JP4091821B2 - データ受信装置及びデータ受信方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ受信装置及びデータ受信方法に関し、特に伝搬路の状態に応じて伝送モードを変更する通信に用いて好適なデータ受信装置及びデータ受信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、伝搬路の状態に応じて伝送されるデジタルデータの符号化レベル等の伝送方法を適応的に変更する通信方法が考えられている(例えば、特許文献1)。
【0003】
これらの通信方法では、受信した信号を、BER(Bit Error rate)、SNR(Signal to Noise Ratio)、または受信パワー等の受信品質情報を所定の時間単位で平均化し、平均化した受信品質情報から伝送方法の変更を判定している。
【0004】
従来のデータ受信装置に関しては、受信品質の平均化は処理量の関係上、特にCPU上では、単純平均で行われている。従って、従来のデータ受信装置は、平均化された受信品質の閾値判定を行う際、データメモリ構成を必要パラメータ種類毎に必要としているワード数の掛け算の領域だけ必要としていた。
【0005】
データ受信装置のメモリには、THRとHYSTの2種類のデータを格納する必要がある。ここで、THRは伝送モードの変更の判定に用いるしきい値であり、HYSTは受信品質上昇時と下降時とのヒステリシスを示す。
【0006】
図8、9及び10を用いて具体例を示す。図8及び9は、GSM規格05.09に規定されているデータテーブルを示す図である。図8は、パラメータAとTHRが対応づけられたテーブルAである。データ受信装置は、ネットワークからパラメータAを受け取り、THRに変換する。図9は、パラメータBとHYSTが対応づけられたテーブルBである。データ受信装置は、ネットワークからパラメータBを受け取り、HYSTに変換する。
【0007】
図8及び図9に示すように、THRは64通り、HYSTは16通りで表現される場合、THR+HYSTで表されるしきい値は、パラメータAとパラメータBの組み合わせで表されるので、64×16=1024ワードを使用する。図10は、パラメータとヒステリシスを考慮したしきい値との対応を示すデータテーブルの図である。図10は、パラメータAとパラメータBとTHR+HYSTとを対応づけられたテーブルCである。図10に示すように、THRと(THR+HYST)用のデータメモリとしてメモリBに1024ワード必要である。
【0008】
データ受信装置は、テーブルCを用いて取得したパラメータAとパラメータBをTHRと(THR+HYST)に変換する。そして、データ受信装置は、THRと(THR+HYST)から、次のタイミングで通信相手から送信されるべき信号の伝送モードを変更するか否か判定する。
【0009】
本具体例では、平均化された受信品質が(THR−4)dBと(THR+HYST+4)dBの間にあるか、(THR−4)dB以下か、(THR+HYST+4)dB以上かを判定する。
【0010】
よって、THR=20(0x14)、HYST=1(0x1)とした場合、メモリAのTHR=20(0x14)をメモリBにあるデータメモリアドレスとして用いて10.0dBという値を得る。同様に、メモリAのTHR=20(0x14)とHYST=1(0x1)を用いて、アドレス0x34としてメモリBから1.5dBという値を得る。これらの値を用いて更に上記2つの閾値(THR−4)=6dB、(THR+HYST+4)=14.5dBを計算して得る。
【0011】
このように、従来のデータ受信装置でも、受信品質の平均化及びこれを使った制御値の算出を行うことができる。
【0012】
【特許文献1】
特開2000−91983号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置においては、受信品質情報を単純平均するので、平均対象のデータのばらつきに大きく左右されるという問題がある。また、データメモリ領域を大きくとるという問題がある。
【0014】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、少ないメモリでスロット毎の平均受信品質の推定ばらつきを抑えて適切な通信の制御を可能とするデータ受信装置及びデータ受信方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明のデータ受信装置は、無線信号を受信して復調する受信手段と、復調された無線信号の受信品質を相異なる複数の品質測定方法で所定の時間単位で測定する測定手段と、平均化の対象とする品質測定方法で測定した第1受信品質情報を同じ測定時刻に第1受信品質情報と異なる品質測定方法で測定した第2受信品質情報で重み付けを行う重み付け手段と、重み付けした第1受信品質情報を平均化する平均化手段と、平均化された第1受信品質情報に基づいて、次のタイミングで通信相手から送信されるべき信号の伝送モードを判定する判定手段と、判定結果を送信する送信手段と、を具備し、前記測定手段は、受信品質情報を固定小数点で表現するデジタルデータのあるビット精度に変換し、前記判定手段は、前記測定手段における丸め処理で発生するオフセットを補償したしきい値で伝送モードの判定を行うことを特徴とする
