JP2011199618A - 通信装置および信号電力測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の端末装置からの信号電力と干渉端末からの干渉電力とを含んだ受信信号から、干渉電力を排除した信号電力を検出することが可能な通信装置および信号電力測定方法を提供する。
【解決手段】アレイアンテナを構成するアンテナごとに設けられた、フーリエ変換部２４、フーリエ変換部２４の出力と、スロット受信電力とを受け、１サブチャネルあたりの受信電力の絶対値であるサブチャネル受信電力を算出して出力するサブチャネル受信電力測定部２５と、フーリエ変換部２４でのフーリエ変換後の受信信号と参照信号との相関値をサブチャネル単位で算出する相関計算部２６と、相関計算部２６で算出された相関値に基づいて、ＣＩＲの値を推定するＣＩＲ推定部とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明はＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式で通信を行う通信装置および信号電力測定方法に関する。

無線通信において、基地局となる通信装置において受信される受信信号には、所望の端末装置からの信号と、それ以外の端末装置からの干渉信号とを含んでいる。このような場合、干渉信号の影響を排除するには、アンテナの指向性の最適化が必要であり、従来は、信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を測定し、ＳＮＲが実質的に最大となるように適応制御を行う方法を採っている。

図１０は、特許文献１に開示された従来のアレイアンテナの制御装置の構成を示すブロック図である。このアレイアンテナの制御装置は、図１０に示すように、１つの励振素子Ａ０と、６個の非励振素子Ａ１〜Ａ６を備えたアレイアンテナ装置１００と、無線受信機１０と、適応制御型コントローラ２０とを備えている。

ここで、送信された無線信号はＭ相ＰＳＫ変調され（Ｍは２以上の整数）、適応制御型コントローラ２０は、例えばコンピュータなどのデジタル計算機で構成され、アレイアンテナ装置１００の励振素子Ａ０によって受信された受信信号ｙ（ｔ）に基づいて、互いに時間的に隣接する２つの受信信号の共役複素数の積のＭ乗について所定の時間期間に対しての第１の時間平均値を計算し、１つの受信信号のＭ乗の２乗について上記時間期間に対しての第２の時間平均値を計算し、計算した第１の時間平均値を計算した第２の時間平均値で除算することにより高次モーメント汎関数値である商を計算し、計算した商に基づいて、高次モーメント汎関数とＳＮＲとの関係を示す式を用いて受信信号のＳＮＲを計算する。

そして、適応制御型コントローラ２０は、計算されたＳＮＲが実質的に最大となるように、信号処理手段、例えば図１の波形等化器６−１、６−２を適応制御する。

図１０に示すアレイアンテナ装置１００は、接地導体１１上に設けられた励振素子Ａ０および非励振素子Ａ１〜Ａ６で構成され、励振素子Ａ０は、半径ｒの円周上に設けられた６本の非励振素子Ａ１〜Ａ６によって囲まれるように配置されている。

励振素子Ａ０の給電点は同軸ケーブル８を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）１に接続され、また、非励振素子Ａ１〜Ａ６はそれぞれ可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６に接続され、これら可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６のリアクタンス値は適応制御型コントローラ２０からのリアクタンス値信号によって設定される。

図１０のアレイアンテナの制御装置において、アレイアンテナ装置１００の励振素子Ａ０は無線信号ｙ（ｔ）を受信し、上記受信された無線信号である受信信号ｙ（ｔ）は同軸ケーブル８を介して無線受信機１０に入力され、無線受信機１０は上記受信信号ｙ（ｔ）に対してＰＳＫ復調処理を行って、ＰＳＫ復調された、互いに直交した受信信号からの２つのデジタルベースバンド信号を得る。すなわち、無線受信機１０において、受信信号ｙ（ｔ）はまず低雑音増幅器（ＬＮＡ）１により高周波増幅された後２分配され、２分配された一方の受信信号ｙ（ｔ）は混合器２−１により局部発振器３からの局部発振信号と混合された後、ダイレクトコンバージョン後のＩ信号は、波形等化器６−１に入力される。

波形等化器６−１によって波形等化されたＩ信号は、Ａ／Ｄ変換器５−１によりＡ／Ｄ変換されてデジタルベースバンドＩ信号を得る。一方、２分配された他方の受信信号ｙ（ｔ）は混合器２−２により、局部発振信号から９０度移相器４により９０度だけ移相された局部発振信号と混合された後、ダイレクトコンバージョン後のＱ信号は、波形等化器６−１と同様の動作を行う波形等化器６−２を介してＡ／Ｄ変換器５−２に入力される。次いで、波形等化されたＱ信号は、Ａ／Ｄ変換器５−２によりＡ／Ｄ変換されてデジタルベースバンドＱ信号を得る。これら２つのデジタルベースバンド信号はデータ信号として出力されるとともに、適応制御型コントローラ２０に出力される。

特開２００４−２５４００３号公報

以上説明したアレイアンテナ装置においては、受信信号の振幅の誤差からＳＮＲを推定しているものと解されるが、この方法では以下の問題がある。

すなわち、ＸＧＰ（Extended Global Platform）などのＯＦＤＭＡを使用した通信システムでは、時間的に隣接する２つの受信信号の振幅は大きく変動するので、上述した従来方式によるＳＮＲの推定は困難である。

