(57)【要約】  受信装置（１００）は、データ信号とデータ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信するフレーム受信部（１０１）と、時間領域の無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号Ｓｆに変換する高速フーリエ変換部（１０２）と、受信周波数信号を時間領域へ逆変換することでデータ信号を復調するデータ復調部（１０３）と、受信周波数信号に基づいて復調参照信号を検出する参照信号検出部（１０４）と、復調参照信号が検出された場合、受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析するスペクトラム解析部（１０５）と、を備える。これにより、効果的に周波数スペクトラムを解析することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号と前記データ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信するフレーム受信手段と、
時間領域の前記無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号に変換する高速フーリエ変換手段と、
前記受信周波数信号を時間領域へ逆変換することで前記データ信号を復調するデータ復調手段と、
前記受信周波数信号に基づいて前記復調参照信号を検出する参照信号検出手段と、
前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析するスペクトラム解析手段と、
を備える受信装置。
【請求項２】
前記参照信号検出手段は、前記受信周波数信号を復調した信号と、基準参照信号との相互相関をとることで前記復調参照信号を検出する、
請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記スペクトラム解析手段は、前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号のレベルから、前記復調参照信号と同じ信号のレベルを差し引いた信号を解析する、
請求項１または２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記復調参照信号が検出された場合、前記フレーム受信手段が受信する信号の周波数帯域を制御する受信帯域制御手段を、さらに備える、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項５】
前記フレーム受信手段は、受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを備え、
前記受信帯域制御手段は、前記復調参照信号が検出された場合、前記Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周波数を変更する、
請求項４に記載の受信装置。
【請求項６】
前記フレーム受信手段は、受信した信号を直交復調する直交復調器を備え、
前記受信帯域制御手段は、前記復調参照信号が検出された場合、前記直交復調器が復調する信号の中心周波数を変更する、
請求項４に記載の受信装置。
【請求項７】
前記参照信号検出手段は、前記復調参照信号の検出に基づいて、前記無線受信フレームの先頭位置を特定する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項８】
前記参照信号検出手段は、前記復調参照信号の検出に基づいて、前記データ復調手段が振幅及び位相補償を行うための振幅及び位相補償値を決定する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項９】
携帯端末と無線信号を送受信するアンテナと、
前記アンテナを介して、データ信号と前記データ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信するフレーム受信手段と、
時間領域の前記無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号に変換する高速フーリエ変換手段と、
前記受信周波数信号を時間領域へ逆変換することで前記データ信号を復調するデータ復調手段と、
前記受信周波数信号に基づいて前記復調参照信号を検出する参照信号検出手段と、
前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析するスペクトラム解析手段と、
を備える基地局。
【請求項１０】
データ信号と前記データ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信し、
時間領域の前記無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号に変換し、
前記受信周波数信号を時間領域へ逆変換することで前記データ信号を復調し、
前記受信周波数信号に基づいて前記復調参照信号を検出し、
前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析する、
