JP2797595B2 - Receive level measuring instrument - Google Patents
Receive level measuring instrumentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は無線チャネルの受信レベル測定器に関し、特
にレイリーフェージングにより受信レベルが変動する移
動通信システムの無線チャネルの受信レベル測定器に関
する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reception level measuring device for a radio channel, and more particularly to a reception level measuring device for a radio channel of a mobile communication system whose reception level fluctuates due to Rayleigh fading.
（従来の技術） 陸上移動通信システムでは高い品質のサービスを提供
するために、無線チャネルの状態を常に監視し、所定の
品質が得られる様に制御する必要がある。この場合、無
線チャネルの品質の尺度として、受信レベルが一般に用
いられる。(Prior Art) In a land mobile communication system, in order to provide a high quality service, it is necessary to constantly monitor the state of a radio channel and perform control so as to obtain a predetermined quality. In this case, the reception level is generally used as a measure of the quality of the wireless channel.
例えば、自動車電話システムのような小ゾーン方式
（セルラ方式）の移動通信システムにおいては、移動局
が通話中に隣接する無線ゾーンへ移動した場合には、無
線チャネルの品質がより良好な移動先の無線ゾーンの無
線チャネルに切換えて、通話を継続させる制御（通話中
チャネル切換え）が行なわれる。現行の日本電信電話株
式会社の自動車電話システムの通話中チャネル切換え方
式においては、電子通信学会発行自動車電話（桑原守二
監修）第197頁から第200頁に記載されているように、各
基地局に受信レベル測定用の受信機が設けてあり、通話
中の移動局が隣接する無線ゾーンへ移動しようとする場
合には、移動局が送信する信号の受信レベルを周辺の基
地局がその受信機を用いて測定する。そして各基地局の
測定値を比較することにより、最も大きな受信レベルで
受信した基地局の無線ゾーンを移動先と判定している。
このように無線チャネルの受信レベルの測定は、陸上移
動通信システムの無線チャネル制御において大きな役割
を果している。For example, in a mobile communication system of a small zone system (cellular system) such as an automobile telephone system, when a mobile station moves to an adjacent radio zone during a call, a mobile station having a better radio channel quality is selected. Control to switch to the wireless channel of the wireless zone and continue the call (switching the channel during the call) is performed. In the current Nippon Telegraph and Telephone Corporation's automobile telephone system, the channel switching method during a call, as described on pages 197 to 200 of an automobile telephone issued by IEICE (supervised by Moriya Kuwahara), each base station Is provided with a receiver for measuring the reception level, and when a mobile station during a call attempts to move to an adjacent wireless zone, the reception level of a signal transmitted by the mobile station is adjusted by the surrounding base station to that receiver. Measure using Then, by comparing the measured values of the respective base stations, the wireless zone of the base station received at the highest reception level is determined as the destination.
As described above, the measurement of the reception level of the radio channel plays a significant role in the radio channel control of the land mobile communication system.
ところで移動局と基地局との間の伝搬路は、移動局周
辺の地形や地物により反射、回折、散乱等の影響により
多重波伝搬路となり、これらの多重波が互に干渉し合う
ために無線チャネルの受信レベルはランダムに変動す
る。移動局周辺の地形、地物の状態は数十ｍ程度の区間
では変わらないから、この区間でのフェージングは定常
過程と見なすことができ、その変動は一般にレイリー分
布に従うことから、レイリーフェージングと呼ばれてい
る。このように短区間における受信レベルはレイリー分
布に従って変動するから、一般にレイリーフェージング
の中央値をもって無線チャネルの品質の尺度としてい
る。日本電信電話株式会社の自動車電話システムにおい
ては、日本電信電話公社発行研究実用化報告第26巻第７
号「自動車電話方式基地局送受信装置」（長津、平出、
梅田著）の第2058頁に記載されている様に、0.8秒間の
中央値を測定し無線チャネルの尺度としている。By the way, the propagation path between the mobile station and the base station becomes a multiplex wave propagation path due to the influence of reflection, diffraction, scattering, etc. due to the topography and features around the mobile station, and these multiplex waves interfere with each other. The reception level of the wireless channel fluctuates randomly. Since the topography and the state of the features around the mobile station do not change in a section of about several tens of meters, fading in this section can be regarded as a steady process. Have been. As described above, the reception level in the short section varies according to the Rayleigh distribution. Therefore, the median value of the Rayleigh fading is generally used as a measure of the quality of the wireless channel. For the Nippon Telegraph and Telephone Corporation's automobile telephone system, see Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation
No. "Car-phone base station transceiver" (Nagatsu, Hiraide,
As described on page 2058 of Umeda), the median for 0.8 seconds was measured and used as a measure of the radio channel.
