最大ドップラー周波数推定装置及び最大ドップラー周波数推定方法
【課題】振幅を平均するための適切な平均化区間長を設定することにより、フェージング変動以外の要因の影響を受ける場合でも、最大ドップラー周波数の推定精度を高めること。
【解決手段】チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎは、受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求める。位相差算出部１０９は、前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、各パスの振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに各パスの位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、振幅平均値に応じて各パスの間で位相差平均値を重み付けして合成する。ドップラー周波数算出部１１２は、位相差算出部１０９により重み付けして合成した位相差平均値に基づいて、最大ドップラー周波数を推定する。
【解決手段】チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎは、受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求める。位相差算出部１０９は、前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、各パスの振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに各パスの位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、振幅平均値に応じて各パスの間で位相差平均値を重み付けして合成する。ドップラー周波数算出部１１２は、位相差算出部１０９により重み付けして合成した位相差平均値に基づいて、最大ドップラー周波数を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば移動通信端末装置に適用する最大ドップラー周波数推定装置及び最大ドップラー周波数推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動無線通信においては、フェージングによって受信信号の包絡線及び位相が変動する。移動無線通信システムでは、送信機及び受信機において既知のパイロットシンボルを送信及び受信し、受信機において受信したパイロットシンボルの包絡線及び位相の変動を測定する。受信機は、包絡線及び位相の変動の測定値に基づいて、フェージング変動が受信信号に与える影響を推定する処理であるチャネル推定を行う。チャネル推定では、雑音の影響を抑圧し、フェージング変動の推定精度を高めるために平均化処理を行う場合が多い。平均化処理における最適な平均化区間長は、フェージング変動の速さ、即ち送信機と受信機との移動速度差に依存することが知られている。これより、従来、チャネル推定の推定結果を用いて、フェージング変動の速さに関連する最大ドップラー周波数を推定することにより、フェージング歪を補償する技術（例えば、特許文献１）、及び良好な受信特性を確保する技術（例えば、特許文献２）が開発されている。
【０００３】
図１は、Ｉ−Ｑ平面における受信信号点の配置を示す図である。
【０００４】
図１より、フェージング変動及びフェージング変動以外の要因（例えば白色雑音）の両方の影響を受けた場合において、時刻ｉのパイロットシンボルの受信信号点の座標＃１＿１を（Ｉｉ_1、Ｑｉ_1）とし、その直前の時刻（ｉ−１）のパイロットシンボルの受信信号点の座標＃２＿１を（Ｉｉ_1−１、Ｑｉ_1−１）とする。この場合、第１象限の座標＃２＿１は、Ｑ軸及びＩ軸を超えて、第３象限の座標＃１＿１に変移する。この場合、位相差はθ1_1になる。
【０００５】
一方、図１より、フェージング変動の影響のみを受けた場合において、時刻ｉのパイロットシンボルの受信信号点の座標＃３＿１を（Ｉ’ｉ_1、Ｑ’ｉ_1）とし、その直前の時刻（ｉ−１）のパイロットシンボルの受信信号点の座標＃２＿１を（Ｉｉ_1−１、Ｑｉ_1−１）とする。この場合、第１象限の座標＃２＿１は、Ｑ軸のみを超えて、第２象限の座標＃３＿１に変移する。この場合、位相差はθ1’_1になる。
【０００６】
次に、上記の位相差について、図２を用いてさらに詳細に説明する。図２は、従来のパイロットシンボルの振幅、位相差及び振幅が最大のフィンガの位相差の時間推移を示す図である。なお、図２において、比較のために、フェージング変動の影響のみを受けた際に算出される位相差（理想）も示す。
【０００７】
図２より、パスが割り当てられたフィンガ＃１において、フェージング変動及びフェージング変動以外の要因の影響を受けた受信信号の振幅は、１、４、３、２、・・・［ｄＢ］と順次変化する。また、パスが割り当てられたフィンガ＃２において、フェージング変動及びフェージング変動以外の要因の影響を受けた受信信号の振幅は、３、１、４、４、・・・［ｄＢ］と順次変化する。同様に、フィンガ＃１の受信信号の位相差は、９０、４５、０、４５、・・・［ｄｅｇｒｅｅ］と順次変化する。また、フィンガ＃２の受信信号の位相差は、４５、９０、０、０、・・・［ｄｅｇｒｅｅ］と順次変化する。これより、時刻０［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］において、振幅が最大であるパスが割り当てられたフィンガの所定時間毎の位相差としては、時刻０［ｍｓｅｃ］〜１［ｍｓｅｃ］ではフィンガ＃２の４５［ｄｅｇｒｅｅ］、時刻１［ｍｓｅｃ］〜２［ｍｓｅｃ］ではフィンガ＃１の４５［ｄｅｇｒｅｅ］、時刻２［ｍｓｅｃ］〜３［ｍｓｅｃ］ではフィンガ＃２の０［ｄｅｇｒｅｅ］、及び時刻３［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］ではフィンガ＃２の０［ｄｅｇｒｅｅ］が選択される。そして、選択されたこれらの各位相差を用いて、最大ドップラー周波数を推定する。
【０００８】
一方、図２に示すように、時刻０［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］において、フェージング変動の影響のみによる位相差は、時刻０［ｍｓｅｃ］〜１［ｍｓｅｃ］では４５［ｄｅｇｒｅｅ］、時刻１［ｍｓｅｃ］〜２［ｍｓｅｃ］では９０［ｄｅｇｒｅｅ］、時刻２［ｍｓｅｃ］〜３［ｍｓｅｃ］では０［ｄｅｇｒｅｅ］、及び時刻３［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］では０［ｄｅｇｒｅｅ］と順次変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−８６７５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５３５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の装置においては、実際の位相差は、フェージング変動以外の要因の影響を受けることにより、フェージング変動の影響のみを受けたときの位相差と異なる。例えば、図１の場合、実際の位相差はθ1_1であるのに対して、フェージング変動の影響のみを受けた場合の位相差はθ1’_1である。また、図２の場合、実際の位相差は、４５、４５、０、０・・・［ｄｅｇｒｅｅ］と変化するのに対して、フェージング変動の影響のみによる位相差は、４５、９０、０、０・・・［ｄｅｇｒｅｅ］と変化する。図２におけるこの位相差の相違は、時刻２［ｍｓｅｃ］において、フェージングの落ち込みにより振幅が１［ｄＢ］となったフィンガ＃２の位相差ではなく、フィンガ＃１の位相差を選択することにより生じたものである。このように、実際の位相差は、フェージング変動の影響のみを受けたときの位相差と異なることにより、実際に算出した位相差から検出したドップラー周波数が不正確になるという問題がある。具体的には、振幅が大きいパスを選択する周期が、フェージングが変動する周期(ドップラー周波数の逆数)よりも短い場合に、フェージングの落ち込みを観測できず、推定される最大ドップラー周波数は小さくなるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、振幅を平均するための適切な平均化区間長を設定することにより、フェージング変動以外の要因の影響を受ける場合でも、最大ドップラー周波数の推定精度を高めることができる最大ドップラー周波数推定装置及び最大ドップラー周波数推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の最大ドップラー周波数推定装置は、受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求めるチャネル推定手段と、前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、前記各パスの前記振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに前記各パスの前記位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、前記振幅平均値に応じて前記各パスの間で前記位相差平均値を重み付けして合成する位相差算出手段と、前記位相差算出手段により重み付けして合成した前記位相差平均値に基づいて、最大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と、を具備する構成を採る。
【００１３】
