリブレーション処理における無線信号の送受信についての説明図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる異常アンテナ素子運用停止処理の処理フローを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる送信異常検出処理の処理フローを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる受信異常検出処理の処理フローを示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 移動体通信システム、２ 基地局装置、３ 移動局装置、４ 通信ネットワーク、１０ アンテナ部、１１ アンテナ素子、１２ カプラ、１４ Ｔ／Ｒスイッチ、１５ パワーアンプ、１６ Ｔ／Ｒスイッチ、１７ ローノイズアンプ、２０ 制御部、２１ 無線通信部、２２ 記憶部、２３ ネットワークインターフェイス部、４０ 基地局送受信部、４１ Ｔ／Ｒスイッチ、４２ 周波数変換部、４３ 周波数変換部、４４ 送信部、４５ 受信部、４６ 送信ウエイト生成部、４８ キャリブレーションウエイト算出部、４９ 周波数対応部、５０ キャリブレーション部、５１ 周波数変換部、５２ 送信部、６０ 分配部、７０ キャリブレーション信号生成部、８０ 動作判定部、８１ アラーム発生部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線装置及びアンテナ素子故障検出方法に関し、特に、アンテナ素子に関する故障を検出するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アダプティブアレイアンテナのような複数のアンテナ素子からなるアンテナを有する無線装置がある。このような無線装置では、アンテナ素子間で無線信号を送受信することにより故障検出処理が行われる。
【０００３】
例えば特許文献１では、アンテナ素子のうちのひとつから送信し、他のアンテナ素子で受信する。これを、送信アンテナ素子を変えつつ、全ての組み合わせについて行う。その結果、アンテナ素子Ａから送信した無線信号を受信した各アンテナ素子の受信電力のうち、その最大値が所定の閾値より低い場合、アンテナ素子Ａの送信系が故障していると判定する。また、各アンテナ素子から送信した無線信号をアンテナ素子Ｂで受信した場合において、各アンテナ素子から送信した無線信号の受信電力の最大値が所定の閾値より低い場合、アンテナ素子Ｂの受信系が故障していると判定する。
【０００４】
このようにすることにより、例えばケーブル切断等の故障が確実に検出される。
【特許文献１】特開２００１−５３６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、アンテナ素子の組み合わせのうちの１つで受信電力が高くなるような場合、故障として検出されないという問題がある。すなわち、上記特許文献１に記載の技術では、あるアンテナ素子を含む複数の組み合わせのいずれにおいても受信電力が所定の閾値より低いことをもって該アンテナ素子に関する故障を検出しているので、アンテナ素子の組み合わせのうちの１つで受信電力が高くなると、他の組み合わせで受信電力が低いとしても、故障を検出できない。
【０００６】
なお、上記特許文献１に記載の技術では受信電力を故障検出の評価基準として用いているが、上記課題は、位相等、他の評価基準を用いる場合についても同様である。すなわち、従来の技術では、特定のアンテナ素子の組み合わせで異常が検出されないことによって、アンテナ素子に関する故障を検出できなくなってしまうという問題があった。
【０００７】
従って、本発明の課題の一つは、特定のアンテナ素子の組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子に関する故障を検出できる無線装置及びアンテナ素子故障検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の一側面にかかる無線装置は、３以上のアンテナ素子を備える無線装置であって、前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子により、該注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信手段と、前記無線信号受信手段により受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応じて、前記注目アンテナ素子の故障を検出する故障検出手段と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、注目アンテナ素子以外の複数のアンテナ素子のそれぞれから送信することにより、注目アンテナ素子で受信された複数の無線信号のうちいずれかが異常と判断される状態である場合に、注目アンテナ素子に関する故障（注目アンテナ素子を利用したときに発生する故障。）を検出することができる。このため、特定のアンテナ素子の組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子に関する故障を検出できる。