また、ＸＧＰでは、端末装置ごとに所望波の電力を計算して送信電力制御を行う必要があり、端末装置へのチャネル割り当て単位であるＰＲＵ（Physical Resource Unit：帯域幅９００ｋＨｚ）ごとに信号電力対干渉電力比（ＣＩＲ：Carrier to Interference power Ratio）を推定する必要がある。このため、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）後の周波数ドメインの信号を使用しなければならないので、時間ドメインの信号を使用する従来方式は使用できない。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ＸＧＰなどのＯＦＤＭＡを使用した通信システムにおいて、所望の端末装置からの信号電力と干渉端末からの干渉電力とを含んだ受信信号から、干渉電力を排除した信号電力を検出することが可能な通信装置および信号電力測定方法を提供することを目的とする。

ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式で通信を行う通信装置であって、アンテナで受信した受信信号を出力する無線部と、前記無線部に接続されたベースバンド処理部と、前記ベースバンド処理部に接続され、前記受信信号から干渉電力を排除した信号電力を算出する電力測定処理部とを備え、前記ベースバンド処理部は、前記アンテナに対応して設けられた、前記受信信号にフーリエ変換を施すフーリエ変換部と、前記無線部に接続され１サブチャネルあたりの受信電力の絶対値であるサブチャネル受信電力を算出して出力するサブチャネル受信電力測定部と、前記フーリエ変換部でのフーリエ変換後の受信信号と参照信号との相関値をサブチャネル単位で算出する相関計算部と、前記相関計算部で算出された前記相関値に基づいて、ＣＩＲ（信号電力対干渉電力比）の値を推定するＣＩＲ推定部と、を備え、前記ＣＩＲ推定部は、相関値に対するＣＩＲの値を含んだＣＩＲ情報を予め備え、前記ＣＩＲ情報を使用して入力された前記相関値に対応する前記ＣＩＲの値を算出し、前記電力測定処理部は、前記ＣＩＲの値と前記サブチャネル受信電力測定部から出力される前記サブチャネル受信電力とに基づいて、前記信号電力を算出する。

本発明に係る信号電力測定方法は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式で通信を行う場合の信号電力測定方法であって、アンテナで受信した受信信号にフーリエ変換を施すステップ(ａ)と、フーリエ変換後の受信信号と参照信号との相関値をサブチャネル単位で算出するステップ(ｂ)と、算出した前記相関値に基づいて、ＣＩＲ（信号電力対干渉電力比）の値を推定するステップ(ｃ)と、前記受信信号の１サブチャネルあたりの受信電力の絶対値であるサブチャネル受信電力を算出するステップ（ｄ）と、前記ＣＩＲの値と前記サブチャネル受信電力とに基づいて、前記受信信号から干渉電力を排除した信号電力を算出するステップ(ｅ)とを備え、前記ステップ(ｃ)は、予め準備された相関値に対するＣＩＲの値を含んだＣＩＲ情報を使用して前記相関値に対応する前記ＣＩＲの値を算出するステップを含む。

本発明に係る通信装置によれば、所望の端末装置からの信号電力を検出することが可能となる。また、周波数選択性フェージングによってサブチャネル内での振幅変動があったとしても影響を少なくできる。また、サブチャネルごとにＣＩＲを推定することができる。

本発明に係る信号電力測定方法によれば、所望の端末装置からの信号電力を検出することが可能となる。また、周波数選択性フェージングによってサブチャネル内での振幅変動があったとしても影響を少なくできる。また、サブチャネルごとにＣＩＲを推定することができる。

ＸＧＰのフレーム構成を示す図である。 ＥＸＣＨのフォーマットを示す図である。 本発明に係る実施の形態の通信装置の構成を示すブロック図である。 １スロットにおけるスロット受信電力の測定ポイントを説明する図である。 本発明に係る実施の形態の信号電力測定方法を説明するフローチャートである。 相関値計算のアルゴリズムを示すフローチャートである。 相関値−ＣＩＲ変換テーブルを示す図である。 実験的に求めたＣＩＲの値に対する相関値の特性曲線を示す図である。 本発明に係る実施の形態の信号電力測定方法の変形例を説明するフローチャートである。 従来のアレイアンテナの制御装置の構成を示すブロック図である。

＜実施の形態＞
＜ＸＧＰのフレーム構成＞
ＸＧＰでは、現行のＰＨＳと同様に１フレーム５ｍｓｅｃの期間に、アップリンク（ＵＬ）とダウンリンク（ＤＬ）とで、それぞれ２．５ｍｓｅｃずつ時分割され、また、ＵＬおよびＤＬは、それぞれ４つのタイムスロットに時分割されている。

ここで、図１には各タイムスロットが９個のサブチャネルで構成される場合のフレーム構成を示す。

すなわち、図１に示すように、アップリンク（ＵＬ）は、スロット１〜スロット４の４つに時分割され、ダウンリンク（ＤＬ）は、スロット５〜スロット８の４つに時分割され、各スロットは、サブチャネル１〜サブチャネル９の９個のサブチャネルで構成されている。ここで、１つのスロットの中での１つのサブチャネルをＰＲＵ（Physical Resource Unit）と呼称する。

図１に示されるように、アップリンクにおいては、スロット１のサブチャネル１をＰＲＵ１と呼称し、スロット２のサブチャネル１をＰＲＵ２と呼称し、以後、ユニット番号を１つずつインクリメントしながらユニット番号が割り当てられ、サブチャネル２においてはＰＲＵ５から始まってＰＲＵ８までが割り当てられる。以下、スロット１〜スロット４について同様の規則でユニット番号が割り当てられ、ＰＲＵ１〜ＰＲＵ３６まで３６個のＰＲＵでアップリンクフレームが構成されている。なお、ダウンリンクについても同様にユニット番号が割り当てられるが、図示は省略している。

