説明

送信電力制御装置および送信電力制御方法

【課題】 フェージング環境や多局間干渉又は雑音環境に影響されることなく精度の高いSIRを測定することができる、送信電力制御装置および送信電力制御方法を得る。
【解決手段】 逆拡散部11がデジタル変換された受信信号を割り当てられた拡散符号により逆拡散を行い、受信電力・干渉電力測定部14が移動局からの受信電力または/および干渉電力を計算し、総受信電力計算部3が同一の受信アンテナ6において受信された各チャンネルの受信信号の総和である総受信電力を計算する。また、SIR計算部15が所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力と総受信電力とを用いて当該受信信号の信号対干渉電力比(SIR)を計算し、当該受信信号のSIRが所要のSIRに近づくように送信電力制御情報計算部16が送信電力制御情報を計算する。よって、移動局の送信電力を適切な状態に制御することが可能となる。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠近問題の解決を図った送信電力制御装置および送信電力制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、送信電力制御装置および送信電力制御方法は、例えば、無線通信システムにおける信号対干渉電力比測定装置および信号対干渉電力比測定方法並びにCDMA通信方式下での送信電力制御方法に適用される。
【0003】無線通信に使用される伝送方式としては、近年、周波数利用効率の良い多元接続方式であるスペクトラム拡散を用いた符号分割多元接続方式(CDMA)が注目されている。特に、セルラーDS/CDMA(Direct Sequence/Code DivisionMultiple Access)移動通信において、所要の回線品質を維持し加入者容量を増大させるためには、詳細を以下に述べるいわゆる遠近問題を解決する送信電力制御が重要な技術となる。
【0004】図3は、一般的なDS/CDMA通信方式を適用する無線通信システムの概念的な構成図である。この図3に示す無線通信システムは、基地局と複数の移動局(端末局)とを備えて構成されており、1つの基地局と複数の移動局との間において音声やデータ等の情報の送受信を行う。
【0005】具体的に、図3において基地局から複数の移動局への情報の送信を行うに際しては、CDMA方式では符号によって多重を行なっている。このため、同時刻に同周波数で全ての移動局向けの信号を送信することができる。また、図3に示す無線通信システムにおいて、上述した送信電力制御を実現する方法の一つとして、基地局において各移動局からの受信信号の信号対干渉電力比(SIR:Signalto Interference Ratio)の値を測定し、この値を一定に保つように移動局の送信電力を制御する閉ループ送信電力制御がある。
【0006】例えば、特開平10−247849号公報の「信号対干渉電力比測定装置及び信号対干渉電力比測定方法並びにCDMA通信方式下での送信電力制御方法」に、信号対干渉電力比測定法が詳細に述べられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のSIR測定手法では、速いフェージング環境や多局間干渉下および雑音環境下においてSIR測定精度が低下する場合がある。このような環境下で測定されたSIRに基づいて送信電力制御を行う場合には、結果的に送信電力制御そのものの精度にまで影響してしまう課題がある。
【0008】このSIR測定の精度を劣化させる原因としては、受信電力(S)に対して、干渉電力(I)値が小さいので、受信電力(S)に対してアナログ・デジタル変換のノーマライズを行うと、相対的にレベルの小さい干渉電力(I)値を量子化した値の精度が劣化する。特に、移動通信システムに特有なフェージング環境では受信信号の振幅変化が大きいので、さらに干渉電力(I)値を量子化した値の精度が劣化する問題を伴う。
