JP4137859B2 - 移動通信システムで移動端末の速度推定装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動端末の速度を推定するための装置及び方法に関し、特に、移動通信システムで移動端末の速度を推定するための装置及び方法に関する。

移動通信システムは、移動端末の移動性を提供するために開発された。このように移動端末の移動性を確保するために、移動通信システムでは、無線チャネルを通して基地局と移動端末機間にチャネルを形成し、形成されたチャネルを通して音声及びデータ通信を遂行する。このように移動端末は移動性を提供するので、移動端末から出力される無線信号は、常に固定した位置から送信されるわけにはいかない。すなわち、移動端末は、常に異なる位置で無線信号を送信するので、無線チャネルの環境及び経路は随時変化することになる。しかも、移動端末は、使用者と一緒に移動するので、静止状態で無線信号を送信することもあり、低速または高速で移動しつつ無線信号を送信することもある。

このように、移動通信システムでは、チャネルの環境が変化し、また、移動端末の位置移動に起因する無線信号の送信経路が変化するので、変化されるチャネル環境、変化された移動端末の位置及び移動端末の速度などを考慮してデータを受信すべきである。特に、移動通信システムでは、移動端末の送信チャネルを推定し、推定された結果に従ってデータを抽出することになる。したがって、移動端末のチャネル推定が正確に遂行されないと、正確なるデータ抽出は不可能になる。すなわち、移動通信システムでチャネルを正確に推定できない場合には、データ抽出が不可能になるのである。

次に、移動通信システムでのチャネル推定について述べる。移動通信システムは、基地局から移動端末に送信される順方向(Forward)リンクを通して、移動端末にデータを送信する。このときに、基地局は、移動端末のチャネル推定を可能にすべく、トラヒックチャネルと共にパイロット信号を送信する。また、移動端末は、基地局に送信される逆方向(Reverse)リンクを通して、基地局にデータを送信する。このときに、移動端末は、基地局の逆方向チャネル推定を可能にすべく、逆方向パイロット信号を送信する。基地局は、移動端末から逆方向に送信されたパイロット信号を受信すると、該受信されたパイロット信号を用いて、チャネル推定を遂行する。そして、基地局は、前記チャネル推定された値に基づいて、該当の移動端末から受信されるトラヒック信号の復号を遂行する。このようなトラヒック信号の復号により、データ受信性能は向上される。

ところが、移動端末の移動速度によって、逆方向パイロットチャネル及び逆方向トラヒックチャネルにはドップラー偏移(Doppler shift)が生じる。このドップラー偏移により、実際のチャネル推定性能が劣化することもある。特に、実際のチャネル推定性能は、受信された信号の偏移度合いに比例して変化する。またドップラー偏移効果は、移動端末の速度によって異なる値を招く。したがって、基地局でドップラー偏移効果を完全に除去するために、基地局は、端末機の各速度ごとにドップラー偏移効果を除去し、移動端末の各速度ごとにチャネル推定を遂行しなければならないので、ドップラー偏移効果の除去及びチャネル推定を全て遂行するためには、各速度ごとにチャネル推定器が必要とされる。

このように移動通信システムにおいて移動端末の速度を推定するために使用される方式は、下記の通りである。移動通信システムは、移動端末の速度を数個の速度領域に分け、該当の速度領域で最適のチャネル推定性能を提供する、あらかじめ設計されたチャネル推定器を有する。この場合に、あらかじめ設計されたチャネル推定器は、移動端末の速度に従って複数のものが使用されるため、いずれのチャネル推定器を使用するかをまず決定しなければならない。このようにチャネル推定器を選択する上では、受信された信号に基づいて移動端末の速度を推定する速度推定器(Velocity estimator)が必要とされる。速度推定器を実現する方法には、時間領域で受信信号の自己相関関数を利用する方法と、周波数領域で離散フーリエ変換(Discrete Fourier Transform：以下、‘ＤＦＴ’と称する。)を利用する方法と、がある。

中でも、周波数領域でＤＦＴを利用する速度推定器は、Ｍ_ｄｆｔ-ポイントＤＦＴを用いてドップラースペクトラムを推定する過程が要求されるが、ドップラースペクトラムの形態を推定するために、全てのＭ_ｄｆｔ-ポイントＤＦＴを求めると、資源を浪費する結果につながる。その上、移動端末の速度が高くなるほど、ドップラースペクトラムの帯域幅は広くなり、よって、広くなったドップラー帯域幅に応じて、使用されるチャネル推定係数の個数及びドップラースペクトラム推定のために計算すべき周波数インデックスの個数も増加する、という問題があった。

