JP4567697B2 - 実現が簡単なrssi測定装置及びその方法と、その方法を実現するプログラムが貯蔵された記録媒体 - Google Patents
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Description
このような無線通信で大変重要な役割を占めるのは、使用者の移動性を支援することである。つまり、使用者の端末器位置が移動しても、使用者に対する無線通信サービスを維持し続けるために通話路を維持することである。このように無線通信での移動性を支援するためには、無線通信端末器で受信される信号のレベルを感知するための信号であるRSSIが重要な役割を占める。もちろん、RSSIは、その他にも多様な機能に使用できることは当然である。
図1に示されているように、従来のRSSI測定装置は、受信アンテナ10、I(In-Phase)チャンネルアナログ/デジタル変換器(Analog/Digital Converter、以下、“ADC”という)20、Q(Quadrature)チャンネルADC30、Iチャンネル自乗器40、Qチャンネル自乗器50、累積及びダンプ器60、並びに平均器70を含む。
受信アンテナ10は、無線チャンネルを通じて基地局から送信された無線信号を受信し、Iチャンネル及びQチャンネルADC20、30は、受信アンテナ10を通じて受信されるIチャンネル信号(I(t))及びQチャンネル信号(Q(t))を、対応するデジタル信号(Ik、Qk)に変換して出力する。
Iチャンネル及びQチャンネルの自乗器40、50は、Iチャンネル及びQチャンネルのADC20、30から各々出力されるデジタルIチャンネル及びQチャンネル信号(Ik、Qk)を各々自乗して、対応する電力信号を出力する。
累積及びダンプ器60は、Iチャンネル及びQチャンネルの自乗器40、50から各々出力される電力信号を受け、合計して一定の期間累積する。
平均器70は、累積及びダンプ器60で累積した信号を平均し、RSSIを測定した信号を出力する。
このような従来技術により求められたRSSIによれば、実際のRSSIと関数関係があるだけであって、無線通信端末器に実際に受信された電力の強度が値、つまり何ワット又は何ミリワットであるかを確実に知ることができず、また、Iチャンネル及びQチャンネル自乗器40、50で、一定の期間のサンプルごとに電力値を求めるための掛け算器が必要であるため、ハードウェアの複雑度が非常に増加するという問題点がある。
また、後者の特許文献2は、ADCの量子化雑音を最小化する方法に関するものであって、相当な程度の信号電力レベルの変化がある信号を、一定のレベルの信号電力レベルに変える役割を果たすAGCがADC入力信号の電力レベルを一定の大きさに維持させ、ADCの量子化雑音を最小になるようにする内容のみが開示されているだけであり、特許文献1と同様に、RSSIを簡単で正確に測定する内容に対する開示はない。
無線通信網で送受信される信号の受信信号強度を測定する装置であって、
無線通信網で受信された信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方の信号を量子化するアナログ/デジタル変換器;前記アナログ/デジタル変換器によって量子化されたデジタル信号の絶対値を計算して出力する絶対値計算機;前記絶対値計算機から出力される値を一定期間累積して出力する累積器;前記累積器から出力される値を自乗して出力する自乗器;及び前記自乗器から出力される値に特定の値−ここで、特定の値は、前記アナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布(Gaussian)で近似させる場合、前記アナログ/デジタル変換器の入力ビット数、入力クリップレベル、及び入口抵抗値に基づいて決定されるもの−を掛けて、前記受信された信号の受信信号強度として出力する掛け算器;を含む。
無線通信網で送受信される信号の受信信号強度を測定する装置であって、
無線通信網で受信された信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方の信号をデジタル信号に量子化するアナログ/デジタル変換器;前記アナログ/デジタル変換器によって量子化されたデジタル信号の絶対値を計算して出力する絶対値計算機;前記絶対値計算機から出力される値を一定期間累積して出力する累積器;及び前記累積器から出力される値を受けて、自乗演算及び特定の値−ここで、特定の値は、前記アナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布で近似させる場合、前記アナログ/デジタル変換器の入力ビット数、入力クリップレベル、及び入口抵抗値に基づいて決定されるもの−による掛け算演算を行って、前記受信された信号の受信信号強度を計算するコンピュータシステム;を含む。
