JP7446604B2 - Wireless communication signal detection device and wireless communication signal detection method - Google Patents
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Description
本発明は無線通信信号検出装置および無線通信信号検出方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication signal detection device and a wireless communication signal detection method.
無線通信で使用される周波数帯域は有限であり、無線通信を行う携帯端末の普及などに伴い、周波数帯域をより効率的に利用する方法が求められている。このような観点から、同一の周波数帯域を複数の無線通信システムに割り当てる技術が検討されている。 The frequency band used in wireless communication is limited, and with the spread of mobile terminals that perform wireless communication, there is a need for a method to use the frequency band more efficiently. From this perspective, techniques for allocating the same frequency band to multiple wireless communication systems are being considered.
ここで、混信を防ぐためには、例えば、所定の周波数帯域を利用する、優先順位のより高い無線通信システムが無線通信を開始したことを検出したときに、同一の周波数帯域を利用する、優先順位のより低い無線通信システムの無線通信を停止する制御が考えられる。 Here, in order to prevent interference, for example, when it is detected that a wireless communication system with a higher priority using a predetermined frequency band has started wireless communication, it is necessary to use the same frequency band. Control that stops wireless communication in a wireless communication system with a lower level is considered.
優先順位のより高い無線通信システムの例としては、テレビ放送の無線中継伝送システムや、防災または防衛に係る無線通信システムなどが挙げられる。また、優先順位のより低い無線通信システムの例としては、携帯電話やスマートフォンなどを用いた無線通信、特に複数の周波数帯域を束ねて利用するキャリアアグリゲーションによる無線通信などが挙げられる。 Examples of wireless communication systems with higher priority include wireless relay transmission systems for television broadcasting, wireless communication systems related to disaster prevention or defense, and the like. Furthermore, examples of wireless communication systems with lower priority include wireless communication using mobile phones, smartphones, etc., particularly wireless communication using carrier aggregation that uses multiple frequency bands in a bundle.
しかし、観測した無線通信信号がどの無線通信システムに属するかを把握するために、無線通信信号と同期して復調しようとすると、比較的高価なセンサ装置が必要となる。また、広範囲に多数のセンサ装置を配置してそれぞれのセンサ装置で無線通信信号を観測しようとすると、さらに高額な予算が必要となる。 However, in order to determine which wireless communication system the observed wireless communication signal belongs to, demodulating it in synchronization with the wireless communication signal requires a relatively expensive sensor device. Further, if a large number of sensor devices are arranged over a wide area and each sensor device is used to observe wireless communication signals, an even larger budget will be required.
上記に関連して、非特許文献1(Albin Svensson and Andreas Jakobsson、「Adaptive Detection of a Partly Known Signal Corrupted by Strong Interference」、IEEE SIGNAL PROCESSING LETTERS、VOL.18、NO.12、2011年12月発行)には、信号混在環境において、雑音と干渉がある中で、1つの信号を検出する方法が開示されている。この方法は、Generalized Likelihood Ratio testsの考えに基づいたものであって、時間波形の特徴を利用したものではない。 In connection with the above, Non-Patent Document 1 (Albin Svensson and Andreas Jakobsson, “Adaptive Detection of a Partly Known Signal Corrupted by Strong Interference ", IEEE SIGNAL PROCESSING LETTERS, VOL. 18, NO. 12, published December 2011) discloses a method for detecting a single signal in the presence of noise and interference in a mixed signal environment. This method is based on the idea of Generalized Likelihood Ratio tests and does not utilize the characteristics of the time waveform.
比較的安価に実現可能な無線通信信号検出装置および無線通信信号検出方法を提供する。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 A wireless communication signal detection device and a wireless communication signal detection method that can be realized at relatively low cost are provided. Other objects and novel features will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
以下に、(発明を実施するための形態)で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、(特許請求の範囲)の記載と(発明を実施するための形態)との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、(特許請求の範囲)に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Below, means for solving the problem will be explained using the numbers used in (Detailed Description of the Invention). These numbers are added to clarify the correspondence between the claims and the detailed description. However, these numbers must not be used to interpret the technical scope of the invention stated in the (claims).
一実施の形態によれば、無線通信信号検出装置(1)は、センサ装置(15)と、平均電力算出部(121)と、特徴期間検出部(122)と、判定部(124)とを備える。センサ装置(15)は、所定の周波数帯域に含まれる無線通信信号の受信電力を観測する。算出部(121)は、受信電力の観測結果に基づいて、無線通信信号に含まれ所定の第1周期による周期性を有する第1の無線通信信号に由来する受信電力の、第1周期の長さをそれぞれ有する複数のフレームの間の平均値を有する平均フレームを算出する。特徴期間検出部(122)は、平均フレームに基づいて、第1の無線通信信号のうち、第1周期で複数回発生し所定の特徴を有する特徴期間を検出する。判定部(124)は、無線通信信号に含まれる、第1の無線通信信号とは別の第2の無線通信信号の検出または非検出を、観測結果および平均フレームの、特徴期間における受信電力に基づいて判定する。 According to one embodiment, the wireless communication signal detection device (1) includes a sensor device (15), an average power calculation section (121), a characteristic period detection section (122), and a determination section (124). Be prepared. A sensor device (15) monitors the received power of a wireless communication signal included in a predetermined frequency band. The calculation unit (121) calculates the length of the first period of the received power derived from the first wireless communication signal that is included in the wireless communication signal and has periodicity according to a predetermined first period, based on the observation result of the received power. An average frame is calculated having an average value among a plurality of frames, each having a certain value. A characteristic period detection unit (122) detects a characteristic period, which occurs a plurality of times in a first period and has a predetermined characteristic, in the first wireless communication signal, based on the average frame. The determining unit (124) determines detection or non-detection of a second wireless communication signal, which is included in the wireless communication signal and is different from the first wireless communication signal, based on the received power in the characteristic period of the observation result and the average frame. Judgment based on
一実施の形態によれば、無線通信信号検出方法は、所定の周波数帯域に含まれる無線通信信号の受信電力を観測すること(S02)と、受信電力の観測結果に基づいて、無線通信信号に含まれ所定の第1周期による周期性を有する第1の無線通信信号に由来する受信電力の、第1周期の長さをそれぞれ有する複数のフレームの間の平均値を有する平均フレームを算出すること(S03)とを含む。無線通信信号検出方法は、平均フレームに基づいて、第1の無線通信信号のうち、第1周期で複数回発生し所定の特徴を有する特徴期間を検出すること(S04)をさらに含む。無線通信信号検出方法は、無線通信信号に含まれる、第1の無線通信信号とは別の第2の無線通信信号の検出または非検出を、観測結果および平均フレームの、特徴期間における受信電力に基づいて判定すること(S06)をさらに含む。 According to one embodiment, the wireless communication signal detection method includes: observing the received power of the wireless communication signal included in a predetermined frequency band (S02); and detecting the wireless communication signal based on the observation result of the received power. calculating an average frame having an average value among a plurality of frames each having a length of a first period of received power derived from a first wireless communication signal included and having periodicity according to a predetermined first period; (S03). The wireless communication signal detection method further includes detecting, based on the average frame, a characteristic period of the first wireless communication signal that occurs a plurality of times in the first period and has a predetermined characteristic (S04). The wireless communication signal detection method detects or non-detects a second wireless communication signal, which is included in the wireless communication signal and is different from the first wireless communication signal, based on the received power in a characteristic period of an observation result and an average frame. The method further includes making a determination based on the information (S06).
前記一実施の形態によれば、比較的安価に無線通信信号検出装置および無線通信信号検出方法を実現できる。 According to the embodiment, a wireless communication signal detection device and a wireless communication signal detection method can be realized relatively inexpensively.