各ＰＲＵは、２４個のサブキャリア、１９個のＯＦＤＭシンボルで構成されており、図２にはその一例として、ＥＸＣＨ（Extra Channel）と呼称されるデータチャネルのフォーマットを示す。

図２において、縦方向にＦ１〜Ｆ２４で示されるサブキャリアを、横方向にＳ１〜Ｓ１９で示されるＯＦＤＭシンボルを示しており、サブキャリアのうちＦ１およびＦ１３におけるシンボルＳ１〜Ｓ１９は、ヌルシンボルであり、ＤＣキャリアやガードキャリアとして使用され、サブキャリアＦ３、Ｆ７、Ｆ１１、Ｆ１５、Ｆ１９およびＦ２４のそれぞれにおけるシンボルＳ５、Ｓ９、Ｓ１３およびＳ１７がパイロットシンボルとして使用され、サブキャリアＦ２〜Ｆ１２、Ｆ１４〜Ｆ２４におけるシンボルＳ１がトレーニングシンボルとして使用され、これら以外のシンボルがデータシンボルとして使用される。

＜通信装置の構成＞
図３は、本発明に係る通信装置１０００の構成を示すブロック図である。図３に示すように、通信装置１０００は、アレイアンテナＡＴと、無線部ＲＦとベースバンド処理部ＢＢと、復調処理部３１と、電力測定処理部３２とを備えている。なお、図３においては、受信部のみを示しており、送信部については図示および説明を省略している。

通信装置１０００において、アレイアンテナＡＴで受信した受信信号は無線部ＲＦに入力され、無線部ＲＦでは、受信信号ＲＸＩＦと、受信信号の１スロット中の特定の複数の測定点で受信電力を測定したスロット受信電力（ＲＳＳＩ：Receive Signal Strength Indication）をベースバンド処理部ＢＢに与える構成となっている。

ベースバンド処理部ＢＢは、アナログ信号である受信信号ＲＸＩＦを受けてデジタル信号に変換して出力するアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２１、ＡＤＣ２１から出力されるデジタル化された受信信号にフィルタ処理を行うフィルタ２２、フィルタ２２から出力されるフィルタリングされた受信信号からガードインターバル（ＧＩ）を除去するＧＩ除去部２３、ＧＩを除去した後の受信信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施すＦＦＴ部２４、ＦＦＴ処理後の受信信号と、ＦＦＴ処理を経ないスロット受信電力とに基づいて、１サブチャネルあたりの受信電力の絶対値であるサブチャネル受信電力を測定するサブチャネル受信電力測定部２５と、ＦＦＴ処理後の受信信号を受けて相関値を算出する相関計算部２６と、スロット受信電力を受けてデジタル信号に変換してサブチャネル受信電力測定部２５に与えるＡＤＣ２０とを、アレイアンテナＡＴを構成する個々のアンテナに対応させて有している。なお、図２においては、２本のアンテナに対する構成を示している。

ＦＦＴ部２４から出力されるＦＦＴ処理後の受信信号は、復調処理部３１に与えられて所定の復調処理が施され、通信装置１０００の使用者に視聴可能な信号に変換される。サブチャネル受信電力測定部２５によって測定された受信電力の絶対値は、電力測定処理部３２に与えられて、所望の端末装置からの受信信号電力の算出に使用され、測定対象となった受信信号を送信した端末装置の送信電力制御などに使用される。

相関計算部２６では、各アンテナで受信した受信信号は、ＡＤＣ２１、フィルタ２２、ＧＩ除去部２３、ＧＩおよびＦＦＴ部２４を経て周波数ドメインの信号に変換され、当該受信信号のトレーニングシンボル部(図２)と、予め準備されメモリ３０に格納された参照信号との相関値を算出して選択部２７に与える。

選択部２７では、アンテナごとに得られた相関値の中から、最大値を示すもの（最大相関値）を選択し、ＣＩＲ推定部２８に与える。ＣＩＲ推定部２８では、予め準備されメモリ２９に格納された相関値に対するＣＩＲの値を示す変換テーブルを用いて、相関値からＣＩＲへの変換を行う。ＣＩＲ推定部２８で得られたＣＩＲの値は、電力測定処理部３２に与えられ、各サブチャネル受信電力測定部２５から出力されるサブチャネル受信電力との演算処理により、所望端末からの受信信号電力の算出に使用される。

ＦＦＴ部２４では、量子化誤差を小さくするため、振幅値がある一定の閾値を越えない範囲でできるだけ大きくなるようにシフトされるので、ＦＦＴ処理後の受信信号からは受信電力の絶対値を測定することができない。

しかし、通信装置１０００においては、スロット受信電力をＦＦＴ処理せずにサブチャネル受信電力測定部２５に与えることで、受信電力の絶対値を測定することが可能となる。以下、サブチャネル受信電力測定部２５の動作について説明する。

＜サブチャネル受信電力測定＞
ＦＦＴ処理によってサブチャネルごとに処理することが可能となるので、まず、サブチャネル受信電力測定部２５では、ＦＦＴ処理後の受信信号から各サブチャネルの相対受信電力値を計算する。

すなわち、１スロットを構成する各サブチャネルには、図２に示すように、シンボルＳ５、Ｓ９、Ｓ１３およびＳ１７のそれぞれに６個ずつ、計２４個のパイロットシンボルが含まれており、それらの個々についてＩ成分（同相成分）、Ｑ成分（直交位相成分）の２乗和を求めそれを合計したものを１スロット内におけるｎ番目のサブチャネルの相対受信電力値ｒｘｐｏｗｅｒ（ｎ）として算出する。

