(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式の通信システムにおける通信の可否を判定する判定装置であって、
パイロット信号が周波数軸方向に一定の頻度で挿入されているＯＦＤＭシンボルを含む無線信号を受信する受信部と、
前記無線信号をサンプリングすることで離散サンプル信号を取得する取得部と、
前記一定の頻度に応じて予め定められている時間シフト量について前記離散サンプル信号の相関値を計算する相関値計算部と、
前記時間シフト量についての相関値がピークを示すか否かの判定結果に少なくとも基づいて、前記通信システムにおける通信の可否を判定する判定部と
を有し、或る２つの時間シフト量についての相関値がそれぞれピークを示した場合に、前記判定部は、該２つのピークの比率から前記通信システムの混雑度を推定することで、前記通信システムにおける通信の可否を判定する、判定装置。
【請求項２】
予め定められている前記時間シフト量の選択肢が、前記ＯＦＤＭシンボル１つ分の期間に前記一定の頻度の整数倍を乗算した値を含む、請求項１記載の判定装置。
【請求項３】
前記時間シフト量の選択肢が、前記ＯＦＤＭシンボル１つ分の期間に前記一定の頻度の整数倍を乗算した値に加えて、該値とは異なる値も含む、請求項２記載の判定装置。
【請求項４】
前記ＯＦＤＭシンボルの少なくとも１つにおいて、或るアンテナから送信されたパイロット信号が、別のアンテナから送信されたパイロット信号と、前記一定の頻度に対応する周波数間隔だけ離れている、請求項１ないし３の何れか１項に記載の判定装置。
【請求項５】
前記通信システムが、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）方式又はＬＴＥアドバンスト方式に基づく通信システムである、請求項１ないし４の何れか１項に記載の判定装置。
【請求項６】
当該判定装置がユーザ装置に設けられている、請求項１ないし５の何れか１項に記載の判定装置。
【請求項７】
当該判定装置がユーザ装置とは別の装置に設けられている、請求項１ないし５の何れか１項に記載の判定装置。
【請求項８】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式の通信システムにおける通信の可否を判定する判定方法であって、
パイロット信号が周波数軸方向に一定の頻度で挿入されているＯＦＤＭシンボルを含む無線信号を受信するステップと、
前記無線信号をサンプリングすることで離散サンプル信号を取得するステップと、
前記一定の頻度に応じて予め定められている何れかの時間シフト量について前記離散サンプル信号の相関値を計算するステップと、
前記時間シフト量についての相関値がピークを示すか否かの判定結果に少なくとも基づいて、前記通信システムにおける通信の可否を判定するステップと
を有し、或る２つの時間シフト量についての相関値がそれぞれピークを示した場合に、前記判定するステップにおいて、該２つのピークの比率から前記通信システムの混雑度を推定することで、前記通信システムにおける通信の可否を判定する、判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信の可否を判定する判定装置及び判定方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信システムにおけるデータトラフィックの急増に対処するため、特定の場所のユーザが複数の無線アクセスネットワークRANを利用できるようにし、データトラフィックのオフロードを実現し、通信容量を向上させる技術がある。例えば、第3世代(3G)方式の通信システム(3Gシステム)のセルの中にロングタームエボリューション(LTE)方式の通信システム(LTEシステム)のセルを設けることで、通信容量を向上させることが考えられる。また、LTEシステムのセルの中に無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)方式の通信システム(WLANシステム)のセルを設けることも考えられる。3Gシステム、LTEシステム、WLNAシステム又はその他のシステムの内の2つ以上で動作するマルチモード端末が、各自の通信環境に相応しい通信システムで動作することで、通信容量を大きく向上させることが期待できる。
【０００３】
データトラフィックのオフロードを効果的に実現するには、通信端末が、輻輳又は混雑しているRANを避け、空いている利用可能なRANを的確に発見できなければならない。RANを発見する技術の1つは、キャリアセンス方式又は電力検出方式である。この場合、通信端末は観測する帯域で受信した信号の電力レベルが閾値以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づいて自身の送信の可否を判断する。この方式は簡易にRANを発見できる点で好ましいが、電力レベルはフェージングやシャドーイング等によっても変動するので、RANの存否の判定精度の観点からは好ましくない。
