JP4803182B2 - 受信信号品質測定 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置における信号品質パラメータ決定方法に関する。

実施態様は広帯域・符号分割多元接続方式（ＷＣＤＭＡ）セルラー通信網におけるダウンリンク伝送の信号品質の測定に関して記載するが、ここで記載する方法は、そのようなタイプの伝送または網に限定されるものではなく、他の装置や他のタイプの網にも適合できるものである。

信号対干渉比（ＳＩＲ）と信号対雑音比（ＳＮＲ）測定を過剰品質評価することは、ある条件下のある通信システムにおいて重大な問題をもたらす。それらパラメータの過剰品質評価は、測定干渉／雑音電力値が実際の干渉あるいは雑音電力値より過小評価されたときに生じる。信号誤りと雑音電力値の精度改善と変動軽減はＳＩＲとＳＮＲの測定における不正確さを減少させ、結果としてダウンリンク電力における変動を減少させる。

例えば、ＷＣＤＭＡ網において、ユーザ装置によってなされる個別物理チャネル（ＤＰＣＨ）干渉信号コード電力（ＩＳＣＰ）測定は、通常的にかなり高い変動を示す。これは、不適切なインナー・ループ電力制御動作につながる。ＤＰＣＨ ＩＳＣＰにおける最大の変動要因は、各推定に用いられる少数のパイロット・シンボルから生じる通常的なサンプリング誤りである。さらに、ＤＰＣＨパイロット・シンボルはスロットの比較的小さい部分を占めるので、ＤＰＣＨパイロット・シンボルに基づいたＩＳＣＰ測定は、スロット全体に不規則に分配される干渉を検出出来ない。したがって、データ・シンボルのＩＳＣＰを反映せず、ＩＳＣＰ測定値にバイアスがかかってしまう。

ある条件において、バイアスされたＩＳＣＰ測定は、測定ＳＩＲとブロック誤り比（ＢＬＥＲ）との関係を急速に変化させる。または、該関係を、通常の状態におけるものとは大きく異なるものとする。このせいで、アウターループ制御がＢＬＥＲをしっかりと制御できなくなったり、所望のＢＬＥＲに収束することができなくなる原因となる。

それ故、無線通信システムにおける信号品質パラメータの決定を改善する方法を必要とする。
本発明人は、次のことを特定した。すなわち、雑音および干渉の両方またはいずれかのような選択された測定信号誤りパラメータとして最小値を設定することによって、ＳＩＲ、ＳＮＲまたは他の信号品質パラメータの変動や過剰品質評価の大部分を回避することができる。

本発明は、広義の概念において、無線通信装置における信号品質パラメータ決定方法に関し、測定された信号誤りパラメータが閾値レベル以下であれば、基準信号誤りパラメータ値が測定された信号誤りパラメータの代わりに用いられて信号品質パラメータを決定することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点は、
無線通信装置において、
受信信号の干渉レベルを示す信号誤りパラメータ値を測定し、
前記測定された信号誤りパラメータ値と閾値レベルとを比較し、
前記測定された信号誤りパラメータ値が閾値レベル以下の場合、前記受信信号が示す値を最小の干渉レベルを示す基準信号誤りパラメータ値で除算することにより、信号品質パラメータ値を算出し、
前記測定された信号誤りパラメータ値が閾値レベル以下でない場合、前記受信信号が示す値を前記測定された信号誤りパラメータ値で除算することにより、信号品質パラメータ値を算出し、
前記基準信号誤りパラメータ値を、前記信号誤りパラメータ値を測定した受信信号と異なる受信信号から測定する、
方法を提供することにある。

一実施形態では、前記受信信号のうち少なくとも１つの信号から基準信号誤りパラメータ値を決定する、ことを、更に含む方法である。また、前記基準信号誤りパラメータ値は、所定の値とすることができる。

前記閾値レベルは、絶対的あるいは相対的な信号誤りパラメータ値とすることができる。例えば、閾値は絶対的な電力レベルまたは受信した合計電力に比例するレベルとすることができる。