本発明の最大ドップラー周波数推定方法は、受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求めるチャネル推定ステップと、前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、前記各パスの前記振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに前記各パスの前記位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、前記振幅平均値に応じて前記各パスの間で前記位相差平均値を重み付けして合成する位相差算出ステップと、前記位相差算出ステップにより重み付けして合成した前記位相差平均値に基づいて、最大ドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定ステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、振幅を平均するための適切な平均化区間長を設定することにより、フェージング変動以外の要因の影響を受ける場合でも、最大ドップラー周波数の推定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】Ｉ−Ｑ平面における受信信号点の配置を示す図
【図２】従来のパイロットシンボルの振幅、位相差及び振幅が最大のフィンガの位相差の時間推移を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における移動通信端末装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における位相差算出部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１におけるパイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例、位相差平均値の算出例及び振幅平均値に応じて最大比合成した位相差平均値の算出例の時間推移を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における位相差算出部の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態２におけるパイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例、位相差平均値の算出例及び振幅平均値が閾値以上のフィンガの位相差平均値の算出例の時間推移を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
＜移動通信端末装置の構成＞
図３は、本発明の実施の形態１における移動通信端末装置１００の構成を示すブロック図である。移動通信端末装置１００は、最大ドップラー周波数推定装置１５０及びフィンガ処理部１６０−１〜１６０−ｎを含む。最大ドップラー周波数推定装置１５０は、最大ドップラー周波数を推定する。フィンガ処理部１６０−１〜１６０−ｎは、検出された各パスが割り当てられ、割り当てられた各パスの受信信号に対する各種の受信処理を行う。
【００１８】
無線部１０１は、受信した受信信号に対して無線処理を施して逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎ及び同期部１０７に出力する。
【００１９】
逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎは、無線部１０１から入力した受信信号のうち、同期部１０７により割り当てられたパスの受信信号に対して逆拡散処理を行い、逆拡散処理した受信信号をチャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。
【００２０】
チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎは、逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎから入力した逆拡散処理後の受信信号よりチャネル推定を行い、受信信号と共にチャネル推定値をコヒーレント検波部１０４−１〜１０４−ｎ及び位相差算出部１０９に出力する。具体的には、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎは、逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎから入力した逆拡散処理後のパイロットシンボルよりチャネル推定を行う。チャネル推定では、各パスのフェージング変動に起因する受信信号の振幅及び位相差を所定時間毎に算出する。チャネル推定値は、チャネル推定により算出した振幅を示す振幅情報、及びチャネル推定により算出した位相差を示す位相変動情報である。
【００２１】
コヒーレント検波部１０４−１〜１０４−ｎは、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力した受信信号に対して、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したチャネル推定値の複素共役を乗算することにより、当該受信信号の変動分を補償する。コヒーレント検波部１０４−１〜１０４−ｎは、位相変動補償後の受信信号をレイク信号処理部１０５に出力する。
【００２２】
レイク信号処理部１０５は、各コヒーレント検波部１０４−１〜１０４−ｎから入力した受信信号を最大比合成してＳＩＲ算出部１０６に出力する。
【００２３】
ＳＩＲ算出部１０６は、レイク信号処理部１０５から入力した最大比合成後の受信信号を用いてＳＩＲを算出し、算出したＳＩＲに対応した信頼度情報を生成する。ＳＩＲ算出部１０６は、生成した信頼度情報を位相差算出部１０９に出力する。
【００２４】
同期部１０７は、無線部１０１から入力した受信信号より、捕捉及び追従すべきパスを検出し、検出したパスをフィンガ処理部１６０−１〜１６０−ｎの逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎの各々に割り当てる。また、同期部１０７は、パスの検出結果をパスタイミング差算出部１０８に出力する。
【００２５】
パスタイミング差算出部１０８は、同期部１０７において検出したパスについて周期的にパスタイミングを測定し、現在のパスタイミングと直前のパスタイミングとの差分を示すパスタイミング差分情報を算出する。その際、パスタイミング差算出部１０８は、受信信号の振幅に対応した信頼度情報に応じて、パスタイミング差分情報に重み付けを行う。パスタイミング差算出部１０８は、重み付けしたパスタイミング差分情報を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００２６】
位相差算出部１０９は、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したチャネル推定値と、算出周期制御部１１３から入力した第１平均化区間長と、ＳＩＲ算出部１０６から入力した信頼度情報とに基づいて、信頼度情報を考慮した位相差平均値を算出する。
【００２７】
具体的には、位相差算出部１０９は、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したチャネル推定値としての位相変動情報より、第１平均化区間長における位相差平均値を算出するとともに、チャネル推定値としての振幅情報より、第１平均化区間長における振幅平均値を算出する。位相差算出部１０９は、算出した振幅平均値に応じて、各パスの間で位相差平均値を重み付けして合成する。例えば、位相差算出部１０９は、各パスの間で位相差平均値を最大比合成する。
【００２８】
位相差算出部１０９は、重み付けして合成した位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。なお、位相差算出部１０９の構成の詳細については後述する。
【００２９】
周波数誤差算出部１１０は、位相差算出部１０９から入力した位相差平均値と、パスタイミング差算出部１０８から入力したパスタイミング差分情報とに基づいて、周波数誤差を算出する。周波数誤差算出部１１０は、算出した周波数誤差を平均化処理部１１１に出力する。
【００３０】
平均化処理部１１１は、周波数誤差算出部１１０から入力した周波数誤差を平均してドップラー周波数算出部１１２に出力する。この際、平均化処理部１１１は、算出周期制御部１１３により設定した、第１平均化区間長より長い第２平均化区間長において平均化する。例えば、平均化処理部１１１は、第１平均化区間長がパイロット（ＣＰＩＣＨ）シンボルの４シンボル分である場合に、パイロットシンボルの２０シンボル分の第２平均化区間長において平均する。即ち、平均化処理部１１１は、周波数誤差算出部１１０により算出された周波数誤差を５回分平均する。
【００３１】
なお、第２平均化区間長は、予め電波伝搬環境で試験を行い、移動通信端末装置１００単独で推定した最大ドップラー周波数と、外部入力装置を用いて推定した最大ドップラー周波数との差が小さくなるように設定されたものでもよい。外部入力装置を用いて推定した最大ドップラー周波数とは、例えば、ＧＰＳ等より取得した位置情報を用いて移動速度を求め、この移動速度を用いて推定した最大ドップラー周波数等である。
【００３２】
ドップラー周波数算出部１１２は、平均化処理部１１１から入力した平均化した周波数誤差に基づいて最大ドップラー周波数を推定する。ドップラー周波数算出部１１２は、推定した最大ドップラー周波数を、最大ドップラー周波数推定装置１５０の外部に出力するとともに算出周期制御部１１３に出力する。
【００３３】
算出周期制御部１１３は、ドップラー周波数算出部１１２から入力した最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長を算出し、算出した第１平均化区間長を位相差算出部１０９に出力する。なお、第１平均化区間長については後述する。
【００３４】
＜位相差算出部の構成＞
図４は、位相差算出部１０９の構成を示すブロック図である。
【００３５】
