(57)【要約】【課題】バンドサーチに要する時間を短くする。【解決手段】基地局の送信電波の周波数を探索するバンドサーチ方法において，探索すべき周波数範囲を分割した複数の周波数帯域毎に，受信電波の電力を計測する工程と，複数の周波数帯域に対する計測電力を補間して電力の極大値に対応する周波数を算出し，当該算出された周波数に基づいて前記基地局の周波数を検出する工程とを有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局の送信電波の周波数を探索するバンドサーチ方法において，
探索すべき周波数範囲を分割した複数の周波数帯域毎に，受信電波の電力を計測する工程と，
前記複数の周波数帯域に対する計測電力を補間して電力の極大値に対応する周波数を算出し，当該算出された周波数に基づいて前記基地局の周波数を検出する工程とを有するバンドサーチ方法。
【請求項２】
請求項１において，
前記基地局の周波数を検出する工程では，前記算出された電力の極大値に対応する周波数に最も近い基地局の周波数を検出するバンドサーチ方法。
【請求項３】
請求項１または２において，
前記基地局の周波数を検出する工程では，前記算出された電力の極大値が複数存在する場合は，当該複数の極大値のうち最大値をとる極大値に対応する周波数を選択し，当該選択された周波数に基づいて前記基地局の周波数を検出するバンドサーチ方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて，
前記電力の極大値に対応する周波数を算出する工程では，隣接する周波数帯域の計測電力間の微分値が正と負を有するパターンを検出し，検出した隣接する周波数帯域の計測電力間の最大微分値と最小微分値に対応する計測電力間を結ぶ直線の交点に対応する周波数を，前記極大値に対応する周波数として算出するバンドサーチ方法。
【請求項５】
基地局の送信電波の周波数を探索するバンドサーチ手段を有し，
前記バンドサーチ手段は，探索すべき周波数範囲を分割した複数の周波数帯域毎に，受信電波の電力を計測し，前記複数の周波数帯域に対する計測電力を補間して電力の極大値に対応する周波数を算出し，当該算出された周波数に基づいて前記基地局の周波数を検出する通信端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，通信端末装置及びバンドサーチ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体無線の通信端末装置は，電源起動時などにおいて，端末装置が位置するセルの基地局が使用している周波数帯（バンド）をサーチする。そして，サーチして検出された周波数帯で基地局と無線通信を行う。
【０００３】
このようなバンドサーチの方法として，探索すべき周波数範囲内の全ての周波数帯域に対して同期検波を行うことが提案されている。しかし，全ての周波数帯域に対して同期検波を行うとバンドサーチに時間がかかるので，探索すべき周波数範囲を複数の周波数帯域に分割し，各周波数帯域での電波強度を測定し，最も電波強度が大きい周波数帯域を特定し，その特定した周波数帯域内において，基地局のとりうる中心周波数をスキャンし各周波数での電波強度を測定し，最も電波強度が大きい周波数を基地局の周波数と特定することが提案されている。
【０００４】
たとえば，特許文献１，２などにそのような２段階の電波強度測定が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８０７０１号公報
【特許文献２】特表２００２−５３１０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，上記の２段階の電波強度測定によるバンドサーチは，周波数の切り替えと電波強度の測定を何度も繰り返す必要があり，バンドサーチに要する時間が長くなるという課題がある。
【０００７】
そこで，本発明の目的は，バンドサーチに要する時間を短くしたバンドサーチ方法とその通信端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の側面は，基地局の送信電波の周波数を探索するバンドサーチ方法において，探索すべき周波数範囲を分割した複数の周波数帯域毎に，受信電波の電力を計測する工程と，前記複数の周波数帯域に対する計測電力を補間して電力の極大値に対応する周波数を算出し，当該算出された周波数に基づいて前記基地局の周波数を検出する工程とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
