JP2004282284A - 送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置 - Google Patents
送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ＣＤＭＡシステム等の地理的に高密度な条件で周波数の再利用を行う無線通信システムにおいて、明確な指標であるブロック誤り率を基準とし、かつ、干渉電力の瞬時的変動にも即応できるような形で、信号対干渉比を適切に制御する。
【解決手段】基準ＳＩＲ計算部３４は、ビタビ復号化部３２から得られる受信ブロック単位の最尤パスメトリックにより、誤り検査部３３による受信ブロック単位の誤り硬判定結果を軟判定化した結果に基づいて信号対干渉比の瞬時的変動を補正する制御値を計算すると共に、ブロック誤り率を目標値ＴＢＬＥＲを基準として評価した結果に基づいて所定のブロック誤り率を確保する信号対干渉比の制御値を計算し、これらを合計して下り送信電力指示部３５に対して送出する。
【選択図】 図２
【解決手段】基準ＳＩＲ計算部３４は、ビタビ復号化部３２から得られる受信ブロック単位の最尤パスメトリックにより、誤り検査部３３による受信ブロック単位の誤り硬判定結果を軟判定化した結果に基づいて信号対干渉比の瞬時的変動を補正する制御値を計算すると共に、ブロック誤り率を目標値ＴＢＬＥＲを基準として評価した結果に基づいて所定のブロック誤り率を確保する信号対干渉比の制御値を計算し、これらを合計して下り送信電力指示部３５に対して送出する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置に係り、特に受信側における誤り訂正結果を送信側にフィードバックして回線品質を維持することのできる送信電力制御方法、並びにそれを実現する無線通信システム及び無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の無線通信システムにおいては、直交符号で区分された同一周波数を複数の移動局が共有するため、基地局がある移動局から受信した信号に対して、他の移動局からの受信信号が干渉となり、移動局から基地局への上り回線における通信品質（特に信号対干渉比、ＳＩＲ）を劣化させる。特に、同一基地局に対して近距離に位置する移動局と遠距離に位置する移動局とが、送信側で同電力で送信すると、基地局の受信端においては、遠距離に位置する移動局からの受信信号に対して近距離に位置する移動局から相対的に大電力の干渉を受ける形になり、ＳＩＲの劣化が著しい（この現象は、いわゆる遠近問題として知られている）。
【０００３】
この問題を解決するため、基地局の受信端においてＳＩＲの所定値を維持することができるように、基地局から各移動局に対して送信電力制御コマンドを送出し、移動局側はこの送信電力制御コマンドにしたがって送信電力を設定する技術が用いられている。
【０００４】
一方、基地局から移動局への下り回線においては、移動局が属するセルの基地局（通常、当該移動局との間で回線接続を行っている）からの受信信号については、当該移動局への信号であっても、他の移動局への信号（当該移動局に対しては干渉として作用する信号）であっても、共に同じ伝搬経路を経て受信されるため、信号及び干渉が共に伝搬経路に関して同一の変動を受けることとなり、受信ＳＩＲはほぼ一定となる。
【０００５】
しかし、同一の周波数を使用している隣接セルがあって、その基地局から上述したのとは伝搬経路が異なる信号が干渉波として当該移動局に到来するような場合まで考慮すると、移動局での受信ＳＩＲはもはや一定値を保つとはいえない。したがって、下り回線においても、伝搬経路の変動等に起因する受信ＳＩＲの変動に追従し、所定の回線品質を維持するため、送信電力制御が不可欠である。
【０００６】
このため、ＣＤＭＡを基幹技術とする第三世代携帯電話のシステムにおいては、例えば移動局がそれぞれ受信ＳＩＲを評価して、その結果に基づき基地局に対して送信電力制御情報を送出し、基地局側においてこの情報に基づき送信電力制御を行うという対策がとられている。この場合、移動局は受信信号から所望の信号成分と干渉成分を抽出し、これから算出された受信ＳＩＲと所定の回線品質を得るための基準ＳＩＲとを比較して、送信電力制御情報の内容を決定し、これを基地局に対する送信信号に挿入して送信する。