添付図面を参照して、本発明による無線通信信号検出装置および無線通信信号検出方法を実施するための形態を以下に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a wireless communication signal detection device and a wireless communication signal detection method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図1は、一実施形態による無線通信信号検出装置1を使用する環境の一構成例を示す図である。本実施形態では、2種類の無線通信システムで使用される無線信号が重畳して到来する環境において、これら2種類の無線通信システムのうちのより優先される無線通信システムの無線信号を検出する場合について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an environment in which a wireless communication
本実施形態による無線通信信号検出装置1および無線通信信号検出方法の基本的な動作原理は、例えば、以下のとおりであってもよい。すなわち、第1の無線通信システムにおいて周期的に発生する無通信期間を含む無線通信信号の構造を利用して、この無通信期間における受信電力が所定の閾値を超えたときに、第2の無線通信システムの無線信号を検出したと判定する。
The basic operating principle of the wireless communication
図1の環境には、無線通信信号検出装置1と、第1基地局21と、第1端末22Aおよび22Bと、第2基地局31と、第2端末32とが配置されている。以降、第1端末22Aおよび22Bを区別する必要が無ければ、これらを単に第1端末22と記す場合がある。
In the environment of FIG. 1, a wireless communication
第1基地局21と、第1端末22とは、第1無線通信システムに属する。以降、第1無線通信システムがTD-LTE(Time Division Long Term Evolution:時分割ロングタームエボリューション)方式によって無線通信を行う場合について説明するが、これはあくまでも一例であって、本実施形態を限定しない。この場合、第1端末22は、例えば、携帯電話やスマートフォンなどの移動体端末であってもよい。また、第1端末22の総数は制限されず、第1基地局21が複数であってもよい。 The first base station 21 and the first terminal 22 belong to a first wireless communication system. Hereinafter, a case will be described in which the first wireless communication system performs wireless communication using the TD-LTE (Time Division Long Term Evolution) method, but this is just an example and does not limit the present embodiment. . In this case, the first terminal 22 may be, for example, a mobile terminal such as a mobile phone or a smartphone. Further, the total number of first terminals 22 is not limited, and there may be a plurality of first base stations 21.
第2基地局31と、第2端末32とは、第1無線通信システムとは異なる第2無線通信システムに属する。以降、第2無線通信システムがFPU(Field Pickup Unit:フィールドピックアップユニット)方式によって無線通信を行う場合について説明するが、これはあくまでも一例であって、本実施形態を限定しない。この場合、第2端末32は、例えば、テレビ放送用の中継車であってもよい。第2基地局31の総数および第2端末32の総数は制限されない。 The second base station 31 and the second terminal 32 belong to a second wireless communication system different from the first wireless communication system. Hereinafter, a case will be described in which the second wireless communication system performs wireless communication using an FPU (Field Pickup Unit) method, but this is just an example and does not limit the present embodiment. In this case, the second terminal 32 may be, for example, a relay van for television broadcasting. The total number of second base stations 31 and the total number of second terminals 32 are not limited.
ここで、第1無線通信システムおよび第2無線通信システムが、同じ周波数帯域を利用する場合について考える。このような場合には、混信を防ぐために、一方の無線通信システムが無線通信を行う際には、他方の無線通信システムの無線通信を停止してもよい。 Here, consider a case where the first wireless communication system and the second wireless communication system use the same frequency band. In such a case, in order to prevent interference, when one wireless communication system performs wireless communication, the wireless communication of the other wireless communication system may be stopped.
一例として、第1無線通信システムが定常的に無線通信を行っている中で、第2無線通信システムが短期的に無線通信を開始した場合について考える。このような場合には、第2無線通信システムを優先して、第2無線通信システムの無線通信が終了するまで、第1無線通信システムの無線通信を停止する制御が考えられる。 As an example, consider a case where the second wireless communication system starts wireless communication for a short period of time while the first wireless communication system is constantly performing wireless communication. In such a case, control may be considered to give priority to the second wireless communication system and stop the wireless communication of the first wireless communication system until the wireless communication of the second wireless communication system ends.
なお、もし第1無線通信システムが、複数の周波数帯域を束ねて利用するキャリアアグリゲーションなどの技術に対応していれば、これら複数の周波数帯域のうちの1つの周波数帯域の利用を停止しても、残りの周波数帯域の利用を継続することで、通信速度は低下したとても、無線通信そのものが停止する心配は無い。 Note that if the first wireless communication system supports a technology such as carrier aggregation that bundles and uses multiple frequency bands, even if the use of one of these multiple frequency bands is stopped, By continuing to use the remaining frequency bands, there is no need to worry about the wireless communication itself stopping even if the communication speed decreases.
本実施形態による無線通信信号検出装置1は、このような環境に配置されている。ただし、第1無線通信システムからも、第2無線通信システムからも、所望の周波数帯域を利用して無線通信を行っているかどうかを示す情報を受け取っていない。このような条件下でも、本実施形態による無線通信信号検出装置1は、第1無線通信システムが定常的に無線通信を行っている中で、第2無線通信システムの無線信号を検出できることを、以下に説明する。
The wireless communication
本実施形態による無線通信信号検出装置1の構成要素について説明する。図2Aは、一実施形態による無線通信信号検出装置1の一構成例を示すブロック回路図である。図2Aの無線通信信号検出装置1は、バス10、入出力インタフェース11、演算装置12、記憶装置13、外部記憶装置14およびセンサ装置15を備えている。
The components of the wireless communication
図2Aに示した構成要素の接続関係について説明する。バス10は、入出力インタフェース11、演算装置12、記憶装置13、外部記憶装置14およびセンサ装置15に、電気的に接続されている。言い換えれば、入出力インタフェース11、演算装置12、記憶装置13、外部記憶装置14およびセンサ装置15は、バス10を介して、相互に電気的に接続されている。その他、外部記憶装置14は、記録媒体141に着脱可能に接続されている。
The connection relationship of the components shown in FIG. 2A will be explained. The
図2Aに示した構成要素の動作について説明する。バス10は、他の構成要素の間の電気的な通信を、直接的または間接的に仲介する。入出力インタフェース11は、外部との有線通信または無線通信を行う。演算装置12は、記憶装置13に格納されたプログラムを読み出して実行することによって任意の機能を実現する。記憶装置13は、演算装置12が使用するプログラムおよびデータを読み出し可能に格納する。記憶装置13は、演算装置12がプログラムを実行した結果として得られるデータを格納してもよい。外部記憶装置14は、記録媒体141からプログラムおよびデータを読み出し、また、記録媒体141にプログラムおよびデータを書き込む。センサ装置15は、所定の周波数帯域に含まれる無線通信信号の受信電力を観測する。
The operation of the components shown in FIG. 2A will be explained.
本実施形態による無線通信信号検出装置1の構成要素について、機能の観点から説明する。図2Bは、一実施形態による無線通信信号検出装置1の一構成例を示す機能ブロック回路図である。図2Aの無線通信信号検出装置1は、バス10、入出力インタフェース11、平均電力算出部121、特徴期間検出部122、閾値決定部123、判定部124、記憶装置13、外部記憶装置14およびセンサ装置15を備えている。
The components of the wireless communication
ここで、平均電力算出部121、特徴期間検出部122、閾値決定部123および判定部124は、図2Aの演算装置12が記憶装置13のプログラムを実行することによって実現する複数の機能を複数の機能部として表している。したがって、平均電力算出部121、特徴期間検出部122、閾値決定部123および判定部124は、演算装置12と同様に、バス10に接続されている。
Here, the average power calculation unit 121, the characteristic period detection unit 122, the threshold value determination unit 123, and the determination unit 124 perform a plurality of functions that are realized by the
なお、図2Bに示したバス10、入出力インタフェース11、記憶装置13、外部記憶装置14およびセンサ装置15については、図2Aの場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
Note that the
本実施形態による無線通信信号検出装置1、すなわち本実施形態による無線通信信号検出方法について説明する。図3は、一実施形態による無線通信信号検出方法の一構成例を示すフローチャートである。図3のフローチャートは、第1のステップS01から第8ステップS08までの合計8個のステップを含んでいる。
A wireless communication
図3のフローチャートが開始すると、第1のステップS01が実行される。第1のステップS01では、無線通信信号検出方法に係る初期条件を設定してもよい。第1のステップS01の後、第2のステップS02が実行される。 When the flowchart of FIG. 3 starts, a first step S01 is executed. In the first step S01, initial conditions related to the wireless communication signal detection method may be set. After the first step S01, a second step S02 is executed.