これを、１スロットを構成する９個のサブチャネルのそれぞれについて算出し、それらを加算したものを、１スロット内における全サブチャネルの相対受信電力値の加算値Σｒｘｐｏｗｅｒとして算出する。

次に、サブチャネルの相対受信電力値ｒｘｐｏｗｅｒ（ｎ）を全サブチャネルの相対受信電力値の加算値Σｒｘｐｏｗｅｒで割ることで、１スロット内の全サブチャネルの相対受信電力値に対する１つのサブチャネルの相対受信電力値の比率、すなわち相対電力比を求める。

次に、スロット受信電力（ＲＳＳＩ）の平均値を求めるが、ここでは、スロット受信電力は４つのシンボル位置に対して測定され、図４を用いて、１スロットにおけるスロット受信電力の測定ポイントを説明する。

図４においては、縦方向にサブチャネル１〜サブチャネル９の９個のサブチャネルを示し、横方向にＯＦＤＭシンボルＳ１〜Ｓ１９を示しており、シンボルＳ１、Ｓ５、Ｓ９、Ｓ１３およびＳ１７の位置での受信電力を、それぞれスロットＲＳＳＩ（１）、スロットＲＳＳＩ（２）、スロットＲＳＳＩ（３）、スロットＲＳＳＩ（４）およびスロットＲＳＳＩ（５）と呼称し、このうち、スロットＲＳＳＩ（１）以外を使用する。

無線部ＲＦでは、スロットＲＳＳＩ（１）〜スロットＲＳＳＩ（５）が測定され、スロット受信電力としてサブチャネル受信電力測定部２５に与えられる。

スロット受信電力は、ＦＦＴ処理を経ずに絶対値としてサブチャネル受信電力測定部２５に与えられ、サブチャネル受信電力測定部２５では、スロットＲＳＳＩ（１）〜スロットＲＳＳＩ（５）のうち、スロットＲＳＳＩ（２）〜スロットＲＳＳＩ（５）について加算を行い、スロット受信電力の加算値ΣＲＳＳＩ_slotを算出する。そして、加算値ΣＲＳＳＩ_slotを測定ポイント数４で割ることで、スロット受信電力の平均値（絶対値）を求める。この、スロット受信電力の平均値に、先に求めた相対電力比を掛けることで、１スロット内におけるｎ番目のサブチャネルの受信電力（絶対値）ＲＳＳＩ_PRU（ｎ）を得ることができる。なお、ＲＳＳＩ_PRU（ｎ）は、所望波と干渉波の合成電力である。

以上説明した、１スロット内におけるｎ番目のサブチャネルの受信電力（絶対値）ＲＳＳＩ_PRU（ｎ）を算出する数式（１）を以下に示す。

上式において、各パラメータは以下のように定義される。

ＲＳＳＩ_PRU（ｎ）：１スロット内におけるｎ番目のサブチャネル（ＰＲＵ）の受信電力
ΣＲＳＳＩ_slot：スロット受信電力の加算値
ｒｘｐｏｗｅｒ（ｎ）：１スロット内におけるｎ番目のＰＲＵの相対受信電力値
Σｒｘｐｏｗｅｒ：１スロット内における全サブチャネルの相対受信電力値の加算値
上記数式（１）に、例えば、１番目のサブチャネルの相対受信電力値を与えることで１番目のサブチャネルの受信電力の絶対値を求めることができる。

なお、上述した数式（１）は、電力をデシベル（ｄＢ）で表現するので対数を採って１０倍するように表記されており、数式（１）を変形すると、以下の数式（２）で表すことができる。

このように、通信装置１０００においては、スロット受信電力をＦＦＴ処理せずにサブチャネル受信電力測定部２５に与え、ＦＦＴ処理後の受信信号から算出した、１スロット内の全サブチャネルの相対受信電力値に対する１つのサブチャネルの相対受信電力値の比率（相対電力比）との乗算により、サブチャネルの受信電力の絶対値を求めることができるので、当該絶対値に基づいて移動端末器の送信電力制御などが可能となる。

なお、上記においてはスロット受信電力からサブチャネルの受信電力の絶対値を求める例を示したが、スロット受信電力に限定されるものではなく、要は、干渉波の電力と所望波の電力とが合成された合成電力の絶対値を得られれば良く、周知の方法によって合成電力の絶対値を求めてそれをＲＳＳＩ_PRU（ｎ）としても良い。

また、ＦＦＴ処理後の受信信号を用いて相対電力比を算出するので、ＦＦＴ部２４内で出力信号の大きさがある一定の値になるようにシフト処理がなされていたとしても影響はなく、上記シフト処理がなされないことによる量子化誤差の増大は発生せず、通信装置１０００は高性能を維持できる。

