JP3586004B2 - 移動無線通信の誤り率検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動無線通信の誤り率検出装置に関し、特に、通信運用時に受信信号の誤り率を検出する移動無線通信の誤り率検出装置に関する。
【0002】
ここで検出された誤り率は、例えば送信電力制御に使用される。つまり、受信信号の誤り率が常時所定の値になるように、送信側で送信電力を制御する際に使用される。
【0003】
【従来の技術】
一般に、無線伝送路における伝送誤りを限りなく0に近づけることは、送信機や受信機の装置コスト、消費電力、あるいは回線利用率等の点で効率的でない。むしろ、伝送する信号の種類毎に許容され得る誤り率を維持しつつ伝送する方が効率的である。通常、音声では10−3、データでは10−5程度の誤り率で伝送する必要があるとされている。
【0004】
ところで、移動無線通信では、伝送路の状態変化が激しく、受信信号の誤り率が激しく変動する。そのため、上述の誤り率を維持すべく、受信信号の誤り率に応じて送信側の送信電力を制御することが行われている。図29に送信電力に対する受信信号の誤り率の一例を示す。この図では誤り率が10−3のときに送信電力が0dBであるとしている。図中、「BER」はビット誤り率を示し、また例えば「1e−05」は10−5を示す。この例のような特性を持つシステムで、今、例えば音声の受信信号の誤り率が10−2であったとすると、送信電力を8dB高く制御することが行われる。
【0005】
従来、受信信号の誤り率を測定する方法としては、送受信側で予め打ち合わせておいた既知データを空きチャネルを利用して送受信し、その受信信号から誤り率を測定することが行われていた。これは測定のために1回線使用しなければならず、回線使用効率がよくないので、そこを改善した、通信中にチャネルに挿入されるフレーム同期パターンを既知信号として利用して誤り率を測定する装置が提案されている(例えば、特開平1−297924号公報)。
【0006】
また、従来、受信信号の受信レベルや位相ずれを測定して、それらを基に受信信号の誤り率を推定することが行われていた(例えば、特開平3−222554号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、受信信号の誤り率を測定するには、ビット誤り数を100ビット以上検出しないと信頼性のあるデータとならないという事情があるので、前者の従来装置のように、フレーム同期パターンを利用して100ビット分のビット誤りを検出しようとすると、検出時間がかなり必要となるという問題があった。
【0008】
また、後者の従来装置は、基本的に精度の高い誤り率が得られないということに加え、アナログ情報の処理を行うために処理量が多く、処理が複雑であるという問題があった。
【0009】
なお、送信周波数が広帯域なために周波数選択性フェージングに対して強いという点からCDMA(Code Division Multiple Access)方式が、今後の移動通信に有効であるとして有力視されているが、このCDMA方式を用いた無線伝送においては、図30に示すように、受信信号の誤り率が直接、チャネル容量に影響する。図30は、ビット誤り率に対するチャネル容量を示し、チャネル容量は1セル当たりに収容可能なチャネル数である。図から分かるように、各チャネルとも受信信号の誤り率が10−3の状態で同一セルを使用すれば、1セルに500チャネル収容できるが、受信信号の誤り率10−4の状態で使用すると、120チャネルしか収納できない。このように、CDMA方式を用いた移動通信では、受信信号の誤り率が、チャネル容量に密接に結びついているので、精度の高い誤り率を迅速に測定する必要がある。
【0010】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、受信中に受信信号の誤り率を正確に、かつ迅速に簡単な装置により測定できる移動無線通信の誤り率検出装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記目的を達成するために、図1(A)に示すような、通信運用時に受信信号の誤り率を検出する移動無線通信の誤り率検出装置を提供する。この誤り率検出装置は、同一の送信信号を、空間的に異なる位置に設置された各アンテナを介してそれぞれ受信する複数の受信手段1,2と、複数の受信手段1,2で受信された各受信信号を比較する比較手段3と、比較手段3によって得られた結果に基づき誤り率を検出する誤り率検出手段4とから構成される。
【0012】
以上のような構成において、受信手段1,2が、例えば図1(B)に示すような受信信号をそれぞれ受信したとする。比較手段3は、これらの受信信号を例えばビット比較する。その結果、図1(B)に示すようなビット誤りの比較結果を得、パルスを誤り率検出手段4へ送る。誤り率検出手段4は、この送られたパルスの数を例えば所定時間に亘ってカウントし、そのカウント値を、その所定時間の間に受信された受信信号のビット数により除算し、更に、その商を、比較手段3により比較された受信信号の数で除算して、受信信号の誤り率を検出する。
【0013】
すなわち、受信系1の受信信号の誤り率をBERaとし、受信系2の受信信号の誤り率をBERbとすると、
受信系1および受信系2の各受信信号の対応ビットが両方とも誤っている確率は、
【0014】
【数1】
BERa×BERb ・・・(1)
受信系1および受信系2の各受信信号の対応ビットにおいて受信系1のビットだけが誤っている確率は、
【0015】
【数2】
BERa×(1−BERb) ・・・(2)
受信系1および受信系2の各受信信号の対応ビットにおいて受信系2のビットだけが誤っている確率は、
【0016】
【数3】
(1−BERa)×BERb ・・・(3)
受信系1および受信系2の各受信信号の対応ビットが両方とも誤っていない確率は、
