JP2000032529A - 無線基地局装置とその送信電力制御方式 - Google Patents

無線基地局装置とその送信電力制御方式

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JP2000032529A
JP2000032529A JP10196240A JP19624098A JP2000032529A JP 2000032529 A JP2000032529 A JP 2000032529A JP 10196240 A JP10196240 A JP 10196240A JP 19624098 A JP19624098 A JP 19624098A JP 2000032529 A JP2000032529 A JP 2000032529A
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transmission
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transmission power
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナ数に見合った送信ダイバーシチゲイ
ンを抑制し、アンテナ又は受信部が故障した場合でも制
御チャネルと通話時の通話チャネルのエリアを同等に維
持することを課題とする。 【解決手段】 送信ダイバーシチを行うTDMA−TD
D方式の無線基地局装置において、通話チャネルの送信
時に選択できる複数のアンテナの系を監視するアンテナ
監視部と、正常に受信を行うことのできる前記アンテナ
に対応する複数の受信部の系を監視する受信部異常検出
部と、前記両部の出力結果から、実際に正常動作を行え
るアンテナ及びアンテナに接続された前記受信部の数に
よって前記送信ダイバーシチのゲイン分の送信電力を制
御する送信電力制御部とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送信ダイバーシチ
のゲインを制御する送信電力制御方式及びその方式を用
いる無線基地局装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、携帯電話やPHS(Personal Han
dyphone System)等の無線移動機のサービスを満足する
ため、基地局に複数のアンテナを設置して、送信ダイバ
ーシチを採用している。基地局から出た電波は、建物の
壁などに反射して、複雑な経路で携帯移動機に達する。
基地局が見えるところで通信すれば、直接移動機に到達
する電波もあり、ビルディング等に反射してから到達す
る電波も同時に存在する。複数の電波は到達する経路が
違うので、伝搬する距離が異なる。例えばPHSに用い
る電波の波長は約20cmなので、2つの波の伝搬距離
が20cmの倍数であれば2つの波は加え合わされ、半
波長の場合には減殺され、移動機の移動によって電波の
強さが変化する。そこで、複数のアンテナを設置して、
最も状況のよいアンテナからの電波を使用して、受信性
能を向上することをダイバーシチ効果と称している。
【0003】また、PHSの場合、TDD方式を採用し
ているので、基地局を主とする上り下りとも同じ周波数
の電波を使用しており、上り電波でアンテナを決め、そ
のアンテナで下り電波を出してやれば、下りの回線もよ
い状況で受信できるはずであり、これを送信ダイバーシ
チと称している。もっとも、上りのバーストが到着して
から、下りのバーストを出すまでの2.5msの間に状
況が変われば、この送信ダイバーシチの効果はなくなっ
てしまい、移動機の移動速度を制限される要因ともな
る。
【0004】この送信ダイバーシチを用いた基地局の送
信電力制御方式について、特開平10−32527号公
報に無線基地局装置として開示されている。図3はその
無線基地局装置の構成ブロック図である。図3におい
て、送受信アンテナ1〜3と、この送受信アンテナ1〜
3を選択受信するスイッチ部4と、該送受信アンテナ1
〜3に対応して受信信号を復調して受信データを出力し
且つ受信電界強度信号を出力する受信部5〜7と、受信
部5〜7からの受信電界強度信号を受信して最も電界強
度の大きなアンテナを選択し、当該アンテナの受信信号
を受信データとして選択出力すると共に、当該アンテナ
