JP4182344B2 - Ｓｉｒ測定装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広範囲の信号電力対干渉電力比を高精度で測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＭＴ−２０００に代表されるＣＤＭＡ通信では、受信装置にて受信信号の品質を測定して送信装置に通知し、その品質に応じて送信電力を制御する。受信信号の品質は、例えば、希望波信号電力対干渉電力比（以下、ＳＩＲと称す）によって示される。
【０００３】
図４は、従来のＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。本ＳＩＲ測定装置は、ＣＤＭＡ受信装置のデジタルベースバンド部に適用されるものであり、既知のパイロット信号を用いてＳＩＲを測定する。
【０００４】
図４を参照すると、従来のＳＩＲ測定装置は、逆拡散器９２、符号生成器９３、同相平均器９４、信号電力算出器９５、干渉電力算出器９６、および割り算器９７を有している。受信ベースバンド信号（ｉj，ｑj）は信号入力端９１から本ＳＩＲ測定装置に与えられる。本ＳＩＲ測定装置で測定されたＳＩＲ値は信号出力端９８から出力される。
【０００５】
符号生成器９３は、逆拡散コード（Ｃi，Ｃq）を生成して逆拡散器９２に与える。
【０００６】
逆拡散器９２は、信号入力端９１からの受信ベースバンド信号（ｉj，ｑj）と、符号生成器９３からの逆拡散コード（Ｃi，Ｃq）とを乗算して逆拡散処理を行い、受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を算出する。
【０００７】
この受信シンボル（Ｉk，Ｑk）には、信号成分（Ｉs，Ｑs）の他に干渉成分（ｎik，ｎqk）が重畳されている。この干渉成分（ｎik，ｎqk）がガウス分布していると仮定すると、その平均値は０となるので、平均化によって干渉成分（ｎik，ｎqk）を除去できることとなる。
【０００８】
同相平均器９４は、受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を複数シンボルにわたって平均化することにより、干渉成分（ｎik，ｎqk）を除去し、信号成分（Ｉs，Ｑs）を抽出する。
【０００９】
信号電力算出器９５は、同相平均器９４にて抽出された信号成分（Ｉs，Ｑs）の二乗和をとることにより信号電力Ｓを求める。
【００１０】
干渉電力算出器９６は、複数の受信シンボル（Ｉk，Ｑk）とそれらの平均値である信号電力Ｓを用いて受信シンボル（Ｉk，Ｑk）の分散を求めることにより干渉電力Ｉを算出する。
【００１１】
割り算器９７は、信号電力Ｓを干渉電力Ｉで除算することによりＳＩＲを算出する。
【００１２】
本ＳＩＲ測定装置は、干渉成分（ｎik，ｎqk）がガウス分布しているという仮定に基づいてＳＩＲを算出している。その仮定が成り立つ範囲では、本ＳＩＲ測定装置は、干渉成分（ｎik，ｎqk）を良好に除去できるだけの平均化時間（あるいは平均化シンボル数）を確保できれば良好な精度でＳＩＲを算出することができる。
【００１３】
さらに、測定されたＳＩＲを平均化シンボル数に応じて補正することにより測定精度を高める技術が従来より開示されている（例えば、特開２００２−７６９８９号公報参照）。この技術によれば、測定されたＳＩＲから平均化シンボル数に応じた値を除算することにより、平均化の誤差を除去することができる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−７６９８９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来のＳＩＲ測定装置や特許文献１に開示された技術によれば、平均化によって干渉成分（ｎik，ｎqk）を良好に除去できるという条件を満たすような、通常の送信電力制御で必要とされる領域のＳＩＲであれば、良好な精度で測定することができる。
【００１６】
しかし、最近では、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）の標準化が進められている。このＨＳＤＰＡでは、基地局から端末への下り信号にて適応変調方式が採用されている。端末は受信信号のＳＩＲを測定し、その測定値と受信パケットの誤り率とを基地局へ通知する。基地局は、端末から通知されたＳＩＲ測定値と受信パケット誤り率に基づき、変調方式などを切り替える。
【００１７】
このＨＳＤＰＡでは、データを効率良く転送して高速データ通信を可能にするために多値変調が行われる。そして、多値変調を行うには通常よりも干渉電力を小さく抑える必要がある。そのため、ＨＳＤＰＡでは、通常の送信電力制御のために測定する場合より干渉電力の小さい領域（すなわちＳＩＲ値が高い領域）のＳＩＲを精度良く測定する必要がある。
【００１８】
したがって、ＨＳＤＰＡを実装するために、ＳＩＲ測定装置は広範囲のＳＩＲを精度良く測定できる必要がある。ＳＩＲが高い領域では、ガウス分布の干渉成分が小さいため、位相変化による影響が相対的に大きくなる。
【００１９】
平均化時間内での位相変化により、平均化に用いられる複数の受信シンボル間に位相差が生じ、それが干渉成分として測定される。したがって、平均化時間が長ければ、すなわち平均化シンボル数が大きければ、それだけ位相変化の影響が大きくなる。これは、平均化の誤差を低減させるために平均化シンボル数を大きくすると、位相変化による干渉電力の誤差が大きくなることを意味する。
【００２０】
そのため、ＳＩＲが高い領域では、ＳＩＲ測定値がある所定値に達すると、それ以上ガウス分布の干渉成分を抑圧してもＳＩＲ測定値が頭打ちとなり向上しなくなる。そのため、従来のＳＩＲ測定装置には、ＳＩＲを高精度で測定できる領域に限界があり、ＨＳＤＰＡを実装した通信システムに不向きであった。
【００２１】