【0017】
【数4】
(1−BERa)×(1−BERb) ・・・(4)
となる。
【0018】
比較手段3によって検出されるビット誤りに基づく誤り率は、式(2)と式(3)とを合算した値となるので、
【0019】
【数5】
BERa×(1−BERb)+(1−BERa)×BERb=BERa+BERb−2×BERa×BERb ・・・(5)
となる。ここで、一般にBERa≪0,BERb≪0であるので、式(5)は次式(6)で近似される。
【0020】
【数6】
BERa+BERb ・・・(6)
したがって、前述のように誤り率検出手段4において、式(6)の値を、比較手段3により比較された受信信号の数(この場合は2)で除算すると、平均の誤り率が算出されることになる。
【0021】
以上のように、同一送信信号が多重伝搬路を経ることにより伝送路毎に異なる伝送誤りを受けた各受信信号を比較し、それを基に受信信号の誤り率を測定している。比較対象が、フレーム同期パターンのような特定なものではなく、入力信号の全ビットであるので、迅速に測定結果が得られる。しかも、比較対象となる受信信号がディジタル信号であるので、正確に、かつ簡単な装置により測定できる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、第1の実施の形態の原理構成を、図1を参照して説明する。第1の実施の形態は、同一の送信信号を、空間的に異なる位置に設置された各アンテナを介してそれぞれ受信する複数の受信手段1,2と、複数の受信手段1,2で受信された各受信信号を比較する比較手段3と、比較手段3によって得られた結果に基づき誤り率を検出する誤り率検出手段4とから構成される。
【0023】
図2は第1の実施の形態の詳しい構成を示すブロック図である。図1に示す受信手段1,2が図2の受信機11,12に対応し、同様に、比較手段3がビット比較器13に、誤り率検出手段4がカウンタ14,15および除算器16に対応する。
【0024】
図2において、受信機11,12は、2系統の空間ダイバーシチ方式を用いた受信装置における各系統の受信を行う。ビット比較器13は、EX−OR回路で構成され、受信機11,12でそれぞれ受信された受信信号のビット比較を行い、両者の間で違いがあれば検出パルスをカウンタ14へ出力する。カウンタ14は、ビット比較器13から送られる検出パルスをカウントする。一方、カウンタ15は受信信号の入力ビット数をカウントする。そして、除算器16は、カウンタ14のカウント値をカウンタ15のカウント値で除算し、さらに、その商を、ビット比較器13により比較された受信信号の数(この場合は2)で除算して平均の誤り率を算出し出力する。ここで算出される誤り率はビットエラーレートとなっている。
【0025】
この実施の形態は2系統の受信構成であるが、3系統以上の受信構成であってもよい。
図3(A)は3系統の受信構成を示す。すなわち、受信機17〜19が、3系統の空間ダイバーシチ方式を用いた受信装置における各系統の受信を行う。ビット比較器20は、受信機17〜19でそれぞれ受信された受信信号のビット比較を行い、3者が同一でなければ検出パルスをカウンタ21へ出力する〔図3(B)〕。カウンタ21は、ビット比較器20から送られる検出パルスをカウントし、カウンタ22は受信信号の入力ビット数をカウントする。そして、除算器23は、カウンタ21のカウント値をカウンタ22のカウント値で除算し、さらに、その商を、ビット比較器20により比較された受信信号の数(この場合は3)で除算して平均の誤り率を算出し出力する。
【0026】
また、第1の実施の形態はビットエラーレートを検出しているが、シンボルエラーレートやブロックエラーレートを検出するようにしてもよい。
図4はシンボルエラーレートを検出する場合の構成を示す図である。ここでは、1シンボル当たり2ビットの信号で変調した例を示す。例えばQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調方式がこの例に相当する。
【0027】
すなわち、受信機24,25が各系統の受信を行い、受信系1ではシンボルを構成するビット1A,ビット1Bをシンボル比較器26へパラレルに出力し、受信系2ではシンボルを構成するビット2A,ビット2Bをシンボル比較器26へパラレルに出力する。シンボル比較器26は、図4(B)に示すように、EX−OR回路26aがビット1Aとビット2Aとを比較し、EX−OR回路26bがビット1Bとビット2Bとを比較し、違いがあればOR回路26cへ出力する。したがって、OR回路26cは、図5に示すように、対応のいずれかのビットに違いがあれば、1シンボル当たり1つの検出パルスを出力する。カウンタと除算器27は、シンボル比較器26から送られる検出パルスをカウントし、そのカウント値を受信信号の入力シンボル数で除算し、さらに、その商を、シンボル比較器26により比較された受信信号の数(この場合は2)で除算して平均のシンボルエラーレートを算出し出力する。
【0028】
図6はブロックエラーレートを検出する場合の構成を示す図である。ここでは、1ブロック当たり7ビットとする。
すなわち、受信機28,29が各系統の受信を行い、各受信信号をシリアル信号としてブロック比較器30へそれぞれ出力する。ブロック比較器30は、図6(B)に示すように、7つのEX−OR回路30a〜30dと、受信系1の6つのFF回路30e〜30gと、受信系2の6つのFF回路30h〜30jとによって、シリアルに入力した7ビット分の各受信信号をビット毎に比較する。いずれかのビットに違いがあればOR回路30kがパルスを出力する。一方、7ビットカウンタ30mが、図7に示すように、入力する受信信号のビット数をカウントして7ビットになる度にパルスを出力する。したがって、AND回路30nは、7ビットカウンタ30mが7ビットをカウントしたときだけ、OR回路30kから送られたパルスを検出パルスをして出力する。すなわち、入力7ビット毎に受信信号の1ブロック分がEX−OR回路30a〜30dで同時に比較され、その比較結果が検出パルスをして出力される。1ブロックの中で1ビットでも違いがあれば検出パルスが出力される。カウンタと除算器31は、ブロック比較器30から送られる検出パルスをカウントし、そのカウント値を受信信号の入力ブロック数で除算し、さらに、その商を、ブロック比較器30により比較された受信信号の数(この場合は2)で除算して平均のブロックエラーレートを算出し出力する。