第2のステップS02では、センサ装置15が、所定の周波数帯域に含まれる無線通信信号の受信電力を観測する。センサ装置15は、所定のプログラムを実行する演算装置12の制御下で観測を行ってもよい。
In the second step S02, the sensor device 15 observes the received power of a wireless communication signal included in a predetermined frequency band. The sensor device 15 may perform observation under the control of the
センサ装置15は、受信電力を観測した結果に基づいて無線通信信号を復調できる程度の精度を有していなくてもよい。こうすることで、本実施形態による無線通信信号検出装置1では、比較的安価なセンサ装置15を使用することが可能である。
The sensor device 15 does not need to have enough accuracy to demodulate the wireless communication signal based on the result of observing the received power. By doing so, in the wireless communication
ここで、第1無線通信システムがTD-LTE方式で定常的に無線通信を行っており、かつ、第2無線通信システムが無線通信を行っていない場合について説明する。また、このような場合にセンサ装置15が観測する受信電力が由来する第1の無線通信システムの無線信号について説明する。 Here, a case will be described in which the first wireless communication system regularly performs wireless communication using the TD-LTE method, and the second wireless communication system does not perform wireless communication. Furthermore, the wireless signal of the first wireless communication system from which the received power observed by the sensor device 15 in such a case is derived will be explained.
TD-LTE方式は、時分割多重方式の一種であり、端末から基地局へ向けて通信するアップリンク期間と、基地局から端末へ向けて通信するダウンリンク期間と、どちらの通信も行わない無通信期間と含む周期を、一定周期で周期的に繰り返して無線通信を行う。この周期をフレームと呼ぶ。 The TD-LTE system is a type of time division multiplexing system, and consists of an uplink period in which terminals communicate from the base station to the base station, a downlink period in which communication occurs from the base station to the terminal, and an idle period in which neither communication occurs. Wireless communication is performed by periodically repeating the period included in the communication period at a constant period. This cycle is called a frame.
センサ装置15が受信電力を観測する期間は、1つのフレームの長さの数倍以上であることが好ましい。この係数を、2以上の整数Nとする。以降、係数Nが4である場合について説明するが、これはあくまでも一例であって、本実施形態を限定しない。なお、係数Nは、初期条件として第1のステップS01で設定してもよい。観測の結果は、任意のデータ形式で記憶装置13に格納されてもよい。
The period during which the sensor device 15 observes the received power is preferably several times the length of one frame or more. Let this coefficient be an integer N greater than or equal to 2. Hereinafter, a case where the coefficient N is 4 will be described, but this is just an example and does not limit the present embodiment. Note that the coefficient N may be set in the first step S01 as an initial condition. The observation results may be stored in the
ここで、TD-LTE方式の無線通信信号の一構成例について説明する。 Here, an example of the configuration of a wireless communication signal of the TD-LTE system will be described.
図4Aは、TD-LTE信号のフレーム4の一構成例を示す図である。本実施形態では、フレーム4の長さが10ms(ミリ秒)である場合について説明するが、これはあくまで一例であって、本実施形態を限定しない。
FIG. 4A is a diagram illustrating a configuration example of
図4Aのフレーム4は、第0サブフレーム400から第9サブフレーム409までの、これらの番号の順に連続する10個のサブフレームに分割されている。サブフレーム400~409のそれぞれは、同じ長さを有している。本実施形態では、サブフレーム400~409のそれぞれの長さが1msである場合について説明するが、これはあくまで一例であって、本実施形態を限定しない。
サブフレーム400~409のそれぞれは、アップリンクサブフレーム、ダウンリンクサブフレームまたはスペシャルサブフレームのいずれかに設定される。アップリンクサブフレームの間、第1無線通信システムは第1端末22から第1基地局21へのアップリンク通信を行う。ダウンリンクサブフレームの間、第1無線通信システムは第1基地局21から第1端末22へのダウンリンク通信を行う。スペシャルサブフレームは、ダウンリンク通信を行う期間と、無通信期間と、アップリンク通信を行う期間とを含む。スペシャルサブフレームの詳細については、後述する。
Each of
本実施形態では、サブフレームの構成に係る設定の組み合わせが、合計7種類のコンフィギュレーションとして設定されている場合について説明するが、これはあくまで一例であって、本実施形態を限定しない。 In this embodiment, a case will be described in which a total of seven types of configurations are set as combinations of settings related to the configuration of subframes, but this is just an example and does not limit the present embodiment.
なお、TD-LTE方式におけるこれらのコンフィギュレーションは規格化されており、既知である。以降、これらのコンフィギュレーションに係る情報が、本実施形態による無線通信信号検出装置1の記憶装置13に格納されている前提で説明する。
Note that these configurations in the TD-LTE system are standardized and known. The following description will be made on the premise that information regarding these configurations is stored in the
図4Bは、TD-LTE信号のサブフレームの一構成例を示す図である。縦方向に第0コンフィギュレーション#0から第6コンフィギュレーション#6までの合計7種類のコンフィギュレーションを示している。また、横方向に第0サブフレーム400から第9サブフレーム409までの合計10個のサブフレームを示している。各コンフィギュレーションおよび各サブフレームの交点には、両者の組み合わせにおけるサブフレームの種類が「U」、「D」または「S」で示されている。ここで、「U」はアップリンクサブフレームを示し、「D」はダウンリンクサブフレームを示し、「S」はスペシャルサブフレームを示す。
FIG. 4B is a diagram illustrating a configuration example of a subframe of a TD-LTE signal. A total of seven types of configurations are shown in the vertical direction from the
ここで、ダウンリンクサブフレームの後でアップリンクサブフレームに切り替わる組み合わせにおいて、両者の間にスペシャルサブフレームが配置されていることに注目されたい。また、これらのコンフィギュレーションの周期が、第3コンフィギュレーション#3~第6コンフィギュレーション#6では10msである一方で、第0コンフィギュレーション#0~第2コンフィギュレーション#2のように5msであってもよいことにも注目されたい。
Here, it should be noted that in combinations in which the downlink subframe is switched to the uplink subframe after the downlink subframe, a special subframe is arranged between the two. Further, the period of these configurations is 10ms for the
図4Cは、TD-LTE信号のサブフレームおよび受信電力の時間変化の対応関係の一例を示す図である。図4Cは、上段のグラフと、下段の表とを含んでいる。図4Cのグラフは、センサ装置15が観測する無線信号の受信電力の波形の一例を示している。図4Cの表は、図4Cの波形に対応するサブフレーム400~409のコンフィギュレーションの一例を示している。 FIG. 4C is a diagram illustrating an example of the correspondence between subframes of a TD-LTE signal and temporal changes in received power. FIG. 4C includes an upper graph and a lower table. The graph in FIG. 4C shows an example of the waveform of the received power of the wireless signal observed by the sensor device 15. The table of FIG. 4C shows an example of the configuration of subframes 400-409 corresponding to the waveform of FIG. 4C.
図4Cのグラフおよび表に共通する横軸は時間tを示し、その単位はs(秒)である。図4Cのグラフの縦軸は受信電力を示し、その単位はdBm(デシベルミリワット)である。図4Cの表において、「U」、「D」および「S」は、前述のとおり、アップリンクサブフレーム、ダウンリンクサブフレームおよびスペシャルサブフレームをそれぞれ示している。ここで、図4Cの横軸の開始時刻である「0.000」は、グラフの値が約-70dBmから約-45dBmまで急激に上昇する時刻であり、この時刻に合わせて時刻t00が設定されている。この後、サブフレームの長さである1msごとに、時刻t01から時刻t10までが連続して設定されている。 The horizontal axis common to the graph and table of FIG. 4C indicates time t, whose unit is s (second). The vertical axis of the graph in FIG. 4C indicates received power, and its unit is dBm (decibel milliwatt). In the table of FIG. 4C, "U", "D", and "S" respectively indicate an uplink subframe, a downlink subframe, and a special subframe, as described above. Here, "0.000", which is the start time of the horizontal axis in FIG. 4C, is the time when the value on the graph rapidly increases from about -70 dBm to about -45 dBm, and time t 00 is set to match this time. has been done. After this, time t 01 to time t 10 are successively set every 1 ms, which is the length of a subframe.