【0009】本発明は、このような課題に鑑み創案されたものであり、基地局のセクタ毎に各通信チャネルの干渉電力を求めることにより、フェージング環境や多局間干渉又は雑音環境に影響されることなく精度の高いSIRを測定することができる、送信電力制御装置および送信電力制御方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するため、請求項1記載の発明の送信電力制御装置は、デジタル変換された受信信号を割り当てられた拡散符号により逆拡散を行う逆拡散部と、所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力を計算する受信電力・干渉電力測定部と、同一アンテナにおいて受信された少なくとも2チャンネルの受信信号の総和である総受信電力を計算する総受信電力計算部と、所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力と総受信電力とを用いて当該受信信号の信号対干渉電力比(SIR)を計算するSIR計算部と、当該受信信号のSIRが所要のSIRに近づくように送信電力制御情報を計算する送信電力制御情報計算部とを有して構成されたことを特徴としている。
【0011】請求項2記載の発明では、請求項1記載の送信電力制御装置は、逆拡散された信号の検波・RAKE合成を行う検波・RAKE合成部と、データ復号を行い受信ユーザデータを得るデータ復号部と、送信電力制御情報とユーザデータの符号化を行うデータ符号部とをさらに有して構成する。
【0012】請求項3記載の発明では、請求項2に記載の送信電力制御装置において、逆拡散部、受信電力・干渉電力測定部、SIR計算部、送信電力制御情報計算部、検波・RAKE合成部、データ復号部、データ符号部は、ユーザチャンネル符号化・復号化部として各ユーザのチャンネル毎に設けられて構成する。
【0013】請求項4記載の発明では、請求項1から3に記載の送信電力制御装置は、受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換部と、データ符号部で各符号化された信号を拡散多重する拡散部と、この拡散多重した信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し移動局に対して送信するデジタル・アナログ変換部とをさらに有して構成する。
【0014】請求項5記載の発明の送信電力制御方法は、デジタル変換された受信信号を割り当てられた拡散符号により逆拡散を行う逆拡散工程と、所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力を計算する受信電力・干渉電力測定工程と、同一アンテナにおいて受信された少なくとも2チャンネルの受信信号の総和である総受信電力を計算する総受信電力計算工程と、所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力と総受信電力とを用いて当該受信信号の信号対干渉電力比(SIR)を計算するSIR計算工程と、当該受信信号のSIRが所要のSIRに近づくように送信電力制御情報を計算する送信電力制御情報計算工程とを有して構成されたことを特徴としている。
【0015】請求項6記載の発明では、請求項5記載の送信電力制御方法は、送信電力制御情報とユーザデータの符号化を行うデータ符号工程と、符号化された信号を拡散多重する拡散工程と、拡散多重した信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換工程と、アナログ信号に変換された信号を移動局に対して送信する送信工程とをさらに有して構成する。
【0016】請求項7記載の発明では、請求項5または6に記載の送信電力制御方法は、送信電力制御情報計算工程において、サービス品質を満たす目標とする“SIRtarget”と通信jの上り“SIRj ”とを比較し、この比較の結果が“SIRtarget”<“SIRj ”であれば移動局の送信電力を下げるように制御する送信電力制御情報を生成し、“SIRtarget”>“SIRj ”であれば、移動局の送信電力を上げるように制御する送信電力制御情報を生成する。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明による送信電力制御装置および送信電力制御方法の、実施の形態を詳細に説明する。図1および図2を参照すると、本発明の送信電力制御装置および送信電力制御方法の一実施形態が示されている。
【0018】図1は、本発明の送信電力制御装置および送信電力制御方法の、第1の実施形態における構成を示すブロック図である。
【0019】図1において、本実施形態の信号対電力測定装置は、基地局20と、この基地局20と接続された受信アンテナ6および送信アンテナ7とで構成される。上記基地局20は、さらに分割され、ユーザチャンネル符号化・復号化部1a、…、1n、アナログ・デジタル変換部2、総受信電力計算部3、拡散部4、デジタル・アナログ変換部5、を有して構成される。
