JP3613228B2

JP3613228B2 - 送信電力制御方法、移動端末装置、および基地局

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Publication number: JP3613228B2
Application number: JP2001344012A
Authority: JP
Inventors: 隆矢野; 信数土居
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2005-01-26
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散通信システムに関し、更に詳しくは、複数の端末装置が基地局装置と通信を同時に行うセルラ方式のスペクトラム拡散通信システム、およびそれに適用する移動端末装置ならびに送信電力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図１０に示すように、交換局１０と接続された複数の基地局１００（１００−ａ、１００−ｂ）を分散配置して複数のセル１（１ａ、１ｂ）を構成し、各セル内で基地局１００と複数の移動端末３００とが通信を行うセルラ方式のスペクトル拡散通信システムにおいて、各基地局１００がセル内の端末に送信する信号の拡散符号として、セル内の各端末毎に固有の直交符号Ｗｉを用いる方式が知られている。
【０００３】
直交符号は、例えば図１１に符号Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３で示す如く、そのうちの任意の２つの符号について直交単位区間にわたって積和演算を行うと、結果が０となる性質をもっている。
【０００４】
従って、基地局がセル内の複数の端末３００−１〜３００−ｎにそれぞれ固有の直交符号Ｗｉ（ｉ＝１〜ｎ）を割当て、１つの端末３００−ｉ宛に送信する信号あるいはデ−タをその端末の固有の直交符号Ｗｉを用いて拡散し、上記端末３００−ｉが自分に割り当てられた固有の直交符号Ｗｉを用いて受信信号を逆拡散するようにしておくと、端末３００−ｉ宛の送信信号と直交するセル内の他の端末宛の送信信号成分は、上記逆拡散処理の過程で完全に除去されてしまい、妨害信号として作用しなくなる。このように各基地局から移動端末への通信に直交符号による拡散を適用した通信方式としては、例えば、米国特許第５１０３４５９号公報に示されている。
【０００５】
然るに、直交符号を用いたセルラ方式のスペクトル拡散通信システムにおいては、各端末には、セル内の基地局から送信された信号の他に、隣接セルを形成する他の基地局からの送信信号も到達する。この場合、他の基地局からの送信信号は、セル内の基地局が送信する信号と直交関係にないため、上述したセル内で固有の直交符号Ｗｉによる逆拡散処理によって除去することができない。すなわち、各端末の受信動作において、他のセルの基地局からの送信信号が妨害要因として作用する。
【０００６】
図１５は、各端末における上述した他の基地局からの送信信号の影響を示した図である。
【０００７】
基地局から送信された信号の受信電力は、基地局からの距離が大きくなるに従って減衰する。従って、基地局１００に近い、セル中心付近に位置した端末３００ａでは、セル内の基地局からの信号の受信電力９１０が大きく、妨害信号として作用するセル外の他の基地局からの信号の受信電力９１１は小さくなるため、高いＳ／Ｎが得られる。これに対して、セル境界に付近に位置した端末３００ｂでは、セル内の基地局からの信号の受信電力９１２が弱く、隣接セルからの妨害信号が上記端末３００ａより大きな電力９１３で受信されるため、結果的にＳ／Ｎが劣化する。
【０００８】
上記理由から、セルラシステムにおいては、各基地局から端末へ送信する信号を、セル中心付近に位置する端末３００ａに対しては小さな送信電力で、また、セル周辺に位置する端末３００ｂに対しては大きな送信電力で出力するように、端末との位置関係によって送信電力を制御することが望まれる。このように端末の位置に応じて送信電力を変えるようにした送信電力制御方法については、例えば、文献
Ａ．Ｓａｌｍａｓｉ、Ｋ．Ｓ．Ｇｉｌｈｏｕｓｅｎ、「ＯｎｔｈｅＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎＡｓｐｅｃｔｓｏｆＣｏｄｅ
ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ（ＣＤＭＡ）ＡｐｐｌｉｅｄｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒａｎｄＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＮｅｔｗｏｒｋ」、ＩＥＥＥＶＴＳ１９９１、ｐｐ．５７−６２に記載されている。
