JP4998169B2 - 無線通信装置および伝搬環境指標分散抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置および伝搬環境指標分散抑制方法に関し、特にＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）などの無線通信を行う無線通信装置および無線通信における伝搬環境指標の分散を抑制する伝搬環境指標分散抑制方法に関する。

近年、Ｗ−ＣＤＭＡの技術をベースにしたＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）と呼ばれる無線通信方式の研究・開発が進められている。ＨＳＤＰＡは、現行のＷ−ＣＤＭＡの下り方向に対して、伝送速度が３〜４倍の最大１４．４Mbps（平均２〜３Mbps）の高速なダウンリンクパケット伝送を行うもので、３ＧＰＰリリース５（3rd Generation Partnership Project Release 5）で標準化が行われている。

図１１はＨＳＤＰＡの概要を示す図である。基地局１００のセル１００ａ内に携帯電話機１１１〜１１３、ノートパソコン１１４、１１５が存在している。ここで、基地局１００から各端末の下り方向に対して、パケット伝送を行う場合、携帯電話機１１１とノートパソコン１１４には、従来のＷ−ＣＤＭＡ方式で通信を行い、携帯電話機１１２、１１３とノートパソコン１１５には、ＨＳＤＰＡ方式で通信を行うものとする。

Ｗ−ＣＤＭＡでは、携帯電話機１１１とノートパソコン１１４がセル１００ａ内のどこに位置していても、基地局１００から送信されるパケットの伝送速度は均一の速度である（最大３８４Kbps）。

一方、ＨＳＤＰＡでは、各端末の現在の受信電波状況を判断して、変調方式を切り替え、最も高速な変調方式を選択することで、同じセル１００ａ内にあっても、基地局からの距離などの条件により通信可能な下り伝送速度を変化させている。

例えば、携帯電話機１１２とノートパソコン１１５が基地局１００の近くに位置し、障害物もなく受信条件が良ければ、携帯電話機１１２とノートパソコン１１５は、最大の１４．４Mbpsでデータを受信でき、携帯電話機１１３がセル１００ａの端にあり、基地局１００から離れて受信条件が悪ければ、携帯電話機１１３は、１４．４Mbpsより低い速度でデータを受信することになる。

このように、ＨＳＤＰＡでは、受信状況に応じて、下り伝送速度が最適に制御される適応変調符号化処理が行われており、具体的には、これまでＷ−ＣＤＭＡで使われていたＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：搬送波の位相のみを４種類に変化させて４状態とし、１シンボル２ビットで情報を伝送する変調方式）に加えて、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：搬送波の位相と振幅を変化させて、１６状態をとり、１シンボル４ビットで情報を伝送する変調方式）という変調方式を切り替えて使用する。

また、変調方式の切り替えだけでなく、移動端末へデータ転送する際のチャネルフォーマットの設定（コード数の割り当て等）も受信状況に応じて適応的に増減することも行われる。ＨＳＤＰＡは、上記のような高速ダウンリンクパケット伝送を実現するものであり、高速モバイル通信サービスを可能にする技術として大きく期待されている。

従来のＨＳＤＰＡ技術として、移動局の受信品質の時間変動特性を推定し、時間変動特性にもとづいてスループットが最大となるように目標誤り率を切り替える技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００５−８６３０４号公報（段落番号〔００２５〕〜〔００２９〕，第１図）

ＨＳＤＰＡの基地局は、電波の受信状況に応じて、どのユーザに優先して情報を送るかのユーザの選定、または変調方式の切替やチャネルフォーマットの設定等といったことを決定するためのスケジューリングを行っている。

スケジューリングの手順としては、まず、ある搬送波周波数を持つパイロット信号を基地局から送出し、セル内に存在する携帯電話機などの移動端末がパイロット信号を受信する。

移動端末では、パイロット信号を受信したときの、現在の環境における伝搬環境を測定し、伝搬環境指標を基地局に通知する。そして、基地局では、伝搬環境の良好な移動端末に対して、優先的にトラフィックデータを送信したり、適切な変調方式やチャネルフォーマットを選択するものである。

なお、伝搬環境指標とは、具体的にはＣＱＩ（Channel Quality Indicator）のことで、これはパイロット信号に対するＳＩＲ（Signal-to-Interference Ratio：信号対干渉比）の値を１〜３０の３０個の指標に換算したものである（受信電界強度の指標である）。ＣＱＩ＝１は、ＳＩＲの最低値を表し、最も受信レベルが悪く、ＣＱＩ＝３０は、ＳＩＲの最高値を表し、最も受信レベルが良いものとなる。

図１２は移動端末でのパイロット信号の受信から基地局でデータ転送を行うまでの流れを示す図である。
〔Ｓ１１〕基地局は、パイロット信号（ＣＰＩＣＨ：Common Pilot Channel）を送信する。

〔Ｓ１２〕移動端末は、ＣＰＩＣＨを受信して、自身のＣＱＩを求め、基地局へ返信する。この場合、移動端末は、ＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Channel）と呼ばれる無線チャネルにＣＱＩ情報を乗せて基地局へ返信する。

〔Ｓ１３〕基地局は、返信されたＣＱＩにより、スケジューリングを行う。
〔Ｓ１４〕基地局は、スケジューリング結果である制御情報を、選択した移動端末へ送信する。この場合、基地局は、ＳＣＣＨ（Shared Control Channel）と呼ばれる無線チャネルに制御情報を乗せて移動端末へ送信する。