図4Cのグラフのうち、時刻t00から時刻t03までの期間は、受信電力の上限が比較的高く、第1基地局21が無線信号を出力するダウンリンクサブフレームに対応する。同様に、時刻t05から時刻t08までの期間も、ダウンリンクサブフレームに対応する。時刻t04から時刻t05までの期間は、受信電力の下限が比較的低く、第1端末22が無線信号を出力するアップリンクサブフレームに対応する。同様に、時刻t09から時刻t10までの期間も、アップリンクサブフレームに対応する。残る時刻t03から時刻t04までの期間および時刻t08から時刻t09までの期間は、受信電力の上限が比較的高い特徴と、下限が比較的低い特徴とを兼ね備えており、スペシャルサブフレームに対応する。 In the graph of FIG. 4C, the period from time t 00 to time t 03 has a relatively high upper limit of received power and corresponds to a downlink subframe in which the first base station 21 outputs a wireless signal. Similarly, the period from time t 05 to time t 08 also corresponds to a downlink subframe. The period from time t 04 to time t 05 corresponds to an uplink subframe in which the lower limit of received power is relatively low and the first terminal 22 outputs a wireless signal. Similarly, the period from time t 09 to time t 10 also corresponds to an uplink subframe. The remaining period from time t 03 to time t 04 and period from time t 08 to time t 09 have the characteristics of a relatively high upper limit and a relatively low lower limit of received power, and are special subframes. corresponds to
これらの対応関係から、図4Cの例では、観測された受信電力の無線信号が、図4Bに示した第2のコンフィギュレーション#2に対応することが読み取れる。ただし、図4Cの時刻t00から時刻t01までのサブフレームは、図4Bに示した第2のコンフィギュレーション#2の第3サブフレーム403または第8サブフレーム408に対応していることに注目されたい。TD-LTE方式ではコンフィギュレーションの切り替えは比較的まれであるので、本実施形態による無線通信信号検出装置1は、第1無線通信システムによって現在使用されているコンフィギュレーションを、予め把握していてもよい。
From these correspondences, it can be read that in the example of FIG. 4C, the observed wireless signal of received power corresponds to the
スペシャルサブフレーム41の構成について説明する。図4Dは、TD-LTE信号のスペシャルサブフレーム41の一構成例を示す図である。スペシャルサブフレーム41は、図4Aに示したサブフレーム400~409のいずれか1つに対応する。したがって、スペシャルサブフレーム41の長さは1msである。
The configuration of the special subframe 41 will be explained. FIG. 4D is a diagram showing a configuration example of the special subframe 41 of the TD-LTE signal. Special subframe 41 corresponds to any one of
スペシャルサブフレーム41は、3つの時間領域に区切られている。これら3つの時間領域は、それぞれ、DwPTS(Downlink Pilot Time Slot:ダウンリンクパイロットタイムスロット)42、GP(Guard Period:ガードピリオド)43およびUpPTS(Uplink Pilot Time Slot:アップリンクパイロットタイムスロット)44であり、この順番で時間軸上に配置されている。 The special subframe 41 is divided into three time regions. These three time domains are DwPTS (Downlink Pilot Time Slot) 42, GP (Guard Period) 43, and UpPTS (Uplink Pilot Time Slot) 44, respectively. , are arranged on the time axis in this order.
DwPTS 42の間、第1無線通信システムは第1基地局21から第1端末22へのダウンリンク通信を行う。UpPTS 44の間、第1無線通信システムは第1端末22から第1基地局21へのアップリンク通信を行う。GP 43は無通信期間であり、第1基地局21および第1端末22の間で無線通信は行われない。
During the
スペシャルサブフレーム41のより詳細な構成について説明する。図4Eは、TD-LTE信号のスペシャルサブフレームのより詳細な一構成例を示す図である。図4Bの場合と同様に、縦方向に第0コンフィギュレーション#0から第9コンフィギュレーション#9までの合計10種類のコンフィギュレーションを示している。また、横方向に第1タイムスロットから第14タイムスロットまでの合計14個のタイムスロットを示している。各コンフィギュレーションおよび各タイムスロットの交点には、両者の組み合わせにおけるタイムスロットの種類が「D」、「G」または「U」で示されている。ここで、「D」はDwPTS 42を示し、「G」はGP 43を示し、「U」はUpPTS 44を示す。
A more detailed configuration of the special subframe 41 will be explained. FIG. 4E is a diagram illustrating a more detailed configuration example of a special subframe of a TD-LTE signal. As in the case of FIG. 4B, a total of 10 configurations from the
言い換えれば、1つのスペシャルサブフレーム41は、時間軸上に14のタイムスロットに分割されており、最初の第1タイムスロットを含むいくつかのタイムスロットはDwPTS 42であり、最後の第14タイムスロットを含むいくつかのタイムスロットはUpPTS 44であり、これらの間に配置された少なくとも1つのタイムスロットはGP 43である。
In other words, one special subframe 41 is divided into 14 time slots on the time axis, some time slots including the first 1st time slot are DwPTS 42, and the last 14th time slot The number of time
図4Fは、TD-LTE信号のスペシャルサブフレームおよび受信電力の時間変化の対応関係の一例を示す図である。図4Fは、上段のグラフと、中段の表と、下段の表とを含んでいる。図4Fのグラフは、図4Cのグラフから抜き出した一部であり、センサ装置15が観測する無線信号の受信電力の波形の一例のうち、主に、時刻t02から時刻t05までの、特に時刻t03から時刻t04までのスペシャルサブフレームに対応する部分およびその前後の部分を示している。図4Fの中段の表は、図4Cの下段の表から抜き出した一部であり、時刻t02から時刻t05までの部分を示している。図4Fの下段の表は、図4Dの図を、DwPTS 42、GP 43およびUpPTS 44に対応する幅を、それぞれのタイムスロット数に合わせて時間軸上に変形することで得られる。
FIG. 4F is a diagram illustrating an example of the correspondence between special subframes of a TD-LTE signal and temporal changes in received power. FIG. 4F includes an upper graph, a middle table, and a lower table. The graph in FIG. 4F is a part extracted from the graph in FIG. 4C, and is an example of the waveform of the received power of the wireless signal observed by the sensor device 15, mainly from time t 02 to time t 05 . A portion corresponding to the special subframe from time t 03 to time t 04 and portions before and after that are shown. The middle table in FIG. 4F is a portion extracted from the bottom table in FIG. 4C, and shows the portion from time t 02 to time t 05 . The table in the lower part of FIG. 4F is obtained by transforming the diagram in FIG. 4D on the time axis so that the widths corresponding to
図4Fのグラフのうち、時刻t03から時刻t031までの期間は、スペシャルサブフレーム41のうちのDwPTS 42である。また、時刻t031から時刻t032までの期間は、スペシャルサブフレーム41のうちのGP 43である。また、時刻t032から時刻t04までの期間は、スペシャルサブフレーム41のうちのUwPTS 44である。
In the graph of FIG. 4F, the period from time t 03 to time t 031 is the
図4Fのグラフのうち、時刻t03から時刻t031までの期間は、受信電力の上限が比較的高いという特徴を有する特徴期間51、52、53を含んでいる。また、図4Fのグラフのうち、時刻t031から時刻t032までの期間は、受信電力の下限が比較的低いという特徴を有する特徴期間54を含んでいる。本実施形態の第3のステップS03では、無通信期間である特徴期間54を検出する。なお、特徴期間51、52、53を検出することについては、第2の実施形態として後述する。 In the graph of FIG. 4F, the period from time t 03 to time t 031 includes characteristic periods 51, 52, and 53 characterized in that the upper limit of received power is relatively high. Furthermore, in the graph of FIG. 4F, the period from time t 031 to time t 032 includes a characteristic period 54 characterized in that the lower limit of received power is relatively low. In the third step S03 of this embodiment, a characteristic period 54, which is a no-communication period, is detected. Note that detecting the characteristic periods 51, 52, and 53 will be described later as a second embodiment.