【0029】
つぎに、第2の実施の形態を説明する。
図8は第2の実施の形態の構成図である。第2の実施の形態の構成は、基本的に第1の実施の形態の構成と同じであるので、同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0030】
第2の実施の形態では、受信機11,12とビット比較器13との間に誤り訂正復号器33,34がそれぞれ設けられる。したがって、ビット比較器13では誤り訂正復号がなされた後の受信信号に対してビット比較が行われることになる。
【0031】
誤り訂正復号が行われている場合には、受信信号の誤り率は、その誤り訂正復号後の受信信号を対象として測定されるべきものであるので、こうした構成となっている。
【0032】
なお、第2の実施の形態では、2系統の受信構成となっているが、3系統以上の受信構成にし、ビット比較器13で3系統以上の受信信号を同時に比較するようにしてもよい。
【0033】
つぎに、第3の実施の形態を説明する。
図9は第3の実施の形態の構成図である。第3の実施の形態では、3系統の受信構成となっているが、基本的には第1の実施の形態の3つの組合せになっている。すなわち、第1の組合せでは、受信機36,37が、第1の実施の形態の受信機11,12に相当し、同様に、ビット比較器39がビット比較器13に、カウンタ42がカウンタ14に、カウンタ45がカウンタ15に、除算器46が除算器16に相当する。第2の組合せでは、受信機37,38が、第1の実施の形態の受信機11,12に相当し、同様に、ビット比較器41がビット比較器13に、カウンタ44がカウンタ14に、カウンタ45がカウンタ15に、除算器48が除算器16に相当する。第3の組合せでは、受信機38,36が、第1の実施の形態の受信機11,12に相当し、同様に、ビット比較器40がビット比較器13に、カウンタ43がカウンタ14に、カウンタ45がカウンタ15に、除算器47が除算器16に相当する。各組合せにおける動作も第1の実施の形態と同じであり、これを図11に示す。図11(A)は第1の組合せにおける除算器46の検出パルスを示し、図11(B)は第3の組合せにおける除算器47の検出パルスを示し、図11(C)は第2の組合せにおける除算器48の検出パルスを示す。
【0034】
こうした除算器46〜48からの各出力は個別誤り率算出部49へ送られる。個別誤り率算出部49では、受信機36〜38で受信される各受信信号の個別の誤り率を算出する。すなわち、除算器46の出力(受信機36,37の平均誤り率)をBER12とし、除算器47の出力(受信機36,38の平均誤り率)をBER13とし、除算器48の出力(受信機37,38の平均誤り率)をBER23とし、また、受信機36で受信される受信信号の個別の誤り率をBER1とし、受信機37で受信される受信信号の個別の誤り率をBER2とし、受信機38で受信される受信信号の個別の誤り率をBER3とすると、これらの誤り率の間には次のような関係がある。
【0035】
【数7】
BER12=(BER1+BER2)/2 ・・・(7a)
BER13=(BER1+BER3)/2 ・・・(7b)
BER23=(BER2+BER3)/2 ・・・(7c)
これらの式(7a)〜(7c)から、下記式が得られる。
【0036】
【数8】
BER1=BER12+BER13−BER23 ・・・(8a)
BER2=BER12+BER23−BER13 ・・・(8b)
BER3=BER13+BER23−BER12 ・・・(8c)
これらの式(8a)〜(8c)に基づき、個別誤り率算出部49は、受信機36〜38で受信される各受信信号の個別の誤り率を算出する。
【0037】
図10は、式(8a)〜(8c)に基づき構成された個別誤り率算出部49の内部構成図である。図中、加算部49a〜49fは2つの入力信号を加算して出力し、乗算部49g〜49iは入力信号の正負符号を反転させて出力するものである。
【0038】
なお、第3の実施の形態では、2つの受信系統の3つの組合せになっているが、本発明は2つの受信系統の4つ以上の組合せに対しても適用可能である。
つぎに、第4の実施の形態を説明する。
【0039】
図12は第4の実施の形態の構成図である。第4の実施の形態では、ビット比較器13、カウンタ14,15、および除算器16が、第1の実施の形態のそれらと同一であるので、同じ符号を付してそれらの説明を省略する。
【0040】
第4の実施の形態では、受信機51〜53と、誤り訂正復号器54〜56と、選択スイッチ57とが設けられる。選択スイッチ57には受信機51〜53から各受信信号が送られるとともに、誤り訂正復号器54〜56から誤り訂正の度合いが送られる。選択スイッチ57は、誤り訂正の度合いが低い受信信号を2つ選んでビット比較器13へ出力する。
【0041】
本来、空間ダイバーシチ方式では、受信状態のよい受信信号だけを選択して信号処理することが行われる。したがって、誤り率も、それらの選択された受信信号を対象として検出される必要がある。そのため、第4の実施の形態では、誤り訂正の度合いが低い受信信号を選択して、それらの受信信号を対象に誤り率を検出するようにしている。
【0042】
なお、第4の実施の形態では、選択スイッチ57が3つの受信系統の中から2つの受信信号を選択しているが、これに代わって、4つ以上の受信系統の中から誤り訂正の度合いが低い2つ以上の受信信号を選択するようにしてもよい。