したがって、本発明の目的は、移動通信システムにおいて移動端末の速度に拘わらずに、正確なチャネル推定を通じてデータ復調及び復号を効率よく遂行することができる装置及び方法を提供するにある。

本発明の他の目的は、高速で移動する移動端末の速度を測定する速度測定器を、最小個数の周波数インデックスに対して離散フーリエ変換を遂行するように構成することによって、高效率の資源管理を可能にした装置及び方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の装置は、移動通信システムにおいて移動端末の速度を推定するための基地局装置であって、速度帯域別にチャネル推定を遂行し、移動端末から無線チャネル信号を受信し、各速度帯域に対する最適化したチャネル推定係数を用いてチャネルを推定するチャネル推定器と、前記速度帯域を、複数の副ドップラー帯域に区分し、これら区分された副ドップラー帯域の中で、最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域を検出し、該検出された副ドップラー帯域の情報を前記チャネル推定器に転送し、この情報に相応するチャネル推定係数が転送されるようにする速度推定器と、を含むことを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の方法は、移動通信システムの基地局装置において、移動端末の速度を推定するための方法であって、速度帯域別にチャネル推定を設定し、前記移動端末から無線チャネル信号を受信し、各速度帯域に対する最適化したチャネル推定係数を用いてチャネルを推定するチャネル推定ステップと、前記速度帯域を複数の副ドップラー帯域に分け、あらかじめ設定された周期の間に、前記分けられた副ドップラー帯域の中で、最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域から、前記推定係数に相応する副ドップラー帯域情報を検出し、前記移動端末の速度によって、前記最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域の検出位置を変更する速度推定ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、全体ドップラー帯域を副ドップラー帯域に分け、移動端末の速度に応じて副ドップラー帯域の検出位置を変更するので、最小資源を維持しつつ高速移動する移動端末の速度を動的かつ安定的に検出することができ、結果として、受信信号のデコーディング性能を全体的に向上させることが可能になる。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には、可能な限り同一の参照符号および番号を共通使用するものとする。なお、本発明を説明するにあたり、関連する公知機能や構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にするのを避けるために、その詳細な説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態による基地局(Base Station：ＢＳ)で使用される速度推定装置を示す構成図である。
図１を参照すると、速度推定装置は、チャネル推定器(channel estimator)１１０と速度推定器(velocity estimator)１２０と、を含み、この速度推定器１２０は、移動端末(Mobile Station：ＭＳ)の速度を推定して、チャネル推定器１１０を制御する。

チャネル推定器１１０は、速度帯域別にそれぞれ使用され、各速度帯域の最適の推定係数をもってチャネル推定を遂行する。これら最適推定係数は、Ｍ_ｖｅｌ個の速度帯域に対応するＭ_ｖｅｌ個のドップラー周波数帯域に対して最適化され、また、オフライン方法によって設計されることができる。個々のチャネル推定係数が使用される個々のドップラー周波数帯域は、ＤＦＴ(Discrete Fourier Transform)方法により検出される。該ドップラー帯域検出のためのＤＦＴは、Ｍ_ｄｆｔ個の入力信号サンプルを収集した後に、Ｍ_ｖｅｌ個のドップラー帯域を区分しうる最小個数(ｑ)の周波数インデックス(ｎ_ｉ)(ｉ＝０〜ｑ−１)に適用される。ここで、ＤＦＴが遂行される周波数インデックス(ｎ_ｉ)は、Ｍ_ｖｅｌ個のドップラー帯域を区分するように設定され、各周波数インデックスは、最終検出を遂行すべく、下記の数学式１に示すＭ_ｖｅｌ個の検出集合(Ｓｉ、ｉ＝０〜Ｍ_ｖｅｌ−１)で縛られる。

上記の数学式１において、各変数は０<ｉ<ｊ<ｋ<ｑ−１の順に配列される。
ドップラー帯域を検出するために速度推定器１１０は、全ての周波数インデックス(ｎ_ｉ)に対してＤＦＴを用いて電力スペクトラム(Ｐ(Ｎ_ｉ))を推定した後に、最大電力スペクトラムの大きさの観察される周波数インデックス(ｎ_max)を検出する。該最大周波数インデックス(ｎ_max)は、下記の数学式２で示されることができる。

