JP2012239059A - 移動端末、受信系利得の利得制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】他の無線システムを使用している状態で、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局とのセル同期を行うこと。
【解決手段】本発明は、複数の無線システムを使用可能な移動端末に適用される。本発明の移動端末は、増幅器およびアナログデジタルコンバータに設定する受信系利得を制御する自動利得制御部と、受信系利得の下限飽和を検知する飽和検知部と、下り信号に含まれる同期信号の受信を試行する１回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を算出し、自動利得制御部に対し、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、算出した初期値に固定するよう指示する制御部と、を有し、自動利得制御部は、制御部から指示を受けた場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、制御部により算出された初期値に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）−ＴＤＤ（Time Division Duplex）システムを含む複数の無線システムを使用可能な移動端末、受信系利得の利得制御方法に関する。

近年、複数の無線システムを使用可能なマルチモード移動端末が広く普及している。

これらのマルチモード移動端末は、ある無線システム（以下、主システムと呼ぶ）を使用していながら、同一位置にて下り信号を受信し得る他の無線システム（以下、他システムと呼ぶ）の基地局ともセル同期を取ることによって、必要に応じて、接続する無線システムを切り替えることができる。

上述したセル同期の方法は、無線システムによって異なるが、基地局が送信する報知チャネルを受信し、その報知チャネルに含まれる同期信号、あるいは、その同期信号が持つ同期情報を解読して無線フレームに対する時間同期を行う方法が一般的である。

また、最近のマルチモード移動端末の中には、使用可能な無線システムとして、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において規格化が進められているＬＴＥ−ＴＤＤシステムを含むものも存在している。

図３に、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの無線フレーム構成の一例を示す（非特許文献１）。

図３に示すように、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムでは、１０ｍｓで１周期をなす１無線フレームにおいて、同一周波数上に合計１０単位の受信サブフレーム、送信サブフレーム、および、受／送信（前半が受信、後半が送信）サブフレームが時間多重されている。

この無線フレームにおいては、セル同期を行うために必要な同期信号（プライマリ・シンク・チャネル（第１の同期信号）およびセカンダリ・シンク・チャネル（第２の同期信号））は、第０（＃０）、第１（＃１）、第５（＃５）、第６（＃６）のサブフレームにそれぞれ割り当てられている。

例えば、現在、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）システムを使用しているマルチモード移動端末が、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局とのセル同期を図る場合には、一旦、現在のＧＳＭシステムとの接続を休止し、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの利用周波数において、隣接する第１および第２の同期信号を測定する必要がある。

マルチモード移動端末において、主システム（上記の場合はＧＳＭシステム）との接続を休止した後、他システム（上記の場合はＬＴＥ−ＴＤＤシステム）の同期信号の受信を試行できる試行区間は、主システムによって予め決められており、主システムがＧＳＭシステムであれば、最大で５．７７ｍｓ以内となる。

そのため、マルチモード移動端末は、上記試行区間内に同期信号を受信し、また、同期信号を復調する必要があるが、この復調を正しく行うためには、受信する同期信号の信号強度レベルに合わせて受信系利得を適切に設定する必要がある。

図４に、関連するマルチモード移動端末の受信系の構成を示す。

図４に示すように、関連するマルチモード移動端末は、アンテナ４０１と、低雑音増幅器４０２と、周波数変換器４０３と、可変増幅器／アッテネータ４０４と、ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）４０５と、ＡＧＣ（自動利得制御）部４０６と、を有している。

アンテナ４０１で受信された下り信号は、低雑音増幅器４０２で増幅され、周波数変換器４０３でベースバンド周波数領域に周波数変換され、可変増幅器／アッテネータ４０４で増幅または減衰された後、ＡＤＣ４０５で量子化信号に変換される。なお、アッテネータ機能は、可変増幅器／アッテネータ４０４ではなく、低雑音増幅器４０２が有する場合もある。

ここで、ＡＤＣ４０５に入力される下り信号の信号強度レベルがあまりに大きいとＡＤＣ４０５の入力飽和が生じ、あまりに小さいとＡＤＣ４０５の量子化雑音を考慮した際に信号雑音比がとれないため、下り信号に含まれる下り同期信号を復調できない。