〔Ｓ１５〕移動端末は、受信した制御情報にもとづいて、送受信機能の切り替えを行う。
〔Ｓ１６〕基地局は、スケジューリングによって設定した通信サービスで、該当の移動端末へデータを送信する。このデータはＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と呼ばれる無線チャネルに乗せられて移動端末へ送信される。

なお、移動端末は、スケジューリング結果を含む制御情報を受信してから、送受信機能を設定する必要があるので、データ受け入れ状態の準備完了後にデータが受信されるように、基地局では制御情報の送信後に一定時間遅れて、ＰＤＳＣＨを送信するようにしている。

図１３はＰＤＳＣＨ上での移動端末の割り当てを示す図である。基地局で移動端末の割り当てを行う場合、ＰＤＳＣＨは時分割され、時分割された１つのタイムスロット（２ｍｓ）を、１つの移動端末または複数の移動端末がShareして使用する。

また、ＰＤＳＣＨは、各セルに対して複数存在し、ＨＳＤＰＡの場合は、拡散コードの方向に１５本存在する（拡散コードによって１５本区別される）。したがって、下りデータ伝送を行う場合の移動端末割り当ては、時間方向と拡散コード方向の両方で割り当てを行って、ＰＤＳＣＨを共有して使うことになる。

例えば、ＰＤＳＣＨのタイムスロットｔ１にデータを乗せて移動端末へ伝送する場合、スケジューリングによって、優先度の高い移動端末を選択したとすると、この移動端末にＣＨ１のＰＤＳＣＨのタイムスロットｔ１を使ってデータ転送を行ったり、またはＣＨ１〜ＣＨ１５の１５本すべてのＰＤＳＣＨのタイムスロットｔ１を使ってデータ転送を行ったりする（どのタイムスロットをいくつ使うか、何本のＰＤＳＣＨを使うかといったこともスケジューリングによって決められる）。

上記のようにして、移動端末はＣＱＩを測定して基地局へ送信し、基地局ではＣＱＩを元にスケジューリング行い、その結果をＰＤＳＣＨに反映させて、基地局と移動端末間での通信が実行されることになる。しかし、従来のＨＳＤＰＡ通信では、移動端末側でのＣＱＩの測定精度が悪い場合には、ダウンリンクのスループットの低下が生じてしまうといった問題があった。

ここで、移動端末は、静止または低速移動しているときは、測定したＣＱＩの値のばらつき（分散）は少ないが、高速移動しているときには、フェージング（端末の移動や時間経過に伴って電波の受信レベルが変動すること）によるチャネル変動などが生じることにより、ＣＱＩの分散が大きくなるといった現象が生じる。

図１４はＣＱＩの分散特性を示す概念図である。横軸はＣＱＩ、縦軸は同じＣＱＩが現れる頻度（％）である。ここで、移動端末で測定される、ある環境における理想的なＣＱＩをａ（１≦ａ≦３０）と仮定する。

ＣＱＩ＝ａとなるような環境に置かれた移動端末が、静止または低速移動している場合、ＣＱＩ分散特性は、曲線Ｋ１のようになり、最も頻繁に測定されるＣＱＩはａであり、ａを中心にして分散は小さいことがわかる。これに対し、移動端末が高速移動する場合は、ＣＱＩ分散特性は、曲線Ｋ２のようになり、ＣＱＩ＝ａの測定頻度は少なくなり、またａを中心にして分散が広がることがわかる。

すなわち、静止または低速移動時にＣＱＩを複数回測定すると、測定値として同じＣＱＩの値（ここではａ）が現れることが最も多く、ａとは異なる値が測定されたとしても、ａと近傍の値が現れることになる（理想値ａがほぼ測定される）。

一方、高速移動時にＣＱＩを複数回測定すると、同じＣＱＩの値（ａ）が現れる頻度が少なくなり、また、測定されたＣＱＩのばらつきも大きくなるということである（理想値ａとは大きく異なるＣＱＩが頻繁に測定される）。

このように、移動端末が静止または低速移動しているときには、実際の受信環境に合った理想的なＣＱＩ（＝ａ）がほとんど測定されるので、スループットが低下するようなことはない。また、ａ以外のＣＱＩが測定されたとしても、その測定値はほぼ理想値ａに近いＣＱＩなので、基地局がＰＤＳＣＨにスケジューリング結果を反映させる際にも、あまり大きな変更はなく、スループットが大きく低下するといったことは起こらない。

一方、高速移動時においては、スループットが大きく低下してしまうことになる。図１４に示すように、例えば、理想値ａよりも小さい値であって、ａと大きく値が離れているＣＱＩ＝ａ１が測定され、ＣＱＩ＝ａ１が基地局へ送信されてスケジューリングが行われたとする。

この場合、本来の移動端末の受信環境は、ＣＱＩ＝ａなので、ａ１よりも良好な環境であるにもかかわらず、基地局では、移動端末の受信環境は実際の環境よりも悪いものとみなしてスケジューリングを行うことになる。その結果、ＰＤＳＣＨのフォーマットを小さく設定してデータ転送することになり、これによってスループットを大きく低下させてしまう。

なお、ＰＤＳＣＨのフォーマットを小さく設定するとは、例えば、図１３において、ＣＱＩ＝ａのときは、ＣＨ１〜ＣＨ１０の１０本のＰＤＳＣＨのタイムスロットｔ１、ｔ２を使ってデータ転送を行っていた場合に、ＣＱＩ＝ａ１のときは、ＣＨ１〜ＣＨ５までのタイムスロットｔ１、ｔ２を使うとか、またはＣＨ１〜ＣＨ１０のＰＤＳＣＨのタイムスロットｔ１だけを使ってデータ転送するというように、データ転送量を減少させることである。したがって、本来受信できるデータ量が、基地局から送られて来ないので、スループットは低下することになる。