【0020】
これらの構成によれば、受信品質を対数で表現して伝送モードの変更/保持判定を行う場合に、受信品質のレベルに対応したデジタルデータ処理で丸められる量を決定してしきい値の補償を行うことにより、あるビット精度での固定小数点のデジタルフォーマットでデータ処理をする場合の丸め処理により受信品質のレベルがばらつくことを防ぎ、精度の高い伝送モードの制御を行うことができる。
【0024】
本発明のデータ受信方法は、無線信号を受信して復調する復調ステップと、復調された無線信号の受信品質を相異なる複数の品質測定方法で所定の時間単位で測定する測定ステップと、平均化の対象とする品質測定方法で測定した第1受信品質情報を同じ測定時刻に第1受信品質情報と異なる品質測定方法で測定した第2受信品質情報で重み付けする重み付けステップと、重み付けした第1受信品質情報を平均化する平均化ステップと、平均化された第1受信品質情報に基づいて、次のタイミングで通信相手から送信されるべき信号の伝送モードを判定する判定ステップと、判定結果を送信する送信ステップと、を有し、前記測定ステップは、受信品質情報を固定小数点で表現するデジタルデータのあるビット精度に変換し、前記判定ステップは、前記測定ステップにおける丸め処理で発生するオフセットを補償したしきい値で伝送モードの判定を行うようにした。
【0025】
この方法によれば、受信品質を対数で表現して伝送モードの変更/保持判定を行う場合に、受信品質のレベルに対応したデジタルデータ処理で丸められる量を決定してしきい値の補償を行うことにより、あるビット精度での固定小数点のデジタルフォーマットでデータ処理をする場合の丸め処理により受信品質のレベルがばらつくことを防ぎ、精度の高い伝送モードの制御を行うことができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明者は、一つの測定方法で測定した受信品質情報ではばらつきが激しく、正しく平均受信品質を導出できないことと、相異なる複数の測定方法で測定した受信品質情報は相関が低い場合があることに着目し、本発明をするに至った。
【0027】
特に、受信品質が中程度の場合、受信品質の推定精度にはばらつきが発生しやすく、また各測定方法で測定した受信品質の相関が低くなりやすい。従って、中程度の受信品質の状態では、測定した受信品質にばらつきが発生して送信電力制御の精度が低くなるので、推定精度を上げる必要がある。
【0028】
すなわち、本発明の骨子は、相異なる複数の測定方法で受信信号の品質を測定し、平均化する受信品質情報に他の測定方法で測定した受信品質情報で所定の測定時間毎に重み付けした後に平均化を行うことにより、精度の良い受信品質情報を測定し、この受信品質情報に基づいて通信の制御をすることである。
【0029】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るデータ受信装置の構成を示すブロック図である。図1のデータ受信装置100は、受信部101と、復調部102と、第1測定部103と、第2測定部104と、重み付け部105と、平均化部106と、判定部107と、送信部108とから主に構成される。
【0030】
図1において、受信部101は、通信相手からの無線信号を受信し、この無線信号を無線周波数からベースバンド周波数の受信信号に変換して復調部102に出力する。復調部102は、受信信号を復調して第1測定部103と第2測定部104に出力する。
【0031】
第1測定部103は、受信信号の受信品質を測定して重み付け部105に出力する。第2測定部104は、第1測定部103と異なる測定方法で受信信号の受信品質を測定して重み付け部105に出力する。第1測定部103の測定方法と第2測定部104の測定方法は、受信品質が中程度(SNRで数dB〜10数dB程度)において測定結果の相関が低い測定方法の組み合わせであることが望ましい。例えば、BER、SNR、受信パワー等の測定を用い、第1測定部103がBERを測定する場合、第2測定部104はSNR、受信パワーのいずれか一方または両方を測定する。
【0032】
重み付け部105は、第2測定部104において測定した受信品質から重み付け計数を算出して、第1測定部103において同じタイミングで測定した受信品質に重み付けする。そして、重み付け部105は重み付けした受信品質を平均化部106に出力する。平均化部106は、重み付けされた受信品質を所望するフレーム間隔で平均化して判定部107に出力する。
【0033】
判定部107は、平均化された受信品質のレベルを判定して、次のタイミングで通信相手から送信されるべき信号の伝送モードを変更するか否か判定する。そして、判定部107は判定結果から決定した伝送モードを送信部108に出力する。送信部108は、伝送モードの情報を、変調、無線周波数に変換して通信相手に無線信号で送信する。
【0034】
