WO2013141307A1

WO2013141307A1 - 受信装置および受信電力測定方法

Info

Publication number: WO2013141307A1
Application number: PCT/JP2013/058109
Authority: WO
Inventors: 石田　一博
Original assignee: Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2013-09-26

Abstract

　高速フェージング環境において、移動端末に設けられる受信装置が受信電力を高精度に測定できるようにすること。受信装置は、ＯＦＤＭ無線通信システムにおいて、既知のリファレンス信号に基づいて推定したチャネル推定値を、第１の期間に亘って平均化した値を用いて、第１の信号受信電力を測定する第１のリファレンス信号受信電力（ＲＳＲＰ）測定部と、前記チャネル推定値を第２の期間に亘って平均化した値を用いて、第２の信号受信電力を測定する第２のＲＳＲＰ測定部と、第１の信号受信電力と第２の信号受信電力とを比較して、値の小さくない方を信号受信電力の測定結果として選択するＲＳＲＰ選択部と、を備える。

Description

受信装置および受信電力測定方法

　［関連出願についての記載］
　本発明は、日本国特許出願：特願２０１２－０６５２６１号（２０１２年３月２２日出願）に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
　本発明は、受信装置および受信電力測定方法に関し、特に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）無線通信システムにおける移動端末に設けられる受信装置、および、受信装置による受信電力測定方法に関する。

　次世代の通信方式として、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）が注目されている。ＬＴＥ等の無線通信システムにおいては、移動端末（ユーザ装置、ＵＥ（User Equipment）ともいう。）から報告された信号受信電力等の受信品質情報に基づいて、基地局間のハンドオーバを行うかどうかが決定される。したがって、適切な基地局へのハンドオーバを実施するためには、移動端末に設けられた受信装置における電力推定精度を向上させることが重要になる。

　ＯＦＤＭ通信システムにおいて通信路品質を測定する方法は、一例として、特許文献１に記載されている。

国際公開第２００６／１０７０３７号

　上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者によってなされたものである。

　移動端末に設けられた受信装置は、信号受信電力を算出する際、チャネル推定値を時間方向について電圧平均処理し、さらに周波数方向に平均化した後、隣接するリファレンス信号（ＲＳ：Reference Signal）間で共役乗算を行い、その結果を同相平均した値を用いて信号受信電力を算出する。

　かかる受信電力算出方法によると、ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）が低い環境においても、時間軸方向の電圧平均期間を長くとることで、信号受信電力の精度を向上させることができる。しかし、高速フェージング（fading）環境においては、時間軸方向の電圧平均時間を長くすると、回転成分による誤差のために推定電力が小さくなってしまうという問題がある。

　そこで、高速フェージング環境において、移動端末に設けられる受信装置が受信電力を高精度に測定できるようにすることが課題となる。本発明の目的は、かかる課題を解決する受信装置および受信電力測定方法を提供することにある。

　本発明の第１の視点に係る受信装置は、
　ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）無線通信システムにおいて、既知のリファレンス信号に基づいて推定したチャネル推定値を、第１の期間に亘って平均化した値を用いて、第１の信号受信電力を測定する第１のリファレンス信号受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）測定部と、
　前記チャネル推定値を第２の期間に亘って平均化した値を用いて、第２の信号受信電力を測定する第２のＲＳＲＰ測定部と、
　前記第１の信号受信電力と前記第２の信号受信電力とを比較して、値の小さくない方を信号受信電力の測定結果として選択するＲＳＲＰ選択部と、を備える。

　本発明の第２の視点に係る受信電力測定方法は、
　ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）無線通信システムにおける移動端末による信号受信電力測定方法であって、
　既知のリファレンス信号に基づいて推定したチャネル推定値を第１の期間に亘って平均化した値を用いて、第１の信号受信電力を算出する工程と、
　前記チャネル推定値を第２の期間に亘って平均化した値を用いて、第２の信号受信電力を算出する工程と、
　前記第１の信号受信電力と前記第２の信号受信電力とを比較して、値の小さくない方を信号受信電力の測定結果として選択する工程と、を含む。