【００１０】
また、上記課題を解決するための本発明の別の一側面にかかる無線装置は、３以上のアンテナ素子を備える無線装置であって、前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子により、該注目アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信手段と、前記無線信号受信手段により受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応じて、前記注目アンテナ素子の故障を検出する故障検出手段と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
これによれば、注目アンテナ素子から送信することにより、注目アンテナ素子以外の複数のアンテナ素子で受信された複数の無線信号のうちいずれかが異常と判断される状態である場合に、注目アンテナ素子に関する故障（注目アンテナ素子を利用したときに発生する故障。）を検出することができる。このため、特定のアンテナ素子の組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子に関する故障を検出できる。
【００１２】
また、上記各無線装置において、前記無線信号は特定の周波数の無線信号であり、当該無線装置は、前記故障検出手段により故障が検出されたアンテナ素子について、前記特定の周波数についての運用を停止する運用停止手段、をさらに含む、こととしてもよい。
【００１３】
周波数特性ずれのような故障は特定の周波数でのみ発生する場合が多い。上記無線装置によれば、周波数ごとかつアンテナ素子ごとに運用を停止することができるので、運用を継続しつつ、故障が発生する特定の周波数とアンテナ素子の組み合わせのみを運用しないようにすることができる。
【００１４】
また、本発明の一側面にかかるアンテナ素子故障検出方法は、３以上のアンテナ素子を備える無線装置においてアンテナ素子の故障を検出するためのアンテナ素子故障検出方法であって、前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子により、該注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信ステップと、前記無線信号受信ステップにおいて受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいてされた判定の結果に応じて、前記注目アンテナ素子の故障を検出する故障検出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の一側面にかかるアンテナ素子故障検出方法は、３以上のアンテナ素子を備える無線装置においてアンテナ素子の故障を検出するためのアンテナ素子故障検出方法であって、前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子により、該注目アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信ステップと、前記無線信号受信ステップにおいて受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいてされた判定の結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態にかかる移動体通信システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、移動体通信システム１は、基地局装置２、移動局装置３、通信ネットワーク４、を含んで構成される。
【００１８】
また、図２は基地局装置２のシステム構成を示す図である。同図に示すように、基地局装置２は、制御部２０と、無線通信部２１と、記憶部２２と、ネットワークインターフェイス部２３と、を含んで構成される。
【００１９】
制御部２０は、基地局装置２の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行する。
【００２０】
無線通信部２１は、アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子を備え、移動局装置３からの音声信号や通信用パケット等をそれぞれ受信して復調し、制御部２０に出力したり、制御部２０の指示に従って、制御部２０から入力される音声信号や通信用パケット等を変調してアンテナ素子を介して出力したり、といった処理を行う。また、上記アレイアンテナをアダプティブアレイアンテナとして使用することにより、後述する空間分割多重方式（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）にて通信を行う。
【００２１】
記憶部２２は、制御部２０のワークメモリとして動作する。また、この記憶部２２は、制御部２０によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。
【００２２】