信号測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置、基地局及び信号測定方法に関し、特に詳しくはデータ信号及び復調参照信号を含む無線受信フレームを受信する受信装置、基地局及び信号測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の高速な無線通信システムとしてＬＴＥ（Long Term Evolution）が注目されている。ＬＴＥでは、無線通信方式として、基地局から携帯端末へのダウンリンクではＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を採用し、携帯端末から基地局へのアップリンクではＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）を採用している。アップリンクでは、シングルキャリアのＳＣ−ＦＤＭＡを採用することで、携帯端末の低消費電力化を可能としている。【０００３】
例えば、関連する特許文献として特許文献１〜４が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０２０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−３４８９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６８３７５号公報
【特許文献４】特開２００７−２５８９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＴＥの無線通信システムで使用される基地局は、携帯端末からのアップリンク信号を受信するためＳＣ−ＦＤＭＡ方式の受信装置を備えている。このような基地局の受信装置では、置局時や運用時に、所望受信信号と共に外部の他のシステムからの雑音・妨害波・干渉波がどの様に混信しているかをスペクトラム解析したり確認する必要がある。【０００６】
しかしながら、特許文献１〜４のような関連する技術では、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式のアップリンク等を受信するような受信装置で周波数スペクトラムを解析することは考慮されていない。例えば、特許文献１は、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式のアップリンクについて記載されているものの、携帯端末の送信装置に関する技術であり、基地局の受信装置で周波数スペクトラムを解析することについては記載されていない。したがって、関連する技術では、効果的に周波数スペクトラムを解析することは困難であるという問題があった。【０００７】
本発明の目的は、このような課題を解決する受信装置、基地局及び信号測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の一態様にかかる受信装置は、データ信号と前記データ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信するフレーム受信部と、時間領域の前記無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号に変換する高速フーリエ変換部と、前記受信周波数信号を時間領域へ逆変換することで前記データ信号を復調するデータ復調部と、前記受信周波数信号に基づいて前記復調参照信号を検出する参照信号検出部と、前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析するスペクトラム解析部と、を備えるものである。【０００９】
本願発明の一態様にかかる基地局は、携帯端末と無線信号を送受信するアンテナと、前記アンテナを介して、データ信号と前記データ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信するフレーム受信部と、時間領域の前記無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号に変換する高速フーリエ変換部と、前記受信周波数信号を時間領域へ逆変換することで前記データ信号を復調するデータ復調部と、前記受信周波数信号に基づいて前記復調参照信号を検出する参照信号検出部と、前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析するスペクトラム解析部と、を備えるものである。【００１０】
本願発明の一態様にかかる信号測定方法は、データ信号と前記データ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信し、時間領域の前記無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号に変換し、前記受信周波数信号を時間領域へ逆変換することで前記データ信号を復調し、前記受信周波数信号に基づいて前記復調参照信号を検出し、前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、効果的に周波数スペクトラムを解析することが可能な受信装置、基地局及び信号測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる受信装置及びその受信装置を備えた