JP2785804B2 - 移動通信システム - Google Patents
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-
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Description
う送信電力制御回路を備えた移動通信システムに係わ
り、特に直接拡散符号分割多元接続方式を使用した自動
車電話や携帯電話システムに好適な移動通信システムに
関する。
してのセルラシステムには、従来から各種の方式が存在
する。時分割多元接続方式(TDMA)を用いた日本標
準方式(PDC:RCR STD 27)や、北米標準
方式(TIA IS54)や、ヨーロッパ標準方式(E
TSI GSM)および符号分割多元接続方式(CDM
A)を用いた北米標準方式(TIA IS95)がこれ
らの方式として知られている。
テムでは、複数の移動機が1つの基地局に同一の周波数
の電波を使用して接続される。このセルラシステムで
は、基地局が複数の移動機からの受信信号電力を等しく
するような回線送信電力制御技術を使用する必要があ
る。その理由を説明する。例えば、1つの移動機からの
受信電力が他の移動機からの受信電力に比べて10倍で
あったとする。この10倍の受信電力となる移動機は、
他の移動機からの受信電力に対して10倍の干渉妨害を
与えており、言い換えれば他の移動機10台分の干渉妨
害を与えていることになる。このことは、基地局におけ
るすべての移動機からの受信電力が等しい場合と比べ
て、このように1つの移動機からの受信電力が他の移動
機からの受信電力に比べて10倍であると、1つの基地
局に同時に接続できる移動機あるいはチャネルの数が9
台分、すなわち9チャネル分減少することになる。
式を用いるセルラシステムでは、基地局が受信する各移
動機の受信電力を等しくするような送信電力制御を行う
必要があり、この制御が正しく機能しないとシステム容
量としての同時に接続可能なチャネル数が大きく減少す
るという問題がある。
式における上り回線の送信電力制御の詳細については、
例えばTIA発行の資料TIA/EIA/IS−95−
A、6章および7章に記載されている。移動機の送信に
ついては、オープンループパワーコントロールと、クロ
ーズドループパワーコントロールによって制御が行われ
ている。ここで、オープンループパワーコントロールと
は、下り回線の受信電力を移動機が測定し、基地局送信
電力との差から伝搬ロスを推定して、移動機の送信電力
を決めるものである(TIA発行の資料TIA/EIA
/IS−95−Aの6.1.2.3.1の「Estimated
Open Loop Output Power」およびこの文献の6.1.
2.4.1の「Open Loop Estimation」)。このオープ
ンループパワーコントロールでは、下り回線と上り回線
の周波数が異なっている。このため、下り伝送ロスと上
り伝送ロスとは必ずしも一致しない。したがって、この
オープンループパワーコントロールだけでは大まかな送
信電力制御しか行うことができない。
ルでは、1.25ms(ミリ秒)のタイムスロットを単
位として、基地局が受信電力を測定し、基準値と比べて
の大小を判断するようになっている。そして、基地局は
下り回線の次々のスロットで、基準値よりも大きいと判
断した場合には−1dB(デシベル)だけ移動機の送信
電力を変更するように指示を出す。基準値よりも小さい
と判断した場合には、+1dBだけ移動機の送信電力を
変更するように指示を出す。移動機は、基地局から受け
た送信電力変更のための指示に従って、指示を受けた次
のスロットで送信電力を変更することになる(TIA発
行の資料TIA/EIA/IS−95−Aの6.1.
2.4.2の「Closed Loop Correction」およびこの文
献の7.1.3.1.7の「Power Control Subchanne
l」)。
式は、可変レート音声ボコーダ(音声符号化器)をサポ
ートしている。すなわち、通常の通信チャネル(TC
H)のビットレートである9600bps(ビット/
秒)に対して、音声を発していない区間(無声区間)で
はビットレートをこの1/2から1/8に低減し、他の
チャネルに対する干渉を少なくしている。具体的には、
20msの1フレームは、1.25msごとの16個の
タイムスロットに分割されているが、そのうちの1/2
から1/8のタイムスロットを疑似ランダム変数を使用
して選択送信を行い、これ以外は送信を停止することで
可変レート伝送を実現している。基地局では、該当のタ
イムスロットで送信されているか否かにかかわらず、上
記した手順に従って送信電力の変更の指示を行う。移動
機の方は、本当に送信を行ったタイムスロットに対応し
た送信電力の変更指示のみに従って、送信電力を変更す
る。
変動、すなわちフェージングやシャドウイングが十分ゆ
っくりしている場合には、オープンループパワーコント
ロールとクローズドループパワーコントロールにより、
基地局における移動機の受信電力を±1dBの範囲に制
御することが可能である。
に(TIA発行の資料TIA/EIA/IS−95−A
の6.1.3.1「Reverse CDMA Channel Signal
s」)、上り回線は64ary直交変調(64ary Ortho
gonal Modulator)されており、非同期検波を行った
後、レイク(RAKE)合成およびアンテナダイバーシ
ティ合成が行われる。受信電力は、この合成電力を測定
することにより求められている。
多元接続方式を用いた北米標準方式で使用されているク
ローズドループパワーコントロール方法では、移動機が
例えば第Nスロットで送信した電力を基地局で測定した
ものとすると、第N+2スロットで基地局が送信電力の
変更指示を行い、第N+3スロットで移動機の送信電力
が修正される。すなわち、3スロット分の制御遅延が存
在する。1スロットが前記した1.25msとすると、