【0043】
また、第4の実施の形態では、選択スイッチ57が誤り訂正の度合いに応じて選択を行っているが、これに代わって、図13に示すように、選択スイッチ61に、受信機58〜60から各受信信号が送られるとともに、受信レベルがそれぞれ送られるようにする。そして、選択スイッチ61が受信レベルの高い受信信号を2つ選択してビット比較器13へ出力するようにしてもよい。また、受信レベルに代わって、受信信号の位相ずれを用い、選択スイッチ61が位相ずれの小さい受信信号を2つ選択してビット比較器13へ出力するようにしてもよい。
【0044】
あるいは、第4の実施の形態に代わって、図14に示すような構成にしてもよい。図14に示す構成は、図9に示す第3の実施の形態の構成と基本的には同一であるので、同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【0045】
図14に示す構成ではエラーレート選択スイッチ62を除算器46〜48の後に接続する。エラーレート選択スイッチ62は、除算器46〜48から送られる各誤り率のうちで最も低い誤り率を選択して出力するようにする。
【0046】
図14では省略されているが、空間ダイバーシチ方式を採用する本実施の形態では、受信状態のよい受信信号だけを選択して信号処理することが行われる。したがって、誤り率もそれらの選択された受信信号の誤り率である必要がある。そのため、最も低い誤り率を選択して出力するようにしている。
【0047】
つぎに、第5の実施の形態を説明する。
図15(A)は第5の実施の形態の構成図である。すなわち、受信機64〜66が、10系統の空間ダイバーシチ方式を用いた受信装置における各系統の受信を行う。ビット比較器67は、受信機64〜66でそれぞれ受信された受信信号のビット比較を行い、10者の中に1つでも異なっているものがあれば検出パルスをカウンタ68へ出力する〔図15(B)〕。カウンタ68は、ビット比較器67から送られる検出パルスをカウントし、カウンタ69は受信信号の入力ビット数をカウントする。タイマ71は所定時間毎に除算器70に計算開始信号を送ると同時に、カウンタ68,69にリセット信号を送る。そして、除算器70は計算開始信号を受けると、カウンタ68のカウント値をカウンタ69のカウント値で除算し、さらに、その商を、ビット比較器67により比較された受信信号の数(この場合は10)で除算して平均の誤り率を算出し出力する。
【0048】
一般に、誤り率を測定する場合、ビット誤りを100ビット以上検出した上で誤り率を算出することが望ましいとされている。したがって、誤り率10−3を測定する場合、105 ビットの入力信号について測定を行う必要がある。
【0049】
ところで、ここで測定精度を例えば10倍にしようとした場合、106 ビットの入力信号について測定を行えばよいが、そのためには測定時間が10倍必要となる。ところが、上記のように10系統の受信機64〜66を備えれば、測定時間を変えることなく、105 ビットの入力信号について測定するだけで、10倍の測定精度を得ることができる。
【0050】
一方、上記のように10系統の受信機64〜66を備えれば、タイマ71に設定される所定時間を(1/10)倍に減らしても同じ測定精度の誤り率を測定することができる。言い換えれば、10系統の受信機64〜66を備えれば、測定精度を変えることなく、10倍の速度で誤り率を測定することができる。
【0051】
つぎに、第6の実施の形態を説明する。
図16(A)は第6の実施の形態の構成図である。第6の実施の形態の構成は、基本的に第2の実施の形態の構成と同じであるので、同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0052】
まず、前述した式(5)において、(BERa×BERb)を無視し得る値と見做して近似式(6)を得ていたが、第6の実施の形態では、(BERa×BERb)を無視せずに誤り率を正確に算出するようにしている。
【0053】
すなわち、式(5)の第3項(−2×BERa×BERb)は、受信系1および受信系2の各受信信号の対応ビットが両方とも誤っている確率(BERa×BERb)の2倍にすぎない。
【0054】
この点に着目して、第6の実施の形態では、誤り訂正がなされた場合に、誤り訂正復号器33,34から訂正箇所比較器73へ、訂正されたビット位置(誤り位置)を「1」信号でそれぞれ知らせる〔図16(B)〕。訂正箇所比較器73はAND回路で構成され、2受信系統の各受信信号の対応ビットが両方とも誤っている場合だけ検出パルス2を出力する〔図16(B)〕。乗算器74は、検出パルス2が1つ入力すると、2つのパルスをカウンタ75へ送る。カウンタ75は、ビット比較器13から送られる検出パルスによりアップカウントするとともに、乗算器74から送られるパルスによってダウンカウントする構成になっている。すなわち、カウンタ75のカウント値は、式(5)の値を示すことになる。一方、カウンタ15は受信信号の入力ビット数をカウントする。そして、除算器16が、カウンタ75のカウント値をカウンタ15のカウント値で除算し、さらに、その商を、ビット比較器13により比較された受信信号の数(この場合は2)で除算して平均の誤り率を算出し出力する。
【0055】
したがって、精度の高い誤り率が測定できる。
この実施の形態は2系統の受信構成であるが、3系統以上の受信構成であってもよい。その場合には、訂正箇所比較器73は、n受信系統の各受信信号の対応ビットが全部誤っている場合だけ検出パルス2を出力し、乗算器74は、検出パルス2が1つ入力すると、n個のパルスをカウンタ75へ送る。
【0056】