基地局の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかる受信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる受信装置で処理される信号を示す時間領域のグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる受信装置で処理される信号を示す時間領域のグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる受信装置で処理される信号を示す周波数領域のグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる受信装置で処理される信号を示すＩ／Ｑコンステレーションのグラフである。
【図７】本発明の実施の形態２にかかるＳＣ−ＦＤＭＡ信号のシンボルマッピングを説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかるＳＣ−ＦＤＭＡ信号のフレーム構造を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかるＤＭＲＳ信号のＩ／Ｑコンステレーションを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる受信装置で処理される信号を示す周波数領域のグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態２にかかる受信装置で処理される信号を示す周波数領域のグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる受信装置で表示される周波数スペクトラムの表示例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２にかかる受信装置で解析する周波数スペクトラムの解析範囲を説明するための説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態３にかかる受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態３にかかる受信装置で解析する周波数スペクトラムの解析範囲を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（発明の実施の形態１）
図１は、本実施の形態にかかる受信装置及びその受信装置を備えた基地局の構成を示すブロック図である。
【００１４】
基地局２００は、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規定されているＬＴＥの無線通信規格に従った無線基地局である。図１に示すように、基地局２００は、アンテナ１と受信装置１００とを備えている。アンテナ１は、図示しない携帯電話端末との間で無線信号の送受信を行うためのアンテナである。
【００１５】
受信装置１００は、携帯電話端末からＳＣ−ＦＤＭＡ方式のアップリンク無線信号を受信し、受信した無線信号からデータを復調する。受信装置１００は、フレーム受信部１０１、高速フーリエ変換部１０２、データ復調部１０３、参照信号検出部１０４、スペクトラム解析部１０５を備えている。
【００１６】
フレーム受信部１０１は、アンテナ１を介してＳＣ−ＦＤＭＡ方式の無線受信フレームを受信する。この無線受信フレームは、データ信号と、データ信号を復調するための復調参照信号（ＤＭＲＳ）とが時分割多重されている。
【００１７】
高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）１０２は、時間領域の無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号Ｓｆに変換する。データ復調部１０３は、受信周波数信号Ｓｆを時間領域へ逆変換することでデータ信号を復調する。参照信号検出部１０４は、受信周波数信号Ｓｆに基づいて復調参照信号を検出する。スペクトラム解析部１０５は、復調参照信号が検出された場合、受信周波数信号Ｓｆの周波数スペクトラムを解析する。
【００１８】
本実施の形態では、このような構成により、効果的に周波数スペクトラムを解析することができる。すなわち、本実施の形態では、受信フレームに含まれる復調参照信号を検出した場合に受信信号の周波数スペクトラムを解析するようにした。これにより、システムを運用しながら周波数スペクトラムを解析することができる。
【００１９】
また、データ信号の復調で使用される高速フーリエ変換後の周波数信号に基づいて周波数スペクトラムを解析するようにした。これにより、周波数スペクトラム解析用の受信回路を備える必要がなく、回路規模を小さくすることができる。また、フレーム受信部の受信帯域を制御することにより、任意の帯域の周波数スペクトラムを解析することができる。
【００２０】
（発明の実施の形態２）
図２は、本実施の形態にかかる受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置１００は、ＳＣ−ＦＤＭＡ受信機を構成する。
【００２１】
