JP5129832B2

JP5129832B2 - 干渉波電力測定装置及び干渉波電力測定方法並びにｓｉｒ測定装置及びｓｉｒ測定方法

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Publication number: JP5129832B2
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Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を用いた移動通信システムにおいて干渉波信号の電力を測定する干渉波電力測定装置及び干渉波電力測定方法並びにＳＩＲ測定装置及びＳＩＲ測定方法に関する。

近年、携帯電話等の移動体通信網システムの通信方式として直交周波数変調方式が採用されている。例えば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）のＬＴＥ（Long Term Evolution）規格では、下り方向、すなわち基地局から移動局に向かう方向の通信方式としてＯＦＤＭ信号を用いたＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access：直交周波数分割多元接続）方式が採用されている。

移動体通信網システムでは、電話サービス地域内に互いに近接して多数の基地局が設置されている。電話サービス地域内における各地点において、各基地局からの電波を測定して、該当地点の電波状態を評価することは、新規に基地局を設置したり、設置済みの基地局を維持管理したりする際に非常に重要なことである。具体的には、移動体通信網システムではマルチパス障害やフェージングの影響を受け易いので、実際に基地局から発射された電波を、例えば、車載の測定装置によって受信し、ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio：希望波電力対干渉波電力比）等を測定することにより、サービスエリアの特定や確認を行う作業が行われる。

一般に、ＯＦＤＭ信号を用いた移動体通信網システムにおいては、時間軸方向及び周波数軸方向に離散的に配置されたパイロットシンボルを用いてＳＩＲを推定する手法がとられる。しかしながら、遅延波の存在するマルチパス環境下では、互いに異なる周波数に存在するパイロットシンボル間の複素振幅相関が低くなるため、ＳＩＲを正確に測定することができないという課題があった。

この課題の解決を図る手法としては、例えば、非特許文献１に開示されたＳＩＲ測定方法が知られている。このＳＩＲ測定法において、干渉波電力は以下の手順で求められる。
（１）ＦＦＴ処理により復調した同一時間の周波数の信号をＩＦＦＴ処理して時間領域の信号に変換し、遅延プロファイルに相当する信号を得る。
（２）遅延プロファイルに相当する信号を、ある一定の時間幅を持つ分割ウィンドウを用いて分割し、遅延波の影響が除去された信号を得る。
（３）遅延波の影響が除去された信号をＦＦＴ処理して周波数領域の信号を得る。
（４）上記（３）で得られた周波数領域の信号に対し、サブキャリア補正及び干渉波電力補正を適用して干渉波電力を求める。

鈴木基紹、他著「ＯＦＤＭシステムにおけるマルチパス環境下の高精度ＳＩＲ測定方法の検討」電子情報通信学会、信学技報、Ａ・Ｐ２００８−１６５、ｐｐ．９１−９６

しかしながら、非特許文献１に開示された従来の干渉波電力の測定方法では、前述のように比較的複雑な演算を行う構成となっているので、演算量が膨大となってしまうという課題があった。その結果、従来の測定方法を採用した測定装置では、干渉波電力の演算に多大な時間を要してしまい、リアルタイムでの測定が困難となるとともに、消費電力が増大してしまうこととなる。特に、携帯型の測定装置では、バッテリ駆動方式のため、消費電力の増大は回避すべき課題であった。

本発明は、前述のような事情に鑑みてなされたものであり、比較的少ない演算量で干渉波電力を求めることができる干渉波電力測定装置及び干渉波電力測定方法並びにＳＩＲ測定装置及びＳＩＲ測定方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る干渉波電力測定装置は、既知のパイロットシンボルを含む希望波信号成分と、この希望波信号成分に対して干渉する干渉波信号成分と、を含む信号を受信して前記干渉波信号成分の電力を測定する干渉波電力測定装置において、受信した受信波信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換するフーリエ変換手段（１３）と、前記受信波信号に含まれる受信パイロットシンボルの信号値と前記既知のパイロットシンボルの信号値との相関値を前記受信パイロットシンボルの受信時刻順及び周波数の低い順に算出する相関値算出手段（２２）と、前記相関値算出手段が算出した第１時刻における第１周波数の相関値と前記第１時刻の１つ前の第２時刻における前記第１周波数の相関値との差分である第１差分と、前記第１時刻における前記第１周波数の１つ前の第２周波数の相関値と前記第２時刻における前記第２周波数の相関値との差分である第２差分との差分を示す差分相関値を算出する差分相関値算出手段（１５）と、前記差分相関値の絶対値の二乗を積算した結果に基づいて前記干渉波信号成分の電力を算出する干渉波電力算出手段（１６）と、を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１に係る干渉波電力測定装置は、差分相関値の絶対値の二乗を積算して干渉波信号成分の電力を算出することにより、比較的少ない演算量で干渉波電力を求めることができる。

