JP5379052B2

JP5379052B2 - 端末テスタ

Info

Publication number: JP5379052B2
Application number: JP2010071372A
Authority: JP
Inventors: 健郎木場; 哲也高桑
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: JP2011205447A

Description

本発明は、移動体通信端末が送信する上り無線データ信号を受信してタイミング同期を実行する端末テスタに関する。

近年、音楽や映像を提供するコンテンツサーバから基地局を介して移動体通信端末への音楽データ又は映像データのダウンロードによる伝送量の増加に伴い、国際的な標準化団体である３ＧＰＰにより移動体通信端末と基地局における無線データ通信方式としてＷ−ＣＤＭＡ方式の拡張が行われた。これは、基地局から移動体通信端末への下り方向への高速なダウンリンクであるＨＳＤＰＡ（ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤｏｗｎｌｉｎｋＰａｃｋｅｄＡｃｃｅｓｓ）として知られている。

さらに、基地局から移動体通信端末への下り方向へのダウンロードの増加に伴い、移動体通信端末から基地局を介してのアップロードによる伝送量が増加した。そこで、大量のデータを短時間に伝送可能とするため、ＨＳＤＰＡは実データを送信するチャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ）を時分割で送信しているのに対し、同時刻にチャネルを多重化することで端末から基地局への上り方向への高速なアップリングを可能にするＨＳＵＰＡ（ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＵｐｌｉｎｋＡｃｃｅｓｓ）が規格化された。

特許文献１には、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の無線通信システムにおける上り通信方式及び端末に関する技術が開示されている。ここで、下り方向のダウンリンクであるＨＳＤＰＡでは、新規追加のダウンリンク専用チャネルＨＳ−ＰＤＳＣＨ（実データ送信用）をユーザ時分割し、ユーザ情報を伝送するチャネルであるＤＰＤＣＨ（ＤｅｓｉｃａｔｅｄＰｈｙｓｉｃａｌＤａｔａＣｈａｎｎｅｌ）と、制御情報を伝送するチャネルであるＤＰＣＣＨ（ＤｅｄｉｃａｔｅｄＰｈｙｓｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＣｈａｎｎｅｌ）等と、を端末へ送信する。

アップリンクを高速化したＨＳＵＰＡでは、ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨとを含む信号を基地局に送信する。基地局が受信するＨＳＵＰＡの受信信号は、情報要素によりチャネルが異なる。例えば、ＨＳＵＰＡ受信時の信号は、Ｗ−ＣＤＭＡ制御情報であるＤＰＣＣＨと、Ｗ−ＣＤＭＡ実データであるＤＰＤＣＨと、ＨＳＵＰＡ制御情報であるＥ−ＤＰＣＣＨと、ＨＳＵＰＡ実データであるＥ−ＤＰＤＣＨと、を有する。また、ＨＳＵＰＡ受信時の信号は、複数ある信号を符号拡散後に合成しているため、各チャネルを取り出すためには逆拡散を行う必要がある。このような無線データ通信の進歩に伴い、移動体通信端末（以下、端末：ＵｓｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔという）の開発、修理及び保守に使用される端末テスタも同様な通信機能が要求されている。

特開２００８−７２１９４号公報

図４はＷ−ＣＤＭＡと従来版のＷ−ＣＤＭＡ＋ＨＳＵＰＡ検出における送信電力と１チャネル当たりの電力の違いを示した図である。図４（Ａ）はＷ−ＣＤＭＡ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式の拡張であるＷ−ＣＤＭＡ＋ＨＳＵＰＡ方式の送信電力の従来版との概要を示している。Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、ＤＰＣＣＨとＤＰＤＣＨの２チャネルの合成信号であるのに対し、Ｗ−ＣＤＭＡ＋ＨＳＵＰＡ方式では、ＤＰＣＣＨとＤＰＤＣＨとＥ−ＤＰＣＣＨとＥ−ＤＰＤＣＨの４チャネルの合成信号となる。しかしながら、Ｗ−ＣＤＭＡ方式及び従来版のＷ−ＣＤＭＡ＋ＨＳＵＰＡ方式では、チャネル数に違いがあるものの、端末が送信する送信電力は同程度に抑えるために個々のチャネルの電力を小さくする必要があり、チャネル当たりの送信電力は図４（Ｂ）に示すようにＷ−ＣＤＭＡ方式と比べてＷ−ＣＤＭＡ＋ＨＳＵＰＡ方式の送信電力は小さい。