【0020】なお、基地局2の構成部であるユーザチャンネル符号化・復号化部1は、逆拡散部11、検波・RAKE合成部12、データ復号部13、受信電力・干渉電力測定部14、SIR計算部15、送信電力制御情報計算部16、データ符号部17、にさらに細分化される。
【0021】上記に構成される信号対電力測定装置において、移動局からの信号を受信アンテナ6で受信し、アナログ・デジタル変換部2においてアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号は各ユーザチャンネル符号化・復号化部1a、…、1nに送られる。
【0022】各ユーザチャンネル符号化・復号化部1では、逆拡散部11において、デジタル変換された信号を割り当てられた拡散符号により逆拡散を行う。この逆拡散された信号を、検波・RAKE合成部12において検波・RAKE合成を行い、データ復号部13においてデータ復号を行い、受信ユーザデータを得る。
【0023】また、逆拡散された信号は、受信電力・干渉電力測定部14において、受信信号と干渉電力とが計算される。一方の受信信号は、総受信電力計算部3に送られ、同一の受信アンテナ6において受信された各受信信号の総和である総受信電力を計算し、計算された総受信電力を同一アンテナの各ユーザチャンネル符号化・復号化部1a、…、1nのSIR計算部15に送る。
【0024】各ユーザチャンネル符号化・復号化部1のSIR計算部15へは、各ユーザチャンネル符号化・復号化部1の受信電力・干渉電力測定部14において計算された受信電力が送られる。SIR計算部15において、総受信電力計算部3から得られる総受信電力と受信電力・干渉電力測定部14から得られる受信信号とから、該当ユーザチャンネルのSIRが計算される。
【0025】送信電力制御情報計算部16では、移動局から送信される送信信号の当該受信装置におけるSIRが所要のSIRに近づくように、送信電力制御情報が計算される。
【0026】データ符号部17では送信電力制御情報とユーザデータの符号化を行い、符号化した信号を拡散部4に送り、この拡散部4では各符号化された信号を拡散多重し、デジタル・アナログ変換部5では拡散多重した信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、送信アンテナ7からアナログ信号に変換された信号を移動局に対して送信する。
【0027】(動作の説明)次に、この第1の実施形態の動作について説明する。受信電力・干渉電力測定部14において、通信jの上り受信電力“Sj ”が測定される。総受信電力計算部3において、下記の式1により総受信電力“Ssum”が計算される。SIR計算部15において、式2により通信jの補正上り干渉電力“I’j ”が計算され、式3により通信jの上り“SIRj ”が計算される。なお、式2中の“PGj ”は、通信jの拡散ゲインである。符号“N”は、同一アンテナにより通信を行う総通信数である。
【0028】
sum =S1 +S2 +S3 +…+SN …式1
【0029】
I’j =Ssum /PGj …式2
【0030】
SIRj =Sj /I’j …式3
【0031】送信電力制御情報計算部16において、サービス品質を満たす目標とする“SIRtarget”と通信jの上り“SIRj ”とを比較する。この比較の結果が“SIRtarget”<“SIRj ”であれば、移動局の送信電力を下げるように制御する送信電力制御情報を生成する。また、“SIRtarget”>“SIRj ”であれば、移動局の送信電力を上げるように制御する送信電力制御情報を生成する。
【0032】移動局では受信信号に含まれる送信電力制御情報を復号し、移動局の送信電力を上げるように制御する送信電力制御情報であれば、所定量だけ送信電力を上げ、移動局の送信電力を下げるのに制御する送信電力制御情報であれば、所定量だけ送信電力を下げる。これらの一連の動作により送信電力制御を高精度に行うことができる。
【0033】例えば、同一アンテナ内で通信の数が4つの場合、その内の一つの通信1のSIR1は以下のようにして計算される。通信1のS1 =10μW、通信2のS2=20μW、通信3のS3 =30μW、通信4のS4 =20μW、通信1のPGj =64であるとすると、下記となる。
【0034】式1より、下記が得られる。
sum =S1 +S2 +S3 +S4 =10+20+30+40=80[μW]
【0035】式2より、下記が得られる。