本発明の目的は、広範囲にわたって高精度でＳＩＲを測定できるＳＩＲ測定装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のＳＩＲ測定装置は、受信信号から得られた複数の受信シンボルを用いてＳＩＲ測定値を求めるＳＩＲ測定装置であって、ＳＩＲ測定値に応じて平均化シンボル数を制御するシンボル数制御手段と、シンボル数制御手段により制御された平均化シンボル数の受信シンボルを用いて希望波信号電力を算出する希望波信号電力算出手段と、シンボル数制御手段により制御された平均化シンボル数の受信シンボルを用いて干渉電力を算出する干渉電力算出手段と、希望波信号電力を干渉電力で除算してＳＩＲ測定値を求める割り算手段とを有している。
【００２３】
したがって、希望波信号電力算出手段および干渉電力算出手段にて用いられる平均化シンボル数をシンボル数制御手段がＳＩＲ測定値に応じて適当な数に制御するので、広範囲のＳＩＲにおいて適当な数の受信シンボルを用いることが可能となる。
【００２４】
また、シンボル数制御手段は、干渉成分においてガウス分布の成分が支配的なＳＩＲ領域では、ガウス分布の成分を平均化により除去できるだけの平均化シンボル数を選択し、位相変化が支配的なＳＩＲ領域では、位相変化の影響が除去される平均化シンボル数を選択することとしてもよい。
【００２５】
したがって、ガウス分布の干渉成分が支配的な低ＳＩＲ領域では、ガウス分布の干渉成分が平均化により十分に除去されるような平均化シンボル数が用いられ、位相変化が支配的な高ＳＩＲ領域では、位相変化の影響が低減されるような平均化シンボル数が用いられるので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域までの測定が可能である。
【００２６】
また、シンボル数制御手段は、ＳＩＲ測定値の標準偏差を求める標準偏差算出手段と、標準偏差算出手段で得られた標準偏差に応じて平均化シンボル数を制御するシンボル数切替手段とを有しており、シンボル数切替手段は、標準偏差が所定の閾値より大きければ平均シンボル数を増加させ、標準偏差が閾値より小さければ平均シンボル数を減少させることとしてもよい。
【００２７】
したがって、ＳＩＲのバラツキが大きく標準偏差が閾値以上となる低ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を大きくすることにより平均化の精度を高め、ＳＩＲのバラツキが小さく標準偏差が閾値より小さくなる高ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を小さくすることにより位相変化の影響を低減するので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域までの測定が可能である。
【００２８】
また、シンボル数切替手段は、平均シンボル数を上限値と下限値の間で制御することとしてもよい。
【００２９】
したがって、要求条件に応じて上限値および下限値を選択することにより、要求条件を満たしてＳＩＲを測定できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ここではＣＤＭＡ受信装置のデジタルベースバンド部に適用されるＳＩＲ測定装置を例示する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態によるＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、ＳＩＲ測定装置は、逆拡散器１２、符号生成器１３、同相平均器１４、信号電力算出器１５、干渉電力算出器１６、割り算器１７、およびシンボル数制御器１９を有している。シンボル数制御器１９は比較切替器２０およびＳＩＲ対シンボル数テーブル２１を有している。受信ベースバンド信号（ｉn，ｑn）は信号入力端１１から本ＳＩＲ測定装置に与えられる。本ＳＩＲ測定装置で測定されたＳＩＲ値は信号出力端１８から出力される。
【００３２】
符号生成器１３は、逆拡散コード（ｃi，ｃq）を生成して逆拡散器１２に与える。
【００３３】
逆拡散器１２は、信号入力端１１からの受信ベースバンド信号（ｉn，ｑn）と、符号生成器１３からの逆拡散コード（ｃi，ｃq）とを乗算して得られた値を拡散率に応じて積算することにより受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を算出する。
【００３４】
同相平均器１４は、受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を平均化シンボル数Ｍ個のシンボルにわたって平均化することにより、干渉成分（ｎik，ｎqk）を除去し、信号成分（Ｉs，Ｑs）を抽出する。なお、平均化シンボル数Ｍはシンボル数制御器１９の比較切替器２０から与えられる。信号電力算出器１５は、同相平均器１４にて抽出された信号成分（Ｉs，Ｑs）の二乗和をとることにより信号電力Ｓを求める。同相平均器１４および信号電力算出器１５によって希望波電力算出手段が構成される。ここで希望波電力は信号電力Ｓである。
【００３５】
干渉電力算出器１６は、平均化シンボル数Ｍの受信シンボル（Ｉk，Ｑk）とそれらの平均値である信号電力Ｓを用いて受信シンボル（Ｉk，Ｑk）の分散を求めることにより干渉電力Ｉを算出する。
【００３６】
割り算器１７は、信号電力Ｓを干渉電力Ｉで除算することによりＳＩＲを算出する。
【００３７】
ＳＩＲ対シンボル数テーブル２１には、ＳＩＲ値の領域と、その領域のＳＩＲを測定するのに適した平均化シンボル数との対応が予め設定されている。ガウス分布の干渉成分が支配的な低ＳＩＲ領域では、同相平均器１４による平均化によって干渉成分を良好に除去できるような平均化シンボル数が用いられる。位相変化の影響が支配的な高ＳＩＲ領域では、位相変化の影響を低減するような平均化シンボル数が用いられる。
【００３８】