Ｗ−ＣＤＭＡ＋ＨＳＵＰＡ方式では、上記多重合成が変化した場合、通信品質を保つためにそのチャネル当たりの必要なエネルギー対雑音比を制御し、チャンネルの多重度に応じてそのチャネルの送信電力を可変とする必要がある。このため、各チャンネル間の電力比を変化させる仕様が３ＧＰＰ規格のコンフォーマンステストで規定されている。各チャンネル間の電力比の変化量は、０から１５／１５の１／１５ステップとなっており、それぞれのチャンネルの電力比としては最大２４ｄＢ程度という大きな値となり得る。ここで、チャネル同士のパワー比は伝送するデータ量などにより動的に変化し（例えば、図４（Ａ）の改良版など）、相対的に電力比が大きいチャネルほど正しく検出しやすくなるが、実際の通信では電力比が大きく検出し易いチャネルが動的に変化するため、ＨＳＵＰＡ方式では全てのチャネルの相関を取る必要があり、相関処理の負荷も増加する。

特に、端末テスタでは、単なる通信だけでなく、測定に関するアプリケーションプログラムも重要となる。一般に、端末テスタはソフトウエアの更新により機能向上を実現する場合が多く、専用の無線機ハードウエア、信号処理用のＤＳＰ及び汎用ＣＰＵのソフトウエアによって構成されている。このため、上り無線パケットにおける相関処理の増加は、端末テスタにとっても負荷増加となる。

図５は端末テスタによるＷ−ＣＤＭＡ方式とＷ−ＣＤＭＡ＋ＨＳＵＰＡ方式との検出処理時間の違いに係る一例を示している。Ｗ−ＣＤＭＡ方式ではＷ−ＣＤＭＡの１フレーム内（１０ｍｓ）で処理が終了していたが、Ｗ−ＣＤＭＡ＋ＨＤＵＰＡ方式では１フレーム内で処理が終了せず、処理遅延が発生する。そこで、端末テスタでは、限られたハードウエア資源に基づいて性能向上を行うため、Ｗ−ＣＤＭＡの１フレーム内で処理が終了するように試行錯誤を重ねてソフトウエア処理の最適化を図っている。しかし、このような最適化による性能向上はソフトウエア開発におけるコストアップとなる。

そこで、本発明に係る端末テスタでは、上り無線パケットのタイミング同期を取る処理において、端末テスタの処理すべきチャネルを減らすため、予め端末に指示を行い検出しやすいチャネルにて受信タイミングを検出することにより、相関処理の負担を低減可能な端末テスタを提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明に係る端末テスタは、パケット等の必要な情報を得るために正しい信号タイミングで受信できるように同期を取るため、移動体通信端末が送信する上り無線データ信号を受信してタイミング同期を実行する端末テスタにおいて、端末テスタは、移動体通信端末に対して、上り無線データ信号に含まれる複数のチャネルのうち、所定のチャネルの送信電力を他のチャネルに比べて大きくなるように設定する電力設定手段と、受信した上り無線データ信号に含まれる複数のチャネルのうち送信電力の大きいチャネル順に選択するチャネル選択手段と、選択したチャネルの相関処理をそれぞれ行う相関手段と、得られたチャネルの相関結果を加算した後、ピーク値のタイミングを検索する検索手段と、を有し、検索したピーク値のタイミングに基づいて上り無線データ信号のタイミング同期を行うことを特徴とする。

具体的には、図４の改良版に示したように、Ｗ−ＤＣＭＡ方式より送信電力は小さいものの、従来版より所定のチャネルだけ送信電力を大きくすることで相関処理のピーク値検出の精度向上を図る。また、Ｗ−ＣＤＭＡ方式を拡張した上り無線データ信号におけるアップリンクでは４つのチャネルを用いるが、タイミング同期を取る前に移動体通信端末に対して２つのチャネルだけ送信電力を大きく設定することにより、４チャネルの相関処理を２チャネルの相関処理に縮小することが可能となる。

他の好適な発明に係る端末テスタにおいて、電力設定手段は、上り無線データ信号に含まれる複数のチャネルのうち、複数のチャネルの半数を上限として、所定チャネルの送信電力を他のチャネルよりも大きくすることを特徴とする。

ここで、全チャネルの半数である２チャネルとした理由は、相関関数のピーク値をより正確に検出する加算処理のために必要なデータを確保するためである。よって、将来規格が変更になり、８チャネル以上となっても半数を上限（４チャネル）として最低２つ相関関数のピーク値を取れれば好適に処理可能である。