次に、本実施の形態に係るデータ受信装置の伝送モードの判定動作について説明する。図2は、伝送モード判定の一例を示す図である。図2において縦軸は受信品質を示す。ここで、伝送モード3は伝送モード2より伝送量の多い伝送モードであり、伝送モード2は伝送モード1より伝送量の多い伝送モードである。
【0035】
図2において、伝送モード2で通信を行っている時に受信品質がしきい値THR1を下回った場合、データ受信装置100は、通信相手に伝送モード1での通信を要求する。また、伝送モード1で通信を行っている時に受信品質がしきい値THR1+HYST1を上回った場合、データ受信装置100は通信相手に伝送モード2での通信を要求する。
【0036】
同様に、伝送モード3で通信を行っている時に受信品質がしきい値THR2を下回った場合、データ受信装置100は、通信相手に伝送モード2での通信を要求する。また、伝送モード2で通信を行っている時に受信品質がしきい値THR2+HYST2を上回った場合、データ受信装置100は通信相手に伝送モード3での通信を要求する。
【0037】
このように、データ受信装置100は、二つのしきい値を用いて伝送量を下げる時と伝送量を上げる時の判定を行う。このような判定の一例として、GSM規格05.09に規定されているものがある。
【0038】
図3は、本実施の形態のデータ送信装置の構成を示すブロック図である。図3のデータ送信装置300は、受信部301と、伝送モード制御部302と、送信部303とから主に構成される。
【0039】
受信部301は、データ受信装置100から送信された無線信号を受信し、この無線信号を無線周波数からベースバンド周波数に変換、復調し、伝送モードの情報を取り出して伝送モード制御部302に出力する。
【0040】
伝送モード制御部302は、受信部301から出力された伝送モードの情報に従って送信部303の伝送モードを制御する。送信部303は、伝送モード制御部302の指示する伝送モードでデータを無線信号で送信する。伝送モードは、符号化方式、変調方式等がある。
【0041】
このように、本実施の形態のデータ受信装置によれば、無線信号の受信品質を相異なる複数の品質測定方法で測定し、ある測定方法で測定した第1受信品質情報を同じ測定時刻に第1受信品質情報と異なる測定方法で測定した第2受信品質情報で重み付けした後、平均化し、平均化した第1受信品質情報に基づいて通信相手から送信される信号の伝送モードの変更を判定することにより、平均化対象の受信品質にばらつきがあっても抑えることができ、受信品質を用いた制御値の精度を向上することができる。
【0042】
(実施の形態2)
実施の形態2では、実施の形態1のデータ受信装置が受信品質をデジタルデータで処理する場合の問題を解決する例について説明する。
【0043】
例えば、平均化したい受信品質がSNRを使用する場合を示す。測定すべき範囲が0〜45dBとすると、リニアスケール(真数)では、0〜31623となり、使用するビット幅を16ビットと仮定すると45dBまで一律に表し得ようとすると図4に示すフォーマットを取らなくてはならない。図4は、デジタルデータのフォーマットの一例を示す図である。
【0044】
小数点以下を1ビットで表現する場合、小数点以下は0と0.5の2通りしか表すことができないので0.5未満の数値は丸められて誤差となる。ここで受信品質が20dBの時の誤差と40dBの時の誤差では、受信品質に与える影響の度合いが異なる。例えば、受信品質が40dBの場合、受信品質10000に対して誤差0.5は20000分の1の割合である。一方、受信品質が20dBの場合、受信品質100に対して誤差0.5は200分の1の割合である。
【0045】
このように、小数点を固定したデジタルフォーマットの値を真数に変換する場合、丸め処理による誤差の影響が値の大きさにより異なる。
【0046】
このようなフォーマットでは、SNRの値(0dBか、20dBか、45dBか等)で制御部での閾値操作を変えた方が良いことがシミュレーション評価上からも分かっており、よって、シミュレーション上で各SNR(例えば0〜20dB、20dB〜30dB、30dB〜45dBなど)で最適な閾値操作値を決定し、これを予め持たせておき、レベル判定での結果に応じて制御の処理を操作する。
【0047】
図5は、本発明の実施の形態2に係るデータ受信装置の構成を示すブロック図である。但し、図1と同一の構成となるものについては、図1と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
【0048】
図5のデータ受信装置500は、レベル判定部501と判定部502を具備し、受信品質のレベルに対応したデジタルデータ処理で丸められる量を決定してしきい値の補償を行う点が図1のデータ受信装置と異なる。
【0049】
第1測定部103は、受信信号の受信品質を測定して重み付け部105とレベル判定部501に出力する。
【0050】
レベル判定部501は、受信品質のレベルに対応したデジタルデータ処理で丸められる量を決定し、この丸められる量または受信品質のレベルからしきい値の補償量を決定して判定部502に出力する。
【0051】