（発明が解決しようとする課題） 一般に有限な測定時間Ｔ内に中央値を測定する場合、
測定誤差が生じる。電子通信学会発行の論文誌「レイリ
ーフェジング下での平均受信電力の統計的推定における
有効な標本数および標本化周波数」（安達、吉田著）、
Vol.J64−Ｂ、No.6の第556頁から第557頁に詳述されて
いる様に、レイリーフェージングの最大ドップラー周波
数fDと測定時間Ｔの積fD・Ｔが20以下になると、測定誤
差の標準偏差は1dBを越える。(Problems to be Solved by the Invention) Generally, when measuring the median value within a finite measurement time T,
A measurement error occurs. The Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, "Effective Number of Samples and Sampling Frequency in Statistical Estimation of Average Received Power under Rayleigh Fedging" (by Adachi and Yoshida),
Vol.J64-B, as described in detail in Chapter 557, pages from the 556 pages of No.6, when the product f D · T of the maximum Doppler frequency f D and the measurement time T of Rayleigh fading is 20 or less, The standard deviation of the measurement error exceeds 1 dB.
従って測定時間Ｔを0.8秒に固定した場合、最大ドッ
プラー周波数fDが25Hz以下になると測定誤差の標準偏差
は1dBを越えてしまう。特に最大ドップラー周波数fDが
数Hz程度と極めて小さい場合、例えば携帯端末の様な移
動局が非常にゆっくりと移動する場合には、測定誤差が
大幅に増加する。逆に最大ドップラー周波数fDが極めて
大きい場合、即ち移動局が非常に高速で移動する場合に
は、fD・Ｔの値が fD・Ｔ＞100 （１） となることもある。最大ドップラー周波数fDは、移動局
の移動速度をＶ、電波の波長をλとすると、 fD＝V/λ （２） で与えられるから、（２）式を（１）に代入して展開す
るとと Ｖ・Ｔ＞100λ （３） となり、測定時間内の移動距離Ｖ・Ｔが、100λを越え
るとこを示している。例えば周波数ｆが1GHzの場合、λ
は0.3mであるから測定時間内に30mも移動することにな
る。この様な場合、もはやフェージングは定常過程と見
なされず、測定値にはシャドウイングの影響が現れる。Thus for a fixed measuring time T in 0.8 seconds, the standard deviation of the measurement error maximum Doppler frequency f D is less than 25Hz is exceeds the 1 dB. Especially when the maximum Doppler frequency f D is extremely small as several Hz, for example, when such a mobile station of the mobile terminal moves very slowly, the measurement error is greatly increased. If the maximum Doppler frequency f D conversely is very large, i.e., when the mobile station moves at a very high speed, sometimes the value of f D · T is f D · T> 100 (1 ). The maximum Doppler frequency f D is given by f D = V / λ (2) where V is the moving speed of the mobile station and λ is the wavelength of the radio wave. Therefore, the expression (2) is substituted into (1) and developed. Then, VT> 100λ (3), which indicates that the moving distance VT within the measurement time exceeds 100λ. For example, if the frequency f is 1 GHz, λ
Is 0.3m, so it will move 30m within the measurement time. In such a case, the fading is no longer regarded as a stationary process and the measured values are affected by shadowing.
このように測定時間Ｔを固定してレイリーフェージン
グに従い受信レベルの中央値を測定する場合、移動局の
移動速度が極端に遅かったり速かったりすると、レイリ
ーフェージングに従う受信レベルの中央値が正しく測定
出来ないという。このように、従来の受信レベル測定器
には受信レベルの中央値の測定において測定値の信頼性
に関し解決すべき課題があった。In the case where the measurement time T is fixed and the median value of the reception level is measured according to the Rayleigh fading, if the moving speed of the mobile station is extremely slow or fast, the median value of the reception level according to the Rayleigh fading cannot be measured correctly. That. As described above, the conventional reception level measuring device has a problem to be solved regarding the reliability of the measured value in the measurement of the median value of the reception level.
本発明の目的は、レイリーフェージングにより受信レ
ベルが変動する移動通信システムにおいて、どの様な条
件おいても受信レベルの中央値を正しく測定する測定器
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a measuring instrument for accurately measuring the median of the reception level under any conditions in a mobile communication system in which the reception level fluctuates due to Rayleigh fading.
