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JPS649590B2 - - Google Patents
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JPS649590B2 - - Google Patents

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JPS649590B2
JPS649590B2 JP59145961A JP14596184A JPS649590B2 JP S649590 B2 JPS649590 B2 JP S649590B2 JP 59145961 A JP59145961 A JP 59145961A JP 14596184 A JP14596184 A JP 14596184A JP S649590 B2 JPS649590 B2 JP S649590B2
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JP
Japan
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circuit
level information
address
samples
ram
Prior art date
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Expired
Application number
JP59145961A
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English (en)
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JPS6128875A (ja
Inventor
Kenzo Urabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Denki Electric Inc
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Kokusai Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6128875A publication Critical patent/JPS6128875A/ja
Publication of JPS649590B2 publication Critical patent/JPS649590B2/ja
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の属する技術分野) 本発明は陸上移動通信における回線品質の評価
に用いられる受信電界強度の中央値の検出装置に
関するものである。
(従来の技術) 陸上移動通信においては受信電波の受信電界強
度は移動局の走行に起因するフエージングがあ
り、数10dBにわたつて激しく変動することはよ
く知られている。このようなフエジングの存在す
る環境における受信電界強度を評価するには、受
信波の包絡線から求めた統計的中央値を用いるこ
とが一般に行われている。この統計的中央値(以
下中央値という)を検出する装置として、従来は
現時点での中央値の推定値と、それ以後に検波さ
れた受信波の包絡線レベルとを比較器によつて比
較し、その大小、頻度の割合を積分器によつて平
滑化算出し、頻度50%の状態との誤差量を検出し
て、誤差が少なくなる方向へ推定値を動かす負帰
還形の追値回路によつて構成されているものが大
部分である。しかしこのような構成の検知回路は
積分を含む帰還回路が一定の時定数を有するた
め、変動速度の大きい受信入力に対しては正確に
追従出来ない上に、任意の時間区間内の統計的中
央値を定義通りに与えることができないという欠
点があつた。
なお従来の技術として次の諸文献がある。
文献1……松本、安達;移動通信におけるデイジ
タル形受信電界中央値検出回路。昭和56年度電
子通信学会総合全国大会予稿No.2157p8−200 文献2……小林、中田;デイジタル処理形受信レ
ベル検出回路。昭和59年度電子通信学会総合全
国大会予稿No.2463p10−163 また次の文献には受信波包絡線が数10dBにわ
たつて変動する場合、それをまず対数圧縮したも
のを一定周期で標本化し、得られた標本よりデシ
ベル表示した平均電力または電圧を統計的に推定
する場合に有効な標本数と標本化周波数が示され
ている。
文献3……安達、吉田;レイリーフエージング下
での平均受信電力の統計的推定における有効な
標本数および標本化周波数。電子通信学会論文
誌′81/6vol.J64−B、No.6pp.556〜557 文献4……安達;レイリーフエージングにおける
受信電圧中央値の統計的推定。電子通信学会論
文誌′81/4vol.J64−B、No.4pp.336〜337 (発明の目的) 本発明は前記従来の装置の欠点を取除くために
行つたもので、与えられた一定時間内の受信波の
包絡線の度数分布から定義通りの統計的中央値を
推定でき、またその区間を刻々ずらすことによつ
て中央値の変動にも追従できるようにすることが
目的である。