検出された最大周波数インデックス(ｎ_max)が属する集合は、
Ｓ_ｍａｘ（Ｓ_ｍａｘ∈｛Ｓ_０，Ｓ_１，．．．，Ｓ_{Ｍｖｅｔ−１}｝）
で表すことができ、この結果、速度推定器１１０は、Ｓ_maxに相応するドップラー帯域のために設計されたチャネル推定係数
ＣＯＥＦ_ｍａｘ（ＣＯＥＦ_ｍａｘ∈｛ＣＯＥＦ_０，ＣＯＥＦ_１，．．．，ＣＯＥＦ_{Ｍｖｅｔ−１}｝）
を、チャネル推定器１２０が使用するように制御する。このような制御動作を、図面を参照して詳細に説明すると、下記の通りである。

図２は、本発明の一実施形態によってチャネル推定係数を選択する一例を示す図である。
図２において、Ｘ軸は、周波数インデックス(Frequency Index)
ｎ_０，．．．，ｎ_ｉ，ｎ_ｉ＋１，．．．，ｎ_ｊ，．．．，ｎ_ｋ，．．．，ｎ_ｑ−１
を表し、Ｙ軸は、電力スペクトラム(Power Spectrum)を表す。そして、全体ドップラー帯域は、周波数インデックスによって複数の副ドップラー帯域(Band ０〜Ｍ_vel-１)に分けられる。各副ドップラー帯域に含まれた周波数インデックスの集合は、
Ｓ_０，Ｓ_１，．．．，Ｓ_{Ｍｖｅｔ−１} で表され、各周波数インデックスの集合に相応するチャネル推定係数は、ＣＯＥＦ_０，ＣＯＥＦ_１，．．．，ＣＯＥＦ_{Ｍｖｅｔ−１} で表される。

移動端末の速度が増加すると、検出すべきドップラー帯域の帯域幅は、移動端末の速度に比例して広くなる。すなわち、高速の速度を検出するためには、チャネル推定係数の個数Ｍ_velが増加されなければならない。その結果、ドップラー帯域検出のための周波数インデックスｎ_ｉの個数(ｑ)も増加することになるが、このような周波数インデックス個数(ｑ)の増加は、速度推定器の実現のための資源の増加を招く。したがって、ドップラー帯域の電力スペクトラム推定に必要な最小個数(ｑ)の周波数インデックスだけを用いて、必要な資源の増加無しで高速の移動速度を検出しなければならない。

速度推定器１１０は、最小の周波数インデックス個数(ｑ)を維持するために検出すべき全体ドップラー帯域を、図２に示すように、複数の副ドップラー帯域(Band ０〜Ｍ_vel-１)に分け、これら副ドップラー帯域の中で一部ドップラー帯域の電力スペクトラムを推定する。図２のグラフから観察されるように、最大電力スペクトラム大きさが観察される周波数インデックス(ｎ_max)が、Band １内の周波数インデックスｎ_ｊ＋２であることが分かる。その後に、検出結果に従って周波数インデックスの位置を動的に変更することによって、電力スペクトラムを測定すべき副ドップラー帯域を変更する。すなわち、Ｓ_maxを指示する検出結果をｖ_indxとすれば、ｖ_indxによって、電力スペクトラムを測定する周波数インデックスを異なって設定することができる。次に、部分トフラー帯域を変更する動作の一例を、添付図面を参照して説明する。

図３Ａ乃至図３Ｃは、本発明の一実施形態によって、移動端末の移動速度が減少する場合に、ドップラー帯域を検出し、ドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスの変更例を示す図である。

図３Ａ及び図３Ｂでは、ドップラー帯域検出に必要な周波数インデックス個数(ｑ)が、‘６’であり、全てのＳ_ｉ(ｉ=０〜Ｍ_vel-１)の要素の個数が‘２’である。すなわち、一つのドップラー帯域検出に必要な周波数インデックスの個数は‘２’である。

図３Ａを参照すると、ｔ時点で測定した電力スペクトラムの最大値は、ｎ_2,vで測定され、このときのｖ_indxは、‘ｖ’と設定される。ここで、ｎ_i,jは、ｖ_indx＝ｊ(ｊ＝０〜Ｍ_vel-１)のときの周波数インデックスｉ(ｉ=０〜５)を表す。そして、ｖ_indx=ｖのときの電力スペクトラム測定のための周波数インデックスｎ_i,vは、ｖ_indx＝ｖに相応するドップラー帯域と、該ドップラー帯域に最も近い低周波帯域(ｖ_indx＝ｖ-１)及び高周波帯域(ｖ_indx＝ｖ＋１)とを検出するように設定される。この場合に、副ドップラー帯域の方向性を指示する検出集合は、
（Ｓ_{ＣＥＮＴＥＲ}）_ｔ＝｛ｎ_２，ν，ｎ_３，ν｝、
（Ｓ_ＬＯＷ）_ｔ＝｛ｎ_０，ν，ｎ_１，ν｝及び
（Ｓ_ＨＩＧＨ）_ｔ＝｛ｎ_４，ν，ｎ_５，ν｝
で示される。