ここで、前記受信信号強度測定装置は、
無線通信網で信号を受信して前記アナログ/デジタル変換器に出力する受信アンテナをさらに含み、前記特定の値の決定時、前記受信アンテナから前記アナログ/デジタル変換器までの利得が使用されたことを特徴とする。
また、前記アナログ/デジタル変換器の出力信号の分散が、前記アナログデジタル変換器の入力信号の分散に、前記アナログ/デジタル入力信号の入力ビット数及び入力クリップレベルによって決定される値(k2)を掛けて決定されることを特徴とする。
また、前記アナログ/デジタル変換器の出力信号の電力は、前記アナログ/デジタル変換器の出力信号の分散に基づいて決定されることを特徴とする。
無線通信網で送受信される信号の受信信号強度を測定する方法であって、
a)無線通信網で受信された信号の強度を測定するための累積値−ここで、累積値は、前記受信信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方の信号を一定期間デジタル信号に量子化して、絶対値を採って累積した値である−を受信する段階;b)前記入力された累積値の自乗演算を遂行する段階;及びc)前記自乗演算された値に特定の値−ここで、特定の値は、前記受信信号をデジタル信号に量子化するアナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布で近似させる場合、前記アナログ/デジタル変換器の入力ビット数、入力クリップレベル、及び入口抵抗値に基づいて決定されるもの−による掛け算演算を行って、前記受信された信号の受信信号強度を計算する段階;を含む。
ここで、前記受信信号測定方法は、前記a)段階の前に、前記無線通信網で受信される信号から、I(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方の信号を抽出して、対応するデジタル信号に量子化する段階;前記量子化される信号の絶対値を演算する段階;及び前記演算された絶対値を前記一定の期間累積して、累積値を出力する段階;をさらに含む。
また、前記特定の値の決定時、無線通信網で信号を受信して前記アナログ/デジタル変換器に出力する受信アンテナから前記アナログ/デジタル変換器までの利得が使用されることを特徴とする。
無線通信網で受信された信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方のチャンネル信号をデジタル信号に量子化するアナログ/デジタル変換器を含む受信信号強度を測定する装置での受信信号強度測定方法であって、
前記アナログ/デジタル変換器の入力端での電力を前記受信信号の強度に決めるが、前記アナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布で近似させる場合に生成された前記アナログ/デジタル変換器の出力信号の分散と入力信号の分散との間の第1関係、及び前記ガウス分布のランダム変数の確率密度関数での電力と分散との間の第2関係に基づいて、前記アナログ/デジタル変換器の入力端での電力を前記アナログ/デジタル変換器の出力端での信号を用いて算出し、前記受信信号強度に決めることを特徴とする。
一般的に、無線通信システムにおいて、図1に示されたIチャンネル及びQチャンネルADC20、30の入力信号と出力信号の確率密度関数は、平均が0であるガウス分布で近似される。この場合、IチャンネルADC20の入力信号の分散
図2を参照すれば、ADC20、30の解像度、つまり、入力ビット数をB、ADC20、30の出力が飽和状態になるADC20、30の入力クリップレベルをVcと仮定する場合、[数式6]で示したσ2 iとσ2 oの関係は、次の[数式8]の通りである。
一方、ガウス分布ランダム変数Zの確率密度関数は、次の[数式10]の通りに示される。
前記誘導された[数式12]を利用して、ADC20、30入力端での電力を示す[数式7]をADC20、30の出力端信号として次の[数式13]の通りに示すことができる。
前記[数式14]をより簡単に示せば、次の[数式16]の通りに示される。
図3に示されているように、本発明の第1実施形態によるRSSI測定装置は、受信アンテナ100、ADC200、絶対値計算機(ABS)300、累積器400、自乗器500、及び掛け算器600を含む。
受信アンテナ100は、無線チャンネルを通じて基地局から送信された無線信号を受信し、ADC200は、受信アンテナ100を通じて受信されるIチャンネル信号又はQチャンネル信号のうちのいずれか一方の信号を選択し、対応するデジタル信号に変換して出力する。