上記の第6の実施の形態では、誤り訂正結果を利用して式(5)の算出を行っているが、これに代わって、受信レベルを利用して式(5)の算出を行うようにしてもよい。すなわち、図17(A)に示すように、受信レベル比較器76において、2受信系統の各受信信号の受信レベルをビット毎に比較し、両方の受信レベルが同時に閾値よりも低いときには、検出パルス2を出力するようにする〔図17(B)〕。他の構成および動作は第6の実施の形態と同じである。
【0057】
さらには受信レベルの代わりに受信信号の位相ずれを利用して、2受信系統の各受信信号の位相ずれをビット毎に比較し、両方の位相ずれが同時に閾値よりも大きいときには、検出パルス2を出力するようにしてもよい。
【0058】
つぎに、第7の実施の形態を説明する。
図18は第7の実施の形態の構成図である。第7の実施の形態の構成は、第1の実施の形態の構成と基本的には同じであるので、同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【0059】
図18では、空間ダイバーシチ方式の回路構成部分も図示するようにしている。すなわち、受信機78,79が2系統の空間ダイバーシチ方式を用いた受信装置における各系統の受信を行い、各受信レベルを受信レベル比較器80へそれぞれ送るとともに、検波後の各受信信号を切替スイッチ81およびビット比較器13へそれぞれ送る。受信レベル比較器80は、両受信レベルを比較し、受信レベルの高い方の受信信号がどれであるかを切替スイッチ81へ知らせる。切替スイッチ81は受信レベルの高い方の受信信号を選択して信号処理部82へ送る。
【0060】
こうした受信レベル比較器80、切替スイッチ81、および信号処理部82は、今までに説明した各実施の形態においても存在したが、その図示や説明を省略してきた。
【0061】
なお、図18では2系統の受信信号の一方を選択する選択ダイバーシチを行っているが、3系統以上の受信系統を備え、その中から受信レベルの高い複数の受信信号を選択してそれらを合成するようにしてもよい。
【0062】
第7の実施の形態では、除算器16の後に変換部83を設ける。変換部83では、変換テーブルに基づき、除算器16で得られたダイバーシチ選択前の平均誤り率をダイバーシチ選択後の平均誤り率に変換する。すなわち、選択ダイバーシチ方式を採用している場合には、選択後の受信信号の誤り率を出力する必要があるが、選択前の誤り率と選択後の誤り率との間には図19に示すような関係がある。したがって、変換部83では、図19に示すような変換テーブルを用いて、選択前の誤り率の値V1を選択後の誤り率の値V2に変換して出力する。
【0063】
なお、フェージングの発生する環境下では、選択後の誤り率はフェージング速度によって変動する。そのため、変換部83を図20に示すような構成にして、フェージング速度に応じて選択後の誤り率を決定するようにする。すなわち、まずフェージング周波数測定部85によってフェージング周波数を測定する。そして、スイッチ84によって、除算器16から送られた選択前の平均誤り率を、フェージング周波数が低いときには低フェージング周波数用変換部86へ送り、フェージング周波数が高いときには高フェージング周波数用変換部87へ送る。低フェージング周波数用変換部86には、図21に示す選択前の誤り率の直線L1と選択後の誤り率の直線L2とからなるテーブルが格納され、高フェージング周波数用変換部87には、図21に示す選択前の誤り率の直線L1と選択後の誤り率の直線L3とからなるテーブルが格納されている。これらのテーブルに従って選択後の誤り率を決定するようにする。
【0064】
つぎに、第8の実施の形態を説明する。
図22は第8の実施の形態の構成図である。第8の実施の形態の構成は、基本的に第1の実施の形態の構成と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0065】
第8の実施の形態では、除算器91から誤り率が出力される度にリセット部92がカウンタ89,90へリセット信号を出力する。カウンタ89,90はリセット信号の入力によりカウント値を0に戻す。除算器91は、カウンタ90のカウント値を監視していて、例えば105 ビットになると、カウンタ89のカウント値を105 ビットで除算し、さらに、その商を、ビット比較器13で比較された受信信号の数(この場合は2)で除算して誤り率として出力する。なお、除算器91は、カウンタ90のカウント値105 ビット相当の時間Tを計るタイマを備えていてもよい。
【0066】
これにより、図23(A)に示すように、時間T毎に、例えば10−3,5×10−3,3×10−5という誤り率が除算器91から出力される。
ところでまた、除算器91が、カウンタ89のカウント値を監視していて、例えば102 ビットになると、102 ビットをカウンタ90のカウント値で除算し、さらに、その商を、ビット比較器13で比較された受信信号の数(この場合は2)で除算して誤り率として出力するようにしてもよい。
【0067】
この場合には、図23(B)に示すように、ビット誤りが102 ビット発生する度に、例えば10−3,2×10−3,10−4という誤り率が除算器91から出力される。この場合には、常時、ビット誤り数が102 ビットになって初めて誤り率が算出されるので、測定精度が一定に保持されることになる。
【0068】
つぎに、第9の実施の形態を説明する。
図24は第9の実施の形態の構成図である。第9の実施の形態の構成は、基本的に第1の実施の形態の構成と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0069】
第9の実施の形態では、カウンタ94が所定時間Tの1/10毎にカウント値をメモリ96へ出力すると同時に、カウント値を0に戻す。また、カウンタ95も時間T/10毎にカウント値をメモリ97へ出力すると同時に、カウント値を0に戻す。メモリ96,97はそれぞれ10個の格納場所を備え、カウンタ94,95からカウント値がそれぞれ入力される度に、それらを格納するとともに、それまでに格納していたカウント値を隣接の格納場所へ移す。
