JPH06502291A - 移動局のドプラー周波数を見積る方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 移動局のドプラー周波数を見積る方法及び装置発明の分野 本発明は、基地局と移動局間で情報を送信するための複数のチャンネルを有する セルラー移動無線システムに関するものである。特に本発明は、移動局のドプラ ー周波数を見積る方法及び装置に関するものである。

発明の背景 セルラー移動無線システムにおいて、無線チャンネル上で接続の確立した移動局 が、あるセルから別のセルへ移動するときに確立された接続を維持することがで きるようにすることは基本的なことである。この場合、これらのセルは別の基地 局または同じ基地局によりサービスを受ける。無線チャンネル上で接続の確立し た移動局が同じセル内を移動するとき、および使用している無線チャンネルに妨 害か増加したときに、無線チャンネル上で確立された接続を維持することかでき るようにすることも大変望ましいことである。移動局かセルラー無線システム内 を移動するときに、確立された接続を維持することかできるプロセスは、一般に ハントオフと呼ばれる。

セルラー移動無線システムの大容量化の要求か増すに従い、移動局から受信した データを処理するとき、あるいはハンドオフの要求を処理するときに、移動局の 速度を決定てきることが増々重要になってきた。空きチャンネルにハンドオフす るのを待っている移動局のために待ち行列を設定する移動セルラーシステムでは 、との移動局か最初に空きチャンネルを利用するかを決定する際に、移動局の速 度を考慮に入れないと問題か起きる。例えば、２個の移動局か空きチャンネルの 利用をハンドオフ待ち行列内で待っているとする。第１の移動局は非常に速く移 動しており、第２の移動局は非常にゆっくり移動しているとする。もし第１の移 動局がハンドオフを要求する前に第２の移動局がハンドオフを要求したならば、 たとえ基地局と第１の移動局間の信号の強さが急速に減衰中であったとしても、 第２の移動局に最初に利用可能な空きチャンネルか与えられるであろう。その結 果、第１の移動局は利用可能なチャンネルを受け取らないうちに、その信号を完 全に失って、通話が切れてしまうかも知れない。この問題は個々のセルか小さく なり、システムの容量か増加するにつれて、ますます深刻になるであろう。

移動電話システムで受信信号の位相と強度か変動するのは、移動局か移動するせ いである。短期間の変動はマルチパス伝播に依存し、短期間フェーディング、マ ルチパスフェーディング、あるいはジャストフェーディングと呼ばれる。フェー ディングの最高周波数はドプラー周波数と呼ばれ、移動局の速度に比例する。受 信信号の位相と強度におけるもう一つの変動は長期間変動であり、これは移動局 と基地局間の伝播損失の変化のせいで起こる。この変動率も移動局の速度に依存 するので、例えばドプラー周波数に依存する。

セルラー移動無線システムでは、移動局から受信した信号中のデータを検知する のに検知アルゴリズムか使用される。しかし、ゆっくりと移動する移動局の場合 に良く働らく検知アルゴリズムもあれば、速く移動する移動局の場合にうまく働 らく検知アルゴリズムもある。大部分の従来のシステムで使われている検知アル ゴリズムは、通常速く移動する移動局から受信した信号を最適化するものである 。その結果、ゆっくり移動する移動局に対する最適解は得られない。

発明の要約 本発明は従来技術の欠点を克服するものであって、通話ハンドオフの間と、受信 信号中のデータを検知しているときに移動局の速度を考慮するものである。本発 明において移動局の速度は移動局かハンドオフを要求したときに決められる。そ の結果、移動局の速度に従ってハンドオフ待ち行列の優先権か与えられる。例え ば、高速で移動中の移動局の方が、低速で移動中の移動局よりも高い優先度か与 えられる。その結果、低速で移動中の移動局よりも速く信号を失いつつある高速 で移動中の移動局か最初に利用可能な空きチャンネルを受け取る。その結果、通 話の切断される移動局は少なくなる。

さらに、受信信号中のデータを検知するためにとの検知アルゴリズムを使うべき かを決めるとき、移動局の速度を使用することかできる。その結果、セルラー移 動無線システムは個々の移動局毎に最良の結果をもたらす検知アルゴリズムを選 択することかできる。

本発明の一実施例では、最初に送信機と受信機間のチャンネルについて見積り値 を決めることによって、ドプラー周波数の見積り値を決める。このチャンネルは 、送信機と受信機間における位相と信号振幅のすへての変化を生ずるインパルス 応答を伴なう線形伝達関数であるとみなされる。いくつかのチャンネル見積り値 を異なる時刻で作成し、チャンネル見積り値開の差を用いて移動局のａｌｇのド プラー周波数を決定する。

図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施例を詳細に説明するために、以下次の図面を参照すること にする。