に送信出力を供給する選択制御信号を出力する制御部8
と、制御部8から供給される送信データを電力増幅して
出力する送信部9と、制御部8から選択されたアンテナ
選択信号である通信データによって通話チャネルを確立
する通話チャネル確立検出部11と、通話チャネル確立
検出部11によって通話チャネルとそのスロット位置を
特定した通話チャネル確立信号に応じて送信電力を制御
する出力制御信号を出力する送信電力制御部10とから
構成されている。
【0005】制御部8は、最も電界強度の大きなアンテ
ナを選択してアンテナを切り替えるスイッチ切換信号を
スイッチ部4に出力して、高品質の通話サービスを保障
している。しかし、携帯移動機の移動に対応するため、
まず、制御チャネルで携帯移動機との通話に入るとき
に、いずれのアンテナがもっとも受信電界強度信号が大
きいかを判断して、初期設定として最適なアンテナを選
択し、次に所定時間毎に、通話チャネルでアンテナを切
り替えて当該携帯移動機からの受信電界強度信号を検出
して、最大レベルの電界強度を出力するアンテナを選択
切り替えて、高品質の通話を継続する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例の
構成では以下のような問題点を抱えている。
【0007】第1に、制御チャネルと通話時の通話チャ
ネルのエリアを同等にするため、送信ダイバーシチゲイ
ン分のゲインを下げて制御チャネルのエリアと通話チャ
ネルのエリアを同等にしていたが、アンテナ異常が検出
された場合、通話チャネルの送信時に選択できるアンテ
ナ数が減っているため、送信時のダイバーシチゲインが
減っているにも関わらず、初期設定された送信ダイバー
シチゲイン分のゲインを抑制するので、制御チャネルの
エリアより通話チャネルのエリアが小さくなり、移動機
が感度劣化を起こすことがあるので、アンテナ障害が実
際に発生した場合には、制御チャネルと通話時の通話チ
ャネルのエリアが同等にならないため、移動機の感度劣
化が起きるという問題点がある。
【0008】また、第2に、正常に動作する受信部の数
の減少により受信ダイバーシチゲインが減少し、同様に
送信ダイバーシチのゲインも減っているにも関わらず、
初期設定された送信ダイバーシチのゲイン分のゲインを
抑制するので、制御チャネルのエリアより通話チャネル
のエリアが小さくなり、移動機が感度劣化を起こしてし
まい、アンテナに接続された受信部に不具合が生じて
も、送信時のダイバーシチのゲインが減少するために、
上記と同様に移動機の感度劣化が起きてしまうという問
題点を有している。
【0009】本発明は、常にアンテナ数に見合った送信
ダイバーシチゲインを抑制し、アンテナが故障した場合
でも制御チャネルと通話時の通話チャネルのエリアを同
等に維持し、受信部に不具合が生じた場合でも、下りの
制御チャネルと通話時の通話チャネルのエリアを同等に
維持できることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、送信ダイバー
シチを行うTDMA−TDD方式の無線基地局装置にお
いて、通話チャネルの送信時に選択できる複数のアンテ
ナの系を監視するアンテナ監視部と、正常に受信を行う
ことのできる前記アンテナに対応する複数の受信部の系
を監視する受信部異常検出部と、前記両部の出力結果か
ら、実際に正常動作を行えるアンテナ及びアンテナに接
続された前記受信部の数によって前記送信ダイバーシチ
のゲイン分の送信電力を制御する送信電力制御部とを有
することを特徴とする。
【0011】また、上記無線基地局装置において、前記
送信電力制御部は、前記アンテナ監視部による送受信用
の前記アンテナの障害を検出する検出信号と、前記受信
部異常検出部による受信電界強度信号の異常を検出する
異常検出信号と、前記受信電界強度信号によって、送信
電力を制御することを特徴とする。
【0012】また、上記無線基地局装置において、前記
送信電力制御部は、制御チャネルによって初期値として
設定された送信用アンテナと前記送信電力を、通話チャ
ネルにおける前記送信用アンテナと前記送信電力とに設
定変更することを特徴とする。
【0013】また、上記無線基地局装置において、前記
複数の受信部から受信データと受信電界強度信号とを入
力して、適当な通話チャネルを確立する制御信号を出力
する制御部を備えたことを特徴とする。
【0014】更に、本発明は、複数の移動機に対して送