＜所望端末からの信号電力測定方法＞
次に、実施の形態に係る信号電力測定方法について図３を参照しつつ図５に示すフローチャートを用いて説明する。

図５において受信信号電力の算出を開始すると、まず、ステップＳＴ１において、受信信号を周波数ドメインの信号に変換する。

次に、周波数ドメインの信号に変換された受信信号に基づいて、相関計算部２６で参照信号との相関値を算出する（ステップＳＴ２）。

ここで、図６に示すフローチャートを用いて、１ＰＲＵ分の相関値計算のアルゴリズムについて説明する。

図６において相関値計算を開始すると、Ａ、Ｂ、Ｃで表される各種変数を０に初期化する（ステップＳＴ１１）。ここで、変数Ａは複素数、変数ＢおよびＣは実数とする。

次に、ステップＳＴ１２において、処理対象となるサブキャリアの番号「ｉ」を設定する。

次に、ステップＳＴ１３において、サブキャリアｉについて、変数Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを算出する。ここで、受信信号のトレーニングシンボル部のサブキャリアｉの信号Ｓ（ｉ）（これを受信信号Ｓ（ｉ）と呼称）に、参照信号のトレーニングシンボル部のサブキャリア「ｉ」の信号Ｒ（ｉ）（これを参照信号Ｒ（ｉ）と呼称）の共役複素数ｃｏｎｊＲ（ｉ）を掛けた値を変数Ｄとし、変数Ａは変数Ｄの積算値としてＡ＝Ａ＋Ｄで表す。

変数Ｂは、受信信号Ｓ（ｉ）の実数部の自乗と、受信信号Ｓ（ｉ）の虚数部の自乗との加算値の積算値として、Ｂ＝Ｂ＋Ｒｅ[Ｓ（ｉ）]・Ｒｅ[Ｓ（ｉ）]＋Ｉｍ[Ｓ（ｉ）]・Ｉｍ[Ｓ（ｉ）]で表す。

変数Ｃは、参照信号Ｒ（ｉ）の共役複素数ｃｏｎｊＲ（ｉ）の実数部の自乗と、参照信信号Ｒ（ｉ）の共役複素数ｃｏｎｊＲ（ｉ）の虚数部の自乗との加算値の積算値として、Ｃ＝Ｃ＋Ｒｅ[ｃｏｎｊＲ（ｉ）]・Ｒｅ[ｃｏｎｊＲ（ｉ）]＋Ｉｍ[ｃｏｎｊＲ（ｉ）]・Ｉｍ[ｃｏｎｊＲ（ｉ）]で表す。

なお、変数ＢおよびＣは、複素数で表される変数Ａを正規化するために使用する変数である。

サブキャリアｉについて上述した変数Ａ〜Ｄの算出が終了すると、ＰＲＵ内に処理対象のサブキャリアが残っているか否かを確認し（ステップＳＴ１４）、処理対象のサブキャリアが残っている場合には、ステップＳＴ１２以下の処理を繰り返す。一方、処理対象のサブキャリアの全てについて処理が終わっている場合には、ステップ５に進む。

ステップＳＴ１５においては、相関値を算出するステップであり、変数Ａの実数部の自乗と、変数Ａの虚数部の自乗と加算値をＥとして、Ｅ＝Ｒｅ[Ａ]・Ｒｅ[Ａ]＋Ｉｍ[Ａ]・Ｉｍ[Ａ]で表す。

そして、加算値Ｅの平方根を、変数ＢおよびＣのそれぞれの平方根で割ることで、相関値ｃｏｒｒを算出し、相関値計算を終了する。

再び、図５のフローチャートの説明に戻る。ステップＳＴ２における相関値計算は、アレイアンテナＡＴを構成する個々のアンテナで受信した受信信号について実行され、ステップＳＴ３では、全てのアンテナでの受信信号に対して相関値を算出したかについて確認を行う。そして、相関値を算出していないアンテナがある場合には、ステップＳＴ２の相関値計算を実行し、全てのアンテナでの受信信号に対して相関値を算出している場合には、ステップＳＴ４に進む。

各相関計算部２６で算出された相関値は、選択部２７に与えられ、最大値を示す相関値（最大相関値）が選択される（ステップＳＴ４）。

選択部２７で選択された最大相関値は、ＣＩＲ推定部２８に与えられ、ＣＩＲ推定部２８では、予め準備されメモリ２９に格納された、相関値に対するＣＩＲの値を示す変換テーブル（相関値−ＣＩＲ変換テーブル）を用いて相関値からＣＩＲの値に変換される（ステップＳＴ５）。

ここで、図７に相関値−ＣＩＲ変換テーブルの一例を示す。図７においては、−３０ｄＢ〜３０ｄＢまで、５ｄＢ間隔でＣＩＲの値が示され、各ＣＩＲの値に対応する相関値が示されている。この相関値−ＣＩＲ変換テーブルを用いることで、例えば、選択部２７で選択された相関値が、例えば０．７５９４であれば、ＣＩＲの値は０ｄＢであることが判る。なお、図７の例では、５ｄＢ間隔でＣＩＲの値を示しているが、これに限定されるものではなく、ＣＩＲ推定の分解能に応じてテーブルを作成すれば良い。

なお、相関値−ＣＩＲ変換テーブルは、実験的に求めたＣＩＲの値に対する相関値の特性曲線（特性データ）に基づいて作成すれば良い。この特性曲線の一例を図８に示す。

図８においては、横軸にＣＩＲの値（ｄＢ）を、縦軸に相関値を示しており、信号電力あるいは干渉波の電力を変えることでＣＩＲの値を変え、その時の受信信号の相関値を算出することで得たものである。なお、図８は、１つのＰＲＵに対する特性曲線しか示していないが、実際の測定ではＰＲＵごとに特性曲線が取得される。なお、何れの特性曲線もほぼ同じであり、それらは以下の数式（３）で近似式として表される。

なお、上記数式（３）において、ｙがＣＩＲの値であり、ｘが相関値であるが、上記近似式は、０．３≦ｘ≦０．９の範囲で適用される式であり、ｘが０．９より大きい場合（ｘ＞０．９）は、ｙ＝１０で近似し、ｘが０．３より小さい場合（ｘ＜０．３）は、ｙ＝−２０で近似する。