【０００９】
上記文献に記載された制御方式では、各端末装置は、例えば、図１４に示す回路構成によって受信信号のＳ／Ｎを測定して、送信電力の加減を要求する制御信号を基地局に送信し、基地局が、図１２〜図１３に示す回路構成によって、上記電力制御信号に応答した送信信号電力制御動作を行なうようにしている。
【００１０】
基地局の送受信回路部分の構成を示す図１２において、アンテナ１１０で受信された各端末装置からの信号は、サーキュレータ１０９を経て高周波回路１１１に入力され、ベースバンドのスペクトル拡散信号Ｒｘに変換される。上記ベースバンドのスペクトル拡散信号Ｒｘは、セル内に位置している各端末装置に対応付けられた変復調装置１０５−１、１０５−２、……１０５−Ｎに入力され、ここで逆拡散処理と復号処理を施すことによって、各端末毎の送信信号（受信データ）１１２と、端末が上記送信信号に混合して送信してきた電力制御信号ＰＣとが分離される。
【００１１】
各変復調装置１０５−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から出力された電力制御信号ＰＣは、送信電力制御装置１１６に入力される。送信電力制御装置１１６は、各電力制御信号ＰＣに応じて、各端末装置毎の送信電力指示信号ＰＷを発生する。
【００１２】
上記変復調装置１０５−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、各端末装置宛の送信データ１０１に対して、それぞれ符号化処理と、疑似雑音（ＰＮ）発生器１０３で発生した基地局に固有の疑似雑音ＰＮおよび直交符号発生器１０２から発生した直交符号Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、…、ＷＮを用いたスペクトル拡散による変調処理とを施す。スペクトル拡散により変調された信号は、送信電力制御装置１１６から与えられた各端末装置対応の送信電力指示信号ＰＷｉに従った電力で増幅され、送信信号Ｔｘ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）として出力される。
【００１３】
１０４はパイロット信号の発生装置であり、単純なパターンデータ、例えばオールゼロからなるデータを発生する。このパイロット信号は、疑似雑音発生器１０３から発生される基地局に固有の疑似雑音ＰＮと、直交符号発生器１０２から発生される特定の直交符号Ｗ０とを用いてスペクトル拡散変調された後、パイロット信号として出力される。
【００１４】
各端末宛の送信信号Ｔｘ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、縦続接続された加算器１０７（１０７−０、１０７−１、……）によって順次加算された後、上記パイロット信号と共に高周波回路１０８で伝送周波数帯域の信号に変換され、サーキュレータ１０９、アンテナ１０９を経て空中に送出される。
【００１５】
図１３は、図１２における変復調器１０５−ｉ（ｉ＝１、２、…Ｎ）の構成の１例を示す。
【００１６】
変復調器１０５−ｉに入力された送信データ１０１は、符号化器２０１に入力され、誤り訂正等の符号化処理を受ける。上記符号化された信号は、乗算器２０２によって、直交符号発生器１０２から与えられた直交符号Ｗｉと乗算され、第一次のスペクトル拡散を受け、次に、乗算器２０３によって疑似雑音信号ＰＮと乗算され、第二次のスペクトル拡散を受ける。このようにスペクトル拡散された信号は可変利得増幅器２０４に入力され、送信電力指示信号ＰＷ−ｉで指定された利得で増幅され、送信信号Ｔｘ−ｉとして出力される。
【００１７】
一方、変復調器１０５−ｉに入力された受信信号Ｒｘは、乗算器２０５に入力され、後述する上記信号Ｒｘの送信元となった端末装置でスペクトル拡散のために用いた疑似雑音ＰＮと同じ、疑似雑音発生器２０６で発生した疑似雑音ＰＮを用いて逆拡散処理を受ける。逆拡散された信号は累算器２０７に入力され、一定時間分の信号が累算される。この累算された逆拡散信号は、復号器２０８に入力されて誤り訂正等の復号処理を受け、復号された受信データ１１２と、端末装置が送信してきた電力制御信号ＰＣ−ｉとに分離して出力される。
【００１８】
図１４は、従来の端末装置が備える送受信回路部分の構成を示す。
【００１９】
端末装置において、アンテナ３０１から受信された信号は、サーキュレータ３０２を経て高周波回路３０３に入力され、ベースバンドのスペクトル拡散信号に変換される。
【００２０】