振幅平均化処理部４０１は、算出周期制御部１１３から入力した第１平均化区間長を設定し、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したフィンガ毎の振幅情報より、第１平均化区間長においてフィンガ毎に振幅を平均して振幅平均値を求める。振幅平均化処理部４０１は、求めた振幅平均値を重み係数算出部４０３に出力する。
【００３６】
位相差平均化処理部４０２は、算出周期制御部１１３から入力した第１平均化区間長を設定し、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したフィンガ毎の位相差より、第１平均化区間長においてフィンガ毎に位相差を平均して位相差平均値を求める。位相差平均化処理部４０２は、求めた位相差平均値を位相差重み付け部４０４に出力する。
【００３７】
重み係数算出部４０３は、振幅平均化処理部４０１から入力した振幅平均値に基づいてフィンガ毎の重み係数を算出し、算出した重み係数を位相差重み付け部４０４に出力する。
【００３８】
位相差重み付け部４０４は、重み係数算出部４０３から入力した重み係数を、位相差平均化処理部４０２から入力した位相差平均値に乗じることにより、フィンガ間で位相差平均値を重み付けして合成する。その際、位相差重み付け部４０４は、ＳＩＲ算出部１０６から入力した信頼度情報を考慮する。位相差重み付け部４０４は、重み付けして合成した位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００３９】
＜位相差算出部の処理＞
図５は、本実施の形態におけるパイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例、位相差平均値の算出例及び振幅平均値に応じて最大比合成した位相差平均値の算出例の時間推移を示す図である。
【００４０】
まず、算出周期制御部１１３は、フェージングが変動する周期(ドップラー周波数の逆数)よりも長い区間を第１平均化区間長とする。
【００４１】
例えば、図５に示すように、算出周期制御部１１３は、フェージングが変動する周期がパイロットシンボル数の３個分に相当する場合には、４シンボル分を第１平均化区間長とする。
【００４２】
この際、図５より、振幅平均化処理部４０１は、時刻４において、フィンガ＃１の受信信号の時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の過去４シンボルの振幅平均値として２．５［ｄＢ］を算出し、フィンガ＃２の受信信号の時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の過去４シンボルの振幅平均値として３［ｄＢ］を算出する。
【００４３】
また、位相差平均化処理部４０２は、時刻４［ｍｓｅｃ］において、フィンガ＃１の受信信号の時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の過去４シンボルの位相差平均値として４５［ｄｅｇｒｅｅ］を算出し、フィンガ＃２の受信信号の時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の過去４シンボルの位相差平均値として３３．７５［ｄｅｇｒｅｅ］を算出する。
【００４４】
これより、重み係数算出部４０３は、フィンガ＃１及びフィンガ＃２の各々の振幅平均値から、フィンガ＃１の重み係数として「重み係数＝２．５/（２．５＋３）」の演算を行い、フィンガ＃２の重み係数として「重み係数＝３/（２．５＋３）」の演算を行う。位相差重み付け部４０４は、フィンガ＃１及びフィンガ＃２の重み係数をフィンガ＃１及びフィンガ＃２の位相差平均値に各々乗じて重み付けすることにより、フィンガ間で位相差平均値を合成する。即ち、位相差重み付け部４０４は、振幅平均値に応じて最大比合成した位相差平均値として、「位相差平均値＝２．５／５．５ × ４５ ＋ ３／５．５ × ３３．７５」の演算を行って３９［ｄｅｇｒｅｅ］を算出する。位相差重み付け部４０４は、時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の間で重み付けして合成した位相差平均値を、周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００４５】
＜第１平均化区間長の決定方法＞
算出周期制御部１１３は、初回において、運用上精度よく検出したい最小ドップラー周波数の逆数を第１平均化区間長として予め設定する。例えば、１０ｋｍ／ｈ以上を精度よく検出したい場合、搬送波周波数を２ＧＨｚとすると、最大ドップラー周波数は１８．５Ｈｚとなり、第１平均化区間長は０．０５４ｓｅｃである。
【００４６】
算出周期制御部１１３は、初回以降においては、今回算出したドップラー周波数と、移動通信端末装置１００を使用するシステムの運用上想定される加速度とにより、次回の最大ドップラー周波数(速度)を推定して第１平均化区間長を決定する。例えば、算出周期制御部１１３は、今回算出されたドップラー周波数が１００Ｈｚで、移動通信端末装置１００を使用するシステムの運用上想定される加速度から算出したドップラー周波数が±５０Ｈｚの場合、５０Ｈｚの逆数を次回の第１平均化区間長として決定する。算出周期制御部１１３は、今回決定した第１平均化区間長が初回に設定した第１平均化区間長より小さい場合には、初回に設定した第１平均化区間長を次回の第１平均化区間長として設定する。
【００４７】
ここで、パスの変動には、移動による比較的ゆっくりした変動と、障害物が急に現れたり、無くなったりすることに起因する比較的急激な変動とがある。なお、比較的急激な変動は、突然発生したパス、または突然消えてしまったパスにより生じる。
【００４８】
第１平均化区間長は、ドップラー周波数の逆数よりも長くしなければ、ドップラー周波数を精度よく推定できないが、長くしすぎるとパスの変動により以下の問題を生じる。即ち、従来、同期部１０７は、平均的な受信信号品質を向上させるために、パスを選択する際に設定する第３平均化区間長を比較的長く設定する。この結果、上記の比較的急激なパス変動に追従できない可能性がある。
【００４９】
従って、本実施の形態では、同期部１０７は、上記の比較的急激なパスの変動にも追従できるように、第３平均化区間長を従来よりも短くしてパスの選択を行う。また、算出周期制御部１１３は、従来よりも短い第３平均化区間長に応じて、適切な第１平均化区間長を算出する必要がある。
【００５０】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、フェージング変動の周期を考慮して適切な長さの第１平均化区間長を設定することにより、フェージング変動以外の要因による影響を受ける場合でも、最大ドップラー周波数の推定精度を高めることができる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、第１平均化区間長で複素インパルスレスポンスの大きさに応じて当該複素インパルスレスポンス位置の位相差を最大比合成するので、第１平均化区間長の全体に渡ってフェージング変動以外の要因による影響を軽減することができる。
【００５２】
＜本実施の形態の変形例＞
本実施の形態において、フィンガ毎の振幅平均値の比を重み係数として最大比合成したが、本発明はこれに限らず、振幅平均値の大きさの順序に応じて予め設定した重み係数を用いて最大比合成してもよい。例えば、位相差算出部１０９は、振幅平均値が１番大きいフィンガ＃２の重み係数を「１」とし、それ以外のフィンガの重み係数を「０」として、「０×４５＋１×３３．７５」の演算を行う。そして、位相差算出部１０９は、演算結果である３３．７５を、時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の重み付けして合成した位相差平均値として周波数誤差算出部１１０に出力してもよい。
【００５３】
（実施の形態２）
＜位相差算出部の構成＞
図６は、本発明の実施の形態２における位相差算出部６００の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態において、最大ドップラー周波数推定装置の構成は、位相差算出部１０９の代わりに位相差算出部６００を有する以外は図３と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００５４】
図６に示す位相差算出部６００は、図４に示す実施の形態１に係る位相差算出部１０９に対して、閾値制御部６０１及びメモリ６０２を追加する。なお、図６において、図４と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
閾値制御部６０１は、振幅平均値と比較する複数の閾値を予め記憶する。
【００５６】
メモリ６０２は、位相差重み付け部４０４により選択された位相差平均値を記憶する。
【００５７】
重み係数算出部４０３は、振幅平均算出部４０１から入力した振幅平均値と、閾値制御部６０１から取得した所定の閾値との比較結果に応じて、重み付け係数を算出する。具体的には、重み係数算出部４０３は、第１平均化区間長より長い第２平均化区間長における振幅平均値が閾値より大きいフィンガがある場合には、閾値より大きい振幅平均値のフィンガのみを用いて重み付け係数を算出する。一方、重み係数算出部４０３は、第２平均化区間長における振幅平均値が閾値より大きいフィンガが無い場合には、その旨を位相差重み付け部４０４に通知する。なお、重み係数算出部４０３におけるその他の処理は、上記の実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００５８】
