(57)【要約】【課題】本発明は、通信チャンネルの信号品質評価方法を提供する。【解決手段】評価周期開始の時、入力信号を、マッチングフィルターを介して引受け、次に、予定された期間内、マッチングフィルターの出力値から運算して、ノイズ基準値を取得し、その後、マッチングフィルターの出力値とノイズ基準値を比較し、マッチングフィルターの出力値がノイズ基準値より大きい場合、マッチングフィルターの出力値に基づいて、有効エネルギー値を取得し、その後、有効エネルギー値を累計し、最後に、評価周期終了の時、ノイズ基準値と有効エネルギー累計値から、ＳＮ比を運算する。これにより、ＳＮ比に基づいて、無線通信チャンネルの信号品質を評価できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価周期開始の時、入力信号が、マッチングフィルター（Ｍａｔｃｈ  ｆｉｌｔｅｒ）を介して引受けられ、
予定された期間内、該マッチングフィルターの出力値から運算して、ノイズ基準値を取得し、
該マッチングフィルターの出力値と該ノイズ基準値とを比較し、該マッチングフィルターの出力値が該ノイズ基準値より大きい場合、該マッチングフィルターの出力値に基づいて、有効エネルギー値を取得し、
該有効エネルギー値を累計し、
該評価周期終了の時、該ノイズ基準値と該有効エネルギー累計値から、ＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ、  ＳＮＲ）を運算し、
該ＳＮ比により、無線通信チャンネルの信号品質を評価する、
ことを特徴とする通信チャンネルの信号品質評価方法。
【請求項２】
更に、
該入力信号のエネルギーを運算し、
該入力信号のエネルギー値が、閾値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｖａｌｕｅ）より大きい時、該評価周期をトリガーすることを特徴とする請求項１に記載の通信チャンネルの信号品質評価方法。
【請求項３】
該ノイズ基準値は、該予定された期間内の該マッチングフィルター累計出力値の平均値であることを特徴とする請求項１に記載の通信チャンネルの信号品質評価方法。
【請求項４】
該有効エネルギー値は、該マッチングフィルターの出力値から該ノイズ基準値を引いた値であることを特徴とする請求項１に記載の通信チャンネルの信号品質評価方法。
【請求項５】
該有効エネルギー値は、該マッチングフィルターの出力値に等しいことを特徴とする請求項１に記載の通信チャンネルの信号品質評価方法。
【請求項６】
該ＳＮ比は、該有効エネルギー累計値を該ノイズ基準値の平方値で割った商であることを特徴とする請求項１に記載の通信チャンネルの信号品質評価方法。
【請求項７】
評価周期内において、入力信号を受信し、マッチング演算してから出力するマッチングフィルターと、
予定された期間において、該マッチングフィルターの出力値を運算して、ノイズ基準値を取得するノイズエネルギー運算ユニットと、
該マッチングフィルターの出力値と該ノイズ基準値を比較し、該マッチングフィルターの出力値が、該ノイズ基準値より大きい時、該マッチングフィルターの出力値に基づいて、有効エネルギー値を取得する信号／ノイズエネルギー比較ユニットと、
該有効エネルギー値を累計する信号エネルギー運算ユニットと、
該ノイズ基準値と該有効エネルギー累計値を受信して運算し、ＳＮ比を取得するＳＮ比運算ユニットと、
が含有される、
ことを特徴とする通信チャンネルの信号品質評価回路。
【請求項８】
更に、エネルギー運算と評価トリガーユニットが備えられ、該入力信号のエネルギーを運算し、該入力信号のエネルギー値が、閾値より大きい時、該評価周期をトリガーし、該マッチングフィルターを、該入力信号を受信するように駆動させることを特徴とする請求項７に記載の通信チャンネルの信号品質評価回路。
【請求項９】
該ノイズ基準値は、該予定された期間内の該マッチングフィルター累計出力値の平均値であることを特徴とする請求項７に記載の通信チャンネルの信号品質評価回路。
【請求項１０】
該有効エネルギー値は、該マッチングフィルターの出力値から該ノイズ基準値を引いた値であることを特徴とする請求項７に記載の通信チャンネルの信号品質評価回路。
【請求項１１】
該有効エネルギー値は、該マッチングフィルターの出力値に等しいことを特徴とする請求項７に記載の通信チャンネルの信号品質評価回路。
【請求項１２】
該ＳＮ比は、該有効エネルギー累計値を該ノイズ基準値の平方値で割った商であることを特徴とする請求項７に記載の通信チャンネルの信号品質評価回路。
【請求項１３】
請求項７に記載の信号品質評価回路を備え、該無線受信装置は、該ＳＮ比に基づいて、信号伝送量を決める、