図4Fの例における、DwPTS 42、GP 43およびUpPTS 44の長さの比率は、図4Eに示した第1コンフィギュレーション#1に対応している。TD-LTE方式ではコンフィギュレーションを変更することは比較的まれであるので、本実施形態による無線通信信号検出装置1は、第1無線通信システムによって現在使用されているコンフィギュレーションを、予め把握していてもよい。
The ratio of the lengths of
このように、TD-LTE方式では、フレーム4におけるGP 43の位置が各コンフィギュレーションによって規格化されている。したがって、本実施形態による無線通信信号検出装置1は、各コンフィギュレーションを予め把握したり、後述する第4のステップS04において無線信号の受信電力を観測した結果の波形から推測したりすることによって、各フレームにおける特徴期間としてのGP 43を検出することができる。ここで、図3のフローチャートを参照すると、第2のステップS02の後、第3のステップS03が実行される。
In this way, in the TD-LTE system, the position of the
第3のステップS03において、平均電力算出部121が、第1の無線通信システムに由来する無線通信信号のうち、複数のフレーム4の間の受信電力の平均値を算出し、この平均値を有する平均フレームを算出する。
In the third step S03, the average power calculation unit 121 calculates the average value of the received power between the plurality of
本実施形態では、比較的安価なセンサ装置15で観測した受信電力の平均値を、より高い精度で算出するために、N個のフレーム4の間で受信電力の折り返し平均を算出する。図5Aは、一実施形態による折り返し平均の対象の一例について説明するための図である。 In this embodiment, in order to calculate with higher accuracy the average value of the received power observed by the relatively inexpensive sensor device 15, the average of the received power is calculated between N frames 4. FIG. 5A is a diagram for explaining an example of a target of folded average according to one embodiment.
図5Aは、第2のステップS02で受信電力を観測した結果の一例を示すグラフを含んでいる。図5Aのグラフの横軸は時間tを示しており、その単位はsである。図5Aのグラフの縦軸は受信電力s(t)を示し、その単位はdBmである。 FIG. 5A includes a graph showing an example of the result of observing received power in the second step S02. The horizontal axis of the graph in FIG. 5A indicates time t, whose unit is s. The vertical axis of the graph in FIG. 5A indicates received power s(t), and its unit is dBm.
図5Aの横軸の開始時刻である「0.00」に合わせて時刻t0が設定されている。時刻t0は、観測を開始した時刻であってもよい。その後、フレーム4の周期Tである10msごとに、時刻t1から時刻t4までが設定されている。観測を終了した時刻である時刻tEは、時刻t4の後に配置されている。言い換えれば、図5Aの例でも、センサ装置15が受信電力を観測した期間は、フレーム4の周期Tの4倍以上である。さらに言い換えれば、本実施形態において2以上の整数である係数Nは4に設定されており、センサ装置15が受信電力を観測した期間は、特徴期間であるGP 43が発生するフレーム周期Tの係数N=4倍より長い。
Time t 0 is set to match "0.00" which is the start time on the horizontal axis in FIG. 5A. Time t 0 may be the time when observation is started. Thereafter, the period from time t 1 to
平均電力算出部121は、受信電圧の観測期間から、第1のフレームS1から第4のフレームS4までの、合計4個のフレームを抽出する。これら4個のフレームS1~S4は、観測結果の中で連続していてもよい。言い換えれば、平均電力算出部121は、受信電圧の観測期間から、フレーム4の周期Tである10msごとに連続する、第0時刻t0から第4時刻t4までの、係数N+1=5個の時刻t0~t4で区切られた係数N=4個の期間を、係数N=4個のフレームS1~S4として抽出する。
The average power calculation unit 121 extracts a total of four frames from the first frame S1 to the fourth frame S4 from the observation period of the received voltage. These four frames S 1 to S 4 may be consecutive in the observation results. In other words, the average power calculation unit 121 calculates the coefficient N+1=5 from the 0th time t 0 to the
本実施形態では、これら係数N=4個のフレームS1~S4を対象として折り返し平均を算出する。図5Bは、一実施形態による折り返し平均値の算出方法を説明する図である。図5Bは、4個のフレームS1~S4にそれぞれ対応する4つのグラフを含んでいる。これら4つのグラフに共通して、横軸は時間tを表している。また、縦軸は対応するフレームS1~S4の受信電力s1(t)~s4(t)を示している。 In this embodiment, the aliasing average is calculated for these coefficients N=4 frames S 1 to S 4 . FIG. 5B is a diagram illustrating a method for calculating a folded average value according to an embodiment. FIG. 5B includes four graphs corresponding to four frames S 1 to S 4 , respectively. Common to these four graphs, the horizontal axis represents time t. Further, the vertical axis indicates the received powers s 1 (t) to s 4 (t) of the corresponding frames S 1 to S 4 .
ここで、それぞれのグラフの開始時刻は、それぞれに対応するフレームS1~S4の開始時刻t0~t3である。すなわち、第1のフレームS1のグラフは時刻t0から始まり、第2のフレームS2のグラフは時刻t1から始まり、第3のフレームS3のグラフは時刻t2から始まり、第4のフレームS4のグラフは、時刻t3から始まる。ここで、折り返し平均の対象となる4個のフレームS1~S4の開始時刻を揃えて、それぞれの開始時刻から同じ時間が経過した時刻tにおける受信電力s1(t)~s4(t)の合計を係数N=4で除算することによって、折り返し平均sn(t)を算出することができる。この計算は、例えば、下記の数式「数1」で表される。
図5Cは、一実施形態による折り返し平均値の算出結果の一例を説明する図である。 FIG. 5C is a diagram illustrating an example of a calculation result of a folded average value according to an embodiment.
前述のとおり、本実施形態による無線通信信号検出装置1を比較的安価に実現するため、その局部発信機にずれが発生する場合がある。具体的には、フレーム4の周期Tごとに受信電力を観測したサンプル数が一定ではない場合が考えられる。言い換えれば、第2のステップS02における観測のサンプリング周波数の逆数が、フレーム4の周期Tの約数ではない場合が考えられる。このような場合には、たとえ各種のパラメータを調節することによって折り返し平均の計算に用いるサンプル数を調整したとしても、受信電力の波形はずれてしまう。このずれを検出して補正することで、折り返し平均値sn(t)の精度を高めることができる。
As described above, in order to realize the wireless communication
本実施形態では、図5AのフレームS1~S4のうちのいずれか1つを基準フレームに設定する。基準フレーム以外のフレームを、便宜上、別のフレームと呼ぶ。別のフレームのそれぞれにおける開始時刻を適宜にずらしながら、基準フレームの受信電力と、別のフレームのそれぞれの受信電力との内積を算出する。別のフレームのそれぞれについて、内積が最大となる開始時刻のずれを採用し、図5A~図5Cを参照して説明した折り返し平均sn(t)を算出することで、その精度を高めることができる。 In this embodiment, any one of frames S 1 to S 4 in FIG. 5A is set as the reference frame. For convenience, frames other than the reference frame are referred to as other frames. The inner product of the received power of the reference frame and the received power of each of the different frames is calculated while appropriately shifting the start time of each of the different frames. For each of the different frames, the accuracy can be improved by adopting the shift of the start time that maximizes the inner product and calculating the folding average s n (t) as described with reference to FIGS. 5A to 5C. can.
一例として、第1のフレームS1を基準フレームとした場合の、別のフレームS2との内積を計算する方法について説明する。ただし、これらの選択はあくまでも一例であって、本実施形態を限定しない。 As an example, a method of calculating an inner product with another frame S2 when the first frame S1 is used as a reference frame will be described. However, these selections are merely examples and do not limit this embodiment.
図6A~図6Eは、一実施形態によるずれ補正を説明するための図である。図6Aは、図5Aの第1のフレームS1の波形を示している。図6Cは、図5Aの第2のフレームS2の波形を示している。図6Bは、図5Aの第2のフレームS2の開始時刻をt1より前にずらした場合の波形を示している。ここで、図6Bに示した第2のフレームS2の波形には、第1のフレームS1の一部が含まれていてもよい。図6Dは、図5Aの第2のフレームS2の開始時刻をt1より後にずらした場合の波形を示している。ここで、図6Dに示した第2のフレームS2の波形には、第3のフレームS3の一部が含まれていてもよい。 6A to 6E are diagrams for explaining deviation correction according to one embodiment. FIG. 6A shows the waveform of the first frame S1 of FIG. 5A. FIG. 6C shows the waveform of the second frame S2 of FIG. 5A. FIG. 6B shows a waveform when the start time of the second frame S2 in FIG. 5A is shifted before t1 . Here, the waveform of the second frame S2 shown in FIG. 6B may include a part of the first frame S1 . FIG. 6D shows a waveform when the start time of the second frame S2 in FIG. 5A is shifted after t1 . Here, the waveform of the second frame S2 shown in FIG. 6D may include a part of the third frame S3 .