第１の側面によれば，バンドサーチに要する時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態における移動体通信端末装置の受信部の構成図である。
【図２】本実施の形態におけるバンドサーチのフローチャート図である。
【図３】本実施の形態における探索すべき周波数範囲と分割された周波数帯域とを示す図である。
【図４】周波数帯域#00〜#42に対する計測した電波強度（電力値）の一例を示す図である。
【図５】極大値に対する周波数の検出を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は，本実施の形態における移動体通信端末装置の受信部の構成図である。通信端末装置の受信部は，基地局からの送信電波を受信するアンテナATと，アンテナで受信した受信信号を増幅するローノイズアンプLNAと，その増幅された受信信号の周波数をローカル周波数FLに基づいてダウンコンバートするミキサMIXと，ミキサ出力の低周波信号のみを通過させるローパスフィルタLPFと，受信信号の電力を所望の値に制御する自動ゲインアンプAGCと，直交復調回路DEMと，直交復調されたI信号とQ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器ADCと，デジタル化されたベースバンド信号の復調，誤り訂正などの処理を行うベースバンド処理部１０とを有する。ベースバンド処理部１０は，自動ゲインアンプAGCのゲインGainを制御して，デジタル信号の強度が所望の範囲内に入るように制御する。
【００１２】
CPU１２は，制御プログラムを実行して種々の受信制御を行う。受信制御の１つに，電源が起動された時や受信電波を見失った時などに行うバンドサーチがある。メモリ１４には，通信端末装置のキャリアがとりうる周波数範囲の情報が記録されている。各基地局には，このとりうる周波数範囲内のいずれかの周波数が中心周波数として予め割り当てられている。
【００１３】
したがって，移動体通信端末装置は，電源が起動された場合に，現在位置から最も強い電波を受信できる基地局の周波数をバンドサーチにより検出する。このバンドサーチに要する時間が短いほど，通信端末装置の起動時間が短くなり，通信可能になるまでの時間を短縮することができる。
【００１４】
CPU１２は，電源起動時にバンドサーチプログラムを実行して，最も電力が大きな受信信号の周波数を検出する。このバンドサーチプログラムによれば，まず，CPU12はメモリ１４内に記憶されている基地局がとりうる周波数範囲の情報を読み出し，その周波数範囲を分割した複数の周波数帯域毎に受信電波の電力を測定する。例えば，CPU12は，周波数制御信号Fcontにより各周波数帯域内でローカル周波数FLをサーチしそれぞれの周波数での受信信号の電力を測定し累積する。受信信号の電力は，自動ゲインアンプAGCへのゲインGainにより間接的に知ることができる。このようにして各周波数帯域内の受信電波の強度である電力を計測し，メモリ１４に記録する。
【００１５】
次に，CPU12は，複数の周波数帯域に対する計測電力の間を補間して電力が極大値をとる周波数を算出する。この算出方法は，例えば補間演算により周波数に対する電力のグラフを作成し，そのグラフから電力の極大値を検出し極大値に対する周波数を検出する。または，隣接する計測電力間の微分値（差分値）を求め，正の微分値から負の微分値に変化する微分値のゼロクロス点の周波数を極大値に対する周波数として検出する。つまり微分値を補間演算して微分値のゼロクロス点の周波数を求める。または，後述するとおり正の微分値と負の微分値を有する隣接する周波数帯域の計測電力において最大微分値と最小微分値に対応する計測電力間を結ぶ直線の交点に対応する周波数を，極大値に対する周波数として検出する。このように，電力の極大値に対する周波数を求める方法は種々の方法が適用可能である。
【００１６】
そして，CPU12は，基地局がとりうる中心周波数のうち上記の算出された極大値に対する周波数に最も近い中心周波数を，基地局の周波数として検出する。電力の極大値が複数存在する場合は，最も大きな極大値に対する周波数が選択され，それに最も近い中心周波数が基地局の周波数として検出される。