平均化部106は、重み付けされた受信品質を所望するフレーム間隔で平均化して判定部502に出力する。
【0052】
判定部502は、平均化された受信品質を真数表現から対数表現に変換する。そして、判定部502は、対数表現の受信品質と対数表現のしきい値とを比較し、この受信品質のレベルがしきい値以上か未満か判定して伝送モードを変更するか否か決定する。このしきい値は、レベル判定部501から出力された補償量を反映させたしきい値である。
【0053】
そして、判定部502は判定結果から決定した伝送モードを送信部108に出力する。送信部108は、伝送モードの情報を、変調、無線周波数に変換して通信相手に無線信号で送信する。
【0054】
図6は、本実施の形態のレベル判定部が備えるテーブルの一例を示す図である。図6のテーブルは、受信品質のレベルとしきい値の補償量とを関連づけたテーブルである。
【0055】
図6において、0dB以上、20dB未満の場合、しきい値の補償量は、0dBとなる。また、20dB以上、30dB未満の場合、しきい値の補償量は、10dBとなる。30dB以上、45dB未満の場合、しきい値の補償量は、20dBとなる。レベル判定部501は、図6のテーブルを備え、受信品質のレベルからしきい値の補償量を決定する。
【0056】
このように、本実施の形態のデータ受信装置によれば、受信品質を対数で表現して伝送モードの変更判定を行う場合に、受信品質のレベルに対応したデジタルデータ処理で丸められる量を決定してしきい値の補償を行うことにより、固定小数点のデジタルフォーマットでデータ処理をする場合の丸め処理により受信品質のレベルがばらつくことを防ぎ、精度の高い伝送モードの制御を行うことができる。
【0057】
(実施の形態3)
実施の形態3では、伝送モードを変更するか否かの判定の具体例について説明する。図7は、本実施の形態のデータ受信装置の判定部107の内部構成を示すブロック図である。図7において、判定部107は、メモリ701と、しきい値生成部702と、リニア/dB変換部703と、しきい値判定部704と、マッピング部705とから主に構成される。
【0058】
メモリ701は、受信部101等のネットワークから送られてきたパラメータとしきい値との対応を記憶する。例えば、メモリ701は、図8と図9のテーブルを記憶する。しきい値生成部702は、メモリ701から取り出し、現在通信相手から送信される信号の伝送モードを変更する可否かを判定するしきい値を作成してしきい値判定部704に出力する。このしきい値は対数表現である。
【0059】
リニア/dB変換部703は、受信品質情報を真数表現から対数表現に変換してしきい値判定部704に出力する。
【0060】
しきい値判定部704は、対数表現の受信品質情報がしきい値以上か未満かで伝送モードを変更するか否か判定し、判定結果をマッピング部705に出力する。マッピング部705は、判定結果から伝送モードに対応する制御値に変換して送信部108に出力する。
【0061】
次に、本実施の形態のしきい値生成について説明する。具体例を従来例で示したものと同様の数値を用いて示す。まず、従来例と同様にメモリAには、THRとHYSTを格納する2種類のデータを要する。
【0062】
THR=20(0x14)、HYST=1(0x1)とした場合、(THR−4)として20(0x14)−4×2=12(0xC)と(THR+HYST+4)として21(0x15)+4×2=29(0x1d)をしきい値生成部702で生成する。
【0063】
この生成により、図4に示すようなフォーマット(数体系)を想定することで、そのまま、対数表現のデータ値(dBスケール)になる。この値を閾値としてそのまましきい値判定部704に送る。一方で、平均化された受信品質データがリニアスケールからdBスケールに変換、図4と同じ数体系で出力される。
【0064】
したがって、そのまま、平均化された受信品質と閾値との比較が行え、その比較結果からマッピング部705にて制御値を決定する。この結果、図10に示すテーブルが不要となる。
【0065】
ここで、閾値に使用する4dBをそのまま4dBとして使用したが、アルゴリズムの精度等で別の値を取ってもかまわない。
【0066】
このように、本実施の形態のデータ受信装置によれば、判定の基本となるしきい値とヒステリシスを考慮したしきい値をと記憶し、これらのしきい値から伝送モード変更のしきい値を作成して判定することにより、少ないメモリで受信品質を用いた制御値の精度を向上することができる。
【0067】
なお、実施の形態1の第1測定部103、第2測定部104、重み付け部105、及び平均化部106において、対数で処理される場合、リニア/dB変換部703は不要となり、平均化部106から出力された対数表現の受信品質が直接しきい値判定部704に出力される構成となる。
【0068】
dBスケールのまま、平均化することは本来のリニアスケールで行う平均化よりもオフセットを持つことになるが、このオフセットを見込んだ値を上記4dBに加え考え合わせることで同様の処理が可能になる。
【0069】
なお、上記説明の伝送モードは、符号化方式、変調方式等伝送レートを変更する方式であればいずれも適用できる。
