JP4683244B2 - 移動通信システム及び移動端末の移動速度推定方法 - Google Patents

Description

本発明は無線伝送チャネルを用いて移動端末と無線通信を行う無線基地局及び移動端末の移動速度を推定するための移動速度推定方法に関する。

移動通信システム等では移動端末と無線基地局とが無線伝送チャネルを用いて無線通信を行う。移動通信システムで用いる、無線基地局が複数の移動端末と同時に無線通信を行うための多重アクセス方式としては、周波数分割多重アクセス方式（ＦＤＭＡ：Frequency Division Multiple Access）、時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）、符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）等が実用化されている。

このような移動通信システムでは、例えば移動端末の位置測定、無線基地局の下り送信電力の制御、移動端末の上り送信電力の制御、移動端末がセル間を移動する際の各無線基地局におけるパラメータ引継ぎ制御、あるいは伝搬路状態の推定結果である無線伝送路チャネル推定結果の平均区間制御等に利用するため、移動端末の移動速度を推定する場合がある。

無線基地局において、従来、移動端末の移動速度を推定する手段が各種提案されているが、それらの多くは、例えば特開２００３−１５８７７９号公報（以下、特許文献１と称す）に記載されているように、無線伝送路チャネル推定結果の自己相関を基に求めている。

しかしながら上記したような従来の移動通信システムでは、無線基地局と移動端末間の無線通信に利用している無線伝送チャネルの周波数に固定的な周波数ずれが存在する場合、移動端末の移動速度の推定精度が劣化する問題がある。

移動通信システムでは、無線基地局と移動端末の無線通信に利用している無線周波数に固定的な周波数ずれが存在する場合、無線基地局において周知のＡＦＣ（Auto Frequency Control）技術により周波数ずれを補正するように動作する。この周波数ずれの補正動作が収束していない状態で求めた無線伝送路チャネル推定結果には、周波数ずれによる誤差成分が含まれている。

上記特許文献１に記載された従来技術では、誤差成分を含む無線伝送路チャネル推定結果を用いて移動端末の移動速度を推定してしまうため、移動速度の推定精度が劣化してしまう。

そこで、本発明は、移動端末の移動速度推定精度の劣化を防止できる無線基地局及び移動端末の移動速度推定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明では、無線基地局にて、通信対象である移動端末との伝搬路状態の推定結果である無線伝送路チャネル推定結果を生成し、無線基地局と移動端末間の無線通信に利用している無線周波数の周波数ずれを補正するための補正動作が収束しているか否かを判定する。そして、補正動作が収束しているときの無線伝送路チャネル推定結果のみを用いて移動端末の移動速度の推定を行う。

上記のような無線基地局及び移動速度推定方法では、無線周波数の周波数ずれを補正するための補正動作が収束しているか否かを判定し、補正動作が収束しているときの無線伝送路チャネル推定結果のみを用いて移動端末の移動速度の推定を行う。そのため、補正動作が収束していないときの無線伝送路チャネル推定結果を移動端末の移動速度の推定に用いることがない。

したがって、無線基地局と移動端末との間に固定的な周波数ずれが存在する場合でも、無線基地局における移動端末の移動速度推定精度の劣化を防止できる。

図１は本発明の移動通信システムが備える無線基地局の一構成例を示すブロック図である。

次に本発明について図面を参照して説明する。

本発明では、ＡＦＣ（Auto Frequency Control）による無線周波数の周波数ずれの補正動作が収束している状態の無線伝送路チャネル推定結果のみを用いて移動端末の移動速度の推定を行うことにより移動端末の移動速度の推定精度の劣化を防止する。

具体的には、無線伝送路チャネル推定結果から移動端末の移動速度を推定する際に、周波数ずれの補正量を示すＡＦＣ制御情報を用い、ＡＦＣ制御情報の値が所定の条件を満たしているか否かによりＡＦＣによる周波数ずれの補正動作が収束しているか否かを判定し、補正動作の収束している時刻における無線伝送路チャネル推定結果のみを移動端末の移動速度の推定に用いる。