【００１７】
このように，本実施の形態におけるバンドサーチ方法では，基地局がとりうる周波数範囲内の周波数帯域毎の電力測定を１回行うだけであり，そこで求めた周波数帯域に対する測定電力から，電力の極大値を算出し，その算出した極大値に対する周波数を基地局が使用する中心周波数と推定する。よって，バンドサーチに要する時間を短縮することができる。
【００１８】
図２は，本実施の形態におけるバンドサーチのフローチャート図である。CPU12は，このフローチャートによるバンドサーチプログラムを実行してバンドサーチを行う。以下，バンドサーチについて詳述する。
【００１９】
まず，CPU12は，メモリ１４から基地局が使用しうる周波数範囲の情報を読み出す（S10）。そして，CPU12は，その探索すべき周波数範囲を複数の周波数帯域幅単位に分割する（S12）。
【００２０】
図３は，本実施の形態における探索すべき周波数範囲と分割された周波数帯域とを示す図である。この例では，基地局がとりうる周波数範囲が2700〜2500MHzであり，計測する複数の周波数帯域#00〜#42は，10MHzの帯域幅で，隣接する周波数帯域は5MHzずつ重複している。したがって，周波数帯域#00は2710〜2700MHz，#01は2705〜2695MHz，#02は2700〜2690MHz，#03は2695〜2685MHz，#04は2690〜2680MHzとなり，#05〜#40までは同様にずれた周波数帯域となり，#41は2505〜2495MHz，#42は2500〜2490MHzとなる。
【００２１】
周波数範囲2700〜2500MHzの上限境界部分の周波数帯域#00,#01,#41,#42は，後述する電力の極大値を検出するために必要になるため算出している。
【００２２】
基地局に与えられる中心周波数は，例えば250KHzの幅で異なり，各基地局に割り当てられる周波数帯域は例えば10MHzである。ただし，隣接する基地局間の中心周波数の最少差分は，10MHzに設定されている。その結果，隣接する基地局が使用する周波数帯域が重ならないようになっている。これにより，隣接する基地局のセルの境界領域で受信電波が混信しないようになる。
【００２３】
上記のような基地局の中心周波数と周波数帯域の関係から，分割した周波数帯域を10MHzの帯域幅にし，隣接する周波数帯域は5MHzずつ重複させることで，極大値検出プロセスを簡素化できるとともに，計測電力から推定する極大値の周波数の算出を高精度に行うことができる。勿論隣接する周波数帯域間に重複領域を設けなくても良い。
【００２４】
図２に戻り，CPU12は，分割した周波数帯域#00〜#42について，工程S16,S18,S20,S22を繰り返す（S14,S24）。すなわち，CPU12は，測定対象の周波数帯域を設定し（S16），設定周波数帯域での電波強度の測定を行い，RF回路内の自動ゲインアンプAGCへの制御ゲインGain情報を電波強度情報として取得する（S18）。この電波強度情報から設定周波数帯域の電波強度を算出し（S20），設定周波数帯域とその算出した電波強度とをメモリ１４に記録する（S22）。
【００２５】
具体的には，CPU12は，周波数制御信号FcontによりPLLを制御し，設定した１０MHzの周波数帯域内において125KHzピッチでローカル周波数FLを変化させ，それぞれのローカル周波数FLで得られた電波強度（電力値）を累積し，その電力値の累積値が周波数帯域の計測電力値となる。CPU12は，各設定した周波数帯域毎にそれぞれ，上記のローカル周波数の変更とそれぞれローカル周波数での電波強度の累積を行っても良い。もしくは，CPU14は，それぞれのローカル周波数FLで得られた電波強度（電力値）をメモリ１４に記録することで，隣接する周波数帯域の重複する周波数範囲の電波強度の測定の繰り返しを避けるようにしても良い。
【００２６】
このローカル周波数FLを変更しながら行う電力計測は，必ずしも周波数の同期検波を伴う必要はなく，非同期検波で電力測定を行っても良い。
【００２７】
全ての周波数帯域#00〜#42について，上記の電力測定を行った後，CPU12は，周波数帯域に対する電波強度（電力値）のグラフを作成する。
【００２８】