上記ベースバンドのスペクトル拡散信号は、第１の乗算器３０４に入力され、疑似雑音発生器３０５から発生した疑似雑音ＰＮと乗算され、第一次の逆拡散処理を受ける。上記疑似雑音ＰＮは、端末装置を基地局に位置登録した時、上記基地局のＰＮ発生器１０３で発生する固有の疑似雑音ＰＮと同一となるように雑音パターンが設定されている。
【００２１】
上記第一次の逆拡散処理を受けた信号は、第２の乗算器３０７に入力され、直交符号発生器３０６から発生する上記端末に割り当てられた直交符号Ｗｉと乗算され、第二次の逆拡散処理を受ける。上記第二次の逆拡散処理を受けた信号は、累算器３０８に入力され、一定時間分の信号が累算される。累算された信号は、復号器３０９によって復号化され、受信データとなる。
【００２２】
従来技術によれば、各端末装置では、受信信号の振幅に関する確率密度分布において、分散が雑音電力に相当し、平均が信号振幅に相当することを利用して、受信信号のＳ／Ｎを測定している。
【００２３】
このＳ／Ｎ測定のために、従来技術では、累算器３０８の出力を絶対値演算器３２８に入力して得られる絶対値と、上記累算器３０８の出力を自乗演算器３２５に入力して得られる自乗値とを、Ｓ／Ｎ測定器３２９に供給している。上記Ｓ／Ｎ測定器３２９では、自乗値入力の平均値と、絶対値入力の平均の自乗値との差から雑音電力を求め、絶対値入力の平均の自乗値から信号電力を求めることによってＳ／Ｎを測定し、その結果を比較器３３０で、Ｓ／Ｎの基準値とを比較し、基地局に送信電力増減を要求するための電力制御信号ＰＣ−ｉを得ている。
【００２４】
上記電力制御信号ＰＣ−ｉは、混合器３１７で端末からの送信データと混合した後、符号化器３１８で誤り訂正等の符号化処理を施し、この符号化された信号を乗算器３２０に与え、疑似雑音発生器３１９から発生された疑似雑音と乗算することによってスペクトル拡散変調する。スペクトル拡散変調された信号は、高周波回路３２１で伝送周波数帯域の信号に変換された後、サーキュレータ３０２を介してアンテナ３０１に出力され、空中に送出される。
【００２５】
以上の構成により、端末は基地局からの自端末に対する送信信号の受信Ｓ／Ｎを基地局に通知し、基地局は端末の受信Ｓ／Ｎが目標Ｓ／Ｎとなるように送信電力を制御する。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のスペクトル拡散通信システムでは、各端末装置は、基地局が自分宛に送出した信号のみに基づいてＳ／Ｎを測定している。すなわち、逆拡散して得られる受信信号の振幅の分散を雑音電力とみなし、上記信号の振幅の平均値の自乗を信号電力とみなしてＳ／Ｎを測定している。
【００２７】
然るに、上記従来のＳ／Ｎ測定の原理は、雑音がなければ信号の振幅が一定となることを前提としているが、移動通信システムにおいては、各端末装置の受信信号の振幅が、端末の移動に伴って激しく変動する。従って、各端末で信頼できるＳ／Ｎ測定結果を得るためには、受信信号の略振幅が一定とみなせる程度の比較的短い期間内に測定を完了する必要がある。このため、従来の端末装置では、Ｓ／Ｎ測定回路系３２５〜３２９に極めて高速性能の回路が要求される。もし、回路性能の制約からＳ／Ｎ測定に時間を要する場合は、正しいＳ／Ｎ測定結果が得られないため、端末からの電力制御信号に基づいて、基地局が適切な電力制御を実現できないという問題がある。
【００２８】
この場合、Ｓ／Ｎ測定結果の誤差分を考慮して、基地局が、セル内の各端末に必要以上に大きな電力で信号を送信すると、送信信号は隣接セルに高い電力で侵入し、隣接セル内の端末に強い妨害電波として作用する。一方、基地局が、実際に端末が必要とする電力より小さな電力で送信動作すると、これを受信した端末における通信品質が悪化するという問題がある。
【００２９】
なお、基地局からの送信信号の電力制御方法としては、例えば、各端末装置が、上述した受信信号のＳ／Ｎの代わりに受信データの誤り率を監視し、誤り率が所定の基準に満たない場合に、基地局に送信電力の増加を要求する方式が考えられるが、この方式は、データの誤り率の算出に比較的長時間の監視が必要となるため、電力制御を通信状態の変動に十分に追従できないという問題がある。
【００３０】
本発明の目的は、各端末装置が高いＳ／Ｎで基地局と通信できるスペクトル拡散通信システムおよび電力制御方法を提供することにある。
【００３１】
本発明の他の目的は、各セルにおける同時通信数を増加可能なスペクトル拡散通信システムおよび電力制御方法を提供することにある。
【００３２】