そのため、関連するマルチモード移動端末においては、ＡＧＣ部４０６を用いて、ＡＤＣ４０５から出力される下り信号の信号強度レベルに合わせて、可変増幅器／アッテネータ４０４およびＡＤＣ４０５に設定する受信系利得を可変させ、ＡＤＣ４０５に入力される下り信号の信号強度レベルを連続的に制御していた。

しかし、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムにおいては、同一周波数上に受信サブフレームおよび送信サブフレームが多重されており、また、セル同期は、対象セルの無線フレーム構成が未知の状態で行われる。

そのため、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局との間で行うセル同期においては、試行区間の最初の部分に、近接する他の移動端末がＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局に送信する上り信号が配置されることがあり、また、その上り信号の信号強度レベルが下り信号よりも非常に高いことがあり得る。

図５に、図４に示した関連するマルチモード移動端末において、図３に示した無線フレームのうち第４（＃４）および第５（＃５）のサブフレームの区間を試行区間としてＡＧＣ動作を行う場合の例を示す。

図５に示すように、本例では、第４（＃４）の送信サブフレームの区間において、近接する他の移動端末からＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局に向けて送信された上り信号を受信してしまう。この上り信号の信号強度レベル５０３は、自己の移動端末の受信系利得が下限値となる時の信号強度レベルの上限値５０２よりも高くなっている。

また、本例では、第５（＃５）の受信サブフレームの区間において、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局から下り信号を受信する。この下り信号の信号強度レベル５０４と、この下り信号に含まれる下り同期信号の信号強度レベル５０５と、は低くなっている。

本例の場合、最初に、上り信号の高い信号強度レベル５０３に対してＡＧＣを行うため、ＡＧＣの動作によって受信系利得が下限値となる。

その結果、試行区間の後半に現れる下り信号の信号強度レベル５０４および下り同期信号の信号強度レベル５０５を、ＡＤＣ４０５のダイナミックレンジ５０１に収めることができず、下り同期信号を正しく復調することができないという問題が生じる。

この問題は、図６に示すような、ＡＧＣの引き込み特性に起因する。すなわち、ＡＤＣ４０５に入力する下り信号の信号強度レベルの初期値を中レベルにしてＡＧＣを開始した場合は（ケース６０１）、数回のＡＧＣ試行で受信系利得が最適利得（下り信号の信号強度レベルがＡＤＣ６０５のダイナミックレンジに収まる利得）６０４に収束する。一方、初期値を高レベルにしてＡＧＣを開始した場合は（ケース６０２）、数回のＡＧＣ試行では、受信系利得は、まだ最適利得６０４との利得誤差６０３が大きいため、下り同期信号の信号強度レベルをＡＤＣ４０５のダイナミックレンジに収めることができない。

また、上述したＡＧＣの引き込み特性により、２回目の試行区間でも、１回目の試行区間と同様の信号配置のタイミングとなってしまうと、やはり下り同期信号の信号強度レベルをＡＤＣ４０５のダイナミックレンジに収めることができず、下り同期信号を正しく復調することができない可能性がある。

３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１１ Ｖ９．１．０（２０１０−０３）

上述のように、関連するマルチモード移動端末においては、他の無線システムを使用している状態で、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局とのセル同期を図る際、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムに固有の無線フレーム構成に起因して、近接する他の移動端末から送信された上り信号に対してＡＧＣを開始してしまう場合がある。

この場合、受信系利得の最適利得との利得誤差が大きくなり、下り同期信号を正しく復調することができないため、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局とのセル同期を行うことができないという課題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した課題を解決することができる移動端末、受信系利得の利得制御方法を提供することにある。