ここでは、便宜上、3種類の開始時刻における第2のフレームS2の波形を示しているが、実際にはより多くの種類の開始時刻に対応する第2のフレームS2の波形についての第1のフレームS1との内積を算出してもよい。 Here, for convenience, the waveforms of the second frame S2 at three types of start times are shown, but in reality, the waveforms of the second frame S2 corresponding to more types of start times are shown. The inner product of frame S1 and frame S1 may be calculated.
第1のフレームS1の受信電力s1(t)と、第2のフレームS2の受信電力s2(t)との内積は、例えば、各フレームの開始時刻から1フレーム周期Tが経過した後までの範囲に含まれる時刻tのそれぞれにおいて受信電力s1(t)および受信電力s2(t)を積算し、それぞれの積の総和を算出することで得られる。1フレーム周期T後までの範囲に含まれる時刻tのそれぞれは、例えば、受信電力s1(t)および受信電力s2(t)を観測したサンプリング周波数の逆数であるサンプリング周期ごとに選択されてもよい。言い換えれば、受信電力s1(t)および受信電力s2(t)のサンプリング値を用いて内積を算出してもよい。 For example, the inner product of the received power s 1 (t) of the first frame S 1 and the received power s 2 (t) of the second frame S 2 is calculated when one frame period T has elapsed from the start time of each frame. It is obtained by integrating the received power s 1 (t) and the received power s 2 (t) at each time t included in the range up to the end, and calculating the sum of the respective products. Each of the times t included in the range after one frame period T is selected for each sampling period that is the reciprocal of the sampling frequency at which the received power s 1 (t) and the received power s 2 (t) were observed, for example. Good too. In other words, the inner product may be calculated using the sampled values of the received power s 1 (t) and the received power s 2 (t).
図6Eは、図5Aの受信電力s(t)から抜き出した第1のフレームS1の受信電力s1(t)と、第2のフレームS2の受信電力s2(t)との内積の、第2のフレームS2の開始時刻のずれεによる変化の一例を示すグラフである。図6Eのグラフにおいて、横軸は開始時刻のずれεを示しており、縦軸は内積を示している。 FIG. 6E shows the inner product of the received power s 1 (t) of the first frame S 1 and the received power s 2 (t) of the second frame S 2 extracted from the received power s(t) of FIG. 5A. , is a graph showing an example of a change in the start time of the second frame S2 due to the deviation ε. In the graph of FIG. 6E, the horizontal axis indicates the start time shift ε, and the vertical axis indicates the inner product.
図6Eのグラフにおいて、点ε1、点ε2および点ε3は、第2のフレームS2の開始時刻のずれεがそれぞれ点ε1、点ε2および点ε3である場合の、内積を示している。図6Eのグラフの例では、第2のフレームS2の開始時刻のずれがε2であるときに内積が最大になるので、第2のフレームS2の開始時刻t1を補正後の開始時刻t1+ε3に補正する。第3のフレームS3および第4のフレームS4のそれぞれについても同様に、内積が最大となる開始時刻のずれを算出し、開始時刻を補正する。 In the graph of FIG. 6E, point ε 1 , point ε 2 and point ε 3 are the inner product when the start time deviation ε of the second frame S 2 is point ε 1 , point ε 2 and point ε 3 respectively. It shows. In the example of the graph in FIG. 6E, the inner product becomes maximum when the shift in the start time of the second frame S2 is ε 2 , so the start time after correcting the start time t1 of the second frame S2 Correct to t 1 +ε 3 . Similarly, for each of the third frame S3 and the fourth frame S4 , a shift in the start time at which the inner product becomes the maximum is calculated, and the start time is corrected.
このように、補正後の開始時刻を用いることで、折り返し平均を高精度に算出することが可能となる。図7は、一実施形態による、1フレーム分の受信電力の高精度な折り返し平均の算出結果の一例を示す図である。ここで、図3のフローチャートを参照して、第3のステップS03の後、第4のステップS04が実行される。 In this way, by using the corrected start time, it is possible to calculate the return average with high accuracy. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a calculation result of a highly accurate aliasing average of received power for one frame, according to an embodiment. Here, referring to the flowchart of FIG. 3, after the third step S03, a fourth step S04 is executed.
第4のステップS04において、特徴期間検出部122が、平均フレームに基づいて、第1の無線通信信号のうち、第1周期で複数回発生し所定の特徴を有する特徴期間を検出する。 In the fourth step S04, the characteristic period detection unit 122 detects a characteristic period that occurs multiple times in the first period and has a predetermined characteristic, from among the first wireless communication signals, based on the average frame.
一例として、本実施形態では、特徴期間の検出を以下のように行う。まず、特徴期間検出部122は、1フレーム分の受信電力の高精度な折り返し平均の算出結果の波形から雑音を除去する。ここでは、雑音除去の効果が分かりやすいように、受信電力の実測値に基づく図7の波形ではなく、コンピュータシミュレーションに基づく波形を用いて説明する。図8Aは、一実施形態による雑音の除去を行う前の波形の一例を示す図である。より詳細には、図8Aの図は、コンピュータシミュレーションによって得られた、折り返し平均の算出結果である平均フレームの波形の一例を示すグラフである。図8Bは、一実施形態による雑音の除去を行った後の波形の一例を示す図である。 As an example, in this embodiment, the characteristic period is detected as follows. First, the characteristic period detection unit 122 removes noise from the waveform of the calculation result of a highly accurate folded average of one frame's worth of received power. Here, in order to make it easier to understand the effect of noise removal, a waveform based on a computer simulation will be used instead of the waveform shown in FIG. 7 based on an actual measured value of received power. FIG. 8A is a diagram illustrating an example of a waveform before noise removal according to one embodiment. More specifically, the diagram in FIG. 8A is a graph showing an example of the waveform of an average frame, which is the calculation result of the aliasing average, obtained by computer simulation. FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a waveform after noise removal according to one embodiment.
雑音の除去は、例えば、区間平均化処理によって行ってもよい。すなわち、折り返し平均の算出結果である平均フレームの波形に含まれる、それぞれの時刻における数値を、それぞれの時刻から所定の期間が経過するまでに含まれる数値の平均値に置き換えることで、区間平均フレームが得られる。ここで、所定の期間は、例えば、フレーム4の周期Tの5%~10%などであってもよい。なお、雑音の除去が不要である場合には、この処理を行わなくてもよい。以降、区間平均化処理を行った場合について説明する。
The noise may be removed, for example, by interval averaging processing. In other words, by replacing the numerical values at each time included in the waveform of the average frame, which is the calculation result of the folded average, with the average value of the numerical values included until a predetermined period elapses from each time, the interval average frame is calculated. is obtained. Here, the predetermined period may be, for example, 5% to 10% of the period T of
次に、特徴期間検出部122は、雑音を除去した後の区間平均フレームに対して、GP 43の区間長で移動平均化処理を行う。すなわち、区間平均フレームの波形に含まれる、それぞれの時刻における数値を、それぞれの時刻からGP 43の区間長が経過するまでに含まれる数値の平均値に置き換えることで、移動平均フレームが得られる。
Next, the characteristic period detecting unit 122 performs moving averaging processing on the interval average frame after noise removal using the interval length of
図8Cは、一実施形態による移動平均を行った後の波形の一例を示す図である。図8Cの横軸は時間tを表し、その単位はsである。図8Cの縦軸は、受信電力の移動平均であり、その単位はdBmである。図8Cの波形に含まれる点P21は、図8Bに示した期間T21に対応している。同様に、図8Cの点P22および点P23は、それぞれ、図8Bの期間T22および期間T23に対応している。ここで、図8Cの波形の最小値点である点P21が、図8Bに示したGP 43である期間T21に対応している。これは、図8Bに示した区間平均フレームにおいて、無通信期間であるGP 43における受信電力が最も低いからである。このことは、図8Cのような移動平均フレームの波形の最小値点P21を検出することで、区間平均フレームにおけるGP 43の開始位置を検出できることを示している。また、このことは、受信電力の観測結果である波形におけるGP 43の開始位置を検出できることを示している。
FIG. 8C is a diagram illustrating an example of a waveform after performing a moving average according to an embodiment. The horizontal axis in FIG. 8C represents time t, and its unit is s. The vertical axis in FIG. 8C is the moving average of received power, and its unit is dBm. Point P 21 included in the waveform of FIG. 8C corresponds to period T 21 shown in FIG. 8B. Similarly, points P 22 and P 23 in FIG. 8C correspond to periods T 22 and T 23 in FIG. 8B, respectively. Here, point P 21 , which is the minimum value point of the waveform in FIG. 8C, corresponds to period T 21, which is GP 43 shown in FIG. 8B. This is because in the interval average frame shown in FIG. 8B, the received power in
次に、特徴期間検出部122は、GP 43の開始位置と、既知であるGP 43の区間長とに基づいて、GP 43の終了位置を検出する。ここで、誤差を考慮して、開始位置および終了位置を、GP 43の中心から見て理論値の8割程度または9割程度の位置に設定してもよい。
Next, the characteristic period detection unit 122 detects the end position of the
第4のステップS04の後、第5のステップS05が実行される。 After the fourth step S04, a fifth step S05 is executed.