受信装置１００は、アンテナ１、低雑音増幅回路（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）２、混合器／ＱＤＥＭ（Quadrature Demodulator）３、局部発振器４、ＢＰＦ（Band Pass Filter）５、アナログ可変利得機能部６、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）コンバータ７、帯域可変ＢＰＦ８、ＣＰ（Cyclic Prefix）除去器９、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部（N point）１０を備えている。低雑音増幅回路２、混合器／ＱＤＥＭ３、局部発振器４、ＢＰＦ５、アナログ可変利得機能部６、Ａ／Ｄコンバータ７、帯域可変ＢＰＦ８、ＣＰ除去器９及びＦＦＴ部１０は、ＳＣ−ＦＤＭＡフレームの受信処理を行う受信処理部３００を構成性する。受信処理部３００のうち、例えば、低雑音増幅回路２からＣＰ除去器９までが、図１のフレーム受信部１０１に相当し、ＦＦＴ部１０が図１の高速フーリエ変換部１０２に相当する。
【００２２】
さらに、受信装置１００は、サブキャリアデマッピング部１１、ＩＦＦＴ（Inverse FFT）部（M point）１２、コンステレーション生成・デマッピング部１３、ＤＭＲＳコンステレーション・デマッピング部１４、フレーム同期回路１５、振幅・位相補償回路１６を備えている。
【００２３】
サブキャリアデマッピング部１１、ＩＦＦＴ部１２、コンステレーション生成・デマッピング部１３は、復調処理部３１０を構成し、例えば、図１のデータ復調部１０３に相当する。ＤＭＲＳコンステレーション・デマッピング部１４、フレーム同期回路１５、振幅・位相補償回路１６は、ＤＭＲＳ処理部３２０を構成し、例えば、図１の参照信号検出部１０４に相当する。
【００２４】
さらにまた、受信装置１００は、逓倍器１７、発振器１８、スイッチ２２、減算器２３、定包絡振幅発生器２４、ゲイン減算・入力レベル換算器２５、スペクトラム表示器２６を備えている。スイッチ２２、減算器２３、定包絡振幅発生器２４、ゲイン減算・入力レベル換算器２５、スペクトラム表示器２６は、スペクトラム解析処理部３３０を構成し、例えば、図１のスペクトラム解析部１０５に相当する。逓倍器１７、発振器１８は、スペクトラム解析を行う周波数帯域を制御する帯域制御部３４０を構成する。
【００２５】
続いて、図２を用いて、本実施の形態にかかる受信装置の受信動作について説明する。アンテナ１により受信された信号は、低雑音増幅回路２に入力される。ここで、アンテナ１により受信された信号には、ＳＣ−ＦＤＭＡ希望受信信号のみならず、雑音・妨害波・干渉波が含まれている。
【００２６】
低雑音増幅回路２は、入力された信号を低ノイズで増幅し、混合器／ＱＤＥＭ３に出力する。混合器／ＱＤＥＭ３は、局部発振器４からの発振信号に基づいて、入力された信号を直交する２つのベースバンド信号にダウンコンバートする。ＢＰＦ５は、混合器／ＱＤＥＭ３から出力された信号から、通信システムの帯域外の妨害波等を除去する。
【００２７】
アナログ可変利得機能部６は、ＢＰＦ５から出力された信号の利得を調整し、Ａ／Ｄコンバータ７に対して出力する。Ａ／Ｄコンバータ７は、入力されたアナログ信号を、発振器１８及び逓倍器１７により出力されたサンプリング信号に基づいて、ディジタル信号に変換する。即ち、Ａ／Ｄコンバータ７においてディジタルベースバンド領域に変換される。図３は、Ａ／Ｄコンバータ７から出力されたデータ信号（データシンボル）の波形例を示している。図４は、Ａ／Ｄコンバータ７から出力されたＤＭＲＳ信号（ＤＭＲＳシンボル）の波形例を示している。
【００２８】
帯域可変ＢＰＦ８は、Ａ／Ｄコンバータ７より出力された信号からノイズ成分を除去する。ＣＰ除去器９は、入力した信号からガードインターバルとして付加されたＣＰを除去し、ＦＦＴ部１０に出力する。ＦＦＴ部１０は、入力した信号を時間軸の信号から周波数軸の信号に変換する。例えば、１５kHz×３００point＝４．５MHz帯域の２５ＲＢ（Resource Block）信号を復調する場合には、ＦＦＴ部１０は、１bin周波数stepΔf＝１５kHzでFFT point数N＝３００pointの高速フーリエ変換処理が実行される。図５は、ＦＦＴ部１０から出力されたＦＦＴ後の周波数信号Ｓｆの波形例を示している。
【００２９】
サブキャリアデマッピング部１１は、ＦＦＴ部１０から出力された信号を、対応するシンボルに関連付けて、ＩＦＦＴ部１２に出力する。ＩＦＦＴ部１２は、入力した信号を周波数軸の信号から時間軸の信号に変換する（M point、Mは多重ユーザ数）。コンステレーション生成・デマッピング部１３は、各シンボル中に多重化されたＭ個のユーザのＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）データを復調する。図６は、コンステレーション生成・デマッピング部１３から出力されたＱＰＳＫデータのＩ／Ｑコンステレーションの例である。
【００３０】
ここで、多重化の様相を図７に示す。図７は、一連のＱＰＳＫシンボルが時間軸と周波数軸にどのようにマッピングされるかを、ＯＦＤＭＡとＳＣ−ＦＤＭＡの２種類の変調方式に対応して示したものである。この図では、４人の加入者、２個のシンボル区間、ＱＰＳＫ変調によるペイロード・データの例を示している。
【００３１】