【0070】
すなわち、図25に示すように、最初の検出開始時には10個の格納場所はクリアされており、T/10時間後にはカウント値Aが第1格納場所に格納され、2T/10時間後にはカウント値Bが第1格納場所に格納されて、カウント値Aは第2格納場所に移される。こうして、T時間後にはカウント値Jが第1格納場所に格納されて、カウント値の順次移動があって、カウント値Bは第9格納場所に移され、カウント値Aは第10格納場所に移される。さらに、(T+T/10)時間後にはカウント値Kが第1格納場所に格納されて、カウント値の順次移動があって、カウント値Bが第10格納場所に移され、カウント値Aは破棄される。
【0071】
図24へ戻って、加算器98は、メモリ96の各格納場所に格納された値を、T時間経過時からT/10時間経過毎に合算して除算器100へ送る。加算器99も同様に、メモリ97の各格納場所に格納された値を、T時間経過時からT/10時間経過毎に合算して除算器100へ送る。除算器100では、T時間経過時からT/10時間経過毎に、加算器98から送られる値を加算器99から送られる値で除算し、さらに、その商を、ビット比較器13で比較される受信信号の数(この場合は2)で除算して誤り率を算出し出力する。
【0072】
したがって、図26に示すように、受信信号が105 ビット入力する時間を所定時間Tと設定すると、この第9の実施の形態において検出される誤り率は、最初T時間経過した時に出力され、その後はT/10時間経過毎に出力されることになる。しかも、T/10時間経過毎に出力される誤り率は、常時、所定時間Tに亘ってビット誤りを監視した結果に基づいた誤り率になっている。これによって、測定精度を落とさずに、誤り率の出力回数を増やすことを実現している。
【0073】
上記の第9の実施の形態では、所定時間Tを10等分し、メモリ96,97の内部にも10の格納場所をそれぞれ設けていたが、所定時間Tをn等分し、メモリ96,97の内部にnの格納場所をそれぞれ設けるようにしてもよい。
【0074】
つぎに、第10の実施の形態を説明する。
図27は第10の実施の形態の構成図である。第10の実施の形態の構成は、基本的に第1の実施の形態の構成と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0075】
第10の実施の形態では、受信機102より出力された受信データを、同期を取りながら逆拡散器104,105によりそれぞれ逆拡散する。逆拡散器104,105には拡散符号再生器103から拡散符号が供給される。逆拡散器104,105の各出力は、遅延器106,107で位相合わせを行われた上で合成器108で合成されて信号処理部109へ送られる。受信機102、逆拡散器104,105、および拡散符号再生器103によりCDMA方式を構成し、また、遅延器106,107および合成器108によりRAKE受信方式を構成している。
【0076】
こうしたCDMA方式およびRAKE受信方式を採用した受信装置に対しても、遅延器106,107の各出力をビット比較器13へ送ることにより本発明を適用できる。
【0077】
つぎに、第11の実施の形態を説明する。
図28は第11の実施の形態の構成図であり、(A)は送信部を、(B)は受信部を示す。第11の実施の形態の構成は、基本的に第1の実施の形態の構成と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0078】
第11の実施の形態では、まず、送信部において、信号処理部111から出力された2つの同一信号のうちの一方を遅延器112を通して送信機113へ送る。これにより、時間差を持ちながら同じ信号を2回送信することを実現している。
【0079】
受信部では、そうした送信信号を受信機114で受信し、2つの同一信号のうちの一方を遅延器115,117を通すことにより、送信側と同じ時間差で同一の信号を2回受信するようにする。受信レベル比較器116は2つの受信信号の各受信レベルを比較し、受信レベルの高い方の受信信号を切替スイッチ118へ知らせる。切替スイッチ118は、受信レベルの高い方の受信信号を信号処理部119へ送る。
【0080】
こうした時間ダイバーシチ方式を採用した受信装置に対しても、遅延器117および受信機114の各出力をビット比較器13へ送ることにより本発明を適用できる。
【0081】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、同一送信信号が多重伝搬路を経ることにより伝搬路毎に異なる伝送誤りを受けた各受信信号をビット比較し、そのビット誤りの数を基に受信信号の誤り率を測定している。比較対象が、フレーム同期パターンのような特定なものではなく、入力信号の全ビットであるので、迅速に測定結果が得られる。しかも、比較対象となる受信信号がディジタル信号であるので、正確に、かつ簡単な装置により誤り率を測定できる。こうした誤り率検出装置の提供により、誤り率の随時変化する環境下で使用する移動通信装置等の性能向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図であり、(A)は構成を、(B)は信号状態を示す。
【図2】第1の実施の形態の構成図である。
【図3】3系統の受信構成を説明する図であり、(A)は構成を、(B)は信号状態を示す。
【図4】シンボルエラーレートを検出する構成を示す図であり、(A)は全体構成を、(B)は部分構成を示す。
【図5】シンボルエラーレート検出を説明する図である。
【図6】ブロックエラーレートを検出する構成を示す図であり、(A)は全体構成を、(B)は部分構成を示す。
【図7】ブロックエラーレート検出を説明する図である。
【図8】第2の実施の形態の構成図である。
【図9】第3の実施の形態の構成図である。
【図10】個別誤り率算出部の内部構成図である。