また、本発明の請求項２に係る干渉波電力測定装置は、前記干渉波電力算出手段は、次式に基づいて前記干渉波信号成分の電力の平均値Ｐ_Ｉを算出するものであり、

ここで、Ｎ（Ｎは０以上の整数）は前記時間軸方向の受信パイロットシンボルの番号、Ｍ（Ｍは０以上の整数）は前記周波数軸方向の受信パイロットシンボルの番号、Ｒ_ｎｍはｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とで表した受信パイロットシンボルの相関値を示す構成を有している。

この構成により、本発明の請求項２に係る干渉波電力測定装置は、上式［数１］に基づいて比較的少ない演算量で干渉波電力を求めることができる。

本発明の請求項３に係るＳＩＲ測定装置は、請求項１又は請求項２に記載の干渉波電力測定装置と、前記受信パイロットシンボルの受信電力を算出する受信電力算出手段（１７）と、前記干渉波信号成分の電力と前記受信パイロットシンボルの受信電力との比に基づいて希望波電力と干渉波電力との比を算出するＳＩＲ算出手段（１８）と、を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項３に係るＳＩＲ測定装置は、比較的少ない演算量でＳＩＲを求めることができる。

本発明の請求項４に係る干渉波電力測定方法は、既知のパイロットシンボルを含む希望波信号成分と、この希望波信号成分に対して干渉する干渉波信号成分と、を含む信号を受信して前記干渉波信号成分の電力を測定する干渉波電力測定方法において、受信した受信波信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換するフーリエ変換ステップと、前記受信波信号に含まれる受信パイロットシンボルの信号値と前記既知のパイロットシンボルの信号値との相関値を前記受信パイロットシンボルの受信時刻順及び周波数の低い順に算出する相関値算出ステップと、前記相関値算出ステップにおいて算出した第１時刻における第１周波数の相関値と前記第１時刻の１つ前の第２時刻における前記第１周波数の相関値との差分である第１差分と、前記第１時刻における前記第１周波数の１つ前の第２周波数の相関値と前記第２時刻における前記第２周波数の相関値との差分である第２差分との差分を示す差分相関値を算出する差分相関値算出ステップと、前記差分相関値の絶対値の二乗を積算した結果に基づいて前記干渉波信号成分の電力を算出する干渉波電力算出ステップと、を含む構成を有している。

この構成により、本発明の請求項４に係る干渉波電力測定方法は、差分相関値の絶対値の二乗を積算して干渉波信号成分の電力を算出することにより、比較的少ない演算量で干渉波電力を求めることができる。

また、本発明の請求項５に係る干渉波電力測定方法は、前記干渉波電力算出ステップにおいて、次式に基づいて前記干渉波信号成分の電力の平均値Ｐ_Ｉを算出し、

この構成により、本発明の請求項５に係る干渉波電力測定方法は、上式［数２］に基づいて比較的少ない演算量で干渉波電力を求めることができる。

本発明の請求項６に係るＳＩＲ測定方法は、請求項４又は請求項５に記載の干渉波電力測定方法における各ステップと、前記受信パイロットシンボルの受信電力を算出する受信電力算出ステップと、前記干渉波信号成分の電力と前記受信パイロットシンボルの受信電力との比に基づいて希望波電力と干渉波電力との比を算出するＳＩＲ算出ステップと、を含む構成を有している。

この構成により、本発明の請求項６に係るＳＩＲ測定方法は、比較的少ない演算量でＳＩＲを求めることができる。

本発明は、比較的少ない演算量で干渉波電力を求めることができるという効果を有する干渉波電力測定装置及び干渉波電力測定方法並びにＳＩＲ測定装置及びＳＩＲ測定方法を提供することができるものである。