ネットワークインターフェイス部２３は、通信ネットワーク４と接続されており、通信ネットワーク４からの音声信号や通信用パケット等を受信して制御部２０に出力する処理や、制御部２０の指示に従って音声信号や通信用パケット等を通信ネットワーク４に対して送信する処理を行う。
【００２３】
移動局装置３は、携帯電話端末やＰＨＳ端末等の移動体通信システムで使用される端末装置であり、基地局装置２から無線送信される信号を受信し、基地局装置２に対し信号を無線送信することにより、基地局装置２と通信を行う。
【００２４】
基地局装置２と移動局装置３との間で行われる通信は、上記空間分割多重方式の他、周波数分割多重方式及び時分割多重方式により多重化される。また、時分割複信方式により、移動局装置３から基地局装置２へ送信される信号（上り信号）と、基地局装置２から移動局装置３へ送信される信号（下り信号）と、を同一の無線周波数帯（キャリア）を使用して通信するようにしている。
【００２５】
通信ネットワーク４は移動体通信システム１の交換機ネットワークであってもよいし、該移動体通信システム１がＩＰ電話による通信システムである場合などにはＴＣＰ／ＩＰ網であってもよい。
【００２６】
図３は、本実施の形態にかかる基地局装置２の機能ブロックを示す図である。図３に示すように、基地局装置２は、機能的には、アンテナ部１０−ｘ（ｘ＝１〜ｎ）と、基地局送受信部４０と、キャリブレーション信号生成部７０と、動作判定部８０と、アラーム発生部８１と、を含んで構成されている。なお、ｎはアンテナ部１０−ｘの数であり、ここでは３以上である。
【００２７】
アンテナ部１０−ｘは無線通信部２１によって実現され、アンテナ素子１１−ｘと、カプラ（連結器）１２−ｘと、Ｔ（Transfer）／Ｒ（Receive）スイッチ１４−ｘと、パワーアンプ（電力増幅器）１５−ｘと、Ｔ／Ｒスイッチ１６−ｘと、ローノイズアンプ（低雑音増幅器）１７−ｘと、を含んで構成されている。
【００２８】
基地局送受信部４０も無線通信部２１によって実現され、Ｔ／Ｒスイッチ４１−ｘ（ｘ＝１〜ｎ）と、周波数変換部４２−ｘ（ｘ＝１〜ｎ）と、周波数変換部４３−ｘ（ｘ＝１〜ｎ）と、周波数対応部４９−ｙ（ｙ＝１〜ｍ）と、キャリブレーション部５０と、分配部６０と、を含んで構成される。なお、各周波数対応部４９−ｙは、送信部４４−ｙと、受信部４５−ｙと、送信ウエイト生成部４６−ｙと、キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙと、を含んで構成されている。また、ｍは基地局装置２が通信を行う際に使用する無線周波数帯（キャリア）の数である。
【００２９】
キャリブレーション信号生成部７０、動作判定部８０、及びアラーム発生部８１は、制御部２０によって実現される。
【００３０】
以下では、まず、移動局装置３との通信に使用する構成について詳細に説明した後、キャリブレーション処理にかかる構成について説明し、さらに異常アンテナ素子運用停止処理にかかる構成について説明する。
【００３１】
まず、移動局装置３との通信に使用する構成について説明する。
【００３２】
アンテナ部１０−ｘは、アンテナ素子１１−ｘに到来する電波を取得し、該電波に含まれる信号を基地局送受信部４０に出力する信号出力処理と、基地局送受信部４０から入力される信号をアンテナ素子１１−ｘから無線区間に送出する信号送出処理と、を行う。
【００３３】
また、アンテナ部１０−ｘは、アンテナ素子１１−ｘに到来する電波に含まれる信号の増幅処理及び基地局送受信部４０から出力される信号の増幅処理も行う。具体的には、本実施の形態では上述のように時分割複信方式を使用しており、Ｔ／Ｒスイッチ１４−ｘ及びＴ／Ｒスイッチ１６−ｘにより上り信号と下り信号のタイムスロットに含まれる信号をそれぞれ異なる経路に振り分け、それぞれの経路に設置される増幅器を経由して通信を行う。
【００３４】
上り信号については、パワーアンプ１５−ｘにより信号の電力を増幅することで、アンテナ素子１１−ｘから信号を送信する際の送信電力を制御している。また、下り信号については、ローノイズアンプ１７−ｘにより雑音レベルが非常に低い増幅を行い、受信信号の雑音レベルをできるだけ上げることなく、該信号の受信電力を増幅している。カプラ１２−ｘについては、キャリブレーション処理にかかる構成の説明において説明する。
【００３５】
基地局送受信部４０は、アンテナ部１０−ｘから入力される信号を復調及び復号する復調・復号処理及びアンテナ部１０−ｘへ出力する信号を変調及び符号化する変調・符号化処理を行う。そしてさらに、図示していないが、ネットワークインターフェイス部２３との間での信号の送受信も行い、通信ネットワーク４と、移動局装置３との間での通信を中継する。
【００３６】
なお、各周波数対応部４９−ｙには互いに異なる無線周波数帯が割り当てられており、それぞれ、割り当てられた無線周波数帯の無線信号についての上記処理を行う。以下、基地局送受信部４０の機能について、具体的に説明する。
【００３７】
Ｔ／Ｒスイッチ４１−ｘは、アンテナ部１０−ｘから入力される信号を含むタイムスロットと、アンテナ部１０−ｘへ出力する信号を含むタイムスロットと、で経路を切り替えることにより、アンテナ部１０−ｘから出力される信号を周波数変換部４３−ｘに出力し、周波数変換部４２−ｘから出力される信号をアンテナ部１０−ｘに送出する。なお、Ｔ／Ｒスイッチ４１−ｘ、周波数変換部４２−ｘ、周波数変換部４３−ｘはそれぞれアンテナ部１０−ｘに対応して設けられ、各アンテナ部１０−ｘとの間で信号の入出力を行う。