【０００７】
所定の回線品質を得るための基準ＳＩＲは移動局の置かれた環境によって異なり（例えば、郊外よりも都心部の方が基準ＳＩＲが一般に高い。）、その環境に適応した動的変更が必要である。したがって、移動局が受信ＳＩＲの変動を評価して、所定の回線品質を維持するように基準ＳＩＲを的確に制御することが重要となる。
【０００８】
回線品質を評価するため、情報ビット列をブロック単位に区切り、送信側で各ブロックに誤り検査ビットを付加するブロック符号化を行って送信し、受信側で復号化して誤りの有無を判定するという方法が一般に用いられる。複数の一連のブロックを受信したとき、誤りが発見されたブロックの数の割合をブロック誤り率（ＢＬＥＲ）として求め、この値が高いときは基準ＳＩＲを上げる必要があり、逆に低いときは基準ＳＩＲを下げてもよいと判断するものである（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００９】
このような下り回線の送信電力制御においては、受信ＳＩＲが良好で受信ブロックに誤りがない場合は基準ＳＩＲを減少させることが可能であるから、移動局は基地局に対し送信電力を下げる旨の制御情報を送信する。基地局側では、受信した送信電力制御情報に従って送信電力を減少させていき、その結果、移動局での受信ＳＩＲも低下していく。これは、他の移動局に対する干渉電力の低下につながるので、全体最適の観点から望ましいものである。
【００１０】
しかし、隣接セル等の影響によって干渉電力が瞬時的に大きくなるような場合は、これに伴って受信ＳＩＲの劣化を生じ、バースト的な誤りが発生してＢＬＥＲが急上昇する。したがって送信電力制御により、基準ＳＩＲを高める方向に働く送信電力制御情報が移動局から基地局に送られる。このとき問題となるのは、ＢＬＥＲが連続する一連のブロック数を母数として計算されるため、その評価にある程度の時間を要し、瞬時的な受信ＳＩＲの劣化に対して時間的に追従しきれない場合である。つまり、ＢＬＥＲの評価値のみによって基準ＳＩＲを制御する方法は、瞬時的な受信ＳＩＲの変動に対して即応できないという欠点がある。
【００１１】
ＣＤＭＡ以外の方式をとる無線通信システムについて、同種の回線品質の劣化に対して、畳み込み符号及びその復号の技術を応用して、送信電力を制御する発明がなされている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された発明は、トレリス符号化変調された信号を受信側でビタビ復号したときに得られるパスメトリックによって伝送誤り率を評価し、その結果に基づいて制御信号を生成して送信側にフィードバックするというものである。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−２３２９２２号公報（第２乃至第７ページ、図１）
【００１３】
【非特許文献１】
Ｈ．Ｈｏｌｍａ、Ａ．Ｔｏｓｋａｌａ共著、“ＷＣＤＭＡ ｆｏｒ ＵＭＴＳ”、出版元Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、２０００年刊行（第１９６乃至２０３ページ）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＢＬＥＲの観測値を基本とする基準ＳＩＲの増減の制御は、ＢＬＥＲの規定値と比較しての良否という指標が明確であるが、定義上、一定数以上の連続するブロックについて誤りの有無を判定しない限りＢＬＥＲを評価をすることができないので、即応性の面で問題がある。一方、上記の特許文献１に開示された発明は、即応性の面ではより優れるものと考えられるが、適用の対象がトレリス符号化変調を用いるシステムに限定されているので、例えば第三世代携帯電話のシステムにそのまま適用することができないという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明は、基準ＳＩＲ設定の指標が明確で、移動通信環境の変化に迅速に対応でき、第三世代携帯電話のシステムに適用することのできる送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の送信電力制御方法は、第１の無線通信装置が、ブロック単位で区切られた情報ビット列をブロック符号化及び畳み込み符号化して得られた連接符号化送信ビット列により