図３Ｂに示すように、ｔ＋Δｔ時点で、ドップラースペクトラム最大値がｖ_indx＝ｖ−１((Ｓ_LOW)_t)であるドップラー帯域内のｎ_1,vで観測されると、速度推定器１１０は、ｖ_indx＝ｖ−１の新しい速度検出を遂行すると同時に、ドップラースペクトラム推定のための周波数インデックスを、ｎ_i,vからｎ_i,v-1に変更する。こうすると、図３Ｃに示すように、ｖ_indx＝ｖ−１における周波数インデックスｎ_i,v-1は、ｎ_i,vと同様に、ｖ_indx＝ｖ−２とｖ_indx＝ｖに相応するドップラー帯域を検出するように設定される。この場合に、ｔ＋Δｔ時点で方向性を指示する検出集合は、
（（Ｓ_{ＣＥＮＴＥＲ}）_ｔ＋Δｔ＝｛ｎ_{２，ν−１}，ｎ_{３，ν−１}｝、
（Ｓ_ＬＯＷ）_ｔ＋Δｔ＝｛ｎ_{０，ν−１}，ｎ_{１，ν−１}｝及び
（Ｓ_ＨＩＧＨ）_ｔ＝｛ｎ_{４，ν−１}，ｎ_{５，ν−１}｝
で示される。

一方、移動端末の速度が増加する場合のドップラースペクトラム推定のための周波数インデックス変更について、図４Ａ乃至図４Ｃを参照して説明すると、下記の通りである。
図４Ａ乃至図４Ｃは、本発明の一実施形態によって、移動端末の速度が増加する場合に、ドップラー帯域を検出し、ドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックス変更例を示す図である。

図４Ａを参照すると、ｔ時点で測定した電力スペクトラムの最大値は、ｎ_2,vで測定され、このときの検出結果をｖ_indx＝ｖで表した。移動端末の速度が減少すると、図４Ｂに示すように、ｔ＋Δｔで、ドップラースペクトラム最大値が、ｖ_indx＝ｖ−１((Ｓ_HIGH)_t)であるドップラー帯域内のｎ_4,vで観測されると、速度推定器１１０は、ｖ_indx＝ｖ＋１の新しい速度検出を遂行すると同時に、ドップラースペクトラム推定のための周波数インデックスを、ｎ_i,vからｎ_1,v+1に変更する。こうすると、図４Ｃに示すように、ｖ_indx＝ｖ＋１における周波数インデックスｎ_i,v+1は、ｎ_i,v、ｎ_i,v-1と同様に、ｖ_indx＝ｖとｖ_indx＝ｖ＋２に相応するドップラー帯域を検出するように設定される。

このように、速度推定器１１０は、検出する全体ドップラー帯域を数個のドップラー帯域に分けた後に、電力スペクトラムの推定に必要な周波数インデックスを動的に変更することによって、広い帯域幅を持つドップラースペクトラム、すなわち、高速の速度帯域範囲においても移動端末の速度を検出することが可能になる。

このような周波数インデックス変動を通じて、速度推定器１１０でドップラー電力スペクトラムを測定するための周波数インデックスは、速度帯域に従って異なって設定され、これら設定された周波数インデックスは一般化し、下記の数学式３で示される。

図５は、本発明の一実施形態によって、ドップラー電力スペクトラムを測定するための周波数インデックスを、速度帯域に従ってそれぞれ設定する一例を示す図である。上記の数学式３に示された周波数インデックスの周波数軸での相対的位置設計例が、図５に示されている。ここで、検出されたドップラー帯域がｖ_indx=０またはｖ_indx＝Ｍ_vel−１の場合には、各周波数の正数制限条件と検出しようとする最大目標ドップラー帯域幅により、実際に使用されるように制御されたチャネル推定係数に相応するドップラー帯域が、中央、すなわち、Ｓ_CENTERに位置しないことが分かる。

図６Ａ乃至図６Ｃは、本発明の一実施形態によって、初期速度検出時にドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックス設定例を示す図である。