信ダイバーシチを行う送信電力制御方式において、無線
基地局は、複数の送受信アンテナと、該アンテナに対応
する受信部と、該受信部の出力により受信データと受信
電界強度信号とを入力する制御部と、制御部の制御信号
により送信部に接続されて特定される前記送受信アンテ
ナとを備えており、前記複数の送受信アンテナの障害を
検出するアンテナ監視部と、前記受信部の障害を検出す
る受信障害検出部と、を具備し、前記アンテナ監視部の
検出信号と、受信障害検出部の障害検出信号と、前記制
御部の通話チャネル確立用の通話確立信号とに基いて前
記送信部の送信電力を制御することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明による実施形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0016】[本実施形態の構成]図1は、本発明の実
施形態の構成を示すブロック図である。図1において、
1〜3は空間ダイバーシチとしての送受信用アンテナで
あり、12〜14はアンテナの障害を検出するアンテナ
障害検出部、4はいずれかのアンテナ信号を切り替える
スイッチ部、5〜7はスイッチ部4で選択されたアンテ
ナからの信号を受信して復調する受信部、8はいずれの
受信部の信号から制御信号を生成し且つ受信データを出
力する等の制御部である。また、9は空間ダイバーシチ
用に送信データを変調して出力する送信部、10は送信
電力を制御する送信電力制御部、11は制御部8からの
通信データを入力して通話チャネルを確立する通話チャ
ネル確立検出部、15はアンテナ障害検出部12−14
の出力によりアンテナ1〜3を監視するアンテナ監視
部、16は各受信部5〜7の受信電界強度信号を入力し
て送信電力を制御する受信部異常検出部である。
【0017】更に詳細に説明すれば、図1において、ア
ンテナ1(1)、アンテナ2(2)、アンテナn(3)
は互いに無相関になるように配置されたアンテナであ
る。スイッチ部(4)は、送受信の切り替え可能なスイ
ッチである。各アンテナ1〜3に対応して配置された受
信部1系(5)、受信部2系(6)、受信部n系(7)
は、それぞれに接続されたアンテナより入力したRF信
号の受信電界強度信号と復調した受信データを出力す
る。
【0018】制御部(8)は、それぞれの受信部5〜7
から出力された受信電界強度信号を判定し、最も受信電
界強度信号の大きいと判定された受信部からの受信デー
タを選択する。
【0019】また、送信時には、最も受信電界強度信号
の大きいと判定された受信部と接続されているアンテナ
より送信されるようにアンテナを選択する送信ブランチ
選択スイッチ切り替え信号をスイッチ部(4)に出力す
る。この選択は、TDMA−TDD方式による送信周波
数と受信周波数とが一致しており、送受信スロットの相
違で送受信を分離している通信方式の場合に効果的であ
る。
【0020】また、制御部(8)とスイッチ部(4)の
間には、送信電力制御部(10)からの出力制御信号に
より出力電力の制御ができる送信部(9)がある。
【0021】また、送信部(9)は、制御部(8)から
のもう一方の送信データを入力とし、さらに、制御チャ
ネルが通話チャネルに切り替わるのを監視している通話
チャネル確立検出部(11)があり、通話チャネルが確
立した後、通話チャネル確立信号を送信出力制御部(1
0)に出力している。
【0022】アンテナ障害検出部1(12)はアンテナ
1(1)とスイッチ部(4)の間に配置されている。同
様にアンテナ障害検出部2(13)はアンテナ2(2)
とスイッチ部(4)の間に、アンテナ障害検出部n(1
4)はアンテナn(3)とスイッチ部(4)の間に配置
されている。
【0023】このアンテナ障害検出部12〜14は、通
常の受信電界強度が所定のしきい値より極めて低くなっ
た場合を判定してアンテナ障害ありの検出信号を出力
し、アンテナ障害を判断する。また、送信波のアンテナ
端での反射電力を検波する方式や、同様にVSWR(電
圧定在波比)を測定してVSWRの値が大きい場合に障
害ありとする方式や、接地されたアンテナに直流電流を
流しておいてアンテナの異常時に電流が流れない(オー
プンコレクタ)回路構成で障害を検出する方式のいずれ
を用いてもよい。
【0024】各アンテナ障害検出部12〜14の出力
は、正常に送受信が行えるアンテナ系を監視するアンテ