ＬＴＥでは、ダウンリンクにＯＦＤＭＡを使用し、アップリンクにＳＣ−ＦＤＭＡを使用する。受信装置１００は、このＳＣ−ＦＤＭＡ信号を受信する。
【００３２】
ＯＦＤＭＡでは、ＱＰＳＫデータシンボルは１つのＯＦＤＭＡシンボル周期の期間、１５ｋＨｚ（１つのサブキャリア）を占有する。ＳＣ−ＦＤＭＡでは、ＱＰＳＫデータシンボルは１／ＭのＯＦＤＭＡシンボル周期の期間、Ｍ×１５ｋＨｚ（Ｍ個のサブキャリア）を占有する。
【００３３】
また、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号のフレーム構造を図８に示す。図に示されるように、１フレームは１０サブフレームで構成され、１サブフレームは２スロットで構成され、１スロットはＮ個のシンボルで構成されている。そして、Ｍ個のユーザのＱＰＳＫ信号が多重化された復調に供するデータシンボルの間には、周期的にＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）信号のみが存在するシンボルが配置されている。後述するように、本実施の形態では、数回毎のＤＭＲＳシンボル位置（ＤＭＲＳ期間）で周期的に帯域内外をスペクトラム解析する。ＤＭＲＳ信号受信時に毎回スペクトラム解析を行ってもよいが、ＤＭＲＳ信号によりフレーム同期や振幅・位相補償も行うため、ＤＭＲＳ信号を複数受信する毎にスペクトラム解析を行うことが好ましい。
【００３４】
ここで、図９を用いて、ＤＭＲＳ信号について説明する。ＤＭＲＳ信号には、下記の式に示すZadoff-Chu CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) sequenceが用いられる。
【数１】
2014033981.tif 000003
Ｌ：Ｌ＜ｎＲＢ×１２を満たす最大の素数
ｋ：０，１，２，・・・，Ｌ−１
ｒ：Group Hoppingの有無、Cell ID、Delta SS等に依存して決まり、Lと相対的に素となる整数
ｑ：任意の整数（基本的に０）
【００３５】
ＤＭＲＳ信号のコンスタレーションとしては、図９に示されるように、３００サブキャリアに対応したＩ／Ｑプロットとなる。そして、それらの振幅は、定包絡で初期位相状況が異なる３００波の合成信号となる。この合成信号がＤＭＲＳ信号として、図８のように周期的にＳＣ−ＦＤＭＡシンボル中に配置される。
【００３６】
ＤＭＲＳコンステレーション・デマッピング部１４は、ＦＦＴ部１０から出力された信号をＩ／Ｑコンステレーションにデマッピングする。すなわち、図９のようなＩ／Ｑコンステレーションを生成する。ＤＭＲＳコンステレーション・デマッピング部１４は、デマッピングすることにより得られた信号をフレーム同期回路１５と、振幅・位相補償回路１６に出力する。
【００３７】
フレーム同期回路１５は、ＤＭＲＳコンステレーション・デマッピング部１４より出力された信号についてフレーム同期処理を実行する。具体的には、フレーム同期回路１５は、復調したＤＭＲＳ信号と、既知のＤＭＲＳ信号（基準参照信号）の相互相関を実行することにより、ＤＭＲＳ信号を検出する。フレーム同期回路１５は、ＤＭＲＳ信号の検出に応じてフレーム同期を実行し、フレーム先頭位置を特定する。例えば、フレーム同期回路１５は、フレーム同期やフレーム先頭位置を示すタイミング信号を復調処理部３１０（復調系）へ出力する。
【００３８】
振幅・位相補償回路１６は、ＤＭＲＳコンステレーション・デマッピング部１４より出力された信号と、既知のＤＭＲＳ信号（基準参照信号）のサブキャリア毎の振幅・位相と比較することにより（ＤＭＲＳ信号の検出に基づいて）、周波数毎の振幅・位相補償値を求める。そして、振幅・位相補償回路１６は、周波数毎の振幅・位相補償値を、復調処理部３１０（復調系）へ出力する。復調系では、各ＳＣ−ＦＤＭＡ信号のデータシンボルへの振幅・位相補償値として用いることによって、復調ＱＰＳＫ信号の振幅・位相補償を実行する。
【００３９】
ここで、図２を用いて、受信帯域内外の受信信号モニター及び受信信号測定の処理について説明する。受信信号のモニタリング及び受信信号測定の処理は、例えば、置局時や運用時に実行する。受信信号のモニタリングは、所望受信信号に対して、他のシステム等から出力された雑音、妨害波や干渉波が、どの様に混信しているかをスペクトラム解析することである。
【００４０】
具体的な処理について説明する。ＦＦＴ部１０から出力された信号を、フレーム同期回路１５からのＤＭＲＳシンボル判定タイミングで（ＤＭＲＳシンボル数回に１回の周期で）、スイッチ２２のオン状態とする。すると、ＦＦＴ部１０から出力された信号のうち、ＤＭＲＳ信号がスイッチ２２を通過して、減算器２３に出力される。図１０は、ＦＦＴ部１０から出力された雑音等を含む周波数信号Ｓｆの波形例を示している。
【００４１】
減算器２３は、各ＦＦＴ bin毎のパワースペクトラムの出力から、ＤＭＲＳ信号と同等の定包絡振幅発生器２４より生成された定振幅パワーを減算する。図１１は、定包絡振幅発生器２４が生成する定包絡振幅信号の波形例である。図１０の信号レベルから図１１の信号レベルを減算することにより、受信帯域内外の他のシステムからの雑音・妨害波・干渉波の混信様相を周波数スペクトラムとして抽出することができる。
【００４２】