位相差重み付け部４０４は、上記の実施の形態１と同様の方法により重み付けして合成した位相差平均値を、周波数誤差算出部１１０に出力する。また、位相差重み付け部４０４は、振幅平均値が閾値より大きいフィンガが無い旨の通知を重み係数算出部４０３から受けた際に、振幅平均値が大きい方のフィンガの位相差平均値を選択してメモリ６０２に記憶させる。この際、例えば、位相差重み付け部４０４は、第１平均化区間長毎に閾値以下の振幅平均値をメモリ６０２に記憶させ、第２平均化区間長における振幅平均値が全て閾値以下の場合に、第２平均化区間長が経過する毎に、メモリ６０２に記憶させた位相差平均値をメモリ６０２から読み出し、読み出した位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００５９】
＜位相差算出部の処理＞
図７は、本実施の形態におけるパイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例、位相差平均値の算出例及び振幅平均値が閾値以上のフィンガの位相差平均値の算出例の時間推移を示す図である。なお、図７において、パイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例及び位相差平均値の算出例は図５と同一であるので、その説明を省略する。
【００６０】
位相差重み付け部４０４は、閾値制御部６０１に記憶している閾値２．８を選択した場合において、フィンガ＃２の振幅平均値３［ｄＢ］のみが閾値２．８より大きいので、フィンガ＃２の振幅平均値のみを用いて、位相差平均値を重み付けして合成する。具体的には、位相重み付け部４０４は、位相差平均値として、「位相差平均値＝０／（３＋０）×４５＋３／（３＋０）×３３．７５）」の演算を行う。そして、位相重み付け部４０４は、演算結果である３３．７５［ｄｅｇｒｅｅ］を、時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］における重み付けして合成した位相差平均値として周波数誤差算出部１１０に出力する。この際、位相差重み付け部４０４は、振幅平均値が閾値より大きいフィンガが複数有る場合には、そのフィンガの位相差平均値をのみを等しい比で合成する。例えば、図７の算出例を用いて、「位相差平均値＝１／２×４５＋１／２×３３．７５」の演算を行う。そして、位相重み付け部４０４は、演算結果である３９．３７５［ｄｅｇｒｅｅ］を、時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］における重み付けして合成した位相差平均値として周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００６１】
また、位相差重み付け部４０４は、閾値制御部６０１に記憶している閾値２を選択した場合において、フィンガ＃１の振幅平均値及びフィンガ＃２の振幅平均値の両方共に閾値２より大きいので、実施の形態１と同様に、フィンガ＃１及びフィンガ＃２の振幅平均値より求めた重み係数により、重み付けして合成した位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００６２】
また、位相差重み付け部４０４は、閾値制御部６０１に記憶している閾値４を選択した場合において、フィンガ＃１の振幅平均値及びフィンガ＃２の振幅平均値の両方共に閾値４以下であるので、振幅平均値が最大のフィンガの位相差平均値のみを選択してメモリ６０２に記憶させる。そして、位相差重み付け部４０４は、第２平均化区間長における全ての振幅平均値が閾値４以下の場合に、メモリ６０２に記憶している位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００６３】
例えば、振幅平均算出部４０１の第１平均化区間長が４シンボル、及び平均化処理部１１１の第２平均化区間長が２０シンボルとすると、重み係数算出部４０３は、第２平均化区間長において５回閾値と比較する。そして、位相差重み付け部４０４は、振幅平均値が５回とも閾値以下の場合に、メモリ６０２に記憶させた５回分の位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。ただし、この際、１回でも振幅平均値が閾値以上の場合は、閾値以上の振幅平均値の位相差平均値を第２平均化区間長の位相差平均値として周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００６４】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、上記の実施の形態１の効果に加えて、閾値以下の振幅平均値を用いずに、位相差平均値に乗ずる重み係数を算出することにより、各パスの振幅平均値に応じて最大ドップラー周波数の推定精度を調整することができる。
【００６５】
＜本実施の形態の変形例＞
本実施の形態において、予め記憶してある閾値を使用したが、本発明はこれに限らず、移動通信端末装置単独で推定した最大ドップラー周波数と、外部入力装置を用いて推定した最大ドップラー周波数との差が小さくなるように算出した閾値を使用してもよい。外部入力装置を用いて推定した最大ドップラー周波数とは、ＧＰＳより取得した位置情報を用いて移動速度を求め、この移動速度を用いて推定した最大ドップラー周波数等である。
【００６６】
また、本実施の形態において、振幅平均値に応じて位相差平均値を最大比合成したが、本発明はこれに限らず、振幅平均値が１番大きいフィンガの重み係数を「１」とするとともにそれ以外のフィンガの重み係数を「０」として位相差平均値に乗じてもよい。
【００６７】
＜全ての実施の形態に共通の変形例＞
上記の実施の形態１〜実施の形態２において、次回の第１平均化区間長を設定するために、推定した最大ドップラー周波数をフィードバックし、第１平均化区間長を動的に変更するようにしたが、本発明はこれに限らず、運用上精度よく検出したい最小ドップラー周波数の逆数を第１平均化区間長として予め設定し、第１平均化区間長を固定にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明にかかる最大ドップラー周波数推定装置及び最大ドップラー周波数推定方法は、例えば移動通信端末装置に適用するのに好適である。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 移動通信端末装置
１０１ 無線部
１０２−１〜１０２−ｎ 逆拡散部
１０３−１〜１０３−ｎ チャネル推定部
１０４−１〜１０４−ｎ コヒーレント検波部
１０５ レイク信号処理部
１０６ ＳＩＲ算出部
１０７ 同期部
１０８ パスタイミング差算出部
１０９ 位相差算出部
１１０ 周波数誤差算出部
１１１ 平均化処理部
１１２ ドップラー周波数算出部
１１３ 算出周期制御部
１５０ 最大ドップラー周波数推定装置
１６０−１〜１６０−ｎ フィンガ処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば移動通信端末装置に適用する最大ドップラー周波数推定装置及び最大ドップラー周波数推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動無線通信においては、フェージングによって受信信号の包絡線及び位相が変動する。移動無線通信システムでは、送信機及び受信機において既知のパイロットシンボルを送信及び受信し、受信機において受信したパイロットシンボルの包絡線及び位相の変動を測定する。受信機は、包絡線及び位相の変動の測定値に基づいて、フェージング変動が受信信号に与える影響を推定する処理であるチャネル推定を行う。チャネル推定では、雑音の影響を抑圧し、フェージング変動の推定精度を高めるために平均化処理を行う場合が多い。平均化処理における最適な平均化区間長は、フェージング変動の速さ、即ち送信機と受信機との移動速度差に依存することが知られている。これより、従来、チャネル推定の推定結果を用いて、フェージング変動の速さに関連する最大ドップラー周波数を推定することにより、フェージング歪を補償する技術（例えば、特許文献１）、及び良好な受信特性を確保する技術（例えば、特許文献２）が開発されている。
【０００３】
図１は、Ｉ−Ｑ平面における受信信号点の配置を示す図である。
【０００４】
図１より、フェージング変動及びフェージング変動以外の要因（例えば白色雑音）の両方の影響を受けた場合において、時刻ｉのパイロットシンボルの受信信号点の座標＃１＿１を（Ｉｉ_1、Ｑｉ_1）とし、その直前の時刻（ｉ−１）のパイロットシンボルの受信信号点の座標＃２＿１を（Ｉｉ_1−１、Ｑｉ_1−１）とする。この場合、第１象限の座標＃２＿１は、Ｑ軸及びＩ軸を超えて、第３象限の座標＃１＿１に変移する。この場合、位相差はθ1_1になる。
【０００５】
一方、図１より、フェージング変動の影響のみを受けた場合において、時刻ｉのパイロットシンボルの受信信号点の座標＃３＿１を（Ｉ’ｉ_1、Ｑ’ｉ_1）とし、その直前の時刻（ｉ−１）のパイロットシンボルの受信信号点の座標＃２＿１を（Ｉｉ_1−１、Ｑｉ_1−１）とする。この場合、第１象限の座標＃２＿１は、Ｑ軸のみを超えて、第２象限の座標＃３＿１に変移する。この場合、位相差はθ1’_1になる。
【０００６】
次に、上記の位相差について、図２を用いてさらに詳細に説明する。図２は、従来のパイロットシンボルの振幅、位相差及び振幅が最大のフィンガの位相差の時間推移を示す図である。なお、図２において、比較のために、フェージング変動の影響のみを受けた際に算出される位相差（理想）も示す。
【０００７】
図２より、パスが割り当てられたフィンガ＃１において、フェージング変動及びフェージング変動以外の要因の影響を受けた受信信号の振幅は、１、４、３、２、・・・［ｄＢ］と順次変化する。また、パスが割り当てられたフィンガ＃２において、フェージング変動及びフェージング変動以外の要因の影響を受けた受信信号の振幅は、３、１、４、４、・・・［ｄＢ］と順次変化する。同様に、フィンガ＃１の受信信号の位相差は、９０、４５、０、４５、・・・［ｄｅｇｒｅｅ］と順次変化する。また、フィンガ＃２の受信信号の位相差は、４５、９０、０、０、・・・［ｄｅｇｒｅｅ］と順次変化する。これより、時刻０［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］において、振幅が最大であるパスが割り当てられたフィンガの所定時間毎の位相差としては、時刻０［ｍｓｅｃ］〜１［ｍｓｅｃ］ではフィンガ＃２の４５［ｄｅｇｒｅｅ］、時刻１［ｍｓｅｃ］〜２［ｍｓｅｃ］ではフィンガ＃１の４５［ｄｅｇｒｅｅ］、時刻２［ｍｓｅｃ］〜３［ｍｓｅｃ］ではフィンガ＃２の０［ｄｅｇｒｅｅ］、及び時刻３［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］ではフィンガ＃２の０［ｄｅｇｒｅｅ］が選択される。そして、選択されたこれらの各位相差を用いて、最大ドップラー周波数を推定する。