【図11】第3の実施の形態の検出パルスを示す図である。
【図12】第4の実施の形態の構成図である。
【図13】受信レベルに応じた選択をする構成図である。
【図14】最低誤り率を選択する構成図である。
【図15】第5の実施の形態を説明する図であり、(A)は構成を、(B)は信号状態を示す。
【図16】第6の実施の形態を説明する図であり、(A)は構成を、(B)は信号状態を示す。
【図17】受信レベルに応じた誤り率算出を行う構成の説明図であり、(A)は構成を、(B)は信号状態を示す。
【図18】第7の実施の形態の構成図である。
【図19】選択前誤り率と選択後誤り率との関係を示す図である。
【図20】変換部の別の構成を示す図である。
【図21】フェージング速度に応じた選択後誤り率の変換を示す図である。
【図22】第8の実施の形態の構成図である。
【図23】誤り率の出力タイミングを示す図であり、(A)は誤り率の第1の測定方法に基づく出力タイミングを示し、(B)は誤り率の第2の測定方法に基づく出力タイミングを示す。
【図24】第9の実施の形態の構成図である。
【図25】メモリの格納状態を示す図である。
【図26】誤り率の出力タイミングを示す図である。
【図27】第10の実施の形態の構成図である。
【図28】第11の実施の形態の構成図であり、(A)は送信部を、(B)は受信部を示す。
【図29】送信電力に対する受信信号の誤り率を示すグラフである。
【図30】受信信号の誤り率に対するチャネル容量を示すグラフである。
【符号の説明】
1 受信手段
2 受信手段
3 比較手段
4 誤り率検出手段
Claims (21)
- 通信運用時に受信信号の誤り率を検出する移動無線通信の誤り率検出装置において、
同一の送信信号を、空間的に異なる位置に設置された各アンテナを介してそれぞれ受信する複数の受信手段と、
前記複数の受信手段で受信された各受信信号を比較する比較手段と、
前記比較手段によって得られた結果に基づき誤り率を検出する誤り率検出手段と、
を有することを特徴とする移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記比較手段は、前記各受信信号のビット比較を行う手段を含み、
前記誤り率検出手段は、ビットエラーレートを検出する手段を含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記比較手段は、前記各受信信号のシンボル比較を行う手段を含み、
前記誤り率検出手段は、シンボルエラーレートを検出する手段を含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記比較手段は、前記各受信信号のブロック比較を行う手段を含み、
前記誤り率検出手段は、ブロックエラーレートを検出する手段を含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記複数の受信手段は、誤り訂正復号を行う手段をそれぞれ含み、
前記比較手段は、誤り訂正復号後の各受信信号を比較することを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記比較手段は、前記各受信信号を2つずつの組に全て組合せ、各組において比較する手段を含み、
前記誤り率検出手段は、前記比較手段によって得られた各組の比較結果に基づき、前記各受信信号の固有の誤り率を検出する手段を含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記比較手段は、前記各受信信号全てを同時に比較する手段を含み、
前記誤り率検出手段は、前記比較手段によって得られた比較結果に基づき、前記各受信信号の平均の誤り率を検出する手段を含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記複数の受信手段で受信された各受信信号に対して誤り訂正復号をそれぞれ行う複数の誤り訂正復号手段を更に有し、
前記比較手段は、前記各受信信号のうち、対応の誤り訂正復号手段による誤り訂正の度合いが比較的低い受信信号を選び、比較することを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記複数の受信手段での各受信信号の受信状態を監視する受信状態監視手段を更に有し、
前記比較手段は、前記各受信信号のうち、前記受信状態監視手段により受信状態が良いと判断された受信信号を選び、比較することを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記比較手段は、前記各受信信号を2つずつの組に全て組合せ、各組において比較する手段を含み、
前記誤り率検出手段は、
前記比較手段によって得られた各組の比較結果に基づき、前記各組の受信信号の平均の誤り率をそれぞれ検出する各組平均誤り率検出手段と、
前記各組平均誤り率検出手段で検出された各誤り率を比較し、それらのうちの最低の誤り率を出力する出力手段とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記比較手段は、前記各受信信号全てを同時に比較する手段を含み、
前記誤り率検出手段は、前記比較手段によって得られた比較結果に基づき、前記各受信信号の平均の誤り率を所定時間毎に検出する手段を含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記複数の受信手段で受信された各受信信号に対して誤り訂正復号をそれぞれ行う複数の誤り訂正復号手段を更に有し、
前記比較手段は、前記各受信信号のビット比較を行う手段を含み、
前記誤り率検出手段は、
前記比較手段によってビット誤りが検出される度に1だけアップカウントするとともに、前記複数の誤り訂正復号手段によって同時に誤り訂正がされる度に前記比較手段でビット比較された受信信号の数だけダウンカウントするカウント手段と、