ABS300は、ADC200から出力される信号の絶対値を算出し、出力する。
累積器400は、ABS300から出力される信号を一定の期間累積し、出力する。
自乗器500は、累積器400で累積した信号の自乗値を算出し、出力する。
掛け算器600は、自乗器500から出力される値に、[数式16]で予め算出されて貯蔵されている値であるαを掛けて、RSSIを計算した信号として出力する。この時、α値はADC200の入口抵抗R、ADC200の入力ビット数B、ADC200の入力クリップレベルVc、及び受信アンテナ100のコネクターからADC200に至る回路及び線路利得Grfを利用して、予め計算される。
図4は、本発明の第2実施形態によるRSSI測定装置のブロック図である。
本発明の第2実施形態では、図3を参照して説明した本発明の第1実施形態によるRSSI測定装置に含まれている構成要素と一部同一な機能を有する構成要素を含んでいるので、説明の便宜のために同一な図面符号を使用する。
受信アンテナ100、ADC200、ABS300、及び累積器400は、本発明の第1実施形態で説明した機能と同一であるので、ここでは説明の便宜のために省略し、残りの差のある構成要素についてのみ説明する。
コンピュータシステム700は、受信アンテナ100で受信されて出力されるIチャンネル又はQチャンネル信号がADC200によってデジタル信号に量子化され、ABS200によって絶対値に変換された後、累積器400によって一定の期間累積した値を受け、RSSIを計算して使用者に表わす。
つまり、コンピュータシステム700は、累積器400で累積した値を受けて自乗演算を行った後、その結果値に、[数式16]によるα値を掛け算演算してRSSIを計算する。この時、α値はADC200の入口抵抗R、ADC200の入力ビット数B、ADC200の入力クリップレベルVc、及び受信アンテナ100のコネクターからADC200に至る回路及び線路利得Grfを利用し、予め計算されて保存されていると仮定する。
このようなコンピュータシステム700には、汎用コンピュータシステムや専用コンピュータシステムなどが全て使用でき、使用されるコンピュータシステムには、添付した図5に示された構成要素が含まれる。
システムバス710は、コンピュータシステム700内のデータと命令、制御信号などを各構成要素に連結させる通路の役割を果たし、RAM730はシステムバス710に連結され、データを臨時的に記憶しているメモリであり、ROM740はシステムバス710に連結され、データを永続的に記憶しているメモリであり、I/Oカード750はシステムバス710に連結されて、コンピュータシステム700と外部装置とのデータ伝達の通路役割を果たし、HDD760はI/Oカード750に連結され、データを永続的に記憶する外部貯蔵装置であり、ビデオカード770はシステムバス710に連結され、画面表示装置であるモニター780に文字やグラフィックなどを画面に表示する。一方、累積器400は、I/Oカード750にI/Oケーブル又は無線を通じて接続される。
コンピュータシステム700のCPU720は、ROM740に予め搭載されているRSSI測定のためのソフトウェアに従ってプログラム命令を行い、RSSI測定のための動作を始める。
まず、コンピュータシステム700は、受信アンテナ100で受信されて出力されるIチャンネル又はQチャンネル信号がADC200によってデジタル信号に量子化され、ABS300によって絶対値に変換された後、累積器400によって一定の期間累積した値を、CPU720の制御によりI/Oカード750を通じて受信し、システムバス710を通してRAM730に貯蔵する(S100)。
その後、CPU720は、RAM730に貯蔵された累積値に対する自乗演算を行った後(S110)、その結果値に[数式16]に示されたα値を掛け算演算してRSSIを計算する(S120)。この時、α値はADC200の入口抵抗R、ADC200の入力ビット数B、ADC200の入力クリップレベルVc、及び受信アンテナ100のコネクターからADC200に至る回路及び線路利得Grfを利用して予め計算されて、RAM730やHDD760を通じて読取できるハードディスクなどに貯蔵されていると仮定する。
その後、CPU720は、前記段階(S120)で計算されたRSSIを、ビデオカード770に接続されたモニター780を通じて使用者に表示し、実際に測定されたRSSIが何ワット又は何ミリワットであるかを知るようにする(S130)。