【０００４】
通信端末が適切なRANを発見するための別の技術は、通信システムの基地局が輻輳状況又は混雑状況を示す情報を報知情報として通信端末に送信することである。この場合、通信端末は受信電力レベルを当てにしなくてよいので、輻輳していないRANの存否を正確に判定することができる。しかしながら、通信端末は報知情報を受信するために通信システムにアクセスし、同期をとり、報知情報を復調する必要があり、バッテリ消費等の観点から好ましくない。また、この方式の場合、輻輳状況を示す情報を報知情報に含める必要があり、場合によっては通信システムの標準仕様を変更する必要もあり、簡易に実現する観点からも好ましくない。無線トラフィックを推定する技術については、非特許文献1等に記載されている。
【０００５】
通信端末が適切なRANを発見するための更に別の技術は、受信した無線信号を高速フーリエ変換(FFT)し、各周波数キャリア毎の電力を測ることでデータトラフィックが含まれている度合いを直接的に判断することである。この方法は直接的ではあるが、無線信号を高速フーリエ変換するための処理部を起動しなければならず、演算負担が著しく重くなってしまう。また上記のとおり電力レベルはフェージングやシャドーイング等によっても変動するので、精度の点にも問題がある．
このように従来の技術においては、通信端末が通信に使用できるRANを低消費電力で正確に判定することは容易でなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、通信システムにおける通信の可否を低消費電力で正確に判定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態による判定装置は、
直交周波数分割多重(OFDM)方式の通信システムにおける通信の可否を判定する判定装置であって、
パイロット信号が周波数軸方向に一定の頻度で挿入されているOFDMシンボルを含む無線信号を受信する受信部と、
前記無線信号をサンプリングすることで離散サンプル信号を取得する取得部と、
前記一定の頻度に応じて予め定められている時間シフト量について前記離散サンプル信号の相関値を計算する相関値計算部と、
前記時間シフト量についての相関値がピークを示すか否かの判定結果に少なくとも基づいて、前記通信システムにおける通信の可否を判定する判定部と
を有する判定装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、通信システムにおける通信の可否を低消費電力で正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態において使用可能な通信システムを示す図。
【図２】LTEシステムにおける下り信号のフォーマットを示す図。
【図３】LTEシステムにおける下り信号の観測結果を示す図。
【図４】周期的ではないデータについてIFFTを行う様子を示す図。
【図５】自己相関値と時間シフト量との関係を説明するための図。
【図６】リファレンス信号のマッピング法を示す図。
【図７】周期的なデータについてIFFTを行う様子を示す図。
【図８】自己相関値と時間シフト量との関係を説明するための図。
【図９】LTEシステムにおける下り信号の観測結果及び自己相関特性を示す図。
【図１０】リソースの使用状況に応じてピークの高さが変化する様子を示す図。
【図１１】本発明の実施形態において使用される判定装置を示す図。
【図１２】信号認識及びトラフィック推定装置で使用される判定方法のフローチャート。
【図１３】信号認識及びトラフィック推定装置がユーザ装置UE内に設けられている場合の機能ブロック図。
【図１４】図13に示す形態における動作例を示すフローチャート。
【図１５】信号認識及びトラフィック推定装置がユーザ装置UEの外に設けられている場合の機能ブロック図。
【図１６】図15に示す形態における動作例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
添付図面を参照しながら以下の観点から実施形態を説明する。図中、同様な要素には同じ参照番号又は参照符号が付されている。
【００１１】
1．通信システム
2．LTE‐DL信号
3．自己相関特性
4．判定装置
5．判定方法
6．判定装置の使用例
6．1  判定装置がユーザ装置の中に設けられる場合
6．2  判定装置がユーザ装置の外に設けられる場合
＜1．通信システム＞