また、高速移動時において、図１４に示すように、例えば、理想値ａよりも大きい値であって、ａと大きく値が離れているＣＱＩ＝ａ２が測定され、ＣＱＩ＝ａ２が基地局へ送信されてスケジューリングが行われたとする。

この場合、本来の移動端末の受信環境は、ＣＱＩ＝ａなので、ａ２よりも受信環境は良くないにもかかわらず、基地局では、移動端末の受信環境は実際の環境よりも良好とみなしてスケジューリングを行うことになる。その結果、ＰＤＳＣＨのフォーマットを大きく設定してデータ転送することになり、これによって再送処理が多発するので、スループットを大きく低下させてしまう。

なお、ＰＤＳＣＨのフォーマットを大きく設定するとは、例えば、図１３において、ＣＱＩ＝ａのときは、ＣＨ１〜ＣＨ１０の１０本のＰＤＳＣＨのタイムスロットｔ１、ｔ２を使ってデータ転送を行っていた場合に、ＣＱＩ＝ａ２のときは、ＣＨ１〜ＣＨ１５の１５本すべてのタイムスロットｔ１、ｔ２を使うとか、またはＣＨ１〜ＣＨ１０のＰＤＳＣＨのタイムスロットｔ１、ｔ２、ｔ３を使ってデータ転送するというように、データ転送量を増加させることである。

したがって、本来受信処理可能なデータ量以上のデータが、基地局から送られることになるので、移動端末側では誤り率が大きくなるため再送要求を行うことになり、結果としてスループットは低下することになる。

以上説明したように、従来のＨＳＤＰＡ通信では、移動端末側のＣＱＩの測定精度については何ら考慮されていなかったため、実際の受信環境レベルとは異なるデータ転送制御が行われる場合があり、このためスループットの低下が生じるといった問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、移動端末のＣＱＩ分散を効率よく抑制し、スループットの向上を図った無線通信装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、移動端末のＣＱＩ分散を効率よく抑制し、スループットの向上を図った伝搬環境指標分散抑制方法を提供することである。

上記課題を解決するために、無線通信装置は、基地局から送信されたパイロット信号を受信して伝搬環境を測定し、伝搬環境値を取得する処理と、前記パイロット信号の位相変動量を検出する処理と、を行う受信制御部と、複数の前記伝搬環境値の移動平均処理を行って、移動平均値を求める移動平均処理部と、前記伝搬環境値と、前記伝搬環境の品質指標である伝搬環境指標と、の対応関係を表す伝搬環境指標関数を設定する伝搬環境指標関数設定部と、前記移動平均値を基準にして、前記伝搬環境指標関数の傾きを補正する傾き補正部と、前記伝搬環境指標関数を用いて、測定された前記伝搬環境値に対応する前記伝搬環境指標を求め、前記基地局へ送信する伝搬環境指標送信部を備える。また、前記傾き補正部は、前記受信制御部で検出された前記パイロット信号の前記位相変動量と、しきい値とを比較し、前記位相変動量が前記しきい値を超えたことを認識すると、前記伝搬環境指標の分散を抑制するように、前記移動平均値を基準にして、前記伝搬環境指標関数の傾きの値を補正し、前記伝搬環境指標送信部は、傾き補正後の前記伝搬環境指標関数を用いて、測定された前記伝搬環境値に対応する前記伝搬環境指標を求めて前記基地局へ送信し、前記伝搬環境指標関数設定部は、初期運用時は、前記伝搬環境指標が最小値から最大値まで取りうる、傾きＡ０を持つ前記伝搬環境指標関数を設定する。さらに、前記傾き補正部は、前記位相変動量に対して複数の前記しきい値を有し、前記しきい値をＴＨ１、ＴＨ２、・・・、ＴＨｎ（ＴＨ１＜ＴＨ２＜・・・＜ＴＨｎ）、前記位相変動量をθｋ（０≦ｋ≦ｎ−１）とした場合、前記位相変動量と前記しきい値との関係がθ０≦ＴＨ１の場合は（ｋ＝０）、傾き補正をせずに、前記伝搬環境指標関数の傾きをＡ０のままとし、前記位相変動量と前記しきい値との関係がＴＨｋ＜θｋ≦ＴＨ（ｋ＋１）の場合は（１≦ｋ≦ｎ−１）、傾き補正を行って、前記移動平均値を基準に前記伝搬環境指標関数の傾きをＡｋ（Ａ（ｎ−１）＜・・・＜Ａｋ＜・・・＜Ａ１）と補正して、前記位相変動量に応じた適応的な傾き補正を行う。

伝搬環境指標の分散を効率よく抑制することができ、スループットの向上を図ることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は無線通信装置の原理図である。無線通信装置１０は、受信制御部１１、移動平均処理部１２、伝搬環境指標関数設定部１３、傾き補正部１４、伝搬環境指標送信部１５から構成され、ＨＳＤＰＡ通信を行う移動端末に該当する。

受信制御部１１は、基地局２０から送信されたパイロット信号（ＣＰＩＣＨ）を受信して伝搬環境を測定し、伝搬環境値を取得する。伝搬環境を測定するとは、受信環境におけるチャネル品質を測定するということであり、伝搬環境値としてＳＩＲを取得する。また、受信制御部１１では、ＣＰＩＣＨの位相変動量を検出する処理も行う（位相変動検出は図２で後述）。