(発明の構成) 第1図は本発明を実施した受信電界の中央値検
出装置の構成例を示すブロツク図である。この図
中の記号1はA/D(アナログ−デイジタル)変
換器で、その入力Lは受信波の包絡線出力または
その対数圧縮値のアナログレベル情報である。
A/D変換器1は入力Lを装置の外部より供給さ
れるサンプリングクロツクSCLの1パルス毎にデ
イジタルレベル情報LD0に変換する。2はシフト
レジスタでSCLのタイミングでLD0を遂次入力
し、nサンプル分記憶する(nの適当値について
は後に説明する)。その出力LDoはnサンプル遅
延後のレベル情報である。3はタイミング発生回
路で、サンプリングクロツクSCLの1パルス毎に
中央値検出計算のための一連の制御シークエンス
に必要な各種タイミングパルスを発生する。4は
RAM(ランダムアクセスメモリ)で、中央値検
出計算に必要なレベル情報の度数分布を記憶す
る。5はアドレス切替回路でRAM4のアドレス
Aを切替える。6はアドレス走査回路で、RAM
4の全アドレスを一巡走査する。アドレス切替回
路5はタイミング回路3から出力されるゲート切
替信号Gp,Go,Gsに従つてそれぞれLD0,LDo
よびアドレス走査回路6のアドレス走査出力AS
を切替えてRAM4のアドレスAとして出力す
る。アドレス走査回路6はタイミング回路3から
のゲート切替信号Gsによつて起動され、同じく
回路3からのアドレス走査クロツクACLのタイ
ミングでRAM4のアドレス走査を行う。7はイ
ンクリメント回路で、RAM4から読み出した内
容Dを+1加算してもとのアドレスへ格納する機
能を持ち、タイミング回路3よりの信号Gpによ
つて起動される。8は7とは逆に−1減算する機
能を持つデクリメント回路で、信号Gnによつて
起動される。9は積算回路で、アドレス走査回路
6がRAM4の全アドレスを走査する時に、これ
に同期してその全内容を積算しながらその積算出
力SUMにデイジタル値の累積度数パターンを発
生する。10は比較器で、デイジタルデータの絶
対値の大小比較を行う。この入力は1つがSUM
で、他の1つは中央値を与える累積度数の定数M
である。そして比較器10の出力DETはSUM
Mの条件成立時にHレベルとなる。11と12は
入力データを記憶保持出力するレジスタで、11
は比較器10の出力DETがLレベル→Hレベル
の立上り時点でアドレス走査回路6の出力ASの
内容を記憶保持し、さらにその記憶保持出力
ASmを、レジスタ12はA/D変換器1のサン
プリングクロツクSCLに同期して記憶保持出力す
る。この出力LDmは最新のnサンプルのレベル
分布の中央値検出出力となる。
(発明の作用) 第1図の構成による装置の作用を第2図および
第3図によつて以下に説明する。ただし説明の便
宜上電圧中央値検出のためのレベル情報のサンプ
ル数nおよびレベル区分数をいずれも11とし簡
素化している。
第2図はRAM4の記憶内容の一例図で、横軸
にアドレスA、縦軸に各アドレスのデータ内容D
の数値をそれぞれとり、棒グラフ状に表わしてい
る。括弧内の数はDの値である。ここでアドレス
Aの値0〜10(11レベル)はA/D変換器1のレ
ベル情報出力LD0の値の区分0〜10に対応してい
て、A=RAMアドレス=レベル情報であるが、
各アドレスのデータ値Dは該当するレベル情報が
得られた度数を示す。このような対応によつて
RAM4は各レベル情報値毎の度数分布を記憶す
る機能を持つている。
受信開始時点において新しいLD0が得られる度
毎に、LD0をアドレスとしてインクレメント回路
7によつて該当のアドレスのデータ値(=度数)
を増加させ、これをn(=11)サンプル分継続す
れば、初期のnサンプルでのレベル度数分布が
RAM4に得られる。いまこの時点の度数分布が
第2図の太い実線の状態であつたとすれば、次の
サンプルで新しいLD0が得られた時新しいnサン
プルの集合は新しいLD0からLDnの直前までのn
個のレベル情報の集合となり、RAM4からLDn
は捨て去られることになる。従つて度数分布も新
しいnサンプルに対応するものに更新することが
必要になる。
ここでたとえばLD0=2、LDn=6であつたと
すれば、レベル2の度数を+1増加し〔第2図の
ように(1)→(2)〕、レベル6の度数は1減少〔(4)→
(3)〕することにより、新しいサンプルの追加と旧
サンプルの消去が実行され、新しいnサンプルの
度数分布が得られることは明かである。第2図で
はこの度数分布の変化分を斜線を施した破線にて
示している。
上記のような度数分布の初期値の作成とその更
新手順を基礎とし、第2図の例を応用してA/D
変換器1から出力されるレベル情報の1サンプル
毎に新しいn個のサンプルの集合に対応して度数
分布を更新し、これから中央値を検出する動作の
一例のタイムチヤートを第3図に示した。
第3図において横軸は時間の経過を示し、左端
の記号SCL〜LDmは第1図に示した各信号を示
している。このうちSCLからACLまでおよび
DETは第1図にて説明した2値信号で、第3図
の右端にその2値のH(信号あり)とL(信号な
し)を表示している。またA(アドレス)、ASm
(レジスタ11のサンプル出力)、LDm(レジスタ
12のサンプル出力)は大小の矩形部分に数値を
記入してその内容を表わしている。D(RAM4
のデータ内容)とSUM(積算回路9の積算出力)