搬送波を変調して送信した信号を、第２の無線通信装置が受信、復調し復号化する際のブロック誤り率が規定された無線通信システムにおける送信電力制御方法であって、前記第２の無線通信装置は、前記信号を受信して復調することにより、連接符号化受信ビット列を生成し、前記ブロック単位で前記連接符号化受信ビット列をトレリス線図を用いて復号化することにより、ブロック符号化受信ビット列及び最尤パスメトリック値を生成すると共に、前記ブロック符号化受信ビット列を復号化して誤り硬判定を得て、さらに、前記誤り硬判定の結果、前記最尤パスメトリック値及び１つ前のブロックで求めた誤り軟判定の結果を用いて誤り軟判定を得て、その結果に基づき前記受信における信号対干渉比の第１の所要の増減値を出力し、前記ブロック単位の前記誤り硬判定の結果に基づいて求めたブロック誤り率を前記規定されたブロック誤り率と比較することにより、前記受信における信号対干渉比の第２の所要の増減値を出力し、前記受信における信号対干渉比の第１及び第２の所要の増減値に基づいて、前記第１の無線通信装置の送信電力の増減に係る制御情報を生成して前記第１の無線通信装置に対して送信することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、無線通信システムにおいて規定されたＢＬＥＲを指標とし、移動通信環境における瞬時的なＳＩＲの変化に対しても迅速に対応して回線品質を保つことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明に係る送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置の第１の実施の形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【００１９】
図示した無線通信システムは、基地局１及び移動局２から構成され、基地局１は回線網インターフェース１１を介して図示しない回線網に接続されている。基地局１の送信系は、符号器１２、変復調部１３、送信部１４及びアンテナ１５から構成される。また、基地局１の受信系は、送信系と共用するアンテナ１５及び変復調部１３のほか、受信部１６及び復号器１７から構成される。１８は送信電力制御部である。その他の本発明と直接関係のない基地局１の構成は、図１に示していない。
【００２０】
一方、移動局２の受信系は、アンテナ２１、受信部２２、変復調部２３、復号器２４から構成される。２５は入出力部で、受話器、送話器、表示器、操作ボタン、カメラ及びそれらの周辺回路等からなる。また、移動局２の送信系は、受信系と共用するアンテナ２１及び変復調部２３のほか、ＳＩＲ評価部２６、符号器２７及び送信部２８から構成される。なお説明の都合上、復号器２４、ＳＩＲ評価部２６及び符号器２７を含めてＳＩＲ制御部２９とする。また、その他の本発明と直接関係のない移動局２の構成は、図１に示していない。
【００２１】
なお、復号器２４が行う復号化及び符号器２７が行う符号化は、本発明の送信電力制御方法に直接関わるものを指し、音声や画像等の情報源符号化及び復号化の役割を果たす部分は、上記の周辺回路の一部として入出力部２５に含まれるものとする。
【００２２】
図２は、ＳＩＲ制御部２９を構成する復号器２４、ＳＩＲ評価部２６及び符号器２７の詳細の構成を示すブロック図である。この図に示すように、復号器２４は、デフレーミング処理部３０、デインターリーブ処理部３１、ビタビ復号化部３２及び誤り検査部３３から構成され、ＳＩＲ評価部２６は基準ＳＩＲ計算部３４及び下り送信電力指示部３５から構成されている。また、符号器２７は、誤り検査ビット付加部３６、畳み込み符号化部３７、インターリーブ処理部３８及びフレーミング処理部３９から構成されている。なお、ＳＩＲ制御部２９に含まれない変復調部２３及び入出力部２５は、破線で示している。
【００２３】
図３は、基準ＳＩＲ計算部３４の詳細の構成を示すブロック図である。この図に示すように、基準ＳＩＲ計算部３４は、軟判定処理部４１、１ブロック遅延部４２及び４３、ΔＳＩＲ計算部Ａ４４、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５、加算器４６及び４７、ＴＳＩＲレジスタ４８から構成される。なお、基準ＳＩＲ計算部３４に含まれないビタビ復号化部３２、誤り検査部３３及び下り送信電力指示部３５は、破線で示している。