図７の相関値−ＣＩＲ変換テーブルの代わりに、このような近似式を用いて、相関値をＣＩＲの値に変換しても良い。

なお、上述した相関値−ＣＩＲ変換テーブルや、その近似式は一例であり、これらに限定されるものではなく、通信装置の構成に合わせて適宜準備すれば良い。

再び、図５のフローチャートの説明に戻り、相関値をＣＩＲの値に変換した後は、取得したＣＩＲの値と、サブチャネル受信電力測定部２５で算出したサブチャネルごとの受信電力の絶対値ＲＳＳＩ_PRUとを用いて、下記の数式（４）に基づいて受信信号電力ＰＷを算出する（ステップＳＴ６）。

上記数式（４）において、ＣＩＲの値が０の場合、右辺第１項の値は約−３ｄＢとなり、ＲＳＳＩ_PRUの値との合計により受信信号電力ＰＷが得られる。

＜効果＞
以上説明したように、実施の形態に係る通信装置１０００によれば、ＦＦＴ処理後の周波数ドメインの信号に変換された受信信号のトレーニングシンボル部に対して、参照信号との相関値をアンテナごとに取得し、得られた相関値の中の最大相関値を、予め準備した相関値に対するＣＩＲの値を示す変換テーブルあるいは近似式を用いて、ＣＩＲの値に変換することで、ＣＩＲを推定し、得られたＣＩＲの値を用いて受信信号電力ＰＷを算出するので、所望の端末装置からの信号の電力を検出することが可能となる。

また、参照信号との相関計算に基づいてＣＩＲを推定するので、周波数選択性フェージングによってＰＲＵ内での振幅変動があったとしても影響が少ない。また、ＦＦＴ処理後の受信信号を使用するので、ＰＲＵごとにＣＩＲを推定することができる。

＜変形例＞
以上説明した実施の形態に係る通信装置１０００においては、全てのアンテナについて相関値を算出して、その中の最大相関値について、図８に示した、ＣＩＲの値に対する相関値の特性曲線に基づいて作成した相関値−ＣＩＲ変換テーブル（図７）あるいは特性曲線の近似式を用いてＣＩＲの値に変換する構成を示したが、全てのアンテナについて相関値を算出するのは処理負荷が大きいので、信号電力測定方法を以下のように変形しても良い。

図９は、本発明に係る信号電力測定方法の変形例を説明するフローチャートである。なお、装置構成については図３に示した通信装置１０００と同じであるので、図３を参照して説明する。

受信信号電力の算出を開始すると、まず、ステップＳＴ２１において、アレイアンテナＡＴの個々のアンテナでの受信レベルを算出する。この受信レベルの値としては、先に説明したスロット受信電力の平均値であっても良いし、サブチャネルごとの受信電力の絶対値ＲＳＳＩ_PRUであっても良い。

そして、次に、ステップＳＴ２２において、得られた個々のアンテナでの受信レベルを比較し、受信レベルが最大のアンテナを選択する。

次に、ステップＳＴ２３において、各アンテナでの受信信号を周波数ドメインの信号に変換する。なお、この処理は、ステップＳＴ２１での受信レベルの値として、サブチャネルごとの受信電力の絶対値ＲＳＳＩ_PRUを用いる場合には、ＲＳＳＩ_PRUの算出に周波数ドメインの信号を使用するのでステップＳＴ２１に先だって行っておく。

次に、周波数ドメインの信号に変換された受信信号のうち、ステップＳＴ２２で選択した受信レベルが最大のアンテナで得られた受信信号に基づいて、相関計算部２６で参照信号との相関値を算出する（ステップＳＴ２４）。

なお、上述した受信レベルの算出や、受信レベルが最大のアンテナの選択、受信レベルが最大のアンテナで得られた受信信号のみを選択する処理は、個々のアンテナに対応して設けられたサブチャネル受信電力測定部２５にて行えば良い。

次に、ステップＳＴ２４で算出した相関値が、予め設定した所定の範囲内の値であるか否かを判定する。この判定は、例えば、選択部２７において行えば良く、相関計算部２６から与えられた相関値が１つしか存在しない場合、選択部２７は、相関値を選択するのではなく、与えられた相関値が所定の範囲内にあるか否かを判定するように、機能を切り替えるように構成しておく。そして、与えられた相関値が、所定の範囲内の値である場合にはステップＳＴ２５に進み、当該相関値をＣＩＲ推定部２８に与えて、予め準備された相関値−ＣＩＲ変換テーブル、あるいは近似式を用いてＣＩＲの値に変換する（ステップＳＴ２６）。相関値をＣＩＲの値に変換した後は、取得したＣＩＲの値と、サブチャネル受信電力測定部２５で算出したサブチャネルごとの受信電力の絶対値ＲＳＳＩ_PRUとを用いて、先に説明した数式（４）に基づいて受信信号電力ＰＷを算出する（ステップＳＴ２７）。

ここで、ステップＳＴ２５で使用する相関値の所定の範囲は、例えば０．３〜０．９（０．３以上、０．９以下）として設定されている。このような範囲に設定するのは、以下の理由による。