比較切替器２０は、測定結果として割り算器１７で得られたＳＩＲ値を用いてＳＩＲ対シンボル数テーブル２１を参照し、そのＳＩＲ値に対応する平均化シンボル数を同相平均器１４および干渉電力算出器１６に与える。
【００３９】
本実施形態のＳＩＲ測定装置の動作について説明する。
【００４０】
まず、逆拡散器１２は式（１）および式（２）を用いて受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を求める。
【００４１】
【数１】
ここでＳｆは拡散率である。この受信シンボル（Ｉk，Ｑk）は、信号成分（Ｉs，Ｑs）と干渉成分（ｎik，ｎqk）が重畳されている。ｉkおよびＱkは式（３）および式（４）のように示すことができる。
【００４２】
【数２】
次に、同相平均器１４は式（５）および式（６）を用いて平均化シンボル数Ｍで平均化を行う。
【００４３】
【数３】
次に、信号電力算出器２５は式（７）を用いて信号電力Ｓを求める。
【００４４】
【数４】
また、干渉電力算出器１６は、式（８）を用いて干渉電力Ｉを求める。干渉電力は式（８）に示されるようにＭ個の受信シンボル（Ｉk，Ｑk）の分散として与えられる。
【００４５】
【数５】
次に、割り算器１７は、式（９）に示すように、信号電力算出器１５により算出された信号電力Ｓを、干渉電力算出器１６により算出された干渉電力Ｉで除算してＳＩＲを求める。シンボル数制御器１９は、割り算器１７から与えられるＳＩＲに応じて最適な平均化シンボル数を求める。この平均化シンボル数が同相平均器１４や干渉電力算出器１６での演算に用いられることによりＳＩＲの測定精度が向上する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態のＳＩＲ測定装置によれば、シンボル数制御器１９は、ガウス分布の干渉成分が支配的な低ＳＩＲ領域では、ガウス分布の干渉成分が平均化により十分に除去されるような平均化シンボル数を選択し、位相変化が支配的な高ＳＩＲ領域では、位相変化の影響が低減されるような平均化シンボル数を選択し、同相平均器１４および信号電力算出器１５は、その平均化シンボル数Ｍを用いて信号電力Ｓを算出し、干渉電力算出器１６は、その平均化シンボル数Ｍを用いて干渉電力Ｉを求め、割り算器１７は、信号電力Ｓと干渉電力ＩからＳＩＲを算出するので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域まで広い範囲のＳＩＲを高精度で測定することができる。
【００４７】
なお、新たな平均化シンボル数を定めるためのパラメータとしてＳＩＲ値と現在の平均化シンボル数の２つを用いることとしてもよい。現在の平均化シンボル数Ｍから位相変化の影響を想定することにより、ガウス分布の干渉成分と位相変化の影響との関係をより正しく認識できる。
【００４８】
本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４９】
図２は、本発明の他の実施形態によるＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、ＳＩＲ測定装置は、逆拡散器３２、符号生成器３３、同相平均器３４、信号電力算出器３５、干渉電力算出器３６、割り算器３７、およびシンボル数制御器３９を有している。シンボル数制御器３９はシンボル数切替部４０および標準偏差算出部４１を有している。受信ベースバンド信号（ｉn，ｑn）は信号入力端３１から本ＳＩＲ測定装置に与えられる。本ＳＩＲ測定装置で測定されたＳＩＲ値は信号出力端１８から出力される。
【００５０】
符号生成器３３は、逆拡散コード（ｃi，ｃq）を生成して逆拡散器３２に与える。
【００５１】
逆拡散器３２は、信号入力端３１からの受信ベースバンド信号（ｉn，ｑn）と、符号生成器３３からの逆拡散コード（ｃi，ｃq）とを乗算して得られた値を拡散率に応じて積算することにより受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を算出する。
【００５２】
同相平均器３４は、受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を平均化シンボル数Ｍのシンボルにわたって平均化することにより、干渉成分（ｎik，ｎqk）を除去し、信号成分（Ｉs，Ｑs）を抽出する。なお、平均化シンボル数Ｍはシンボル数制御器３９のシンボル数切替部４０から与えられる。
【００５３】
信号電力算出器３５は、同相平均器３４にて抽出された信号成分（Ｉs，Ｑs）の二乗和をとることにより信号電力Ｓを求める。
【００５４】
干渉電力算出器３６は、平均化シンボル数Ｍの受信シンボル（Ｉk，Ｑk）とそれらの平均値である信号電力Ｓを用いて受信シンボル（Ｉk，Ｑk）の分散を求めることにより干渉電力Ｉを算出する。
【００５５】
割り算器３７は、信号電力Ｓを干渉電力Ｉで除算することによりＳＩＲを算出する。
【００５６】
標準偏差算出部４１は、割り算器３７にて求められたＳＩＲの標準偏差を求める。この標準偏差δSIRは、ＳＩＲ算出値のバラツキの程度であり、ＳＩＲ算出における平均化の精度を示している。言い換えれば、標準偏差δSIRは、平均化シンボル数Ｍが適正値となっているか否かを示しているといえる。例えば、標準偏差δSIRが大きいことは、平均化の精度が十分でなくガウス分布の干渉成分が良好に除去されていないこと、すなわち平均化シンボル数Ｍが適正でないことを示す。
【００５７】
シンボル数切替部４０は、標準偏差算出部４１で求まったＳＩＲの標準偏差に応じて平均化シンボル数Ｍを制御する。
【００５８】
図３は、シンボル数切替部４０の動作を示すフローチャートである。図３を参照すると、シンボル数切替部４０は、まず、ＳＩＲの標準偏差δSIRが所定の閾値δｔ以上であるか否か判定する（ステップ１０１）。
【００５９】