【００２４】
続いて、図１を再び参照して、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの動作について説明する。まず基地局１から移動局２に対して送信する下り回線において、基地局１は、回線網インターフェース１１を介して図示しない回線網から移動局２に対して送信すべき情報（例えば音声、メール文、画像）を受け取り、これを符号器１２で誤り訂正符号化して下り送信ビット列を得ると共に、送信の時間的単位である送信フレームの形に編集（フレーム化）し、この下り送信フレームにより変復調部１３において搬送波を変調して得た下り送信信号を、送信部１４からアンテナ１５を経て移動局２に対して送信する。
【００２５】
なお、符号器１２における誤り訂正符号化は、送信すべき情報を表す原ビット列を一定長で区切ったブロックの単位で誤り検査ビットを付加するブロック符号化と、これに続く畳み込み符号化からなる連接符号化に加え、インターリーブ処理を行う広い意味のものであると想定する。
【００２６】
移動局２は、空間を伝搬してきた上記下り送信信号をアンテナ２１及び受信部２２により受信するが、通常このとき受信された信号は、雑音や干渉の影響を受けて、基地局１が送信した信号に対して誤りを含む可能性があるものとなっている。移動局２は、これを変復調部２３で復調して得た下り受信フレームから、復号器２４において下り受信ビット列を取り出す（デフレーム化）と共に誤り訂正復号化し、さらに入出力部２５においてもとの情報（音声、メール文、画像等）を表す原ビット列を再現し、必要な変換を行って出力する。
【００２７】
なお、復号器２４における誤り訂正復号化は、基地局１における広い意味の誤り訂正符号化に対応して、デインターリーブ処理、ビタビ復号化及びブロック復号化からなるものと想定する。ブロック復号化の結果、各ブロック単位で誤りの有無が判定され、ブロック誤り率（ＢＬＥＲ）が評価される。このＢＬＥＲは、下り回線の品質を評価する指標であるが、その定義上、計測に一定の時間が必要である（例えば、ＢＬＥＲ＝０．０１を基準値とすると、最小でも１００ブロックについて誤りの有無を判定しなければ結果が得られない。）。この点は、発明が解決しようとする課題において述べたとおりである。
【００２８】
ここで、復号器２４で誤り訂正復号化する際に得られた誤りの程度に関する情報が、ＳＩＲ評価部２６に入力され、下り回線の受信ＳＩＲの過不足を評価してその結果に基づき基地局１の送信電力を制御する（受信ＳＩＲが不足する場合は基準ＳＩＲを上げるように送信電力を上げ、受信ＳＩＲが過剰である場合は基準ＳＩＲを下げるように送信電力を下げる。）ための情報が生成される。この情報は、上述したＢＬＥＲを基準とするだけでなく、瞬時的な受信ＳＩＲの変化にも対応できるものであることが必要とされる。なお、この点を含め、ＳＩＲ評価部２６の動作については後で詳しく説明する。
【００２９】
また、変復調部２３は、その時点で推定して求めた受信ＳＩＲを、下り送信電力指示部３５に対して出力する。受信ＳＩＲの推定については、例えば、基地局１の符号器１２において、下り送信フレームにパターンが既知のパイロット信号ビット列を挿入し、移動局２の変復調部２３が下り受信フレームを復調したとき得られた当該パイロット信号ビット列（ただし誤りを含む可能性がある。）とその既知パターンとの相関をとり、その相関値により受信ＳＩＲを推定する方法が知られている。
【００３０】
次に、移動局２から基地局１に対して送信する上り回線において、移動局２は、入出力部２５において入力され情報源符号化された音声、メール文、画像等の情報を、符号器２７で誤り訂正符号化して上り送信ビット列を得ると共に、下り回線の場合と同様にフレーム化する。このフレーム化の際に、ＳＩＲ制御部２６から上述した基地局１の送信電力を制御するための情報が符号器２７に対して入力され、この送信電力制御情報を含んだ上り送信フレームが生成される。移動局２は、この上り送信フレームにより変復調部２３において搬送波を変調して得た上り送信信号を、送信部２８からアンテナ２１を経て基地局１に対して送信する。
【００３１】