3.75msの制御遅延が存在することになる。
制御遅延としての3.75ms、すなわち1/267H
zと比較して伝送路の変動が十分ゆっくりしたものであ
る場合は問題ないが、変動が速くなると送信電力の制御
が不可能になる。特に、例えば2G(ギガ)Hzという
ように高い周波数が使用される場合には、伝送路の変動
がより速くなる傾向にあり、制御上問題となる。
北米標準方式では制御周期(1スロット=1.25m
s)に比べて制御遅延が大きい(3スロット=3.75
ms)。このため、伝送路変動が緩やかなときには制御
周期の4倍の周期(12スロット=15ms)で発振状
態となり、また伝送路変動が速いときには追従が不可能
なため、共に送信電力の制御を行わない場合よりも電力
制御の誤差を大きくしてしまうという問題があった。
うために、先に説明した例のように間欠送信を行う場合
には問題がより顕著となる。間引くスロット数が増加す
ると、制御間隔が長くなってしまい、ますます速い伝送
路変動に追従できなくなるからである。
従できないような速いフェージングに対しては、インタ
ーリブと誤り訂正が効果的である。そこで符号分割多元
接続方式を用いた北米標準方式ではクローズドループパ
ワーコントロールとインターリブおよび誤り訂正符号を
組み合わせて用いることによって、すべての速さのフェ
ージングに対して一定の受信品質を保つようになってい
る。このようなインターリブおよび誤り訂正符号との組
み合わせは、自チャネルの品質を向上させる上には有効
であるが、送信電力の制御誤差による平均送信電力の増
加に伴う他チャネルへの干渉妨害の増加を避ける上での
解決とはならない。
標準方式のように符号分割多元接続方式を使用し、上り
回線の送信電力の制御誤差を少なくすることにより、他
チャネルに与える干渉妨害を低減することのできる送信
電力の制御を行う移動通信システムを提供することにあ
る。
対して送信電力の制御誤差が増加せず、非常にゆっくり
したフェージングに対して発振現象を起こさず、可変レ
ートに対応した間欠送信に対して送信電力の制御誤差の
増加を抑えて、他チャネルに与える干渉妨害を低減し、
周波数帯域当たりの同時に使用できるチャネル数を増加
して、システム容量としての収容可能なユーザ数を増加
させることのできる送信電力の制御を行う移動通信シス
テムを提供することにある。
は、(イ)同相成分と直交成分で表わされるキャリア信
号点を一定周期で検出するキャリア信号点検出手段と、
このキャリア信号点検出手段の検出したキャリア信号点
の振幅を過去の送信電力制御値によって補正する振幅補
正手段と、この振幅補正手段によって振幅の補正された
キャリア信号点を使用して次に送信電力制御が行われる
時点でのキャリア信号点を予測する予測手段と、この予
測手段によって予測されたキャリア信号点の電力を予め
定めた基準値と比較する比較手段と、この比較手段の比
較結果を基にして前記した次に送信電力制御が行われる
時点での送信電力制御値を生成する送信電力制御手段
と、この送信電力制御手段の生成した送信電力制御値を
記憶して振幅補正手段に前記した過去の送信電力制御値
として供給するためのメモリと、送信電力制御値を送信
する送信手段とを備えた送信電力制御回路を有する基地
局と、(ロ)この基地局に互いに同一周波数の電波を使
用して接続され、かつ基地局から送られてくる送信電力
制御値によって基地局での受信信号電力が互いに等しく
なるように送信電力の制御を受ける複数の移動機とを移
動通信システムに具備させる。
分と直交成分で表わされるキャリア信号点を一定周期で
検出するキャリア信号点検出手段を用意し、これによっ
て検出されたキャリア信号点の振幅を過去の送信電力制
御値によって補正し、これを用いて予測手段で次に送信
電力制御が行われる時点でのキャリア信号点を予測する
ことにした。そして、予測されたキャリア信号点の電力
を予め定めた基準値と比較し、この比較結果を基にして
次に送信電力制御が行われる時点での送信電力制御値を
生成して移動機に対して送信することにしている。これ
により、移動機側では基地局から送られてくる送信電力
制御値によって基地局での受信信号電力が互いに等しく
なるように送信電力の制御を受けることができる。
移動通信システムでキャリア信号点検出手段は、一定周
期で挿入されたパイロットシンボルを検出することによ
ってキャリア信号点を検出することを特徴としている。
移動通信システムでキャリア信号点検出手段は、M値直
交変調されたデータ信号点を検出することによりキャリ
ア信号点を検出することを特徴としている。M値直交変
調(M−ary直交変調)は、M個の互いに直交する符
号系列のうち、送信する情報に応じて1つを選んで送信
する変調方式である。Mが2m であるならば、1つの符
号でmビットの情報を伝送することができる。これは従
来の北米標準方式(TIA IS95)で採用されてい
る。
移動通信システムで予測手段は、最後に受信した2つの
キャリア信号点の振幅補正値を外挿することで予測値を
求めることを特徴としている。
移動通信システムで予測手段は、最後に受信した複数個
のキャリア信号点の振幅補正値を最小二乗直線近似する
ことにより予測値を求めることを特徴としている。
移動通信システムで予測手段は、最後に受信した複数個
のキャリア信号点の振幅補正値から最小二乗線形近似す
ることにより予測値を求めることを特徴としている。す
なわち、請求項5記載の発明では、誤差の二乗和が最小
になる直線で近似を行うのに対して、請求項6記載の発
明では通常直線近似とはならない最小二乗予測を行う点
が相違する。
路で到達する無線信号のそれぞれに対して経路ごとに用
意され、同相成分と直交成分で表わされるキャリア信号
点を一定周期で検出する経路別キャリア信号点検出手段
と、これらキャリア信号点検出手段に対応して経路別に
設けられ、キャリア信号点検出したキャリア信号点の振
幅を過去の送信電力制御値によってそれぞれ補正する経