は横軸が時間経過であること以外はすべて第2図
の書式と同様である。
さていま第3図最上段のサンプリングクロツク
SCLの1パルスによつてA/D変換器1から新し
いレベル情報のサンプルLD0が得られると同時
に、タイミング発生回路3からはゲート切替信号
Goが“H”に立上り、RAM4のアドレスAはア
ドレス切替回路5によつてLD0(=2)となる。
従つてRAM4はアドレスLD0(=2)がアクセス
され、その内容Dの(1)がインクリメント回路7に
より+1加算され(2)に変化する。このGoの“H”
レベルの時間長TGはRAM4の1アドレスのデー
タの読み出し、+1加算格納の一組の動作を実行
するに必要な最低の長さでよい。次にGoに代つ
てゲート切替信号Gnが同じ時間長TGだけ“H”
レベルとなり、RAM4のアドレスLDn(=6)
がアクセスされ、その内容Dの(4)がデクリメント
回路8によつて−1減算され(3)に変化する。上記
は第2図で説明した内容を時間軸上で示したもの
である。以上の動作すなわち新しい度数分布の作
成が終了すると、ゲート切替信号Gsが“H”へ
立上り、RAM4のアドレスはアドレス走査回路
6のアドレス走査出力ASによつて0から10まで
走査される。これらの各アドレス指定はアドレス
走査クロツクACLに同期して行われ、かつアド
レス情報はレベル情報に対応しているから、
RAM4のデータDからレベル0〜レベル10に
該当する各度数が順次積算回路に読み出され、
ACLのタイミングで積算される。従つてその積
算出力SUMは図示のように時間軸上に展開され
る累積度数分布パターンとなる。ここでACLの
周期TAはRAM4の1アドレスのデータの読み出
しと積算の一組の動作を実行するために必要最低
限の長さでよい。さてサンプル数n(nは奇数と
する)の度数分布の中央値はその累積分布が(n
+1)/2に達する点で与えられるから、比較器
10のもう一方の定数入力MをM=(n+1)/
2=6に設定すれば、SUMMの条件成立を示
す比較器10の出力DETの立上り点のA(または
AS)の値(第3図の例では5)が中央値となる。
レジスタ11は第3図のようにこれをDETの立
上り点で記憶保持し、その出力ASmの値は前回
の中央値(第2図の例では6)から新しい中央値
(上記の5)に更新される。これがレジスタ12
によつて次のサンプリングクロツクSCLパルス到
来時に外部に中央値検知出力LDmとして出力さ
れる。
次に以上に説明した本発明による装置を一般の
陸上移動通信での受信電界強度中央値検出への実
用において課題となる諸性能すなわちレベル情報
のダイナミツクレンジ、サンプル周期、サンプル
数等についてその実現性、適合性の見地から吟味
する。
陸上移動無線通信におけるフエージングは、そ
の受信信号の包絡線レベル分布がレイリー分布則
に従ういわゆるレイリーフエージングであること
が一般に認められている。まずその包絡線レベル
のダイナミツクレンジ(レベルの最大変化範囲)
については、対数圧縮した値(デシベル、dB)
で取扱われる場合、受信機の性能にも依存するが
およそ−30〜+80dBμV(dBμVは1μVを基準とし
た対数値の20倍)すなわち110dBである。いま測
定精度を±1dB以内とし、1dBきざみで測定する
と仮定すると、レベル情報のレベル区分数はおよ
そ110となる。これは1バイト=8ビツトの2進
数で表現できる0〜255の範囲内にあり、8ビツ
トのA/D変換器を使用すれば実現できる。
次に中央値の統計的推定に必要なサンプル周期
Ts(秒)については、前記の文献3によればレイ
リーフエージングの最大ドツプラ周波数D(Hz)
に対して 1/Ts2.61D ……(1) を満足すれば有効な標準偏差を持つ中央値が得ら
れることが知られている。(1/Ts=s=標本化
周波数)。
またサンプル数nについてはnが大きくなるに
つれて中央値の標準偏差が小さくなることは明ら
かであり、前記文献4によると1dBの標準偏差を
得るのに必要な標本(サンプル)数nは下式とな
る。
n39 ……(2) 一般にフエージングの最大ドツプラ周波数D
無線周波数を(Hz)、移動体の速度をv(m/
sec)、光の速度c=3×108(m/sec)とすれば D=v/c ……(3) で表わされ、陸上移動無線に用いられる800MHz
帯ではv=100Km/hとして(3)式より D74(Hz) ……(4) (4)の条件を(1)に代入すると Ts5×10-3(秒) ……(5) となる。従つて1つの中央値を得るに要する時詰
長T=nTsは(2)と(5)より T=n・Ts≒0.195(秒) ……(6) となる。以上の数値例から第3図に示した各動作
に必要な時間長は次のようになる。
Go、GnのHレベルの時間長TGはメモリRAM
4の読み出しと格納に要する時間で、メモリの読
み出しを基本とした時間長TAの2倍でよいとす
ると、第3図より Ts2TG+(レベル区分数)・TA =(4+110)・TA114TA ……(7) となるので、(5)、(7)両式より TATs/1145×10-3/11444(μs)……(8) となる。一般のRAMの読み出し、格納速度は数
μs以下であることを考慮すれば、このTAは十分
実現可能な速度に対するものである。
また第1図のシフトレジスタ2の段数はサンプ
ル数nに等しくするから(2)式より39以上であれば
