JP2012175641A - 信号受信電力推定装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高速フェージング時の信号受信電力の推定精度を向上させるできることができるようにした信号受信電力推定装置および方法を提供する。
【解決手段】ＲＳＲＰ推定部１７は、チャネル推定部１３で推定されたチャネル推定値に含まれる帯域幅情報に基づいて、受信信号が狭帯域であるか否かを判定するとともに、速度検出部１６で推定された速度値が、予め定めた閾値より大きいか否かを判定する。ＲＳＲＰ推定部１７は、受信信号が広帯域であると判定した場合、または、受信信号が狭帯域であると判定し、かつ、速度値が閾値より大きいと判定した場合、チャネル推定値に対して周波数方向平均化・共役乗算・時間方向同相加算の順で処理を行う。一方、ＲＳＲＰ推定部１７は、受信信号が狭帯域であると判定し、かつ、速度値が閾値より小さいと判定した場合、チャネル推定値に対して時間方向同相加算・周波数方向平均化・共役乗算の順で処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号受信電力推定装置および方法に関し、特に、高速フェージング時の信号受信電力の推定精度を向上させることができるようにした信号受信電力推定装置および方法に関する。

次世代の通信方式として、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）などのＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）方式が注目されている。ＬＴＥなどの通信方式では、非特許文献１に規定されているように、受信機は、信号受信電力（RSRP：Reference Signal Received Power）を上位レイヤに報告する必要がある。受信機において推定した信号受信電力などの情報を元に、基地局間のハンドオーバーを行うか否かが判断される。LTEでは、非特許文献２で規定されるような精度で信号受信電力を推定する必要がある。

この信号受信電力の精度を向上させる手法が各種提案されている。非特許文献３には、隣接するチャネル推定値間で共役乗算を行った後に同相加算を行う手法が開示されている。

３ＧＰＰ， ＴＳ ３６．２１４ ｖ８．７．０ ２００９年９月 ３ＧＰＰ， ＴＳ ３６．１３３ ｖ８．１１．０ ２０１０年１０月 大西聡明、三瓶政一、「ＯＦＤＭ適応変調方式を用いた１セル繰り返しＴＤＭＡシステムにおける受信ＳＩＮＲ推定技術に関する検討」、信学技報 ＲＣＳ２００６-６， Ａｐｒ． ２００６

しかしながらたとえば非特許文献３に記載の技術では、サンプル数が不足しているため、時間方向同相加算が必要となり、高速フェージング（無線通信において、時間差をもって到達した電波の波長が干渉し合うことによって電波レベルの強弱に影響を与える現象）時に、十分な精度で信号受信電力を推定することができない場合がある。

本発明の目的は、高速フェージング時の信号受信電力の推定精度を向上させることができるようにした信号受信電力推定装置および方法を提供することである。

本発明の一側面は、受信信号のチャネル値を推定するチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段により推定された前記チャネル推定値に基づいて、速度値を推定する速度推定手段と、前記速度推定手段により推定された前記速度値が閾値より大きいか否かを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段による判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える切り替え手段と、前記切り替え手段により切り替えられた算出手順に基づいて、前記チャネル推定値の同相加算を行う同相加算手段と、前記同相加算手段による前記チャネル推定値の同相加算結果に基づいて、信号受信電力を推定する信号受信電力推定手段とを備えることを特徴とする。

前記受信信号が狭帯域であるか否かを判定する第２の判定手段をさらに備え、前記切り替え手段は、前記第１の判定手段および前記第２の判定手段による判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替えることができる。

前記第２の判定手段により前記受信信号が広帯域であると判定された場合、または、前記第２の判定手段により前記受信信号が狭帯域であると判定され、かつ、前記第１の判定手段により前記速度値が閾値より大きいと判定された場合、前記切り替え手段は、前記チャネル推定値に対して、周波数方向平均化、共役乗算、時間方向同相加算の順で処理を行うように切り替えることができる。

前記第２の判定手段により前記受信信号が狭帯域であると判定され、かつ、前記第１の判定手段により前記速度値が閾値より小さいと判定された場合、前記切り替え手段は、前記チャネル推定値に対して、時間方向同相加算、周波数方向平均化、共役乗算の順で処理を行うように切り替えることができる。