I’1 =Ssum /PG1 =80/64=1.25[μW]
【0036】式3より、下記が得られる。
SIR1 =S1 /I’1 =10/1.25=8→9.0[dB]
なお、同様に他の通信2から通信4のSIRも計算できる。
【0037】(効果の説明)以上の説明から分かるように、本実施形態の送信電力制御装置および送信電力制御方法によれば、基地局受信干渉電力を同一セクタの各無線チャネル毎に測定した受信信号電力の積算値をプロセスゲインで割ることにより、または各無線チャネル毎に測定した受信干渉電力を平均することにより、求める処理を行っている。この結果、各無線チャネル毎ではレベルが小さく量子化誤差が大きい干渉電力の計算を、多数の無線チャネルの多数の無線チャネルの受信信号電力、または干渉電力の平均値から求めることにより、計算精度を向上させることができる。干渉電力の計算精度の向上により、送信電力制御誤差マージンを小さくできるので加入者容量を大きくできる。
【0038】(他の実施形態)次に、第2の実施形態について説明する。本発明の送信電力制御装置および送信電力制御方法の第2の実施形態における構成を示すブロック図は、第1の実施形態における構成を示すブロック図である図1と同様である。第1の実施形態と異なる点は、受信電力・干渉電力測定部14から総受信電力計算部3に送られる情報が干渉電力であることのみである。
【0039】次に、この第2の実施形態の動作について説明する。受信電力・干渉電力測定部14において、通信jの上り干渉電力“Ij ”が測定される。総受信電力計算部3において、下記の式4より計算される総受信電力“Ssum ”が計算される。SIR計算部において、式2より計算される通信jの補正上り干渉電力“I’j ”が計算され、式3より通信jの上り“SIRj ”が計算される。“PGj ”は通信jの拡散ゲインである。“N”は同一アンテナにより通信を行う総通信数である。
【0040】
sum =(I1 ×PG1 +I2 ×PG2 +I3 ×PG3 +…+IN ×PGN
/N …式4
【0041】送信電力制御情報計算部16において、サービス品質を満たす目標とする“SIRtarget”と通信jの上り“SIRj ”を比較する。“SIRtarget”<“SIRj ”であれば移動局の送信電力を下げるように制御する送信電力制御情報を、“SIRtarget”>“SIRj ”であれば移動局の送信電力を上げるように制御する送信電力制御情報を生成する。移動局では受信信号に含まれる送信電力制御情報を復号し、移動局の送信電力を上げるように制御する送信電力制御情報であれば所定量だけ送信電力を上げ、移動局の送信電力を下げる制御をする送信電力制御情報であれば所定量だけ送信電力を下げる。これらの一連の動作により送信電力制御を高精度に行うことができる。
【0042】例えば、同一アンテナ内で通信の数が4つの場合、その内の一つの通信1のSIR1は以下のようにして計算される。
【0043】通信1のS1 =10μW、通信1のI1 =2μW、通信2のI2 =4μW、通信3のI3 =10μW、通信4のI4 =1μW、通信1のPG1 =64、通信2のPG2 =32、通信3のPG3 =16、通信4のPG4 =64であるとすると、上記の式4より、下記が得られる。
【0044】
sum =(I1 ×PG1 +I2 ×PG2 +I3 ×PG3 +I4 ×PG4 )/4 =(2×64+4×32+10×16+1×64)/4 =120[μW]
【0045】式2より、下記が得られる。
I’1 =Ssum /PG1 =120/64=1.875[μW]
【0046】式3より、下記が得られる。
SIR1 =S1 /I’1 =10/1.875=5.333→7.3[dB]
同様に他の通信2から通信4のSIRも計算できる。
【0047】次に、第3の実施形態について説明する。本発明の送信電力制御装置および送信電力制御方法の第3の実施形態における構成を示すブロック図は、第1の実施形態および第2の実施形態における構成を示すブロック図である図1と同様である。
【0048】第1の実施形態および第2の実施形態と異なる点は、総受信電力計算部3おいて各通信の受信電力の時間平均により平均化した値を総受信電力とすることである。時間平均により平均化することにより干渉電力の分散が小さくなり、さらにSIRの計算精度を向上できる効果がある。
【0049】(第3の実施形態を適用した実施例1)第3の実施形態を適用した実施例1は、忘却係数を用いた1次IIRフィルタによる平均化を用いている。この動作について以下に説明する。