すなわち、図８に示した特性曲線を例に採れば、相関値が０．３より小さい領域および相関値が０．９より大きい領域では特性の変化は緩やかであり、それらの領域では相関値の誤差がＣＩＲの値に与える影響が大きい。一方、相関値が０．３〜０．９の領域では、特性の変化が急であり、相関値の誤差がＣＩＲの値に与える影響は小さい。従って、相関値がこの領域内の値を取る場合は、受信レベルが最大の１つのアンテナに対する相関値のみでＣＩＲ推定を行っても相関値の誤差は問題にならないものとし、相関値を算出するアンテナ数を削減することで処理負荷を軽減させる。

なお、特性の変化が緩やかであるか、急であるかは、特性曲線における複数の接線のうち、傾きが最大の接線の１／２以下となる特性を示す場合を特性の変化が緩やかと判定して、算出した相関値が当該特性を示す領域内にあるか否かで、相関値を算出するアンテナ数を決定すれば良い。なお、上述した１／２以下という閾値は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。

一方、ステップＳＴ２４で算出した相関値が、所定の範囲外の値である場合、例えば、相関値が０．３より小さい場合および相関値が０．９より大きい場合は、相関値の誤差がＣＩＲの値に与える影響が大きいものとして、ステップＳＴ２８に進んで、他のアンテナでの受信信号に対しても相関値を算出し、ステップＳＴ２９に進む。ステップＳＴ２９では、全てのアンテナでの受信信号に対して相関値を算出したかについて確認を行う。そして、相関値を算出していないアンテナがある場合には、ステップＳＴ２８の相関値計算を実行し、全てのアンテナでの受信信号に対して相関値を算出している場合には、ステップＳＴ３０に進む。

ステップＳＴ３０では、全てのアンテナでの受信信号に対して得た相関値の平均値を算出し、当該平均値をＣＩＲの値に変換し（ステップＳＴ２６）、次に、取得したＣＩＲの値と、サブチャネル受信電力測定部２５で算出したサブチャネルごとの受信電力の絶対値ＲＳＳＩ_PRUとを用いて、先に説明した数式（４）に基づいて受信信号電力ＰＷを算出する（ステップＳＴ２７）。なお、ステップＳＴ３０の相関値の平均値を算出する処理は、選択部２７において行えば良い。

このように、アレイアンテナＡＴの個々のアンテナでの受信レベルを算出し、受信レベルが最大のアンテナを選択して、当該アンテナでの受信信号を周波数ドメインの信号に変換して相関値を算出することで、算出した相関値の誤差がＣＩＲの値に与える影響が小さい場合には、１つのアンテナに対する相関値のみでＣＩＲ推定を行うようにすることで、相関値を算出するアンテナ数を削減して処理負荷を軽減することができる。

なお、以上の説明においては、アレイアンテナによる受信信号電力の算出について説明したが、単一のアンテナによる受信信号電力の算出においても本発明は有効である。

２３ 電力測定処理部
２４ フーリエ変換部
２５ サブチャネル受信電力測定部
２６ 相関計算部
２８ ＣＩＲ推定部
ＲＦ 無線部
ＢＢ ベースバンド処理部

Claims (16)

1. ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式で通信を行う通信装置であって、アンテナで受信した受信信号を出力する無線部と、
   前記無線部に接続されたベースバンド処理部と、
   前記ベースバンド処理部に接続され、前記受信信号から干渉電力を排除した信号電力を算出する電力測定処理部と、を備え、
   前記ベースバンド処理部は、
   前記アンテナに対応して設けられた、前記受信信号にフーリエ変換を施すフーリエ変換部と、前記無線部に接続され１サブチャネルあたりの受信電力の絶対値であるサブチャネル受信電力を算出して出力するサブチャネル受信電力測定部と、前記フーリエ変換部でのフーリエ変換後の受信信号と参照信号との相関値をサブチャネル単位で算出する相関計算部と、
   前記相関計算部で算出された前記相関値に基づいて、ＣＩＲ（信号電力対干渉電力比）の値を推定するＣＩＲ推定部と、を備え、
   前記ＣＩＲ推定部は、
   相関値に対するＣＩＲの値を含んだＣＩＲ情報を予め備え、前記ＣＩＲ情報を使用して入力された前記相関値に対応する前記ＣＩＲの値を算出し、
   前記電力測定処理部は、前記ＣＩＲの値と前記サブチャネル受信電力測定部から出力される前記サブチャネル受信電力とに基づいて、前記信号電力を算出する、通信装置。
2. 前記電力測定処理部は、
   前記サブチャネル受信電力をＲＳＳＩ_PRUとし、
   前記ＣＩＲの値をＣＩＲとし、
   前記信号電力をＰＷとした場合、
   前記信号電力を以下の数式（５）を用いて算出する、
   

   