【００３８】
周波数変換部４３−ｘは、アンテナ部１０−ｘから入力される信号の周波数を、無線周波数帯から、ベースバンド周波数帯に変換する。そして、該無線周波数帯を割り当てられている周波数対応部４９−ｙに含まれる受信部４５−ｙに出力する。
【００３９】
一方、周波数変換部４２−ｘは、送信部４４−ｙから入力された信号の周波数を、ベースバンド周波数帯から、該送信部４４−ｙを含む周波数対応部４９−ｙに割り当てられている無線周波数帯に変換する。そして、Ｔ／Ｒスイッチ４１−ｘに送出する。
【００４０】
受信部４５は、各周波数変換部４３−ｘから入力される信号の合成と、検波処理を行う。具体的には、該信号に図示しないバンドパスフィルタによるＤＦＴ（Digital Fourier Transpose）処理を施すことにより、特定の周波数帯の成分のみを取り出す。そして、該特定の周波数帯の信号に対し、復調及び復号処理を行い、移動局装置３が送出した信号をビット列として取得する。併せて、各周波数変換部４３−ｘから入力される信号の位相及び振幅を取得し、送信ウエイト生成部４６に出力する。
【００４１】
送信ウエイト生成部４６は、受信部４５から出力される信号の位相及び振幅に基づいて、受信される信号の位相及び振幅のアンテナ部１０−ｘ間における相違量を示す受信ウエイトを算出する。受信ウエイトは相対的なものであり、１の周波数変換部４３−ｘから出力される信号の位相及び振幅を基準として、該基準となる位相及び振幅と、他の周波数変換部４３−ｘから出力される信号の位相及び振幅と、の差異をアンテナ部１０−ｘにおける受信ウエイトとして用いることができる。送信ウエイト生成部４６は、該受信ウエイトと、後述するキャリブレーション処理により算出されるキャリブレーションウエイトと、に基づいて送信ウエイトを生成する。
【００４２】
送信部４４は、ネットワークインターフェイス部２３から出力される信号であるビット列について、符号化及び変調処理を行い、周波数変換部４２−ｘに出力する。この出力を行う際、送信部４４は、送信ウエイト生成部４６において生成される送信ウエイトに基づいて周波数変換部４２−ｘへの出力ごとに重み付けを行う。より具体的には、変調処理された信号に、送信ウエイト生成部４６において生成される該信号の位相及び振幅の各アンテナ部１０−ｘ間における相違量を示す送信ウエイトを乗算することにより、各アンテナ部１０−ｘにおいて該信号が無線区間に送出される際の位相及び振幅を、アンテナ部１０−ｘごとに決定する。こうすることにより、アンテナ素子１１−ｘによるアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルステアリング、すなわち空間分割多重方式が実現される。
【００４３】
次に、キャリブレーション処理にかかる構成について説明する。
【００４４】
図４は、本キャリブレーション処理における無線信号の送受信についての説明図である。同図に例示するように、キャリブレーション部５０は、３以上あるアンテナ素子１１−ｘのうちの１つから無線信号を送信する。他のアンテナ素子１１−ｘはこれを受信し、基地局送受信部４０に出力する。基地局送受信部４０は、こうして入力される無線信号に基づき、キャリブレーションウエイトを算出する。以下、具体的に説明する。
【００４５】
キャリブレーション信号生成部７０はキャリブレーション信号を生成する。このキャリブレーション信号としては、一定周波数の信号の一種であるトーン信号（正弦波）や周波数が信号内容に応じて変更されるバースト信号を使用することができる。以下ではトーン信号であるとして説明を続ける。キャリブレーション信号生成部７０は、生成したキャリブレーション信号をキャリブレーション部５０に対して出力する。
【００４６】
キャリブレーション部５０は、周波数変換部５１と、送信部５２と、を含んで構成されている。
【００４７】
送信部５２は、キャリブレーション信号生成部７０からキャリブレーション部５０に対して入力されるキャリブレーション信号を取得する。そして、キャリブレーション信号の種類に応じた符号化・変調処理を行い、周波数変換部５１に出力する。
【００４８】
周波数変換部５１は、キャリブレーション信号の周波数を、ベースバンド周波数から、後述する動作判定部８０により指示された無線周波数に変換する。そして、分配部６０に出力する。
【００４９】
分配部６０は、キャリブレーション部５０から入力されるキャリブレーション信号を、後述する動作判定部８０により指示されたアンテナ部１０−ｘのカプラ１２−ｘに対して分配して送信する。
【００５０】
カプラ１２−ｘは、Ｔ／Ｒスイッチ１４−ｘとアンテナ素子１１−ｘとの間に設置される通信線と、当該カプラ１２−ｘと分配部６０の間に設置されるケーブルと、を電気的に連結する。カプラ１２−ｘにより、分配部６０が送信した信号は、アンテナ素子１１−ｘを介して無線区間に送出される。なお、キャリブレーション部５０は、時分割複信方式の下り信号に使用されるタイムスロットに入るように送信時刻を調節して、キャリブレーション信号を送信する。この送信時刻の調節は、図示しないクロックにより実現される。すなわち、図示しないクロックにより、基地局装置２の各部は同期している。