前記カウント手段のカウント値を基に誤り率を検出する手段とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記複数の受信手段での各受信信号の受信状態を監視する受信状態監視手段を更に有し、
前記比較手段は、前記各受信信号のビット比較を行う手段を含み、
前記誤り率検出手段は、
前記比較手段によってビット誤りが検出される度に1だけアップカウントするとともに、前記受信状態監視手段により同時に受信状態が悪いと判断される度に前記比較手段でビット比較された受信信号の数だけダウンカウントするカウント手段と、
前記カウント手段のカウント値を基に誤り率を検出する手段とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記複数の受信手段で受信された各受信信号を基に空間ダイバーシチを行うダイバーシチ手段と、
前記誤り率検出手段で検出された誤り率を、ダイバーシチによる選択後または合成後の誤り率に換算する換算手段と、
を更に有することを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記換算手段は、フェージング速度の高低に応じた誤り率の換算表を備え、前記誤り率検出手段で検出された誤り率を、フェージング速度に応じた誤り率に換算することを特徴とする請求項14記載の移動無線通信の誤り率検出装置。
- 前記比較手段は、前記各受信信号のビット比較を行う手段を含み、
前記誤り率検出手段は、
前記比較手段によってビット誤りが検出されたビット数をカウントする誤りビットカウント手段と、
前記受信信号の入力ビット数をカウントする入力ビットカウント手段と、
前記誤りビットカウント手段のカウント値を前記入力ビットカウント手段のカウント値で除算するとともに、その商を更に、前記比較手段がビット比較した受信信号の数で除算して誤り率を算出し出力する算出手段とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記算出手段は、前記入力ビットカウント手段のカウント値が所定値に達した時に、前記誤りビットカウント手段のカウント値を前記入力ビットカウント手段のカウント値で除算するとともに、その商を更に、前記比較手段がビット比較した受信信号の数で除算して誤り率を算出する手段を含み、
前記誤り率検出手段は、前記算出手段が誤り率を出力したときに前記誤りビットカウント手段および前記入力ビットカウント手段をリセットするリセット手段を更に含む
ことを特徴とする請求項16記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記算出手段は、前記誤りビットカウント手段のカウント値が所定値に達した時に、前記誤りビットカウント手段のカウント値を前記入力ビットカウント手段のカウント値で除算するとともに、その商を更に、前記比較手段がビット比較した受信信号の数で除算して誤り率を算出する手段を含み、
前記誤り率検出手段は、前記算出手段が誤り率を出力したときに前記誤りビットカウント手段および前記入力ビットカウント手段をリセットするリセット手段を更に含む
ことを特徴とする請求項16記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - 前記比較手段は、前記各受信信号のビット比較を行う手段を含み、
前記誤り率検出手段は、
前記比較手段によってビット誤りが検出されたビット数を、所定時間に亘ってカウントし出力するビットカウント手段と、
前記受信信号の入力ビット数を、前記所定時間に亘ってカウントし出力する入力ビットカウント手段と、
所定数の記憶場所を備え、前記誤りビットカウント手段から出力されたカウント値を最新のものを優先的に順次記憶する誤りビット数記憶手段と、
前記所定数の記憶場所を備え、前記入力ビットカウント手段から出力されたカウント値の最新のものを優先的に順次記憶する入力ビット数記憶手段と、
前記誤りビット数記憶手段に記憶された各値を、前記所定時間毎に合算する誤りビット数合算手段と、
前記入力ビット数記憶手段に記憶された各値を、前記所定時間毎に合算する入力ビット数合算手段と、
前記誤りビット数合算手段で求めた合算値を前記入力ビット数合算手段で求めた合算値で除算するとともに、その商を更に、前記比較手段がビット比較した受信信号の数で除算して誤り率を算出し出力する算出手段とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の移動無線通信の誤り率検出装置。 - スペクトラム拡散方式により送信され、多重伝搬路を経た信号を受信して通信運用時に受信信号の誤り率を検出する移動無線通信の誤り率検出装置において、
同一の受信信号を複数に分割して各々に対して逆拡散復号を行う複数の逆拡散手段と、
前記複数の逆拡散手段の各出力に対してそれぞれ遅延処理を行う複数の遅延手段と、
前記複数の遅延手段の各出力を合成する合成手段と、
前記複数の遅延手段の各出力を比較する比較手段と、
前記比較手段によって得られた結果に基づき誤り率を検出する誤り率検出手段と、
を有することを特徴とする移動無線通信の誤り率検出装置。 - 同一の信号が所定の時間差をおいて2度送信され、多重伝搬路を経て受信側に到着した場合の受信信号の誤り率を検出する移動無線通信の誤り率検出装置において、
同一の受信信号を複数に分割して各々に対してそれぞれ異なる遅延処理を行う遅延手段と、
前記遅延手段の各出力に対して時間タイバーシチ処理を行うタイバーシチ処理手段と、
前記遅延手段の各出力を比較する比較手段と、
前記比較手段によって得られた結果に基づき誤り率を検出する誤り率検出手段と、
を有することを特徴とする移動無線通信の誤り率検出装置。
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