本発明の一側面は、受信信号のチャネル値を推定するチャネル推定ステップと、前記チャネル推定ステップにより推定された前記チャネル推定値に基づいて、速度値を推定する速度推定ステップと、前記速度推定ステップにより推定された前記速度値が閾値より大きいか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップによる判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える切り替えステップと、前記切り替えステップにより切り替えられた算出手順に基づいて、前記チャネル推定値の同相加算を行う同相加算ステップと、前記同相加算ステップによる前記チャネル推定値の同相加算結果に基づいて、信号受信電力を推定する信号受信電力推定ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の一側面は、受信信号のチャネル値を推定するチャネル推定手段と、前記受信信号の信号雑音比を算出する信号雑音比算出手段と、前記信号雑音比算出手段により算出された前記信号雑音比が閾値より大きいか否かを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段による判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える切り替え手段と、前記切り替え手段により切り替えられた算出手順に基づいて、前記チャネル推定値の同相加算を行う同相加算手段と、前記同相加算手段による前記チャネル推定値の同相加算結果に基づいて、信号受信電力を推定する信号受信電力推定手段とを備えることを特徴とする。

前記受信信号が狭帯域であるか否かを判定する第２の判定手段をさらに備え、前記切り替え手段は、前記第１の判定手段および前記第２の判定手段による判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替えることができる。

前記第２の判定手段により前記受信信号が広帯域であると判定された場合、または、前記第２の判定手段により前記受信信号が狭帯域であると判定され、かつ、前記第１の判定手段により前記信号雑音比が閾値より大きいと判定された場合、前記切り替え手段は、前記チャネル推定値に対して、周波数方向平均化、共役乗算、時間方向同相加算の順で処理を行うように切り替えることができる。

前記第２の判定手段により前記受信信号が狭帯域であると判定され、かつ、前記第１の判定手段により前記信号雑音比が閾値より小さいと判定された場合、前記切り替え手段は、前記チャネル推定値に対して、時間方向同相加算、周波数方向平均化、共役乗算の順で処理を行うように切り替えることができる。

本発明の一側面は、受信信号のチャネル値を推定するチャネル推定ステップと、前記受信信号の信号雑音比を算出する信号雑音比算出ステップと、前記信号雑音比算出ステップにより算出された前記信号雑音比が閾値より大きいか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップによる判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える切り替えステップと、前記切り替えステップにより切り替えられた算出手順に基づいて、前記チャネル推定値の同相加算を行う同相加算ステップと、前記同相加算ステップによる前記チャネル推定値の同相加算結果に基づいて、信号受信電力を推定する信号受信電力推定ステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、高速フェージング時の信号受信電力の推定精度を向上させることができるようにした信号受信電力推定装置および方法を提供することができる。

本実施形態に係る受信機の構成例を示すブロック図である。 信号受信電力推定処理を説明するフローチャートである。 他の例の信号受信電力推定処理を説明するフローチャートである。

［受信機の構成］
図１は、本実施形態に係る、ＬＴＥの無線通信システムにおける受信機の構成例を示すブロック図である。以下、３ＧＰＰにおいて標準化されているＬＴＥの無線通信システムを例に挙げ説明するが、本実施の形態は、このシステムにのみ限定されるものではない。なお、ＬＴＥの場合に推定する信号受信電力は、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）と呼称されるため、適宜、本用語を用いて説明する。

同図に示す受信機１０は、信号受信電力推定装置として機能する携帯電話機であって、ＲＦ（Radio Frequency）部１１、ＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）部１２、チャネル推定部１３、復調部１４、チャネル復号部１５、速度検出部１６、およびＲＳＲＰ推定部１７を有している。