ある実施形態では、前記閾値レベルを前記受信信号のうち少なくとも１つの信号に基づいて決定することができる方法である。例えば、前記閾値レベルは、前記信号誤りパラメータ値が測定された信号が送信されたチャネルと異なるチャネルの電力に基づいて決定することができる。また、閾値レベルは予め定めることができる。

ある実施形態では、基準信号誤りパラメータ値は、所定の値と測定に基づく値から選択することができる。かかる実施態様において、基準信号誤りパラメータ用の測定に基づく値が決定できず、または測定に基づく値が所定値以下の場合、所定値が信号品質パラメータを決定するために用いられる。

上述した方法は、ダウンリンク信号の合計電力値から所定の電力値を引いた値を、チャネルへの干渉を最小にする最小信号誤りパラメータ値として決定し、前記閾値レベルを前記最小信号誤りパラメータ値に設定する、ことを付加することができる。

ある実施形態では、前記測定された信号誤りパラメータ値が所定の閾値レベル以下の場合、前記基準信号誤りパラメータ値と当該所定の閾値レベルとを対応させる。
好ましくは、上記方法は、受信無線チャネルの信号対干渉比（ＳＩＲ）、又は、信号雑音比（ＳＮＲ）を決定するために用いられる。

上記目的を達成するため、本発明の別の観点では、受信無線チャネルの信号品質パラメータを決定するのに適した装置を提供することにある。この装置は、
受信信号の干渉レベルを示す信号誤りパラメータ値を測定する測定コンポーネントと、
前記信号誤りパラメータ値と閾値レベルとを比較する比較手段と、
前記信号誤りパラメータ値が閾値レベル以下の場合、前記受信信号が示す値を最小の干渉レベルを示す基準信号誤りパラメータ値で除算することにより、信号品質パラメータ値を算出し、前記信号誤りパラメータ値が閾値レベル以下でない場合、前記受信信号が示す値を前記信号誤りパラメータ値で除算することにより、信号品質パラメータ値を算出し、前記基準信号誤りパラメータ値を、前記信号誤りパラメータ値を測定した受信信号と異なる受信信号から測定するデータ処理手段と、を備える。

まず、最初に図１を説明する。この実施形態では、受信した無線送信の信号品質パラメータを決定する方法を記述する。方法１００は、受信機装置、つまりセルラー電気通信網におけるユーザ装置がダウンリンク方向における無線信号を受け取ることから始まる（ステップ１０２）。次に、受信した信号の信号誤りパラメータが測定される（ステップ１０４）。測定された信号誤りパラメータは閾値１０３と比較される（ステップ１０６）。

このステップ１０６の比較結果は、算出対象である信号品質パラメータを算出するために方法１００における次以降のステップに用いるべきパラメータ値が何なのかを決定するために用いられる。測定された信号パラメータ値が閾値１０３以下でない場合（ステップ１０８）、算出対象である信号品質パラメータ値はステップ１０４において測定された信号誤りパラメータ値を用いて計算される。他方、測定された信号パラメータ値が閾値１０３以下である場合（ステップ１１２）、信号品質パラメータの決定において、基準信号誤りパラメータ値１０５が測定された信号誤りパラメータ値の代わりに用いられる（ステップ１１４）。

閾値１０３と基準信号誤りパラメータ値１０５は様々な方法で決定することができ、また、信号誤りパラメータとしての最小値かそれとも所望値を示すものと考えてもよい。

デジタルまたはアナログ・システムにおいては、雑音または干渉には常になんらかの最小値が存在する。受信信号品質測定はこのレベルを決定するために用いられる。この雑音レベルは絶対的な電力値であり得るし、あるいは、受信電力の合計に比例し得る。この雑音レベルはシステムにおける他のチャネルの電力に関係付けられてもよいし、システムにおける他の変数または測定可能な量に関係してもよい。システムの最小の雑音レベルおよび他の測定値との関係は経験的に得られる。それ故、ある実施形態では、閾値１０３及び信号誤りパラメータ値１０５の両方又は一方は、ひとつ以上の測定値から測定または算出がされる。このような実施形態では、閾値１０３および基準信号誤りパラメータ値１０５の両方またはいずれか一方は周囲の状況しだいで変化する。例えば、閾値１０３および基準信号誤りパラメータ値１０５は、ステップ１０４にて測定される１つの信号パラメータ値から異なるチャネル上で行われる測定に基づいて決定される。