ナ監視部(15)に入力され、その結果を送信電力制御
部(10)に出力している。
【0025】また、各受信部5〜7から出力されている
受信電界強度信号1,2,…,nは受信部異常検出部
(16)にも入力され、正常に受信動作を行える受信部
系を送信電力制御部(10)に出力している。
【0026】[本実施形態の動作]次に、図1の無線基
地局用の各構成ブロックの動作について、図を参照して
説明する。まず、無線基地局装置からの制御チャネルの
送信時は、任意に決定されたアンテナから送信されるの
で、アンテナ1(1)から送信しているとして、図2の
ゾーン17のような制御チャネルのエリアになっている
とする。
【0027】例えば、TDMA−TDD方式の通信シス
テムを採用しているPHSの場合、1.9GHz帯の送
受信共通の周波数キャリアを用い、送受信各4スロット
に分割し、位置登録と発着呼制御のための制御チャネル
と、各通信機器に個別に割り当てられた通信チャネルと
で音声やデータ通信のサービスを行っている。
【0028】この送受信アンテナ1〜3を特定して通信
を行う場合、任意に決定されたアンテナがアンテナ異常
であることを検出すると、他のアンテナから制御チャネ
ルを送信するが、制御チャネルのエリアは選択するアン
テナに関係なく同等になるとする。
【0029】次に、無線基地局からの通話チャネルの送
信時について説明する。アンテナ1(1)により入力さ
れた移動機から無線基地局への上り信号は、送受信の切
り替え可能なスイッチ部(4)を介して受信部1系
(5)に入力される。受信部1系(5)は入力されたR
F信号の受信電界強度信号1と復調した受信データ1を
制御部8に出力する。
【0030】同様に、アンテナ1(1)と同時にアンテ
ナ2(2)、アンテナn(3)より入力された移動機か
らの上り信号は、それぞれ受信部2系(6)、受信部n
系(7)により受信電界強度信号2、受信電界強度信号
nおよび復調した受信データ2、受信データnを出力す
る。
【0031】各受信部5〜7より出力された受信電界強
度信号と受信データは、制御部(8)に入力され、最も
受信電界強度信号が大きいと判定された受信部より入力
された受信データを選択することにより、最も符号誤り
率の少ない受信データを得ることができる。この際、ア
ンテナの選択を受信電界強度信号を指標として選択した
が、各受信部でデータ誤り率を検出して、データ誤り率
を指標としてもよく、また、受信電界強度信号とデータ
誤り率の両者を勘案して、アンテナ選択の指標とするこ
ともできる。
【0032】図1では、受信電界強度信号2が最も大き
いとすると、受信データ2が制御部(8)より不図示の
信号処理部に出力される。また、制御部(8)は最も受
信電界強度が大きく、受信品質が良いと判定された受信
機に接続されているアンテナから送信するように、送信
ブランチ選択スイッチ切り替え信号をスイッチ部(4)
に出力している。スイッチ部(4)は、この送信ブラン
チ選択スイッチ切り替え信号に従って、送信アンテナを
選択して、送信部(9)からの送信信号を出力する。
【0033】送信部(9)は制御部(8)より送信デー
タが入力され、制御部(8)により選択されたアンテナ
よりスイッチ部(4)を介して送信する。
【0034】このように送信ダイバーシチが行われる無
線基地局装置において、制御部(8)からのもう一方の
送信データを入力とし、制御チャネルが通話チャネルに
切り替わるのを監視している通話チャネル確立検出部
(11)により、通話チャネル確立後に通話チャネル確
立信号が送信出力制御部(10)に入力され、それを受
けて送信出力制御部(10)は、送信ダイバーシチゲイ
ン分のゲインを制御する出力制御信号を送信部(9)に
出力する。なお、制御チャネルから通話チャネルへの変
更は、移動機から呼を受けた場合、又は無線基地局装置
から移動機に呼が発生した場合、まず所定の制御チャネ
ルで制御信号のやりとりがあり、その後無線基地局装置
は空きの通話周波数及び通話スロットを特定した通話チ
ャネルを指定して、通話チャネルで通話を続行する。
【0035】この送信出力制御部(10)による出力制
御信号を受けた送信部(9)が、通話チャネルに関して
送信ダイバーシチゲイン分のゲインを抑制する。
【0036】また、アンテナ障害検出部1(12)、ア
ンテナ障害検出部2(13)、アンテナ障害検出部n
(14)は、それぞれアンテナ1(1)、アンテナ2