ＲＦ部１１は、受信アンテナで受信した信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。ＦＦＴ部１２は、Ａ／Ｄ変換された受信データをフーリエ変換により周波数成分のデータに分ける。チャネル推定部１３は、周波数リソース上に予めマッピングされていた既知信号（Reference Signal）を用いて、チャネル状態を表すチャネル推定行列（チャネル推定値）を推定する。復調部１４は、チャネル推定部１３で推定されたチャネル推定値に基づいて、Ｉ成分（同相成分）とＱ成分（直交位相成分）から尤度情報へと復調する。チャネル復号部１５は、尤度情報の誤り訂正復号および誤り検出を行う。

速度検出部１６は、チャネル推定部１３で推定されたチャネル推定値に基づいて、移動速度（ドップラー周波数）を推定（検出）する。ＲＳＲＰ推定部１７は、チャネル推定部１３で推定されたチャネル推定値および速度検出部１６で推定された速度値（移動速度情報）に基づいて、ＲＳＲＰを推定する。

なお、ＲＳＲＰ推定方式は、速度検出部１６で推定された速度値によって切り替えが行われる。推定したＲＳＲＰは、上位レイヤでフィルタリング処理などが行われた後、基地局へとフィードバックされる。

［受信機の動作］
次に、図２のフローチャートを参照して、ＲＳＲＰ推定部１７が実行する信号受信電力推定処理について説明する。

ステップＳ１において、ＲＳＲＰ推定部１７は、チャネル推定部１３で推定されたチャネル推定値に含まれる帯域幅情報に基づいて、受信信号が狭帯域であるか否かを判定し、狭帯域であると判定した場合、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、ＲＳＲＰ推定部１７は、さらに速度検出部１６で推定された速度値が、予め定めた閾値より大きいか否かを判定し、速度検出部１６で推定された速度値が閾値より大きいと判定した場合、ステップＳ３に進む。またステップＳ１において、ＲＳＲＰ推定部１７は、受信信号が狭帯域ではない、つまり、受信信号が広帯域であると判定した場合もステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、ＲＳＲＰ推定部１７は、受信信号の周波数方向平均化処理を行う。具体的には、ＲＳＲＰ推定部１７は、チャネル推定部１３で推定されたZero Forcing後のチャネル推定値ｈ_ＺＦを用いて、次式（１）に示すようにして周波数方向平均化処理を行う。ａは受信アンテナ、ｂは送信アンテナ、ｎはスロット番号、ｉは既知信号のインデックス番号、Ｎ_ＲＳは帯域内に含まれる既知信号数を表す。

ステップＳ４において、ＲＳＲＰ推定部１７は、ステップＳ３による周波数方向平均化処理後の結果に対して、次式（２）に示すようにして、隣接する既知信号間（ＲＳ間）で共役乗算処理を行う。

ステップＳ５において、ＲＳＲＰ推定部１７は、ステップＳ４による共役乗算処理後の結果に対して、次式（３）に示すようにして時間方向同相加算処理を行う。Ｎは測定を開始するスロット番号、Ｍは同相加算を行うスロット数を表す。

一方、ステップＳ２において、ＲＳＲＰ推定部１７は、速度検出部１６で推定された速度値が閾値より小さいと判定した場合、ステップＳ６に進む。ステップＳ６において、ＲＳＲＰ推定部１７は、チャネル推定部１３で推定されたZero Forcing後のチャネル推定値ｈ_ＺＦを用いて、次式（４）に示すようにして時間方向同相加算処理を行う。

ステップＳ７において、ＲＳＲＰ推定部１７は、ステップＳ６による時間方向同相加算処理後の結果に対して、次式（５）に示すようにして周波数方向平均化処理を行う。

ステップＳ８において、ＲＳＲＰ推定部１７は、ステップＳ７による周波数方向平均化処理後の結果に対して、次式（６）に示すようにして共役乗算処理を行う。

ステップＳ５またはＳ６の処理の後、ステップＳ９に進み、ＲＳＲＰ推定部１７は、ステップＳ３〜Ｓ５の処理順を経て算出されたチャネル推定値の同相加算結果に対して、またはステップＳ６〜Ｓ８の処理順を経て算出されたチャネル推定値の同相加算結果に対して、次式（７）に示すようにして電力算出処理を行う。ＲＳＲＰは、信号受信電力を表す。