本発明の他の目的は、基地局に送信すべき電力制御のための制御情報を迅速に算出可能な移動端末装置を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のスペクトル拡散通信システムでは、基地局が、スペクトル拡散のための直交符号系列のうちの少なくとも１つを、パイロット信号や端末に対する送信信号の変調には適用しない、電力制御に専用の符号として割当てることを１つの特徴とする。
【００３４】
また、本発明では、各端末装置（移動端末）が、受信信号を上記基地局でＳ／Ｎ計測専用に割り当てた直交符号により逆拡散した結果得られるノイズ成分の受信電力と、パイロット信号または自端末宛の送信信号のうちの少なくとも一方の受信電力とから、受信信号のＳ／Ｎを求めることを１つの特徴とする。
【００３５】
本発明のスペクトル拡散通信システムでは、各端末装置が、このようにして求めたＳ／Ｎの値に基づいて得られた電力制御情報を基地局に送信し、基地局が、端末装置から受信した上記制御情報に応じて、各端末装置に対する信号の送信電力を制御する。
【００３６】
また、本願発明の他の着眼点は、送信信号制御において、制御情報を取得する第１の信号と、制御対象となる第２の信号を異ならせるところにある。
【００３７】
基地局から送出される全ての信号成分は上記制御専用の直交符号と直交しているため、基地局が上記制御専用の直交符号を送信信号の変調に適用しないようにしておき、各端末装置が上記制御専用の直交符号を用いてそれぞれの受信信号を逆拡散処理するようにしておくと、各端末装置では、受信信号からセル内の基地局が送出した各種の信号成分を完全に除去することができる。この場合、他のセルの基地局から送出された信号は、上記逆拡散に用いた特定符号と直交していないため、逆拡散処理で除去されず、雑音成分として残る。従って、上記逆拡散処理によって抽出された雑音成分の自乗平均を求めることによって、雑音電力を迅速、且つ十分な精度で測定することができる。
【００３８】
一方、基地局から送られた信号成分は、各端末に割り当てられた直交符号、またはパイロット信号用に割り当てられた直交符号で受信信号を逆拡散することによって得られるため、その電力値と上記雑音電力とから、Ｓ／Ｎ値を求めることができる。
【００３９】
本発明によれば、各端末が上記Ｓ／Ｎ値に応じた電力制御要求を基地局に通知し、基地局が、各端末からの制御要求に基づいて各端末毎の信号送信電力を制御することによって、各端末装置の通信品質を保証することができる。
【００４０】
なお、上記信号送信電力の制御を、例えば、全ての端末でＳ／Ｎが等しくなるように制御すると、各基地局の送信電力の総和を減少することができるため、結果的に、隣接セルに悪影響を及ぼす雑音電力の値を低下でき、これによって各端末におけるＳ／Ｎを一層改善できるという効果がある。
また、本願発明は、制御情報の基となる信号と制御対象となる信号が同一である「閉ループ制御」ではなく、これらが異なる「開ループ制御」を採用する。閉ループ制御の場合には、制御の遅れまたは誤りにより制御対象信号に変動が生じた場合、その変動が制御情報の誤差となって現れ、さらに制御対象信号が変動するという問題があるが、開ループ制御の考え方を採用する本願発明では、そのような問題がなく安定な制御が可能となる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のスペクトル拡散通信システムにおける基地局の構成の１例を示す。図において、従来技術として図１２に示した基地局の構成要素と対応する要素には、同一の符号を付してある。
【００４２】
上記本発明の基地局動作は、前述の従来技術による基地局とほぼ同様であるが、後述するように、直交符号発生器１０２から出力される直交符号のうち、任意の１つ、この実施例ではＷＮが、端末に対する送信データの変調用途から除外され、Ｓ／Ｎ測定専用に割り当てられていると言う点で相違している。
【００４３】
図３は、本発明における端末装置の第１の実施例を示す。図において、回路要素３０１〜３０９は、図１４に示した従来の端末装置の構成要素３０１〜３０９と対応しており、これらの要素からなる受信回路では、従来装置と同様、乗算器３０４で疑似雑音ＰＮによる第１次の逆拡散を受けた受信信号が、乗算器３０７で直交符号Ｗｉによって第２次の逆拡散を受け、端末宛の受信データとして復号される。
【００４４】
この実施例では、上記乗算器３０４で第１次の逆拡散を受けた受信信号を乗算器３１３と３１０に入力する。乗算器３０３に入力された信号は、直交符号発生器３０６から発生される直交符号Ｗ０によって第２次の逆拡散を受ける。上記直交符号Ｗ０は基地局が周期的に出力するパイロット信号の拡散用直交符号と対応しており、上記直交符号Ｗ０により逆拡散した信号を累算器３１４に入力し、一定期間累算することによって、パイロット信号を復調することができる。上記パイロット信号は、自乗器３１５で自乗され、パイロット信号成分の瞬時電力を示す信号となってＳ／Ｎ測定回路３１６の第１端子に入力される。
