JP3322248B2 - 受信レベル測定方式 - Google Patents

受信レベル測定方式

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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は受信レベル測定方式
に関し、特に符号分割多重方式（ＣＤＭＡ）移動通信シ
ステムの基地局が移動局からの信号の受信レベルを測定
する受信レベル測定方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】符号分割多重方式（ＣＤＭＡ）の移動通
信システムでは、各移動局は同じ周波数帯域を共用し、
予め割り当てられた固有の拡散符号によりＩ，Ｑチャン
ネルのベースバンド信号をそれぞれスペクトル拡散して
いる。基地局では、各移動局に予め割り当てられた固有
の拡散符号により逆拡散してＩ，Ｑチャンネルのベース
バンド信号をそれぞれ取り出している。このような符号
分割多重方式の場合、各移動局の通話品質を同一にする
ためには、基地局において受信する各移動局からの信号
の受信レベルが同一であることが必要である。このた
め、基地局では受信レベルを測定して各移動局へ通報
し、各移動局では基地局からの通知に応じて送信電力を
制御している。
【０００３】図５は従来例を示すブロック図である。
【０００４】アンテナにより受信された受信信号を復調
して復調データ系列を出力する受信復調部１０１と、復
調データ系列に対して信号レベルの平均値を求めるレベ
ル測定部１０２とから構成されている。
【０００５】ここで、受信復調部１０１は、アンテナに
より受信された各移動局からの受信信号から搬送波成分
を除去して拡散帯域の信号成分を取り出し、各移動局に
予め割り当てられた拡散符号により逆拡散して各移動局
からのＩ，Ｑチャンネルの復調データ系列を出力する。
【０００６】レベル測定部１０２は、復調データ系列
（あるいは復調データ系列に含まれる既知信号）に対し
て、１タイムスロットの全サンプル点について信号レベ
ルの平均値を求め、この平均値を受信レベル測定値とし
て出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一般に、移動局が移動
することによって受信レベルは変動（フェージング）す
る。この場合、受信レベルはドップラー効果によって移
動速度に応じて変動し、この変動周波数（これをドップ
ラー周波数と称する）は、移動局の移動速度が速くなれ
ば高くなる。
【０００８】しかし、上述した従来例では、ドップラー
周波数に関係なく、常に１タイムスロットの全サンプル
点でレベルを測定してその平均値を受信レベルとしてい
るので、ドップラー周波数が高くなって位相変動が大き
くなった場合には、受信レベルの測定値が実際よりも小
さくなり、測定誤差が生じるという問題点を有してい
る。
【０００９】本発明の目的は、ドップラー周波数が高く
なり位相変動が大きくなった場合でも、高精度の受信レ
ベル測定ができる受信レベル測定方式を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の受信レベル測定
方式は、符号分割多重方式（ＣＤＭＡ）移動通信システ
ムの基地局が移動局からの信号の受信レベルを測定する
受信レベル測定方式であって、受信信号の復調データ系
列の信号振幅を直線または曲線で近似し、この近似され
た直線または曲線に基づき受信レベルを測定する手段を
備える。
【００１１】具体的には、受信信号のＩ，Ｑチャンネル
の復調データ系列の信号振幅をドップラー周波数推定値
に応じた時間幅で直線として近似する近似直線推定手段
と、前記近似直線の傾きに基づき位相回転量を推定する
位相回転量推定手段と、前記位相回転量に基づき前記ド
ップラー周波数推定値を推定するドップラー周波数推定
手段と、前記近似直線に基づき受信電力を推定する受信
信号電力推定手段とを有する。また、前記近似直線推定
手段における近似直線の推定処理に要する時間だけ前記
復調データ系列を遅延させるデータ遅延手段と、前記近
似直線と前記データ遅延手段により遅延された復調デー