【0070】
また、重み付けに用いる受信品質は、一種類に限定されず、複数の測定方法で測定された受信品質をそれぞれ用いて重み付けを行っても良い。
【0071】
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、データ受信装置として行う場合について説明しているが、これに限られるものではなく、このデータ受信方法をソフトウェアとして行うことも可能である。
【0072】
例えば、上記データ受信方法を実行するプログラムを予めROM(Read Only Memory)に格納しておき、そのプログラムをCPU(Central Processor Unit)によって動作させるようにしても良い。
【0073】
また、上記データ受信方法を実行するプログラムをコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納し、記憶媒体に格納されたプログラムをコンピュータのRAM(Random Access Memory)に記録して、コンピュータをそのプログラムにしたがって動作させるようにしても良い。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のデータ受信装置及びデータ受信方法によれば、相異なる複数の測定方法で受信信号の品質を測定し、平均化する受信品質情報に他の測定方法で測定した受信品質情報で所定の測定時間毎に重み付けした後に平均化を行うことにより、精度の良い受信品質情報を測定し、この受信品質情報に基づいて通信の制御をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るデータ受信装置の構成を示すブロック図
【図2】伝送モード判定の一例を示す図
【図3】上記実施の形態のデータ送信装置の構成を示すブロック図
【図4】デジタルデータのフォーマットの一例を示す図
【図5】本発明の実施の形態2に係るデータ受信装置の構成を示すブロック図
【図6】上記実施の形態のレベル判定部が備えるテーブルの一例を示す図
【図7】本実施の形態のデータ受信装置の判定部の内部構成を示すブロック図
【図8】GSM規格05.09に規定されているデータテーブルを示す図
【図9】GSM規格05.09に規定されているデータテーブルを示す図
【図10】パラメータとヒステリシスを考慮したしきい値との対応を示すデータテーブルを示す図
【符号の説明】
101 受信部
102 復調部
103 第1測定部
104 第2測定部
105 重み付け部
106 平均化部
107 判定部
108 送信部
301 受信部
302 伝送モード制御部
303 送信部
501 レベル判定部
502 判定部
701 メモリ
702 しきい値生成部
703 リニア/dB変換部
704 しきい値判定部
705 マッピング部

Claims (3)

  1. 無線信号を受信して復調する受信手段と、復調された無線信号の受信品質を相異なる複数の品質測定方法で所定の時間単位で測定する測定手段と、平均化の対象とする品質測定方法で測定した第1受信品質情報を同じ測定時刻に第1受信品質情報と異なる品質測定方法で測定した第2受信品質情報で重み付けを行う重み付け手段と、重み付けした第1受信品質情報を平均化する平均化手段と、平均化された第1受信品質情報に基づいて、次のタイミングで通信相手から送信されるべき信号の伝送モードを判定する判定手段と、判定結果を送信する送信手段と、を具備し、
    前記測定手段は、受信品質情報を固定小数点で表現するデジタルデータのあるビット精度に変換し、前記判定手段は、前記測定手段における丸め処理で発生するオフセットを補償したしきい値で伝送モードの判定を行うことを特徴とするデータ受信装置。
  2. 第1品質情報のレベルを判定し、判定結果に基づいて丸め処理で発生するオフセットを決定するレベル判定手段を具備し、前記判定手段は、前記レベル判定手段で決定したオフセットで補償したしきい値で伝送モードの判定を行うことを特徴とする請求項に記載のデータ受信装置。
  3. 無線信号を受信して復調する復調ステップと、復調された無線信号の受信品質を相異なる複数の品質測定方法で所定の時間単位で測定する測定ステップと、平均化の対象とする品質測定方法で測定した第1受信品質情報を同じ測定時刻に第1受信品質情報と異なる品質測定方法で測定した第2受信品質情報で重み付けする重み付けステップと、重み付けした第1受信品質情報を平均化する平均化ステップと、平均化された第1受信品質情報に基づいて、次のタイミングで通信相手から送信されるべき信号の伝送モードを判定する判定ステップと、判定結果を送信する送信ステップと、を有し、
    前記測定ステップは、受信品質情報を固定小数点で表現するデジタルデータのあるビット精度に変換し、前記判定ステップは、前記測定ステップにおける丸め処理で発生するオフセットを補償したしきい値で伝送モードの判定を行うことを特徴とするデータ受信方法。
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