標準偏差δSIRが閾値δｔ以上であれば、シンボル数切替部４０は、平均化シンボル数Ｍが最大シンボル数Ｍmaxより小さいか否か判定する（ステップ１０２）。平均化シンボル数Ｍが最大シンボル数Ｍmaxより小さければ、シンボル数切替部４０は平均化シンボル数Ｍに１を加算する（ステップ１０３）。平均化シンボル数Ｍが最大シンボル数Ｍmax以上であれば、シンボル数切替部４０は平均化シンボル数Ｍをそのまま維持する（ステップ１０４）。
【００６０】
標準偏差δSIRが閾値δｔより小さければ、シンボル数切替部４０は、平均化シンボル数Ｍが最小シンボル数Ｍminより大きいか否か判定する（ステップ１０５）。平均化シンボル数Ｍが最小シンボル数Ｍminより大きければ、シンボル数切替部４０は、平均化シンボル数Ｍから１を減算する（ステップ１０６）。平均化シンボル数Ｍが最小シンボル数Ｍmin以下であれば、シンボル数切替部４０は平均化シンボル数Ｍをそのまま維持する（ステップ１０７）。
【００６１】
標準偏差δSIRが小さい場合、すなわちＳＩＲのバラツキが小さい場合には小さな平均化シンボル数Ｍで良好な精度の平均化が可能であるが、標準偏差δSIRが大きい場合、すなわちＳＩＲのバラツキが大きい場合には平均化シンボル数を大きくしないと良好な精度の平均化ができない。
【００６２】
シンボル数切替部４０は、ＳＩＲの標準偏差δSIRが閾値δｔ以上あるような平均化の精度が低い状態のときには精度を向上させるために平均化シンボル数Ｍを大きくし、また、標準偏差δSIRが閾値δｔより小さいような平均化の精度が高い状態のときには位相変化の影響を小さくするために平均化シンボル数Ｍを小さくする。
【００６３】
なお、最大シンボル数Ｍmaxとは、平均化シンボル数Ｍの上限である。ＳＩＲ測定装置には測定対象の範囲があり、それを越えるようなＳＩＲを測定できる必要は無い。ＳＩＲの値が非常に小さい場合に平均化シンボル数Ｍが大きくなり過ぎるのを防ぐために最大シンボル数Ｍmaxが設けられている。
【００６４】
最小シンボル数Ｍminとは、平均化シンボル数Ｍの下限である。平均化シンボル数Ｍが０または１になると、式（５）、（６）または式（８）が破綻して正常な演算ができなくなる。また、平均化シンボル数Ｍが余りに小さいと、平均化の誤差が出て高精度の測定ができなくなる。所望の精度を確保するために最小シンボル数Ｍminが設けられている。
【００６５】
閾値δｔ、最大シンボル数Ｍmaxおよび最小シンボル数Ｍminは、測定対象範囲、必要とされる測定精度、無線電波の状況、ＳＩＲ測定装置の処理能力などの要求条件から適当な値に設定されるパラメータであってもよい。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態のＳＩＲ測定装置によれば、シンボル数制御器３９は、ＳＩＲの標準偏差δSIRが閾値δｔ以上の低ＳＩＲ領域では平均化シンボル数Ｍを大きくすることにより平均化の精度を高め、標準偏差δSIRが閾値δｔより小さい高ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を小さくすることにより位相変化の影響を低減するので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域まで広い範囲のＳＩＲを高精度で測定することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、希望波信号電力算出手段および干渉電力算出手段にて用いられる平均化シンボル数をシンボル数制御手段がＳＩＲ測定値に応じて適当な数に制御するので、広範囲のＳＩＲにおいて適当な数の受信シンボルを用いることが可能となり、高精度でＳＩＲを測定することができる。
【００６８】
また、ガウス分布の干渉成分が支配的な低ＳＩＲ領域では、ガウス分布の干渉成分が平均化により十分に除去されるような平均化シンボル数が用いられ、位相変化が支配的な高ＳＩＲ領域では、位相変化の影響が低減されるような平均化シンボル数が用いられるので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域までの広範囲で高精度のＳＩＲ測定が可能である。
【００６９】
また、ＳＩＲのバラツキが大きく標準偏差が閾値以上となる低ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を大きくすることにより平均化の精度を高め、ＳＩＲのバラツキが小さく標準偏差が閾値より小さくなる高ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を小さくすることにより位相変化の影響を低減するので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域まで広い範囲のＳＩＲを高精度で測定することができる。
【００７０】
また、要求条件に応じて上限値および下限値を選択することにより、要求条件を満たして広範囲のＳＩＲを高精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】シンボル数切替部の動作を示すフローチャートである。
【図４】従来のＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，３１ 信号入力端
１２，３２ 逆拡散器
１３，３３ 符号生成器
１４，３４ 同相平均器
１５，３５ 信号電力算出器
１６，３６ 干渉電力算出器
１７，３７ 割り算器
１８，３８ 信号出力端
１９，３９ シンボル数制御器
２０ 比較切替器
２１ ＳＩＲ対シンボル数テーブル
４０ シンボル数切替器
４１ 標準偏差算出部
１０１〜１０７ ステップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、広範囲の信号電力対干渉電力比を高精度で測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＭＴ−２０００に代表されるＣＤＭＡ通信では、受信装置にて受信信号の品質を測定して送信装置に通知し、その品質に応じて送信電力を制御する。受信信号の品質は、例えば、希望波信号電力対干渉電力比（以下、ＳＩＲと称す）によって示される。