タ系列との信号レベル差分を雑音成分と見做して雑音電
力を推定する雑音電力推定手段とを有し、前記受信信号
電力推定手段により推定された受信信号電力推定値から
前記雑音電力推定手段により推定された雑音電力推定値
を減算し平均化処理を行って受信レベル測定値として出
力する手段とを有する。
【００１２】更に、本発明の受信レベル測定方式は、受
信信号のＩ，Ｑチャンネルの復調データ系列の信号レベ
ルを曲線で近似する近似曲線推定手段と、前記近似曲線
の微分係数に基づき位相回転量を推定する位相回転量推
定手段と、前記位相回転量に基づき前記ドップラー周波
数推定値を推定するドップラー周波数推定手段と、前記
近似曲線に基づき受信電力を推定する手段と、前記近似
曲線推定手段における近似曲線の推定処理に要する時間
だけ前記復調データ系列を遅延させるデータ遅延手段
と、前記近似曲線と前記データ遅延手段により遅延され
た復調データ系列との差分を雑音成分と見做して雑音電
力を推定する雑音電力推定手段と、前記受信信号電力推
定手段により推定された受信信号電力推定値から前記雑
音電力推定手段により推定された雑音電力推定値を減算
し平均化処理を行って受信レベル測定値として出力する
手段とを有し、前記近似曲線推定手段は、前記ドップラ
ー周波数推定値に応じた次数の多項式により示される曲
線で前記復調データ系列の信号振幅を近似するように構
成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
【００１４】図１は本発明の一実施形態を示すブロック
図である。受信信号を復調してＩ，Ｑチャンネルの復調
データ系列を出力する受信復調手段１と、これら復調デ
ータ系列の信号振幅をドップラー周波数推定値に応じた
時間幅で直線として近似する近似直線推定手段２と、こ
の近似直線に基づき位相回転量を推定する位相回転量推
定手段３と、推定された位相回転量に基づきドップラー
周波数を推定するドップラー周波数推定手段４と、近似
直線推定手段２における近似直線の推定処理に要する時
間だけ復調データ系列を遅延させるデータ遅延手段５
と、近似直線推定手段２により推定された近似直線に基
づき受信信号電力を推定する受信信号電力推定手段６
と、データ遅延手段５により遅延された復調データ系列
と近似直線との信号振幅差を雑音成分と見做して雑音電
力を推定する雑音電力推定手段７と、受信信号電力推定
手段６および雑音電力推定手段７によりそれぞれ推定さ
れた電力値に基づき１タイムスロット毎の受信レベル測
定値を求める平均化処理手段８とを備えている。
【００１５】受信復調手段１は、アンテナにより受信さ
れた各移動局からの受信信号から搬送波成分を除去して
拡散帯域の信号成分を取り出し、各移動局に予め割り当
てられた拡散符号により逆拡散して各移動局からのＩ，
Ｑチャンネルの復調データ系列を出力する。
【００１６】近似直線推定手段２は、Ｉ，Ｑチャンネル
の復調データ系列の信号振幅がフェージングによって変
動する状態を近似直線として推定する。この場合、ドッ
プラー周波数推定値に応じて設定される時間幅で、公知
の最小自乗法により近似直線を推定する。
【００１７】図３は、復調データ系列の信号振幅とその
近似直線との関係を示す図である。なお、Ｉチャンネル
およびＱチャンネルの復調データ系列に対する処理は同
じであるので、ここでは、一方のチャンネル（例えばＩ
チャンネル）について示している。
【００１８】図３（ａ）は、フェージングがない状態あ
るいはフェージングが緩やかな状態を示している。この
状態においては、周波数オフセットがＡＦＣ（自動周波
数補正）により完全に除去されているものとすれば、位
相変動はほとんど無視できることから、１タイムスロッ
トの全サンプル点から近似直線を推定することが可能で
ある。
【００１９】図３（ｂ）は、フェージングが急激な状態
を示している。ここで、ｔ０はドップラー周波数推定値
によって決定される近似直線推定の時間である。この近
似直線推定時間ｔ０は、１タイムスロット長およびフェ
ージング変動周期よりも短く、且つ、フェージングによ
る信号振幅変動率および位相変動率が一定と見なせる時
間である。よって、ｔ０毎に近似直線の推定を行えば精