全ての条件において最小干渉レベルを決定することは難しい。したがって、観測された受信機雑音およびチャネル干渉に、閾干渉レベル１０３または基準信号誤りパラメータ値１０５を基づかせる必要はない。閾値１０３および基準信号誤りパラメータ値１０５の両方またはいずれか一方は事前に定義されてもよい。このような実施形態では、閾値１０３および基準信号誤りパラメータ値１０５の両方またはいずれか一方は、監視される無線信号特性を計上する方法で事前に定義される。例えば、閾値１０３および基準信号誤りパラメータ値１０５の両方またはいずれか一方は、監視されるチャネルの種類、受信機または送信機の種類に基づいて決定される。

理解できるように、閾値１０３は基準信号誤りパラメータ値１０５と等しくすることができる。図２は、本発明の実施形態のより詳細な実施例を示すものである。この実施例は、ダウンリンク方向における信号対干渉比（ＳＩＲ）を測定する、３ＧＰＰ ＷＣＤＭＡ電気通信システムの電話機に実装される処理２００に関連している。

受信信号のＳＩＲは、受信信号コード電力（ＲＳＣＰ）と一般的に言われる測定された信号電力を、干渉信号コード電力（ＩＳＣＰ）と一般的に言われる測定された干渉電力によって除算したものとして、算出される。このようなシステムでは、専用物理チャネル（ＤＰＣＨ）パイロット・シンボルは信号対干渉比（ＳＩＲ）を測定するために用いられる。

他の方法としては、ＤＰＣＨにあるＲＳＣＰ、およびＤＰＣＨとＣＰＩＣＨ間の因子利得の拡散差を補償する共通パイロット・チャネル（ＣＰＩＣＨ）にあるＩＳＣＰを測定するようにＳＩＲを測定するためにあることが知られている。

まず、方法２００の最初のステップ２０２において、ＤＰＣＨ ＩＳＣＰが電話機によって受信信号２０１から測定される。どのようなシステムであっても、雑音と干渉源はいつも存在し、例えば、この場合はアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）の量子化誤差は常に存在する。ＤＰＣＨ ＲＳＣＰが受信電力レベルの合計と比較して小さければ、量子化雑音は、受信器の実行に応じて、より重要となる。

ＤＰＣＨ ＩＳＣＰの大部分は動作中の組にある他のチャネルからの干渉であるから、動作中の組に渡って組み合わされたＣＰＩＣＨ ＲＳＣＰは、全ての他のチャネルからＤＰＣＨへの干渉の最小レベルを予想することに用いられることができる。それ故に、ステップ２０４で測定されるＣＰＩＣＨ ＲＳＣＰは、ステップ２０６でＤＰＣＨ ＩＳＣＰ閾値としていられる最小の可能干渉レベルを決定するために用いられる。

次に、ステップ２０８において、ＤＰＣＨパイロット・シンボルから直接に測定されたＩＳＣＰは、ステップ２０６において決定されたＩＳＣＰ閾値と比較される。測定されたＤＰＣＨ ＩＳＣＰがステップ２０６において決定されたＩＳＣＰ閾値によって示される他のチャネルからの予想される干渉の最小レベル以下であれば（２１０）、基準ＩＳＣＰ値が、ＤＰＣＨ ＩＳＣＰの代わりに、ステップ２１２においてＳＩＲを決定するために用いられる。基準ＩＳＣＰ値はＳＣＰ閾値と同じであってもよいし、そうでなくてもよい。