例えば、前記では図5のようなコンピュータシステムの構造を使用したが、本発明の技術的範囲はここに限定されず、累積器400から出力される累積値を受信してRSSIを計算するソフトウェアを搭載して遂行できる装置であれば、デスクトップ(desktop)コンピュータ、パームトップ(palmtop)コンピュータ、PDA(Personal Digital Assistants)、中小型コンピュータシステム、大型コンピュータシステムなどが全て使用できる。
また、RSSI計算のための自乗演算及び掛け算演算をソフトウェアを用いて処理するので、ハードウェアの複雑度がさらに減少する。
また、受信アンテナのコネクターでRSSIを測定するので、実際により近いRSSIの測定が可能になる。
また、測定されたRSSIの正確な値が何ワット又は何ミリワットであるかを知ることができる。
200 ADC
300 絶対値計算機
400 累積器
500 自乗器
600 掛け算器
700 コンピュータシステム
Claims (17)
- 無線通信網で送受信される信号の受信信号強度(Received Signal Strength Indicator)を測定する装置において、
無線通信網で受信された信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方の信号をデジタル信号に量子化するアナログ/デジタル変換器;
前記アナログ/デジタル変換器によって量子化されたデジタル信号の絶対値を計算し、出力する絶対値計算機;
前記絶対値計算機から出力される値を一定の期間累積し、出力する累積器;
前記累積器から出力される値を自乗し、出力する自乗器;及び
前記自乗器から出力される値に特定の値−ここで、特定の値は、前記アナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布(Gaussian)で近似させる場合、前記アナログ/デジタル変換器の入力ビット数、入力クリップレベル、及び入口抵抗値に基づいて決定されるもの−を掛けて、前記受信された信号の受信信号の強度に出力する掛け算器;
を含む受信信号強度測定装置。 - 無線通信網で送受信される信号の受信信号強度(Received Signal Strength Indicator)を測定する装置において、
無線通信網で受信された信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方の信号をデジタル信号に量子化するアナログ/デジタル変換器;
前記アナログ/デジタル変換器によって量子化されたデジタル信号の絶対値を計算し、出力する絶対値計算機;
前記絶対値計算機から出力される値を一定の期間累積し、出力する累積器;及び
前記累積器から出力される値を受けて、自乗演算及び特定の値−ここで、特定の値は、前記アナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布で近似させる場合、前記アナログ/デジタル変換器の入力ビット数、入力クリップレベル、及び入口抵抗値に基づいて決定されるもの−による掛け算演算を行って、前記受信された信号の受信信号の強度を計算するコンピュータシステム;
を含む受信信号強度測定装置。 - 無線通信網で信号を受信して前記アナログ/デジタル変換器に出力する受信アンテナをさらに含み、
前記特定の値の決定時、前記受信アンテナから前記アナログ/デジタル変換器までの利得が使用される
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の受信信号強度測定装置。 - 前記アナログ/デジタル変換器の出力信号の分散が、前記アナログデジタル変換器の入力信号の分散に、前記アナログ/デジタル入力信号の入力ビット数及び入力クリップレベルによって決定される値(k2)を掛けて決定されることを特徴とする、請求項3に記載の受信信号強度測定装置。
- 前記アナログ/デジタル変換器の出力信号の電力は、前記アナログ/デジタル変換器の出力信号の分散に基づいて決定されることを特徴とする、請求項4に記載の受信信号強度測定装置。
- 無線通信網で送受信される信号の受信信号強度(Received Signal Strength Indicator)を測定する方法において、
a)無線通信網で受信された信号の強度を測定するための累積値−ここで、累積値は、前記受信信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方の信号を一定の期間デジタル信号に量子化して、絶対値を取って累積した値である−を受信する段階;
b)前記入力された累積値の自乗演算を遂行する段階;及び