ことを特徴とする無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信装置に関し、特に、無線受信装置の通信チャンネルの信号品質評価回路と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ローカルエリアネットワークにより、有線ネットワークが更に広がれ、数多い無線伝送標準の中、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）技術は、高速伝送特性を有するため、消費性電子や情報産業に幅広く利用される技術の一つになる。ＵＷＢシステムは、複数の通信チャンネルを有し、その受信機は、帯域検知やパッケージ測定、フレーム境界評価、タイミングフローティング評価と補正及びチャンネル評価等の演算機能が内蔵され、また、ヴィタビデコーダ（Ｖｉｔｅｒｂｉ  ｄｅｃｏｄｅｒ）が増設されて、システムの効果が向上される。
【０００３】
通信チャンネルの信号品質は、伝送信号量を決める重要な指標である。既存の無線受信装置は、２種類の信号品質評価方法が利用され、その一は、ヴィタビデコーダが復調した後の信号サバイバルメートル（Ｓｕｒｖｉｖａｌ  Ｍｅｔｒｉｃ）を検知し、もう一つは、マッチングフィルター（Ｍａｔｃｈ  ｆｉｌｔｅｒ）の出力ピークを検知して、チャンネルノイズが信号に対する影響を評価する。
【０００４】
前者の信号品質評価方法は、ヴィタビデコーダが復調した後の信号サバイバルメートルを運算し、該サバイバルメートルが、低ＳＮ比である時、ヴィタビデコーダの復調能力の範囲外であるため、その値が信頼できない。色々の欠点があるため、信号品質値を、伝送速率を調整することに適用できない。従来の技術において、伝送量の制御は、低伝送量から通信し始め、通信が正確であることを認証してから、少しずつ、パッケージの数を増加する。上記の方法によれば、非常に長い時間を経てから最適の伝送量が見つけられる。
【０００５】
また、図１は、従来技術の信号品質評価回路のシステム構造の概念図であり、同図により、後者の信号品質評価方法を説明する。図１のように、信号品質評価回路１０は、マッチングフィルター１２０と比較ユニット１３０が備えられる。また、マッチングフィルター１２０は、各通信チャンネルの独自のプリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）により、入力信号に対してマッチング運算し、入力信号がプリアンブルと一致する時、マッチングフィルター１２０の出力が、ピークに到達し、マッチングフィルター１２０に接続される比較ユニット１３０により、マッチングフィルター１２０の出力ピークを検知する。その後、システムは、該ピークの信号パワーから、信号伝送量を決まる。
【０００６】
しかしながら、上記のマッチングフィルターの出力ピークを検知する技術は、ＡＷＧＮ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｎｏｉｓｅ、）通信システムにしか利用できず、また、多重通路遅延効果（Ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈ  ｃｈａｎｎｅｌ）システムに適用できない。通信チャンネルの多重通路減衰効果により、マッチングフィルター１２０が大きく変動するため、その出力が、複数のピークを有し、そのため、正確に信号品質に対応できず、また、無線伝送環境において、多重通路遅延効果が来たす。本発明者は、上記の問題を改善するため、既存の技術欠点を改善できる本発明を提案する。
【特許文献１】特表平１１−５０１１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、まず、ノイズ基準値を取得して、ノイズ基準値に基づいて、有効エネルギー値を取得し、それからＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ、）を運算し、厳重なチャンネルノイズや多重通路減衰の下でも、正確的に且つ快速的に無線通信チャンネルの信号品質を評価でき、伝送量を向上できる無線受信装置の通信チャンネルの信号品質評価回路とその方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、通信チャンネルの信号品質評価方法であり、無線通信品質を評価することに適用し、まず、評価周期開始の時、入力信号を、マッチングフィルターを介して引受け、次に、予定された期間内、マッチングフィルターの出力値から運算して、ノイズ基準値を取得し、その後、マッチングフィルターの出力値とノイズ基準値を比較し、マッチングフィルターの出力値がノイズ基準値より大きい場合、マッチングフィルターの出力値に基づいて、有効エネルギー値を取得し、その後、有効エネルギー値を累計し、最後に、評価周期終了の時、ノイズ基準値と有効エネルギー累計値から、ＳＮ比を運算する。これにより、ＳＮ比に基づいて、無線通信チャンネルの信号品質を評価できる。