図1は本発明の実施形態において使用可能な通信システムを示す。図1は3G方式の通信システム(3Gシステム)のセルの中にLTE方式の通信システム(LTEシステム)のセルが設けられ、LTEシステムのセルの中に通信端末UEが存在している様子を示す。通信端末UEは3Gシステム及びLTEシステムの双方で動作することが可能なデュアルモード端末である。更に、通信端末UEは3つ以上の通信システムで動作することが可能なマルチモード端末でもよい。通信システムは3G及びLTEシステムの組み合わせに限定されず、他の通信システムが使用されてもよい。ただし、以下に説明する実施形態における通信端末UEは、パイロット信号のような既知の信号が所定の周波数間隔で下り信号に含まれている通信システムの存否及び混雑度を判定する。そのような通信システムの典型例はLTE方式のシステムや、LTEアドバンスト方式のシステムである。図示の通信端末UEは3Gシステム及びLTEシステムの双方で動作することが可能である。以下に説明するように通信端末は、LTEシステムで通信できるか否か又はLTEシステムが混雑しているか否かを判定し、判定結果に従って3Gシステム又はLTEシステムで通信を行う。
【００１２】
＜2．LTE‐DL信号＞
図2は通信端末UEがLTEシステムにおける基地局eNBから受信する下り信号のフォーマットを示す。LTEシステムにおける下り信号は、直交周波数分割多重(OFDM)方式で通信され、或るシステム帯域幅にわたる無線フレームを形成する。システム帯域幅は、基地局(eNB)又はセルに応じていくつかの選択肢があり、具体的には1.4MHz(6個)、3MHz(15個)、5MHz(25個)、10MHz(50個)、15MHz(75個)及び20MHz(100個)の選択肢がある。括弧内の数字は、180kHz(12サブキャリア)の帯域幅を有するリソースブロックの個数を示す。リソースブロックは無線リソースの割り当ての単位である。10msの無線フレームは1msのサブフレームを10個含み、1つのサブフレームは0.5msのスロットを2つ含む。1つのスロットには例えば7個のシンボルが含まれ(#0‐6)、1つのシンボルはOFDMシンボルを形成する。OFDMシンボルはサイクリックプレフィックス(CP)又はガードインターバルと呼ばれる部分を有し、例えばOFDMシンボルの有効シンボルの末尾の部分を先頭にコピーすることで、CPが形成される。
【００１３】
下り信号は1msのサブフレーム毎に送信され、個々のサブフレームの先頭から1‐3個のOFDMシンボルは物理下りリンク制御チャネルPDCCHを含み、これは下りリンク及び/又は上りリンクに対するスケジューリングによりユーザ装置UEに割り当てられたリソースを示す割当情報等を含む。先頭からサブフレームの中でPDCCH以降のOFDMシンボルには制御情報又はユーザデータが含まれる。図示の例の場合、無線フレームの最初のサブフレーム(スロット00、01)は、プライマリ同期チャネルP‐SCH、セカンダリ同期チャネルS‐SCH、物理報知チャネルPBCH及び物理下りリンク共有チャネルPDSCHを含むが、他のサブフレームではPBCHは含まれていない。P‐SCH及びS‐SCHは1番目のサブフレーム(スロット00)及び5番目のサブフレーム(スロット10)に含まれている。更に、全てのスロット各々の1番目と5番目のOFDMシンボルは、6サブキャリア毎にリファレンス信号RS‐pilotを含んでいる。リファレンス信号は、送信側と受信側で通信開始前に予め決められている既知信号であり、パイロット信号又はトレーニング信号等と呼ばれてもよい。
【００１４】
概して、リファレンス信号RS‐pilot等はユーザデータの有無によらず基地局eNBから送信されている。これに対して、物理下りリンク共有チャネルPDSCH等のような主にユーザデータを搬送する信号は、それが存在する場合にしか送信されない、すなわち下り信号は常にリファレンス信号を含むがユーザデータを含まない場合がある。
【００１５】
図3は図2に示すような下り信号をユーザ装置UEが受信した場合の観測結果を示す。説明の便宜上、このユーザ装置UEは基地局eNBの近くに存在しているものとする。図3に示されている観測結果1は、640msにわたって下り信号を観測した場合の時間サンプルを示す。
【００１６】
観測結果2は、観測結果1の中の20msの部分(データトラフィックがない部分)を拡大した様子を示す。
【００１７】
観測結果3は、観測結果2の中の1msの部分を拡大した様子を示す。上述したように、1つのサブフレームが1msの期間を有し、この1msの中に0.5msのスロットが2つ含まれ、各スロットは7個のOFDMシンボルを有する。各スロットの内、1番目(#0)と5番目(#4)にはデータトラフィックの有無によらずリファレンス信号(RS‐pilot)が含まれている。このため、観測結果3において、各スロットの1番目(#0)と5番目(#4)のOFDMシンボルに対応する部分には、リファレンス信号の電力レベルが生じている。データトラフィックは存在していないので、他の部分では電力レベルが0になっている。
【００１８】
観測結果4は、観測結果1の中の20msの部分(データトラフィックが存在する部分)を拡大した様子を示す。図示されているように、データトラフィックが存在することに起因して、0でない電力レベルが常に生じている。図示してはいないが、観測結果4の内の1msの部分を、観測結果3のように拡大したとしても、データトラフィックが存在することに起因して、0でない電力レベルが常に生じている。
【００１９】