ここで、ＣＰＩＣＨの受信制御について簡単に説明する。基地局２０から送信されるＣＰＩＣＨ（またはデータ信号）は、マルチパスフェージングによって、実際は複数のピークが観測される信号となる。

したがって、タイミングｔ１〜ｔｎの時刻でそれぞれのピークを持つＣＰＩＣＨを受信したとすると、逆拡散処理（送信側で拡散に用いた拡散符号と同じ拡散符号を用いての相関検出処理）として、タイミングｔ１におけるＣＰＩＣＨの逆拡散、タイミングｔ２におけるＣＰＩＣＨの逆拡散、同様にタイミングｔｎにおけるＣＰＩＣＨの逆拡散を行う。

その後、ＲＡＫＥ合成によって、ｎ個の逆拡散信号の位相調整を行って位相を一致させ、ｎ個の逆拡散信号の同相加算を行う。このような受信処理によって、フェージング干渉を軽減したＣＰＩＣＨを受信することになり、これからＳＩＲを測定（推定）するものである（ＳＩＲの代わりにＣＩＲ（Carrier-to-Interference Ratio）を推定してもよい）。

移動平均処理部１２は、複数のＳＩＲの移動平均処理を行って、移動平均値を求める（図３で後述）。伝搬環境指標関数設定部１３は、ＳＩＲと、伝搬環境の品質指標である伝搬環境指標と、の対応関係を表す伝搬環境指標関数を設定する。なお、以降では、伝搬環境指標をＣＱＩ、伝搬環境指標関数をＣＱＩ関数、伝搬環境指標関数設定部１３をＣＱＩ関数設定部１３と表記する。

傾き補正部１４は、移動平均値を基準にして、ＣＱＩ関数の傾きを補正する。伝搬環境指標送信部１５（以下、ＣＱＩ送信部１５とする）は、ＣＱＩ関数を用いて、測定されたＳＩＲに対応するＣＱＩを求め、基地局２０へ送信する。

ここで、傾き補正部１４は、受信制御部１１で検出されたパイロット信号の位相変動量と、しきい値とを比較する。受信制御部１１で検出されたＣＰＩＣＨの位相変動量が、あらかじめ設定してあるしきい値を超えた場合、傾き補正部１４は、ＣＱＩの分散を抑制するように、移動平均値を基準にして、ＣＱＩ関数の傾きの値を小さく補正する。

そして、ＣＱＩ送信部１５は、傾き補正後のＣＱＩ関数を用いて、測定されたＳＩＲに対応するＣＱＩを求めて、求めたＣＱＩを基地局２０へ送信する（傾き補正の詳細は図４〜図１０で後述する）。

次に受信制御部１１におけるＣＰＩＣＨの位相変動量の検出処理について説明する。図２は位相変動量の検出処理を説明するための図である。フェージング環境において、受信信号は振幅が変動し、位相が変動（回転）することになる。

ＱＰＳＫを例にして説明すると、実際に送信側が送信した信号（ここでは、ＣＰＩＣＨ）のシンボルが信号点Ｓ１の場合、フェージングによって位相がθ回転して、受信側では信号点Ｓ２で受信したとする。

受信制御部１１では、本来受信すべき信号点の位相がＳ１であることは、あらかじめ認識しているので、現在のフェージングによって位相がどれぐらい回転したかを検出できる。通常、静止および低速移動時には、位相変動量は小さく（フェージング干渉が小さい）、高速移動時には位相変動量は大きくなる（フェージング干渉が大きい）。したがって、位相変動量を検出することで、自装置が静止および低速移動しているか、または高速移動しているかといった移動状態（または、フェージング干渉を受けている度合い）を認識することができる。

次に移動平均処理部１２について説明する。図３は移動平均計算の一例を示す図である。受信制御部１１でＣＰＩＣＨの各スロットのＳＩＲが測定されるが、この例では移動平均処理部１２において、スロットＳＬ１〜ＳＬ７までの移動平均値を求める場合を示している。

スロットＳＬ１のＳＩＲの値がＶ１、スロットＳＬ２のＳＩＲの値がＶ２、スロットＳＬ３のＳＩＲの値がＶ３、スロットＳＬ４のＳＩＲの値がＶ４、スロットＳＬ５のＳＩＲの値がＶ５、スロットＳＬ６のＳＩＲの値がＶ６、スロットＳＬ７のＳＩＲの値がＶ７と測定されたとする。

移動平均処理部１２では、スロットＳＬ１、ＳＬ２のＳＩＲの平均値Ｍ１を（Ｖ１＋Ｖ２）／２で求め、スロットＳＬ２、ＳＬ３のＳＩＲの平均値Ｍ２を（Ｖ２＋Ｖ３）／２で求める。

同様に、スロットＳＬ３、ＳＬ４のＳＩＲの平均値Ｍ３を（Ｖ３＋Ｖ４）／２で求め、スロットＳＬ４、ＳＬ５のＳＩＲの平均値Ｍ４を（Ｖ４＋Ｖ５）／２で求め、スロットＳＬ５、ＳＬ６のＳＩＲの平均値Ｍ５を（Ｖ５＋Ｖ６）／２で求め、スロットＳＬ６、ＳＬ７のＳＩＲの平均値Ｍ６を（Ｖ６＋Ｖ７）／２で求める。