【０００９】
本発明は、さらに、通信チャンネルの信号品質評価回路であり、マッチングフィルターとノイズエネルギー運算ユニット、信号／ノイズエネルギー比較ユニット、信号エネルギー運算ユニット及びＳＮ比運算ユニットが備えられる。マッチングフィルターは、評価周期内において、入力信号を受信し、マッチング演算してから出力し、ノイズエネルギー運算ユニットは、予定された期間において、マッチングフィルターの出力値を運算して、ノイズ基準値を取得し、信号／ノイズエネルギー比較ユニットは、マッチングフィルターの出力値とノイズ基準値を比較し、マッチングフィルターの出力値が、ノイズ基準値より大きい時、マッチングフィルターの出力値に基づいて、有効エネルギー値を取得し、信号エネルギー運算ユニットは、有効エネルギー値を累計し、ＳＮ比運算ユニットは、ノイズ基準値と有効エネルギー累計値を受信して運算し、ＳＮ比を取得する。
【００１０】
本発明は、更に、無線受信装置であり、上記の信号品質評価回路を備え、該ＳＮ比に基づいて、信号伝送量を決める。
【００１１】
以上の概説や以下の詳しい説明は、本発明が所定の目的を達成するための方法や手段、そして、得られる効果を説明するためのものであり、本発明は、それによって制限されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係わる通信チャンネルの信号品質評価回路及び方法は、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ、  ＵＷＢ）技術を利用する無線通信の無線受信装置に適用され、演算方法によりＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ、）を取得し、厳重なチャンネルノイズや多重通路減衰の下でも、正確的に且つ快速的に通信チャンネルの信号品質を評価でき、伝送量を向上できる。
【００１３】
図２は、本発明に係わる信号品質評価回路２０のシステムの構造概念図である。信号品質評価回路２０は、無線受信装置の内部に設置され、通信チャンネルのＳＮ比を運算し、そのバックエンドが、ＳＮ比に基づいて通信システムの信号伝送量を決める。
【００１４】
図２のように、信号品質評価回路２０は、エネルギー運算や評価トリガーユニット２１０、マッチングフィルター（Ｍａｔｃｈ  ｆｉｌｔｅｒ）２２０、ノイズエネルギー運算ユニット２３０、信号／ノイズエネルギー比較ユニット２４０、信号エネルギー運算ユニット２５０及びＳＮ比運算ユニット２６０が備えられる。
【００１５】
パワー消費を低下するため、信号品質評価回路２０において、エネルギー運算と評価トリガーユニット２１０除外の他のユニット（２２０〜２６０）の常態は、待機状態である。エネルギー運算と評価トリガーユニット２１０は、マッチングフィルター２２０の入力端に接続され、入力信号のエネルギーを運算し、入力信号のエネルギー値が、閾値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｖａｌｕｅ）より大きい時、パッケージ信号を検知し始めたことを示す。この時、エネルギー運算と評価トリガーユニット２１０は、信号品質評価周期をトリガーし、他のユニット（２２０〜２６０）を駆動する。
【００１６】
評価周期の進行期間において、マッチングフィルター２２０は、入力信号を受信し、マッチング演算してから出力し、ノイズエネルギー運算ユニット２３０は、マッチングフィルター２２０に接続され、評価周期が開始してからの予定された期間において、マッチングフィルター２２０の出力値を運算して、ノイズ基準値を取得し、信号／ノイズエネルギー比較ユニット２４０は、マッチングフィルター２２０に接続され、比較マッチングフィルター２２０の出力値とノイズ基準値を比較し、マッチングフィルター２２０の出力値が、ノイズ基準値より大きい時、マッチングフィルター２２０の出力値に基づいて、有効エネルギー値を取得し、また、信号エネルギー運算ユニット２５０は、信号／エネルギー比較ユニット２４０に接続され、有効エネルギー値を累計し、ＳＮ比運算ユニット２６０は、ノイズエネルギー運算ユニット２３０と信号エネルギー運算ユニット２５０に接続され、ノイズ基準値と有効エネルギー累計値を受信して運算し、ＳＮ比を取得する。これにより、無線受信装置は、ＳＮ比に基づいて、パッケージ信号伝送量を決める。
【００１７】