【０００８】
一方、図２に示すように、時刻０［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］において、フェージング変動の影響のみによる位相差は、時刻０［ｍｓｅｃ］〜１［ｍｓｅｃ］では４５［ｄｅｇｒｅｅ］、時刻１［ｍｓｅｃ］〜２［ｍｓｅｃ］では９０［ｄｅｇｒｅｅ］、時刻２［ｍｓｅｃ］〜３［ｍｓｅｃ］では０［ｄｅｇｒｅｅ］、及び時刻３［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］では０［ｄｅｇｒｅｅ］と順次変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−８６７５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５３５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の装置においては、実際の位相差は、フェージング変動以外の要因の影響を受けることにより、フェージング変動の影響のみを受けたときの位相差と異なる。例えば、図１の場合、実際の位相差はθ1_1であるのに対して、フェージング変動の影響のみを受けた場合の位相差はθ1’_1である。また、図２の場合、実際の位相差は、４５、４５、０、０・・・［ｄｅｇｒｅｅ］と変化するのに対して、フェージング変動の影響のみによる位相差は、４５、９０、０、０・・・［ｄｅｇｒｅｅ］と変化する。図２におけるこの位相差の相違は、時刻２［ｍｓｅｃ］において、フェージングの落ち込みにより振幅が１［ｄＢ］となったフィンガ＃２の位相差ではなく、フィンガ＃１の位相差を選択することにより生じたものである。このように、実際の位相差は、フェージング変動の影響のみを受けたときの位相差と異なることにより、実際に算出した位相差から検出したドップラー周波数が不正確になるという問題がある。具体的には、振幅が大きいパスを選択する周期が、フェージングが変動する周期(ドップラー周波数の逆数)よりも短い場合に、フェージングの落ち込みを観測できず、推定される最大ドップラー周波数は小さくなるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、振幅を平均するための適切な平均化区間長を設定することにより、フェージング変動以外の要因の影響を受ける場合でも、最大ドップラー周波数の推定精度を高めることができる最大ドップラー周波数推定装置及び最大ドップラー周波数推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の最大ドップラー周波数推定装置は、受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求めるチャネル推定手段と、前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、前記各パスの前記振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに前記各パスの前記位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、前記振幅平均値に応じて前記各パスの間で前記位相差平均値を重み付けして合成する位相差算出手段と、前記位相差算出手段により重み付けして合成した前記位相差平均値に基づいて、最大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と、を具備する構成を採る。
【００１３】
本発明の最大ドップラー周波数推定方法は、受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求めるチャネル推定ステップと、前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、前記各パスの前記振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに前記各パスの前記位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、前記振幅平均値に応じて前記各パスの間で前記位相差平均値を重み付けして合成する位相差算出ステップと、前記位相差算出ステップにより重み付けして合成した前記位相差平均値に基づいて、最大ドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定ステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、振幅を平均するための適切な平均化区間長を設定することにより、フェージング変動以外の要因の影響を受ける場合でも、最大ドップラー周波数の推定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】Ｉ−Ｑ平面における受信信号点の配置を示す図
【図２】従来のパイロットシンボルの振幅、位相差及び振幅が最大のフィンガの位相差の時間推移を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における移動通信端末装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における位相差算出部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１におけるパイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例、位相差平均値の算出例及び振幅平均値に応じて最大比合成した位相差平均値の算出例の時間推移を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における位相差算出部の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態２におけるパイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例、位相差平均値の算出例及び振幅平均値が閾値以上のフィンガの位相差平均値の算出例の時間推移を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
＜移動通信端末装置の構成＞
図３は、本発明の実施の形態１における移動通信端末装置１００の構成を示すブロック図である。移動通信端末装置１００は、最大ドップラー周波数推定装置１５０及びフィンガ処理部１６０−１〜１６０−ｎを含む。最大ドップラー周波数推定装置１５０は、最大ドップラー周波数を推定する。フィンガ処理部１６０−１〜１６０−ｎは、検出された各パスが割り当てられ、割り当てられた各パスの受信信号に対する各種の受信処理を行う。
【００１８】
無線部１０１は、受信した受信信号に対して無線処理を施して逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎ及び同期部１０７に出力する。
【００１９】
逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎは、無線部１０１から入力した受信信号のうち、同期部１０７により割り当てられたパスの受信信号に対して逆拡散処理を行い、逆拡散処理した受信信号をチャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎに出力する。
【００２０】
チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎは、逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎから入力した逆拡散処理後の受信信号よりチャネル推定を行い、受信信号と共にチャネル推定値をコヒーレント検波部１０４−１〜１０４−ｎ及び位相差算出部１０９に出力する。具体的には、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎは、逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎから入力した逆拡散処理後のパイロットシンボルよりチャネル推定を行う。チャネル推定では、各パスのフェージング変動に起因する受信信号の振幅及び位相差を所定時間毎に算出する。チャネル推定値は、チャネル推定により算出した振幅を示す振幅情報、及びチャネル推定により算出した位相差を示す位相変動情報である。
【００２１】
コヒーレント検波部１０４−１〜１０４−ｎは、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力した受信信号に対して、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したチャネル推定値の複素共役を乗算することにより、当該受信信号の変動分を補償する。コヒーレント検波部１０４−１〜１０４−ｎは、位相変動補償後の受信信号をレイク信号処理部１０５に出力する。
【００２２】
レイク信号処理部１０５は、各コヒーレント検波部１０４−１〜１０４−ｎから入力した受信信号を最大比合成してＳＩＲ算出部１０６に出力する。
【００２３】
ＳＩＲ算出部１０６は、レイク信号処理部１０５から入力した最大比合成後の受信信号を用いてＳＩＲを算出し、算出したＳＩＲに対応した信頼度情報を生成する。ＳＩＲ算出部１０６は、生成した信頼度情報を位相差算出部１０９に出力する。