度よく近似直線を推定することができる。
【００２０】位相回転量推定手段３は、近似直線推定手
段２によって時間幅ｔ０毎に推定されるＩ，Ｑチャンネ
ルの信号振幅の近似直線の傾きに基づき、位相回転量を
算出する。
【００２１】いま、Ｉチャンネルの復調データ系列に対
する近似直線の始点と終点との信号振幅差をｍとし、Ｑ
チャンネルルの復調データ系列に対する近似直線の始点
と終点との信号振幅差をｎとすれば、時間幅ｔ０におけ
る位相回転量θは、θ＝ａｒｃｔａｎ（ｎ／ｍ） と近
似できる。
【００２２】ドップラー周波数推定手段４は、ドップラ
ー周波数算定部４１と、メモリ４２とを有している。
【００２３】ドップラー周波数算定部４１は、位相回転
量推定手段３により推定された位相回転量θの単位時間
当たりの回転量を算定してドップラー周波数推定値と
し、メモリ４２に保持されている前回のドップラー周波
数推定値との平均値を今回のドップラー周波数推定値と
する。そして、メモリ４２に保持されている前回のドッ
プラー周波数推定値を今回のドップラー周波数推定値で
更新する。なお、前回のドップラー周波数推定値と現在
の推定値とを平均化することにより、熱雑音や近似直線
の推定誤差による推定値の変動を軽減できる。
【００２４】データ遅延手段５は、近似直線推定手段２
における近似直線推定処理に要する時間だけ復調データ
系列を遅延させる。つまり、近似直線推定手段２の近似
直線出力に同期した復調データ系列を雑音電力推定手段
７へ出力する。
【００２５】受信信号電力推定手段６は、近似直線推定
手段２により推定された近似直線およびドップラー周波
数推定手段４により推定されたドップラー周波数推定値
に基づき受信レベルを推定する。この場合、、ドップラ
ー周波数推定値が低い値（レベル変動の少ない静状態）
のときは、タイムスロット内の信号振幅の平均値を求め
て受信信号電力を推定し、また、ドップラー周波数推定
値が高い値（レベル変動が大きい動状態）のときは、近
似直線推定時間ｔ０毎に推定される近似直線を現在の信
号振幅と見做し、時間ｔ０内のサンプル点について平均
値を求めて受信信号電力を推定する。
【００２６】ところで、近似直線推定手段２により推定
された近似直線は、雑音成分を含む状態で推定されたも
のであるから、近似直線に基づき推定された受信レベル
値には雑音電力が含まれている。従って、雑音電力を推
定するために、雑音電力推定手段７を設けている。
【００２７】雑音電力推定部手段７は、近似直線推定手
段２により推定された近似直線とデータ遅延手段５によ
り遅延された復調データ系列との差分を雑音成分と見做
し、受信信号電力推定手段６と同様に、ドップラー周波
数推定値に基づき雑音電力を推定する。
【００２８】平均化処理手段８は、受信信号電力推定部
６１により推定された受信信号電力値から雑音電力推定
手段７により推定された雑音電力値を減算し、更に、１
タイムスロット分の電力値に平均化処理を行い、高精度
な受信レベル測定値として出力する。
【００２９】このように、フェージングに応じて変化す
るドップラー周波数推定値に基づき設定される時間幅
で、復調データ系列の信号レベルを直線近似し、この近
似直線に基づき受信信号電力および雑音電力を推定して
受信レベルを測定することにより、ドップラー周波数が
高くなり位相変動が大きくなった場合でも、高精度の測
定値を得ることができる。
【００３０】図２は、本発明の他の実施形態を示すブロ
ック図である。
【００３１】ここで、受信復調手段１、ドップラー周波
数推定手段４およびデータ遅延手段５は、図１に示した
構成要素と同じものであるので、同一符号を付してい
る。
【００３２】また、図１に示した実施形態との相違点
は、復調データ系列の信号振幅を直線ではなく曲線で近
似する点、近似曲線の推定に際してドップラー周波数推
定値に依存した時間幅を設定することなく１タイムスロ
ットの全シンボル値から近似曲線を推定する点、およ
び、近似曲線の微分値に基づき位相回転量を算出する点
である。
【００３３】図２を参照すると、受信信号を復調して
Ｉ，Ｑチャンネルの復調データ系列を出力する受信復調
手段１と、これら復調データ系列の信号レベルを曲線近
似する近似曲線推定手段９と、近似曲線の微分係数に基