初期速度を検出する場合には、周波数インデックスが設定されるように、１個の周波数インデックスだけが、ドップラースペクトラムを測定するための各周波数インデックスに適用される。ｑ＝Ｍ_velの場合に、図６Ａに示すように、各周波数インデックスは、下記の数学式４のようにＭ_vel個の検出集合で縛られる。

ｑ＝Ｍ_vel−１の場合に、図６Ｂに示すように、各周波数インデックスは、下記の数学式５のようにＭ_vel−１個の検出集合で縛られる。

上記の数学式５で検出不可能な速度帯域ｖ_indx＝Ｍ_vel−１(Ｓ_Mvel-1)は、初期速度検出時にｖ_indx＝Ｍ_vel−２検出を遂行した後に、上記の数学式３及び図４Ａ乃至図４Ｃに示した検出動作でｖ_indx＝Ｍ_vel−１を最終検出する。

ｑ＜Ｍ_vel−１の場合に、図６Ｂに示すように、各周波数インデックスは、時分割検出方法で設定される。一般に、移動端末の速度の変化量、すなわち加速度は、速度推定器の速度検出周期に比べて非常に遅い。速度推定器の動作周期をＴ_avgとすれば、初期速度検出時に、速度推定器は、時間(ｔ)に従って下記の数学式６に表したドップラースペクトラムを測定する。

ここで、Ｐ(ａ)(ｂ)は、速度推定器の動作周期‘ｂ’に、周波数インデックス‘ａ’で測定したドップラー電力スペクトラムを表し、ｃ＝‘Ｍ_vel/ｑ’、‘・’は、整数上げ演算子(integer raising operator)を表す。上記の数学式６での検出集合は、下記の数学式７で示される。

上記の数学式７に基づき、最終的な速度帯域検出は、下記の数学式８で計算された全体ドップラー電力スペクトラムの大きさ比較を通じて遂行される。

上述の如く、初期検出時にそれぞれの帯域幅を検出するために使用する周波数インデックスの個数、すなわち、それぞれの検出集合(Ｓ)の個数は、上記の数学式１で表現された正常動作時の集合(Ｓ)の個数よりも小さい。これにより、初期検出時に測定されるドップラー電力スペクトラムは、正常動作時のそれに比べて雑音に一層大きく影響を受け、よって、誤り要因の数が突然増加することがある。したがって、安定したドップラー帯域検出のためには、初期検出時の速度推定器動作周期Ｔ_avgを、正常動作時のそれに比べて長く設定することが好ましい。

また、速度推定器の初期速度検出が遂行される前にチャネル推定器で使用されるチャネル推定係数は、あらかじめ与えられるチャネル情報や速度推定器の検出情報が全くないので、最も広い帯域幅を持つ‘ＣＯＥＦＭ_vel−１’として使用するのが、チャネル推定器の初期速度検出時点での性能悪化を防止するという面で好ましい。次に、このような初期速度検出機能を有する速度推定器の全般動作について、添付図面を参照しつつ説明する。

図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の一実施形態に従う速度推定器の動作を示す流れ図である。
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、ステップＳ７０１で、速度推定器は、初期速度推定周期Ｔ_avg(=INIT_N_OF_AVG>N_OF_AVG：正常動作時の速度推定周期)、初期周波数インデックス選択のためのｖ_indx、そしてｎ_i、ＩＮＩＴを設定する。このときに、チャネル推定器は、初期検出時点の前に、ｖ_indx＝Ｍ_vel−１(ＳＭ_vel−１)の初期値を設定する。

初期値設定が完了すると、ステップＳ７０２で、速度推定器は、与えられたｖ_indxに該当する周波数インデックスｎ_i、ｖ_indxを、検出結果として選択する。続いて、ステップＳ７０３で、速度推定器は、Ｔ_avg周期の間に、周波数インデックスｎ_i、ｖ_indxに該当するドップラー電力スペクトラムＰ(ｎ_i，ｖ_indx)を測定し、ステップＳ７０４で、最大ドップラー電力スペクトラムの観察される周波数インデックスｎ_maxを検出する。