［発明の実施の形態における効果］
以上のように、受信信号の速度値に基づいて、ＲＳＲＰ推定処理の手順を切り替えることにより、低速フェージング時のＲＳＲＰ推定精度を落とすことなく、高速フェージング時のＲＳＲＰ推定精度を向上することが可能となる。

つまり、信号受信電力を算出する際に、広帯域の場合、または狭帯域かつ高速フェージングの場合には、周波数方向平均化・共役乗算・時間方向同相加算の順に処理を行うようにし、狭帯域かつ低速フェージングの場合には、チャネル推定値に対して時間方向同相加算・周波数方向平均化・共役乗算の順に処理を行うようにすればよい。

また以上においては、ＬＴＥを利用した携帯電話機における無線通信について説明したが、これに限らず、ＯＦＤＭ・ＦＤＭを利用した携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）やWireless LAN（Local Area Network）などの無線通信システムにおいても同様の手法を適用することが可能である。

［変形例］
図２に示した信号受信電力推定処理では、受信信号の速度値に基づいて、ＲＳＲＰ推定処理の手順を切り替えるようにしたが、これに限らず、例えば、受信信号の信号雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Power Ratio）を用いて、ＲＳＲＰ推定処理の手順を切り替えるようにしても良い。

図３は、ＲＳＲＰ推定部１７が実行する信号受信電力推定処理の他の例を説明するフローチャートである。なお、図２で説明した処理と同一の処理には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略する。図３の処理では、信号雑音比であるＳＮＲに基づいて、ＲＳＲＰ推定処理の手順を切り替える点に特徴を有する。

ＲＳＲＰ推定部１７は、ステップＳ１において、受信信号が狭帯域であると判定した場合、ステップＳ２１に進み、受信信号からＳＮＲを算出し、ステップＳ２２において、算出したＳＮＲが予め定めた閾値より大きいか否かを判定する。

ステップＳ２２において、ＲＳＲＰ推定部１７は、ＳＮＲが閾値より大きいと判定した場合、ステップＳ３に進み、上述したようにして、周波数方向平均化処理、共役乗算処理（ステップＳ４）、時間方向同相加算処理（ステップＳ５）を行う。

一方、ステップＳ２２において、ＲＳＲＰ推定部１７は、ＳＮＲが閾値より小さいと判定した場合、ステップＳ６に進み、上述したようにして、時間方向同相加算処理、周波数方向平均化処理（ステップＳ７）、共役乗算処理（ステップＳ８）を行う。

そして、ステップＳ９において、ＲＳＲＰ推定部１７は、ステップＳ３〜Ｓ５の処理順を経て算出されたチャネル推定値の同相加算結果に対して、またはステップＳ６〜Ｓ８の処理順を経て算出されたチャネル推定値の同相加算結果に対して、上述したようにして電力算出処理を行う。

以上のように、低ＳＮＲ時のみ、先に時間方向同相加算処理を行うことにより、精度良くＲＳＲＰを推定することが可能となる。

つまり、信号受信電力を算出する際に、広帯域の場合、または狭帯域かつ高ＳＮＲの場合には、周波数方向平均化・共役乗算・時間方向同相加算の順に処理を行うようにし、狭帯域かつ低ＳＮＲの場合には、チャネル推定値に対して時間方向同相加算・周波数方向平均化・共役乗算の順に処理を行うようにすればよい。

この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせたりすることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

１０ 受信機
１３ チャネル推定部
１６ 速度検出部
１７ ＲＳＲＰ推定部

Claims (10)