【０００３】
図４は、従来のＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。本ＳＩＲ測定装置は、ＣＤＭＡ受信装置のデジタルベースバンド部に適用されるものであり、既知のパイロット信号を用いてＳＩＲを測定する。
【０００４】
図４を参照すると、従来のＳＩＲ測定装置は、逆拡散器９２、符号生成器９３、同相平均器９４、信号電力算出器９５、干渉電力算出器９６、および割り算器９７を有している。受信ベースバンド信号（ｉj，ｑj）は信号入力端９１から本ＳＩＲ測定装置に与えられる。本ＳＩＲ測定装置で測定されたＳＩＲ値は信号出力端９８から出力される。
【０００５】
符号生成器９３は、逆拡散コード（Ｃi，Ｃq）を生成して逆拡散器９２に与える。
【０００６】
逆拡散器９２は、信号入力端９１からの受信ベースバンド信号（ｉj，ｑj）と、符号生成器９３からの逆拡散コード（Ｃi，Ｃq）とを乗算して逆拡散処理を行い、受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を算出する。
【０００７】
この受信シンボル（Ｉk，Ｑk）には、信号成分（Ｉs，Ｑs）の他に干渉成分（ｎik，ｎqk）が重畳されている。この干渉成分（ｎik，ｎqk）がガウス分布していると仮定すると、その平均値は０となるので、平均化によって干渉成分（ｎik，ｎqk）を除去できることとなる。
【０００８】
同相平均器９４は、受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を複数シンボルにわたって平均化することにより、干渉成分（ｎik，ｎqk）を除去し、信号成分（Ｉs，Ｑs）を抽出する。
【０００９】
信号電力算出器９５は、同相平均器９４にて抽出された信号成分（Ｉs，Ｑs）の二乗和をとることにより信号電力Ｓを求める。
【００１０】
干渉電力算出器９６は、複数の受信シンボル（Ｉk，Ｑk）とそれらの平均値である信号電力Ｓを用いて受信シンボル（Ｉk，Ｑk）の分散を求めることにより干渉電力Ｉを算出する。
【００１１】
割り算器９７は、信号電力Ｓを干渉電力Ｉで除算することによりＳＩＲを算出する。
【００１２】
本ＳＩＲ測定装置は、干渉成分（ｎik，ｎqk）がガウス分布しているという仮定に基づいてＳＩＲを算出している。その仮定が成り立つ範囲では、本ＳＩＲ測定装置は、干渉成分（ｎik，ｎqk）を良好に除去できるだけの平均化時間（あるいは平均化シンボル数）を確保できれば良好な精度でＳＩＲを算出することができる。
【００１３】
さらに、測定されたＳＩＲを平均化シンボル数に応じて補正することにより測定精度を高める技術が従来より開示されている（例えば、特開２００２−７６９８９号公報参照）。この技術によれば、測定されたＳＩＲから平均化シンボル数に応じた値を除算することにより、平均化の誤差を除去することができる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−７６９８９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来のＳＩＲ測定装置や特許文献１に開示された技術によれば、平均化によって干渉成分（ｎik，ｎqk）を良好に除去できるという条件を満たすような、通常の送信電力制御で必要とされる領域のＳＩＲであれば、良好な精度で測定することができる。
【００１６】
しかし、最近では、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）の標準化が進められている。このＨＳＤＰＡでは、基地局から端末への下り信号にて適応変調方式が採用されている。端末は受信信号のＳＩＲを測定し、その測定値と受信パケットの誤り率とを基地局へ通知する。基地局は、端末から通知されたＳＩＲ測定値と受信パケット誤り率に基づき、変調方式などを切り替える。
【００１７】
このＨＳＤＰＡでは、データを効率良く転送して高速データ通信を可能にするために多値変調が行われる。そして、多値変調を行うには通常よりも干渉電力を小さく抑える必要がある。そのため、ＨＳＤＰＡでは、通常の送信電力制御のために測定する場合より干渉電力の小さい領域（すなわちＳＩＲ値が高い領域）のＳＩＲを精度良く測定する必要がある。
【００１８】
したがって、ＨＳＤＰＡを実装するために、ＳＩＲ測定装置は広範囲のＳＩＲを精度良く測定できる必要がある。ＳＩＲが高い領域では、ガウス分布の干渉成分が小さいため、位相変化による影響が相対的に大きくなる。
【００１９】
平均化時間内での位相変化により、平均化に用いられる複数の受信シンボル間に位相差が生じ、それが干渉成分として測定される。したがって、平均化時間が長ければ、すなわち平均化シンボル数が大きければ、それだけ位相変化の影響が大きくなる。これは、平均化の誤差を低減させるために平均化シンボル数を大きくすると、位相変化による干渉電力の誤差が大きくなることを意味する。
【００２０】
そのため、ＳＩＲが高い領域では、ＳＩＲ測定値がある所定値に達すると、それ以上ガウス分布の干渉成分を抑圧してもＳＩＲ測定値が頭打ちとなり向上しなくなる。そのため、従来のＳＩＲ測定装置には、ＳＩＲを高精度で測定できる領域に限界があり、ＨＳＤＰＡを実装した通信システムに不向きであった。
【００２１】