本発明の移動端末は、
複数の無線システムを使用可能な移動端末であって、
前記複数の無線システムの各々の基地局からの下り信号を受信するアンテナと、
前記アンテナにより受信された下り信号をベースバンド周波数領域に周波数変換する周波数変換器と、
前記周波数変換器により周波数変換された下り信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された下り信号を量子化信号に変換するアナログデジタルコンバータと、
前記アナログデジタルコンバータにより量子化信号に変換された下り信号の信号強度レベルを基に、前記増幅器および前記アナログデジタルコンバータに設定する受信系利得を制御する自動利得制御部と、
受信系利得の下限飽和を検知する飽和検知部と、
下り信号に含まれる同期信号の受信を試行する１回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を算出し、前記自動利得制御部に対し、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、算出した初期値に固定するよう指示する制御部と、を有し、
前記自動利得制御部は、前記制御部から前記指示を受けた場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、前記制御部により算出された初期値に固定する。

本発明の受信系利得の利得制御方法は、
複数の無線システムを使用可能な移動端末による受信系利得の利得制御方法であって、
前記移動端末は、
前記複数の無線システムの各々の基地局からの下り信号を受信するアンテナと、
前記アンテナにより受信された下り信号をベースバンド周波数領域に周波数変換する周波数変換器と、
前記周波数変換器により周波数変換された下り信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された下り信号を量子化信号に変換するアナログデジタルコンバータと、
前記アナログデジタルコンバータにより量子化信号に変換された下り信号の信号強度レベルを基に、前記増幅器および前記アナログデジタルコンバータに設定する受信系利得を制御する自動利得制御部と、を有するものであり、
受信系利得の下限飽和を検知する検知ステップと、
下り信号に含まれる同期信号の受信を試行する１回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を算出する算出ステップと、
１回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、前記算出した初期値に固定する設定ステップと、を有する。

本発明によれば、下り信号に含まれる同期信号の受信を試行する１回目の試行区間において、増幅器およびアナログデジタルコンバータに設定する受信系利得の下限飽和を検知すると、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を算出し固定する。

したがって、他の無線システムを使用している状態で、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局とのセル同期を図る際、試行区間の最初の部分に近接する他の移動端末が送信する上り信号が配置され、かつ上り信号の信号強度レベルが受信系利得を下限飽和させるほど高く、かつ下り同期信号がアナログデジタルコンバータのダイナミックレンジを越えて低い場合にも、２回目の試行区間においては、受信系利得の初期値を十分に高い値に固定した状態から、ＡＧＣ動作を開始することができる。

よって、２回目の試行区間においては、上り信号が配置された区間に受信系利得が下限値に達することが回避されるため、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局とのセル同期を確実に行うことが可能になるという効果が得られる。

本発明の一実施形態のマルチモード移動端末の受信系の構成を示すブロック図である。 図１に示したマルチモード移動端末のＡＧＣ動作を説明する図である。 ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの無線フレーム構成の一例を示す図である。 関連するマルチモード移動端末の受信系の構成を示すブロック図である。 図４に示したマルチモード移動端末のＡＧＣ動作を説明する図である。 ＡＧＣの引き込み特性を説明する図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１に、本発明の一実施形態のマルチモード移動端末の受信系の構成を示す。

図１に示すように、本実施形態のマルチモード移動端末は、図４に示した関連するマルチモード移動端末と比較すると、ＡＤＣ飽和検知部１０７および制御部１０８を追加した点が異なる。

なお、図１において、アンテナ１０１、低雑音増幅器１０２、周波数変換器１０３、可変増幅器／アッテネータ１０４、ＡＤＣ１０５、および、ＡＧＣ部１０６は、それぞれ、図４に示したアンテナ４０１、低雑音増幅器４０２、周波数変換器４０３、可変増幅器／アッテネータ４０４、ＡＤＣ４０５、および、ＡＧＣ部４０６に対応している。

ＡＤＣ飽和検知部１０７は、ＡＤＣ１０５の入力飽和、すなわち、受信系利得が下限値に達する下限飽和を検知する。

制御部１０８は、今回の試行区間においてＡＤＣ飽和検知部１０７によりＡＤＣ３０５の受信系利得の下限飽和が検知されると、次回の試行区間における受信系利得の初期値を算出し、ＡＧＣ部１０６に対し、次回の試行区間における受信系利得の初期値を、算出した初期値に固定するよう指示する。