観測結果3及び4を比較すると、データトラフィックの有無に応じて観測結果が異なることが分かる。例えば、LTEシステムに新規に参入した通信端末UEが受信した下り信号が、観測結果3に示す状態であった場合、データトラフィックは送信されておらず、LTEシステムは空いているので、通信端末UEは通信してよい。これに対して、通信端末UEが受信した下り信号が、観測結果4に示す状態であった場合、既に通信されているデータトラフィックが存在しているので、LTEシステムは空いていない又は輻輳していることが分かる。しかしながら、観測結果3及び4に示すような電力レベルはフェージングやシャドーイング等により変動するおそれがある。このため、観測結果3及び4のような単なる電力レベルの観測に基づいて、ユーザ装置UEがLTEシステムの空き状況を正確に判断することは困難である。
【００２０】
本発明の実施形態では単なる電力レベルではなく、自己相関特性に基づいて、LTEシステムにおける通信の可否及び混雑度を簡易且つ正確に判定する。
【００２１】
＜3．自己相関特性＞
ところで、OFDM方式の信号を送受信する際、送信機は送信データを逆高速フーリエ変換IFFTすることで時間領域の有効シンボルに変換し、有効シンボルにサイクリックプレフィックスを付加することでOFDMシンボルを形成する。受信機はこのOFDMシンボルを受信し、サイクリックプレフィックスを除去し、高速フーリエ変換することで送信データを復調する。
【００２２】
図4に示されるように、周波数領域のN個のデータを逆高速フーリエ変換IFFTすることで、N個の時間サンプルの有効シンボルが形成されるとする。この有効シンボルにサイクリックプレフィックスCPを付加することでOFDMシンボルが形成される。サイクリックプレフィックスは、例えば、有効シンボルの末尾の一部分を先頭に付加することで形成されてもよいし、逆に有効シンボルの先頭の一部分を末尾に付加することで形成されてもよい。Nサンプルの有効シンボルの時間的な長さは1/Δfであり、ΔfはIFFTされるN個のデータの周波数間隔(サブキャリア間隔)である。
【００２３】
図5に示すように、このようなOFDMシンボルの自己相関値R(τ)=Σs(t)s(t‐τ)は、時間シフト量τが0の場合と有効シンボル長Nの場合とでピークを示す。s(t)は時間領域のOFDMシンボルを示す。
【００２４】
上述したように、リファレンス信号は一定の周波数間隔で下り信号にマッピングされている。図6は1つのリソースブロック内におけるリファレンス信号のマッピング法の具体例を示す(この点については、例えば非特許文献2参照)。図示の例では、送信用のアンテナが1本、2本及び4本の場合についてマッピングの仕方が示されている。送信用のアンテナが1本の場合(1アンテナの場合)、各スロットのl=0及び4のOFDMシンボルにおいて6サブキャリア毎にリファレンス信号がマッピングされる。送信用のアンテナが2本の場合(2アンテナの場合)、各々のアンテナにおいて、各スロットのl=0及び4のOFDMシンボルにおいて6サブキャリア毎にリファレンス信号がマッピングされる。このため、受信機にとっては、各スロットのl=0及び4のOFDMシンボルにおいて3サブキャリア毎にリファレンス信号がマッピングされているように見える。送信用のアンテナが4本の場合(4アンテナの場合)、図示されているように、各々のアンテナにおいて、各スロットのl=0、1及び4のOFDMシンボルにおいて6サブキャリア毎にリファレンス信号がマッピングされる。受信機にとっては、各スロットのl=0、1及び4のOFDMシンボルにおいて3サブキャリア毎にリファレンス信号がマッピングされているように見える。何れの場合においても、リファレンス信号がマッピングされていないリソースエレメントに制御情報やユーザデータがマッピングされる。リソースエレメントとは、1つのサブキャリア及び1つのOFDMシンボルで規定されるリソース単位である。
【００２５】
従って例えば2アンテナの場合において、LTEシステムが混雑していた場合、リファレンス信号以外のリソースエレメントはユーザデータや制御信号等でいっぱいになる。これに対して、LTEシステムが混雑していなかった場合、特にユーザデータが含まれていなかった場合、下り信号は例えばリファレンス信号のみを含むことになる。例えば、図6の2アンテナの場合において、LTEシステムが混雑しておらず、ユーザデータを含んでいなかったとする。この場合、ユーザ装置UEが受信するOFDMシンボルのうち、リファレンス信号が含まれているl=0、4のOFDMシンボルの場合、3サブキャリア毎にリファレンス信号が挿入され、それ以外のリソースエレメントにはデータがない。このようなOFDMシンボルを逆高速フーリエ変換することを考察する。
【００２６】