以下、ＣＤＭＡ方式の移動通信システムを例にして本発明の移動端末の移動速度推定方法を説明する。なお、本発明の移動端末の移動速度推定方法はＣＤＭＡ方式以外の多重アクセス方式にも適用可能である。

図１に示すように、本発明の移動通信システムが備える無線基地局は、受信アンテナ部１０１、無線受信部１０２、パス遅延検出／選択部１０３、チャネル推定部１０４及び速度推定部１０５を有する構成である。パス遅延検出／選択部１０３、チャネル推定部１０４及び速度推定部１０５は、論理回路等から成るＬＳＩ、あるいはプログラムにしたがってこれらの構成要素の機能を実現するＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ等の処理装置等によって実現される。

受信アンテナ部１０１は、移動端末から送信された無線信号を受信すると共に、無線基地局から送信する無線信号を移動端末へ向けて放射する。本発明は、受信信号から移動端末の移動速度を推定する方法を提案するものであるため、以下では無線基地局が備える送信機能についての説明は省略する。また、本発明で用いる受信アンテナ部１０１が備える受信アンテナの素子数や配置方法は、周知のどのような構成を用いてもよく、特定の構成に限定されるものではない。

受信アンテナ部１０１で受信した信号には、各移動端末から送信された複数の無線伝送路チャネルを経由したユーザ信号、干渉信号、及び熱雑音が重畳されている。受信信号には、複数の無線伝送路チャネルを経由することにより、同一ユーザの信号成分であっても遅延量が異なるマルチパス成分が存在する。

無線受信部１０２は、ローノイズアンプ、帯域制限フィルタ、ミキサ、局部発信器、ＡＧＣ（Auto Gain Controller）、直交検波器及び低域通過フィルタ、アナログ／ディジタル変換器等を備え、受信アンテナ部１０１で受信した信号の増幅、受信信号の周波数変換（無線周波数からベースバンド信号周波数）、直交検波、アナログ／ディジタル変換等を行い、ベースバンド信号としてパス遅延検出／選択部１０３及びチャネル推定部１０４へ出力する。本発明で用いる無線受信部１０２は周知のどのような構成を用いてもよく、特定の構成に限定されるものではない。

パス遅延検出／選択部１０３は、無線受信部１０２の出力信号から、所望のユーザ信号（通信対象もユーザ信号）のマルチパス成分のタイミング、すなわちパス遅延を検出する。ここで、複数のユーザ信号が多重化された受信信号から所望のユーザ信号を分離する方法、パス遅延の検出方法、及び検出するパス遅延の数は、特に限定されるものではなく、周知のどのような方法を用いてもよい。パス遅延の検出方法としては、例えば所望のユーザ信号に対応する既知のシンボル（パイロットシンボル等）を用いてパス遅延の検出を行う方法が挙げられる。

パス遅延検出／選択部１０３は、検出した複数のパス遅延のうち、予め設定された選択基準にしたがって基準を満たすパス遅延を選択する。

パス遅延の選択基準としては、例えば以下の（１）〜（４）がある。
（１）所望のユーザ信号成分が大きい上位Ｎ（Ｎは１以上の整数）個のパス遅延
（２）所望のユーザ信号の信号対干渉電力比（ＳＩＲ：Signal to Interference Ratio）が大きい上位Ｎ（Ｎは１以上の整数）個のパス遅延
（３）所望のユーザ信号成分がしきい値よりも大きいパス遅延
（４）所望のユーザ信号の信号対干渉電力比がしきい値よりも大きいパス遅延

パス遅延の選択基準は、上記（１）〜（４）に限定されるものではなく、その他の選択基準を設けてもよい。選択されたパス遅延を示すパス遅延情報はチャネル推定部１０４へ出力される。

チャネル推定部１０４は、パス遅延検出／選択部１０３から出力されたパス遅延情報と無線受信部１０２の出力信号とに基づき、パス遅延情報から得られる各パス遅延タイミングにおける所望のユーザ信号の無線伝送路チャネル推定を行う。