その後に、ステップＳ７０５で、速度推定器は、現在状態が初期検出状態なのか正常検出状態なのかを判断する。判断結果、現在状態が初期検出状態であれば、次の動作周期からは正常速度検出を遂行するために、ステップＳ７１０で、速度推定器は、正常動作時の速度推定周期(N_OF_AVG)を設定する。そして、ステップＳ７１１で、検出された周波数インデックスｎ_maxを、上記の数学式４、数学式５及び数学式７の検出集合に適用し、ドップラー帯域ｖ_indxを検出する。最終的に、図５に示すように、周波数インデックスが設定されるｖ_indx＝０とｖ_indx＝Ｍ_vel−１の場合を区分するために、ステップＳ７１２で、速度推定器は、ｖ_indxが‘０’なのか判断する。ｖ_indxが‘０’でなければ、ステップＳ７１３で、Ｓ_LOWをＳ_maxに設定した後に、ステップＳ７３０に進む。一方、ｖ_indxが‘０’であれば、ステップＳ７１４で、速度推定器は、ｖ_indxがＭ_vel−１であるか判断し、ｖ_indxがＭ_vel−１であれば、ステップＳ７１５で、Ｓ_HIGHをＳ_maxに設定した後に、ステップＳ７３０に進む。一方、ｖ_indxがＭ_vel−１でなければ、ステップＳ７１６に進み、速度推定器は、Ｓ_CENTERをＳ_maxに設定した後に、ステップＳ７３０に進行する。

一方、ステップＳ７０５で、現在状態が正常検出状態と判断されると、ステップＳ７２０で、速度推定器は、Ｓ_maxを、最大周波数インデックスｎ_maxの検出されたドップラー帯域に相応する集合と設定する。すなわち、測定されたドップラー電力スペクトラムが、検出されたｖ_indxよりも高周波帯域で検出された場合には、Ｓ_HIGHを、低周波帯域で検出された場合にはＳ_LOWを、測定されたドップラー電力スペクトラムと検出されたｖ_indx間に変化がない場合には、Ｓ_CENTERを設定する。ただし、ｖ_indx＝０とｖ_indx＝Ｍ_vel−１の例外の場合には、Ｓ_LOWとＳ_HIGHをそれぞれ設定する。このような速度推定器の動作状態区分及び帯域検出区分が完了すると、ステップＳ７３０で、速度推定器は、移動端末の速度によって検出位置変更動作を遂行した後に、ステップＳ７４０で、変更された副ドップラー帯域のｖ_indxを検出し、検出されたｖ_indxをチャネル推定器に転送した後に、動作を終了する。次に、ステップＳ７３０での検出位置変更動作を、図７Ｂを参照して詳細に説明する。

図７Ｂを参照すると、ステップ８００で、速度推定器は、副ドップラー帯域の検出位置が変更されたか否かを判断する。このときに、副ドップラー帯域の検出位置に変更がないと判断されると、速度推定器は全ての動作を終了する。一方、副ドップラー帯域の検出位置に変更があると判断される場合には、ステップＳ８１０で、Ｓ_max＝Ｓ_LOWなのか判断し、Ｓ_max＝Ｓ_LOWであれば、速度推定器は、現在ドップラースペクトラムの測定された副ドップラー帯域が、中心位置で検出されうるように、現在検出位置を１段階低い副ドップラー帯域に下降させる必要がある。このときに、速度推定器は、ステップＳ８１１で、副ドップラー帯域のｖ_indxが‘０’なのか確認し、ｖ_indxが‘０’でなければ、全ての動作を終了し、ｖ_indxが‘０’であれば、ステップＳ８１２で、速度推定器は、ｖ_indx(すなわち、検出位置)の値を減少させる。その後に、ステップＳ８１３で、測定されたドップラー電力スペクトラムを初期化する。

一方、Ｓ_maxがＳ_LOWでないと判断されると、ステップＳ８２０で、Ｓ_max＝Ｓ_HIGHなのか判断し、Ｓ_max＝Ｓ_HIGHであれば、速度推定器は、現在検出位置を１段階高い副ドップラー帯域に上昇させる必要がある。ステップＳ８２１で、ｖ_indxがＭ_vel−１なのか判断し、ｖ_indxがＭ_vel−１でなければ、全ての動作を終了する。また、ステップＳ８２１の判断結果、ｖ_indxがＭ_vel−１であれば、ステップＳ８２２で、速度推定器は、ｖ_indx(すなわち、検出位置)の値を増加させ、ステップＳ８２３で、測定されたドップラースペクトラムを初期化する。