図7は図4に示す場合と同様に、N個のデータを高速逆フーリエ変換することでN個の時間サンプルを有する有効シンボルが生成される様子を示す。図4に示す場合とは異なり、図7に示す例の場合、3つ置きにデータが入力され、それ以外には0が入力される。すなわち、N個のデータの内、N/3個のデータは有意のデータであるが、残りの2N/3個のデータは0である。この場合、IFFT後の有効シンボルはNサンプル(1/Δfの期間)の長さを有するが、有効シンボルの内容はN/3サンプルの部分が反復されたものに等しい。これは、N個のデータの内、有意のデータがN/3個であることに起因する。仮に、IFFTされるN個のデータが、図6の1アンテナの場合のように6サブキャリア置きであった場合、IFFT後の有効シンボルは、N/6サンプルの部分が6回反復された有効シンボルとなる。
【００２７】
図8は、N個のデータの内、有意のデータがN/3個である場合のOFDMシンボルについての自己相関特性を示す。このようなOFDMシンボルの自己相関値R(τ)=Σs(t)s(t‐τ)は、時間シフト量τが0の場合と有効シンボル長Nの場合だけでなく、時間シフト量τがN/3の場合及び2N/3の場合でもピークを示す。OFDMシンボルはN/3サンプルの部分が反復された構造を有するからである。s(t)は時間領域のOFDMシンボルを示す。
【００２８】
図5及び図8を比較すると次のようなことが分かる。OFDMシンボルの周波数領域のN個のデータが、一定の頻度で挿入されたリファレンス信号のみであった場合(他は0)、自己相関値R(τ)はτ=0及びNだけでなく、リファレンス信号の挿入頻度(3分の1)に対応するτ=N/3及び2N/3においてもピークを有する(図8)。これに対して、OFDMシンボルの周波数領域のN個のデータが、有意のデータでいっぱいであった場合(リファレンス信号だけでなくユーザデータ等も含んでいた場合)、自己相関値R(τ)はτ=0及びNにおいてしかピークを示さない。この場合、リファレンス信号の挿入頻度(3分の1)に対応するτ=N/3及び2N/3においてはピークが生じない(図5)。
【００２９】
図9は図6の2アンテナの場合におけるLTEシステムの下り信号の観測結果(上側)と、一部分の期間についての自己相関特性(下側)を示す。ユーザ装置(UE)における観測結果(上側)において、左側は電力が小さくなっておりデータトラフィックがない状況を示す。右側は電力が高くなっておりデータトラフィックがいっぱいである状況を示す。上述したように電力レベルによりそのような状況を見分けることが可能な場合もあるが、電力レベルはフェージング等によって変動するので、常に正確に見分けることは困難である。図9の下側はデータトラフィックが無い場合及び有る場合それぞれの10msの部分についての自己相関特性を示す。図示の例の場合、N=1024サンプル(66.6μs)であるとしている。データトラフィックが無い場合、3サブキャリア毎に挿入されているリファレンス信号に起因して、τ=0及びNの場合だけでなく、τ=N/3(約341サンプル)及び2N/3(約683サンプル)においてもピークが生じている。これに対して、データトラフィックが有る場合、τ=0及びNの場合にしかピークが生じていない。本発明の実施例では、このような自己相関値の特性を活用してLTEシステムにおけるデータトラフィックの存否等を判定する。
【００３０】
図9左下の図はデータトラフィックが全くない場合に対応し、図9右下はデータトラフィックに使用可能なリソースが全て使用されていた場合(空きが全くない場合)に対応している。仮にデータトラフィックに使用可能なリソースが半分しか使用されていなかった場合は、左下の図と右下の図を合成したような結果が得られ、τ=N/3及び2N/3において図9左下の場合よりも小さなピークが得られる。図10はそのような様子を模式的に示す。図10に示されているように、データトラフィックに使用可能なリソースの占有率又は使用状況に応じた高さのピークが、τ=N/3及び2N/3において生じる。従って、所定の時間シフト量におけるピークの有無、ピークの高さ及びピークの比率等からリソースの空き状況又は混雑度を推定することができる。なお、図9左下及び右下に示す例では相関値の値が規格化されていないので、ピークの大きさの比較は規格化されたグラフにおいて行われることが望ましい。
【００３１】
＜4．判定装置＞
図11は、本発明の実施形態において判定装置として使用される信号認識及びトラフィック推定装置11を示す。信号認識及びトラフィック推定装置11は、ユーザ装置UEの中に設けられてもよいし、ユーザ装置UEの外部に設けられていてもよい。外部に設けられる場合、信号認識及びトラフィック推定装置11とユーザ装置UEは互いに通信できる必要がある。
【００３２】
信号認識及びトラフィック推定装置11は、受信フロントエンド111、局部発振器112、アナログディジタル変換器(ADC)113、復調部114、自己相関値計算部115、仮説検定部116及びトラフィック推定部117を少なくとも有する。
【００３３】
受信フロントエンド111は、例えばLTEシステムの下り信号を受信し、ベースバンド信号に変換する。受信フロントエンド111は、例えば、バンドパスフィルタBPF、低雑音増幅器LNA及びミキサ等の要素を有する。
【００３４】
局部発振器112は、受信フロントエンド111における周波数変換を可能にする周波数の信号を提供する。一例として、局部発振器112の発信周波数は、受信信号のキャリア周波数に合わせられている。