基準ＩＳＣＰ値はさまざまな方法で決定される。例えば、測定されたＩＳＣＰは、ＣＰＩＣＨ ＲＳＣＰ、合計ダウンリンク信号電力（受信信号強度インジケータＲＳＳＩ）、または何か他の値をＸｄＢ以上下回ることはないことが分かったとする。これは最小可能ＩＳＣＰ（最小ＩＳＣＰ）が決定され得ることを示す。Ｘの値は、測定干渉と合致するように、または所望のＳＩＲ測定を達成するように、経験的に決定される。

必要に応じて、次の２つの方程式のひとつが基準ＩＳＣＰを設定するために用いられる。
基準ＩＳＣＰ＝最小ＩＳＣＰ（ｄＢ）＝ＣＰＩＣＨ ＲＳＣＰ（ｄＢ）―Ｘ（ｄＢ）
基準ＩＳＣＰ＝最小ＩＳＣＰ（ｄＢ）＝ＲＳＳＩ（ｄＢ）―Ｘ（ｄＢ）
また、他の類似の方程式あるいはそれらの組み合わせは、別の実施例で用いられる。上記のいずれの場合にも、基準ＩＳＣＰは最小ＩＳＣＰと同じく設定される。しかし、これは、いつも妥当なものというわけではない。

例えば、次の２つの方程式（あるいは他の類似の方程式）のひとつが基準ＩＳＣＰを設定に用いられる。
基準ＩＳＣＰ＝ＭＡＸ（最小ＩＳＣＰ、ＤＰＣＨ ＩＳＣＰ） （１）
基準ＩＳＣＰ＝最小ＩＳＣＰ＋ＤＰＣＨ ＩＳＣＰ（直線加算） （２）

図２を参照すると、ＤＰＣＨ ＩＳＣＰはＩＳＣＰ閾値（この例では基準ＩＳＣＰと同じ）より大きい場合（２１４）、ＳＩＲは測定ＤＰＣＨ ＩＳＣＰに基づいて決定される（ステップ２１６）。

ここからは、信号対干渉比（ＳＩＲ）測定が本発明の実施形態を実行することにより改良されるような状況とはどのような状況であるかが、記述される。次の状況において、測定ＳＩＲとブロック誤り比（ＢＬＥＲ）との関係は、また、本発明の実施形態を応用して安定化される。ここでは、測定ＩＳＣＰが所定の閾値以下の場合には、最小ＩＳＣＰがＳＩＲ測定に用いられる。

この実施形態は、ダウンリンク信号が少数ユーザが共有するセルによって支配される状況において、ＷＣＤＭＡ網のダウンリンク送信に関するものである。このような環境において、合計受信電力は、チャネルのチャネライゼーションコードが異なる時間で構造的に、そして分解的に組み合わせられるので、各２５６チップ周期内で大きく変動される。これの例は、チャネライゼーションコード０と１を有する共通パイロット・チャネル（ＣＰＩＣＨ）およびプライマリー共通制御物理チャネル（ＰＣＣＰＣＨ）であり、各２５６チップの第１の１２８チップの全ては強め合うかそれとも弱め合う様に組み合わせられ、そして第２の１２８チップの全ては反対の方法で組み合わせられる。より高いダウンリンク・シンボル比（スロット・フォーマット１３，１４，１５，および１６）のために、個別物理チャネル（ＤＰＣＨ）パイロット・シンボルは、各スロットの最後の１２８チップ内に収まる。それ故、単一セルがダウンリンク信号を独占し、高ダウンリンク・シンボル比を用いるとき、ＤＰＣＨパイロット・シンボルから測定されるＩＳＣＰはスロット全体にわたってＩＳＣＰを表すことはできない。むしろ、２５６チップの各ＣＰＩＣＨシンボル周期後半のＩＳＣＰを示すだけである。