そして、これらの６個の平均値から、移動平均値Ｍａを（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４＋Ｍ５＋Ｍ６）／６の計算によって求める。なお、上記では、２スロット毎のＳＩＲの平均値を求め、求めた６個の平均値を加算してさらに平均をとることで、移動平均値として最終的に１つの平均値を計算したが、３スロット毎のＳＩＲの平均値を求め、求めた３個の平均値から移動平均値を計算してもよい。

上記の移動平均計算を一般化すると、受信制御部１１は、ＣＰＩＣＨの各スロットＳＬ１、ＳＬ２、・・・、ＳＬｍそれぞれから、ＳＩＲとしてＶ１、Ｖ２、・・・、Ｖｍを測定する（時間ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｍに受信したＣＰＩＣＨそれぞれからＳＩＲとしてＶ１、Ｖ２、・・・、Ｖｍを測定するとしても同じことである）。

移動平均処理部１２は、Ｖ１からＶｋ、ＶｋからＶ（２ｋ−１）、・・・、Ｖｍ−（ｋ−１）からＶｍまでのそれぞれの平均値Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｑを計算し、（Ｍ１＋Ｍ２＋・・・＋Ｍｑ）／ｑを移動平均値として求める。ここで、ｍ÷ｑの商に１を加算した値がｋとなる（ｍ÷ｑの商がｋ−１である）。

上記の例に対応させれば、Ｖ１〜Ｖ７に対し、２つおきに平均値を求める場合、ｋ＝２、ｍ＝７なので、Ｖ１とＶ２、Ｖ２とＶ３、・・・、Ｖ７−（２−１）（＝Ｖ６）とＶ７のそれぞれの平均値Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍ６（＝Ｍｑ）となる。

また、ｑについては、７（＝ｍ）をｑで割ったときの商が１（＝２−１）となるので（７／ｑの商が１）、これを満たすｑは６であり、移動平均値を算出する際の分母は、ｑ＝６と求まる。したがって、移動平均値Ｍａ＝（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４＋Ｍ５＋Ｍ６）／６となる。

また、例えば、Ｖ１〜Ｖ７に対し、３つおきに平均値を求める場合、ｋ＝３、ｍ＝７なので、Ｖ１からＶ３、Ｖ３からＶ５、・・・、Ｖ（７−（３−１））（＝Ｖ５）からＶ７それぞれの平均値Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３（＝Ｍｑ）となる。

ｑについては、７（＝ｍ）をｑで割ったときの商が２（＝３−１）となるので（７／ｑの商が２）、これを満たすｑは３であり、移動平均値を算出する際の分母は、ｑ＝３と求まる。したがって、移動平均値Ｍａ＝（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３）／３となる。

次に傾き補正制御について詳しく説明する。図４はＣＱＩ関数を示す図である。横軸はＣＰＩＣＨのＳＩＲ、縦軸はＣＱＩである。初期運用時のＣＱＩ関数ｆ０を示している。測定されたＳＩＲａ〜ＳＩＲｂまでのＳＩＲに対して、最小値が１、最大値が３０までの３０個のＣＱＩが対応する。

ＣＱＩ関数設定部１３は、装置の初期運用時は、ＣＱＩが１から３０まで取りうる、傾きＡ０を持つＣＱＩ関数ｆ０を設定する。したがって、初期運用時においては、受信制御部１１で測定されたＣＰＩＣＨのＳＩＲの取りうるＣＱＩは、１〜３０までの範囲であり、ＣＱＩ送信部１５では、ＳＩＲから変換したＣＱＩとして、１〜３０のいずれかのＣＱＩ値を基地局２０へ送信することになる。

図５は傾き補正後のＣＱＩ関数を示す図である。横軸はＣＰＩＣＨのＳＩＲ、縦軸はＣＱＩである。傾き補正部１４は、受信制御部１１で検出されたＣＰＩＣＨの位相変動量を受信し、位相変動量としきい値とを比較する。ここでは、位相変動量がしきい値を超えたことを検出したとする（自装置が高速移動しており、フェージング干渉の影響を強く受けていることを認識する）。

すると、傾き補正部１４は、移動平均処理部１２で計算されたＳＩＲの移動平均値Ｍａを基準にして、ＣＱＩ関数設定部１３で現在設定されているＣＱＩ関数ｆ０の傾きの値を小さく補正して、ＣＱＩ関数ｆ１を生成する。

すなわち、補正後の傾きをＡ１（＜Ａ０）とすれば、移動平均値Ｍａの座標点を通り、傾きＡ１を持つ関数曲線をＣＱＩ関数ｆ１として設定する（移動平均値Ｍａの座標点を通るＣＱＩ関数の傾きをＡ１に補正する）。

例えば、ＣＱＩ関数ｆ０が（ＳＩＲａ、１）、（ＳＩＲｂ、３０）の座標点を通るｙ＝（Ａ０）ｘ＋（Ｂ０）の１次関数であったとき（Ｂ０はｙ切片）、ＣＱＩ関数ｆ１は、（ＳＩＲａ、α）、（ＳＩＲｂ、β）の座標点を通るｙ＝（Ａ１）ｘ＋（Ｂ１）であり（Ａ１＜Ａ０、Ｂ１はｙ切片）、ｘ＝ＭａのときのＣＱＩ関数ｆ０、ｆ１のｙ座標は共に等しい（Ａ０・Ｍａ＋Ｂ０＝Ａ１・Ｍａ＋Ｂ１）。