よく容易に実現できる。
さらに以上の計算速度と記憶容量が与えられる
とすれば、第1図の機能構成はA/D変換器1を
除くすべてをマイクロコンピユータによるソフト
ウエア機能に置換えることも可能であつて、この
場合はサンプル数などのパラメータを任意に設定
できるなどの汎用性が得られる。
(発明の効果) 本発明の中央値検出装置においては受信電界を
サンプルする度毎に、過去の所定のサンプル数を
総合した受信レベルの度数分布と累積度数分布を
そのつど正確に求め、これから中央値を計算し出
力するので、従来の負帰還形追値回路による方法
における中央値検出動作にあつた積分時定数によ
る遅延効果、すなわち複数サンプル間の干渉効果
をなくすことができる。また応用上必要とする範
囲の任意のサンプル数のレベル値の標本から定義
通りの中央値の標本を与えることができるので、
理論値と実測値との対応評価上適合性が高い。
さらに回路の構成ではソフトウエア化できる部
分が多く、装置の小形化、高信頼性、低コスト化
に適するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施した装置の構成例図、第
2図は第1図中のRAMの記憶内容の一例図、第
3図は第1図の構成の装置において第2図の例を
用いた中央値検出の動作例のタイムチヤートであ
る。 1……A/D変換器、2……シフトレジスタ、
3……タイミング発生回路、4……RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)、5……アドレス切替回路、
6……アドレス走査回路、7……インクリメント
回路、8……デクリメント回路、9……積算回
路、10……比較器、11,12……レジスタ、
L……アナログレベル情報、LDo,LDn……デイ
ジタルレベル情報、SCL……サンプリングクロツ
ク、A……RAMのアドレス、D……RAMのデ
ータ内容、Go,Gn,Gs……ゲート切替信号、
ACL……アドレス走査クロツク、AS……アドレ
ス走査出力、SUM……積算出力、M……中央値
を与える累積度数値、DET……比較器出力、
ASm……記憶保持出力、LDm……中央値検知出
力。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 受信波の包絡線またはその対数圧縮値を一定
    のサンプル周期を有するサンプリングクロツクで
    サンプルしこれをデイジタル数値のレベル情報に
    変換出力するA/D変換器と、そのレベル情報出
    力をnサンプル分(nは求める中央値の標準偏差
    によつて必要なサンプル数)記憶するシフトレジ
    スタと、前記レベル情報の度数分布を記憶するラ
    ンダムアクセスメモリ(RAM)と、前記サンプ
    リングクロツクに同期した各種のタイミングパル
    スを発生するタイミング発生回路と、RAMのア
    ドレスを切替えるアドレス切替回路と、RAMの
    全アドレスを一巡走査するアドレス走査回路と、
    前記サンプリングクロツクの1パルス毎に前記
    A/D変換器よりのレベル情報に対応するRAM
    のアドレスを前記アドレス切替回路を通じて指定
    すると共にそのレベル情報すなわち新規レベルの
    度数を1つだけ増加させるインクリメント回路
    と、次に前記シフトレジスタ出力によるnサンプ
    ル前のレベル情報に対応するアドレスを前記アド
    レス切替回路を通じて指定すると共にそのレベル
    情報すなわち捨てるべき古いレベルの度数を1つ
    だけ減少させるデクリメント回路と、前記インク
    リメントおよびデクリメント両回路によつて
    RAM上に記憶されるレベル情報の度数分布を常
    に最新のnサンプルに対応して更新した後前記ア
    ドレス走査回路より全レベル情報範囲に当る
    RAMのすべてのアドレスを一巡して走査指定し
    その内容すなわち度数を次々に読み出すときこれ
    を積算する積算回路と、その積算出力である累積
    度数分布がサンプル数nによつて定まる中央値を
    与える累積度数と等しいかこれより大きくなる最
    初の時点を検出する比較器と、その出力の検出時
    点のアドレス値すなわちレベル情報値を記憶する
    レジスタなどの記憶回路と、この記憶内容を次の
    サンプリングクロツクパルスに同期して中央値検
    出出力として保持出力する回路とを具備したこと
    を特徴とする受信電界の中央値検出装置。
JP14596184A 1984-07-16 1984-07-16 受信電界の中央値検出装置 Granted JPS6128875A (ja)

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JPS6128875A JPS6128875A (ja) 1986-02-08
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JPH04271532A (ja) * 1991-02-27 1992-09-28 Nec Corp 受信電界検出回路

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