【００５１】
基地局装置２は、こうして無線区間に送出されたキャリブレーション信号を、送信に使用したアンテナ素子１１−ｘ以外のアンテナ素子１１−ｘで受信する。受信した信号は、上述した処理により、受信部４５−ｙにおいて検波される。すなわち、受信部４５−ｙは、周波数変換部４３−ｘから出力される信号にＤＦＴ処理を施すことにより、元のトーン信号を取得する。
【００５２】
キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙは、受信部４５−ｙに入力されたキャリブレーション信号（送信に使用したアンテナ素子１１−ｘ以外のアンテナ素子１１−ｘで受信されたキャリブレーション信号）に基づいて、キャリブレーションウエイトを算出する。具体的には、受信部４５−ｙに入力されたキャリブレーション信号の位相及び振幅に基づいて算出する。
【００５３】
なお、キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙは、アンテナ素子１１−ｘごとにキャリブレーションウエイトを算出する。このために、キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙは、各アンテナ素子１１−ｘで受信されるキャリブレーション信号の望ましい位相及び振幅を記憶している。そして、実際に受信されたキャリブレーション信号の位相及び振幅と記憶している位相及び振幅とを比較し、その差異をキャリブレーションウエイトとしている。
【００５４】
キャリブレーションウエイト算出部４８−ｙは、算出したキャリブレーションウエイトを、アンテナ素子１１−ｘを識別するためのアンテナ素子識別情報と対応付けて記憶部２２に記憶させる。
【００５５】
次に、異常アンテナ素子運用停止処理にかかる構成について説明する。
【００５６】
動作判定部８０は、周波数変換部５１及び分配部６０を制御し、周波数ごとに、送信アンテナを変えつつ、キャリブレーション処理を行わせる。そして、その結果に基づき、異常のあるアンテナ素子の運用を周波数ごとに停止する処理を行う。以下では、動作判定部８０の処理について、処理フローを参照しながら、詳細に説明する。
【００５７】
図５乃至図７は、動作判定部８０の処理フローを示す図である。図５に示すように、動作判定部８０は、周波数ｆを１からｍまで変えつつ、異常アンテナ素子運用停止処理を行う（Ｓ１及びＳ８）。すなわち、基地局装置２が通信を行う際に使用する無線周波数帯ごとに、異常アンテナ素子運用停止処理を行う。
【００５８】
なお、動作判定部８０は、ある無線周波数帯についての異常アンテナ素子運用停止処理を行うとき、周波数変換部５１に対して、該無線周波数帯に含まれる周波数に変換するよう指示する。
【００５９】
動作判定部８０は、３以上あるアンテナ素子１１−ｘのそれぞれに、順に注目する。そして、注目アンテナ素子１１−ｘからキャリブレーション信号を送信し、他のアンテナ素子１１−ｘで受信したときに発生する異常（送信異常）と、他のアンテナ素子１１−ｘからキャリブレーション信号を送信し、注目アンテナ素子１１−ｘで受信したときに発生する異常（受信異常）と、を検出する処理を行う（Ｓ２乃至Ｓ５）。
【００６０】
なお、動作判定部８０は、あるアンテナ素子１１−ｘからキャリブレーション信号の送信を行うとき、分配部６０に対して、該アンテナ素子１１−ｘのカプラ１２−ｘに対してキャリブレーション信号を出力するよう指示する。
【００６１】
以下、送信異常を検出する処理と、受信異常を検出する処理のそれぞれについて説明する。
【００６２】
図６は送信異常を検出する処理の処理フローを示す図である。同図に示すように、動作判定部８０は、注目アンテナ素子１１−ｘから周波数ｆのキャリブレーション信号を一定電力かつ一定位相で送信し（Ｓ３１）、注目アンテナ素子１１−ｘ以外の各アンテナ素子１１−ｘで受信する（Ｓ３２乃至Ｓ３４）。
【００６３】
基地局送受信部４０は、注目アンテナ素子１１−ｘ以外の各アンテナ素子１１−ｘで受信されたキャリブレーション信号の振幅及び位相に基づいてキャリブレーションウエイトを算出し、アンテナ素子識別情報と対応付けて記憶部２２に記憶させる。
【００６４】
動作判定部８０は、こうして記憶部２２に記憶されたキャリブレーションウエイトに基づき、受信された複数のキャリブレーション信号のそれぞれについて、受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があるか否か判定する（Ｓ３５）。そして、判定結果に応じて、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出する。すなわち、Ｓ３５で異常があると判定した場合、動作判定部８０は、Ｓ３６乃至Ｓ３９の処理を行い、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出する。一方、Ｓ３５で異常がないと判定した場合には、動作判定部８０は、送信異常を検出する処理を終了する。
【００６５】