減算器２３は、ゲイン減算・入力レベル換算器２５に対して、減算結果を出力する。ゲイン減算・入力レベル換算器２５は、受信装置１００におけるアンテナ１に対して入力された状態における混信レベルを求めて、スペクトラム表示器２６で表示する。ユーザは、スペクトラム表示器２６に表示された周波数スペクトラムを、視認し、確認することができる。図１２は、スペクトラム表示器２６に表示される、妨害波・干渉波の周波数スペクトラムの表示例である。図１０のＦＦＴ部で出力された信号のうち、妨害波・干渉波のみが抽出されて表示されている。
【００４３】
更に、受信帯域上下に隣接する帯域外における混信様相についても認知し、確認する場合は、主信号復調特性に影響がでない程度に間引いた周期でＤＭＲＳシンボル毎の測定を実行する。そのために、例えば、ＤＭＲＳシンボル数回に１回の周期でＡ／Ｄコンバータ７に対して供給するサンプリング周波数を変える。具体的には、発振器１８からのサンプリング周波数ｆｓをｎ逓倍するようにフレーム同期回路１５から逓倍器１７に対して逓倍指令を出力する。このようにして指定されたＤＭＲＳシンボルのタイミングのみ、スペクトラム観測・測定周波数帯域幅をｎ倍にできる。
【００４４】
この受信帯域外への測定周波数帯域拡張の様相を図１３に示す。図１３（ａ）は、逓倍器１７においてｎ＝１と設定した場合である。この場合に、Ａ／Ｄコンバータ７に入力されるサンプリング周波数は、発振器１８から出力された周波数ｆｓ(Hz)のままである。このため、受信帯域15kHz/bin×300bins = 4.5MHz span (25RB DMRS対域内のみスペクトラム解析可能)内のみで測定可能となる。
【００４５】
図１３（ｂ）は、逓倍器１７においてｎ＝２と設定した場合である。この場合に、Ａ／Ｄコンバータ７に入力されるサンプリング周波数は、発振器１８から出力された周波数ｆｓ×２（Hz)となる。このため、測定帯域は15kHz/bin×2×300bins = 30kHz/bin×300bins = 9MHz spanへと拡張され、受信帯域に隣接する近傍帯域外も含めてスペクトラム解析が可能となる。
【００４６】
図１３（ｃ）は、測定帯域を拡張するために、逓倍器１７においてｎ＝４と設定した場合である。この場合に、Ａ／Ｄコンバータ７に入力されるサンプリング周波数は、発振器１８から出力された周波数ｆｓ×４(Hz)となる。このため、測定帯域は15kHz/bin×4×300bins = 60kHz/bin×300bins = 18MHz spanへと拡張され、更に遠方までスペクトラム解析が可能となる。
【００４７】
以上のように本実施の形態にかかる受信装置では、受信フレーム中に周期的に存在するフレーム同期用及び振幅・位相補償用のＤＭＲＳ信号が存在するReference Symbol期間を使って、主信号復調系でのＦＦＴ解析により受信帯域内外の周波数スペクトラムを検証し、確認する。これにより、システム運用をしながら、かつスペクトラム解析専用受信系を構築することなく、受信帯域内外の周波数スペクトラムについて解析及び確認を行うことができる。
【００４８】
上記特許文献と本実施の形態にかかる受信装置との対比について説明する。特許文献２には復調系とは別系のＦＦＴスペクトラムアナライザーを備える受信装置が記載されている。特許文献２にように、別系でＦＦＴスペクトラムアナライザーを構成した場合には、その回路構成の自由度から受信帯域内外で受信信号のモニターも可能となる。しかしながら、ＦＦＴスペクトラムアナライザー機能が別系構成となることにより形状・回路規模・コストが大きくなるという課題がある。これに対して、本実施の形態にかかる受信装置では、主信号復調用のＦＦＴを使用して周波数スペクトラムを解析するため、別系の回路構成が不要であり、回路規模・コストの増大を防ぐことができる。
【００４９】
特許文献３には、ＣＳＭＡ−ＣＡ方式の無線ＬＡＮシステムにおいて、妨害波による誤パケット受信開始を防止するため、ＦＦＴ解析後の短期間レベル変動をモニターする受信装置が記載されている。特許文献３などのように、ＦＦＴを伴う受信系スペクトラム解析に関する応用例も多く提案されている。しかしながら、すべて受信帯域内のＦＦＴ解析に特化した応用例であり、置局時や運用時に問題となりかねない帯域近傍や隣接帯域からの受信干渉測定には対応できない。これに対して、本実施の形態にかかる受信装置では、図１３に示したように、受信信号の帯域幅を制御できるため、受信帯域内外の周波数スペクトラムを測定できるという効果を有する。
【００５０】
特許文献４には、Multi Band-OFDM UWBシステムの干渉回避技術が記載されている。特許文献４などのように、Multi Band-OFDM UWBシステムの干渉回避技術（DAA：Detect And Avoid）に着目した場合、そもそもMB-OFDM UWB自受信復調のための超広帯域FFT機能は、他システム検出（Detect）のためのＦＦＴスペクトラム解析機能ともなるため、その活用例や、ＵＷＢ自受信干渉認知方法のためのＦＦＴ活用例が提案されている。しかしながら、これらの提案は、ＵＷＢ受信機を前提としており、一般的なＦＦＴによるスペクトラム解析に応用できるものではなかった。これに対して、本実施の形態にかかる受信装置では、時系列でReference信号を有するシステムにも拡張ができる融通性・自由度を持っている点で効果がある。
【００５１】
（発明の実施の形態３）