本発明に係る端末テスタを用いることにより、上り無線データ信号に対するタイミング同期に必要な相関処理の負荷を低減できるという効果がある。

本実施形態に係る端末テスタのレイヤ構成を示した構成図である。図１の逆拡散・復調部で処理されるタイミング同期検出処理の全体の流れを示すフローチャート図である。図２の同期検出処理における具体的な処理の流れを示すフローチャート図である。従来版のＨＳＵＰＡ検出と改良版のＨＳＵＰＡ検出を説明する説明図である。従来版のＨＳＵＰＡ検出処理時間における問題点を説明する説明図である。本実施形態を理解する上で参考となる同期検出処理の流れを示すフローチャート図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

（端末テスタのレイヤ構成）
図１は端末テスタ１のハードウエアとソフトウエアとのレイヤ構成を示している。端末テスタ１は端末２と無線通信を行うために、下層から通信機、専用ＤＳＰ及び、上層の汎用ＣＰＵで構成され、各レイヤの処理によって端末テスタとして機能する。

通信機は、送信機と受信機で構成され、アンテナ１０と無線通信回路１１とＤ／Ａ変換部１３とＡ／Ｄ変換部１２とを有し、デジタル信号による送受信を実現している。通信機の上のレイヤに位置する専用ＤＳＰは、ソフトウエアのレイヤ１によって構成される符号部２４，拡散・変調部２３，復号部２２及びアップリンクの同期を取る逆拡散・復調部２１を有している。

専用ＤＳＰの上のレイヤに位置する汎用ＣＰＵは、レイヤ１により処理されたパケットデータ等の一次処理を実行するレイヤ２と、パケットデータ入出力及び制御情報の入出力を実行するレイヤ３と、を有している。レイヤ１の入出力から音声１４を取り出すことができ、制御情報１５には端末テスタ１にて設定や測定すべき測定情報が記憶され、状況に応じてレイヤ１の逆拡散・復調部２１の同期検出方法等を変更することができる。

次に、各レイヤの機能について述べる。通信機は無線電波の送受信とデジタルデータへの変換を受け持ち、専用ＤＳＰは送受信のための逆拡散・復調及び拡散・変調を受け持ち、汎用ＣＰＵはデジタルデータの受け渡し、各種設定値の入力及び各種測定処理を受け持つ。

このような構成により、端末テスタ１は、端末２に対する基地局として振る舞うことができ、端末テスタ２から端末１に向けに送信した無線データ信号における復調・逆拡散直後／復号直後の信号を測定することができる。

一般に、端末２は電源を入れただけでは無線性能試験が可能な状態ではない。そこで、端末２は基地局として機能する端末テスタ１に対して、無線電波のデジタル制御情報を通じて必要な登録設定（レジストレーション）を要求し、端末テスタ１がレジストレーションを行った後に、端末テスタ１が端末２を試験可能な状態（テストモード）に切り替え、さらに、後述する使用チャネルの設定を行うことになる。

図２は図１の逆拡散・復調部２１で処理される相関処理を用いたタイミング同期検出処理の全体の流れを示している。図２に示した処理は、初期設定、同期検出、及び受信同期維持の３つに区分できる。Ｗ−ＣＤＭＡでは、チャネルごとに別々の拡散符号が割り当てられているため、タイミング同期や逆拡散で受信したいチャネルの拡散符号の取得が必要になると共に、同期検出及び受信同期位置では、拡散後のデータ数の単位であるＬチップ分のデータで相関を取り、１チップずつデータ開始位置をずらしながら予め決められた位置までずらして相関処理を行うことになる。

図２の初期化設定では、ステップＳ１０の初期化により、相関長さと相関範囲のメモリ空間の初期設定を行い、ステップＳ１２のパラーメタ設定により、受信する各チャンネルの拡散符号を設定する。次に、図２の同期検出処理では、ステップＳ１４にてフレーム毎のデータを取得して、タイミング同期に必要な処理をステップＳ１６で検出し、検出した位置ごとの相関値に基づいてタイミング同期位置を検出する。なお、ステップＳ１８にてタイミング同期が取れず、受信位置検出に失敗した場合にはステップＳ１４へ戻る。

受信位置検出ができた場合には、検出したタイミング同期を維持しつづけるため、ステップＳ２０にて次のフレームに関するデータを取得し、ステップＳ２２において受信同期を行い、得られた相関値からステップＳ２４において同期維持確認を行い、ステップＳ２６にて同期維持処理を継続させる。なお、ステップＳ２６にて同期外れとなった場合には、ステップＳ１４に戻る。