　本発明の第３の視点に係る受信装置は、
　ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）無線通信システムにおいて、既知のリファレンス信号に基づいて推定したチャネル推定値を、第１の期間に亘って平均化した値を用いて、第１の信号受信電力を測定するとともに、第２の期間に亘って平均化した値を用いて、第２の信号受信電力を測定するリファレンス信号受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）測定部と、
　前記第１の信号受信電力と前記第２の信号受信電力とを比較して、値の小さくない方を信号受信電力の測定結果として選択するＲＳＲＰ選択部と、を備える。

　本発明に係る受信装置および受信電力測定方法によると、高速フェージング環境において、受信電力を高精度に測定することができる。

実施形態に係る受信装置の構成を一例として示すブロック図である。実施形態に係る受信装置におけるＲＳＲＰ測定部の構成を一例として示すブロック図である。

　はじめに、本発明の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

　高速フェージング環境では、電圧平均処理の平均化期間を長くすると、位相回転によって電力が低い値として測定されてしまう。このような環境においては、電圧平均処理の平均化期間を短くした方が精度良く高い電力として測定される。

　そこで、本発明では、一例として、全体の測定期間の中で電圧平均を算出する期間をＭ_Ｈ個に分割して電力を測定した結果と、Ｍ_Ｌ個（Ｍ_Ｈ＞Ｍ_Ｌ）に分割して電力を測定した結果を比較して、電力が高い方を測定結果として選択する。これにより、高速フェージング環境における電力測定精度を向上させることができる。

　すなわち、本発明では、電圧平均算出期間を短くして電力を測定した結果と電圧平均算出期間を長くして電力を測定した結果を比較して、高い方の電力を選択することにより、高速フェージング時にも信号受信電力を高精度に推定することが可能となる。

　図１を参照すると、受信装置（１０）は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）無線通信システムにおいて、既知のリファレンス信号に基づいて推定したチャネル推定値を、第１の期間に亘って平均化した値を用いて、第１の信号受信電力を測定する第１のリファレンス信号受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）測定部（２０Ｈ）と、前記チャネル推定値を第２の期間に亘って平均化した値を用いて、第２の信号受信電力を測定する第２のＲＳＲＰ測定部（２０Ｌ）と、第１の信号受信電力と第２の信号受信電力とを比較して、値の小さくない方を信号受信電力の測定結果として選択するＲＳＲＰ選択部（３０）と、を備えていてもよい。なお、第１の信号受信電力と第２の信号受信電力が等しい場合には、ＲＳＲＰ選択部（３０）は、第１の信号受信電力および第２の信号受信電力のいずれを測定結果としてもよい。

　また、第１のＲＳＲＰ測定部（２０Ｈ）は、前記チャネル推定値を第１の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、第１の信号受信電力を算出し、第２のＲＳＲＰ測定部（２０Ｌ）は、前記チャネル推定値を第２の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、第２の信号受信電力を算出するようにしてもよい。

　さらに、図２を参照すると、第１のＲＳＲＰ測定部（２０Ｈ）および第２のＲＳＲＰ測定部（２０Ｌ）は、それぞれ、前記リファレンス信号の測定期間を分割する測定期間分割部（２１）と、前記分割後の期間のそれぞれに亘って前記チャネル推定値を平均化する時間方向電圧平均部（２２）と、前記平均化によって得られた値を周波数方向に平均化する周波数方向平均化部（２３）と、前記周波数方向の平均化によって得られた値に対して共役乗算処理を施す共役乗算部（２４）と、前記共役乗算処理によって得られた値に基づいて信号受信電力を算出する電力計算部（２５）と、を備えていてもよい。

　（実施形態）
　実施形態に係る受信装置について、３ＧＰＰにおいて標準化されているＬＴＥを例として説明する。また、推定される信号受信電力を、ＬＴＥにならってＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）と呼ぶ。ただし、本実施形態の適用先は、ＬＴＥに限定されるものではない。

　図１は、本実施形態に係る、ＬＴＥの移動端末に設けられた受信装置の構成を一例として示すブロック図である。図１を参照すると、受信装置１０は、ＲＦ（Radio Frequency）部１１、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１２、チャネル推定部１３、ＲＳＲＰ測定部２０Ｈ、２０Ｌ、および、ＲＳＲＰ選択部３０を備えている。

　移動端末（ＵＥ）の受信アンテナで受信した信号は、ＲＦ部１１においてＡ／Ｄ変換された後、ＦＦＴ部１２においてフーリエ変換により周波数成分のデータに変換される。チャネル推定部１３は、周波数リソース上に予めマッピングされていた既知のリファレンス信号（ＲＳ：Reference Signal）を用いて、チャネル状態を表すチャネル推定行列を推定する。