づき位相回転量を算定する位相回転量推定手段１０と、
推定された位相回転量に基づきドップラー周波数を推定
するドップラー周波数推定手段４と、近似曲線推定手段
９における近似曲線の推定処理に要する時間だけ復調デ
ータ系列を遅延させるデータ遅延手段５と、近似曲線推
定手段１０により推定された近似曲線に基づき受信信号
電力を推定する受信信号電力推定手段１１と、データ遅
延手段５により遅延された復調データ系列と近似曲線と
の信号振幅差を雑音成分と見做して雑音電力を推定する
雑音電力推定手段１２と、受信信号電力推定手段１１お
よび雑音電力推定手段１２によりそれぞれ推定された電
力値に基づき１タイムスロット毎の受信レベル測定値を
求める平均化処理手段１３とを備えている。
【００３４】近似曲線推定手段９は、近似曲線を示す多
項式の次数Ｎをドップラー周波数推定値に応じて設定す
る多項式次数設定部９１と、受信復調手段１から出力さ
れるＩ，Ｑチャンネル復調データ系列の信号振幅を近似
するＮ次多項式を推定する多項式推定部９２とを有して
いる。
【００３５】図４は、復調データ系列の信号振幅とその
近似曲線との関係を示したものである。
【００３６】復調データ系列の信号振幅を近似するＮ次
多項式の次数Ｎは、多項式次数設定部９１においてドッ
プラー周波数推定値に応じて設定される。フェージング
がない状態あるいはフェージングが緩やかな状態（静状
態）のときはＮ＝１、フェージングが急激な状態（動状
態）のときには、ドップラー周波数推定値の大きさに応
じた高い次数（Ｎ≧２）が設定される。
【００３７】位相回転量推定手段１０は、推定された近
似曲線（Ｎ次多項式）の微分係数の最大値により位相回
転量を算出する。この場合、時刻ｔにおけるＩチャンネ
ルの近似曲線の微分係数の最大値をｍ，Ｑチャンネルの
近似曲線の微分係数の最大値をｎとすれば、位相回転量
θは、θ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｎ／ｍ） と近似でき
る。
【００３８】ドップラー周波数推定手段４のドップラー
周波数算定部４１は、位相回転量推定手段１０が求めた
位相回転量に基づき現在のドップラー周波数を算定する
と共に、メモリ４２に保持されている前回のドップラー
周波数推定値との平均値を今回のドップラー周波数推定
値とする。
【００３９】データ遅延手段５は、近似曲線推定手段９
の近似曲線出力に同期した復調データ系列を雑音電力推
定手段１２へ出力する。
【００４０】受信信号電力推定手段１１は、近似曲線推
定手段９によって推定された近似曲線（Ｎ次多項式）を
現在の信号振幅と見做し、タイムスロットの全サンプル
点について平均値を求めて受信信号電力を推定する。
【００４１】雑音電力推定手段１２は、近似曲線推定手
段９により推定された近似曲線とデータ遅延手段５によ
り遅延された復調データ系列との差分を雑音成分と見做
し、受信信号電力推定手段１１と同様に、タイムスロッ
トの全サンプル点について平均値を求めて雑音電力を推
定する。
【００４２】平均化処理手段１３は、受信信号電力推定
手段１１により推定された受信信号電力値から雑音電力
推定手段１２により推定された雑音電力値を減算し、１
タイムスロット毎の受信レベル測定値を出力する。
【００４３】このように、復調データ系列の信号振幅
を、ドップラー周波数推定値に応じて設定される次数の
多項式により曲線近似し、この近似曲線に基づき受信信
号電力および雑音電力を推定して受信レベルを測定する
ことにより、ドップラー周波数が高くなり位相変動が大
きくなった場合でも、高精度の受信レベル測定が可能と
なる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ェージングに応じて変化するドップラー周波数推定値に
基づき設定される時間幅で、復調データ系列の信号振幅
を直線近似し、この近似直線に基づき受信レベルを測定
することにより、ドップラー周波数が高くなり位相変動
が大きくなった場合でも、高精度の受信レベル測定がで
きる。また、ドップラー周波数推定値に応じて設定され
る次数の多項式により、復調データ系列の信号レベルを