図４は，周波数帯域#00〜#42に対する計測した電波強度（電力値）の一例を示す図である。図中左側に周波数帯域#00〜#42に対して計測された電波強度が示されている。これによれば，周波数帯域#24-#27に電波強度の極大値が現れている。したがって，これらの周波数帯域内に基地局の中心周波数が存在すると推定される。
【００２９】
周波数帯域毎に計測した電波強度（電力値）から電波強度の極大値に対する周波数を算出する方法は，前述したとおり，種々の方法が考えられる。図２の工程S28〜S46では，隣接する４つの周波数帯域の計測電波強度（電力値）について，隣り合う２つの計測電波強度の差分から微分値を求め，その３つの微分値に正と負の符号が含まれている４点の組み合わせを検出し（S30-S34），その４点の組み合わせにおける最大微分値と最小微分値をとる２点間の直線を結んだ位置を極大値に対する周波数と判定する（S36-S42）。もし，極大値に対する周波数が複数検出された場合は，最大の電波強度（電力値）を有する周波数を選択し，その周波数に最も近い中心周波数を基地局の周波数に選定する(S48)。
【００３０】
図２に示されるとおり，CPU12は，計測した複数の周波数帯域に対する電波強度（電力値）から，隣接した４つの周波数帯域について工程S28〜S46を繰り返す。まず，電波強度グラフより隣接した４つの周波数帯域の電波強度測定値を取得し（S30），４つの計測電力強度（電力値）間の差分である微分値を算出する（S32）。４点から求められる微分値は３つになる。
【００３１】
そして，その３つの微分値に正と負が存在するか否か判定する（S34）。微分値が正から負に変化する場合はそのゼロクロス点に極大値が存在することは自明である。逆に，微分値が負から正に変化する場合はそのゼロクロス点に極小値が存在することも自明である。工程S34では，３つの微分値に正と負が存在するか否かを判定する。
【００３２】
工程S34にて正負の微分値が同時に存在しない場合は，その隣接した４つの周波数帯域内には基地局の周波数は存在しないことになる（S44）。一方，存在する場合は，その隣接した４つの周波数帯域内には基地局の周波数は存在する可能性がある。
【００３３】
図５は，極大値に対する周波数の検出を説明する図である。図５（Ａ）の４つの隣接点は，周波数ｆの増大に対して計測電波強度が減少しているので，微分値は全て負である。同様に，図５（Ｂ）の４つの隣接点は，周波数ｆの増大に対して計測電波強度が増加しているので，微分値は全て正である。したがって，これら（Ａ）（Ｂ）のような４つの点は，基地局の周波数候補からは除外される（S44）。
【００３４】
図２に戻り，工程S34でYESの場合に，微分値の正の極大値と負の極大値に対する２点間の直線の交点の電波強度を算出する（S36）。そして，算出した電波強度が４つの計測電力強度より大きいか否か判定する（S38）。もし小さければ（S38のNO），そこは計測電波強度の極小値と判断され，基地局の周波数候補から除外される（S42）。もし大きければ（S38のYES），極大微分値と極小微分値をとる２点間の直線の交点に対する周波数を，基地局の周波数候補とする（S40）。なお，上記の工程S38，S42は，微分値が正から負に変更するパターンの４つの隣接点を工程S34で予め抽出するようにすれば必要はない。
【００３５】
図５（Ｃ）の４つの計測点P1〜P4は，極小微分値をとる計測点P1,P2間の直線と，極大微分値をとる計測点P3,P4間の直線との交点の電波強度が，４つの計測電波強度より小さいので，そこは電波強度の極小値と判断され，候補から除外される（S42）。一方，図５（Ｄ）の４つの計測点は，極小微分値をとる計測点P3,P4間の直線と，極大微分値をとる計測点P1,P2間の直線との交点の電波強度Rxが，４つの計測電波強度より大きいので，そこは電波強度の極大値と判断され，その交点Rxに対する周波数Fxが基地局の周波数候補となる（S40）。
【００３６】
基地局に設定される中心周波数は250KHzずつずれている。したがって，上記の計算で求めた周波数Fxから最も近接する中心周波数Fcが，基地局の中心周波数と推定できる。また，上記の計算で抽出された電波強度の極大値に対する周波数Fxが複数存在する場合は，その電波強度の極大値のうち最大の極大値に対する周波数Fxが選択される（S48）。そして，最終的に選択された周波数Fxに最も近接する中心周波数Fcが，基地局の中心周波数と推定される（S48）。たとえば，Fx=2576.884MHzが算出された場合は，Fc=2577MHzが基地局の中心周波数として選択される。