図からわかるように、ＣＱＩ関数ｆ０の場合は、ＳＩＲａ〜ＳＩＲｂの範囲で、ＣＱＩは１〜３０までのすべての指標が取りえたが、傾きを小さく補正した後のＣＱＩ関数ｆ１の場合では、ＳＩＲａ〜ＳＩＲｂの範囲で、ＣＱＩはα〜β（１＜α＜β＜３０）までの値が取りえる範囲となる。

図６はＣＱＩ関数を用いてのＳＩＲ／ＣＱＩ変換の例を示す図である。横軸はＣＰＩＣＨのＳＩＲ、縦軸はＣＱＩである。測定されたＳＩＲをＳＩＲ０とすると、ＣＱＩ関数ｆ０によるＳＩＲ／ＣＱＩ変換では、例えば、ＳＩＲ０≦ＳＩＲａのとき、ＣＱＩ＝１とし、ＳＩＲａ＜ＳＩＲ０≦ＳＩＲａ１のとき、ＣＱＩ＝２とする。

同様にして、ＳＩＲａ１＜ＳＩＲ０≦ＳＩＲａ２のとき、ＣＱＩ＝３であり、ＳＩＲａ２＜ＳＩＲ０≦ＳＩＲａ３のとき、ＣＱＩ＝４であり、ＳＩＲａ３＜ＳＩＲ０≦ＳＩＲａ４のとき、ＣＱＩ＝５である。以降同様に続いていく。

一方、傾き補正後のＣＱＩ関数ｆ１によるＳＩＲ／ＣＱＩ変換では、ＳＩＲ０≦ＳＩＲａのとき、ＣＱＩ＝３となり、ＳＩＲａ＜ＳＩＲ０≦ＳＩＲｃのとき、ＣＱＩ＝４となり、ＳＩＲｃ＜ＳＩＲ０≦ＳＩＲａ４のとき、ＣＱＩ＝５となる。

このように、同じＳＩＲ測定値であっても、傾き補正を行う前と行った後では、ＣＱＩの取りうる値が異なることになり、傾き補正後では、移動平均値を中心にして、ＳＩＲが対応するＣＱＩの取りうる範囲が小さくなることがわかる。

ここで、無線通信装置１０が静止または低速移動している場合は、図１４で上述したように、ＣＱＩの分散は小さく、正確なＣＱＩがほぼ得られる。このため、ＳＩＲａ〜ＳＩＲｂの範囲のＳＩＲに対して、１〜３０までのＣＱＩが取りえるＣＱＩ関数ｆ０を用いて、測定されたＳＩＲを該当のＣＱＩに変換するＳＩＲ／ＣＱＩ変換を行っても問題はない。

一方、無線通信装置１０が高速移動している場合は、得られるＣＱＩの正確さ（ＳＩＲの測定値の正確さ）は劣化するので、図１４で上述したように、ＣＱＩの分散は大きくなる。このため、ＳＩＲａ〜ＳＩＲｂの範囲のＳＩＲに対して、１〜３０までのＣＱＩが取りえるＣＱＩ関数ｆ０をそのまま用いて、ＳＩＲ／ＣＱＩ変換を行うと、大きく誤った、実際の環境とは異なるＣＱＩを基地局２０へ送信してしまうおそれがある。

そこで、傾き補正部１４では、高速移動時には、移動平均値を基準に、ＣＱＩ関数ｆ０の傾きを小さく補正してＣＱＩ関数ｆ１とし、ＳＩＲａ〜ＳＩＲｂの範囲のＳＩＲに対して、ＣＱＩが取りえる値を、元の１〜３０までの範囲と比べて狭いα〜βの範囲となるように補正する。

これにより、フェージング環境において、測定されたＳＩＲの誤りが大きくても、ＳＩＲから変換されるＣＱＩの取りうる範囲が狭くなっているため、顕著に誤ったＣＱＩに変換されてしまうといったことを防ぐことができる。

また、その結果、基地局２０におけるスケジューリングに対しても、本来のスケジューリングに比べて大きな変更（誤った変更）は生じなく、受信環境に概ね沿ったものとなるので、スループットの低下を抑制することができ、従来のＨＳＤＰＡと比べてスループットの向上を図ることが可能になる。

ここで、図７、図８にシミュレーション結果を示す。図７はＣＱＩ関数の傾きを変換した図である。横軸はＣＰＩＣＨのＳＩＲ、縦軸はＣＱＩである。傾き補正前のＣＱＩ関数Ｆ０と、移動平均値Ｍａを基準にして、傾きを小さく補正したＣＱＩ関数Ｆ１を示している。

図８はＣＱＩ分散特性を示す図である。横軸はＣＱＩ、縦軸は同じＣＱＩが現れる頻度（％）である。傾き補正前のＣＱＩ関数Ｆ０から得られるＣＱＩ分散Ｈ０と、傾き補正後のＣＱＩ関数Ｆ１から得られるＣＱＩ分散Ｈ１とを示しており、ＣＱＩ分散Ｈ１は、分散（左右のＣＱＩのばらつき）が小さくなって抑制されていることがわかる。なお、スループットの測定値として、室内環境評価において、約８００ｋｂｐｓから約１１００ｋｂｐｓの増加を確認した。

次に位相変動量に応じて、段階的に異なる傾きのＣＱＩ関数を設定する、傾き補正制御について説明する。傾き補正部１４は、ＣＰＩＣＨの位相変動量に対して、複数のしきい値ＴＨ１、ＴＨ２、・・・、ＴＨｎ（ＴＨ１＜ＴＨ２＜・・・＜ＴＨｎ）を有している。測定された位相変動量をθｋ（０≦ｋ≦ｎ−１）と記す。