【００４５】
一方、乗算器３１０に入力された受信信号は、直交符号発生器３０６より発生されたＳ／Ｎ測定専用の直交符号ＷＮによって第２次の逆拡散を受け、逆拡散された信号は、累算器３１１に入力されて一定期間累算される。上記直交符号ＷＮは、基地局で送信信号の変調には用いない特定の直交符号となっているため、この直交符号による逆拡散処理の結果、上記基地局からの送信信号成分を完全に除去し、雑音に相当する成分を抽出できる。従って、乗算器３１１の出力を累算器３１１で一定期間累算し、これを自乗器３１２において自乗演算することによって、雑音成分の瞬時電力を得ることができる。
【００４６】
上記雑音成分の瞬時電力は、Ｓ／Ｎ測定回路３１６の第２端子に入力され、前記パイロット信号成分の瞬時電力との比率を算出することによって、パイロット信号のＳ／Ｎを示す信号が求まる。本実施例では、上記Ｓ／Ｎ信号を比較器３３０において基準Ｓ／Ｎと比較し、基準Ｓ／Ｎとの偏差を示す電力制御信号ＰＣを得ている。この電力制御信号ＰＣは、混合器３１７で送信データと混合した後、符号化器３１８で符号化し、乗算器３２０において疑似雑音発生器３１９から発生した疑似雑音によりスペクトル拡散変調を施した後、高周波回路３２１、サーキュレータ３０２、アンテ３０１を介して基地局に向けて送信される。
【００４７】
図４は、端末装置の第２の実施例を示す。この実施例では、図３における比較器３３０を省略し、Ｓ／Ｎ測定回路から出力されるＳ／Ｎ情報をそのまま電力制御信号ＳＮとして扱い、混合器３１７で送信データと混合した後、符号器３１８、乗算器３２０、高周波回路３２１、サーキュレータ３２１を介して送信するようにしいる。
【００４８】
図１に示した基地局１００では、各変復調装置１０５−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）が、それと対応する各端末装置からの受信信号を受信データと電力制御信号に分離し、電力制御信号を送信電力制御装置１０６に与えるようになっている。各端末が第１実施例の構造の場合は、電力制御信号ＰＣが分離され、各端末が第２実施例の構造の場合は、電力制御信号ＳＮが分離される。上記送信電力制御装置１０６は、電力制御信号ＰＣまたはＳＮに応じて、各変復調装置１０５−ｉに与えるべき送信電力指示信号ＰＷを発生する。
【００４９】
上記変復調器１０５−ｉの構成を図２に示す。回路要素２０１〜２０７は、図１３に示した従来の変復調装置の回路要素２０１〜２０７と対応している。
【００５０】
端末装置からの受信信号Ｒｘは、乗算器２０５で疑似雑音信号によって逆拡散され、累算器２０７で一定期間累積された後、誤り訂正復号器５０８に入力される。ここで、誤り訂正等の復号処理が行われ、復号された信号から、受信データ１１２と、電力制御信号ＳＮ−ｉまたはＰＣ−ｉが分離される。
【００５１】
端末装置が第１実施例の構成をもつ場合、各変復調装置１０５−ｉにおいて分離した電力制御信号ＰＣ−ｉを、従来と同様の構成をもつ送信電力制御装置１０６に入力し、各端末の受信Ｓ／Ｎが標準Ｓ／Ｎに一致するように、送信電力指示信号ＰＷ−ｉを発生すればよい。
【００５２】
図５は、端末装置が第２実施例の構造を有し、変復調装置１０５が制御信号ＳＮ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）を出力する場合の送信電力制御装置１０６の構成の１例を示す。
【００５３】
電力制御信号ＳＮ−ｉは、各端末と対応するローパスフィルタ４０１−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）に入力され、必要以上に高い周波数で変動する高周波成分を除去した後、逆数演算器４０２−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）でＳ／Ｎ値の逆数に相当する信号に変換される。上記逆数演算器４０２−ｉの出力は、加算器４０３において加算された後、加算結果が逆数演算器４０４で再度逆数変換される。逆数演算器４０４の出力は、乗算器４０５−（ｉ＝１〜Ｎ−１）に供給され、逆数演算器４０２−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）の出力との乗算が行われ、その演算結果が各端末毎の送信電力指示信号ＰＷ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）として出力される。この場合の送信電力指示信号ＰＷ−ｉは、送信電力の重み係数を表しており、端末装置のＳ／Ｎ値が低ければ低い程、送信電力が他の端末より高くなるように信号ＰＷ−ｉの値が決定される。