路別振幅補正手段と、これら経路別振幅補正手段に対応
して経路別に設けられ、経路別振幅補正手段によって振
幅の補正されたキャリア信号点を使用して次に送信電力
制御が行われる時点でのキャリア信号点を経路別に予測
する経路別予測手段と、これら経路別予測手段によって
予測されたキャリア信号点の電力を加算合成する合成手
段と、この合成手段によって得られる合成電力を予め定
めた基準値と比較する比較手段と、この比較手段の比較
結果を基にして前記した次に送信電力制御が行われる時
点での送信電力制御値を生成する送信電力制御手段と、
この送信電力制御手段の生成した送信電力制御値を記憶
して経路別振幅補正手段に前記した過去の送信電力制御
値として供給するためのメモリと、送信電力制御値を送
信する送信手段とを備えた送信電力制御回路を有する基
地局と、(ロ)この基地局に互いに同一周波数の電波を
使用して接続され、かつ基地局から送られてくる送信電
力制御値によって基地局での受信信号電力が互いに等し
くなるように送信電力の制御を受ける複数の移動機とを
移動通信システムが具備し、直接拡散符号分割多元接続
方式で通信が行われることを特徴としている。
散符号分割多元接続方式(DS−CDMA)を用いてレ
イク(RAKE)合成を行う場合の送信電力の制御の手
法を扱っている。移動通信では無線信号が建物、山等の
物体で反射して複数の経路(マルチパス)を経て受信機
に到達する。直接拡散符号分割多元接続方式を使用した
場合には、その各経路の遅延時間差が拡散符号の1チッ
プよりも大きい経路(マルチパス)を分離することがで
きる。したがって、直接拡散符号分割多元接続方式を用
いる場合には、各経路の受信手段を、後に説明するよう
にRAKE合成して、受信特性を向上させることが一般
的に行われている。請求項7記載の発明では、経路別に
「キャリア信号点検出手段」と「振幅補正手段」および
「予測手段」を配置している。「合成手段」以降はRA
KE合成に用いるために1組あればよく、この点は請求
項1記載の発明と同様である。
信号を受信し複素ベースバンド信号に変換する無線受信
手段と、変換後の符号分割多重化された複素ベースバン
ド信号に拡散符号のレプリカをかけることにより自チャ
ネルの信号を抽出する逆拡散手段と、この逆拡散手段の
出力をパイロットシンボルとデータシンボルに分離する
多重分離手段と、この多重分離手段から時間的に連続し
て入力される隣接したパイロットシンボルを同相加算し
て信号対雑音電力比を向上させるパイロットシンボル同
相加算手段と、この同相加算されたパイロットシンボル
の振幅を過去の送信電力制御値に従って補正する振幅補
正手段と、この振幅補正手段によって補正されたパイロ
ットシンボルを用いて次に送信電力制御を行う時点のパ
イロットシンボルの受信信号点を予測する予測手段と、
この予測手段によって予測されたパイロットシンボルの
受信電力を予め定めた基準値と比較する比較手段と、こ
の比較手段の比較結果を基にして前記した次に送信電力
制御が行われる時点での送信電力制御値を生成する送信
電力制御手段と、この送信電力制御手段の生成した送信
電力制御値を記憶して振幅補正手段に前記した過去の送
信電力制御値として供給するためのメモリと、送信電力
制御値を送信する送信手段とを備えた送信電力制御回路
を有する基地局と、(ロ)この基地局に互いに同一周波
数の電波を使用して接続され、かつ基地局から送られて
くる送信電力制御値によって基地局での受信信号電力が
互いに等しくなるように送信電力の制御を受ける複数の
移動機とを移動通信システムが具備し、直接拡散符号分
割多元接続方式で通信が行われることを特徴としてい
る。
記載の発明を更に具体化したものである。
信号を受信し複素ベースバンド信号に変換する無線受信
手段と、変換後の符号分割多重化された複素ベースバン
ド信号を逆拡散して自チャネルの信号を抽出する逆拡散
手段と、複素ベースバンド信号とM個(Mは正の整数)
の直交符号のそれぞれとの相関値を計算する直交復調手
段と、これらM個の相関値のうちで電力が最大となる1
つの信号を選択する選択手段と、過去の送信電力制御値
に応じて選択手段が選択した相関値の振幅を補正する振
幅補正手段と、振幅補正済みの相関値信号を用いて次に
送信電力制御が行われる時点での信号点を予測する予測
手段と、この予測した信号点の振幅を予め定めた基準値
と比較する比較手段と、この比較手段の比較結果に基づ
いて前記した次に送信電力制御が行われる時点での送信
電力制御値を生成する送信電力制御手段と、この送信電
力制御手段の生成した送信電力制御値を記憶して振幅補
正手段に前記した過去の送信電力制御値として供給する
ためのメモリと、送信電力制御値を送信する送信手段と
を備えた送信電力制御回路を有する基地局と、(ロ)こ
の基地局に互いに同一周波数の電波を使用して接続さ
れ、かつ基地局から送られてくる送信電力制御値によっ
て基地局での受信信号電力が互いに等しくなるように送
信電力の制御を受ける複数の移動機とを移動通信システ
ムが具備し、直接拡散符号分割多元接続方式とM値直交
変調で通信が行われることを特徴としている。
記載の発明を更に具体化したものである。
システムの基地局の送受信部を示したものである。この
移動通信システムでは符号分割多元接続方式を使用して
基地局と移動機の間で通信が行われる。
1と、このアンテナ101に接続された送受共用器(デ
ュープレクサ)102と、無線送信部103に代表され
る送信部104と、無線受信器105に代表される受信
部106から構成されている。
は、無線帯域の受信信号を複素ベースバンド信号に変換
する。この複素ベースバンド信号は、同相成分と直交成
分の2つの信号からなっている。この複素ベースバンド
信号は逆拡散回路111に入力される。逆拡散回路11
1は、符号分割多重化された複素ベースバンド信号にレ
プリカをかけることにより、自チャネルの信号を抽出す
る。逆拡散回路111の出力は、多重分離回路112に