本発明の目的は、広範囲にわたって高精度でＳＩＲを測定できるＳＩＲ測定装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のＳＩＲ測定装置は、受信信号から得られた複数の受信シンボルを用いてＳＩＲ測定値を求めるＳＩＲ測定装置であって、ＳＩＲ測定値に応じて平均化シンボル数を制御するシンボル数制御手段と、シンボル数制御手段により制御された平均化シンボル数の受信シンボルを用いて希望波信号電力を算出する希望波信号電力算出手段と、シンボル数制御手段により制御された平均化シンボル数の受信シンボルを用いて干渉電力を算出する干渉電力算出手段と、希望波信号電力を干渉電力で除算してＳＩＲ測定値を求める割り算手段とを有している。
【００２３】
したがって、希望波信号電力算出手段および干渉電力算出手段にて用いられる平均化シンボル数をシンボル数制御手段がＳＩＲ測定値に応じて適当な数に制御するので、広範囲のＳＩＲにおいて適当な数の受信シンボルを用いることが可能となる。
【００２４】
また、シンボル数制御手段は、干渉成分においてガウス分布の成分が支配的なＳＩＲ領域では、ガウス分布の成分を平均化により除去できるだけの平均化シンボル数を選択し、位相変化が支配的なＳＩＲ領域では、位相変化の影響が除去される平均化シンボル数を選択することとしてもよい。
【００２５】
したがって、ガウス分布の干渉成分が支配的な低ＳＩＲ領域では、ガウス分布の干渉成分が平均化により十分に除去されるような平均化シンボル数が用いられ、位相変化が支配的な高ＳＩＲ領域では、位相変化の影響が低減されるような平均化シンボル数が用いられるので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域までの測定が可能である。
【００２６】
また、シンボル数制御手段は、ＳＩＲ測定値の標準偏差を求める標準偏差算出手段と、標準偏差算出手段で得られた標準偏差に応じて平均化シンボル数を制御するシンボル数切替手段とを有しており、シンボル数切替手段は、標準偏差が所定の閾値より大きければ平均シンボル数を増加させ、標準偏差が閾値より小さければ平均シンボル数を減少させることとしてもよい。
【００２７】
したがって、ＳＩＲのバラツキが大きく標準偏差が閾値以上となる低ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を大きくすることにより平均化の精度を高め、ＳＩＲのバラツキが小さく標準偏差が閾値より小さくなる高ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を小さくすることにより位相変化の影響を低減するので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域までの測定が可能である。
【００２８】
また、シンボル数切替手段は、平均シンボル数を上限値と下限値の間で制御することとしてもよい。
【００２９】
したがって、要求条件に応じて上限値および下限値を選択することにより、要求条件を満たしてＳＩＲを測定できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ここではＣＤＭＡ受信装置のデジタルベースバンド部に適用されるＳＩＲ測定装置を例示する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態によるＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、ＳＩＲ測定装置は、逆拡散器１２、符号生成器１３、同相平均器１４、信号電力算出器１５、干渉電力算出器１６、割り算器１７、およびシンボル数制御器１９を有している。シンボル数制御器１９は比較切替器２０およびＳＩＲ対シンボル数テーブル２１を有している。受信ベースバンド信号（ｉn，ｑn）は信号入力端１１から本ＳＩＲ測定装置に与えられる。本ＳＩＲ測定装置で測定されたＳＩＲ値は信号出力端１８から出力される。
【００３２】
符号生成器１３は、逆拡散コード（ｃi，ｃq）を生成して逆拡散器１２に与える。
【００３３】
逆拡散器１２は、信号入力端１１からの受信ベースバンド信号（ｉn，ｑn）と、符号生成器１３からの逆拡散コード（ｃi，ｃq）とを乗算して得られた値を拡散率に応じて積算することにより受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を算出する。
【００３４】
同相平均器１４は、受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を平均化シンボル数Ｍ個のシンボルにわたって平均化することにより、干渉成分（ｎik，ｎqk）を除去し、信号成分（Ｉs，Ｑs）を抽出する。なお、平均化シンボル数Ｍはシンボル数制御器１９の比較切替器２０から与えられる。信号電力算出器１５は、同相平均器１４にて抽出された信号成分（Ｉs，Ｑs）の二乗和をとることにより信号電力Ｓを求める。同相平均器１４および信号電力算出器１５によって希望波電力算出手段が構成される。ここで希望波電力は信号電力Ｓである。
【００３５】
干渉電力算出器１６は、平均化シンボル数Ｍの受信シンボル（Ｉk，Ｑk）とそれらの平均値である信号電力Ｓを用いて受信シンボル（Ｉk，Ｑk）の分散を求めることにより干渉電力Ｉを算出する。
【００３６】
割り算器１７は、信号電力Ｓを干渉電力Ｉで除算することによりＳＩＲを算出する。
【００３７】
ＳＩＲ対シンボル数テーブル２１には、ＳＩＲ値の領域と、その領域のＳＩＲを測定するのに適した平均化シンボル数との対応が予め設定されている。ガウス分布の干渉成分が支配的な低ＳＩＲ領域では、同相平均器１４による平均化によって干渉成分を良好に除去できるような平均化シンボル数が用いられる。位相変化の影響が支配的な高ＳＩＲ領域では、位相変化の影響を低減するような平均化シンボル数が用いられる。
【００３８】
比較切替器２０は、測定結果として割り算器１７で得られたＳＩＲ値を用いてＳＩＲ対シンボル数テーブル２１を参照し、そのＳＩＲ値に対応する平均化シンボル数を同相平均器１４および干渉電力算出器１６に与える。
【００３９】
本実施形態のＳＩＲ測定装置の動作について説明する。
【００４０】