【００５４】
上記送信電力指示信号ＰＷ−ｉは、それと対応する図２に示す変復調装置１０５−ｉに供給される。変復調装置１０５−ｉにおいて、上記送信電力指示信号ＰＷ−ｉは、送信回路系の増幅器２０４に電力制御入力として入力され、これによって、各端末装置のＳ／Ｎの状態に応じた電力で、送信信号が出力される。
【００５５】
以上の構成において、基地局から送信されるパイロット信号と、基地局から各端末装置に送信される送信信号（データ信号）は、同一の周波数帯域で略同時点で送出されているため、基地局からの距離に応じて各端末装置の受信データ信号に生ずる減衰は、パイロット信号に生ずる減衰と略等しい。また、パイロット信号とデータ信号に生ずる雑音電力は等しい。
【００５６】
従って、上記実施例のように、各端末装置が、パイロット信号の受信電力と、その時点でＳ／Ｎ計測用直交符号を用いて抽出した雑音電力とに基づいてＳ／Ｎを計測し、これを電力制御信号（ＰＣまたはＳＮ）として基地局に送り、基地局が上記電力制御信号に基づいて、各端末対応にＳ／Ｎに反比例した送信電力でデータ信号を送信制御することによって、各端末における受信信号のＳ／Ｎを等しくすることができる。
【００５７】
図１６は、本発明によって各端末のＳ／Ｎが等しくなるように送信電力制御を行った場合の効果を示す図である。本発明によれば、セルの境界付近に位置する端末Ａに対する信号の送信電力に比較して、基地局付近に位置する端末Ｂに対する信号の送信電力が小さくなるように電力制御が行われるため、端末Ａ、Ｂにおける信号の受信電力は、それぞれ９２０、９２２のようになる。
【００５８】
上述した電力制御は、各セルに隣接したセルにおいても同様に行われ、各基地局のトータルの送信電力を減少させる方向に制御が働くため、各セルにおいては、隣接セルからの妨害電波のパワーが減少し、基地局に近い端末に他のセルの基地局から到達する妨害信号の受信電力は９２１のように、また、セル境界の端末に到達する妨害信号の受信電力は９２３のようにそれぞれ低減する。この電力低減の効果は、例えば、正六角形のセルが繰り返して配置された構造を持つスペクトル拡散通信システムにおいては、約７．４ｄＢに相当する。また、妨害信号の電力が低減された分、各セルにおいて同時に通信可能な端末台数（基地局が収容する端末個数）を増加でき、最大で従来の約５．５倍に増加できる。なお、上述した電力制御は、開ループ制御となっているため、安定した制御が行われる。
【００５９】
図６は、本発明による端末装置の第３の実施例を示す。この実施例では、Ｓ／Ｎの測定を、上述したパイロット信号に代えて、各端末宛の送信信号（データ信号）の受信電力と、雑音信号の受信電力とから求めるようにしている。図において、図４と同一の回路要素には同一の符号を付してあり、これらの回路要素は図４と同様の機能をもつ。
【００６０】
本実施例では、直交符号Ｗｉで逆拡散された端末宛の送信信号を累算器３０８で一定期間累算し、その出力を復号器３０９に入力する一方、これを自乗器３２５に入力して受信信号の瞬時電力を得、この受信信号の瞬時電力をＳ／Ｎ測定装置３２６の第２入力とする。上記Ｓ／Ｎ測定装置３２６の第１入力には、直交符号Ｗｎで逆拡散して自乗器３１２から出力される雑音の瞬時電力を与え、これによって受信信号のＳ／Ｎを求める。上記受信信号のＳ／Ｎは、電力制御信号ＳＮ＝ｉとして混合器３１７で送信データ信号と混合された後、符号化回路３１８、乗算器３２０、高周波回路３２１を介して、アンテナ３０１から送出される。
【００６１】
尚、上記受信信号Ｓ／Ｎは、第１実施例と同様に、基準Ｓ／Ｎとの差分をとり、電力制御信号ＰＣとして基地局に送信してもよい。
【００６２】
図７は、基地局の信電力制御装置１０６の他の実施例を示す。この実施例では、各変復調装置１０５ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）で分離した電力制御信号ＳＮ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）を、ローパスフィルタ６０１−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）に入力し、必要以上の高周波変動成分を除去した後、比較器６０３−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）で、目標値Ｓ／Ｎ発生回路６０２から出力されるＳ／Ｎ目標値との差を求め、各端末毎に、実際のＳ／Ｎと目標Ｓ／Ｎとの差を積分器６０４−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）で積分する。上記各積分器の出力が、各端末に対する送信電力指示信号ＰＷ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）として、図２に示す出力増幅器２０４に与えられる。この送信電力指示信号によって、全ての端末でのＳ／Ｎが等しくなるように送信信号の電力が制御される。本実施例の場合も閉ループ制御となっており、各端末のＳ／Ｎは、伝送系に多少の非線形性が存在していても、目標Ｓ／Ｎに一致するように制御される。