本発明に係るＳＩＲ測定装置の一実施形態における適用例の説明図である。本発明に係るＳＩＲ測定装置の一実施形態において、受信したＯＦＤＭ信号に含まれるパイロットシンボル及びデータシンボルの配置を模式的に表した図である。本発明に係るＳＩＲ測定装置の一実施形態において、干渉波が無い環境で求めた相関値Ｒ_ｎｍのレベル変動を示すグラフである。本発明に係るＳＩＲ測定装置の一実施形態における構成を示すブロック図である。本発明に係るＳＩＲ測定装置の一実施形態において、第１相関回路から差分積算部までの動作例の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態におけるＳＩＲ測定装置１０は、移動体通信網システム１におけるＳＩＲを測定するものである。具体的には、測定者は、ＳＩＲ測定装置１０を測定車２に搭載して、複数の基地局３が設置された電話サービス地域内を移動しながら、各地点で各基地局３のアンテナ４からの電波５を受信し、該当地点におけるＳＩＲを測定する。

次に、本実施形態におけるＳＩＲ測定装置１０の構成を説明する前に、ＳＩＲ測定装置１０が算出する干渉波電力の算出原理について説明する。

図２は、受信した１フレームのＯＦＤＭ信号に対し、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理した後の信号を模式的に表したものであって、太線のブロックはパイロットシンボルを示し、その他のブロックはデータシンボルを示している。また、横軸方向は時間軸を示し、縦軸方向は周波数軸を示している。なお、ＯＦＤＭ信号を受信したＳＩＲ測定装置１０側では、パイロットシンボルの配置位置、振幅及び位相は既知であるとする。

図２に示すように、受信したパイロットシンボルの信号値をＳ_ＮＭで表す。ここで、Ｎは、パイロットシンボルの受信時刻ごとに付与した"０"以上の整数であって、Ｎが大きいほど受信時刻が遅いことを示している。また、Ｍは、ある受信時刻における周波数軸上の位置を示す"０"以上の整数であって、Ｍが大きいほど周波数が高いことを示している。以下、Ｎの任意の位置をｎ（＝０〜Ｎ）、Ｍの任意の位置をｍ（＝０〜Ｍ）で表す。また、Ｓ_ｎｍのパイロットシンボルに対し、Ｓ_ｎ−１ｍのパイロットシンボルを受信時刻が「１つ前」のパイロットシンボルという。また、Ｓ_ｎｍのパイロットシンボルに対し、Ｓ_ｎｍ−１のパイロットシンボルを周波数が「１つ前」のパイロットシンボルという。

次に、受信したパイロットシンボルＳ_ＮＭの既知信号をＣ_ＮＭとし、Ｓ_ＮＭに対応させたデータとして予め用意しておく。時間軸ｎ、周波数軸ｍの位置におけるパイロットシンボルＳ_ｎｍと、既知信号Ｃ_ｎｍの複素共役との相関値Ｒ_ｎｍは、次式［数３］により算出することができる。ここで、記号"＊"は複素共役を示す。

図３は、接続中の基地局以外の他の基地局からの干渉波が無い環境で移動しながらＯＦＤＭ信号を受信した際の相関値Ｒ_ｎｍのレベル変動を求めた結果を示すグラフであって、周波数軸ｍ＝１〜２５、時間軸（ｎ−１）及び（ｎ）における相関値Ｒ_ｎｍのレベル変動を示している。図３に示すように、実際のＯＦＤＭ信号は、他の基地局からの干渉波が無い場合でもマルチパス障害やフェージングの影響を受けて、周波数軸、時間軸に沿って変動している。したがって、正しい干渉波電力を測定するためには、マルチパス障害やフェージングの影響を除去する必要がある。

本発明の発明者は、図３において、時間軸（ｎ−１）の測定データと、時間軸（ｎ）の測定データとでは、周波数軸（ｍ）ごとに相関値Ｒ_ｎｍのレベルは互いに異なっているが、両者とも同様な変動をしており、両者間の差がほぼ一定とみなせることに着目した。そして、干渉波が無い場合において、時間軸上及び周波数軸上で互いに隣接する相関値Ｒ_ｎｍ間の変化量、すなわち、Ｒ_ｎ−１ｍからＲ_ｎｍまでの変化量と、Ｒ_{ｎ−１ｍ−１}からＲ_ｎｍ−１までの変化量とが同じであると仮定することができれば、次式［数４］により平均干渉波電力Ｐ_Ｉを求める式が成立することを見出した。

以下、平均干渉波電力Ｐ_Ｉが上式［数４］により求まることの証明を行う。
干渉波信号成分を考慮した場合の相関値Ｒ_ｎｍは、次式［数５］に示すように、干渉波信号成分を含まない相関値Ｐ_ｎｍと、干渉波信号Ｉ_ｎｍとの和で表すことができる。