1. 受信信号のチャネル値を推定するチャネル推定手段と、
   前記チャネル推定手段により推定された前記チャネル推定値に基づいて、速度値を推定する速度推定手段と、
   前記速度推定手段により推定された前記速度値が閾値より大きいか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記第１の判定手段による判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える切り替え手段と、
   前記切り替え手段により切り替えられた算出手順に基づいて、前記チャネル推定値の同相加算を行う同相加算手段と、
   前記同相加算手段による前記チャネル推定値の同相加算結果に基づいて、信号受信電力を推定する信号受信電力推定手段と
   を備えることを特徴とする信号受信電力推定装置。
2. 前記受信信号が狭帯域であるか否かを判定する第２の判定手段をさらに備え、
   前記切り替え手段は、前記第１の判定手段および前記第２の判定手段による判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号受信電力推定装置。
3. 前記第２の判定手段により前記受信信号が広帯域であると判定された場合、または、前記第２の判定手段により前記受信信号が狭帯域であると判定され、かつ、前記第１の判定手段により前記速度値が閾値より大きいと判定された場合、前記切り替え手段は、前記チャネル推定値に対して、周波数方向平均化、共役乗算、時間方向同相加算の順で処理を行うように切り替える
   ことを特徴とする請求項２に記載の信号受信電力推定装置。
4. 前記第２の判定手段により前記受信信号が狭帯域であると判定され、かつ、前記第１の判定手段により前記速度値が閾値より小さいと判定された場合、前記切り替え手段は、前記チャネル推定値に対して、時間方向同相加算、周波数方向平均化、共役乗算の順で処理を行うように切り替える
   ことを特徴とする請求項２に記載の信号受信電力推定装置。
5. 受信信号のチャネル値を推定するチャネル推定ステップと、
   前記チャネル推定ステップにより推定された前記チャネル推定値に基づいて、速度値を推定する速度推定ステップと、
   前記速度推定ステップにより推定された前記速度値が閾値より大きいか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップによる判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える切り替えステップと、
   前記切り替えステップにより切り替えられた算出手順に基づいて、前記チャネル推定値の同相加算を行う同相加算ステップと、
   前記同相加算ステップによる前記チャネル推定値の同相加算結果に基づいて、信号受信電力を推定する信号受信電力推定ステップと
   を含むことを特徴とする信号受信電力推定方法。
6. 受信信号のチャネル値を推定するチャネル推定手段と、
   前記受信信号の信号雑音比を算出する信号雑音比算出手段と、
   前記信号雑音比算出手段により算出された前記信号雑音比が閾値より大きいか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記第１の判定手段による判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える切り替え手段と、
   前記切り替え手段により切り替えられた算出手順に基づいて、前記チャネル推定値の同相加算を行う同相加算手段と、
   前記同相加算手段による前記チャネル推定値の同相加算結果に基づいて、信号受信電力を推定する信号受信電力推定手段と
   を備えることを特徴とする信号受信電力推定装置。
7. 前記受信信号が狭帯域であるか否かを判定する第２の判定手段をさらに備え、
   前記切り替え手段は、前記第１の判定手段および前記第２の判定手段による判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える
   ことを特徴とする請求項６に記載の信号受信電力推定装置。
8. 前記第２の判定手段により前記受信信号が広帯域であると判定された場合、または、前記第２の判定手段により前記受信信号が狭帯域であると判定され、かつ、前記第１の判定手段により前記信号雑音比が閾値より大きいと判定された場合、前記切り替え手段は、前記チャネル推定値に対して、周波数方向平均化、共役乗算、時間方向同相加算の順で処理を行うように切り替える
   ことを特徴とする請求項７に記載の信号受信電力推定装置。
9. 前記第２の判定手段により前記受信信号が狭帯域であると判定され、かつ、前記第１の判定手段により前記信号雑音比が閾値より小さいと判定された場合、前記切り替え手段は、前記チャネル推定値に対して、時間方向同相加算、周波数方向平均化、共役乗算の順で処理を行うように切り替える
   ことを特徴とする請求項７に記載の信号受信電力推定装置。
10. 受信信号のチャネル値を推定するチャネル推定ステップと、
    前記受信信号の信号雑音比を算出する信号雑音比算出ステップと、
    前記信号雑音比算出ステップにより算出された前記信号雑音比が閾値より大きいか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップによる判定結果に応じて、前記チャネル推定値の同相加算の算出手順を切り替える切り替えステップと、
    前記切り替えステップにより切り替えられた算出手順に基づいて、前記チャネル推定値の同相加算を行う同相加算ステップと、
    前記同相加算ステップによる前記チャネル推定値の同相加算結果に基づいて、信号受信電力を推定する信号受信電力推定ステップと
    を含むことを特徴とする信号受信電力推定方法。

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