c)前記自乗演算された値に特定の値−ここで、特定の値は、前記受信信号をデジタル信号に量子化するアナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布で近似させる場合、前記アナログ/デジタル変換器の入力ビット数、入力クリップレベル、及び入口抵抗値に基づいて決定されるもの−による掛け算演算を行って、前記受信された信号の受信信号の強度を計算する段階;
を含む受信信号の強度測定方法。 - 前記a)段階の前に、
前記無線通信網で受信される信号から、Iチャンネル信号及びQチャンネル信号のうちのいずれか一方の信号を抽出して、対応するデジタル信号に量子化する段階;
前記量子化される信号の絶対値を演算する段階;及び
前記演算された絶対値を前記一定の期間累積して、累積値を出力する段階;
をさらに含む、請求項9に記載の受信信号の強度測定方法。 - 前記特定の値の決定時、無線通信網で信号を受信して前記アナログ/デジタル変換器に出力する受信アンテナから前記アナログ/デジタル変換器までの利得が使用される
ことを特徴とする、請求項9又は10に記載の受信信号の強度測定方法。 - 無線通信網で受信された信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方のチャンネル信号をデジタル信号に量子化する、アナログ/デジタル変換器を含む受信信号強度(Received Signal Strength Indicator)を測定する装置での受信信号強度測定方法において、
前記アナログ/デジタル変換器の入力端での電力を前記受信信号強度に決めるが、前記アナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布で近似させる場合に生成される前記アナログ/デジタル変換器の出力信号の分散と入力信号の分散との間の第1関係、及び前記ガウス分布のランダム変数の確率密度関数での電力と分散との間の第2関係に基づいて、前記アナログ/デジタル変換器の入力端での電力を前記アナログ/デジタル変換器の出力端での信号を用いて算出して、前記受信信号強度に決める
ことを特徴とする受信信号強度測定方法。 - 前記受信強度の測定装置が無線通信網で信号を受信して、前記アナログ/デジタル変換器に出力する受信アンテナをさらに含み、
前記受信信号の強度の決定時、前記受信アンテナから前記アナログ/デジタル変換器までの利得を使用する
ことを特徴とする、請求項12乃至14のうちのいずれか一項に記載の受信信号の強度測定方法。 - 無線通信網で送受信される信号の受信信号強度(Received Signal Strength Indicator)を測定する方法を実現するプログラムが貯蔵された記録媒体において、
a)無線通信網で受信された信号の強度を測定するための累積値−ここで、累積値は、前記受信信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方の信号を一定の期間デジタル信号に量子化し、絶対値を取って累積した値である−を受信する機能;
b)前記入力された累積値の自乗演算を遂行する機能;及び
c)前記自乗演算された値に特定の値−ここで、特定の値は、前記受信信号をデジタル信号に量子化するアナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布で近似させる場合、前記アナログ/デジタル変換器の入力ビット数、入力クリップレベル、及び入口抵抗値に基づいて決定されるもの−による掛け算演算を行って、前記受信された信号の受信信号の強度を計算する機能;
を実現するプログラムが貯蔵された記録媒体。 - 無線通信網で受信された信号から抽出されたI(In-Phase)チャンネル信号及びQ(Quadrature)チャンネル信号のうちのいずれか一方のチャンネル信号をデジタル信号に量子化する、アナログ/デジタル変換器を含む受信信号強度(Received Signal Strength Indicator)を測定する装置での受信信号強度の測定方法を実現するプログラムが貯蔵された記録媒体において、
前記アナログ/デジタル変換器の入力端での電力を前記受信信号の強度に決めるが、前記アナログ/デジタル変換器の入力信号と出力信号の確率密度関数を、平均が0であるガウス分布で近似させる場合に生成される前記アナログ/デジタル変換器の出力信号の分散と入力信号の分散との間の第1関係、及び前記ガウス分布のランダム変数の確率密度関数での電力と分散のと間の第2関係に基づいて、前記アナログ/デジタル変換器の入力端での電力を、前記アナログ/デジタル変換器の出力端での信号を用いて算出して、前記受信信号の強度に決める受信信号の強度測定方法を実現するプログラムが貯蔵された記録媒体。
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