１１図はセル、移動スイッチングセンター、基地局および移動局を存するセルラ ー移動無線システムの一部を示す。

第２図は送信機と受信機の関係を示すブロック図である。

第３図は本発明による方法において用いられる回路機構のブロック図である。

第４図はドプラー周波数の計算を示す流れ図である。

詳細な説明 第１図はセルラー移動無線システムにおけるセルＣｌ−Ｃｌ０を示す。通常本発 明によるセルラー無線システムでは１０個より多くのセルを含むか、説明を簡単 にするために、本明細書では第１１ｍに示した簡略な形を用いて説明することに する。

各セルＣｌ−Ｃｌ０内には、各セルと同じ参照番号を付した基地局Ｂｌ−ＢＩＯ がある。第１図に示した基地局はセルの中心付近に設置されていて、全方向性ア ンテナを存している。したかってセルＣｌ−Ｃｌ０は六角形で模式図化しである 。しかし、隣接セルの基地局をセルの境界付近で共有設置してもよい。その場合 には当業者に周知のように指向性アンテナを存する。第１図には９個の移動局Ｍ 　ｌ　−Ｍ　９も示してあり、これらはセル内とセル間を移動することかできる 。代表的なセルラー無線システムとしては、通常９個のセルラー移動局があるだ ろう。事実、基地局は複数あるから、通常移動局の数はその何倍もあるか、本発 明を説明する目的には、少ない数の移動局で充分である。

第１図には移動スイッチングセンターＭＳＣも示しである。第１［Ｊに示した移 動スイッチングセンターＭＳＣは、ケーブルによって１０個すべての基地局Ｂｌ −Ｂ］Ｏに接続されている。移動スイッチングセンターＭＳＣはまた固定公衆交 換電話回線網にもケーブルによって接続されている。移動スイッチングセンター ＭＳＣから基他局Ｂｌ−ＢＩＯに接続されているケーブルと、固定回線網に接続 されているケーブルは、一部だけ図示しである。

図示した移動スイッチングセンターＭＳＣに加えて、第１図に示されてない基地 局にケーブルで接続されている別の移動スイッチングセンターかあってもよい。

ケーブル以外の手段、例えば固定無線リンクを用いて、基地局Ｂｌ−ＢＩＯと移 動スイッチングセンター〜ＩＳＣとを接続してもよい。移動スイッチングセンタ ーＭＳＣと、基地局Ｂｌ−ＢＩＯと、移動局Ｍ　１−　Ｍ　９はすへてコンピュ ータで制御される。第２図は送信機ＩＯと受信機１４間の接続の概観図である。

本発明の一実施例では、送信機ＩＯは移動局の中にあり、受信機１４は基地局の 中にある。送信機１０はチャンネル１２を介して受信機１４に信号を送る。この チャンネルはインノくルス応答ｈ　（ｔ）を存する線形伝達関数であって、送信 機と受信機間の位相と信号の強さに関してあらゆる変化をつくりたす。送信信号 ｓ　（ｔ）は、チャンネル見積値くルス応答ｈ　（ｔ）により受信信号ｒ　（ｔ ）に変換されて、チャンネル見積り器１６に送られる。ここではｈ　（ｔ）の離 散的な近似値を計算してｈ　（ｎ）を出力する。離散的な近似値ｈ　（ｎ）はそ れからフェーディング周波数見積り器１８に送られ、ここで移動局のドプラー周 波数の見積りか行われる。

第３図はフェーディング周波数見積り器１８に含まれる要素の詳細である。フェ ーディング周波数見積り器の回路はＤサンプルだけチャンネル見積値を遅らすだ めの遅延回路りを含む。加算器２４は一方かＤサンプルだけ遅れている２個のチ ャンネル見積り値開の差をつくるのに用いられる。ｈａ算器２４の結果である信 号Ｖｊ（ｎ）は２個のチャンネル見積り値の差に等しい。この回路はまた、ノイ ズと信号の変調残とを減らすためのローパスフィルタ２６．３０．３４を含む。

本回路はまた二乗回路２８と３２を含み、それぞれＶｊ（ｎ）信号とｈ　ｊ　（ ｎ）信号を二乗する。二乗回路２８と３２の代わりに絶対値計算器を用いて、信 号の振幅を計算することもできる。最後に、本回路は２個の信号で割り算をする ための比較要素を含む。

ここで、第４図を用いて第３図のフ二−ディング周波数見積り器の動作を詳細に 説明する。受信機１４か送信機ＩＯから信号を受信すると、チャンネル見積り器 １６は時刻ｔｌにおけるインパルス応答ｈ　（ｔ）のチャンネル見積り値を計算 する。それからステップ５２で、時刻ｔ２における第２のチャンネル見積り鎖成 分を計算するか、これはＤサンプルだけ遅れている。それからステップ５４で、 加算器２４は２個のチャンネル見積り鎖成分ｈｊ（ｎ）とｈ　ｊ　（ｎ−Ｄ）と の差を計算する。２個の信号間の差が信号Ｖｊ　（ｎ）である。それから信号Ｖ ｊ　（ｎ）をローパスフィルタ２６にかけて、ノイズと信号の変調残を減らす。