一方、ステップＳ８２０で、Ｓ_maxがＳ_HIGHでなければ、ステップＳ８３０で、速度推定器は、Ｓ_maxをＳ_CENTERと設定する。続いて、ステップＳ８３１で、速度推定器は、ｖ_indxが‘０’なのか判断し、ｖ_indxが‘０’であれば、ステップＳ８３２で、ｖ_indx＝１に相応する副ドップラー帯域に検出位置を上昇させた後に、動作を終了する。一方、ｖ_indxが‘０’でなければ、ステップＳ８３３で、速度推定器は、ｖ_indx＝Ｍ_vel−１なのか確認する。ここで、ｖ_indx＝Ｍ_vel−１であれば、ステップＳ８３４で、ｖ_indx＝Ｍ_vel−２に相応するドップラー帯域に検出位置を下降させた後に、動作を終了する。これに対し、ｖ_indx＝Ｍ_vel−１でなければ、すなわち、ｖ_indx＝０〜Ｍ_vel−２であれば、これは、副ドップラー帯域の検出位置が固定された場合、すなわち、移動端末の速度が変わらない場合であるので、速度推定器は、検出位置を更新せずにそのまま動作を終了する。このような検出位置変更動作を通じて、速度推定器は、最終的に検出及び更新された速度帯域情報(すなわち、ｖ_indx情報)を、チャネル推定器に伝達し、チャネル推定器が相応するチャネル推定係数ＣＯＥＦｖ_indxを使用するように制御する。

以上の詳細な説明では具体的な実施形態に上げて本発明を説明してきたが、本発明の範囲を外れない限り、各種の変形が可能であることは明らかである。したがって、本発明の範囲は、上述した実施形態によって限定されてはいけなく、特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

本発明の一実施形態による基地局で使用される速度推定装置の構造を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に従ってチャネル推定係数を選択する一例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、移動端末の速度が減少する場合に、ドップラー帯域を検出し、ドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスの変更例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、移動端末の速度が減少する場合に、ドップラー帯域を検出し、ドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスの変更例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、移動端末の速度が減少する場合に、ドップラー帯域を検出し、ドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスの変更例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、移動端末の移動速度が増加する場合に、ドップラー帯域を検出し、ドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスの変更例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、移動端末の移動速度が増加する場合に、ドップラー帯域を検出し、ドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスの変更例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、移動端末の移動速度が増加する場合に、ドップラー帯域を検出し、ドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスの変更例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、速度帯域によってドップラースペクトラムを異なって測定するための周波数インデックスを設定する例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、初期速度検出時にドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスを設定する例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、初期速度検出時にドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスを設定する例を示す図である。 本発明の一実施形態によって、初期速度検出時にドップラースペクトラムを測定するための周波数インデックスを設定する例を示す図である。 本発明の実施形態による速度推定器の動作を示す流れ図である。 本発明の実施形態による速度推定器の動作を示す流れ図である。

符号の説明

１１０・・・チャネル推定器
１２０・・・速度推定器

Claims (16)