　図２は、ＲＳＲＰ測定部２０（図１のＲＳＲＰ測定部２０Ｈ、２０Ｌ）の構成を一例として示すブロック図である。図２を参照すると、ＲＳＲＰ測定部２０は、測定期間分割部２１、時間方向電圧平均部２２、周波数方向平均化部２３、共役乗算部２４、および、電力計算部２５を備えている。

　ＲＳＲＰ測定部２０Ｈと２０Ｌの間では、測定期間の分割数Ｍが異なる。ＲＳＲＰ測定部２０Ｈ、２０Ｌにおける測定期間の分割数を、それぞれＭ_Ｈ、Ｍ_Ｌとする。ここで、Ｍ_Ｈ、Ｍ_Ｌは予め決められた定数であり、Ｍ_Ｈ＞Ｍ_Ｌの関係を満たす。一例として、Ｍ_Ｈ＝２、Ｍ_Ｌ＝１等の値を用いることができる。

　測定期間分割部２１は、測定サブフレームの総数をＮ、測定期間を分割した得られた期間をｍ＝０，１，…，Ｍ－１としたとき、各期間ｍのサブフレーム数Ｌ_ｍ、開始サブフレーム番号ＳＴ_ｍ、および、終了サブフレーム番号ＥＤ_ｍを、それぞれ、以下の式（１）ないし（３）に基づいて算出する。

　一例として、Ｎ＝４，Ｍ＝２とした場合、式（１）ないし（３）より、各期間ｍのサブフレーム数Ｌ_ｍ，開始サブフレーム番号ＳＴ_ｍ，終了サブフレーム番号ＥＤ_ｍ（ｍ＝０，１）は、それぞれ、次の値となる。

　同様に、Ｎ＝１１，Ｍ＝３とした場合には、式（１）ないし（３）より、各期間ｍのサブフレーム数Ｌ_ｍ，開始サブフレーム番号ＳＴ_ｍ，終了サブフレーム番号ＥＤ_ｍ（ｍ＝０，１，２）は、それぞれ、次の値となる。

　次に、時間方向電圧平均部２２は、測定期間分割部２１で分割した測定期間ｍごとに、式（４）に基づいて、チャネル推定値の時間軸方向電圧平均処理を行う。

　式（４）において、ａは受信アンテナ、ｂは送信アンテナ、ｎは測定期間内のサブフレームのインデックス、ｔはサブフレーム内のリファレンス信号（ＲＳ）の時間方向のインデックス、ｉはリファレンス信号（ＲＳ）の周波数方向のインデックス、Ｎ_ＲＳＴ（ｍ）は測定期間ｍ内のリファレンス信号（ＲＳ）を含むシンボル数を表す。

　次に、周波数方向平均化部２３は、時間方向同相平均後の結果に対して、以下の式（５）に基づいて、周波数方向平均化処理を行う。

　式（５）において、Ｎ_ＲＳは帯域内に含まれるリファレンス信号（ＲＳ）の数を表す。

　次に、共役乗算部２４は、以下の式（６）に基づいて、隣接するリファレンス信号（ＲＳ）間で共役乗算処理を行う。

　次に、電力計算部２５は、以下の式（７）に基づいてＲＳＲＰを計算する。

　次に、ＲＳＲＰ選択部３０は、ＲＳＲＰ測定部２０Ｈ、２０Ｌで測定されたＲＳＲＰ_Ｈ、ＲＳＲＰ_Ｌを参照し、ＲＳＲＰ_Ｈ＜ＲＳＲＰ_Ｌの場合にはＲＳＲＰ_ＬをＲＳＲＰとして報告し、それ以外の場合にはＲＳＲＰ_ＨをＲＳＲＰとして報告する。

　このとき、高速フェージング環境でＲＳＲＰ_Ｌが小さくなった場合には、回転成分の影響が小さいＲＳＲＰ_Ｈが選択され、ＲＳＲＰの低下を防ぐことができる。したがって、本実施形態の受信装置によると、高速フェージング環境において、高精度に電力を測定することが可能となる。