以下、演算流れについて、より具体的な的に概念を説明し、図２、３及び４のようである。図３は、マッチングフィルター２２０の回路構造概念図で、図４は、マッチングフィルターの出力信号波形概念図であり、横軸がサンプリング時間で、縦軸が、マッチングフィルター２２０の出力信号の振幅値であり、時間０〜Ｐは、評価周期進行期間であり、時間０〜Ｔ１（即ち、Ｔ１期間）は、予定された期間であり、時間Ｔ１〜Ｐ（即ち、Ｔ２期間）は、有効エネルギー運算期間である。
【００１８】
まず、予定された入力信号値がＳｉで、エネルギー運算と評価トリガーユニット２１０は、以下の式１により、入力信号Ｓｉのエネルギーを運算する。
【００１９】
【数１】
2009094992.tif 000003
その中、Ｎが、予定された時間長さの信号サンプリング数である。
【００２０】
式１の運算結果が、閾値より大きい時、エネルギー運算と評価トリガーユニット２１０は、評価周期をトリガーして、バックエンドであるマッチングフィルター２２０等のユニットを駆動する。また、前記の閾値は、実験値に従って設定する。
【００２１】
図３のように、マッチングフィルター２２０は、主として、シフトレジスタ２２１と乗算器２２３１〜２２３Ｋ及び加算器２２４から構成される。シフトレジスタ２２１は、互いに直列に接続された（Ｋ−１）個のフリップフロップ２２１１〜２２１（Ｋ−１）が備えられ、その中、Ｋが、マッチングフィルター２２０のプリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）のデータ長さである。シフトレジスタ２２１に入力された入力信号Ｓｉは、順に、フリップフロップ２２１１〜２２１（Ｋ−１）を経て、乗算器２２３１〜２２３Ｋにおいて、プリアンブルＷ１〜ＷＫと乗算し、また、各乗算器２２３１〜２２３Ｋの運算結果が、加算器２２４において加算されてから出力され、その出力値Ｃｊは式２のようである。
【００２２】
【数２】
2009094992.tif 000004
その中、ｊが、マッチングフィルター２２０のサンプリング期間である。
【００２３】
マッチングフィルター２２０の作動初期において、その出力値が、通常、背景ノイズであるため、予定された期間Ｔ１をセットし、ノイズエネルギー運算ユニット２３０は、予定された期間Ｔ１内のマッチングフィルター２２０の出力値を累計し、また、予定された期間Ｔ１が終了した時、マッチングフィルター２２０の累計出力値の平均値を運算し、即ち、マッチングフィルター２２０の累計出力値を、サンプリング数量で割ることになる。前記の運算結果は、評価背景ノイズの基準点として、基準ノイズ値Ｅｎｏｉｓｅを定義する。具体的な演算方法は、式３のようである。
【００２４】
【数３】
2009094992.tif 000005
【００２５】
本発明において、ノイズ基準値Ｅｎｏｉｓｅより大きいマッチングフィルター２２０の出力値を、有効エネルギー値Ｅｓｇｎとして定義する。その後、評価周期Ｐ終了前のＴ２期間内において、信号／ノイズエネルギー比較ユニット２４０は、マッチングフィルター２２０出力値とノイズ基準値Ｅｎｏｉｓｅの大きさを比較し、マッチングフィルター２２０の出力値Ｃｊがノイズ基準値Ｅｎｏｉｓｅ（例えば、図４のＣＰ１〜ＣＰｎ等のピーク）より大きければ、マッチングフィルター２２０出力値に基づいて、有効エネルギー値Ｅｓｇｎを取得する。
【００２６】
具体的な実施例において、上記の有効エネルギー値Ｅｓｇｎは、該マッチングフィルター２２０の出力値Ｃｊに等しい、即ち、Ｅｓｇｎ＝Ｃｊ、Ｃｊ＞Ｅｎｏｉｓｅである。他の具体的な実施例において、上記の有効エネルギー値Ｅｓｇｎは、マッチングフィルター２２０の出力値Ｃｊからノイズ基準値Ｅｎｏｉｓｅを引いたものになり、即ち、Ｅｓｇｎ＝（Ｃｊ−Ｅｎｏｉｓｅ）、Ｃｊ＞Ｅｎｏｉｓｅである。前記の二つの演算方法において、後者の運算結果が、より精確であるため、より良い実施方法である。
【００２７】
有効エネルギー運算期間Ｔ２内において、信号エネルギー運算ユニット２５０は、全ての有効エネルギー値Ｅｓｇｎを累計し、これにより、チャンネルノイズや多重通路減衰の下で、正確的に信号エネルギーを評価できる。有効エネルギー累計値Ｅｓｇｎ′は、以下の式４により運算される。
【００２８】
【数４】
2009094992.tif 000006
【００２９】
評価周期Ｐが終了すると、ＳＮ比運算ユニット２６０は、ノイズ基準値Ｅｎｏｉｓｅと有効エネルギー累計値Ｅｓｇｎ′を運算して、ＳＮ比ＳＮＲを取得し、その演算方法は、式５のようである。
【００３０】
【数５】
2009094992.tif 000007
【００３１】
上記のように、チャンネルノイズや多重通路減衰の下でも、正確的にチャンネル信号品質を予測できる。
【００３２】