基地局１は、空間を伝搬してきた上記上り送信信号をアンテナ１５及び受信部１６により受信し、変復調部１３で復調して上り受信フレームを得る。これを復号器１７でデフレーム化して上り受信ビット列を得るとき、上記の送信電力制御情報を同時に抽出し、送信電力制御部１８はこの抽出された送信電力制御情報に基づいて、送信部１４に対して送信電力制御を行う。その他の上り受信ビット列を構成する情報は、復号器１７で誤り訂正復号化され、回線網インターフェース１１を介して図示しない回線網に送り出される。
【００３２】
さて、本実施の形態に係る無線通信システムの動作において最も重要な移動局２のＳＩＲ評価部２６の動作について、以下に図２及び図３を再び参照して説明する。初めに図２において、変復調部２３から復号器２４に入力された下り受信フレームは、まずデフレーミング処理部３０においてデフレーム化され、次にデインターリーブ処理部３１においてデインターリーブ処理がされる。
【００３３】
これに続いて、ビタビ復号化部３２において、可能性のある出力のビット列を表す複数のパスの中から、受信ビット列との間の距離（ハミング距離又はユークリッド距離等の符号間距離）が最も小さい出力ビット列に対応するパスを逐次選定し、復号処理の最終状態において上記の距離の累積値（パスメトリック）が最小であるパスを１つ選ぶという、よく知られたアルゴリズムに基づいてビタビ復号化が行われる。なお、最終的に選ばれたパスのパスメトリックは最尤パスメトリックと呼ばれ、下り回線の受信ＳＩＲが高いほどその値が小さいこともよく知られている。後で説明するように、この最尤パスメトリックの値が、基準ＳＩＲ計算部３４に入力されて用いられる。
【００３４】
ビタビ復号化部３２の出力は、最も確からしいと推定されたブロック符号化ビット列であるので、これを誤り検査部３３に入力してブロック復号化を行い、ブロック単位で誤りの有無を判定する。この判定は、誤りの有無を２値で表現する硬判定と呼ばれるものである。その判定結果及び復号化された原ビット列は入出力部２５に対して出力され、また同じ判定結果が基準ＳＩＲ計算部３４に対して出力される。
【００３５】
次に、上記の最尤パスメトリック値及び判定結果を受け取ったＳＩＲ評価部２６の基準ＳＩＲ計算部３４の動作について、図３を再び参照して詳しく説明する。いま受信され復号化されたブロックの誤りの有無について、誤り検査部３３による硬判定結果のみから単純に基準ＳＩＲの上げ下げを決めるだけでは、回線品質がさまざまに変化する移動通信の環境に適切に対応することは難しい。そこで、誤り検査部３３による硬判定結果をまず軟判定処理部４１に入力し、ビタビ復号化部３２から得られる最尤パスメトリック値を用いて、基準ＳＩＲの上げ下げの程度を木目細かく設定できるようにする。
【００３６】
これは、硬判定値の軟判定化と呼ばれ、例えば硬判定の結果が「誤りあり」であって基準ＳＩＲを上げる制御値を出力する場合、最尤パスメトリック値が大きければ回線品質の劣化の程度が大きいと考えて基準ＳＩＲの上げ幅を大きくし、最尤パスメトリック値が小さければ回線品質の劣化の程度が小さいと考えて基準ＳＩＲの上げ幅を小さくするというものである。
【００３７】
また、軟判定処理においては、いま受信したブロックと１つ前に受信したブロックとの間で受信ＳＩＲの相関関係をある程度考慮する必要がある。このため、１つ前のブロックの軟判定結果を、１ブロック遅延部４２を介して軟判定処理部４１に入力し、軟判定処理に用いている。
【００３８】
軟判定処理部４１は、以上の入力を得て軟判定結果を計算し出力する。この計算では、例えば、１ブロック前の軟判定値と最尤パスメトリック値（値が大きいほど基準ＳＩＲを上げる方向に作用させる。）とをそれぞれ適切に重み付けして加算すると共に、硬判定結果により基準ＳＩＲを上げるか下げるかの符号を決定するような方法が考えられ、無線通信システムの特性に応じて最適化すればよい。なお、入力の組合せに対して得るべき出力を予めテーブルとして準備しておけば、非線形演算が必要な場合であっても、迅速に軟判定処理を行うことができる。
【００３９】
ΔＳＩＲ計算部Ａ４４は、軟判定処理部４１から上記の軟判定結果を受け取って、対応する基準ＳＩＲの上げ下げ及びその大きさを決定する。この、軟判定処理部４１及びΔＳＩＲ計算部Ａ４４による基準ＳＩＲの上げ下げの制御は、１ブロックごとに行われるので、回線品質の瞬時的な変動を補償するように作用する。ただし、回線品質についての絶対的な基準とは関わりなく、ブロック単位の誤りの有無とその程度に対応して、都度基準ＳＩＲの上げ下げを制御するものである点に注意しなければならない。