次に、Ｒ_ｎ−１ｍからＲ_ｎｍまでの変化量と、Ｒ_{ｎ−１ｍ−１}からＲ_ｎｍ−１までの変化量との差の絶対値を二乗した値は、上式［数５］を用いて次式［数６］で得られる。

ここで、前述のように、Ｒ_ｎ−１ｍからＲ_ｎｍまでの変化量と、Ｒ_{ｎ−１ｍ−１}からＲ_ｎｍ−１までの変化量とが同じであると仮定しているので、次式［数７］が成立する。

したがって、次式［数８］が得られる。

ここで、右辺の絶対値の二乗を求めるには、右辺の｜｜内の各項にその複素共役を掛け合わせればよいので、次式［数９］が得られる。

上式［数９］の最終式において、第１項から第４項までは、時間軸（ｎ）、時間軸（ｎ−１）における干渉波信号成分とその複素共役とを乗算したものなので相関がとれ、干渉波信号成分の電力（干渉波電力）を表している。

一方、上式［数９］の最終式において、第５項以降は無相関な干渉波信号成分の積を足し合わせたものなので、ある程度足し合わせれば、第５項以降の合計は"０"に収束するため、第５項以降は無視することができる。よって、次式［数１０］が得られる。

前述のように、右辺は干渉波電力を表しているので、上式［数１０］の左辺について、ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍの範囲で積算して平均化すれば、平均干渉波電力Ｐ_Ｉを算出することができる。

ここで、上式［数１０］で求まる干渉波電力は、右辺に示すように、パイロットシンボル４個分に相当する干渉波電力であるので、１個あたりの平均干渉波電力は１／４倍する必要がある。さらに、上式［数１０］の左辺の値を、ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍの範囲で積算するので、１個あたりの平均干渉波電力は１／（ＮＭ）倍する必要がある。すなわち、平均干渉波電力Ｐ_Ｉは、前述の式［数４］によって算出できることが証明された。

次に、本実施形態におけるＳＩＲ測定装置１０の構成について説明する。

図４に示すように、本実施形態におけるＳＩＲ測定装置１０は、受信アンテナ１１、受信部１２、ＦＦＴ部１３、相関部２０、遅延部１４、比較部１５、差分積算部１６、平均受信電力算出部１７、ＳＩＲ算出部１８、表示部１９を備えている。ここで、相関部２０は、既知信号記憶回路２１、第１相関回路２２、第２相関回路２３を備えている。なお、ＦＦＴ部１３、第１相関回路２２、比較部１５及び差分積算部１６は、本発明に係る干渉波電力測定装置を構成する。また、前述の構成において、相関部２０、比較部１５、差分積算部１６、平均受信電力算出部１７、ＳＩＲ算出部１８は、ＣＰＵ及びこのＣＰＵを機能させるためのプログラムを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成できる。

受信アンテナ１１は、基地局３（図１参照）から出射されたＯＦＤＭ信号成分を含むＲＦ（無線周波数）信号の電波を受信し、受信した電波信号を受信部１２に出力するようになっている。

受信部１２は、受信アンテナ１１が受信したＲＦ信号を予め定められた周波数のＩＦ（中間周波数）信号に変換した後、ＩＦ信号をアナログ値からデジタル値に変換してＦＦＴ部１３に出力するようになっている。

ＦＦＴ部１３は、受信部１２から出力される時間領域の信号を周波数領域の信号に変換するようになっている。このＦＦＴ部１３は、本発明に係るフーリエ変換手段を構成する。ＦＦＴ部１３から出力される信号は、前述した図２に示すように、データシンボルの信号成分と、パイロットシンボルの信号成分とを含む。

既知信号記憶回路２１は、図２に示したパイロットシンボルＳ_ＮＭの既知信号であるＣ_ＮＭをＳ_ＮＭに対応させたパターンで予め記憶するようになっている。

相関部２０において第１相関回路２２は、時間軸ｎ、周波数軸ｍの位置におけるパイロットシンボルＳ_ｎｍと、既知信号Ｃ_ｎｍの複素共役との相関値Ｒ_ｎｍを前述の式［数３］により算出するようになっている。この第１相関回路２２は、本発明に係る相関値算出手段を構成する。