また、本発明の信号品質評価回路２０は、チップ化の通信モジュールの内部に設置され、ＵＷＢ通信機能を達成することもできる。上記の通信モジュールは、制御コーア（例えば、マイクロプロセサ）とメモリ及び論理回路等からなる一つや複数の集積回路チップを作製し、制御コーアは、予めに設定されたファームウェアに従ってハードウェアを制御して通信を行う。信号品質評価回路２０の各ユニット（２１０〜２６０）は、ディジタル信号処理技術により、その運算機能を実現でき、また、制御コーアは、評価周期の時間点に従って、各ユニット（２１０〜２６０）を制御して必要とする値を運算し、最後に、ＳＮ比を取得して、上位制御コーアと比較して、信号伝送量を決め、また、それに従って、他の処理メカニズムを制御して通信を行う。
【００３３】
ここでは、上記のＳＮ比の取得過程を観察して、通信チャンネルの信号品質評価方法を提案する。図５は、上記の信号品質評価方法のステップの流れ図であり、そのシステム構造について、図２を参照する。図５のように、上記の信号品質評価方法は、次のステップが備えられ、
まず、エネルギー運算と評価トリガーユニット２１０は、入力信号のエネルギー値を運算し、入力信号のエネルギー値が、閾値より大きい時、評価周期をトリガーし、マッチングフィルター２２０が、入力信号の通過を引受けることを開始し（ステップＳ１００）、
次に、予定された期間内において、ノイズエネルギー運算ユニット２３０は、マッチングフィルター２２０の出力値について、運算して、ノイズ基準値を取得し（ステップＳ１０２）、
その後、信号／ノイズエネルギー比較ユニット２３０は、マッチングフィルター２２０の出力値とノイズ基準値の大きさを比較し（ステップＳ１０４）、
ステップＳ１０４の比較結果に基づいて、マッチングフィルター２２０の出力値が、ノイズ基準値より大きければ、信号エネルギー運算ユニット２５０は、マッチングフィルター２２０の出力値から、有効エネルギー値を取得し（ステップＳ１０６）、
その後、信号エネルギー運算ユニット２５０により、有効エネルギー値を累計し（ステップＳ１０８）、
その後、評価周期が終了したかを判断し（ステップＳ１１０）、
評価周期が終了していなければ、ステップＳ１０４に戻り、
評価周期が終了したら、ＳＮ比運算ユニット２６０は、ノイズ基準値と有効エネルギー累計値から、ＳＮ比を運算する（ステップＳ１１２）。
【００３４】
これにより、バックエンド処理メカニズムは、ＳＮ比に基づいて信号伝送量を決めることができる。
【００３５】
以上の実施例から、本発明に係わる通信チャンネルの信号品質評価方法と回路は、予めに取得したノイズ基準値から有効エネルギー値を取得し、背景ノイズ影響下の信号エネルギーを評価して、ＳＮ比を運算することにより、厳重なチャンネルノイズや多重通路減衰の下でも、快速的に且つ正確的にチャンネル信号品質を評価でき、また、最適の信号伝送量を決めることができ、無線通信を行うことができる。
【００３６】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来技術の信号品質評価回路のシステム構造の概念図
【図２】本発明に係わる信号品質評価回路のシステム構造の概念図
【図３】マッチングフィルターの回路構造の概念図
【図４】マッチングフィルターの出力信号波形の概念図
【図５】本発明に係わる信号品質評価方法のステップ流れ図
【符号の説明】
【００３８】
１０、２０          信号品質評価回路
１２０、２２０      マッチングフィルター
１３０              比較ユニット
２１０              エネルギー運算と評価トリガーユニット
２２１              シフトレジスタ
２２１１〜２２１（Ｋ−１）      フリップフロップ
２２３１〜２２３Ｋ              乗算器
２２４              加算器
２３０              ノイズエネルギー運算ユニット
２４０              信号／ノイズエネルギー比較ユニット
２５０              信号エネルギー運算ユニット
２６０              ＳＮ比運算ユニット
Ｃｊ、ＣＰ１〜ＣＰｎ      マッチングフィルターの出力値
Ｐ                  評価周期
Ｔ１      予定された期間
Ｔ２      有効エネルギー運算期間
Ｓ１００〜Ｓ１１２    各ステップの流れ
【図１】
2009094992.tif 000008
【図２】
2009094992.tif 000009
【図３】
2009094992.tif 000010
【図４】
2009094992.tif 000011
【図５】
2009094992.tif 000012