(2)、アンテナn(3)のアンテナ異常を検出する機
能を有しており、その出力結果はアンテナ監視部(1
5)に入力される。アンテナ監視部(15)は送信アン
テナとして選択できるアンテナの系を送信電力制御部
(10)にアンテナ異常検出信号として報知している。
【0037】よって、送信電力制御部(10)は、常に
送信時に使用できるアンテナの系を把握していることに
なる。アンテナには、ダイバーシチとして2本水平に立
てたタイプや、上下方向につなぎ合わせたタイプ、小型
のプリントアンテナタイプ、方向性を有するビームゾー
ンアンテナタイプ等が用いられ、アンテナ異常の検出
は、機構的な損傷を機構センサで検出したり、方向性結
合器を設けて送受信信号の有無を検出したりして、アン
テナ系アラーム信号を出力する。
【0038】次に、各受信部5〜7から出力される受信
電界強度信号1,2,…,nは、受信部異常検出部(1
6)に入力され、受信部5〜7の異常を検出する。異常
検出の判定基準は、例えば、同時に入力されたRF信号
の受信電界強度信号の大きさが、他のアンテナよりアン
テナ1(1)のみ、しきい値の10dB以上、ある一定
の時間以上(例えば、2分以上)に渡って低い場合に、
また、その時のアンテナ1(1)のアンテナ障害検出部
(12)が異常を検出してない時に、受信部1系(5)
の異常として、受信部異常検出信号を送信電力制御部
(10)に報知する。
【0039】このようにして、送信電力制御部(10)
は、正常に受信動作が行える受信部の系を把握している
ことになる。すなわち、アンテナ監視部(15)から入
力されるアンテナ異常検出信号と、受信部異常検出部
(16)から入力される受信部異常検出信号により、正
常に受信ダイバーシチゲイン及び送信ダイバーシチゲイ
ンを得られるアンテナ及びアンテナに接続された受信部
の組み合わせの情報を常に持っていることになる。
【0040】この情報を基に送信電力制御部(10)
は、送信部(9)に抑制させる送信ダイバーシチゲイン
分のゲインを下げるような制御信号を出力する。この制
御方法により、アンテナやアンテナに接続された受信部
に不具合が生じても、図2の符号20に示すCS(無線
基地局装置)からの通話チャネルのエリアは、図2のエ
リア19のように下りの制御チャネルのエリアと同等に
なるので、図2のエリア18に示すPS(移動機)の受
信感度劣化を回避することができるのである。
【0041】ここで、図2は通信システム図を示し、無
線基地局装置CS20と、送信ダイバーシチ用のアンテ
ナ1〜3と、移動機PS21と、制御チャネルの送信エ
リア17と、下りの制御チャネルのエリア19と、通話
チャネルの通話可能エリア18とを概念的に示してい
る。
【0042】また、図2のエリア18は、アンテナまた
はアンテナに接続された受信部に不具合があり、送信ダ
イバーシチゲインが減っているにも関わらず、初期設定
された送信ダイバーシチゲイン分のゲインを抑制したた
めに、通話チャネルのエリア(図2の18)が、制御チ
ャネルのエリア(図2の17)より小さくなることを示
している。また、アンテナ系又は受信部系の一方、又は
両方に障害が発生した場合、PS(図2の21)の受信
感度が劣化し、音声品質が悪くなった状態を示してい
る。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、以下に記載するような効果を奏する。
【0044】先ず、第1に、アンテナ監視部(15)が
通話チャネルを送信するのに選択できるアンテナ系を監
視しているので、常にアンテナ数に見合った送信ダイバ
ーシチゲインを抑制することができるので、アンテナが
故障した場合でも制御チャネルと通話時の通話チャネル
のエリアを同等に維持できるため、移動機の感度劣化を
防止することができる。
【0045】また、第2に、受信部異常検出部(16)
が、正常な受信動作の行える受信部系を監視しているの
で、正確な受信ダイバーシチゲイン、すなわち受信ダイ
バーシチゲインと同等の送信ダイバーシチゲインの抑制
を制御できるので、アンテナに接続される受信部に不具
合が生じた場合でも、下りの制御チャネルと通話時の通
話チャネルのエリアを同等に維持でき、移動機の感度劣
化を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の無線基地局装置の構成ブロ
ック図である。
【図2】本発明の無線基地局装置の下り信号エリアの概