まず、逆拡散器１２は式（１）および式（２）を用いて受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を求める。
【００４１】
【数１】
【００４２】
【数２】
【００４３】
【数３】
【００４４】
【数４】
【００４５】
【数５】
【００４６】
以上説明したように、本実施形態のＳＩＲ測定装置によれば、シンボル数制御器１９は、ガウス分布の干渉成分が支配的な低ＳＩＲ領域では、ガウス分布の干渉成分が平均化により十分に除去されるような平均化シンボル数を選択し、位相変化が支配的な高ＳＩＲ領域では、位相変化の影響が低減されるような平均化シンボル数を選択し、同相平均器１４および信号電力算出器１５は、その平均化シンボル数Ｍを用いて信号電力Ｓを算出し、干渉電力算出器１６は、その平均化シンボル数Ｍを用いて干渉電力Ｉを求め、割り算器１７は、信号電力Ｓと干渉電力ＩからＳＩＲを算出するので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域まで広い範囲のＳＩＲを高精度で測定することができる。
【００４７】
なお、新たな平均化シンボル数を定めるためのパラメータとしてＳＩＲ値と現在の平均化シンボル数の２つを用いることとしてもよい。現在の平均化シンボル数Ｍから位相変化の影響を想定することにより、ガウス分布の干渉成分と位相変化の影響との関係をより正しく認識できる。
【００４８】
本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４９】
図２は、本発明の他の実施形態によるＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、ＳＩＲ測定装置は、逆拡散器３２、符号生成器３３、同相平均器３４、信号電力算出器３５、干渉電力算出器３６、割り算器３７、およびシンボル数制御器３９を有している。シンボル数制御器３９はシンボル数切替部４０および標準偏差算出部４１を有している。受信ベースバンド信号（ｉn，ｑn）は信号入力端３１から本ＳＩＲ測定装置に与えられる。本ＳＩＲ測定装置で測定されたＳＩＲ値は信号出力端１８から出力される。
【００５０】
符号生成器３３は、逆拡散コード（ｃi，ｃq）を生成して逆拡散器３２に与える。
【００５１】
逆拡散器３２は、信号入力端３１からの受信ベースバンド信号（ｉn，ｑn）と、符号生成器３３からの逆拡散コード（ｃi，ｃq）とを乗算して得られた値を拡散率に応じて積算することにより受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を算出する。
【００５２】
同相平均器３４は、受信シンボル（Ｉk，Ｑk）を平均化シンボル数Ｍのシンボルにわたって平均化することにより、干渉成分（ｎik，ｎqk）を除去し、信号成分（Ｉs，Ｑs）を抽出する。なお、平均化シンボル数Ｍはシンボル数制御器３９のシンボル数切替部４０から与えられる。
【００５３】
信号電力算出器３５は、同相平均器３４にて抽出された信号成分（Ｉs，Ｑs）の二乗和をとることにより信号電力Ｓを求める。
【００５４】
干渉電力算出器３６は、平均化シンボル数Ｍの受信シンボル（Ｉk，Ｑk）とそれらの平均値である信号電力Ｓを用いて受信シンボル（Ｉk，Ｑk）の分散を求めることにより干渉電力Ｉを算出する。
【００５５】
割り算器３７は、信号電力Ｓを干渉電力Ｉで除算することによりＳＩＲを算出する。
【００５６】
標準偏差算出部４１は、割り算器３７にて求められたＳＩＲの標準偏差を求める。この標準偏差δSIRは、ＳＩＲ算出値のバラツキの程度であり、ＳＩＲ算出における平均化の精度を示している。言い換えれば、標準偏差δSIRは、平均化シンボル数Ｍが適正値となっているか否かを示しているといえる。例えば、標準偏差δSIRが大きいことは、平均化の精度が十分でなくガウス分布の干渉成分が良好に除去されていないこと、すなわち平均化シンボル数Ｍが適正でないことを示す。
【００５７】
シンボル数切替部４０は、標準偏差算出部４１で求まったＳＩＲの標準偏差に応じて平均化シンボル数Ｍを制御する。
【００５８】
図３は、シンボル数切替部４０の動作を示すフローチャートである。図３を参照すると、シンボル数切替部４０は、まず、ＳＩＲの標準偏差δSIRが所定の閾値δｔ以上であるか否か判定する（ステップ１０１）。
【００５９】
標準偏差δSIRが閾値δｔ以上であれば、シンボル数切替部４０は、平均化シンボル数Ｍが最大シンボル数Ｍmaxより小さいか否か判定する（ステップ１０２）。平均化シンボル数Ｍが最大シンボル数Ｍmaxより小さければ、シンボル数切替部４０は平均化シンボル数Ｍに１を加算する（ステップ１０３）。平均化シンボル数Ｍが最大シンボル数Ｍmax以上であれば、シンボル数切替部４０は平均化シンボル数Ｍをそのまま維持する（ステップ１０４）。
【００６０】
標準偏差δSIRが閾値δｔより小さければ、シンボル数切替部４０は、平均化シンボル数Ｍが最小シンボル数Ｍminより大きいか否か判定する（ステップ１０５）。平均化シンボル数Ｍが最小シンボル数Ｍminより大きければ、シンボル数切替部４０は、平均化シンボル数Ｍから１を減算する（ステップ１０６）。平均化シンボル数Ｍが最小シンボル数Ｍmin以下であれば、シンボル数切替部４０は平均化シンボル数Ｍをそのまま維持する（ステップ１０７）。
【００６１】
標準偏差δSIRが小さい場合、すなわちＳＩＲのバラツキが小さい場合には小さな平均化シンボル数Ｍで良好な精度の平均化が可能であるが、標準偏差δSIRが大きい場合、すなわちＳＩＲのバラツキが大きい場合には平均化シンボル数を大きくしないと良好な精度の平均化ができない。
【００６２】
シンボル数切替部４０は、ＳＩＲの標準偏差δSIRが閾値δｔ以上あるような平均化の精度が低い状態のときには精度を向上させるために平均化シンボル数Ｍを大きくし、また、標準偏差δSIRが閾値δｔより小さいような平均化の精度が高い状態のときには位相変化の影響を小さくするために平均化シンボル数Ｍを小さくする。