【００６３】
図８は端末装置の第４の実施例を示す。この実施例では、図３で説明した第１の実施例におけるＳ／Ｎ測定装置３１６と、図６で説明した第３実施例におけるＳ／Ｎ測定装置３２６とが併用されている。すなわち、Ｓ／Ｎ測定装置３１６からはパイロット信号のＳ／Ｎ情報が得られ、Ｓ／Ｎ測定装置３２６からは受信信号のＳ／Ｎ情報が得られる。これら２種類のＳ／Ｎ情報は、混合器３２７で送信データと混合され、符号化回路３１８、乗算器３２０、高周波回路３２１、サーキュレータ３０２、アンテナ３０１を介して送出される。
【００６４】
図９は、端末装置が上記第４実施例の構成をもつ場合の基地局における送信電力制御装置１０６の構成を示す。基地局において、各変復調装置１０５−ｉは、端末装置が送ってきた２種類の電力制御信号、すなわち、パイロット信号のＳ／Ｎ（Ｓ／Ｎ−ｉｐ）と、受信信号のＳ／Ｎ（Ｓ／Ｎ−ｉｄ）とを分離して出力する。
【００６５】
このうち、パイロット信号のＳ／ＮであるＳＮ−ｉｐ（ｉ＝１〜Ｎ−１）は、回路要素４０１−ｉ、４０２−ｉ、４０３、４０４、４０５−ｉからなる図５に示した回路と同様の回路構成で、各端末に対する送信電力の第１の重み値を生成する。一方、受信信号のＳ／ＮであるＳＮ−ｉｄ（ｉ＝１〜Ｎ−１）は、回路要素６０１−ｉ、６０２、６０３−ｉ、６０４−ｉからなる図７に示した回路と同様の回路構成で、各端末に対する送信電力の第２の重み値を生成する。上記第２の重み値を、第１の重み値に補正値として作用させることによって、各端末毎の送信電力指示信号ＰＷ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ−１）が得られる。ここで、ローパスフィルタ６０１−ｉの時定数は、ローパスフィルタ４０１−ｉの時定数よりも十分大きな値に設定しておく。
【００６６】
上述した各実施例によれば、端末装置の位置が基地局に近く、基地局からの信号の受信状態が非常によい場合、この端末に対する送信電力のが非常に小さくなってしまう可能性がある。この場合は、端末に対する送信電力に下限値を設定しておき、送信電力が所定値以下に下がらないように制御すればよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、各端末装置においてＳ／Ｎを迅速に測定することができるため、これを電力制御信号として基地局に送信し、基地局が上記電力制御信号に基づいて各端末宛の信号の送信電力を制御することによって、各端末におけるＳ／Ｎが略等しくなるようにすることができる。この結果、各セルにおける基地局からの端末宛の信号の送信電力の総和を必要最小限に抑えることが可能となり、隣接セルにノイズとして作用する妨害電波の電力を低減でき、各セルにおける収容端末個数の増加が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の通信システムにおける基地局装置の構成の１例を示す図。
【図２】上記基地局装置の変復調装置１０５−ｉの詳細を示す図。
【図３】本発明の通信システムに適用する端末装置の第１の実施例を示す構成図。
【図４】本発明の通信システムに適用する端末装置の第２の実施例を示す構成図。
【図５】基地局装置の送信電力制御装置の第１の実施例を示す図。
【図６】本発明の通信システムに適用する端末装置の第３の実施例を示す構成図。
【図７】基地局装置の送信電力制御装置の第２の実施例を示す図。
【図８】本発明の通信システムに適用する端末装置の第４の実施例を示す構成図。
【図９】基地局装置の送信電力制御装置の第３の実施例を示す図。
【図１０】本発明の移動通信システムの全体構成を示す図。
【図１１】スペクトル拡散に用いる直交符号の１例を示す図。
【図１２】従来の技術における基地局装置の構成を示す図。
【図１３】従来の技術における基地局装置の変復調装置の構成の１例を示す図。
【図１４】従来の技術における端末装置の構成の１例を示す図。
【図１５】従来の通信システムにおけるセル内の基地局からの信号成分と他のセルからの妨害成分との関係を説明するための図。
【図１６】本発明の通信システムにおけるセル内の基地局からの信号成分と他のセルからの妨害成分との関係を説明するための図。