【００３５】
アナログディジタル変換器(ADC)113は、受信フロントエンド111で変換されたアナログのベースバンド信号をサンプリングして離散的なディジタル信号に変換する。1例として、サンプリング周波数は15.36MHzであり、OFDMシンボルの有効シンボル長は1024サンプル(66.6μs)である。
【００３６】
復調部114は、受信した下り信号からリファレンス信号(RS‐pilot)、同期信号(P‐SCH、S‐SCH)、制御信号(PDCCH)、報知信号(PBCH)及びデータ信号(PDSCH)等を抽出し、復調及び復号する。
【００３７】
自己相関値計算部115は、予め定められている時間シフト量(L個の点)における自己相関値を計算する。予め定められているL点は、周波数方向におけるリファレンス信号の挿入頻度とOFDMシンボルの有効シンボル長に基づいて決定されている。例えば、図6の2アンテナの場合のように、リファレンス信号が3サブキャリア毎に挿入されていた場合、挿入頻度は1/3である。有効シンボル長は一例としてN=1024サンプル=66μsである。この場合、時間シフト量τは、有効シンボル長Nに挿入頻度(1/3)の整数倍mを乗算した値Nm/3として設定されてもよい。具体的には、例えばτ=0、N/3(=22.2μs)、2N/3(44.4μs)、N(66μs)等のように設定される。これらはデータトラフィックを含んでいなかった場合にピークをもたらす時間シフト量の値である。なお、自己相関値計算部115が自己相関値を計算する時間シフト量の値は、ピークをもたらす値だけでなく、ピークをもたらさない値を敢えて含むことが好ましい。ピーク値に対する比較のためである。上記の例の場合、例えば、τ=N/6、3N/6、5N/6等の値がL個の時間シフト量に含まれていてもよい。
【００３８】
仮説検定部116は、相関値計算部115で計算されたL個の時間シフト量の値に基づいて、LTEシステムにおいてリソースの空きが存在しているか否かを判定する。具体的には、L個の時間シフト量の内、データトラフィックが無い場合にピークが生じるはずの時間シフト量において、ピークが生じているか否かに基づいてその判定が行われる。例えば、図9に示す例において、τ=N/3、2N/3にピークが生じているか否かに基づいて、LTEシステムに空きが生じているか否かが判定されてもよい。
【００３９】
トラフィック推定部117は、仮説検定部116において、LTEシステムに空きが生じていると判断された場合、すなわちデータトラフィックに使用可能なリソースの内、全ては使用されていなかった場合において、どの程度リソースに空きがあるかを推定する。図10を参照しながら説明したように、データトラフィックに使用可能なリソースの占有率に応じた高さのピークが、L個の点(例えば、τ=N/3及び2N/3)において生じるので、そのような時間シフト量におけるピーク(具体的には、ピークの有無、ピークの高さ及び/又はピークの比率等)から、リソースの空き状況を推定する。推定結果は、図11においては不図示の処理部へ通知され、推定結果に応じた動作が行われる。具体的には、リソースに充分な空きがあった場合、信号認識及びトラフィック推定装置11は、ユーザ装置UEがLTEシステムで通信を開始してよいと判断し、ユーザ装置UEがLTEシステムにアクセスすることを促す。逆に、リソースに充分な空きがなかった場合、信号認識及びトラフィック推定装置11は、ユーザ装置UEがLTEシステムで通信を開始すべきでない判断し、ユーザ装置UEがLTEシステムにアクセスしないようにする。
【００４０】
＜5．判定方法＞
図12は、図11に示す信号認識及びトラフィック推定装置11で使用される判定方法のフローチャートを示す。フローはステップS0から始まり、ステップS10に進む。
【００４１】
ステップS10において、信号認識及びトラフィック推定装置11は、LTEシステムの基地局eNBからの下り信号を受信する。受信された信号は、ベースバンドのアナログ信号に変換された後、ベースバンドのディジタル信号、すなわち離散サンプル信号に変換される。
【００４２】
ステップS20において、信号認識及びトラフィック推定装置11は、いくつかの所定の時間シフト量(τ=22.2μs等)における自己相関値を計算する。
【００４３】
ステップS30において、信号認識及びトラフィック推定装置11は、自己相関値のピークが生じているか否かを判定する。
【００４４】
ステップS40において、信号認識及びトラフィック推定装置11は、自己相関値のピークの有無及びピークの高さに基づいて、LTEシステムにおけるリソースの空き状況を推定し、ユーザ装置UEが推定結果に応じて動作するようにする。
【００４５】
＜6．判定装置の使用例＞