（課題を解決するための手段） 本発明の受信レベル測定器は、移動通信システムにお
ける無線チャネルの受信レベルを測定する測定器であっ
て、無線チャネルの受信レベルの測定時間Ｔ内の中央値
を検出する中央値検出回路と、測定時間Ｔ内に受信レベ
ルが一定レベルを交差する回数を検出する交差回数検出
回路と、前記一定レベルと前記中央値との比および前記
交差回数を用いて最大ドップラー周波数fDを求め、前記
最大ドップラー周波数fDと前記測定時間ＴからfD・Ｔを
一定とするように前記測定時間Ｔを変化させる制御回路
とを有することを特徴とする。(Means for Solving the Problems) A reception level measuring device of the present invention is a measurement device for measuring a reception level of a radio channel in a mobile communication system, and calculates a median value in a measurement time T of the reception level of the radio channel. A median value detecting circuit for detecting, a crossing number detecting circuit for detecting the number of times the reception level crosses a certain level within the measuring time T, and a maximum Doppler using a ratio of the certain level to the median value and the number of crossings obtains frequency f D, and having a control circuit for changing the measurement time T to the f D · T and constant from the maximum Doppler frequency f D and the measurement time T.
また、本発明は、前記制御回路が、前記測定時間Ｔが
予め定めた上限を超えたときには、前記上限を前記測定
時間Ｔとして設定することを特徴とする。Further, the present invention is characterized in that the control circuit sets the upper limit as the measurement time T when the measurement time T exceeds a predetermined upper limit.
（作用） 前述の文献電子通信学会発行の論文誌「レイリーフェ
ージング下での平均受信電力の統計的測定における有効
な標本数および標本化周波数」（安達、吉田著）、Vol.
J64−Ｂ、No.6の第556頁から第557頁に記載されている
様に、常にレイリーフェージングの最大ドップラー周波
数fDと測定時間Ｔの積fD・Ｔを20程度に維持すれば、測
定誤差は1dB程度に抑えられしかもフェージングは定常
過程と見なせるから、正しい中央値が測定出来る。本発
明では、最大ドップラー周波数fDを検出して、 Ｔ＝n/fD（ｎは定数） （４） となるように測定時間Ｔを変化させる。ここで定数ｎは
20程度の値に選ぶ必要がある。(Effects) The above-mentioned literature "The effective number of samples and sampling frequency in statistical measurement of average received power under Rayleigh fading" published by IEICE (Adachi, Yoshida), Vol.
J64-B, it is maintained from the 556 pages of No.6 as are described on 557 pages, always the product f D · T of the maximum Doppler frequency f D and the measurement time T of Rayleigh fading to about 20, Since the measurement error is suppressed to about 1 dB and fading can be regarded as a steady process, a correct median value can be measured. In the present invention detects the maximum Doppler frequency f D, T = n / f D (n is a constant) (4) and the measurement time T is varied so. Where the constant n is
You need to choose a value of about 20.
最大ドップラー周波数fDは、受信レベルが一定時間内
にあるレベルＲを交差する頻度、所謂レベルクロッシン
グレート（Level Crossing Rate）から以下に説明する
方法により測定する。電子通信学会発行自動車電話（桑
原守二監修）第20頁に記載されている様に、レイリーフ
ェージングの下では、レベルＲを正の傾斜で交差する回
数の平均値NLCR、最大ドップラー周波数fDおよびフェー
ジングの短区間中央値Rmの間には、 の関係が成立つ。従って測定時間Ｔ内の交差回数NLCRお
よび短区間中央値Rmを測定して（５）式へ代入すれば、
最大ドップラー周波数fDを推定することが出来る。この
場合、レベルロッシングレートを測定するレベルＲはど
の様なレベルであっても構わないが、レベルＲが の時レベルクロッシングレートNLCRは最大になるから、
測定精度の点からはレベルＲを測定した中央値 の値に選ぶことが望ましい。Maximum Doppler frequency f D is measured frequency reception level crosses the level R within a certain time period, by the following method from a so-called level crossing rate (Level Crossing Rate). As it is described in Electronics and Communication Engineers issued mobile telephone (Kuwahara Morini supervised) page 20, under the Rayleigh fading, the average value N LCR number of times crossing the level R in positive slope, the maximum Doppler frequency f D And the short-range median R m of fading Is established. Therefore, if the number of crossings N LCR and the short-term median value R m during the measurement time T are measured and substituted into the equation (5),
It is possible to estimate the maximum Doppler frequency f D. In this case, the level R for measuring the level loss rate may be any level. When the level crossing rate N LCR becomes maximum,
From the point of measurement accuracy, the median value of the measured level R It is desirable to choose a value of.