ＡＧＣ部１０６は、制御部１０８から上記の指示を受けた場合、次回の試行区間における受信系利得の初期値を、制御部１０８により算出された初期値に固定する。

以下、本実施形態のマルチモード移動端末の動作について説明する。

図２に、図１に示した本実施形態のマルチモード移動端末において、図３に示した無線フレームのうち第４（＃４）および第５（＃５）のサブフレームの区間を試行区間としてＡＧＣ動作を行う場合の例を示す。

図２に示すように、本例では、１回目と２回目の試行区間は共に、図５と同様の信号配置のタイミングとなっている。

すなわち、第４（＃４）の送信サブフレームの区間において、近接する他の移動端末から受信した上り信号の信号強度レベル（＃１，＃２）２０２，２１２は高く、また、第５（＃５）の受信サブフレームの区間において、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局から受信した下り信号の信号強度レベル（＃１，＃２）２０３，２１３と、この下り信号に含まれる下り同期信号の信号強度レベル（＃１，＃２）２０４，２１４と、は低くなっている。

本実施形態においても、１回目の試行区間では、最初に、自己の移動端末の受信系利得が下限値となる時の信号強度レベルの上限値２０５よりも高い、上り信号の信号強度レベル（＃１）２０２に対してＡＧＣを行うため、受信系利得が下限値となる。

その結果、その後に到来する下り信号の信号強度レベル（＃１）２０３に対してＡＧＣを行うだけでは、受信系利得は最適利得に収束せず、直後に到来する下り同期信号の信号強度レベル（＃１）２０４を、ＡＤＣ１０５のダイナミックレンジ２０１に収めることができず、下り同期信号を正しく復調することができない。

そこで、本実施形態においては、ＡＤＣ飽和検知部１０７は、１回目の試行区間における受信系利得の下限飽和の検知を行う。

ここで、もし、１回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合は、制御部１０８は、１回目の試行区間における受信系利得の利得プロファイルを解析し、受信系利得が下限飽和となった時間領域を取り除いた残りの部分の利得プロファイルを基に、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を算出する。このとき、受信系利得の初期値としては、例えば、受信系利得が下限飽和となった時間領域を取り除いた残りの部分の利得プロファイルを平均化した平均値が考えられる。

そして、制御部１０８は、ＡＧＣ部１０６に対し、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、算出した初期値に固定するよう指示し、ＡＧＣ部１０６は、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、制御部１０８により算出された初期値に固定する。

したがって、２回目の試行区間の初期状態においては、受信系利得が十分に高い初期値に固定され、この初期値による信号強度レベルの上限値２１５は低くなる。

２回目の試行区間においては、このような初期状態からＡＧＣを開始するため、ＡＧＣの引き込み特性により、受信系利得が下限値に達しないまま、第５（＃５）の受信サブフレームの区間に移行する。

その結果、その後に下り同期信号が到来する際には、受信系利得が最適利得に収束し、下り同期信号の信号強度レベル（＃２）２１４を、ＡＤＣ１０５のダイナミックレンジ２０１に収めることができるため、下り同期信号を正しく復調することができる。

上述のように本実施形態においては、他の無線システムを使用している状態で、ＬＴＥ−ＴＤＤシステムの基地局とのセル同期を図る際、試行区間の最初の部分に近接する他の移動端末が送信する上り信号が配置され、かつ上り信号の信号強度レベルが受信系利得を下限飽和させるほど高く、かつ下り同期信号がＡＤＣ１０５のダイナミックレンジを越えて低い場合にも、２回目の試行区間において、確実にセル同期を行うことが可能となる。

なお、実際には、１回目の試行区間と２回目の試行区間との間に、移動端末の移動やフェージングによって上り信号、下り信号、および下り同期信号の信号強度レベルが変化するが、受信系利得の設定の際にＡＤＣ１０５のダイナミックレンジのマージンを十分にとれば、本発明の効果に影響を与えることはない。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

例えば、本実施形態においては、１回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、受信系利得が下限飽和となった時間領域を取り除いた残りの部分の利得プロファイルを平均化した平均値としたが、本発明はこれに限定されず、受信系利得の上限値としてもよい。この場合も、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