Ｓ３６乃至Ｓ３９の処理について説明する。動作判定部８０は、全受信アンテナ素子１１−ｘについて受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があれば（Ｓ３６の肯定判定）、送信部５２から注目アンテナ素子１１−ｘに至る区間のどこかで故障が発生していると判定し、アラーム発生部８１において、注目アンテナ素子１１−ｘと周波数ｆの組み合わせについての送信異常アラームを発生させる（Ｓ３７）。この場合、注目アンテナ素子１１−ｘの運用を停止する（Ｓ３８）。
【００６６】
一方、全受信アンテナ素子１１−ｘについて受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があるわけではない場合には（Ｓ３６の否定判定）、キャリブレーション部５０から注目アンテナ素子１１−ｘを介し、異常のある受信アンテナ素子１１−ｘを経て受信部４５に至る区間のどこかで故障が発生していると判定する。この場合、動作判定部８０は、異常のある受信アンテナ素子１１−ｘと注目アンテナ素子１１−ｘの組み合わせと、さらに周波数ｆと、の組み合わせについての送信異常アラームを発生させる（Ｓ３９）。
【００６７】
図７は受信異常を検出する処理の処理フローを示す図である。同図に示すように、動作判定部８０は、注目アンテナ以外のアンテナ素子１１−ｘから順に周波数ｆのキャリブレーション信号を一定電力かつ一定位相で送信し、注目アンテナ素子１１−ｘで受信する（Ｓ４１乃至Ｓ４４）。
【００６８】
基地局送受信部４０は、この受信により上述のようにしてキャリブレーションウエイトを算出し、アンテナ素子識別情報と対応付けて記憶部２２に記憶させる。
【００６９】
動作判定部８０は、こうして記憶部２２に記憶されたキャリブレーションウエイトに基づき、受信された複数のキャリブレーション信号のそれぞれについて、受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があるか否か判定する（Ｓ４５）。そして、判定結果に応じて、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出する。すなわち、Ｓ４５で異常があると判定した場合、動作判定部８０は、Ｓ４６乃至Ｓ４９の処理を行い、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出する。一方、Ｓ４５で異常がないと判定した場合には、動作判定部８０は、受信異常を検出する処理を終了する。
【００７０】
Ｓ４６乃至Ｓ４９の処理について説明する。動作判定部８０は、全送信アンテナ素子１１−ｘについて受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があれば（Ｓ４６の肯定判定）、注目アンテナ素子１１−ｘから受信部４５に至る区間のどこかで故障が発生していると判定し、アラーム発生部８１において、注目アンテナ素子１１−ｘと周波数ｆの組み合わせについての受信異常アラームを発生させる（Ｓ４７）。この場合、注目アンテナ素子１１−ｘの運用を停止する（Ｓ４８）。
【００７１】
一方、全送信アンテナ素子１１−ｘについて受信電力又は受信位相の少なくとも一方に異常があるわけではない場合には（Ｓ４６の否定判定）、キャリブレーション部５０から異常のある送信アンテナ素子１１−ｘを介し、注目アンテナ素子１１−ｘを経て受信部４５に至る区間のどこかで故障が発生していると判定する。この場合、動作判定部８０は、異常のある送信アンテナ素子１１−ｘと注目アンテナ素子１１−ｘの組み合わせと、さらに周波数ｆと、の組み合わせについての受信異常アラームを発生させる（Ｓ４９）。
【００７２】
全てのアンテナ素子１１−ｘに関して以上の処理が終了すると、動作判定部８０は、周波数ｆについていずれかのアンテナ素子１１−ｘに関する故障が検出されたか否かを判定する。そして、送信異常アラームが発生しているアンテナ素子１１−ｘについて、周波数ｆの送信運用を停止する（Ｓ６）。すなわち、アレイアンテナで周波数ｆの信号を送信する場合、注目アンテナ素子１１−ｘは使用しないこととする。また、受信異常アラームが発生しているアンテナ素子１１−ｘについて、周波数ｆの受信運用を停止する（Ｓ７）。すなわち、アレイアンテナで周波数ｆの信号を受信する場合、注目アンテナ素子１１−ｘは使用しないこととする。
【００７３】
動作判定部８０は、以上のようにして異常アンテナ素子運用停止処理を行う。
【００７４】
以上説明したように、基地局装置２によれば、注目アンテナ素子１１−ｘ以外の複数のアンテナ素子１１−ｘのそれぞれから送信することにより、注目アンテナ素子１１−ｘで受信された複数の無線信号のうちいずれかが異常と判断される状態である場合に、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出することができる。このため、特定のアンテナ素子１１−ｘの組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出できる。
【００７５】