入力される。多重分離回路112は入力された信号をパ
イロットシンボル(PL)とデータに分離する。パイロ
ットシンボルは、パイロットシンボル同相加算回路11
3に入力される。
は、時間的に連続して受信される複数のパイロットシン
ボルを同相加算することにより、パイロットシンボルの
信号対雑音電力比を向上させる回路である。パイロット
シンボル同相加算回路113の出力は振幅補正回路11
4に入力される。振幅補正回路114は、メモリ115
から得られる過去の送信電力制御ビット(TPCビッ
ト)116を入力して、過去の送信電力の制御値に応じ
てパイロット信号の振幅を補正する。ここで送信電力制
御ビットとは、該当する移動機の送信電力の増減を指示
するビットである。予測回路117は、現在および過去
の振幅を補正した後のパイロットシンボルを複素平面上
で外挿あるいは線形予測を行うことにより、送信電力の
制御を行うスロットにおけるパイロット信号を予測す
る。ここで複素平面とは、同相成分を実数軸で、直交成
分を虚数軸で表わした平面をいう。
ボルの振幅と振幅についての基準値118とは比較回路
119に入力されて比較される。比較結果は送信電力制
御回路121に入力され、前記した送信電力制御ビット
116が生成される。この送信電力制御ビット116は
メモリ115に記憶される。
ータは、パイロットシンボル内挿同期検波回路122に
入力される。パイロットシンボル内挿同期検波回路12
2は、パイロットシンボル同相加算回路113からスロ
ット両端の同相加算されたパイロットシンボルを内挿し
て、同期検波の参照信号とする。この検波回路122か
ら出力される検波信号は判定回路124に入力されて判
定され、受信データ125が出力されることになる。
131と送信電力制御ビット116およびパイロットシ
ンボル132を入力する多重化回路(MUX)133を
備えている。多重化回路133はこれら3つの入力を時
分割多重化し、拡散回路135に入力する。拡散回路1
35は、拡散符号によりスペクトラム拡散を行う。拡散
回路135の出力は無線送信部103に入力され、ベー
スバンド信号を無線帯域信号に変換し増幅して、送受共
用器102を介してアンテナ101から送信するように
なっている。
ら出力される受信信号の電力と基準電力とを比較してい
るが、すでに説明した符号分割多元接続方式を用いた北
米標準方式等の従来技術でも使用されているように、受
信信号電力対(雑音電力と干渉電力の和)を所定の基準
値と比較することも可能である。また、判定回路124
は、単純に信号の正負によってデータの“0”と“1”
を判定することも可能であるし、通信品質をより向上さ
せるために、デインタリーブおよび誤り訂正(例えば多
値信号を用いて誤り訂正を行うようにした軟判定Vit
erbi(ビタビ)デコーダ)とも組み合わせることが
できる。
移動機の送受信部を示したものである。送受信部200
は、アンテナ201と、このアンテナ201に接続され
た送受共用器202と、無線送信部203に代表される
送信部204と、無線受信器205に代表される受信部
206から構成されている。
は、無線帯域の受信信号を複素ベースバンド信号に変換
する。この複素ベースバンド信号は、同相成分と直交成
分の2つの信号である。この複素ベースバンド信号は逆
拡散回路211に入力される。逆拡散回路211は、符
号分割多重化された複素ベースバンド信号を逆拡散して
自チャネルの信号を抽出する。逆拡散回路211の出力
は、第1の多重分離回路212に入力される。第1の多
重分離回路212は入力された信号をパイロットシンボ
ル(PL)とデータに分離する。パイロットシンボル
は、パイロットシンボル同相加算回路213に入力され
る。
は、時間的に連続して受信される複数のパイロットシン
ボルを同相加算することにより、パイロットシンボルの
信号対雑音電力比を向上させる回路である。
れたデータはパイロットシンボル内挿同期検波回路22
2に入力される。パイロットシンボル内挿同期検波回路
222は、パイロットシンボル同相加算回路213から
スロット両端の同相加算されたパイロットシンボルを内
挿して、同期検波の参照信号とする。この内挿同期検波
回路222から出力される検波信号は第2の多重分離回
路223に入力されて、データ部分と送信電力制御ビッ
ト部分に分離される。このうちのデータ部分の検波信号
は第1の判定回路224に入力されて判定され、受信デ
ータ225が出力される。また、送信電力制御ビット部
分の検波信号は第2の判定回路226に入力されて判定
され、送信電力制御ビット227が出力される。
ロットシンボル232を入力する多重化回路(MUX)
233を備えている。多重化回路233はこれら2つの
入力を時分割多重化し、拡散回路235に入力する。拡
散回路235は、拡散符号によりスペクトラム拡散を行
う。拡散回路235の出力は可変アンプ236に入力さ
れ、第2の判定回路226から出力される送信電力制御
ビット227に従って送信電力を増減させるようになっ
ている。したがって、可変アンプ236は可変減衰器で
構成することも可能である。可変アンプ236の出力は
無線送信部203に入力され、ベースバンド信号を無線
帯域信号に変換し増幅して、送受共用器202を介して
アンテナ201から送信するようになっている。
ける移動機と基地局の間でのデータのやりとりと、基地
局における回路の動作タイミングを表わしたものであ
る。この図3では、説明を簡単にするために2スロット
に1回だけ送信を行う場合、すなわち最大ビットレート
の1/2のビットレートで送受信を行う場合を示してい
る。本実施例の移動通信システムでは、連続送信を行っ
たり、最大ビットレートの1/2のビットレートよりも
っと低いレートで通信を行うことができるが、これにつ
いても同様に図で表現することができる。
号3011 、3013 、……と基地局のこれらスロット
ごとの受信信号3021 、3023 、……および基地局