   請求項１記載の通信装置。
3. 前記無線部は、
   前記受信信号の１スロット中の複数の測定点においてそれぞれ測定した受信電力をスロット受信電力として出力し、
   前記サブチャネル受信電力測定部は、
   前記フーリエ変換部の出力と、前記スロット受信電力とを受け、前記フーリエ変換部の出力に基づいて、１つのサブチャネルの相対受信電力値と１スロット内の全サブチャネルについての相対受信電力値の加算値とを求めて、前記１つのサブチャネルの相対受信電力値の比率を算出し、前記スロット受信電力を前記測定点の個数で除算して得たスロット受信電力の平均値と乗算することで前記サブチャネル受信電力を算出する、請求項１記載の通信装置。
4. 前記ＣＩＲ情報は、
   予め取得したＣＩＲの変化に対する相関値の変化を示す特性データをテーブル化した情報テーブルである、請求項１記載の通信装置。
5. 前記ＣＩＲ情報は、
   予め取得したＣＩＲの変化に対する相関値の変化を示す特性データを近似した近似式である、請求項１記載の通信装置。
6. 前記アンテナはアレイアンテナを構成し、
   前記ベースバンド処理部は、
   前記アンテナごとに設けられた前記相関計算部のそれぞれから出力される前記相関値を受け、その中から最大値を示す最大相関値を選択して前記ＣＩＲ推定部に与える選択部を備える、請求項１記載の通信装置。
7. 前記アンテナはアレイアンテナを構成し、
   前記サブチャネル受信電力測定部のそれぞれにおいて前記アンテナごとの受信レベルを測定し、その中から最大の受信レベルを示す前記アンテナを受信レベルが最大のアンテナとして選択し、
   前記受信レベルが最大のアンテナで得られた前記受信信号に基づいて、前記相関計算部で前記相関値を算出し、
   前記ベースバンド処理部は、
   前記相関値が、所定の範囲内の値であれば、前記ＣＩＲ推定部に与えて前記ＣＩＲの値を算出する選択部を備える、請求項１記載の通信装置。
8. 前記選択部は、
   前記受信レベルが最大のアンテナについて得られた前記相関値が、前記所定の範囲外の値であれば、前記受信レベルが最大のアンテナ以外のアンテナについても前記受信信号に基づいて、それぞれの前記相関計算部で前記相関値を算出し、全てのアンテナについてそれぞれ算出された前記相関値の平均値を算出して前記ＣＩＲ推定部に与える、請求項７記載の通信装置。
9. ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式で通信を行う場合の信号電力測定方法であって、
   (ａ)アンテナで受信した受信信号にフーリエ変換を施すステップと、
   (ｂ)フーリエ変換後の受信信号と参照信号との相関値をサブチャネル単位で算出するステップと、
   (ｃ)算出した前記相関値に基づいて、ＣＩＲ（信号電力対干渉電力比）の値を推定するステップと、
   (ｄ)前記受信信号の１サブチャネルあたりの受信電力の絶対値であるサブチャネル受信電力を算出するステップと、
   (ｅ)前記ＣＩＲの値と前記サブチャネル受信電力とに基づいて、前記受信信号から干渉電力を排除した信号電力を算出するステップと、を備え、
   前記ステップ(ｃ)は、
   予め準備された相関値に対するＣＩＲの値を含んだＣＩＲ情報を使用して前記相関値に対応する前記ＣＩＲの値を算出するステップを含む、信号電力測定方法。
10. 前記ステップ(ｅ)は、
    前記サブチャネル受信電力をＲＳＳＩ_PRUとし、
    前記ＣＩＲの値をＣＩＲとし、
    前記信号電力をＰＷとした場合、
    前記信号電力を以下の数式（６）を用いて算出するステップを含む、
    

    

    請求項９記載の信号電力測定方法。
11. 前記ステップ(ｄ)は、
    前記受信信号の１スロット中の複数の測定点においてそれぞれ測定された受信電力であるスロット受信電力と、前記フーリエ変換後の受信信号とに基づいて、１つのサブチャネルの相対受信電力値と１スロット内の全サブチャネルについての相対受信電力値の加算値とを求めて、前記１つのサブチャネルの相対受信電力値の比率を算出し、前記スロット受信電力を前記測定点の個数で除算して得たスロット受信電力の平均値と乗算することで前記サブチャネル受信電力を算出するステップを含む、請求項９記載の信号電力測定方法。
12. 前記ＣＩＲ情報は、
    予め取得したＣＩＲの変化に対する相関値の変化を示す特性データをテーブル化した情報テーブルである、請求項９記載の信号電力測定方法。
13. 前記ＣＩＲ情報は、
    予め取得したＣＩＲの変化に対する相関値の変化を示す特性データを近似した近似式である、請求項９記載の信号電力測定方法。
14. 前記アンテナはアレイアンテナを構成し、
    前記ステップ(ｂ)とステップ(ｃ)との間に、
    前記アンテナごとに算出される前記相関値の中から最大値を示す最大相関値を選択するステップを備え、
    前記ステップ(ｃ)は、
    前記最大相関値に基づいて、前記ＣＩＲの値を推定する、請求項９記載の信号電力測定方法。
15. 前記アンテナはアレイアンテナを構成し、
    前記ステップ(ａ)とステップ(ｂ)との間に、
    前記アンテナごとの受信レベルを測定し、その中から最大の受信レベルを示す前記アンテナを受信レベルが最大のアンテナとして選択し
    前記ステップ(ｂ)は、
    前記受信レベルが最大のアンテナで得られた前記受信信号に基づいて前記相関値を算出し、
    前記ステップ(ｂ)とステップ(ｃ)との間に、
    前記相関値が、所定の範囲内にあるか否を判定するステップを備え、
    前記ステップ(ｃ)は、
    前記相関値が、前記所定の範囲内にある場合には、それを用いて前記ＣＩＲの値を算出する、請求項９記載の信号電力測定方法。
16. 前記受信レベルが最大のアンテナについて得られた前記相関値が、前記所定の範囲外の値である場合に、前記受信レベルが最大のアンテナ以外のアンテナについても前記受信信号に基づいて、それぞれの前記相関値を算出するステップと、
    全てのアンテナについてそれぞれ算出された前記相関値の平均値を算出するステップと、を備え、
    前記ステップ(ｃ)は、
    前記相関値の平均値に基づいて、前記ＣＩＲの値を推定する、請求項１５記載の信号電力測定方法。

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