また、第１相関回路２２は、算出した相関値Ｒ_ｎｍを受信時刻順に比較部１５及び遅延部１４にそれぞれ出力するようになっている。図２を用いて具体的に説明すると、第１相関回路２２は、時間軸ｎ＝０である"Ｓ_００"の列での相関値Ｒ_００、Ｒ_０１・・・Ｒ_０Ｍを算出して出力し、時間軸ｎ＝１である"Ｓ_１０"の列での相関値Ｒ_１０、Ｒ_１１・・・Ｒ_１Ｍを算出して出力し、時間軸ｎ＝２である"Ｓ_２０"の列での相関値Ｒ_２０、Ｒ_２１・・・Ｒ_２Ｍを算出して出力し、というように受信時刻順に相関値Ｒ_ｎｍを算出し、順次、比較部１５及び遅延部１４にそれぞれ出力する。

第２相関回路２３は、パイロットシンボルＳ_ｎｍと、その複素共役Ｓ_ｎｍ ^＊との相関を算出して、次式［数１１］により受信電力Ｐ_ｎｍを算出するようになっている。また、第２相関回路２３は、算出した受信電力Ｐ_ｎｍを受信時刻順に、すなわち、前述の第１相関回路２２と同様に、平均受信電力算出部１７に出力するようになっている。

なお、次式［数１２］により受信電力Ｐ_ｎｍを求めてもよい。

遅延部１４は、第１相関回路２２が算出した相関値Ｒ_ｎｍを、比較部１５と同時に入力し、１タイミング遅らせて比較部１５に出力するようになっている。例えば、第１相関回路２２が時間軸ｎ＝２の相関値Ｒ_２ｍを出力したとき、遅延部１４は相関値Ｒ_２ｍを入力するとともに、受信時刻が１つ前のパイロットシンボルでの相関値Ｒ_１ｍを比較部１５に出力する。

比較部１５は、第１相関回路２２が算出した相関値Ｒ_ｎｍと、遅延部１４からの相関値Ｒ_ｎ−１ｍとを比較して、両者間の差分Ｄを次式［数１３］により算出するようになっている。この比較部１５は、本発明に係る差分相関値算出手段を構成する。

上式［数１３］に示すように、差分Ｄは、時刻ｎにおける周波数ｍの相関値Ｒ_ｎｍと時刻ｎの１つ前の時刻（ｎ−１）における周波数ｍの相関値Ｒ_ｎ−１ｍとの差分から、時刻ｎにおける周波数ｍの１つ前の周波数（ｍ−１）の相関値Ｒ_ｎｍ−１と時刻（ｎ−１）における周波数（ｍ−１）の相関値Ｒ_{ｎ−１ｍ−１}との差分を減じたものである。

差分積算部１６は、比較部１５が算出した差分Ｄの絶対値を二乗した後、ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍの範囲で積算するようになっている。また、差分積算部１６は、差分Ｄの積算値から平均干渉波電力Ｐ_Ｉを前述の式［数４］により算出するようになっている。この差分積算部１６は、本発明に係る干渉波電力算出手段を構成する。

平均受信電力算出部１７は、第２相関回路２３が算出した受信電力Ｐ_ｎｍを受信時刻順に入力し、次式［数１４］により平均受信電力Ｐ_Ｒを算出するようになっている。この平均受信電力算出部１７は、本発明に係る受信電力算出手段を構成する。

ＳＩＲ算出部１８は、差分積算部１６が算出した平均干渉波電力Ｐ_Ｉと、平均受信電力算出部１７が算出した平均受信電力Ｐ_Ｒとから次式［数１５］により平均希望波受信電力Ｐ_Ｓを算出するようになっている。

また、ＳＩＲ算出部１８は、平均希望波受信電力Ｐ_Ｓと平均干渉波電力Ｐ_Ｉとから次式［数１６］によりＳＩＲを算出するようになっている。すなわち、ＳＩＲ算出部１８は、本発明に係るＳＩＲ算出手段を構成する。

表示部１９は、例えば液晶ディスプレイを備え、ＳＩＲ算出部１８が算出したＳＩＲを表示するようになっている。なお、表示部１９に、平均干渉波電力Ｐ_Ｉ、平均受信電力Ｐ_Ｒ、平均希望波受信電力Ｐ_Ｓ等を表示させる構成としてもよい。

次に、本実施形態におけるＳＩＲ測定装置１０の動作について図１〜図５に基づき説明する。

受信アンテナ１１は、基地局３から出射されたＯＦＤＭ信号成分を含むＲＦ信号の電波を受信し、受信した電波信号を受信部１２に出力する。

受信部１２は、受信アンテナ１１が受信したＲＦ信号を予め定められた周波数のＩＦ信号に変換した後、ＩＦ信号をアナログ値からデジタル値に変換してＦＦＴ部１３に出力する。