また移動局が停止した場合、NLCRおよびfDは零にな
る。この場合、（４）式をそのまま適用すると測定時間
Ｔは無限大になるから、いつまでも測定結果が得られな
いことになる。この様な不都合は、測定時間Ｔに上限を
設けることにより避けることが出来る。例えば最大ドッ
プラー周波数fDと測定時間Ｔの関係を第２図に示した実
線の様にすれば良い。この場合、測定時間Ｔの最大値は
５秒である。第２図にはｎを20とする（４）式の関係も
点線で示している。In the case where the mobile station is stopped, N LCR and f D is zero. In this case, if the equation (4) is applied as it is, the measurement time T becomes infinite, so that the measurement result cannot be obtained forever. Such inconvenience can be avoided by setting an upper limit for the measurement time T. For example may be a relationship between the maximum Doppler frequency f D and the measurement time T as the solid line shown in Figure 2. In this case, the maximum value of the measurement time T is 5 seconds. In FIG. 2, the relationship of the expression (4) where n is 20 is also indicated by a dotted line.
このように本発明では、測定時間Ｔ内の中央値Rm、レ
ベルＲを正の傾斜で交差する回数NLCRの測定結果から、
（５）式に基づいて最大ドップラー周波数fDを推定し、
fD・Ｔが一定になる様に測定時間Ｔを更新するから、ど
の様な条件においてもレイリーフェージングにより変動
する無線チャネルの受信レベルの中央値を正しく測定す
ることが出来る。As described above, in the present invention, based on the measurement result of the median value R m within the measurement time T and the number N LCR of the number of times the level R intersects with a positive slope,
Estimating the maximum Doppler frequency f D based on equation (5),
Since f D · T updates the measurement time T so as to be constant, it can correctly measure the median value of the reception level of a radio channel varies with Rayleigh fading in any kind of conditions.
（実施例） 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明の受信レベル測定器の一実施例を示す
図である。多重波伝搬路によりフェージングを受けた信
号は、アンテナ10により受信され局部発振器30から供給
された信号と混合器20により混合される。局部発振器30
の発振周波数を制御することにより、希望の周波数の無
線チャネルの信号が取りだされ標本化器40へ入力され
る。無線チャネルの受信レベルは標本化器40により測定
時間Ｔに渡って一定の間隔で標本化され、瞬時値メモリ
50へ記憶される。標本化の間隔はフェージングの周期に
比べて十分短かく選べるから、瞬時値メモリ50にはフェ
ージングの波形がほぼ忠実に記録される。中央値検出器
60は、瞬時値メモリ50に記録された受信レベルの中央値
Rmを検出し、中央値出力端子70から無線チャネルの品質
の尺度として出力するとともに制御回路90へ入力する。
一方、交差回数検出器80は、予め定めてあるレベルＲ
を、瞬時値メモリ50へ記憶された受信波形が正の傾斜で
交差する回数NLCRを検出し、制御回路90へ入力する。制
御回路90は、入力された受信レベルの中央値Rmおよび交
差回数NLCRと、予め定めてあるレベルＲとを（作用）の
項で示した（５）式に代入して最大ドップラー周波数fD
を推定する。更にこの最大ドップラー周波数fDからfD・
Ｔを一定とする様な測定時間Ｔを求め、これを標本化器
40へ入力する。この時、第２図に示す様に測定時間Ｔに
上限を設けることにより、測定時間を現実的な範囲に収
める。標本化器40は、入力された測定時間Ｔに従って標
本化を繰返す。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a reception level measuring device of the present invention. The signal that has been faded by the multiplex wave propagation path is mixed by the mixer 20 with the signal received by the antenna 10 and supplied from the local oscillator 30. Local oscillator 30
By controlling the oscillation frequency, a signal of a radio channel having a desired frequency is extracted and input to the sampler 40. The reception level of the radio channel is sampled by the sampler 40 at regular intervals over the measurement time T, and the instantaneous value memory is stored.
Stored in 50. Since the sampling interval can be selected to be sufficiently shorter than the fading cycle, the fading waveform is almost exactly recorded in the instantaneous value memory 50. Median detector
60 is the median of the reception level recorded in the instantaneous value memory 50
Detecting the R m, and inputs from the median output terminal 70 to the control circuit 90 and outputs as a measure of the quality of the radio channel.