【００４０】
一方、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５は、同じく誤り検査部３２から硬判定による誤り判定結果を受け取るが、ブロックごとに基準ＳＩＲを上げ下げする制御値を出力しないで、ＢＬＥＲを評価するために必要な数の連続するブロックについて硬判定結果を蓄積する。この評価の基準値は、目標ＢＬＥＲ（ＴＢＬＥＲ）として与えられている。例えばＴＢＬＥＲ＝０．０１の場合、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５は、連続する１００ブロック（ＢＬＥＲ算出の母数）について硬判定結果を蓄積し、誤ったと判定されたブロックの数によってＢＬＥＲを算出し、その値がＴＢＬＥＲ＝０．０１よりも大きければ基準ＳＩＲを上げ、その値がＴＢＬＥＲ＝０．０１よりも小さければ基準ＳＩＲを下げる制御値を出力する。
【００４１】
このような蓄積及び算出の処理は、例えばマイクロプロセッサにより実行されるレジスタ機能及び加減乗除の演算により実現することができる。この、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５による基準ＳＩＲの上げ下げの制御は、ＴＢＬＥＲを回線品質についての絶対的な基準として行われるので、上述した軟判定処理部４１及びΔＳＩＲ計算部Ａ４４による瞬時的な基準ＳＩＲの上げ下げの制御に対して、相補的に作用するものである。
【００４２】
したがって、加算器４６において、ΔＳＩＲ計算部Ａ４４及びΔＳＩＲ計算部Ｂ４５各々による基準ＳＩＲの上げ下げの制御値を加算することにより、絶対的な基準であるＴＢＬＥＲに基づき、かつ、回線品質の瞬時変動にも対応できる基準ＳＩＲの上げ下げの制御値が得られる。この制御値（正負の値をとる。）を、加算器４７において目標ＳＩＲ（ＴＳＩＲ）レジスタ４８に記憶されたＴＳＩＲ値に加算し、ＴＳＩＲの更新値を得て下り送信電力指示部３５に対して出力すると共に、１ブロック遅延部４３を介して次のブロックを処理するときのＴＳＩＲレジスタ４８の内容を更新する。
【００４３】
上記の基準ＳＩＲ計算部３４の出力であるＴＳＩＲ値は、図２に示すように、下り送信電力指示部３５に入力される。下り送信電力指示部３５は、変復調部２３から入力された推定ＳＩＲ値をこのＴＳＩＲ値と比較し、その大小及び差の絶対値に基づき、基地局１に対して指示すべき下り送信電力の上げ下げ及びその値を決定して、フレーミング処理部３９に対して出力する。このような処理は、例えばマイクロプロセッサ等の演算処理によって実現することができる。
【００４４】
これを受けたフレーミング処理部３９は、上記の下り送信電力の上げ下げ及びその値についての制御情報を、入出力部２５から誤り検査ビット付加部３６、畳み込み符号化部３７及びインタリーブ処理部３８を経て送られてきた音声や画像等の本来送信すべき情報と共にフレーム化して、変復調部２３に対して出力する。これが基地局１に対して送信され、基地局１において下り送信電力が制御されることは、既に説明した通りである。
【００４５】
次に、以上の本実施の形態に係る動作について、図４に示したフローチャートを参照して説明する。このフローチャートはブロック単位の処理を表したもので、図中の記号“Ｎ”は、通信開始後何ブロック目の処理であるかを表す整数とする。また、“Ｎｂ”はＢＬＥＲ算出の母数、ｋは１以上の整数である。
【００４６】
まず通信開始直後（“Ｎ＝０”）には（ステップＳ１の“ＹＥＳ”）、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５に対するＴＢＬＥＲの設定、ＢＬＥＲの初期化（ゼロに設定）及びＴＳＩＲレジスタ４８におけるＴＳＩＲ値の初期化が行われる（ステップＳ２）。初期化されたＴＳＩＲ値が下り送信電力指示部に送出されて（ステップＳ３）、基地局１における下り回線の送信電力の初期値が設定され、Ｎの値が更新される（ステップＳ４）。
【００４７】
次に、ブロックを受信し復号化した（“Ｎ≧１”）場合の処理について説明する。軟判定処理において、１つ前に受信したブロックの軟判定処理の結果を参照する必要があることから、Ｎの値が１である（１つ前の受信ブロックが存在しない）場合と、Ｎの値が２以上である場合とに分ける必要がある（ステップＳ５）。“Ｎ＝１”のときは（ステップＳ５の“ＹＥＳ”）、実際には存在しない受信ブロック“０”の誤り軟判定値を何らかの値に設定して、以降の計算に用いる必要がある（ステップＳ６）。一方、Ｎの値が２以上である場合は（ステップＳ５の“ＮＯ”）、（Ｎ−１）番目（１つ前）の受信ブロックにおける誤り軟判定値を読み出す（ステップＳ７）。