ＦＦＴ部１３は、受信部１２から出力される時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する（フーリエ変換ステップ）。そして、ＦＦＴ部１３は、図２に示したデータシンボルの信号成分と、パイロットシンボルの信号成分とを含む受信信号を、受信時刻順に、相関部２０の第１相関回路２２及び第２相関回路２３にそれぞれ出力する。

第１相関回路２２は、受信時刻順に、データシンボルの信号成分と、パイロットシンボルの信号成分とを含む信号を入力するとともに、既知信号記憶回路２１から既知信号Ｃ_ｎｍを読み出す。そして、第１相関回路２２は、パイロットシンボルＳ_ｎｍと、既知信号Ｃ_ｎｍの複素共役との相関値Ｒ_ｎｍを前述の式［数３］により算出し（相関値算出ステップ）、遅延部１４及び比較部１５に出力する。

以下、第１相関回路２２から差分積算部１６までの動作を具体的に説明するため、対象とするパイロットシンボルＳ_ｎｍが、ｎ＝０〜３、ｍ＝０〜２で構成されるものとする。この場合、第１相関回路２２が算出した相関値Ｒ_ｎｍは、図５に示すようになる。

すなわち、第１相関回路２２は、時間軸（ｎ＝０）において、パイロットシンボル"Ｓ_００、Ｓ_０１、Ｓ_０２"を入力し、既知信号Ｃ_ｎｍの複素共役である"Ｃ_００ ^＊、Ｃ_０１ ^＊、Ｃ_０２ ^＊"とのそれぞれの相関値Ｒ_ｎｍを算出する。その結果、第１相関回路２２は、時間軸（ｎ＝０）における相関値"Ｒ_００、Ｒ_０１、Ｒ_０２"を得て、遅延部１４及び比較部１５に出力する。

同様に、第１相関回路２２は、時間軸（ｎ＝１）における相関値"Ｒ_１０、Ｒ_１１、Ｒ_１２"、時間軸（ｎ＝２）における相関値"Ｒ_２０、Ｒ_２１、Ｒ_２２"、時間軸（ｎ＝３）における相関値"Ｒ_３０、Ｒ_３１、Ｒ_３２"を得て、遅延部１４及び比較部１５に出力する。

図５における遅延部１４及び比較部１５の説明図は、第１相関回路２２が、時間軸（ｎ＝３）における相関値"Ｒ_３０、Ｒ_３１、Ｒ_３２"を出力した時点を示している。比較部１５においては、時間軸（ｎ＝３）における相関値"Ｒ_３０、Ｒ_３１、Ｒ_３２"とともに、時間軸（ｎ＝３）の１つ前である時間軸（ｎ＝２）の相関値"Ｒ_２０、Ｒ_２１、Ｒ_２２"が入力されている。

前述のように、比較部１５は、［数１３］により差分Ｄを求めるようになっているので、時間軸（ｎ＝３）と（ｎ＝２）とにおける差分として［（Ｒ_３１−Ｒ_２１）−（Ｒ_３０−Ｒ_２０）］と、［（Ｒ_３２−Ｒ_２２）−（Ｒ_３１−Ｒ_２１）］とが得られる（差分相関値算出ステップ）。そして、比較部１５は、これらの差分のデータを差分積算部１６に出力する。

差分積算部１６は、既に、比較部１５から入力済みの、時間軸（ｎ＝１）と（ｎ＝０）とにおける差分データ３１、時間軸（ｎ＝２）と（ｎ＝１）とにおける差分データ３２を有している。さらに、差分積算部１６は、今回、比較部１５から入力する時間軸（ｎ＝３）と（ｎ＝２）とにおける差分データ３３を有することとなる。そして、差分積算部１６は、差分データ３１、３２、３３に各２つずつ含まれる差分データの絶対値をそれぞれ二乗して積算し、積算値に１／（４ＮＭ）を乗じて平均化することによって、平均干渉波電力Ｐ_Ｉを算出する（干渉波電力算出ステップ）。

図４に戻り、第２相関回路２３は、パイロットシンボルＳ_ｎｍと、その複素共役Ｓ_ｎｍ ^＊との相関を算出して、前述の式［数１１］により受信電力Ｐ_ｎｍを算出する。また、第２相関回路２３は、算出した受信電力Ｐ_ｎｍを受信時刻順に平均受信電力算出部１７に出力する。