On the other hand, the number-of-crossings detector 80 has a predetermined level R
The number of times N LCR at which the received waveform stored in the instantaneous value memory 50 intersects at a positive slope is detected and input to the control circuit 90. The control circuit 90 includes a central value R m and number of crossings of the input reception level N LCR and, previously determined and Aru level R shown in the section (action) (5) Maximum Doppler frequency f are substituted into equation D
Is estimated. In addition f D · from the maximum Doppler frequency f D
Obtain a measurement time T that makes T constant, and use this as a sampler.
Enter 40. At this time, by setting an upper limit to the measurement time T as shown in FIG. 2, the measurement time falls within a practical range. The sampler 40 repeats sampling according to the input measurement time T.
（発明の効果） 以上に詳細に説明したように本発明によれば、レイリ
ーフェージングにより受信レベルが変動する移動通信シ
ステムにおいて、どの様な条件においても受信レベルの
中央値を正しく測定することが出来る受信レベル測定器
を提供することが出来る。(Effect of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, in a mobile communication system in which the reception level fluctuates due to Rayleigh fading, the median value of the reception level can be correctly measured under any conditions. A reception level measuring device can be provided.
第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は最大ド
ップラー周波数fDと測定時間Ｔとの関係を示す図であ
る。 10……アンテナ、20……混合器、30……局部発振器、40
……標本化器、50……瞬時値メモリ、60……中央値検出
回路、70……中央値出力端子、80……交差回数検出回
路、90……制御回路。Block diagram of an embodiment of Figure 1 the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the maximum Doppler frequency f D and the measurement time T. 10 ... antenna, 20 ... mixer, 30 ... local oscillator, 40
... sampler, 50 ... instantaneous value memory, 60 ... median value detection circuit, 70 ... median value output terminal, 80 ... crossing frequency detection circuit, 90 ... control circuit.
Claims (2)
受信レベルを測定する測定器であって、無線チャネルの
受信レベルの測定時間Ｔ内の中央値を検出する中央値検
出回路と、測定時間Ｔ内に受信レベルが一定レベルを交
差する回数を検出する交差回数検出回路と、前記一定レ
ベルと前記中央値との比および前記交差回数を用いて最
大ドップラー周波数fDを求め、前記最大ドップラー周波
数fDと前記測定時間ＴからfD・Ｔを一定とするように前
記測定時間Ｔを変化させる制御回路とを有することを特
徴とする受信レベル測定器。1. A measuring device for measuring a reception level of a radio channel in a mobile communication system, comprising: a median value detection circuit for detecting a median value of a radio channel reception level within a measurement time T; and crossing frequency detecting circuit for detecting the number of times the reception level crosses a predetermined level, determine the maximum Doppler frequency f D using a ratio and the number of intersections between the median and the constant level, and the maximum Doppler frequency f D reception level measuring device, characterized in that a control circuit for changing the measurement time T to a constant f D · T from the measurement time T.
めた上限を超えたときには、前記上限を前記測定時間Ｔ
として設定することを特徴とする請求項１記載の受信レ
ベル測定器。2. The control circuit, when the measurement time T exceeds a predetermined upper limit, sets the upper limit to the measurement time T.
The reception level measuring device according to claim 1, wherein the setting is made as follows.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020767A JP2797595B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Receive level measuring instrument |
| US07/648,768 US5239667A (en) | 1990-01-31 | 1991-01-31 | Method of controlling handoff in cellular mobile radio communications system |
| GB9102082A GB2240696B (en) | 1990-01-31 | 1991-01-31 | Method of controlling handoff in cellular mobile radio communications systems |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226126A JPH03226126A (en) | 1991-10-07 |
| JP2797595B2 true JP2797595B2 (en) | 1998-09-17 |
Family
ID=12036329
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP2797595B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8594676B2 (en) | 2007-12-21 | 2013-11-26 | Blackberry Limited | Handover for cellular radio systems |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2756479B2 (en) * | 1989-09-19 | 1998-05-25 | 日本電信電話株式会社 | Mobile communication control method |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2020767A patent/JP2797595B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子通信学会論文誌 Ｖｏｌ．Ｊ６４−Ｂ Ｎｏ．６ Ｐ．５５６−５５７ |
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|---|---|
| JPH03226126A (en) | 1991-10-07 |
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