【００４８】
続いて、ビタビ復号化部３２からＮ番目の受信ブロックにおける最尤パスメトリックの値を取得する（ステップＳ８）と共に、誤り検査部３３からＮ番目の受信ブロックにおける誤り硬判定値を取得する（ステップＳ９）。なお、ステップＳ９においては、ＢＬＥＲの計算に供するため、誤りがあったと判定されたとき誤りブロック数の累和をカウントする。
【００４９】
ΔＳＩＲ計算部Ａ４４は、以上のＮ番目の受信ブロックにおける最尤パスメトリック値及び誤り硬判定値並びにＮ−１番目の受信ブロックにおける誤り軟判定値に基づき、Ｎ番目の受信ブロックにおける誤り軟判定値を計算し（ステップＳ１０）、さらに対応する基準ＳＩＲの上げ下げの制御値（“ΔＳＩＲ（軟判定）”）を決定する（ステップＳ１１）。
【００５０】
次に、Ｎが母数Ｎｂの整数倍であるか否かを判断し、該当しない場合には（ステップＳ１２の“ＮＯ”）、ＢＬＥＲの計算を行わず、またＢＬＥＲに基づく基準ＳＩＲの上げ下げの制御値（“ΔＳＩＲ（ＢＬＥＲ）”）をゼロとする（ステップＳ１３）。一方、Ｎが母数Ｎｂの整数倍である場合には（ステップＳ１２の“ＹＥＳ”）、１受信ブロックごとの処理の都度ステップＳ９においてカウントされた「誤りあり」のブロック数の累和に基づき、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５がＢＬＥＲを計算し、その値を予め設定されたＴＢＬＥＲと比較して（ステップＳ１４）、対応するΔＳＩＲ（ＢＬＥＲ）の値を計算する（ステップＳ１５）。なお、この計算の後ＢＬＥＲは初期値（ゼロ）に戻されて（ステップＳ１６）、次の受信ブロック以降において再び「誤りあり」のブロック数の累和がカウントされて行くこととなる。
【００５１】
ステップＳ１１において計算されたΔＳＩＲ（軟判定）と、ステップＳ１３又はＳ１５において計算されたΔＳＩＲ（ＢＬＥＲ）とは、加算器４６において可算され、その結果に基づいてＴＳＩＲ値が更新される（ステップＳ１７）。更新されたＴＳＩＲ値が下り送信電力指示部３５に送られ（ステップＳ３）、Ｎの値が更新される（ステップＳ４）のは、“Ｎ＝０”の場合と同様である。
【００５２】
本発明の第１の実施の形態によれば、受信側でブロック単位の誤り軟判定値等に基づく即応性に優れた基準ＳＩＲの制御と定量的な基準であるＢＬＥＲに基づく基準ＳＩＲの制御を組み合わせて、送信側に対して制御情報を送出し、送信側の送信電力を適切に制御することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態は、多元接続方式としてＣＤＭＡを採用する無線通信システムに好適であるが、ＣＤＭＡ以外の多元接続方式をとる無線通信システムにも適用することができるのはいうまでもない。また、以上の説明においては下り回線の基準ＳＩＲを制御するものと想定したが、上り回線についてもまったく同様に適用することができる。さらに、最尤パスメトリックを得るためにはビタビ復号に限らず、最大事後確率復号又はターボ復号を用いることもできる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
以下に、本発明に係る送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置の第２の実施の形態を、図５を参照して説明する。なお、図１に示したシステム構成は、第２の実施の形態においてもまったく同様である。
【００５５】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置（移動局２）のうち、ＳＩＲ制御部２９の構成を示すブロック図である。図２に示した第１の実施の形態に係る移動局２のＳＩＲ制御部２９との構成上の相違は、ビタビ復号化部３２と基準ＳＩＲ計算部３４との間に、ビット比較部５０を設けた点である。その他の構成は、すべて図２と共通であるので、個別の説明は省略する。
【００５６】