無線伝送路チャネル推定方法としては、例えば所望のユーザ信号に対応する既知のシンボル（パイロットシンボル等）を用いて、無線伝送路チャネル推定を行う方法がある。なお、無線伝送路チャネル推定方法は上記の方法に限定されるものではなく、周知のどのような方法を用いてもよい。

チャネル推定部１０４は、所望のユーザ信号の無線伝送路チャネル推定結果を速度推定部１０５へ出力する。

速度推定部１０５は、チャネル推定部１０４から出力された所望のユーザ信号の無線伝送路チャネル推定結果とＡＦＣ制御情報とを入力とし、ＡＦＣ制御情報を用いて、その時刻における無線伝送路チャネル推定結果を、当該ユーザ（移動端末）の移動速度の推定に用いるか否かを判定する。

ＡＦＣは、上述したように無線基地局が持つ基準周波数を基に所望のユーザ信号の固定的な周波数ずれを推定し、所望のユーザ信号の周波数ずれを補正する機能である。

ＡＦＣ方式としては、例えば以下の（５）〜（６）に示す方式がある。
（５）チャネル推定部１０４から出力された所望のユーザ信号の無線伝送路チャネル推定結果を用いて補正後の所望のユーザ信号の周波数ずれを推定し、周波数ずれが無くなるように閉ループ制御により補正する。この場合、ＡＦＣ制御情報には補正後の所望のユーザ信号の周波数ずれ量を示す情報が含まれる。
（６）チャネル推定部１０４から出力された所望のユーザ信号の無線伝送路チャネル推定結果を用いて所望のユーザ信号の固定的な周波数ずれを推定し、周波数ずれが無くなるように開ループ制御により補正する。この場合、ＡＦＣ制御情報には所望のユーザ信号の固定的な周波数ずれ量を示す情報が含まれる。

上記（５）、（６）に示した方式では、例えばチャネル推定部１０４の出力側にＡＦＣを実現するための不図示のＡＦＣ制御部を備え、該ＡＦＣ制御部からＡＦＣ制御情報が出力される構成となる。

なお、上記（５）、（６）では、チャネル推定部１０４から出力された所望のユーザ信号の無線伝送路チャネル推定結果を基に、ＡＦＣ制御情報を生成する例を示しているが、例えば無線受信部１０２にて受信信号に含まれる所望のユーザ信号の周波数ずれを検出し、その周波数ずれ量を示すＡＦＣ制御情報を出力する構成であってもよい。ＡＦＣ方式は、無線基地局が持つ基準周波数を基に所望のユーザ信号の周波数ずれを検出し、そのずれ量を補正するためのＡＦＣ制御情報を出力できれば、どのような構成であってもよい。

速度推定部１０５による、無線伝送路チャネル推定結果を移動速度の推定に用いるか否かの判定方法としては、以下の（７）、（８）に記載する方法がある。
（７）ＡＦＣ制御情報に補正後の所望のユーザ信号の周波数ずれを含む場合、周波数ずれが予め設定したしきい値よりも大きいときは、その時刻の無線伝送路チャネル推定結果を移動速度の推定に用いない。周波数ずれがしきい値以下であれば、その時刻の無線伝送路チャネル推定結果を移動速度の推定に用いる。このとき、しきい値としては、ＡＦＣによる周波数ずれの補正動作が収束したと見なすことができる周波数ずれに所定のマージンを加えた大きさの値を設定する。
（８）ＡＦＣ制御情報に所望のユーザ信号の固定的な周波数ずれを含む場合、周波数ずれの変化量が予め設定したしきい値よりも大きいときは、その時刻の無線伝送路チャネル推定結果を移動速度の推定に用いない。周波数ずれの変化量がしきい値以下であれば、その時刻の無線伝送路チャネル推定結果を移動速度の推定に用いる。このとき、しきい値としては、ＡＦＣによる周波数ずれの補正動作が収束したと見なすことができる周波数ずれの変化量に所定のマージンを加えた大きさの値を設定する。