曲線近似し、この近似曲線に基づき受信レベルを測定す
ることにより、ドップラー周波数が高くなり位相変動が
大きな場合でも、高精度の受信レベル測定が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示すブロック図であ
る。
【図３】復調データ系列の信号振幅とその近似直線との
関係を示す図である。
【図４】復調データ系列の信号振幅とその近似曲線との
関係を示す図である。
【図５】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 受信復調手段 ２ 近似直線推定手段 ３，１０ 位相回転量推定手段 ４ ドップラー周波数推定手段 ５ データ遅延手段 ６，１１ 受信信号電力推定手段 ７，１２ 雑音電力推定手段 ８，１３ 平均化処理手段 ９ 近似曲線推定手段 ４１ ドップラー周波数算定部 ４２ メモリ ９１ 多項式次数設定部 ９２ 多項式推定部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 符号分割多重方式（ＣＤＭＡ）移動通信
    システムの基地局が移動局からの信号の受信レベルを測
    定する受信レベル測定方式であって、受信信号のＩ，Ｑ
    チャンネルの復調データ系列の信号振幅をドップラー周
    波数推定値に応じた時間幅で直線として近似する近似直
    線推定手段と、前記近似直線の傾きに基づき位相回転量
    を推定する位相回転量推定手段と、前記位相回転量に基
    づき前記ドップラー周波数推定値を推定するドップラー
    周波数推定手段と、前記近似直線に基づき受信信号電力
    を推定する受信信号電力推定手段とを有することを特徴
    とする受信レベル測定方式。
  2. 【請求項２】 前記近似直線推定手段における近似直線
    の推定処理に要する時間だけ前記復調データ系列を遅延
    させるデータ遅延手段と、前記近似直線と前記データ遅
    延手段により遅延された復調データ系列との差分を雑音
    成分と見做して雑音電力を推定する雑音電力推定手段と
    を有することを特徴とする請求項１記載の受信レベル測
    定方式。
  3. 【請求項３】 前記受信信号電力推定手段により推定さ
    れた受信信号電力推定値から前記雑音電力推定手段によ
    り推定された雑音電力推定値を減算し平均化処理を行っ
    て受信レベル測定値として出力する手段を有することを
    特徴とする請求項２記載の受信レベル測定方式。
  4. 【請求項４】 符号分割多重方式（ＣＤＭＡ）移動通信
    システムの基地局が移動局からの信号の受信レベルを測
    定する受信レベル測定方式であって、受信信号のＩ，Ｑ
    チャンネルの復調データ系列の信号振幅を曲線で近似す
    る近似曲線推定手段と、前記近似曲線の微分係数に基づ
    き位相回転量を推定する位相回転量推定手段と、前記位
    相回転量に基づき前記ドップラー周波数推定値を推定す
    るドップラー周波数推定手段と、前記近似曲線に基づき
    受信信号電力を推定する受信信号電力推定手段と、前記
    近似曲線推定手段における近似曲線の推定処理に要する
    時間だけ前記復調データ系列を遅延させるデータ遅延手
    段と、前記近似曲線と前記データ遅延手段により遅延さ
    れた復調データ系列との差分を雑音成分と見做して雑音
    電力を推定する雑音電力推定手段と、前記受信信号電力
    推定手段により推定された受信信号電力推定値から前記
    雑音電力推定手段により推定された雑音電力推定値を減
    算し平均化処理を行って受信レベル測定値として出力す
    る手段とを有することを特徴とする受信レベル測定方
    式。
  5. 【請求項５】 前記近似曲線推定手段は、前記ドップラ
    ー周波数推定値に応じて設定される次数の多項式により
    示される曲線で前記復調データ系列の信号振幅を近似す
    ることを特徴とする請求項４記載の受信レベル測定方
    式。
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