第5のステップS05において、閾値決定部123が、無線通信信号電力の閾値を決定する。この閾値は、第1の無線通信信号とともに第2の無線通信信号が重畳して到来しているかどうかの判定に使用される。本実施形態では、後述する第6のステップS06において、第1無線通信システムの特徴期間であり無通信期間でもあるGP 43の期間中に、この閾値を超える受信電力が観測された場合に、第2の無線通信信号が検出されたと判定する。
In the fifth step S05, the threshold determining unit 123 determines a threshold of wireless communication signal power. This threshold value is used to determine whether or not the second wireless communication signal arrives superimposed with the first wireless communication signal. In this embodiment, in the sixth step S06, which will be described later, if received power exceeding this threshold is observed during the period of
したがって、本実施形態の閾値は、例えば、GP 43における第1の無線通信信号の受信電力の平均値に、所定の余裕を加えた値として決定してもよい。または、第2のステップS02を複数回実行してGP 43における受信電力の平均値を複数回算出し、これら複数の平均値に基づいて閾値を決定してもよい。
Therefore, the threshold value in this embodiment may be determined, for example, as a value obtained by adding a predetermined margin to the average value of the received power of the first wireless communication signal in the
さらに、過去に算出した複数の平均値を記憶装置13に格納し、これら複数の平均値に基づいて閾値を複数回決定して記憶装置13に格納し、これら複数の閾値に基づく判定の正誤を示す情報を、入出力インタフェース11を介して外部から受け取って記憶装置13に格納してもよい。この場合、結果的に誤判定だった確率に基づいてより安全な閾値を決定してもよい。
Further, a plurality of average values calculated in the past are stored in the
別の可能性として、比較的安価なセンサ装置15のクロック精度が不安定である場合には、GP 43の検出範囲にDwPTSまたはUpPTSが部分的に含まれてしまう可能性が考えられる。図9は、一実施形態による、無通信期間の検出精度の誤差について説明するための図である。図9は第1のグラフG91から第4のグラフG94までの合計4個のグラフを含んでいる。これら4個のグラフG91~G94に共通して、横軸は時間tを示しており、縦軸は受信電力を示している。これら4個のグラフG91~G94に共通して、枠90は、GP 43を検出した結果である範囲を示している。第1のグラフG91ではGP 43が精度よく検出されているが、第2のグラフG92、第3のグラフG93および第4のグラフG94では枠90の中にDwPTSまたはUpPTSが部分的に含まれている。このような場合、第1のグラフG91の観測結果だけを用いて閾値を決定してもよいし、第2のグラフG92、第3のグラフG93および第4のグラフG94の観測結果における枠90を、図9の矢印の方向にずらす処理を加えてから閾値を決定してもよい。
Another possibility is that if the relatively inexpensive sensor device 15 has unstable clock accuracy, the detection range of the
第5のステップS05の後、第6のステップS06が実行される。 After the fifth step S05, a sixth step S06 is executed.
第6のステップS06において、判定部124が、無線通信信号電力が閾値を超えたかどうかを判定する。ここで比較される無線通信信号の受信電力は、閾値の決定に使用された受信電力とは別であってもよい。つまり、現在観測された受信電力を、過去に観測された受信電力に基づく閾値と比較して判定を行ってもよい。 In the sixth step S06, the determining unit 124 determines whether the wireless communication signal power exceeds a threshold value. The received power of the wireless communication signal compared here may be different from the received power used to determine the threshold value. That is, the determination may be made by comparing the currently observed received power with a threshold based on the previously observed received power.
判定の結果が「No」であった場合、すなわち無線通信信号の受信電力が閾値以下であった場合には、第2の無線通信システムに由来する無線通信信号の受信電力は検出されなかったと考えられる。この場合には、第6のステップS06の後、第2のステップS02を再度実行してもよい。 If the determination result is "No", that is, if the received power of the wireless communication signal is below the threshold, it is considered that the received power of the wireless communication signal originating from the second wireless communication system has not been detected. It will be done. In this case, after the sixth step S06, the second step S02 may be executed again.
判定の結果が「Yes」であった場合、すなわち無線通信信号の受信電力が閾値を超えた場合には、第2の無線通信システムに由来する無線通信信号の受信電力が検出されたと考えられる。この場合には、第6のステップS06の後、第7のステップS07が実行される。 If the result of the determination is "Yes", that is, if the received power of the wireless communication signal exceeds the threshold, it is considered that the received power of the wireless communication signal originating from the second wireless communication system has been detected. In this case, after the sixth step S06, the seventh step S07 is executed.
第7のステップS07において、入出力インタフェース11が、判定の結果を外部に報知する。一例として、入出力インタフェース11は、第1の無線通信システムに属する第1基地局21に、第2の無線通信システムが無線通信を行っていることを報知してもよい。第1の無線通信システムに属する第1基地局21は、この報知を受けて、第2の無線通信システムと競合する周波数帯域の使用を停止してもよい。
In the seventh step S07, the input/
本実施形態の変形例として、無線通信信号検出装置1は、第6のステップS06における判定の結果が複数回「Yes」となってから、判定の結果を外部に報知してもよい。こうすることで、誤報の確率を下げることができる。
As a modification of this embodiment, the wireless communication
本実施形態の変形例として、無線通信信号検出装置1は、第6のステップS06における判定の結果が「Yes」となって判定の結果を外部に報知した後に判定の結果が「No」になった場合に、その判定の結果を外部に報知してもよい。この場合、第2の無線通信システムが無線通信を終了したと考えられるので、第1の無線通信システムは第2の無線通信システムと競合する周波数帯域の使用を再開してもよい。
As a modification of the present embodiment, the wireless communication
本実施形態の変形例として、無線通信信号検出装置1は、例えば、第2のステップS02の観測と、第3のステップS03から第6のステップS06までの処理とを、同時に行わなくてもよい。言い換えれば、本実施形態によれば、例えば、第2のステップS02の観測と、第3のステップS03から第6のステップS06までの処理とを、交互に行ってもよい。このような観点から、すべての処理を並列に行う場合と比較して、より安価な演算装置12を採用することが可能となる。
As a modification of this embodiment, the wireless communication
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、無通信期間であるGP 43の受信電力に基づいて閾値を決定し、この閾値を用いて第2の無線通信システムに由来する無線信号の検出を判定した。本実施形態では、無通信期間とは別の期間の純電力に基づいて閾値を決定し、同様の判定を行う。
(Second embodiment)
In the first embodiment, a threshold value was determined based on the received power of the
図10は、TD-LTE信号のスペシャルサブフレームに含まれる、無通信期間の直前のDwPTSの位置の一例を表す図である。図4Eを参照して説明したとおり、TD-LTE方式ではGP 43の直前にDwPTS 42が配置されている。この構成を利用して、GP 43を検出できればその直前のDwPTS 42も検出できる。その結果、図4Fに示した特徴期間51、52、53における比較的高い受信電力に基づいて、第6のステップS06の判定の基準となる閾値を決定することができる。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the position of the DwPTS immediately before the no-communication period, which is included in the special subframe of the TD-LTE signal. As described with reference to FIG. 4E, in the TD-LTE system, the
ここで、GP 43の直前に配置されているDwPTS 42の全体における区間平均を算出してもよいし、このDwPTS 42のうち、受信電力が比較的高くなっている部分である、図4Fに示した特徴期間51、52、53だけを抽出して区間平均を算出してもよい。特徴期間51、52、53に対応する部分を抽出する方法としては、例えば、第6のステップS06の判定に用いる閾値とは別の閾値を事前に決定し、受信電力がこの別の閾値を超えることを条件に抽出を行ってもよい。
Here, the interval average for the
以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。 Although the invention made by the inventor has been specifically explained based on the embodiments above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and it is understood that various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. Furthermore, the features described in the above embodiments can be freely combined within a technically consistent range.