図９は位相変動量としきい値との対応関係を示す図である。位相変動量θとしきい値ＴＨとの関係を、図に示すように、θ０≦ＴＨ１、ＴＨ１＜θ１≦ＴＨ２、ＴＨ２＜θ２≦ＴＨ３、・・・、ＴＨｋ＜θｋ≦ＴＨ（ｋ＋１）、・・・、ＴＨ（ｎ−１）＜θ（ｎ−１）≦ＴＨｎとする。

なお、ｋの値が小さい位相変動量θほどフェージング干渉の影響量が小さく（静止または低速移動に該当）、ｋの値が大きい位相変動量ほどフェージング干渉の影響量が大きい（高速移動に該当）。

図１０は位相変動量に応じた傾きを持つＣＱＩ関数を設定している図である。横軸はＣＰＩＣＨのＳＩＲ、縦軸はＣＱＩである。傾き補正部１４は、位相変動量θとしきい値ＴＨとの関係が、ｋ＝０のθ０≦ＴＨ１の場合は（静止および低速移動に該当）、傾きを補正せずに、元の傾きＡ０を持つＣＱＩ関数ｆ０とする。

一方、位相変動量θがしきい値ＴＨ１を超えると高速移動とみなし、移動速度に応じて傾き補正を行う。すなわち、位相変動量θとしきい値ＴＨとの関係がＴＨ１＜θ１≦ＴＨ２の場合は、移動平均値Ｍａを基準に、傾きを小さくしてＡ１（＜Ａ０）とし、ＣＱＩ関数ｆ１と補正する。

また、位相変動量θとしきい値ＴＨとの関係がＴＨ２＜θ２≦ＴＨ３の場合は、移動平均値Ｍａを基準に、さらに傾きを小さくしてＡ２（＜Ａ１）とし、ＣＱＩ関数ｆ２と補正する。

一般に、位相変動量θとしきい値ＴＨとの関係がＴＨｋ＜θｋ≦ＴＨ（ｋ＋１）の場合は（１≦ｋ≦ｎ−１）、移動平均値Ｍａを基準に、傾きを変えてＡｋとし（Ａ（ｎ−１）＜・・・＜Ａｋ＜・・・＜Ａ１）、ＣＱＩ関数ｆｋと補正する。なお、傾き補正部１４は、複数の位相変動量に対応する、ＣＱＩ関数の複数の傾きの値をあらかじめ保持しているものである。

このように、位相変動量に応じて、ＣＱＩ関数の傾きを適応的に設定制御することで、位相変動量が大きいほど、ＣＱＩ関数の傾きを徐々に小さくしていき（位相変動量が大きくなるにつれてＣＱＩ関数の傾きを徐々に寝かしていく）、ＣＱＩの取りうる範囲を可変的に狭くすることができる。

これにより、フェージング環境において、柔軟な傾き補正を行うことができ、また効率よくＣＱＩ分散を抑制可能なＳＩＲ／ＣＱＩ変換を行うので、スループットの低下を抑制することができ、従来のＨＳＤＰＡと比べてスループットの向上を図ることが可能になる。

無線通信装置の原理図である。 位相変動量の検出処理を説明するための図である。 移動平均計算の一例を示す図である。 ＣＱＩ関数を示す図である。 傾き補正後のＣＱＩ関数を示す図である。 ＣＱＩ関数を用いてのＳＩＲ／ＣＱＩ変換の例を示す図である。 ＣＱＩ関数の傾きを変換した図である。 ＣＱＩ分散特性を示す図である。 位相変動量としきい値との対応関係を示す図である。 位相変動量に応じた傾きを持つＣＱＩ関数を設定している図である。 ＨＳＤＰＡの概要を示す図である。 移動端末でのパイロット信号の受信から基地局でデータ転送を行うまでの流れを示す図である。 ＰＤＳＣＨ上での移動端末の割り当てを示す図である。 ＣＱＩの分散特性を示す概念図である。

符号の説明

１０ 無線通信装置
１１ 受信制御部
１２ 移動平均処理部
１３ 伝搬環境指標関数設定部
１４ 傾き補正部
１５ 伝搬環境指標送信部
２０ 基地局

Claims (4)