【００２４】
同期部１０７は、無線部１０１から入力した受信信号より、捕捉及び追従すべきパスを検出し、検出したパスをフィンガ処理部１６０−１〜１６０−ｎの逆拡散部１０２−１〜１０２−ｎの各々に割り当てる。また、同期部１０７は、パスの検出結果をパスタイミング差算出部１０８に出力する。
【００２５】
パスタイミング差算出部１０８は、同期部１０７において検出したパスについて周期的にパスタイミングを測定し、現在のパスタイミングと直前のパスタイミングとの差分を示すパスタイミング差分情報を算出する。その際、パスタイミング差算出部１０８は、受信信号の振幅に対応した信頼度情報に応じて、パスタイミング差分情報に重み付けを行う。パスタイミング差算出部１０８は、重み付けしたパスタイミング差分情報を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００２６】
位相差算出部１０９は、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したチャネル推定値と、算出周期制御部１１３から入力した第１平均化区間長と、ＳＩＲ算出部１０６から入力した信頼度情報とに基づいて、信頼度情報を考慮した位相差平均値を算出する。
【００２７】
具体的には、位相差算出部１０９は、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したチャネル推定値としての位相変動情報より、第１平均化区間長における位相差平均値を算出するとともに、チャネル推定値としての振幅情報より、第１平均化区間長における振幅平均値を算出する。位相差算出部１０９は、算出した振幅平均値に応じて、各パスの間で位相差平均値を重み付けして合成する。例えば、位相差算出部１０９は、各パスの間で位相差平均値を最大比合成する。
【００２８】
位相差算出部１０９は、重み付けして合成した位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。なお、位相差算出部１０９の構成の詳細については後述する。
【００２９】
周波数誤差算出部１１０は、位相差算出部１０９から入力した位相差平均値と、パスタイミング差算出部１０８から入力したパスタイミング差分情報とに基づいて、周波数誤差を算出する。周波数誤差算出部１１０は、算出した周波数誤差を平均化処理部１１１に出力する。
【００３０】
平均化処理部１１１は、周波数誤差算出部１１０から入力した周波数誤差を平均してドップラー周波数算出部１１２に出力する。この際、平均化処理部１１１は、算出周期制御部１１３により設定した、第１平均化区間長より長い第２平均化区間長において平均化する。例えば、平均化処理部１１１は、第１平均化区間長がパイロット（ＣＰＩＣＨ）シンボルの４シンボル分である場合に、パイロットシンボルの２０シンボル分の第２平均化区間長において平均する。即ち、平均化処理部１１１は、周波数誤差算出部１１０により算出された周波数誤差を５回分平均する。
【００３１】
なお、第２平均化区間長は、予め電波伝搬環境で試験を行い、移動通信端末装置１００単独で推定した最大ドップラー周波数と、外部入力装置を用いて推定した最大ドップラー周波数との差が小さくなるように設定されたものでもよい。外部入力装置を用いて推定した最大ドップラー周波数とは、例えば、ＧＰＳ等より取得した位置情報を用いて移動速度を求め、この移動速度を用いて推定した最大ドップラー周波数等である。
【００３２】
ドップラー周波数算出部１１２は、平均化処理部１１１から入力した平均化した周波数誤差に基づいて最大ドップラー周波数を推定する。ドップラー周波数算出部１１２は、推定した最大ドップラー周波数を、最大ドップラー周波数推定装置１５０の外部に出力するとともに算出周期制御部１１３に出力する。
【００３３】
算出周期制御部１１３は、ドップラー周波数算出部１１２から入力した最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長を算出し、算出した第１平均化区間長を位相差算出部１０９に出力する。なお、第１平均化区間長については後述する。
【００３４】
＜位相差算出部の構成＞
図４は、位相差算出部１０９の構成を示すブロック図である。
【００３５】
振幅平均化処理部４０１は、算出周期制御部１１３から入力した第１平均化区間長を設定し、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したフィンガ毎の振幅情報より、第１平均化区間長においてフィンガ毎に振幅を平均して振幅平均値を求める。振幅平均化処理部４０１は、求めた振幅平均値を重み係数算出部４０３に出力する。
【００３６】
位相差平均化処理部４０２は、算出周期制御部１１３から入力した第１平均化区間長を設定し、チャネル推定部１０３−１〜１０３−ｎから入力したフィンガ毎の位相差より、第１平均化区間長においてフィンガ毎に位相差を平均して位相差平均値を求める。位相差平均化処理部４０２は、求めた位相差平均値を位相差重み付け部４０４に出力する。
【００３７】
重み係数算出部４０３は、振幅平均化処理部４０１から入力した振幅平均値に基づいてフィンガ毎の重み係数を算出し、算出した重み係数を位相差重み付け部４０４に出力する。
【００３８】
位相差重み付け部４０４は、重み係数算出部４０３から入力した重み係数を、位相差平均化処理部４０２から入力した位相差平均値に乗じることにより、フィンガ間で位相差平均値を重み付けして合成する。その際、位相差重み付け部４０４は、ＳＩＲ算出部１０６から入力した信頼度情報を考慮する。位相差重み付け部４０４は、重み付けして合成した位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００３９】
＜位相差算出部の処理＞
図５は、本実施の形態におけるパイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例、位相差平均値の算出例及び振幅平均値に応じて最大比合成した位相差平均値の算出例の時間推移を示す図である。
【００４０】
まず、算出周期制御部１１３は、フェージングが変動する周期(ドップラー周波数の逆数)よりも長い区間を第１平均化区間長とする。
【００４１】
例えば、図５に示すように、算出周期制御部１１３は、フェージングが変動する周期がパイロットシンボル数の３個分に相当する場合には、４シンボル分を第１平均化区間長とする。
【００４２】
この際、図５より、振幅平均化処理部４０１は、時刻４において、フィンガ＃１の受信信号の時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の過去４シンボルの振幅平均値として２．５［ｄＢ］を算出し、フィンガ＃２の受信信号の時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の過去４シンボルの振幅平均値として３［ｄＢ］を算出する。
【００４３】
また、位相差平均化処理部４０２は、時刻４［ｍｓｅｃ］において、フィンガ＃１の受信信号の時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の過去４シンボルの位相差平均値として４５［ｄｅｇｒｅｅ］を算出し、フィンガ＃２の受信信号の時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の過去４シンボルの位相差平均値として３３．７５［ｄｅｇｒｅｅ］を算出する。
【００４４】
これより、重み係数算出部４０３は、フィンガ＃１及びフィンガ＃２の各々の振幅平均値から、フィンガ＃１の重み係数として「重み係数＝２．５/（２．５＋３）」の演算を行い、フィンガ＃２の重み係数として「重み係数＝３/（２．５＋３）」の演算を行う。位相差重み付け部４０４は、フィンガ＃１及びフィンガ＃２の重み係数をフィンガ＃１及びフィンガ＃２の位相差平均値に各々乗じて重み付けすることにより、フィンガ間で位相差平均値を合成する。即ち、位相差重み付け部４０４は、振幅平均値に応じて最大比合成した位相差平均値として、「位相差平均値＝２．５／５．５ × ４５ ＋ ３／５．５ × ３３．７５」の演算を行って３９［ｄｅｇｒｅｅ］を算出する。位相差重み付け部４０４は、時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の間で重み付けして合成した位相差平均値を、周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００４５】
＜第１平均化区間長の決定方法＞
算出周期制御部１１３は、初回において、運用上精度よく検出したい最小ドップラー周波数の逆数を第１平均化区間長として予め設定する。例えば、１０ｋｍ／ｈ以上を精度よく検出したい場合、搬送波周波数を２ＧＨｚとすると、最大ドップラー周波数は１８．５Ｈｚとなり、第１平均化区間長は０．０５４ｓｅｃである。
【００４６】
算出周期制御部１１３は、初回以降においては、今回算出したドップラー周波数と、移動通信端末装置１００を使用するシステムの運用上想定される加速度とにより、次回の最大ドップラー周波数(速度)を推定して第１平均化区間長を決定する。例えば、算出周期制御部１１３は、今回算出されたドップラー周波数が１００Ｈｚで、移動通信端末装置１００を使用するシステムの運用上想定される加速度から算出したドップラー周波数が±５０Ｈｚの場合、５０Ｈｚの逆数を次回の第１平均化区間長として決定する。算出周期制御部１１３は、今回決定した第１平均化区間長が初回に設定した第１平均化区間長より小さい場合には、初回に設定した第１平均化区間長を次回の第１平均化区間長として設定する。
【００４７】
ここで、パスの変動には、移動による比較的ゆっくりした変動と、障害物が急に現れたり、無くなったりすることに起因する比較的急激な変動とがある。なお、比較的急激な変動は、突然発生したパス、または突然消えてしまったパスにより生じる。
【００４８】