図１４を用いて、本実施の形態にかかる受信装置について説明する。本実施の形態にかかる受信装置でも、発明の実施の形態２と同様に、受信フレーム中に周期的に存在するフレーム同期用及び振幅・位相補償用のＤＭＲＳ信号が存在するReference Symbol期間を使って、主信号復調系でのＦＦＴ解析により受信帯域内外の周波数スペクトラムを検証し、確認する。これにより、システム運用をしながら、かつスペクトラム解析専用受信系を構築することなく、受信帯域内外の周波数スペクトラムについて解析及び確認を行うことができる。
【００５２】
図１４に示されるように、本実施の形態にかかる受信装置１００では、ＢＰＦ８と、ＣＰ除去器９との間に、ＱＤＥＭ１９が設けられている。さらに、このＱＤＥＭ１９に対しては、スイッチ２０を介して局部発振器２１から周波数信号が供給される。例えば、スイッチ２０、局部発振器２１が帯域制御部３４０を構成する。
【００５３】
具体的な処理について説明する。ＦＦＴ部１０から出力された信号を、フレーム同期回路１５からのＤＭＲＳシンボル判定タイミングで（ＤＭＲＳシンボル数回に１回の周期で）、スイッチ２２のオン状態とする。すると、ＦＦＴ部１０から出力された信号のうち、ＤＭＲＳ信号がスイッチ２２を通過して、減算器２３に出力される。減算器２３は、各ＦＦＴ bin毎のパワースペクトラムの出力から、ＤＭＲＳ信号と同等の定包絡振幅発生器２４より生成された定振幅パワーを減算することのより、受信帯域内外の他のシステムからの雑音・妨害波・干渉波の混信様相を周波数スペクトラムとして抽出することができる。
【００５４】
減算器２３は、ゲイン減算・入力レベル換算器２５に対して、減算結果を出力する。ゲイン減算・入力レベル換算器２５は、受信装置１００におけるアンテナ１に対して入力された状態における混信レベルを求めて、スペクトラム表示器２６で表示する。ユーザは、スペクトラム表示器２６に表示された周波数スペクトラムを、視認し、確認することができる。
【００５５】
また、図１４に示されるように、受信帯域上下に隣接する帯域外混信様相を認知し、確認する場合は、主信号復調特性に影響がでない程度に間引いた周期でＤＭＲＳシンボル毎の測定を行う。
【００５６】
本実施の形態にかかる受信装置では、局部発振器２１からＱＤＥＭ１９への周波数信号の供給を制御することによって、スペクトラム観測・測定周波数帯域幅の制御を行っている。具体的には、ＤＭＲＳシンボル数回に１回の周期で、局部発振器２１（発振周波数はｆshift）からＱＤＥＭ１９への周波数供給タイミングをスイッチ２０により、オン／オフ制御している。局部発振器２１の周波数により、ＱＤＥＭ１９の中心周波数をシフトさせている。なお、運用時を含むスイッチ２０のオフ時は、シフト周波数ｆshiftを０Hzとするため、オール「１」となるプルアップ電圧をスイッチ２０から出力する。
【００５７】
この受信帯域外への測定周波数帯域拡張の様相を図１５に示す。図１５（ａ）は、局部発振器２１とＱＤＡＭ１９による周波数Shiftをゼロ（Hz）（ＱＤＥＭ１９の入力はオール「１」のプルアップ電圧）と設定した場合を示す。この場合は、受信帯域15kHz/bin×300bins = 4.5MHz span (25RB DMRS対域内のみスペクトラム解析可能)内のみで測定可能である。
【００５８】
図１５（ｂ）は、局部発振器２１とＱＤＡＭ１９による周波数Shiftを＋ｆshift(Hz)と設定した場合を示す。この場合は、測定帯域は15kHz/bin×300bins = 4.5MHz spanのままで測定中心周波数が＋（プラス）側にｆshift分だけシフトするため、受信帯域に隣接する近傍帯上域にて帯域内同様、高周波数分解能でスペクトラム解析が可能となる。
【００５９】
図１５（ｃ）は、局部発振器２１とＱＤＡＭ１９による周波数Shiftを−ｆshift(Hz)と設定した場合を示す。この場合は、測定帯域は15kHz/bin×300bins = 4.5MHz spanのままで測定中心周波数が−（マイナス）側にｆshift分だけシフトするため、受信帯域に隣接する近傍帯下域にて帯域内同様、高周波数分解能でスペクトラム解析が可能となる。
【００６０】
本実施の形態にかかる受信装置では、受信フレーム中に周期的に存在するフレーム同期用及び振幅・位相補償用のＤＭＲＳ信号が存在するReference Symbol期間を使って、主信号復調系でのＦＦＴ解析により受信帯域内外の周波数スペクトラムを検証し、確認する。これにより、システム運用をしながら、かつスペクトラム解析専用受信系を構築することなく、受信帯域内外の周波数スペクトラムについて解析及び確認を行うことができる。
【００６１】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６２】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６３】
この出願は、２０１２年９月３日に出願された日本出願特願２０１２−１９３２４０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００６４】
１  アンテナ
２  低雑音増幅回路
３  混合器／ＱＤＥＭ
４  局部発振器
５  ＢＰＦ
６  アナログ可変利得機能部
７  Ａ／Ｄコンバータ
８  帯域可変ＢＰＦ
９  ＣＰ除去器
１０  ＦＦＴ部
１１  サブキャリアデマッピング部
１２  ＩＦＦＴ部