判定装置である信号認識及びトラフィック推定装置11は、ユーザ装置の中に設けられてもよいし、外に設けられてもよい。ユーザ装置UEは典型的には携帯電話であるが、他の装置でもよい。例えば、ユーザ装置UEは、情報端末、高機能携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、パーソナルディジタルアシスタント(PDA)、携帯用パーソナルコンピュータ、パームトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ等であるが、これらに限定されない。
【００４６】
＜＜6．1  判定装置がユーザ装置の中に設けられる場合＞＞
図13は、図12に示す信号認識及びトラフィック推定装置11がユーザ装置UE内に設けられている場合の機能ブロック図である。ユーザ装置UEは、信号認識及びトラフィック推定装置11に加えて、3G通信部131及びLTE通信部132を有する。
【００４７】
信号認識及びトラフィック推定装置11は、図11及び図12を参照しながら説明したような構成を有し、動作を行う。
【００４８】
3G通信部131は、3G方式の通信システムにおいて通信信号を送信及び受信し、送受信する信号を処理する機能を有する。3G方式の通信システムは、例えば、WCDMA方式の通信システム、GSM方式の通信システム等であるが、これらに限定されない。
【００４９】
LTE通信部132は、LTE方式の通信システムにおいて通信信号を送信及び受信し、送受信する信号を処理する機能を有する。
【００５０】
図示の簡明化のため図13では2つの通信部しか示されていないが、他の通信プロトコルに従って動作する通信部が存在してもよい。
【００５１】
図14は図13に示すユーザ装置UEにおける動作例を示すフローチャートである。フローはステップS141から始まり、ステップS142に進む。
【００５２】
ステップS142において、信号認識及びトラフィック推定装置11はLTEシステムにおける下り信号をモニタリング又は監視している。
【００５３】
ステップS143において、信号認識及びトラフィック推定装置11は、LTEシステムにおいて通信できるか否かを判定する。具体的には、LTEシステムからの下り信号を受信し、所定のL個の時間シフト量各々について自己相関値を算出し、相関値のピーク(ピークの有無、ピークの高さ及び/又はピークの比率等)に基づいて、LTEシステムにおける通信の可否が判定される。通信が可能でなかった場合(例えば、リソースに空きがなかった場合等)、フローはステップS142に戻る。通信が可能であった場合、フローはステップS144に進む。
【００５４】
ステップS144において、ユーザ装置UEはユーザが通信を要求しているか否かを判定する。ユーザが通信を要求していなかった場合、フローはステップS142に戻る。ユーザが通信を要求していた場合、フローはステップS145に進む。
【００５５】
ステップS145において、ユーザ装置UEはLTE通信部132をOFFからONに切り替え、LTEシステムにおいて所望の通信を行う。
【００５６】
ステップS146において、ユーザ装置UEはLTE通信部132をONからOFFに切り替え、フローはステップS142に戻る。
【００５７】
＜＜6．2  判定装置がユーザ装置の外に設けられる場合＞＞
図15は、図12に示す信号認識及びトラフィック推定装置11がユーザ装置UEの外に設けられている場合の機能ブロック図である。信号認識及びトラフィック推定装置11、3G通信部131及びLTE通信部132の機能自体は図13を参照しながら説明したものと同様であるため、重複的な説明を省略する。この形態の場合、信号認識及びトラフィック推定装置11とユーザ装置UEは双方共に互いに通信するための通信インタフェースを有する。この通信インタフェースは有線でも無線でもよい。信号認識及びトラフィック推定装置11は、ユーザ装置UEの周辺機器やアクセサリであってもよいし、或いはユーザ装置UEと通信可能な場所に設けられているアクセスポイントであってもよい。
【００５８】
図16は図15に示す形態における動作例を示すフローチャートである。
【００５９】
ステップS162において、信号認識及びトラフィック推定装置11はLTEシステムにおける下り信号をモニタリング又は監視している。
【００６０】
ステップS163において、信号認識及びトラフィック推定装置11は、LTEシステムにおいて通信できるか否かを判定する。通信が可能でなかった場合(例えば、リソースに空きがなかった場合等)、フローはステップS162に戻る。通信が可能であった場合、その旨がユーザ装置UEに通知され、フローはステップS164に進む。
【００６１】
ステップS164において、ユーザ装置UEはユーザが通信を要求しているか否かを判定する。ユーザが通信を要求していた場合、フローはステップS165に進む。
【００６２】
ステップS165において、ユーザ装置UEはLTE通信部132をOFFからONに切り替え、LTEシステムにおいて所望の通信を行う。
【００６３】
ステップS166において、ユーザ装置UEはLTE通信部132をONからOFFに切り替える。
【００６４】