ＣＰＩＣＨとＰＣＣＰＣＨが弱め合う様に組み合わされた場合、測定ＩＳＣＰは極めて小さくなる。ＤＰＣＨが合計ダウンリンク信号電力の高い割合を占めるからである。これはＳＩＲの過剰品質評価を引き起こす。

ＣＰＩＣＨ上の送信「データ」は常に固定されているが、ＰＣＣＰＣＨ上の送信データはＣＰＩＣＨとＰＣＣＰＣＨが各２５６チップ周期の第２の１２８チップために強め合いあるいは弱め合う様に組み合わせられたかどうかを決定する。それ故、測定ＳＩＲは１つのスロットから次のスロットにかけて非常に大きく変動し、測定ＳＩＲとＢＬＥＲの関係に大きな変動を生じさせる。ＳＩＲ測定の変化はＤＰＣＨダウンリンク電力の好ましくない変化をなすインナー・ループ電力制御を生じ、所望のＢＬＥＲに収束するアウター・ループ電力制御を妨げる。

ＩＳＣＰ閾値を利用し、最小許容ＩＳＣＰを示す基準ＩＳＣＰを用いることによって、測定ＤＰＣＨ ＩＳＣＰが閾値以下になったとき、ＳＩＲ測定は効率的に円滑に行うことができ、インナー・ループとアウター・ループ電力制御の問題が改善される。

本発明の実施態様は、図３に示すようなセルラー無線電気通信網のユーザ装置に組み込むことできる。

図３は、セルラー電気通信網３０４の基地局３０２との通信を行うユーザ装置３００を示す。更に、あるいは通常のハードウェア・コンポーネントで集積されて、ユーザ装置３００は、受信無線信号３０６の信号品質パラメータ決定を可能にする次のハードウェアとソフトウェア・コンポーネントを含んでいる。

測定コンポーネント３１０は、ＤＰＣＨ ＩＳＣＰとＤＰＣＨ ＲＳＣＰのような受信信号の少なくとも１つの信号誤りパラメータを測定するために構成される。

比較手段３１２は、測定信号誤りパラメータと対応する閾値レベルとを比較するために構成される。例えば、比較器は、上述したように決定されるようにＤＰＣＨ ＩＳＣＰとＩＳＣＰ閾値を比較するために構成される。

メモリ手段３１４は、データ処理手段３１６の動作を制御する一連の命令を記憶するために構成される。このメモリ手段は単一のメモリモジュールあるいは多数のメモリからなる。メモリは恒久的あるいは再書き込み可能なデータ格納手段の他の形態と同じようにＲＡＭとＲＯＭの両方で構成される。メモリ手段３１４を使用するとき、ユーザ装置を動作可能にするプログラムを記憶し、また動作およびパラメータデータを記憶する。

データ処理手段３１６は、上述した実施形態に従って改良された方法のために、メモリ手段３１４に記憶されたプログラムの制御下で動作する。このプロセッサ手段は複数のプロッセサあるいは単一の処理装置から構成される。プロセッサ手段３１６は、とりわけ、受信信号に関連する１つ以上の信号品質パラメータ値を有効なデータから算出するために構成される。上記に示した方法に従って、使用するときに、測定コンポーネントによって測定された信号誤りパラメータ値が対応する閾値レベル（比較器３１２に決定されたとして）以下のとき、データ処理手段３１６は、受信信号の信号品質パラメータを決定するために、測定値の代わりに、対応する基準信号誤りパラメータ値を用いるようにプログラムされる。

ユーザ装置３００は、受信信号の１つ以上の信号誤りパラメータの閾値レベルを設定する閾値決定コンポーネント３１８を、また、含んでいる。この決定は測定コンポーネント３１０（あるいはユーザ装置３００における他の測定ハードウェア）によって行われる信号測定に基づいてなされる。

ある実施形態では、ユーザ装置３００は、測定パラメータ値が閾値レベル以下である場合、測定値に代わって用いられる１つ以上の信号誤りパラメータのための基準レベルを設定する基準レベル決定コンポーネント３２０をまた含んでいる。基準レベルは測定コンポーネント３１０（あるいはユーザ装置３００における他の測定ハードウェア）によって行われる信号測定に基づいて決定される。