第１平均化区間長は、ドップラー周波数の逆数よりも長くしなければ、ドップラー周波数を精度よく推定できないが、長くしすぎるとパスの変動により以下の問題を生じる。即ち、従来、同期部１０７は、平均的な受信信号品質を向上させるために、パスを選択する際に設定する第３平均化区間長を比較的長く設定する。この結果、上記の比較的急激なパス変動に追従できない可能性がある。
【００４９】
従って、本実施の形態では、同期部１０７は、上記の比較的急激なパスの変動にも追従できるように、第３平均化区間長を従来よりも短くしてパスの選択を行う。また、算出周期制御部１１３は、従来よりも短い第３平均化区間長に応じて、適切な第１平均化区間長を算出する必要がある。
【００５０】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、フェージング変動の周期を考慮して適切な長さの第１平均化区間長を設定することにより、フェージング変動以外の要因による影響を受ける場合でも、最大ドップラー周波数の推定精度を高めることができる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、第１平均化区間長で複素インパルスレスポンスの大きさに応じて当該複素インパルスレスポンス位置の位相差を最大比合成するので、第１平均化区間長の全体に渡ってフェージング変動以外の要因による影響を軽減することができる。
【００５２】
＜本実施の形態の変形例＞
本実施の形態において、フィンガ毎の振幅平均値の比を重み係数として最大比合成したが、本発明はこれに限らず、振幅平均値の大きさの順序に応じて予め設定した重み係数を用いて最大比合成してもよい。例えば、位相差算出部１０９は、振幅平均値が１番大きいフィンガ＃２の重み係数を「１」とし、それ以外のフィンガの重み係数を「０」として、「０×４５＋１×３３．７５」の演算を行う。そして、位相差算出部１０９は、演算結果である３３．７５を、時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］の重み付けして合成した位相差平均値として周波数誤差算出部１１０に出力してもよい。
【００５３】
（実施の形態２）
＜位相差算出部の構成＞
図６は、本発明の実施の形態２における位相差算出部６００の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態において、最大ドップラー周波数推定装置の構成は、位相差算出部１０９の代わりに位相差算出部６００を有する以外は図３と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００５４】
図６に示す位相差算出部６００は、図４に示す実施の形態１に係る位相差算出部１０９に対して、閾値制御部６０１及びメモリ６０２を追加する。なお、図６において、図４と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
閾値制御部６０１は、振幅平均値と比較する複数の閾値を予め記憶する。
【００５６】
メモリ６０２は、位相差重み付け部４０４により選択された位相差平均値を記憶する。
【００５７】
重み係数算出部４０３は、振幅平均算出部４０１から入力した振幅平均値と、閾値制御部６０１から取得した所定の閾値との比較結果に応じて、重み付け係数を算出する。具体的には、重み係数算出部４０３は、第１平均化区間長より長い第２平均化区間長における振幅平均値が閾値より大きいフィンガがある場合には、閾値より大きい振幅平均値のフィンガのみを用いて重み付け係数を算出する。一方、重み係数算出部４０３は、第２平均化区間長における振幅平均値が閾値より大きいフィンガが無い場合には、その旨を位相差重み付け部４０４に通知する。なお、重み係数算出部４０３におけるその他の処理は、上記の実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００５８】
位相差重み付け部４０４は、上記の実施の形態１と同様の方法により重み付けして合成した位相差平均値を、周波数誤差算出部１１０に出力する。また、位相差重み付け部４０４は、振幅平均値が閾値より大きいフィンガが無い旨の通知を重み係数算出部４０３から受けた際に、振幅平均値が大きい方のフィンガの位相差平均値を選択してメモリ６０２に記憶させる。この際、例えば、位相差重み付け部４０４は、第１平均化区間長毎に閾値以下の振幅平均値をメモリ６０２に記憶させ、第２平均化区間長における振幅平均値が全て閾値以下の場合に、第２平均化区間長が経過する毎に、メモリ６０２に記憶させた位相差平均値をメモリ６０２から読み出し、読み出した位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００５９】
＜位相差算出部の処理＞
図７は、本実施の形態におけるパイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例、位相差平均値の算出例及び振幅平均値が閾値以上のフィンガの位相差平均値の算出例の時間推移を示す図である。なお、図７において、パイロットシンボルの振幅の算出例、位相差の算出例、振幅平均値の算出例及び位相差平均値の算出例は図５と同一であるので、その説明を省略する。
【００６０】
位相差重み付け部４０４は、閾値制御部６０１に記憶している閾値２．８を選択した場合において、フィンガ＃２の振幅平均値３［ｄＢ］のみが閾値２．８より大きいので、フィンガ＃２の振幅平均値のみを用いて、位相差平均値を重み付けして合成する。具体的には、位相重み付け部４０４は、位相差平均値として、「位相差平均値＝０／（３＋０）×４５＋３／（３＋０）×３３．７５）」の演算を行う。そして、位相重み付け部４０４は、演算結果である３３．７５［ｄｅｇｒｅｅ］を、時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］における重み付けして合成した位相差平均値として周波数誤差算出部１１０に出力する。この際、位相差重み付け部４０４は、振幅平均値が閾値より大きいフィンガが複数有る場合には、そのフィンガの位相差平均値をのみを等しい比で合成する。例えば、図７の算出例を用いて、「位相差平均値＝１／２×４５＋１／２×３３．７５」の演算を行う。そして、位相重み付け部４０４は、演算結果である３９．３７５［ｄｅｇｒｅｅ］を、時刻１［ｍｓｅｃ］〜４［ｍｓｅｃ］における重み付けして合成した位相差平均値として周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００６１】
また、位相差重み付け部４０４は、閾値制御部６０１に記憶している閾値２を選択した場合において、フィンガ＃１の振幅平均値及びフィンガ＃２の振幅平均値の両方共に閾値２より大きいので、実施の形態１と同様に、フィンガ＃１及びフィンガ＃２の振幅平均値より求めた重み係数により、重み付けして合成した位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００６２】
また、位相差重み付け部４０４は、閾値制御部６０１に記憶している閾値４を選択した場合において、フィンガ＃１の振幅平均値及びフィンガ＃２の振幅平均値の両方共に閾値４以下であるので、振幅平均値が最大のフィンガの位相差平均値のみを選択してメモリ６０２に記憶させる。そして、位相差重み付け部４０４は、第２平均化区間長における全ての振幅平均値が閾値４以下の場合に、メモリ６０２に記憶している位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００６３】
例えば、振幅平均算出部４０１の第１平均化区間長が４シンボル、及び平均化処理部１１１の第２平均化区間長が２０シンボルとすると、重み係数算出部４０３は、第２平均化区間長において５回閾値と比較する。そして、位相差重み付け部４０４は、振幅平均値が５回とも閾値以下の場合に、メモリ６０２に記憶させた５回分の位相差平均値を周波数誤差算出部１１０に出力する。ただし、この際、１回でも振幅平均値が閾値以上の場合は、閾値以上の振幅平均値の位相差平均値を第２平均化区間長の位相差平均値として周波数誤差算出部１１０に出力する。
【００６４】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、上記の実施の形態１の効果に加えて、閾値以下の振幅平均値を用いずに、位相差平均値に乗ずる重み係数を算出することにより、各パスの振幅平均値に応じて最大ドップラー周波数の推定精度を調整することができる。
【００６５】
＜本実施の形態の変形例＞
本実施の形態において、予め記憶してある閾値を使用したが、本発明はこれに限らず、移動通信端末装置単独で推定した最大ドップラー周波数と、外部入力装置を用いて推定した最大ドップラー周波数との差が小さくなるように算出した閾値を使用してもよい。外部入力装置を用いて推定した最大ドップラー周波数とは、ＧＰＳより取得した位置情報を用いて移動速度を求め、この移動速度を用いて推定した最大ドップラー周波数等である。
【００６６】
また、本実施の形態において、振幅平均値に応じて位相差平均値を最大比合成したが、本発明はこれに限らず、振幅平均値が１番大きいフィンガの重み係数を「１」とするとともにそれ以外のフィンガの重み係数を「０」として位相差平均値に乗じてもよい。
【００６７】
＜全ての実施の形態に共通の変形例＞
上記の実施の形態１〜実施の形態２において、次回の第１平均化区間長を設定するために、推定した最大ドップラー周波数をフィードバックし、第１平均化区間長を動的に変更するようにしたが、本発明はこれに限らず、運用上精度よく検出したい最小ドップラー周波数の逆数を第１平均化区間長として予め設定し、第１平均化区間長を固定にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明にかかる最大ドップラー周波数推定装置及び最大ドップラー周波数推定方法は、例えば移動通信端末装置に適用するのに好適である。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 移動通信端末装置