ステップS167において、ユーザ装置UEは、ステップS164において通信要求がなかった場合又はステップS166においてLTE通信部132をOFFにした場合、信号認識及びトラフィック推定装置11からの次の通知を待機する。
【００６５】
本発明の実施形態によれば、自己相関値を求めることで、LTEシステムの使用の可否を判断できる。従って本実施形態は、単に電力レベルのみに基づいてキャリアを検出する従来の方式よりも、正確に判断できる点で好ましい。更に、LTEシステムの検出に要する期間は、1msのような短いサブフレーム期間に限定されず、10msその他の任意の期間における受信信号に基づくことができる。むしろ観測期間を長くすることでノイズの影響を抑制することができる。更に、LTEシステムにおけるデータトラフィックの有無だけでなく、データトラフィックがどの程度多く使用されているかを、ピーク値の大きさから簡易且つ正確に推定することができる。
【００６６】
本発明の実施形態によれば、LTEシステムの下り信号を監視し、LTEシステムにおいて通信が可能であってユーザが通信を要求している場合にLTE通信部132を起動させ、それ以外ではOFFにしておくことができる。特に、LTEシステムの使用の可否を判定する際、LTE通信部132を起動させておく必要はないことに留意を要する。L個の時間シフト量に対する自己相関値を計算する際、LTE方式における復調処理は不要だからである。このため、本実施形態による方法はバッテリ消費を抑制する等の観点から特に有利である。
【００６７】
本発明の実施形態によれば、L個の時間シフト量に対する自己相関値を求めることで、LTEシステムの使用の可否を判断できる。1つの自己相関値を求めるのに要する演算量をXとすると、L個の時間シフト量に対する自己相関値を求めるには高々L×Xの演算量しか要しない。一方、LTEシステムの下り信号を高速フーリエ変換すれば、LTEシステムの空き状況及び混雑状況を直接的に知ることができる。しかしながらその場合、下り信号を高速フーリエ変換(FFT)し、信号がどのように時間周波数軸上でマッピングされているかを調べる必要がある。この場合、FFTに要する処理だけで少なくともXlog(X)、一般にはX2に匹敵する演算量を必要とし、高々L×X(＜＜X2)の演算量で済む本実施形態の場合より著しく演算負担が重くなってしまう。
【００６８】
以上本発明は特定の実施形態を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。例えば、本発明は、周波数方向にパイロット信号が一定の頻度で挿入されている信号を送受信する通信システムを検出する如何なる状況において使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず、適切な如何なる値が使用されてもよい。また、発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず、同様な結果をもたらす他の数式が使用されてもよい。上記の説明における項目の区分けは本発明に本質的ではなく、2以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。機能ブロック図における機能部又は処理部の境界は必ずしも物理的な部品の境界に対応するとは限らない。複数の機能部の動作が物理的には1つの部品で行われてもよいし、あるいは1つの機能部の動作が物理的には複数の部品により行われてもよい。説明の便宜上、通信端末及び情報処理装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明に従って動作するソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、EPROM、EEPROM、レジスタ、ハードディスク(HDD)、リムーバブルディスク、CD−ROM、データベース、サーバその他の適切な如何なる記憶媒体に保存されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
【符号の説明】
【００６９】
11  信号認識及びトラフィック推定装置
111  受信フロントエンド
112  局部発振器
113  アナログディジタル変換器(ADC)
114  復調部
115  自己相関値計算部
116  仮説検定部
117  トラフィック推定部
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００７０】
【非特許文献１】T.Fukuhara,  et  al.,“Channel  occupancy  estimation  method  of  Wireless  Lan,”PIMRC  2009
【非特許文献２】3GPP  TS36.211“6.10  Reference  signals”
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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