ただし、この場合、下り信号および下り同期信号の信号強度レベルが大きい場合は、受信系利得の設定が不適切となる可能性がある。そのため、受信系利得が下限値となる１回目の試行区間で同期信号を復調できるよう、ＡＤＣ１０５のダイナミックレンジを設計すればよい。具体的には、ＡＤＣ１０５のダイナミックレンジは６０ｄＢ〜７０ｄＢとなる。

１０１ アンテナ
１０２ 低雑音増幅器
１０３ 周波数変換器
１０４ 可変増幅器／アッテネータ
１０５ ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）
１０６ ＡＧＣ（自動利得制御）部
１０７ ＡＤＣ飽和検知部
１０８ 制御部

Claims (8)

1. 複数の無線システムを使用可能な移動端末であって、
   前記複数の無線システムの各々の基地局からの下り信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナにより受信された下り信号をベースバンド周波数領域に周波数変換する周波数変換器と、
   前記周波数変換器により周波数変換された下り信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅器により増幅された下り信号を量子化信号に変換するアナログデジタルコンバータと、
   前記アナログデジタルコンバータにより量子化信号に変換された下り信号の信号強度レベルを基に、前記増幅器および前記アナログデジタルコンバータに設定する受信系利得を制御する自動利得制御部と、
   受信系利得の下限飽和を検知する飽和検知部と、
   下り信号に含まれる同期信号の受信を試行する１回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を算出し、前記自動利得制御部に対し、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、算出した初期値に固定するよう指示する制御部と、を有し、
   前記自動利得制御部は、前記制御部から前記指示を受けた場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、前記制御部により算出された初期値に固定する、移動端末。
2. 前記制御部は、
   １回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、１回目の試行区間における受信系利得の利得プロファイルから、受信系利得が下限飽和となった時間領域を取り除いた残りの部分の利得プロファイルを基に、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を算出する、請求項１に記載の移動端末。
3. 前記制御部は、
   １回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、１回目の試行区間における受信系利得の利得プロファイルから、受信系利得が下限飽和となった時間領域を取り除いた残りの部分の利得プロファイルを平均化した平均値を、２回目の試行区間における受信系利得の初期値として算出する、請求項２に記載の移動端末。
4. 前記制御部は、
   １回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、受信系利得の上限値を、２回目の試行区間における受信系利得の初期値として算出する、請求項１に記載の移動端末。
5. 複数の無線システムを使用可能な移動端末による受信系利得の利得制御方法であって、
   前記移動端末は、
   前記複数の無線システムの各々の基地局からの下り信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナにより受信された下り信号をベースバンド周波数領域に周波数変換する周波数変換器と、
   前記周波数変換器により周波数変換された下り信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅器により増幅された下り信号を量子化信号に変換するアナログデジタルコンバータと、
   前記アナログデジタルコンバータにより量子化信号に変換された下り信号の信号強度レベルを基に、前記増幅器および前記アナログデジタルコンバータに設定する受信系利得を制御する自動利得制御部と、を有するものであり、
   受信系利得の下限飽和を検知する検知ステップと、
   下り信号に含まれる同期信号の受信を試行する１回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を算出する算出ステップと、
   １回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を、前記算出した初期値に固定する設定ステップと、を有する利得制御方法。
6. 前記算出ステップでは、
   １回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、１回目の試行区間における受信系利得の利得プロファイルから、受信系利得が下限飽和となった時間領域を取り除いた残りの部分の利得プロファイルを基に、２回目の試行区間における受信系利得の初期値を算出する、請求項５に記載の利得制御方法。
7. 前記算出ステップでは、
   １回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、１回目の試行区間における受信系利得の利得プロファイルから、受信系利得が下限飽和となった時間領域を取り除いた残りの部分の利得プロファイルを平均化した平均値を、２回目の試行区間における受信系利得の初期値として算出する、請求項６に記載の利得制御方法。
8. 前記算出ステップでは、
   １回目の試行区間において、受信系利得の下限飽和が検知された場合、受信系利得の上限値を、２回目の試行区間における受信系利得の初期値として算出する、請求項５に記載の利得制御方法。