【００３７】
複数の周波数帯域毎に計測した電波強度（電力値）から，電波強度の極大値に対する周波数を推定する演算方法は，上記以外にも種々考えられる。例えば，前述したように微分値のゼロクロス点を離散的な微分値を補間して求める方法，電力強度の曲線を離散的な計測電力強度を補間（直線補間，放物線補間（２次補間），キューブック補間（３次補間）など）して求めて極大値を求める方法などである。ただし，図２で説明した方法によれば，簡単な演算により行うことができ演算時間を短縮できる。
【００３８】
以上説明したとおり，本実施の形態によるバンドサーチ方法，及びそれを行う通信端末装置によれば，バンドサーチでの電波強度の計測を探索すべき周波数範囲について一回行えばよいので，ローカル周波数の設定に要する時間（例えばＰＬＬのロックオンするまでの時間）と電波強度測定に要する時間が必要な電波強度計測に要する時間を最小限にし，電波強度の極大値に対する周波数を演算により行うので，バンドサーチ時間を短くすることができる。
【００３９】
以上の実施の形態をまとめると，次の付記のとおりである。
【００４０】
（付記１）
基地局の送信電波の周波数を探索するバンドサーチ方法において，
探索すべき周波数範囲を分割した複数の周波数帯域毎に，受信電波の電力を計測する工程と，
前記複数の周波数帯域に対する計測電力を補間して電力の極大値に対応する周波数を算出し，当該算出された周波数に基づいて前記基地局の周波数を検出する工程とを有するバンドサーチ方法。
【００４１】
（付記２）
付記１において，
前記基地局の周波数を検出する工程では，前記算出された電力の極大値に対応する周波数に最も近い基地局の周波数を検出するバンドサーチ方法。
【００４２】
（付記３）
付記１または２において，
前記基地局の周波数を検出する工程では，前記算出された電力の極大値が複数存在する場合は，当該複数の極大値のうち最大値をとる極大値に対応する周波数を選択し，当該選択された周波数に基づいて前記基地局の周波数を検出するバンドサーチ方法。
【００４３】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかにおいて，
前記電力の極大値に対応する周波数を算出する工程では，隣接する周波数帯域の計測電力間の微分値が正と負を有するパターンを検出し，検出した隣接する周波数帯域の計測電力間の最大微分値と最小微分値に対応する計測電力間を結ぶ直線の交点に対応する周波数を，前記極大値に対応する周波数として算出するバンドサーチ方法。
【００４４】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかにおいて，
前記複数の周波数帯域は，隣接する周波数帯域が所定の周波数範囲で重複していることを特徴とするバンドサーチ方法。
【００４５】
（付記６）
付記５において，
前記複数の周波数帯域の幅は，隣接する基地局間が使用しうる中心周波数の最小差であり，前記重複する所定の周波数範囲は，前記最小差の１／２であるバンドサーチ方法。
【００４６】
（付記７）
基地局の送信電波の周波数を探索するバンドサーチ手段を有し，
前記バンドサーチ手段は，探索すべき周波数範囲を分割した複数の周波数帯域毎に，受信電波の電力を計測し，前記複数の周波数帯域に対する計測電力を補間して電力の極大値に対応する周波数を算出し，当該算出された周波数に基づいて前記基地局の周波数を検出する通信端末装置。
【００４７】
（付記８）
付記７において，
前記バンドサーチ手段は，前記基地局の周波数を検出するときに，前記算出された電力の極大値に対応する周波数に最も近い基地局の周波数を検出する通信端末装置。
【符号の説明】
【００４８】
１２：ＣＰＵ，バンドサーチ手段                ＦＬ：ローカル周波数
＃０１〜＃４２：周波数帯域
【図１】
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【図２】
2011182148.tif 000004
【図３】
2011182148.tif 000005
【図４】
2011182148.tif 000006
【図５】
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