【0050】受信電力・干渉電力測定部14において、ある時間tにおいて通信jの上り受信電力“Sj,t ”が測定される。総受信電力計算部3において、下記の式5より計算されるある時間tにおける総受信電力“Ssum,t ”が計算され、さらに、式6より過去の時間に渡り忘却係数を用いて重み付け平均された総受信電力“Ssum ”が計算される。SIR計算部15において、式2より計算される通信jの補正上り干渉電力“I’j ”が計算され、式3より通信jの上り“SIRj ”が計算される。なお、“PGj ”は通信jの拡散ゲインである。“N”は同一アンテナにより通信を行う総通信数である。“α”は忘却係数であり、“1>α≧0”の実数をとりうるが、実用上の“α”は“0.9から0.999”である。
【0051】
sum ,t=S1,t +S2,t +S3,t +…+SN,t …式5
【0052】
sum =α×Ssum +(1−α)Ssum,t …式6
【0053】図2は、実施例1に適用される忘却係数αを用いて過去の時間に渡り重み付け平均された、総受信電力“Ssum ”を求める論理回路構成例を示すブロック図である。図2中において、“Ssum,t ”は時間tにおける総受信電力であり、係数“1−α”と乗算される。総受信電力“Ssum ”はフィードバックされ係数“α”と乗算され、フィードバックされた“α×Ssum ”と“(1−α)Ssum,t ”とが加算器30で加算される。
【0054】(第3の実施形態を適用した実施例2)第3の実施形態を適用した実施例2は、一定時間の移動平均による平均化を用いている。この動作について以下に説明する。
【0055】受信電力・干渉電力測定部14において、ある時間tにおいて通信jの上り受信電力“Sj,t ”が測定される。総受信電力計算部3において、式5より計算されるある時間tにおける総受信電力“Ssum,t ”が計算され、さらに、下記の式7より過去の時間“M”に渡り平均化された総受信電力“Ssum ”が計算される。SIR計算部15において、式2より計算される通信jの補正上り干渉電力“I’j ”が計算され、式3より通信jの上り“SIRj ”が計算される。“PGj ”は通信jの拡散ゲインである。“N”は同一アンテナにより通信を行う総通信数である。
【0056】
sum =(Ssum,t +Ssum,t-1 +Ssum,t-2 +…+Ssum,t-(M-1) )/M …式7
【0057】上記の実施形態によれば、基地局のセクタ毎に総受信電力(S)または/および総干渉電力(I)値からセクタ内の各通信チャネルの干渉電力を求めることにより、フェージング環境や多局間干渉又は雑音環境に影響されることなく、より精度の高いSIRを測定することができる。
【0058】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【0059】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の送信電力制御装置および送信電力制御方法は、デジタル変換された受信信号を割り当てられた拡散符号により逆拡散を行い、所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力を計算し、同一アンテナにおいて受信された少なくとも2チャンネルの受信信号の総和である総受信電力を計算する。また、所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力と総受信電力とを用いて当該受信信号の信号対干渉電力比(SIR)を計算し、当該受信信号のSIRが所要のSIRに近づくように送信電力制御情報を計算する。
【0060】よって、移動局では受信信号に含まれる送信電力制御情報を復号し、移動局の送信電力を適切状態に制御が可能となり、送信電力制御を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の送信電力制御装置および送信電力制御方法の実施形態を示すブロック構成図である。
【図2】第3の実施形態の実施例1に適用される論理回路構成例を示すブロック図である。
【図3】従来のDS/CDMA通信方式を適用する無線通信システムの概念的な構成図である。
【符号の説明】
1 ユーザチャンネル符号化・復号化部
2 アナログ・デジタル変換部
3 総受信電力計算部
4 拡散部
5 デジタル・アナログ変換部
6 受信アンテナ
7 送信アンテナ
11 逆拡散部
12 検波・RAKE合成部
13 データ復号部