1. 無線通信を行う無線通信装置において、
   基地局から送信されたパイロット信号を受信して伝搬環境を測定し、伝搬環境値を取得する処理と、前記パイロット信号の位相変動量を検出する処理と、を行う受信制御部と、
   複数の前記伝搬環境値の移動平均処理を行って、移動平均値を求める移動平均処理部と、
   前記伝搬環境値と、前記伝搬環境の品質指標である伝搬環境指標と、の対応関係を表す伝搬環境指標関数を設定する伝搬環境指標関数設定部と、
   前記移動平均値を基準にして、前記伝搬環境指標関数の傾きを補正する傾き補正部と、
   前記伝搬環境指標関数を用いて、測定された前記伝搬環境値に対応する前記伝搬環境指標を求め、前記基地局へ送信する伝搬環境指標送信部と、
   を有し、
   前記傾き補正部は、前記受信制御部で検出された前記パイロット信号の前記位相変動量と、しきい値とを比較し、前記位相変動量が前記しきい値を超えたことを認識すると、前記伝搬環境指標の分散を抑制するように、前記移動平均値を基準にして、前記伝搬環境指標関数の傾きの値を補正し、
   前記伝搬環境指標送信部は、傾き補正後の前記伝搬環境指標関数を用いて、測定された前記伝搬環境値に対応する前記伝搬環境指標を求めて前記基地局へ送信し、
   前記伝搬環境指標関数設定部は、初期運用時は、前記伝搬環境指標が最小値から最大値まで取りうる、傾きＡ０を持つ前記伝搬環境指標関数を設定し、
   前記傾き補正部は、
   前記位相変動量に対して複数の前記しきい値を有し、前記しきい値をＴＨ１、ＴＨ２、・・・、ＴＨｎ（ＴＨ１＜ＴＨ２＜・・・＜ＴＨｎ）、前記位相変動量をθｋ（０≦ｋ≦ｎ−１）とした場合、
   前記位相変動量と前記しきい値との関係がθ０≦ＴＨ１の場合は（ｋ＝０）、傾き補正をせずに、前記伝搬環境指標関数の傾きをＡ０のままとし、
   前記位相変動量と前記しきい値との関係がＴＨｋ＜θｋ≦ＴＨ（ｋ＋１）の場合は（１≦ｋ≦ｎ−１）、傾き補正を行って、前記移動平均値を基準に前記伝搬環境指標関数の傾きをＡｋ（Ａ（ｎ−１）＜・・・＜Ａｋ＜・・・＜Ａ１）と補正して、前記位相変動量に応じた適応的な傾き補正を行う、
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記受信制御部は、時間ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｍに受信した前記パイロット信号それぞれから前記伝搬環境値Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖｍを測定し、
   前記移動平均処理部は、ｍ÷ｑの商がｋ−１となるとき、Ｖ１からＶｋ、ＶｋからＶ（２ｋ−１）、・・・、Ｖｍ−（ｋ−１）からＶｍまでのそれぞれの平均値Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｑを計算し、（Ｍ１＋Ｍ２＋・・・＋Ｍｑ）／ｑを前記移動平均値として求めることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 無線通信装置で無線通信の伝搬環境指標の分散を抑制する伝搬環境指標分散抑制方法において、
   前記無線通信装置は、受信制御部、移動平均処理部、伝搬環境指標関数設定部、傾き補正部および伝搬環境指標送信部を有し、
   前記受信制御部は、基地局から送信されたパイロット信号を受信して伝搬環境を測定し、伝搬環境値を取得する処理と、前記パイロット信号の位相変動量を検出する処理とを行い、
   前記移動平均処理部は、複数の前記伝搬環境値の移動平均処理を行って、移動平均値を求め、
   前記伝搬環境指標関数設定部は、前記伝搬環境値と、前記伝搬環境の品質指標である伝搬環境指標と、の対応関係を表す伝搬環境指標関数を設定し、
   前記傾き補正部は、前記移動平均値を基準にして、前記伝搬環境指標関数の傾きを補正し、
   前記伝搬環境指標送信部は、前記伝搬環境指標関数を用いて、測定された前記伝搬環境値に対応する前記伝搬環境指標を求めて、前記基地局へ送信する場合に、
   前記傾き補正部は、前記受信制御部で検出された前記パイロット信号の前記位相変動量と、しきい値とを比較し、前記位相変動量が前記しきい値を超えたことを認識すると、前記伝搬環境指標の分散を抑制するように、前記移動平均値を基準にして、前記伝搬環境指標関数の傾きの値を補正し、
   前記伝搬環境指標送信部は、傾き補正後の前記伝搬環境指標関数を用いて、測定された前記伝搬環境値に対応する前記伝搬環境指標を求めて前記基地局へ送信し、
   さらに、前記伝搬環境指標関数設定部は、初期運用時は、前記伝搬環境指標が最小値から最大値まで取りうる、傾きＡ０を持つ前記伝搬環境指標関数を設定し、
   さらに、前記傾き補正部は、
   前記位相変動量に対して複数の前記しきい値を有し、前記しきい値をＴＨ１、ＴＨ２、・・・、ＴＨｎ（ＴＨ１＜ＴＨ２＜・・・＜ＴＨｎ）、前記位相変動量をθｋ（０≦ｋ≦ｎ−１）とした場合、
   前記位相変動量と前記しきい値との関係がθ０≦ＴＨ１の場合は（ｋ＝０）、傾き補正をせずに、前記伝搬環境指標関数の傾きをＡ０のままとし、
   前記位相変動量と前記しきい値との関係がＴＨｋ＜θｋ≦ＴＨ（ｋ＋１）の場合は（１≦ｋ≦ｎ−１）、傾き補正を行って、前記移動平均値を基準に前記伝搬環境指標関数の傾きをＡｋ（Ａ（ｎ−１）＜・・・＜Ａｋ＜・・・＜Ａ１）と補正して、前記位相変動量に応じた適応的な傾き補正を行う、
   ことを特徴とする伝搬環境指標分散抑制方法。
4. 前記受信制御部は、時間ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｍに受信した前記パイロット信号それぞれから前記伝搬環境値Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖｍを測定し、
   ｍ÷ｑの商がｋ−１となるとき、Ｖ１からＶｋ、ＶｋからＶ（２ｋ−１）、・・・、Ｖｍ−（ｋ−１）からＶｍまでのそれぞれの平均値Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｑを計算し、（Ｍ１＋Ｍ２＋・・・＋Ｍｑ）／ｑを前記移動平均値として求めることを特徴とする請求項３記載の伝搬環境指標分散抑制方法。

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