の各スロットの送信信号3032 、3034 ……におけ
る“1”、“2”、“3”等の添字は、スロットの番号
を表わしている。図3から了解されるように、各スロッ
トの信号301〜303は、パイロットシンボル内挿同
期検波が容易に行えるように、複数のパイロットシンボ
ル(PL)をスロットの両端に配置して、データ(da
ta)を挟んだフォーマットとなっている。
るために、基地局の送信と移動機の送信は約1スロット
だけずれたタイミングで行われるようになっている。基
地局における第1のスロットの受信信号3021 は、図
1に示した多重分離回路112でパイロットシンボルの
部分とデータの部分に分離され、両端に位置するパイロ
ットシンボルはそれぞれ同相加算される。これを図3の
第1のスロットにおける“r0”と“r1”で、また第
3のスロットにおける“r2”と“r3”で示してい
る。第5のスロット以降については図示していないが同
様である。
ボルレートが十分に速い場合には、隣接して配置された
シンボル間でキャリア位相および振幅の変動がほとんど
無いと考えられる。このため、隣接したパイロットシン
ボルを同相加算することにより、加算したシンボル数分
だけ信号対雑音電力比が向上したパイロットシンボルを
得ることができる。この同相加算されたパイロットシン
ボル“r0、r1、r2、r3、……”は、パイロット
シンボルを受信した時刻におけるキャリアの振幅および
位相を複素平面上(同相成分、直交成分)で表わす信号
と考えることができる。
における移動機の送信電力が一定であるならば、受信し
たパイロットシンボルは伝送路変動を表わしていると見
なすことができる。パイロットシンボルの間隔すなわち
スロット長がフェージング周波数に比べて十分に短いと
見なすことができるならば、パイロットシンボルの軌跡
は滑らかな曲線となる。しかしながら、符号分割多元接
続方式による移動機では、送信電力制御が行われるた
め、受信したパイロットシンボルの軌跡は滑らかな曲線
で表わすことができない。
伝送路変動のみが表わされるようにするために、本実施
例の移動通信システムでは過去の送信電力制御の履歴に
応じて受信パイロットシンボルの振幅補正を行ってい
る。例えば図3に示した第3スロットにおいて、現スロ
ット(この場合は第3スロット)のパイロット信号“r
0”、“r1”と2スロット前、すなわち第1スロット
のパイロット信号“r2”、“r3”を用いて、第5ス
ロットにおける伝送路変動を予測することにする。
機の送信電力に対して、2スロット前の第1スロットの
移動機の送信電力が例えば1dBだけ低かったとする。
2スロット前に受信したパイロット信号“r0”、“r
1”の振幅を1dBだけ大きくした信号“r0′”、
“r1′”に補正することで、予測に用いる全パイロッ
ト間で送信電力制御の影響を除去することができる。こ
のようにして振幅が補正されたパイロット信号“r
0′”、“r1′”および“r2”、“r3”を用いて
次の次のスロットすなわち第5スロットにおけるパイロ
ット信号の存在する点を複素平面上で外挿あるいは線形
予測する。そして、その予測値の電力と基準値を比較し
て、その差異を最小とするように送信電力制御ビット1
16(図1)を生成する。この送信電力制御ビット11
6は、次のスロットとしての第4スロットで基地局から
移動機宛に送信されることになる。移動機は、受信した
送信電力制御ビットの指示に従って、その次のスロット
としての第5スロットの送信電力を増減することにな
る。
複素平面上での予測を説明するためのものである。この
図で横軸は同相成分としてのI成分を表わしており、縦
軸は直交成分としてのQ成分を表わしている。また、一
点鎖線で示した円401は、送信電力制御の基準値を示
している。この図4では、第1スロットにおけるパイロ
ットシンボル(同相加算したもの)を“r1”と“r
2”で、第3スロットにおけるパイロットシンボルを
“r3”と“r4”でそれぞれ示している。第1スロッ
トと第3スロットの間で送信電力制御が行われ、移動機
の送信電力が変更されている。このため、パイロットシ
ンボル“r2”と“r3”の振幅は不連続となってい
る。
よび“r2′”は、振幅補正を行い、第1スロットの移
動機の送信電力が第3スロットの移動機の送信電力に等
しいと仮定したときのものを示している。振幅補正を行
うことにより、移動機の送信電力制御の影響を除去する
ことができる。そして、パイロットシンボルの軌跡は、
図で矢印の連続として示したように滑らかな曲線上に乗
るようになる。各パイロットシンボル“r1′”、“r
2′”、“r3”、“r4”を用いて第5スロットのパ
イロットシンボルを予測した点が“r5# ”および“r
6# ”である。これらのパイロットシンボル“r5# ”
および“r6# ”は円401で示した基準値よりも大き
く外側にずれている。従って、第5スロットの移動機の
送信電力を下げる制御が行われる。これにより、実際に
第5スロットで受信するパイロットシンボル“r5”、
“r6”は、×印で示したように円401で示した基準
値に近い位置とすることが可能になる。
電力制御では、第3スロットの受信レベルのみを測定
し、その測定値と基準値の大小を比較して移動機の送信
電力を制御していた。この従来の手法を図4に示すケー
スに当てはめると、パイロットシンボル“r3”、“r
4”が円401とほぼ一致して第3スロットの受信レベ
ルがほぼ基準値と一致する。そこで、第5スロットの送
信電力を変更しないような指示が行われることになる。
この結果、第5スロットの受信電力は、パイロットシン
ボル“r5# ”および“r6# ”で示す点となり、基準
値を大幅にオーバすることになって、他のチャネルに大
きな干渉を与えることになる。
ボルを使用して次のスロットにおけるパイロット信号を
予測するには各種の手法を採ることができる。本実施例
では以下のに示す手法を採用するが、あるいはに
示す手法も採ることが可能である。 1スロット内の両端のパイロットシンボルを用いて直