１０１ 無線部
１０２−１〜１０２−ｎ 逆拡散部
１０３−１〜１０３−ｎ チャネル推定部
１０４−１〜１０４−ｎ コヒーレント検波部
１０５ レイク信号処理部
１０６ ＳＩＲ算出部
１０７ 同期部
１０８ パスタイミング差算出部
１０９ 位相差算出部
１１０ 周波数誤差算出部
１１１ 平均化処理部
１１２ ドップラー周波数算出部
１１３ 算出周期制御部
１５０ 最大ドップラー周波数推定装置
１６０−１〜１６０−ｎ フィンガ処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求めるチャネル推定手段と、
前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、前記各パスの前記振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに前記各パスの前記位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、前記振幅平均値に応じて前記各パスの間で前記位相差平均値を重み付けして合成する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段により重み付けして合成した前記位相差平均値に基づいて、最大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と、
を具備する最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項２】
前記位相差算出手段は、
前記重み付けして合成することにより前記各パスの間で前記位相差平均値を最大比合成する、
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項３】
前記位相差算出手段は、
前記振幅平均値が最大のパスの重み係数を「１」とするとともに前記振幅平均値が最大のパス以外のパスの重み係数を「０」として前記位相差平均値に乗じることにより前記位相差平均値を重み付けする、
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項４】
前記位相差算出手段は、
前記振幅平均値が所定の閾値よりも大きいパスにおける前記位相差平均値のみを等しい比で合成する、
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項５】
前記位相差算出手段により選択した前記位相差を、前記第１平均化区間長よりも長い第２平均化区間長において平均する平均化処理手段をさらに具備し、
前記ドップラー周波数推定手段は、
前記平均化処理手段により平均した前記位相差に基づいて最大ドップラー周波数を推定する、
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項６】
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置を具備する移動通信端末装置。
【請求項７】
受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求めるチャネル推定ステップと、
前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、前記各パスの前記振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに前記各パスの前記位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、前記振幅平均値に応じて前記各パスの間で前記位相差平均値を重み付けして合成する位相差算出ステップと、
前記位相差算出ステップにより重み付けして合成した前記位相差平均値に基づいて、最大ドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定ステップと、
を具備する最大ドップラー周波数推定方法。
【請求項８】
前記位相差算出ステップは、
前記重み付けして合成することにより前記各パスの間で前記位相差平均値を最大比合成する、
請求項７記載の最大ドップラー周波数推定方法。
【請求項９】
前記位相差算出ステップは、
前記振幅平均値が最大のパスの重み係数を「１」とするとともに前記振幅平均値が最大のパス以外のパスの重み係数を「０」として前記位相差平均値に乗じることにより前記位相差平均値を重み付けする、
請求項７記載の最大ドップラー周波数推定方法。
【請求項１０】
前記位相差算出ステップは、
前記振幅平均値が所定の閾値よりも大きいパスにおける前記位相差平均値のみを等しい比で合成する、
請求項７記載の最大ドップラー周波数推定方法。
【請求項１１】
前記位相差算出ステップにより選択した前記位相差を、前記第１平均化区間長よりも長い第２平均化区間長において平均する平均化処理ステップをさらに具備し、
前記ドップラー周波数推定ステップは、
前記平均化処理ステップにより平均した前記位相差に基づいて最大ドップラー周波数を推定する、
請求項７記載の最大ドップラー周波数推定方法。
【請求項１】
受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求めるチャネル推定手段と、
前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、前記各パスの前記振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに前記各パスの前記位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、前記振幅平均値に応じて前記各パスの間で前記位相差平均値を重み付けして合成する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段により重み付けして合成した前記位相差平均値に基づいて、最大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と、
を具備する最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項２】
前記位相差算出手段は、
前記重み付けして合成することにより前記各パスの間で前記位相差平均値を最大比合成する、
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項３】
前記位相差算出手段は、
前記振幅平均値が最大のパスの重み係数を「１」とするとともに前記振幅平均値が最大のパス以外のパスの重み係数を「０」として前記位相差平均値に乗じることにより前記位相差平均値を重み付けする、
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項４】
前記位相差算出手段は、
前記振幅平均値が所定の閾値よりも大きいパスにおける前記位相差平均値のみを等しい比で合成する、
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項５】
前記位相差算出手段により選択した前記位相差を、前記第１平均化区間長よりも長い第２平均化区間長において平均する平均化処理手段をさらに具備し、
前記ドップラー周波数推定手段は、
前記平均化処理手段により平均した前記位相差に基づいて最大ドップラー周波数を推定する、
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置。
【請求項６】
請求項１記載の最大ドップラー周波数推定装置を具備する移動通信端末装置。
【請求項７】
受信信号より所定時間毎の各パスの振幅及び位相差を求めるチャネル推定ステップと、
前回推定された最大ドップラー周波数より算出した第１平均化区間長において、前記各パスの前記振幅を平均して振幅平均値を各々算出するとともに前記各パスの前記位相差を平均して位相差平均値を各々算出し、前記振幅平均値に応じて前記各パスの間で前記位相差平均値を重み付けして合成する位相差算出ステップと、
前記位相差算出ステップにより重み付けして合成した前記位相差平均値に基づいて、最大ドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定ステップと、
を具備する最大ドップラー周波数推定方法。
【請求項８】
前記位相差算出ステップは、
前記重み付けして合成することにより前記各パスの間で前記位相差平均値を最大比合成する、
請求項７記載の最大ドップラー周波数推定方法。
【請求項９】
前記位相差算出ステップは、
前記振幅平均値が最大のパスの重み係数を「１」とするとともに前記振幅平均値が最大のパス以外のパスの重み係数を「０」として前記位相差平均値に乗じることにより前記位相差平均値を重み付けする、
請求項７記載の最大ドップラー周波数推定方法。
【請求項１０】
前記位相差算出ステップは、
前記振幅平均値が所定の閾値よりも大きいパスにおける前記位相差平均値のみを等しい比で合成する、
請求項７記載の最大ドップラー周波数推定方法。
【請求項１１】
前記位相差算出ステップにより選択した前記位相差を、前記第１平均化区間長よりも長い第２平均化区間長において平均する平均化処理ステップをさらに具備し、
前記ドップラー周波数推定ステップは、
前記平均化処理ステップにより平均した前記位相差に基づいて最大ドップラー周波数を推定する、
請求項７記載の最大ドップラー周波数推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４９０４１（Ｐ２０１２−２４９０４１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８６８０（Ｐ２０１１−１１８６８０）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
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