また、注目アンテナ素子１１−ｘから送信することにより、注目アンテナ素子１１−ｘ以外の複数のアンテナ素子１１−ｘで受信された複数の無線信号のうちいずれかが異常と判断される状態である場合に、注目アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出することができる。このため、特定のアンテナ素子１１−ｘの組み合わせで異常が検出されないとしても、アンテナ素子１１−ｘに関する故障を検出できる。
【００７６】
さらに、周波数ごとかつアンテナ素子ごとに運用を停止することができるので、運用を継続しつつ、故障が発生する特定の周波数とアンテナ素子の組み合わせのみを運用しないようにすることができる。
【００７７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、実際に受信されたキャリブレーション信号の位相及び振幅と記憶している位相及び振幅とを比較しているが、キャリブレーション信号を複数のアンテナ素子１１−ｘから送信するようにし、注目アンテナ素子１１−ｘで受信された複数のキャリブレーション信号のうちの１つの位相及び振幅を基準として、基準との比較結果をキャリブレーションウエイトとして利用することとしてもよい。こうすれば、比較のために望ましい位相及び振幅を記憶しておく必要がなくなるので、メモリ領域を節約することができる。
【００７８】
また、上記実施の形態では送信部５２からキャリブレーション信号を送信し、受信部４５で受信することによりキャリブレーションを行ったが、送信部４４からキャリブレーション信号を送信し、キャリブレーション部５０の受信部（不図示）で受信することによりキャリブレーションを行うこととしてもよい。特に、送信異常検出処理においてこのようにすれば、注目アンテナ素子１１−ｘに関し、送信部４４から注目アンテナ素子１１−ｘに至る区間で発生する故障を検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる移動体通信システムのシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる基地局装置のシステム構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる基地局装置の機能ブロックを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるキャリブレーション処理における無線信号の送受信についての説明図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる異常アンテナ素子運用停止処理の処理フローを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる送信異常検出処理の処理フローを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる受信異常検出処理の処理フローを示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 移動体通信システム、２ 基地局装置、３ 移動局装置、４ 通信ネットワーク、１０ アンテナ部、１１ アンテナ素子、１２ カプラ、１４ Ｔ／Ｒスイッチ、１５ パワーアンプ、１６ Ｔ／Ｒスイッチ、１７ ローノイズアンプ、２０ 制御部、２１ 無線通信部、２２ 記憶部、２３ ネットワークインターフェイス部、４０ 基地局送受信部、４１ Ｔ／Ｒスイッチ、４２ 周波数変換部、４３ 周波数変換部、４４ 送信部、４５ 受信部、４６ 送信ウエイト生成部、４８ キャリブレーションウエイト算出部、４９ 周波数対応部、５０ キャリブレーション部、５１ 周波数変換部、５２ 送信部、６０ 分配部、７０ キャリブレーション信号生成部、８０ 動作判定部、８１ アラーム発生部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上のアンテナ素子を備える無線装置であって、
前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子により、該注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信手段と、
前記無線信号受信手段により受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出手段と、
を含むことを特徴とする無線装置。
【請求項２】
３以上のアンテナ素子を備える無線装置であって、
前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子により、該注目アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信手段と、
前記無線信号受信手段により受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出手段と、
を含むことを特徴とする無線装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の無線装置において、
前記無線信号は特定の周波数の無線信号であり、
当該無線装置は、
前記故障検出手段により故障が検出されたアンテナ素子について、前記特定の周波数についての運用を停止する運用停止手段、