【符号の説明】
１０４：パイロット信号発生装置、１０５：変復調装置、１０６：送信電力制御装置、１０２、３０６：直交符号発生装置、２０１、３１８：符号化器、２０２：第一次の拡散を行う乗算器、２０３：第二次の拡散を行う乗算器、２０４：送信電力調整用可変利得増幅器、２０５：逆拡散を行う乗算器、２０７、３０８、３１１、３１４：累算器、２０８、３０９：復号器、３０４：第一次の逆拡散を行う乗算器、３０７、３１０、３１３：第二次の逆拡散を行う乗算器、３２８：絶対値演算器、３１２、３１５、３２５：自乗演算器、３２０：符号拡散のための乗算器、３１６、３２６、３２９：Ｓ／Ｎ測定装置、３３０：比較器、３１７、３２７：混合器、４０１、６０１：ローパスフィルタ、４０２、４０４：逆数演算器、６０３：加算器、６０４：積分器。

Claims

基地局と複数の端末装置との間で通信を行う通信システムにおける基地局の送信電力制御方法において、
上記基地局から送信電力の制御を受けない第１の信号を送信し、
上記端末装置からの上記第１の信号の通信状態を示す制御信号を上記基地局に受信し、
上記基地局から上記端末装置への第２の信号を、上記制御信号により制御した信号で送信する送信電力制御方法。
請求項１記載の送信電力制御方法において、
上記受信状態の良い端末装置に対しては上記第２の信号の送信電力を低め、上記受信状態の悪い端末装置に対しては上記第２の信号の送信電力を高くする送信電力制御方法。
請求項１記載の送信電力制御方法において、
上記第１の信号と上記第２の信号とは同一の周波数帯域で、並行して送信される送信電力制御方法。
基地局との間で通信を行う移動端末装置において、
上記基地局より、送信電力の制御を受けない第１の信号と上記移動端末装置における上記基地局からの通信状態に応じて制御され送信された第２の信号とを受信する受信回路と、
上記第１の信号の通信状態を示す制御信号を生成する制御信号生成回路と、
上記第２の信号を受信データに変換する復号器と、
上記受信状態を示す受信状態信号とを上記基地局に送信する送信回路と、
を有することを特徴とする移動端末装置。
請求項４記載の移動端末装置において、
上記第１の送信信号と上記第２の送信信号とは上記基地局により同一の周波数帯域で送信され、
上記第１の信号は一定の送信電力で上記基地局により送信されることを特徴とする移動端末装置。
移動端末装置との間で通信を行う基地局において、
第１の送信信号と、第２の送信信号を送信する送信回路と、
上記移動端末装置において上記第１の送信信号の通信状態に基づき生成された送信制御信号を受信する受信回路を有し、
上記第２の信号の送信は上記送信制御信号に基づいて行われ、
上記第１の信号の送信は上記送信制御信号に基づいて行われない、
ことを特徴とする基地局。
請求項６記載の基地局において、
上記送信回路は、上記第１の送信信号と上記第２の送信信号とを同一の周波数帯域で並行して送信し、
上記送信回路は、上記通信状態の良い移動端末装置にはより低い送信電力により、上記通信状態の悪い移動端末装置にはより高い送信電力により上記第２の信号を送信することを特徴とする基地局。
基地局と複数の端末装置との間で通信を行う通信システムにおける送信電力制御方法において、
上記基地局より、送信電力の制御を受けない第１の信号と上記移動端末装置における上記基地局からの電波の受信状態に応じた送信電力により送信された第２の信号とを受信し、
上記第１の信号の通信状態を示す電力制御信号を生成し、
上記第２の信号を受信データに変換し、
上記受信状態を示す受信状態信号を上記基地局に送信することを特徴とする送信電力制御方法。
請求項８記載の送信電力制御方法において、
上記第１の送信信号と上記第２の送信信号とは上記基地局により同一の周波数帯域で並行して送信されることを特徴とする送信電力制御方法。
基地局と複数の端末装置との間で通信を行うセルラー通信システムにおける送信電力制御方法において、
送信電力の制御を受けない第１の送信信号を、上記移動端末装置における上記基地局からの通信状態により送信電力が可変な第２の送信信号を送信し、
上記移動端末装置において上記第１の送信信号の通信状態に基づき生成された送信電力制御信号を受信し、
上記電力制御情報に応じて上記第２の送信信号の送信電力を制御することを特徴とする送信電力制御方法。
請求項１０記載の送信電力制御方法において、
上記第１の送信信号と上記第２の送信信号とを同一の周波数帯域で並行して送信し、
上記第２の信号は、上記通信状態の良い移動端末装置にはより低い送信電力により、上記通信状態の悪い移動端末装置にはより高い送信電力により上記第２の信号を送信されることを特徴とする送信電力制御方法。