　本実施形態では、受信装置１０は、互いに測定期間の分割数Ｍが異なる２つのＲＳＲＰ測定部２０Ｈ、２０Ｌを備えている。ただし、受信装置は、ＲＳＲＰ測定部２０Ｈ、２０Ｌの代わりに、２通りの電圧平均算出期間のそれぞれに対する信号受信電力を測定するＲＳＲＰ測定部を１つだけ備えていてもよい。

　なお、本発明によると、以下に付記として記載する形態が提供される。
［付記１］
　上記第１の視点に係る受信装置のとおりである。
［付記２］
　前記第１のＲＳＲＰ測定部は、前記チャネル推定値を前記第１の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第１の信号受信電力を算出し、
　前記第２のＲＳＲＰ測定部は、前記チャネル推定値を前記第２の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第２の信号受信電力を算出してもよい。
［付記３］
　前記第１のＲＳＲＰ測定部および前記第２のＲＳＲＰ測定部は、それぞれ、
　前記リファレンス信号の測定期間を分割する測定期間分割部と、
　前記分割後の期間のそれぞれに亘って前記チャネル推定値を平均化する時間方向電圧平均部と、
　前記平均化によって得られた値を周波数方向に平均化する周波数方向平均化部と、
　前記周波数方向の平均化によって得られた値に対して共役乗算処理を施す共役乗算部と、
　前記共役乗算処理によって得られた値に基づいて信号受信電力を算出する電力計算部と、を備えていてもよい。
［付記４］
　前記測定期間分割部は、前記測定期間内のサブフレームの総数をＮ、前記測定期間の分割数をＭとすると、分割後のＭ個の期間のうちの第ｍ（ｍ＝０、１、…、Ｍ－１）の期間のサブフレーム数Ｌ_ｍ、開始サブフレーム番号ＳＴ_ｍおよび終了サブフレーム番号ＥＤ_ｍを、それぞれ、

としてもよい。
［付記５］
　移動端末は、前記受信装置を備えていてもよい。
［付記６］
　上記第２の視点に係る受信電力測定方法のとおりである。
［付記７］
　前記受信電力測定方法において、
　前記移動端末は、前記チャネル推定値を前記第１の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第１の信号受信電力を算出し、
　前記チャネル推定値を前記第２の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第２の信号受信電力を算出してもよい。
［付記８］
　上記第３の視点に係る受信装置のとおりである。
［付記９］
　前記ＲＳＲＰ測定部は、前記チャネル推定値を前記第１の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第１の信号受信電力を算出し、前記チャネル推定値を前記第２の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第２の信号受信電力を算出してもよい。
［付記１０］
　前記ＲＳＲＰ測定部は、
　前記リファレンス信号の測定期間を分割する測定期間分割部と、
　前記分割後の期間のそれぞれに亘って前記チャネル推定値を平均化する時間方向電圧平均部と、
　前記平均化によって得られた値を周波数方向に平均化する周波数方向平均化部と、
　前記周波数方向の平均化によって得られた値に対して共役乗算処理を施す共役乗算部と、
　前記共役乗算処理によって得られた値に基づいて信号受信電力を算出する電力計算部と、
　を備えていてもよい。
［付記１１］
　前記測定期間分割部は、前記測定期間内のサブフレームの総数をＮ、前記測定期間の分割数をＭとすると、分割後のＭ個の期間のうちの第ｍ（ｍ＝０、１、…、Ｍ－１）の期間のサブフレーム数Ｌ_ｍ、開始サブフレーム番号ＳＴ_ｍおよび終了サブフレーム番号ＥＤ_ｍを、それぞれ、

としてもよい。
　なお、上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１０　　受信装置
１１　　ＲＦ（Radio Frequency）部
１２　　ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部
１３　　チャネル推定部
２０、２０Ｈ、２０Ｌ　　ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）測定部
２１　　測定期間分割部
２２　　時間方向電圧平均部
２３　　周波数方向平均化部
２４　　共役乗算部
２５　　電力計算部
３０　　ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）選択部