平均受信電力算出部１７は、第２相関回路２３が算出した受信電力Ｐ_ｎｍを受信時刻順に入力し、前述の式［数１４］により平均受信電力Ｐ_Ｒを算出する。算出された平均受信電力Ｐ_Ｒのデータは、ＳＩＲ算出部１８に送られる。

ＳＩＲ算出部１８は、差分積算部１６が算出した平均干渉波電力Ｐ_Ｉと、平均受信電力算出部１７が算出した平均受信電力Ｐ_Ｒとから、前述の式［数１５］により平均希望波受信電力Ｐ_Ｓを算出する（受信電力算出ステップ）。また、ＳＩＲ算出部１８は、平均希望波受信電力Ｐ_Ｓと平均干渉波電力Ｐ_Ｉとから前述の式［数１６］によりＳＩＲを算出する（ＳＩＲ算出ステップ）。算出されたＳＩＲのデータは、表示部１９に送られ表示部１９は、ＳＩＲ算出部１８が算出したＳＩＲを表示する。

以上のように、本実施形態におけるＳＩＲ測定装置１０によれば、比較部１５は、［数１３］により差分相関値を求め、差分積算部１６は、差分相関値の絶対値の二乗を積算したのち干渉波信号成分の電力の平均値を算出する構成としたので、比較的少ない演算量で干渉波電力を求めることができる。

また、本実施形態におけるＳＩＲ測定装置１０によれば、平均受信電力算出部１７は、パイロットシンボルの受信電力の平均値を算出し、ＳＩＲ算出部１８は、干渉波信号成分の電力の平均値とパイロットシンボルの受信電力の平均値との比に基づいて希望波電力と干渉波電力との比であるＳＩＲを算出する構成としたので、比較的少ない演算量でＳＩＲを算出することができる。

また、本実施形態におけるＳＩＲ測定装置１０は、比較的少ない演算量で干渉波電力及びＳＩＲを求めることができるので、干渉波電力及びＳＩＲの演算時間の短縮化を図ることができる。その結果、ＳＩＲ測定装置１０は、干渉波電力及びＳＩＲのリアルタイム測定を容易に行うことができ、しかも消費電力の低減化を図ることができる。

なお、前述の実施形態において、ＳＩＲ測定装置１０を車載する構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電話サービス地域内を測定者が歩行移動しながらＳＩＲを測定できる携帯タイプの構成としても同様の効果が得られる。

また、ＳＩＲ測定装置１０が、ＧＰＳの位置情報や車速パルス信号等に連動して、ＳＩＲを算出するようにしてもよい。

また、前述の実施形態では、受信したパイロットシンボルＳ_ｎｍと、既知信号Ｃ_ｎｍの複素共役Ｃ_ｎｍ ^＊との積により、相関値Ｒ_ｎｍを算出していたが、受信したパイロットシンボルＳ_ｎｍの複素共役Ｓ_ｎｍ ^＊を求め、既知信号Ｃ_ｎｍを予め用意しておき、このＳ_ｎｍ ^＊とＣ_ｎｍとの積により、相関値Ｒ_ｎｍを算出する構成としてもよい。

また、前述の実施形態では、差分相関値の絶対値の二乗を積算した後、積算値に１／（４ＮＭ）を乗じて算出した平均干渉波電力と、別途算出した平均受信電力との比によりＳＩＲを算出していたが、これ以外の演算でもよい。例えば、差分相関値の絶対値の二乗を積算した値と、平均受信電力に４ＮＭを乗じた値との比によりＳＩＲを算出してもよい。つまり、ＳＩＲを求めるにあたっては、干渉波電力に対応する値と、受信電力に対応する値とが、比を算出できるような関係になっていればよい。

以上のように、本発明に係る干渉波電力測定装置及び干渉波電力測定方法並びにＳＩＲ測定装置及びＳＩＲ測定方法は、比較的少ない演算量で干渉波電力を求めることができるという効果を有し、ＯＦＤＭ信号を用いた移動通信システムにおいて干渉波信号の電力を測定する干渉波電力測定装置及び干渉波電力測定方法並びにＳＩＲ測定装置及びＳＩＲ測定方法等として有用である。