線外挿を行うことにより予測する手法。 最後に受信したN個の振幅補正後のパイロットシンボ
ルに対する最小二乗誤差の直線を求め、外挿することに
より予測する手法。 最後に受信したN個の振幅補正後のパイロットシンボ
ルを用いて、線形予測を行う手法。この手法では、予測
係数は過去の短時間のパイロットシンボルに対して最小
二乗誤差となる値を用いる。
明を簡単にするため、同相加算後のパイロットシンボル
は一定時間間隔で得られるものと仮定する。また、n番
目の振幅補正後のパイロットシンボルを“r(n)”と
し、予測値を“r(n)# ”とする。これら“r
(n)”、“r(n)# ”は複素数のため、これらの成
分を個別に表現できるようにするために、同相成分には
添字Iを、直交成分には添字Qを付けることにする。す
なわち、これらは次のように表わされる。 r(n) =rI (n)+j×rQ (n) r(n)# =rI (n)# +j×rQ (n)#
端のパイロットシンボルを用いた直線外挿は、最も簡単
に予測を行うことができる。 r(n)# =2×r(n−1)−r(n−2)
正後のパイロットシンボルに対する最小二乗誤差の直線
を求め、外挿することにより予測する手法について説明
する。この最小二乗誤差の直線は、同相成分と直交成分
のそれぞれに対して、以下の値を最小とするaI 、
bI 、aQ 、bQ を求めることで得られる。すなわち、
同相成分(I成分)と直交成分(Q成分)の各々に対し
て、時刻を横軸に、同相成分または直交成分の値を縦軸
として最小二乗直線近時を行い、直線の傾きが−a
I (または−aQ )で、時点nにおける値がbI (また
はbQ )となる直線が得られる。
挿による手法と一致することになる。
正後のパイロットシンボルを用いて、線形予測を行う手
法について説明する。この場合の予測値は、次の式で表
わすことができる。
形予測係数であり、二乗予測誤差の期待値を最小とする
値である。この期待値は、次の式で表わされる。
を表わすものとする。
(正規方程式)を解けばよい。
短時間平均値を次の期待値の代わりに用いることができ
る。 E[r(n−j)* ×r(n−i)]
ける受信部を示したものである。この基地局の送信部お
よび移動機の構成は図1および図2に示した先の実施例
と同一であるので、これらの図示は省略する。符号分割
多元接続方式では、伝送路のマルチパス特性を用いて、
マルチパスダイバーシティを行うことができる。この第
1の変形例の移動通信システムにおける受信部501
は、このマルチパスダイバーシティを行う受信機(いわ
ゆるRAKE(レイク)受信機)を実現している。
502を、同相成分と直交成分の2信号から構成される
複素ベースバンド信号に変換するための無線受信機50
3を備えている。この複素ベースバンド信号は逆拡散回
路505に入力される。逆拡散回路505は、符号分割
多重化された複素ベースバンド信号を逆拡散して自チャ
ネルの信号を抽出する。逆拡散回路505の出力は、多
重分離回路506に入力される。多重分離回路506は
入力された信号をパイロットシンボル(PL)とデータ
に分離する。パイロットシンボルは、パイロットシンボ
ル同相加算回路507に入力される。
は、時間的に連続して受信される複数のパイロットシン
ボルを同相加算することにより、パイロットシンボルの
信号対雑音電力比を向上させる回路である。パイロット
シンボル同相加算回路507の出力は振幅補正回路50
8に入力される。振幅補正回路508は、メモリ509
から得られる過去の送信電力制御ビット(TPCビッ
ト)511を入力して、過去の送信電力の制御値に応じ
てパイロット信号の振幅を補正する。予測回路512
は、現在および過去の振幅を補正した後のパイロットシ
ンボルを複素平面上で外挿あるいは線形予測を行うこと
により、送信電力の制御を行うスロットにおけるパイロ
ット信号を予測する。
13に入力され、以上説明した逆拡散回路505、多重
分離回路506、パイロットシンボル同相加算回路50
7、予測回路512および次に説明するパイロットシン
ボル内挿同期検波回路521をそれぞれ有する構成の複
数のRAKEフィンガ514で予測されたパイロットシ
ンボルの電力との和が求められる。第1の合成回路51
3の出力は、比較回路515に入力されて基準値516
と比較される。比較回路515の比較結果は送信電力制
御回路517に入力され、送信電力制御ビット518が
生成される。送信電力制御ビット518は、移動機の送
信電力の増減の指示を行うビットである。送信電力制御
ビット518はメモリ509に記憶される。
ータは、パイロットシンボル内挿同期検波回路521に
入力される。パイロットシンボル内挿同期検波回路52
1は、パイロットシンボル同相加算回路507からスロ
ット両端の同相加算されたパイロットシンボルを内挿し
て、同期検波の参照信号とする。この検波回路521か
ら出力される検波信号は第2の合成回路522に入力さ
れる。第2の合成回路522は、複数のRAKEフィン
ガ514の検波信号をダイバーシティ合成する。第2の
合成回路522から出力される合成検波信号は判定回路
523に入力されて判定され、受信データ525が出力
されることになる。
機に適用した場合も、RAKEフィンガごとの処理は先
の実施例と同様である。
おける受信部を示したものである。先の実施例および第
1の変形例では、図3に示したように各スロットの両端
にパイロットシンボル(PL)を埋め込んだ信号を受信
する場合を説明した。本発明の第2の変形例では、従来
技術として説明した符号分割多元接続方式を用いた北米
標準方式(TIA IS95)に本発明を適用するもの
である。この北米標準方式における移動機から基地局へ
の上りリンクは、信号長が“64”すなわち“26 ”の
Walsh(ウォルシュ)符号を用いて、64−ary
直交変調後にPN(Pseudo Noise:疑似雑音)符号で拡
散している。この北米標準方式では、パイロットシンボ