なお、移動速度の推定に用いるか否かの判定方法は上記（７）、（８）に示す方法に限定されるものではなく、その他の方法であってもよい。

速度推定部１０５は、移動速度の推定に用いると判定した無線伝送路チャネル推定結果から、所望のユーザ信号に対応する移動端末の移動速度を推定し、その推定結果をユーザ速度情報として出力する。

移動速度の推定方法としては、例えば特許文献１に記載された、無線伝送路チャネル推定結果の自己相関から、移動速度を推定する方法が挙げられる。なお、移動速度の推定方法は上記方法に限定されるものではなく、周知のどのような方法を用いてもよい。

本発明によれば、ＡＦＣによる無線周波数の周波数ずれを補正するための補正動作が収束しているか否かを判定し、補正動作が収束しているときの無線伝送路チャネル推定結果のみを用いて移動端末の移動速度の推定を行うため、補正動作が収束していないときの無線伝送路チャネル推定結果を移動端末の移動速度の推定に用いることがない。

そのため、無線基地局と移動端末との間に固定的な周波数ずれが存在する場合でも、無線基地局における移動端末の移動速度推定精度の劣化を防止できる。

Claims (9)

1. 移動端末の移動速度を推定する無線基地局であって、
   通信対象である移動端末との伝搬路状態の推定結果である無線伝送路チャネル推定結果を出力するチャネル推定部と、
   前記無線基地局と前記移動端末間の無線通信に利用している無線周波数の周波数ずれを補正するための補正動作が収束しているか否かを判定し、前記補正動作が収束しているときの前記無線伝送路チャネル推定結果のみを用いて前記移動端末の移動速度の推定を行う速度推定部と、
   を有する無線基地局。
2. 前記速度推定部は、
   前記周波数ずれの補正量を示すＡＦＣ制御情報の値が所定の条件を満たしているか否かを判定し、前記ＡＦＣ制御情報の値が所定の条件を満たしているとき、前記周波数ずれの補正動作が収束していると判定する請求項１記載の無線基地局。
3. 前記速度推定部は、
   前記ＡＦＣ制御情報に前記周波数ずれの量を示す情報が含まれている場合、前記周波数ずれが所定のしきい値以下であるとき、前記ＡＦＣ制御情報の値が所定の条件を満たしていると判定する請求項２記載の無線基地局。
4. 前記速度推定部は、
   前記ＡＦＣ制御情報に前記周波数ずれの量を示す情報が含まれている場合、前記周波数ずれの変化量が所定のしきい値以下であるとき、前記ＡＦＣ制御情報の値が所定の条件を満たしていると判定する請求項２記載の無線基地局。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の無線基地局と、
   前記無線基地局と無線通信行う移動端末と、
   を有する移動通信システム。
6. 無線基地局により移動端末の移動速度を推定するための移動速度推定方法であって、
   通信対象である移動端末との伝搬路状態の推定結果である無線伝送路チャネル推定結果を生成し、
   前記無線基地局と前記移動端末間の無線通信に利用している無線周波数の周波数ずれを補正するための補正動作が収束しているか否かを判定し、
   前記補正動作が収束しているときの前記無線伝送路チャネル推定結果のみを用いて前記移動端末の移動速度の推定を行う移動端末の移動速度推定方法。
7. 前記周波数ずれの補正量を示すＡＦＣ制御情報の値が所定の条件を満たしているか否かを判定し、前記ＡＦＣ制御情報の値が所定の条件を満たしているとき、前記周波数ずれの補正動作が収束していると判定する請求項６記載の移動端末の移動速度推定方法。
8. 前記ＡＦＣ制御情報に前記周波数ずれの量を示す情報が含まれている場合、前記周波数ずれが所定のしきい値以下であるとき、前記ＡＦＣ制御情報の値が所定の条件を満たしていると判定する請求項７記載の移動端末の移動速度推定方法。
9. 前記ＡＦＣ制御情報に前記周波数ずれの量を示す情報が含まれている場合、前記周波数ずれの変化量が所定のしきい値以下であるとき、前記ＡＦＣ制御情報の値が所定の条件を満たしていると判定する請求項７記載の移動端末の移動速度推定方法。

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