１移動体通信網システム
２測定車
３基地局
４アンテナ
５電波
１０ＳＩＲ測定装置
１１受信アンテナ
１２受信部
１３ＦＦＴ部（フーリエ変換手段）
１４遅延部
１５比較部（差分相関値算出手段）
１６差分積算部（干渉波電力算出手段）
１７平均受信電力算出部（受信電力算出手段）
１８ＳＩＲ算出部（ＳＩＲ算出手段）
１９表示部
２０相関部
２１既知信号記憶回路
２２第１相関回路（相関値算出手段）
２３第２相関回路
３１、３２、３３差分データ

Claims

既知のパイロットシンボルを含む希望波信号成分と、この希望波信号成分に対して干渉する干渉波信号成分と、を含む信号を受信して前記干渉波信号成分の電力を測定する干渉波電力測定装置において、
受信した受信波信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換するフーリエ変換手段（１３）と、
前記受信波信号に含まれる受信パイロットシンボルの信号値と前記既知のパイロットシンボルの信号値との相関値を前記受信パイロットシンボルの受信時刻順及び周波数の低い順に算出する相関値算出手段（２２）と、
前記相関値算出手段が算出した第１時刻における第１周波数の相関値と前記第１時刻の１つ前の第２時刻における前記第１周波数の相関値との差分である第１差分と、前記第１時刻における前記第１周波数の１つ前の第２周波数の相関値と前記第２時刻における前記第２周波数の相関値との差分である第２差分との差分を示す差分相関値を算出する差分相関値算出手段（１５）と、
前記差分相関値の絶対値の二乗を積算した結果に基づいて前記干渉波信号成分の電力を算出する干渉波電力算出手段（１６）と、を備えたことを特徴とする干渉波電力測定装置。
前記干渉波電力算出手段は、次式に基づいて前記干渉波信号成分の電力の平均値Ｐ_Ｉを算出するものであり、

ここで、Ｎ（Ｎは０以上の整数）は前記時間軸方向の受信パイロットシンボルの番号、Ｍ（Ｍは０以上の整数）は前記周波数軸方向の受信パイロットシンボルの番号、Ｒ_ｎｍはｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とで表した受信パイロットシンボルの相関値を示すことを特徴とする請求項１に記載の干渉波電力測定装置。
請求項１又は請求項２に記載の干渉波電力測定装置と、前記受信パイロットシンボルの受信電力を算出する受信電力算出手段（１７）と、前記干渉波信号成分の電力と前記受信パイロットシンボルの受信電力との比に基づいて希望波電力と干渉波電力との比を算出するＳＩＲ算出手段（１８）と、を備えたことを特徴とするＳＩＲ測定装置。
既知のパイロットシンボルを含む希望波信号成分と、この希望波信号成分に対して干渉する干渉波信号成分と、を含む信号を受信して前記干渉波信号成分の電力を測定する干渉波電力測定方法において、
受信した受信波信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換するフーリエ変換ステップと、
前記受信波信号に含まれる受信パイロットシンボルの信号値と前記既知のパイロットシンボルの信号値との相関値を前記受信パイロットシンボルの受信時刻順及び周波数の低い順に算出する相関値算出ステップと、
前記相関値算出ステップにおいて算出した第１時刻における第１周波数の相関値と前記第１時刻の１つ前の第２時刻における前記第１周波数の相関値との差分である第１差分と、前記第１時刻における前記第１周波数の１つ前の第２周波数の相関値と前記第２時刻における前記第２周波数の相関値との差分である第２差分との差分を示す差分相関値を算出する差分相関値算出ステップと、
前記差分相関値の絶対値の二乗を積算した結果に基づいて前記干渉波信号成分の電力を算出する干渉波電力算出ステップと、を含むことを特徴とする干渉波電力測定方法。
前記干渉波電力算出ステップにおいて、次式に基づいて前記干渉波信号成分の電力の平均値Ｐ_Ｉを算出し、

ここで、Ｎ（Ｎは０以上の整数）は前記時間軸方向の受信パイロットシンボルの番号、Ｍ（Ｍは０以上の整数）は前記周波数軸方向の受信パイロットシンボルの番号、Ｒ_ｎｍはｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とｍ（ｍ＝１〜Ｍ）とで表した受信パイロットシンボルの相関値を示すことを特徴とする請求項４に記載の干渉波電力測定方法。
請求項４又は請求項５に記載の干渉波電力測定方法における各ステップと、前記受信パイロットシンボルの受信電力を算出する受信電力算出ステップと、前記干渉波信号成分の電力と前記受信パイロットシンボルの受信電力との比に基づいて希望波電力と干渉波電力との比を算出するＳＩＲ算出ステップと、を含むことを特徴とするＳＩＲ測定方法。