（第１の実施形態）
図３は図２の同期検出処理における具体的な処理の流れを示している。本実施形態で特徴的な事項の１つは、３ＧＰＰ規格で規定されている送信電力値又はユーザの設定に基づいて、受信した電力値の高い方から２つ選択することで演算量を低減させると共に演算処理時間の短縮を図ったことである。具体的には、第１は、端末テスタ１に送信電力値を設定する手段を設け、その設定手段からの指定値を制御情報１５に記憶し、制御情報１５から読み出した送信電力値を端末へ送信すると共に、図１のレイヤ３から下位レイヤのＤＳＰに指定された送信電力値を通知してタイミング同期を実行させるものである。第２は、相関処理によって得られた２つの相関結果を加算することによりピーク値の検出精度を向上させたことである。

図３の同期検出処理が開始すると、図１の逆拡散・復調部２１は、ステップＳ３０にてフレーム番号毎のデータを取り込む。次に、ステップＳ３２において、上位レイヤにより設定されたチャネル毎の電力値から優先チャネルが２つあることを設定する。次に、ステップＳ３４において、指定された電力値から後述するピーク値検索用の判定値を求める。この判定値計算は、誤って優先チャネル以外のチャネルを検出することを防止するためである。

ステップＳ３６にて１番目の相関処理を逆拡散符号により逆拡散する。次に、ステップＳ３８にて２番目の相関処理を別の逆拡散符号により逆拡散する。次に、ステップＳ４０において１番目と２番目の相関結果を加算し、ステップＳ４２において加算したデータに対してピーク値検索を実行する。

ステップＳ４４では、ピーク値が判定値より小さい場合等は、ピーク値として検出しないようにするため、判定値を超えた場合だけ「ピーク検出あり」としてピーク値及びチップ位置を保存し、判定値以下では「ピーク非検出」としてピーク値及びチップ位置を保存する。以上で同期検出を終了する。この処理により、タイミング同期を最小限の演算量により実行することが可能となる。

（参考例）
図６は、本実施形態を理解する上で参考となるＷ−ＣＤＭＡ＋ＨＳＵＰＡ検出の同期検出処理を示している。本実施形態は、４チャネルの相関処理をそれぞれ実行してタイミング同期を行う基本形である。図６の同期検出処理が開始すると、ステップＳ５０において、図１の逆拡散・復調部２１は、フレーム番号毎のデータを取り込む。次に、ステップＳ５２において、４チャネル分の相関処理を実行してピーク値とチップ位置をそれぞれ求める。次に、ステップＳ５６にて全４チャネルの検索が終わるまで繰り返し処理を実行し、ステップＳ５８において、全４チャネルの内最も高いピーク値が判定値を超えた場合だけ「ピーク検出あり」としてピーク値及びチップ位置を保存し、判定値以下では「ピーク非検出」としてピーク値及びチップ位置を保存する。以上で同期検出を終了する。

なお、図３に示した本実施形態では、ＤＳＰの処理能力が低い端末テスタを用いた場合の実施形態を説明したが、図６に示した全４チャネル分の相関処理が処理すべき時間内に終了するような処理能力が高いＤＳＰを用いた場合では、端末テスタの処理負荷に応じて図４の処理と図３の処理を切り替えて使用することも好適である。

以上、上述したように、本実施形態に係る端末テスタを用いることにより、上り無線データ信号に対するタイミング同期に必要な相関処理の負荷を低減可能となり、ソフトウエアの開発に係るコスト低減及び、端末テスタに安価なハードウエアを利用することも可能となる。

１端末テスタ、２端末、１０アンテナ、１１無線通信回路、１２Ａ／Ｄ変換部、１３Ｄ／Ａ変換部、１４音声、１５制御情報、１６パケットデータ、２０レイヤ１、２１逆拡散・復調部、２２復号部、２３拡散・変調部、２４符号部、３０レイヤ２、４０レイヤ３。

Claims

移動体通信端末が送信する上り無線データ信号を受信してタイミング同期を実行する端末テスタにおいて、
端末テスタは、
移動体通信端末に対して、上り無線データ信号に含まれる複数のチャネルのうち、所定のチャネルの送信電力を他のチャネルに比べて大きくなるように設定する電力設定手段と、
受信した上り無線データ信号に含まれる複数のチャネルのうち送信電力の大きいチャネル順に選択するチャネル選択手段と、
選択したチャネルの相関処理をそれぞれ行う相関手段と、
得られたチャネルの相関結果を加算した後、ピーク値のタイミングを検索する検索手段と、
を有し、検索したピーク値のタイミングに基づいて上り無線データ信号のタイミング同期を行うことを特徴とする端末テスタ。
請求項１に記載の端末テスタにおいて、
電力設定手段は、
上り無線データ信号に含まれる複数のチャネルのうち、複数のチャネルの半数を上限として、所定チャネルの送信電力を他のチャネルよりも大きくすることを特徴とする端末テスタ。