ルが付加されていない。したがって、同相加算したパイ
ロットシンボルを用いた予測は不可能である。しかしな
がら、6ビットをもとめて1シンボルとする64−ar
y直交変調では1シンボル当たりの信号対雑音電力比が
大きくなっており、データシンボルを用いた予測が可能
である。本発明の第2の変形例では北米標準方式に合わ
せて信号長が“64”の場合を説明するが、これに限る
必要はなく、より大きな値である方が一般に好ましい結
果が得られる。
線帯域の受信信号602を、同相成分と直交成分の2信
号から構成される複素ベースバンド信号に変換するため
の無線受信機603を備えている。この複素ベースバン
ド信号は逆拡散回路605に入力される。逆拡散回路6
05は、符号分割多重化された複素ベースバンド信号を
逆拡散して自チャネルの信号を抽出する。逆拡散回路6
05の出力は、高速アダマール変換(Fast Hadamard Tr
ansform )回路606に入力される。高速アダマール変
換回路606は、64個のWalsh符号のそれぞれと
の相関値(64信号)を高速に求める。選択回路607
は64個の相関値(複素数)のうちで電力が最大となる
1つの信号を選択する。
読み出された過去の送信電力制御値としての送信電力制
御ビット611に応じて、選択回路607の選択した相
関値の振幅を補正する。振幅補正回路608の出力は予
測回路612に入力される。予測回路612は、現在お
よび過去の振幅補正済みの相関値信号を複素平面上で、
すなわち同相成分を実数軸で、直交成分を虚数軸とした
平面上で、外挿あるいは線形予測を行い、送信電力制御
を行うスロットにおける信号点を予測する。この予測し
た信号点の振幅は、比較回路613に入力されて基準値
614と比較される。送信電力制御回路615は、この
比較結果に基づいて移動機の送信電力の増減指示を行う
ための送信電力制御ビット616を生成する。送信電力
制御ビット616は、メモリ609に記憶されて、送信
電力制御ビット611として振幅補正回路608で使用
されると共に、図示しない送信部に供給されて、ここか
ら移動機に送出されることになる。
力は2乗回路618にも入力される。2乗回路618
は、入力された64個の相関値のそれぞれについて電力
を計算する。最大値検出回路619はこの計算された電
力の中から最大値と、この最大値をとった相関値の番号
(インデックス)とを出力する。これらは判定回路62
1に入力されて判定が行われ、受信データ622が出力
される。この判定回路621は、デインタリーブ回路と
軟判定ビタビデコーダを含んでいる。また、相関値の番
号(インデックス)の方は選択回路607にも供給さ
れ、その選択動作に使用される。
テムは、先の実施例および第1の変形例における同相加
算されたパイロットシンボルの代わりに最大振幅をとる
相関値を用いている点が相違するが、振幅補正処理およ
び予測処理の動作は先の実施例と同一である。この第2
の変形例の移動通信システムは、第1の変形例と同様に
RAKE受信機にも適用することができる。
記載の発明によれば、同相成分と直交成分で表わされる
キャリア信号点を一定周期で検出するキャリア信号点検
出手段を用意し、これによって検出されたキャリア信号
点の振幅を過去の送信電力制御値によって補正し、これ
を用いて予測手段で次に送信電力制御が行われる時点で
のキャリア信号点を予測することにした。そして、予測
されたキャリア信号点の電力を予め定めた基準値と比較
し、この比較結果を基にして次に送信電力制御が行われ
る時点での送信電力制御値を生成して移動機に対して送
信することにしている。このように予測によって送信電
力の制御を行うことにしたので、従来よりも速いフェー
ジングに対して送信電力制御が追従できるようになり、
従来よりも送信電力制御誤差を小さくすることができ
る。また、送信電力制御誤差を小さくすることによっ
て、同一周波数を使用する他のチャネルの移動機に与え
る影響を小さくすることができ、周波数の利用効率を高
めることができる。
れば、過去の送信電力制御の影響を補正しているので、
非常にゆっくりしたフェージングに対して送信電力制御
が発振現象を起こすことを防止することができる。更
に、本発明では予測を行う結果として制御間隔が長くな
ってもフェージングに追従できるので、可変レートに対
応した間欠送信に対して送信電力制御誤差の増加を抑え
ることができるという効果もある。
「キャリア信号点検出手段」と「振幅補正手段」および
「予測手段」を配置したので、RAKE合成を行う受信
機に対して本発明を適用することができる。
テムの基地局の送受信部を示したブロック図である。
を示したブロック図である。
地局の間でのデータのやりとりと、基地局における回路
の動作タイミングを表わした説明図である。
予測を説明するための説明図である。
を示したブロック図である。
を示したブロック図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 同相成分と直交成分で表わされるキャリ
ア信号点を一定周期で検出するキャリア信号点検出手段
と、このキャリア信号点検出手段の検出したキャリア信
号点の振幅を過去の送信電力制御値によって補正する振
幅補正手段と、この振幅補正手段によって振幅の補正さ
れたキャリア信号点を使用して次に送信電力制御が行わ
れる時点でのキャリア信号点を予測する予測手段と、こ
の予測手段によって予測されたキャリア信号点の電力を
予め定めた基準値と比較する比較手段と、この比較手段
の比較結果を基にして前記次に送信電力制御が行われる
時点での送信電力制御値を生成する送信電力制御手段
と、この送信電力制御手段の生成した送信電力制御値を
記憶して前記振幅補正手段に前記過去の送信電力制御値
として供給するためのメモリと、前記送信電力制御値を
送信する送信手段とを備えた送信電力制御回路を有する
基地局と、 この基地局に互いに同一周波数の電波を使用して接続さ
れ、かつ基地局から送られてくる前記送信電力制御値に