当業者によって解されるように、比較器３１２、閾値決定コンポーネント３１８、および基準決定コンポーネント３２０は、プロセッサにおけるソフトウェアにより実現することができる。他方、それらはスタンドアロン型のハードウェア・コンポーネントで構成することができる。

この明細書で開示され、定義された発明は、テキストあるいは図面から言及または明白された複数の個々の特徴の全ての代わりとなる組み合わせに拡張されることは理解できよう。それら異なる組み合わせの全ては発明のさまざまな形態を構成する。

この明細書にて使われる用語「構成する」（あるいはその文法的な変形）は用語「含有する」に相当し、他の要素あるいは特徴の存在を排除するものではない。

本発明の第１の実施形態にかかる受信無線信号の信号品質パラメータ決定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態にかかるＷＣＤＭＡ網における受信ダウンリンク伝送のＳＩＲ決定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態にかかる無線電話通信網のユーザ装置を示す。

符号の説明

３００ ユーザ装置
３０２ ノードＢ（基地局）
３０４ セルラー無線電気通信網
３１０ 測定コンポーネント
３１２ 比較手段
３１４ メモリ手段
３１６ データ処理手段
３１８ 閾値決定コンポーネント
３２０ 基準決定コンポーネント

Claims (9)

1. 無線通信装置において、
   受信信号の干渉レベルを示す信号誤りパラメータ値を測定し、
   前記測定された信号誤りパラメータ値と閾値レベルとを比較し、
   前記測定された信号誤りパラメータ値が閾値レベル以下の場合、前記受信信号が示す値を最小の干渉レベルを示す基準信号誤りパラメータ値で除算することにより、信号品質パラメータ値を算出し、
   前記測定された信号誤りパラメータ値が閾値レベル以下でない場合、前記受信信号が示す値を前記測定された信号誤りパラメータ値で除算することにより、信号品質パラメータ値を算出し、
   前記基準信号誤りパラメータ値を、前記信号誤りパラメータ値を測定した受信信号と異なる受信信号から測定する、
   ことを特徴とする信号品質パラメータ決定方法。
2. 前記受信信号のうち少なくとも１つの信号から基準信号誤りパラメータ値を決定する、ことを、更に特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記基準信号誤りパラメータ値は所定値である、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記閾値レベルを前記受信信号のうち少なくとも１つの信号に基づいて決定する、ことを、更に特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記閾値レベルは、前記信号誤りパラメータ値が測定された信号が送信されたチャネルと異なるチャネルの電力に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ダウンリンク信号の合計電力値から所定の電力値を引いた値を、チャネルへの干渉を最小にする最小信号誤りパラメータ値として決定し、
   前記閾値レベルを前記最小信号誤りパラメータ値に設定する、こと特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記測定された信号誤りパラメータ値が所定の閾値レベル以下の場合、前記基準信号誤りパラメータ値と当該所定の閾値レベルとを対応させる、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 受信無線チャネルの信号対干渉比（ＳＩＲ）、又は、信号雑音比（ＳＮＲ）を決定するために用いる、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 受信信号の干渉レベルを示す信号誤りパラメータ値を測定する測定コンポーネントと、
   前記信号誤りパラメータ値と閾値レベルとを比較する比較手段と、
   前記信号誤りパラメータ値が閾値レベル以下の場合、前記受信信号が示す値を最小の干渉レベルを示す基準信号誤りパラメータ値で除算することにより、信号品質パラメータ値を算出し、前記信号誤りパラメータ値が閾値レベル以下でない場合、前記受信信号が示す値を前記信号誤りパラメータ値で除算することにより、信号品質パラメータ値を算出し、前記基準信号誤りパラメータ値を、前記信号誤りパラメータ値を測定した受信信号と異なる受信信号から測定するデータ処理手段と、を備える、
   ことを特徴とする信号品質パラメータ決定装置。

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