1 無線通信信号検出装置
10 バス
11 入出力インタフェース
12 演算装置
121 平均電力算出部
122 特徴期間検出部
123 閾値決定部
124 判定部
13 記憶装置
14 外部記憶装置
141 記録媒体
15 センサ装置
21 第1基地局
22、22A、22B 第1端末
31 第2基地局
32 第2端末
4 フレーム
400~409 サブフレーム
41 スペシャルサブフレーム
42 DwPTS(ダウンリンクパイロットタイムスロット)
43 GP(ガードピリオド)
44 UpPTS(アップリンクパイロットタイムスロット)
51、52、53、54 特徴期間
90 枠
G91~G94 グラフ
P21~P23 点
S1~S4 フレーム
s1~s4 受信電力
T 周期
T21~T23 期間
t0~t4 時刻
t00~t10 時刻
t031、t032 時刻
tE 時刻
1 Wireless communication
43 GP (guard period)
44 UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)
51, 52, 53, 54 Characteristic period 90 frames G91 to G94 graph P 21 to P 23 points S 1 to S 4 frames s 1 to s 4 received power T period T 21 to T 23 period t 0 to t 4 time t 00 ~t 10 time t 031 , t 032 time t E time
Claims (8)
前記受信電力の観測結果に基づいて、前記無線通信信号に含まれ所定の第1周期による周期性を有する第1の無線通信信号に由来する受信電力の、前記第1周期の長さをそれぞれ有する複数のフレームの間の平均値を有する平均フレームを算出する平均電力算出部と、
前記平均フレームに基づいて、前記第1の無線通信信号の中で複数回発生し、かつ、前記第1周期ごとに少なくとも1度ずつ発生し、所定の特徴を有する特徴期間を検出する特徴期間検出部と、
前記無線通信信号に含まれる、前記第1の無線通信信号とは別の第2の無線通信信号の検出または非検出を、前記観測結果および前記平均フレームの、前記特徴期間における受信電力に基づいて判定する判定部と
を備える
無線通信信号検出装置。 a sensor device that observes received power of a wireless communication signal included in a predetermined frequency band;
Based on the observation result of the received power, the length of the first period of the received power derived from the first wireless communication signal included in the wireless communication signal and having periodicity according to a predetermined first period. an average power calculation unit that calculates an average frame having an average value among a plurality of frames;
Characteristic period detection that detects a characteristic period that occurs multiple times in the first wireless communication signal, occurs at least once in each first period , and has a predetermined characteristic, based on the average frame. Department and
Detection or non-detection of a second wireless communication signal that is included in the wireless communication signal and that is different from the first wireless communication signal is based on the observation result and the received power in the characteristic period of the average frame. A wireless communication signal detection device comprising: a determination unit that makes a determination.
Nは2以上の整数であって、
前記センサ装置は、前記第1周期のN倍より長い観測期間にわたって前記受信電力を観測し、
前記平均電力算出部は、
前記観測期間から、前記第1周期の間隔で連続したN+1個の時刻で区切られたN個のフレームを抽出し、
前記N個のフレームの中から1つのフレームを基準フレームとして選択し、
前記N個のフレームのうちの前記基準フレームとは別のフレームのそれぞれについて、それぞれの前記別のフレームにおける受信電力と、前記基準フレームにおける受信電力との内積を算出し、
それぞれの前記内積が最大化するように区切りの時刻をずらした前記それぞれの別のフレームと、前記基準フレームとの間で受信電力を平均化して前記平均フレームを算出する
無線通信信号検出装置。 The wireless communication signal detection device according to claim 1,
N is an integer of 2 or more,
The sensor device observes the received power over an observation period longer than N times the first period,
The average power calculation unit includes:
extracting N frames separated by N+1 consecutive times at intervals of the first period from the observation period;
selecting one frame from the N frames as a reference frame;
For each of the N frames other than the reference frame, calculate the inner product of the received power in each of the different frames and the received power in the reference frame,
The wireless communication signal detection device calculates the average frame by averaging received power between the reference frame and each of the other frames whose break times are shifted so that the respective inner products are maximized.
前記第1の無線通信信号は、前記第1周期で周期的に発生する無通信期間を含み、
前記無通信期間の長さは既知であり、
前記特徴期間検出部は、
前記平均フレームの、前記無通信期間の長さによる移動平均の最小値に基づいて、前記平均フレームにおける無通信期間の位置を検出し、
前記無通信期間の位置に基づいて前記特徴期間を検出する
無線通信信号検出装置。 The wireless communication signal detection device according to claim 1 or 2,
The first wireless communication signal includes a period of no communication that occurs periodically in the first period,
The length of the no-communication period is known;
The characteristic period detection unit is
Detecting the position of the no-communication period in the average frame based on the minimum value of a moving average according to the length of the no-communication period of the average frame,
A wireless communication signal detection device that detects the characteristic period based on the position of the no-communication period.
前記特徴期間は、前記無通信期間である
無線通信信号検出装置。 The wireless communication signal detection device according to claim 3,
The characteristic period is the no-communication period. The wireless communication signal detection device.
前記特徴期間は、前記無通信期間の直前の通信期間である
無線通信信号検出装置。 The wireless communication signal detection device according to claim 3,
The characteristic period is a communication period immediately before the no-communication period. The wireless communication signal detection device.
前記平均フレームの前記特徴期間における前記受信電力の前記平均値に基づいて閾値を決定する閾値決定部
をさらに備え、
前記判定部は、前記観測結果の前記特徴期間における受信電力が前記閾値を超えたら前記第2の無線通信信号の検出を判定する
無線通信信号検出装置。 The wireless communication signal detection device according to any one of claims 1 to 5,
further comprising a threshold determining unit that determines a threshold based on the average value of the received power in the characteristic period of the average frame,
The determination unit determines whether to detect the second wireless communication signal if the received power during the characteristic period of the observation result exceeds the threshold.
前記判定の結果を外部に報知するインタフェース
をさらに備える
無線通信信号検出装置。 The wireless communication signal detection device according to any one of claims 1 to 6,
The wireless communication signal detection device further includes an interface that notifies the result of the determination to the outside.
前記受信電力の観測結果に基づいて、前記無線通信信号に含まれ所定の第1周期による周期性を有する第1の無線通信信号に由来する受信電力の、前記第1周期の長さをそれぞれ有する複数のフレームの間の平均値を有する平均フレームを算出することと、
前記平均フレームに基づいて、前記第1の無線通信信号の中で複数回発生し、かつ、前記第1周期ごとに少なくとも1度ずつ発生し、所定の特徴を有する特徴期間を検出することと、
前記無線通信信号に含まれる、前記第1の無線通信信号とは別の第2の無線通信信号の検出または非検出を、前記観測結果および前記平均フレームの、前記特徴期間における受信電力に基づいて判定することと
を含む
無線通信信号検出方法。
Observing the received power of a wireless communication signal included in a predetermined frequency band;
Based on the observation result of the received power, the length of the first period of the received power derived from the first wireless communication signal included in the wireless communication signal and having periodicity according to a predetermined first period. calculating an average frame having an average value between the plurality of frames;
Detecting, based on the average frame, a characteristic period that occurs multiple times in the first wireless communication signal, occurs at least once in each first period , and has a predetermined characteristic;
Detection or non-detection of a second wireless communication signal that is included in the wireless communication signal and that is different from the first wireless communication signal is based on the observation result and the received power in the characteristic period of the average frame. and determining a wireless communication signal detection method.
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