Claims

　ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）無線通信システムにおいて、既知のリファレンス信号に基づいて推定したチャネル推定値を、第１の期間に亘って平均化した値を用いて、第１の信号受信電力を測定する第１のリファレンス信号受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）測定部と、
　前記チャネル推定値を第２の期間に亘って平均化した値を用いて、第２の信号受信電力を測定する第２のＲＳＲＰ測定部と、
　前記第１の信号受信電力と前記第２の信号受信電力とを比較して、値の小さくない方を信号受信電力の測定結果として選択するＲＳＲＰ選択部と、
　を備える、受信装置。
　前記第１のＲＳＲＰ測定部は、前記チャネル推定値を前記第１の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第１の信号受信電力を算出し、
　前記第２のＲＳＲＰ測定部は、前記チャネル推定値を前記第２の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第２の信号受信電力を算出する、
　請求項１に記載の受信装置。
　前記第１のＲＳＲＰ測定部および前記第２のＲＳＲＰ測定部は、それぞれ、
　前記リファレンス信号の測定期間を分割する測定期間分割部と、
　前記分割後の期間のそれぞれに亘って前記チャネル推定値を平均化する時間方向電圧平均部と、
　前記平均化によって得られた値を周波数方向に平均化する周波数方向平均化部と、
　前記周波数方向の平均化によって得られた値に対して共役乗算処理を施す共役乗算部と、
　前記共役乗算処理によって得られた値に基づいて信号受信電力を算出する電力計算部と、
　を備える、
　請求項２に記載の受信装置。
　前記測定期間分割部は、前記測定期間内のサブフレームの総数をＮ、前記測定期間の分割数をＭとすると、分割後のＭ個の期間のうちの第ｍ（ｍ＝０、１、…、Ｍ－１）の期間のサブフレーム数Ｌ_ｍ、開始サブフレーム番号ＳＴ_ｍおよび終了サブフレーム番号ＥＤ_ｍを、それぞれ、

とする、
　請求項３に記載の受信装置。
　請求項１ないし４のいずれか１項に記載の受信装置を備える、移動端末。
　ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）無線通信システムにおける移動端末による信号受信電力測定方法であって、
　前記移動端末が、既知のリファレンス信号に基づいて推定したチャネル推定値を第１の期間に亘って平均化した値を用いて、第１の信号受信電力を算出する工程と、
　前記チャネル推定値を第２の期間に亘って平均化した値を用いて、第２の信号受信電力を算出する工程と、
　前記第１の信号受信電力と前記第２の信号受信電力とを比較して、値の小さくない方を信号受信電力の測定結果として選択する工程と、
　を含む、受信電力測定方法。
　前記移動端末は、前記チャネル推定値を前記第１の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第１の信号受信電力を算出し、
　前記チャネル推定値を前記第２の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第２の信号受信電力を算出する、
　請求項６に記載の受信電力測定方法。
　ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）無線通信システムにおいて、既知のリファレンス信号に基づいて推定したチャネル推定値を、第１の期間に亘って平均化した値を用いて、第１の信号受信電力を測定するとともに、第２の期間に亘って平均化した値を用いて、第２の信号受信電力を測定するリファレンス信号受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）測定部と、
　前記第１の信号受信電力と前記第２の信号受信電力とを比較して、値の小さくない方を信号受信電力の測定結果として選択するＲＳＲＰ選択部と、
　を備える、受信装置。
　前記ＲＳＲＰ測定部は、前記チャネル推定値を前記第１の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第１の信号受信電力を算出し、前記チャネル推定値を前記第２の期間に亘って平均化した値に対して、周波数方向平均化および共役乗算を施した値に基づいて、前記第２の信号受信電力を算出する、
　請求項８に記載の受信装置。
　前記ＲＳＲＰ測定部は、
　前記リファレンス信号の測定期間を分割する測定期間分割部と、
　前記分割後の期間のそれぞれに亘って前記チャネル推定値を平均化する時間方向電圧平均部と、
　前記平均化によって得られた値を周波数方向に平均化する周波数方向平均化部と、
　前記周波数方向の平均化によって得られた値に対して共役乗算処理を施す共役乗算部と、
　前記共役乗算処理によって得られた値に基づいて信号受信電力を算出する電力計算部と、
　を備える、
　請求項９に記載の受信装置。
　前記測定期間分割部は、前記測定期間内のサブフレームの総数をＮ、前記測定期間の分割数をＭとすると、分割後のＭ個の期間のうちの第ｍ（ｍ＝０、１、…、Ｍ－１）の期間のサブフレーム数Ｌ_ｍ、開始サブフレーム番号ＳＴ_ｍおよび終了サブフレーム番号ＥＤ_ｍを、それぞれ、

とする、
　請求項１０に記載の受信装置。