1. 移動通信システムにおいて移動端末の速度を推定するための基地局装置であって、
   前記移動端末から受信される無線チャネル信号のドップラー周波数帯域を所定個数の副ドップラー帯域に分け、前記分けられた複数の副ドップラー帯域それぞれの周波数インデックスに対してＤＦＴを遂行して周波数応答を測定し、前記測定された周波数応答の中、最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域の情報を検出し、前記検出された最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域の情報に応じて以前周期に検出された最大周波数応答を持つ周波数インデックスを変更して、次の周期に周波数応答を測定すべき副ドップラー帯域の検出位置を変更する速度推定器と、
   前記速度推定器から前記最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域の情報に対応して予め設定された、チャネル推定係数を用いて前記移動端末から信号が受信された無線チャネルを推定するチャネル推定器と、
   を含むことを特徴とする装置。
2. 前記検出位置は、前記移動端末の速度が減少する場合に、前記最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域から最も近接した低周波帯域の副ドップラー帯域に変更されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記検出位置は、前記移動端末の移動速度が増加する場合に、前記最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域から最も近接した高周波帯域の副ドップラー帯域に変更されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記最大周波数応答を持つ周波数インデックスは、あらかじめ設定された周期で、前記副ドップラー帯域に該当する周波数インデックスを選択し、前記周波数インデックスに該当するドップラー周波数の電力スペクトラムを測定した結果、最大電力スペクトラムが測定された周波数インデックスであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記チャネル推定係数は、前記ドップラー周波数帯域を所定個数に分けた前記副ドップラー帯域のそれぞれに対応する前記移動端末の移動速度に応じてチャネル推定に最適化されるように予め設定された値であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 移動通信システムの基地局装置において、移動端末の速度を推定するための方法であって、
   速度推定器により、前記移動端末から受信される無線チャネル信号のドップラー周波数帯域を所定個数の副ドップラー帯域に分け、予め設定された周期で、前記分けられた複数の副ドップラー帯域それぞれの周波数インデックスに対してＤＦＴを遂行して周波数応答を測定し、前記測定された周波数応答の中、最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域の情報を検出し、前記検出された最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域の情報に応じて以前周期に検出された最大周波数応答を持つ周波数インデックスを変更して、次の周期に周波数応答を測定すべき副ドップラー帯域の検出位置を変更して前記移動端末の移動速度を推定する速度推定ステップと、
   チャネル推定器により、前記速度推定ステップで検出された副ドップラー帯域情報を受信し、前記受信された副ドップラー帯域情報に応じて予め決定された、チャネル推定係数を用いて前記移動端末から信号が受信された無線チャネルを推定するチャネル推定ステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
7. 前記最大周波数応答を持つ周波数インデックスは、あらかじめ設定された周期で、前記副ドップラー帯域に該当する周波数インデックスを選択し、これら周波数インデックスに該当するドップラー周波数の電力スペクトラムを測定した結果、最大電力スペクトラムが測定された周波数インデックスであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記速度推定ステップは、
   前記ドップラー周波数帯域を所定個数の副ドップラー帯域に分けるステップと、
   あらかじめ設定された周期で、前記分けられた副ドップラー帯域の中で、最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域を検出するステップと、
   前記検出された副ドップラー帯域から、前記チャネル推定係数に相応する副ドップラー帯域情報を検出するステップと、
   前記検出された副ドップラー帯域情報から前記速度推定器が初期検出状態であるか、正常検出状態であるかを判断するステップと、
   前記動作状態によって、前記検出された副ドップラー帯域情報と以前に検出された副ドップラー帯域情報とを比較し、前記最大周波数応答を持つ周波数インデックスが検出された副ドップラー帯域を該当検出集合に分けるステップと、
   前記分けられた検出集合によって、前記副ドップラー帯域情報を検出する位置を変更するステップと、
   前記変更された位置で更新された前記副ドップラー帯域の情報を検出するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記検出位置は、前記移動端末の移動速度が減少する場合に、前記最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域から最も近接した低周波帯域の副ドップラー帯域に変更されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記検出位置は、前記移動端末の移動速度が増加する場合に、前記最大周波数応答を持つ周波数インデックスを含む副ドップラー帯域から最も近接した高周波帯域の副ドップラー帯域に変更されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記動作状態の判断結果、動作状態が正常検出状態であれば、前記検出集合は、前記ドップラー帯域情報が以前に検出された副ドップラー帯域情報よりも高周波帯域で検出された場合、前記ドップラー帯域情報が以前に検出された副ドップラー帯域情報よりも低周波帯域で検出された場合、及び前記ドップラー帯域情報と前記以前に検出された副ドップラー帯域情報との間に変化がない場合によって異なって設定されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
12. 前記動作状態の判断結果、動作状態が初期検出状態である場合に、前記チャネル推定に使用されるチャネル推定係数を、最も広い帯域幅を持つチャネル推定係数に設定することを特徴とする請求項８に記載の方法。
13. 前記判断された動作状態が初期検出状態であると、前記初期検出状態で、前記周波数インデックスの個数と前記副ドップラー帯域の個数が同一であれば、前記副ドップラー帯域につき一つの周波数インデックスをそれぞれ設定することを特徴とする請求項８に記載の方法。
14. 前記判断された動作状態が初期検出状態であると、前記初期検出状態で、前記周波数インデックスの個数が、前記副ドップラー帯域の個数よりも１小さい場合に、前記副ドップラー帯域の中で、最大高周波帯域の副ドップラー帯域を除く残りの副ドップラー帯域につき一つの周波数インデックスをそれぞれ設定することを特徴とする請求項８に記載の方法。
15. 前記判断された動作状態が初期検出状態であると、前記初期検出状態で、前記周波数インデックスの個数が、前記副ドップラー帯域の個数よりも２以上小さい場合に、時分割検出方法を通じて前記全ての副ドップラー帯域につき一つの周波数インデックスをそれぞれ設定することを特徴とする請求項８に記載の方法。
16. 前記チャネル推定係数は、前記ドップラー周波数帯域を所定個数に分けた前記副ドップラー帯域それぞれに対応する前記移動端末の移動速度によってチャネル推定に最適化されるように予め設定された値であることを特徴とする請求項６に記載の方法。

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