念図である。
【図3】従来の送信電力制御を行う無線基地局装置の一
例の構成ブロック図である。
【符号の説明】
1 アンテナ1 2 アンテナ2 3 アンテナn 4 スイッチ部 5 受信部1系 6 受信部2系 7 受信部n系 8 制御部 9 送信部 10 送信電力制御部 11 通話チャネル確立検出部 12 アンテナ障害検出部1 13 アンテナ障害検出部2 14 アンテナ障害検出部3 15 アンテナ監視部 16 受信部異常検出部 17 制御チャネルのエリア(下り) 18 従来方式の通話チャネルのエリア(下り) 19 本発明方式を用いた通話チャネルのエリア(下
り) 20 CS(無線基地局装置) 21 PS(移動機)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 7/26 H04B 7/26 105Z 102 H04Q 7/36

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信ダイバーシチを行うTDMA−TD
    D方式の無線基地局装置において、 通話チャネルの送信時に選択できる複数のアンテナの系
    を監視するアンテナ監視部と、正常に受信を行うことの
    できる前記アンテナに対応する複数の受信部の系を監視
    する受信部異常検出部と、前記両部の出力結果から、実
    際に正常動作を行えるアンテナ及びアンテナに接続され
    た前記受信部の数によって前記送信ダイバーシチのゲイ
    ン分の送信電力を制御する送信電力制御部とを有するこ
    とを特徴とする無線基地局装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の無線基地局装置におい
    て、 前記送信電力制御部は、前記アンテナ監視部による送受
    信用の前記アンテナの障害を検出する検出信号と、前記
    受信部異常検出部による受信電界強度信号の異常を検出
    する異常検出信号と、前記受信電界強度信号によって、
    送信電力を制御することを特徴とする無線基地局装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の無線基地局装置におい
    て、 前記送信電力制御部は、制御チャネルによって初期値と
    して設定された送信用アンテナと前記送信電力を、通話
    チャネルにおける前記送信用アンテナと前記送信電力と
    に設定変更することを特徴とする無線基地局装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    無線基地局装置において、 前記複数の受信部から受信データと受信電界強度信号と
    を入力して、適当な通話チャネルを確立する制御信号を
    出力する制御部を備えたことを特徴とする無線基地局装
    置。
  5. 【請求項5】 複数の移動機に対して送信ダイバーシチ
    を行う送信電力制御方式において、 無線基地局は、複数の送受信アンテナと、該アンテナに
    対応する受信部と、該受信部の出力により受信データと
    受信電界強度信号とを入力する制御部と、制御部の制御
    信号により送信部に接続されて特定される前記送受信ア
    ンテナとを備えており、 前記複数の送受信アンテナの障害を検出するアンテナ監
    視部と、前記受信部の障害を検出する受信障害検出部
    と、を具備し、 前記アンテナ監視部の検出信号と、受信障害検出部の障
    害検出信号と、前記制御部の通話チャネル確立用の通話
    確立信号とに基いて前記送信部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式。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の送信電力制御方式にお
    いて、 前記受信部からの受信データと受信電界強度信号とを入
    力する制御部は、前記受信データのデータ誤り率を検出
    し、当該データ誤り率と前記受信電界強度信号とを判断
    材料として、送信ダイバーシチ用の送信アンテナを特定
    することを特徴とする送信電力制御方式。
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