このことは、ノイズ環境下で有用なドプラー周波数見積り値を得るために必須で ある。

それからステップ５８てＶｊ（ｎ）信号を二乗する。それからステップ６０て、 信号Ｖｊ（ｎ）の二乗値をローパスフィルタ３０にかける。一方ステップ６２で ｈｊ（ｎ）信号を二乗して、ステップ６４てそれをローパスフィルター３４にか ける。最後にステップ６６で、信号Ｖｊ（ｎ）の二乗値を信号ｈ　ｊ　（ｎ）の 二乗値で割って信号を正規化する。結果は移動局のドプラー周波数の二乗に比例 する。その結果、移動局のおよそのドプラー周波数を決定することにより、移動 局の速度を見積ることかできる。

以上説明したように、本発明は移動局のドプラー周波数の近似値を決定するもの である。その結果、セルラー移動無線システムは移動局のドプラー周波数、すな わち速度を用いて、ハントオフ待ち行列に優先権を与えたり、適当な検出アルゴ リズムを選択したりすることかできる。

本発明を好ましい実施例について説明したか、限定的な意味をもつものではない 。本発明の真の範囲と広い観点に立った思想から逸脱することなく、請求の範囲 内で種種の変更か可能である。

国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　サンプル、ペンブト　アンデルススウェーデン国ニス　−１９ ４６０アツプランズ　ベースビイ、パールベーゲン（７２）発明者　ワールスト ローム、ラルス　ペータースウェーデン国ニス　−１６２２２バーリグビイ、オ ーンゲルマンナガタシ　１１７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数の基地局と複数の移動局とを有するセルラー移動無線システムにおける 移動局のドプラー周波数を見積る方法において、 送信機と受信機間の信号に対して、複数の異なる時刻でチャンネル見積り値成分 を決定して、第１と第２の信号を発生するステップと、 前記第１と第２の信号の差を計算して、第３の信号を発生するステップと、 前記第３の信号と前記第１の信号の振幅を計算するステップと、 を含むことを特徴とする、移動局のドプラー周波数の見積り方法。 ２．請求項１記載の方法において、前記第２の信号をあらかじめ定められた時間 だけ遅延させることを特徴とする、移動局のドプラー周波数の見積り方法。 ３．請求項１記載の方法において、前記第３の信号をフィルタに通してノイズと 変調残を減らすステップを更に含むことを特徴とする、移動局のドプラー周波数 の見積り方法。 １．請求項３記載の方法において、前記第３の信号はローパスフィルタを通すこ とを特徴とする、移動局のドプラー周波数の見積り方法。 ５．請求項１記載の方法において、前記第３の信号と前記第１の信号を二乗して 、前記信号の振幅を計算することを特徴とする、移動局のドプラー周波数の見積 り方法。 ６．請求項５記載の方法において、前記二乗した第１の信号と前記二乗した第３ の信号をローパスフィルタに通すことを特徴とする、移動局のドプラー周波数の 見積り方法。 ７．請求項１記載の方法において、前記第３の信号と前記第１の信号の振幅は絶 対値計算器により計算することを特徴とする、移動局のドプラー周波数の見積り 方法。 ８．請求項１記載の方法において、前記第３の信号を前記第１の信号で割ること によって、前記第３の信号を正規化することを特徴とする、移動局のドプラー周 波数の見積り方法。 ９．複数の基地局と複数の移動局とを有するセルラー移動無線システムにおける 、移動局と基地局間の信号のドプラー周波数を見積る回路において、移動局と基 地局間の前記信号のチャンネル見積り値成分を計算して、第１と第２の信号を発 生する計算手段と、前記第１と第２の信号の差を計算して、第３の信号を発生す る差分手段と、 前記第３の信号をフィルタに通すフィルタ手段と、前記第１の信号と前記第３の 信号を二乗する乗算手段と、 前記二乗した第３の信号を前記二乗した第１の信号で割る手段と、 を含むことを特徴とする、ドプラー周波数の見積り回路。 １０．請求項９記載の装置において、前記フィルタ手段はローパスフィルタであ ることを特徴とする、ドプラー周波数の見積り回路。 １１．請求項９記載の装置において、前記二乗した第１の信号と前記二乗した第 ３の信号とをフィルタにかける第２のフィルタ手段を更に含むことを特徴とする 、ドプラー周波数の見積り回路。 １２．請求項１１記載の装置において、前記第２のフィルタ手段はローパスフィ ルタであることを特徴とする、ドプラー周波数の見積り回路。