をさらに含む、
ことを特徴とする無線装置。
【請求項４】
３以上のアンテナ素子を備える無線装置においてアンテナ素子の故障を検出するためのアンテナ素子故障検出方法であって、
前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子により、該注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信ステップと、
前記無線信号受信ステップにおいて受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいてされた判定の結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出ステップと、
を含むことを特徴とするアンテナ素子故障検出方法。
【請求項５】
３以上のアンテナ素子を備える無線装置においてアンテナ素子の故障を検出するためのアンテナ素子故障検出方法であって、
前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子により、該注目アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信ステップと、
前記無線信号受信ステップにおいて受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいてされた判定の結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出ステップと、
を含むことを特徴とするアンテナ素子故障検出方法。
【請求項１】
３以上のアンテナ素子を備える無線装置であって、
前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子により、該注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信手段と、
前記無線信号受信手段により受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出手段と、
を含むことを特徴とする無線装置。
【請求項２】
３以上のアンテナ素子を備える無線装置であって、
前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子により、該注目アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信手段と、
前記無線信号受信手段により受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出手段と、
を含むことを特徴とする無線装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の無線装置において、
前記無線信号は特定の周波数の無線信号であり、
当該無線装置は、
前記故障検出手段により故障が検出されたアンテナ素子について、前記特定の周波数についての運用を停止する運用停止手段、
をさらに含む、
ことを特徴とする無線装置。
【請求項４】
３以上のアンテナ素子を備える無線装置においてアンテナ素子の故障を検出するためのアンテナ素子故障検出方法であって、
前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子により、該注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信ステップと、
前記無線信号受信ステップにおいて受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいてされた判定の結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出ステップと、
を含むことを特徴とするアンテナ素子故障検出方法。
【請求項５】
３以上のアンテナ素子を備える無線装置においてアンテナ素子の故障を検出するためのアンテナ素子故障検出方法であって、
前記３以上のアンテナ素子のうちの注目アンテナ素子以外の前記各アンテナ素子により、該注目アンテナ素子から送信された無線信号を受信する無線信号受信ステップと、
前記無線信号受信ステップにおいて受信された複数の無線信号のそれぞれについて、異常の有無を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいてされた判定の結果に応じて、前記注目アンテナ素子に関する故障を検出する故障検出ステップと、
を含むことを特徴とするアンテナ素子故障検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２７４１３０（Ｐ２００７−２７４１３０Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９４７４８（Ｐ２００６−９４７４８）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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