１３  コンステレーション生成・デマッピング部
１４  ＤＭＲＳコンステレーション・デマッピング部
１５  フレーム同期回路
１６  振幅・位相補償回路
１７  逓倍器
１８  発振器
１９  ＱＤＥＭ
２０、２２  スイッチ
２１  局部発振器
２３  減算器
２４  定包絡振幅発生器
２５  ゲイン減算・入力レベル換算器
２６  スペクトラム表示器
１００  受信装置
１０１  フレーム受信部
１０２  高速フーリエ変換部
１０３  データ復調部
１０４  参照信号検出部
１０５  スペクトラム解析部
２００  基地局
３００  受信処理部
３１０  復調処理部
３２０  ＤＭＲＳ処理部
３３０  スペクトラム解析処理部
３４０  帯域制御部
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月24日(2015.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号と前記データ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信するフレーム受信手段と、
時間領域の前記無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号に変換する高速フーリエ変換手段と、
前記受信周波数信号を時間領域へ逆変換することで前記データ信号を復調するデータ復調手段と、
前記受信周波数信号に基づいて前記復調参照信号を検出する参照信号検出手段と、
前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析するスペクトラム解析手段と、
前記復調参照信号が検出された場合、前記フレーム受信手段が受信する信号の周波数帯域を制御する受信帯域制御手段を、
を備える受信装置。
【請求項２】
前記参照信号検出手段は、前記受信周波数信号を復調した信号と、基準参照信号との相互相関をとることで前記復調参照信号を検出する、
請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記スペクトラム解析手段は、前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号のレベルから、前記復調参照信号と同じ信号のレベルを差し引いた信号を解析する、
請求項１または２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記フレーム受信手段は、受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを備え、
前記受信帯域制御手段は、前記復調参照信号が検出された場合、前記Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周波数を変更する、
請求項１に記載の受信装置。
【請求項５】
前記フレーム受信手段は、受信した信号を直交復調する直交復調器を備え、
前記受信帯域制御手段は、前記復調参照信号が検出された場合、前記直交復調器が復調する信号の中心周波数を変更する、
請求項１に記載の受信装置。
【請求項６】
前記参照信号検出手段は、前記復調参照信号の検出に基づいて、前記無線受信フレームの先頭位置を特定する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項７】
前記参照信号検出手段は、前記復調参照信号の検出に基づいて、前記データ復調手段が振幅及び位相補償を行うための振幅及び位相補償値を決定する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項８】
携帯端末と無線信号を送受信するアンテナと、
前記アンテナを介して、データ信号と前記データ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信するフレーム受信手段と、
時間領域の前記無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号に変換する高速フーリエ変換手段と、
前記受信周波数信号を時間領域へ逆変換することで前記データ信号を復調するデータ復調手段と、
前記受信周波数信号に基づいて前記復調参照信号を検出する参照信号検出手段と、
前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析するスペクトラム解析手段と、
前記復調参照信号が検出された場合、前記フレーム受信手段が受信する信号の周波数帯域を制御する受信帯域制御手段を、
を備える基地局。
【請求項９】
データ信号と前記データ信号を復調するための復調参照信号とが時分割多重された無線受信フレームを受信し、
時間領域の前記無線受信フレームを周波数領域の受信周波数信号に変換し、
前記受信周波数信号を時間領域へ逆変換することで前記データ信号を復調し、
前記受信周波数信号に基づいて前記復調参照信号を検出し、
前記復調参照信号が検出された場合、前記受信周波数信号の周波数スペクトラムを解析し、
前記復調参照信号が検出された場合、前記無線受信フレームの受信において受信する信号の周波数帯域を制御する、
信号測定方法。
【国際調査報告】
2014033981.tif 000019
2014033981.tif 000020