【００６３】
なお、最大シンボル数Ｍmaxとは、平均化シンボル数Ｍの上限である。ＳＩＲ測定装置には測定対象の範囲があり、それを越えるようなＳＩＲを測定できる必要は無い。ＳＩＲの値が非常に小さい場合に平均化シンボル数Ｍが大きくなり過ぎるのを防ぐために最大シンボル数Ｍmaxが設けられている。
【００６４】
最小シンボル数Ｍminとは、平均化シンボル数Ｍの下限である。平均化シンボル数Ｍが０または１になると、式（５）、（６）または式（８）が破綻して正常な演算ができなくなる。また、平均化シンボル数Ｍが余りに小さいと、平均化の誤差が出て高精度の測定ができなくなる。所望の精度を確保するために最小シンボル数Ｍminが設けられている。
【００６５】
閾値δｔ、最大シンボル数Ｍmaxおよび最小シンボル数Ｍminは、測定対象範囲、必要とされる測定精度、無線電波の状況、ＳＩＲ測定装置の処理能力などの要求条件から適当な値に設定されるパラメータであってもよい。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態のＳＩＲ測定装置によれば、シンボル数制御器３９は、ＳＩＲの標準偏差δSIRが閾値δｔ以上の低ＳＩＲ領域では平均化シンボル数Ｍを大きくすることにより平均化の精度を高め、標準偏差δSIRが閾値δｔより小さい高ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を小さくすることにより位相変化の影響を低減するので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域まで広い範囲のＳＩＲを高精度で測定することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、希望波信号電力算出手段および干渉電力算出手段にて用いられる平均化シンボル数をシンボル数制御手段がＳＩＲ測定値に応じて適当な数に制御するので、広範囲のＳＩＲにおいて適当な数の受信シンボルを用いることが可能となり、高精度でＳＩＲを測定することができる。
【００６８】
また、ガウス分布の干渉成分が支配的な低ＳＩＲ領域では、ガウス分布の干渉成分が平均化により十分に除去されるような平均化シンボル数が用いられ、位相変化が支配的な高ＳＩＲ領域では、位相変化の影響が低減されるような平均化シンボル数が用いられるので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域までの広範囲で高精度のＳＩＲ測定が可能である。
【００６９】
また、ＳＩＲのバラツキが大きく標準偏差が閾値以上となる低ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を大きくすることにより平均化の精度を高め、ＳＩＲのバラツキが小さく標準偏差が閾値より小さくなる高ＳＩＲ領域では平均化シンボル数を小さくすることにより位相変化の影響を低減するので、低ＳＩＲ領域から高ＳＩＲ領域まで広い範囲のＳＩＲを高精度で測定することができる。
【００７０】
また、要求条件に応じて上限値および下限値を選択することにより、要求条件を満たして広範囲のＳＩＲを高精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】シンボル数切替部の動作を示すフローチャートである。
【図４】従来のＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，３１ 信号入力端
１２，３２ 逆拡散器
１３，３３ 符号生成器
１４，３４ 同相平均器
１５，３５ 信号電力算出器
１６，３６ 干渉電力算出器
１７，３７ 割り算器
１８，３８ 信号出力端
１９，３９ シンボル数制御器
２０ 比較切替器
２１ ＳＩＲ対シンボル数テーブル
４０ シンボル数切替器
４１ 標準偏差算出部
１０１〜１０７ ステップ
Claims (4)
- 受信信号から得られた複数の受信シンボルを用いてＳＩＲ測定値を求めるＳＩＲ測定装置であって、
前記ＳＩＲ測定値の標準偏差を求める標準偏差算出手段と、前記標準偏差が所定の閾値より大きければ平均化シンボル数を増加させ、前記標準偏差が前記閾値より小さければ平均化シンボル数を減少させるシンボル数切替手段と、を有するシンボル数制御手段と、
前記シンボル数制御手段により制御された前記平均化シンボル数の受信シンボルを用いて希望波信号電力を算出する希望波信号電力算出手段と、
前記シンボル数制御手段により制御された前記平均化シンボル数の受信シンボルを用いて干渉電力を算出する干渉電力算出手段と、
前記希望波信号電力を前記干渉電力で除算して前記ＳＩＲ測定値を求める割り算手段とを有するＳＩＲ測定装置。 - 前記シンボル数切替手段は、前記平均化シンボル数を上限値と下限値の間で制御する、請求項１記載のＳＩＲ測定装置。
- 受信信号から得られた複数の受信シンボルを用いてＳＩＲ測定値を求めるＳＩＲ測定方法であって、
前記ＳＩＲ測定値の標準偏差を求める標準偏差算出ステップと、前記標準偏差が所定の閾値より大きければ平均化シンボル数を増加させ、前記標準偏差が前記閾値より小さければ平均化シンボル数を減少させるシンボル数切替ステップと、を含むシンボル数制御ステップと、
前記平均化シンボル数の受信シンボル数を用いて希望波信号電力を算出する希望波信号電力算出ステップと、
前記平均化シンボル数の受信シンボルを用いて干渉電力を算出する干渉電力算出ステップと、
前記希望波信号電力を前記干渉電力で除算して前記ＳＩＲ測定値を求める除算ステップとを有するＳＩＲ測定方法。 - 前記シンボル数切替ステップは、前記平均化シンボル数を上限値と下限値の間で制御する、請求項３記載のＳＩＲ測定方法。
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