14 受信電力・干渉電力測定部
15 SIR計算部
16 送信電力制御情報計算部
17 データ符号部
20 基地局
30 加算器

【特許請求の範囲】
【請求項1】 デジタル変換された受信信号を割り当てられた拡散符号により逆拡散を行う逆拡散部と、所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力を計算する受信電力・干渉電力測定部と、同一アンテナにおいて受信された少なくとも2チャンネルの受信信号の総和である総受信電力を計算する総受信電力計算部と、前記所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力と前記総受信電力とを用いて当該受信信号の信号対干渉電力比(SIR)を計算するSIR計算部と、当該受信信号のSIRが所要のSIRに近づくように送信電力制御情報を計算する送信電力制御情報計算部と、を有して構成されたことを特徴とする送信電力制御装置。
【請求項2】 請求項1記載の送信電力制御装置は、前記逆拡散された信号の検波・RAKE合成を行う検波・RAKE合成部と、データ復号を行い受信ユーザデータを得るデータ復号部と、前記送信電力制御情報とユーザデータの符号化を行うデータ符号部と、をさらに有して構成されたことを特徴とする送信電力制御装置。
【請求項3】 請求項2に記載の送信電力制御装置において、前記逆拡散部、受信電力・干渉電力測定部、SIR計算部、送信電力制御情報計算部、検波・RAKE合成部、データ復号部、データ符号部は、ユーザチャンネル符号化・復号化部として各ユーザの前記チャンネル毎に設けられて構成されたことを特徴とする送信電力制御装置。
【請求項4】 請求項1から3に記載の送信電力制御装置は、受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換部と、前記データ符号部で各符号化された信号を拡散多重する拡散部と、該拡散多重した信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し移動局に対して送信するデジタル・アナログ変換部と、をさらに有して構成されたことを特徴とする送信電力制御装置。
【請求項5】 デジタル変換された受信信号を割り当てられた拡散符号により逆拡散を行う逆拡散工程と、所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力を計算する受信電力・干渉電力測定工程と、同一アンテナにおいて受信された少なくとも2チャンネルの受信信号の総和である総受信電力を計算する総受信電力計算工程と、前記所定の移動局からの受信電力または/および干渉電力と前記総受信電力とを用いて当該受信信号の信号対干渉電力比(SIR)を計算するSIR計算工程と、当該受信信号のSIRが所要のSIRに近づくように送信電力制御情報を計算する送信電力制御情報計算工程と、を有して構成されたことを特徴とする送信電力制御方法。
【請求項6】 請求項5記載の送信電力制御方法は、前記送信電力制御情報とユーザデータの符号化を行うデータ符号工程と、前記符号化された信号を拡散多重する拡散工程と、前記拡散多重した信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換工程と、前記アナログ信号に変換された信号を移動局に対して送信する送信工程と、をさらに有して構成されたことを特徴とする送信電力制御方法。
【請求項7】 請求項5または6に記載の送信電力制御方法は、前記送信電力制御情報計算工程において、サービス品質を満たす目標とする“SIRtarget”と通信jの上り“SIRj”とを比較し、この比較の結果が“SIRtarget”<“SIRj ”であれば移動局の送信電力を下げるように制御する送信電力制御情報を生成し、“SIRtarget”>“SIRj ”であれば、移動局の送信電力を上げるように制御する送信電力制御情報を生成する、ことを特徴とする送信電力制御方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2001−77724(P2001−77724A)
【公開日】平成13年3月23日(2001.3.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願平11−253534
【出願日】平成11年9月7日(1999.9.7)
【出願人】(000004237)日本電気株式会社 (19,353)
【Fターム(参考)】