よって基地局での受信信号電力が互いに等しくなるよう
に送信電力の制御を受ける複数の移動機とを具備するこ
とを特徴とする移動通信システム。 - 【請求項2】 前記キャリア信号点検出手段は、一定周
期で挿入されたパイロットシンボルを検出することによ
って前記キャリア信号点を検出することを特徴とする請
求項1記載の移動通信システム。 - 【請求項3】 前記キャリア信号点検出手段は、M値直
交変調されたデータ信号点を検出することによりキャリ
ア信号点を検出することを特徴とする請求項1記載の移
動通信システム。 - 【請求項4】 前記予測手段は、最後に受信した2つの
キャリア信号点の振幅補正値を外挿することで前記予測
値を求めることを特徴とする請求項1記載の移動通信シ
ステム。 - 【請求項5】 前記予測手段は、最後に受信した複数個
のキャリア信号点の振幅補正値を最小二乗直線近似する
ことにより前記予測値を求めることを特徴とする請求項
1記載の移動通信システム。 - 【請求項6】 前記予測手段は、最後に受信した複数個
のキャリア信号点の振幅補正値から最小二乗線形近似す
ることにより前記予測値を求めることを特徴とする請求
項1記載の移動通信システム。 - 【請求項7】 複数の経路で到達する無線信号のそれぞ
れに対して経路ごとに用意され、同相成分と直交成分で
表わされるキャリア信号点を一定周期で検出する経路別
キャリア信号点検出手段と、これらキャリア信号点検出
手段に対応して経路別に設けられ、キャリア信号点検出
したキャリア信号点の振幅を過去の送信電力制御値によ
ってそれぞれ補正する経路別振幅補正手段と、これら経
路別振幅補正手段に対応して経路別に設けられ、経路別
振幅補正手段によって振幅の補正されたキャリア信号点
を使用して次に送信電力制御が行われる時点でのキャリ
ア信号点を経路別に予測する経路別予測手段と、これら
経路別予測手段によって予測されたキャリア信号点の電
力を加算合成する合成手段と、この合成手段によって得
られる合成電力を予め定めた基準値と比較する比較手段
と、この比較手段の比較結果を基にして前記次に送信電
力制御が行われる時点での送信電力制御値を生成する送
信電力制御手段と、この送信電力制御手段の生成した送
信電力制御値を記憶して前記経路別振幅補正手段に前記
過去の送信電力制御値として供給するためのメモリと、
前記送信電力制御値を送信する送信手段とを備えた送信
電力制御回路を有する基地局と、 この基地局に互いに同一周波数の電波を使用して接続さ
れ、かつ基地局から送られてくる前記送信電力制御値に
よって基地局での受信信号電力が互いに等しくなるよう
に送信電力の制御を受ける複数の移動機とを具備し直接
拡散符号分割多元接続方式で通信を行うことを特徴とす
る移動通信システム。 - 【請求項8】 無線帯域信号を受信し複素ベースバンド
信号に変換する無線受信手段と、変換後の符号分割多重
化された複素ベースバンド信号に拡散符号のレプリカを
かけることにより自チャネルの信号を抽出する逆拡散手
段と、この逆拡散手段の出力をパイロットシンボルとデ
ータシンボルに分離する多重分離手段と、この多重分離
手段から時間的に連続して入力される隣接したパイロッ
トシンボルを同相加算して信号対雑音電力比を向上させ
るパイロットシンボル同相加算手段と、この同相加算さ
れたパイロットシンボルの振幅を過去の送信電力制御値
に従って補正する振幅補正手段と、この振幅補正手段に
よって補正されたパイロットシンボルを用いて次に送信
電力制御を行う時点のパイロットシンボルの受信信号点
を予測する予測手段と、この予測手段によって予測され
たパイロットシンボルの受信電力を予め定めた基準値と
比較する比較手段と、この比較手段の比較結果を基にし
て前記次に送信電力制御が行われる時点での送信電力制
御値を生成する送信電力制御手段と、この送信電力制御
手段の生成した送信電力制御値を記憶して前記振幅補正
手段に前記過去の送信電力制御値として供給するための
メモリと、前記送信電力制御値を送信する送信手段とを
備えた送信電力制御回路を有する基地局と、 この基地局に互いに同一周波数の電波を使用して接続さ
れ、かつ基地局から送られてくる前記送信電力制御値に
よって基地局での受信信号電力が互いに等しくなるよう
に送信電力の制御を受ける複数の移動機とを具備し直接
拡散符号分割多元接続方式で通信を行うことを特徴とす
る移動通信システム。 - 【請求項9】 無線帯域信号を受信し複素ベースバンド
信号に変換する無線受信手段と、変換後の符号分割多重
化された複素ベースバンド信号を逆拡散して自チャネル
の信号を抽出する逆拡散手段と、前記複素ベースバンド
信号とM個(Mは正の整数)の直交符号のそれぞれとの
相関値を計算する直交復調手段と、これらM個の相関値
のうちで電力が最大となる1つの信号を選択する選択手
段と、過去の送信電力制御値に応じて前記選択手段が選
択した相関値の振幅を補正する振幅補正手段と、振幅補
正済みの相関値信号を用いて次に送信電力制御が行われ
る時点での信号点を予測する予測手段と、この予測した
信号点の振幅を予め定めた基準値と比較する比較手段
と、この比較手段の比較結果に基づいて前記次に送信電
力制御が行われる時点での送信電力制御値を生成する送
信電力制御手段と、この送信電力制御手段の生成した送
信電力制御値を記憶して前記振幅補正手段に前記過去の
送信電力制御値として供給するためのメモリと、前記送
信電力制御値を送信する送信手段とを備えた送信電力制
御回路を有する基地局と、 この基地局に互いに同一周波数の電波を使用して接続さ
れ、かつ基地局から送られてくる前記送信電力制御値に
よって基地局での受信信号電力が互いに等しくなるよう
に送信電力の制御を受ける複数の移動機とを具備し直接
拡散符号分割多元接続方式とM値直交変調で通信を行う
ことを特徴とする移動通信システム。
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