次に、同じく図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る移動局２のＳＩＲ制御部２９の動作について説明する。変復調部２３から復号器２４に入力された下り受信フレームが、デフレーミング処理部３０においてデフレーム化され、次にデインターリーブ処理部３１においてデインターリーブ処理がされるまでの動作は、第１の実施の形態の場合と同様である。また、ビタビ復号化部３２におけるビタビ復号動作も第１の実施の形態の場合と同様である。
【００５７】
ビット比較部５０は、ビタビ復号を行なう入力ビット列とその復号ビット列との単純比較ではなく、ビタビ復号によって得られた出力ビット列を再度、送信側で行なったと同一手順で畳込み符号化し、その結果とビタビ復号への入力ビット列の硬判定値との対応するビットどうしを比較し、その相違ビット数を計数する。このような処理を行なうことで誤り訂正前のビット誤り数を見積もることができ、パスメトリックを指標とした第１の実施の形態と同様に受信品質の評価が実現できる。これは、第１の実施の形態においてパスメトリックをハミング距離で定義した場合と等価であるから、その値を基準ＳＩＲ計算部３４に入力し、以降の動作は第１の実施の形態の場合とまったく同様に行うことができる。すなわち、本発明の第２の実施の形態によれば、パスメトリックの意味をハミング距離として物理的に明確にした形で処理を行うことができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、移動通信環境におけるＳＩＲの変化に対して、正確、迅速かつ木目細かく無線通信システムを対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムのブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＳＩＲ制御部のブロック図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＳＩＲ評価部のブロック図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＳＩＲ制御部のブロック図。
【符号の説明】
１ 基地局
２ 移動局
１１ 回線網インターフェース
１２ 符号器
１３ 変復調部
１４ 送信部
１５ アンテナ
１６ 受信部
１７ 復号器
１８ 送信電力制御部
２１ アンテナ
２２ 受信部
２３ 変復調部
２４ 復号器
２５ 入出力部
２６ ＳＩＲ評価部
２７ 符号器
２８ 送信部
２９ ＳＩＲ制御部
３０ デフレーミング処理部
３１ デインターリーブ処理部
３２ ビタビ復号化部
３３ 誤り検査部
３４ 基準ＳＩＲ計算部
３５ 下り送信電力指示部
３６ 誤り検査ビット生成部
３７ 畳み込み符号化部
３８ インターリーブ処理部
３９ フレーミング処理部
４１ 軟判定処理部
４２、４３ １ブロック遅延部
４４ ΔＳＩＲ計算部Ａ
４５ ΔＳＩＲ計算部Ｂ
４６、４７ 加算器
４８ ＴＳＩＲレジスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置に係り、特に受信側における誤り訂正結果を送信側にフィードバックして回線品質を維持することのできる送信電力制御方法、並びにそれを実現する無線通信システム及び無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の無線通信システムにおいては、直交符号で区分された同一周波数を複数の移動局が共有するため、基地局がある移動局から受信した信号に対して、他の移動局からの受信信号が干渉となり、移動局から基地局への上り回線における通信品質（特に信号対干渉比、ＳＩＲ）を劣化させる。特に、同一基地局に対して近距離に位置する移動局と遠距離に位置する移動局とが、送信側で同電力で送信すると、基地局の受信端においては、遠距離に位置する移動局からの受信信号に対して近距離に位置する移動局から相対的に大電力の干渉を受ける形になり、ＳＩＲの劣化が著しい（この現象は、いわゆる遠近問題として知られている）。
【０００３】
この問題を解決するため、基地局の受信端においてＳＩＲの所定値を維持することができるように、基地局から各移動局に対して送信電力制御コマンドを送出し、移動局側はこの送信電力制御コマンドにしたがって送信電力を設定する技術が用いられている。
【０００４】
一方、基地局から移動局への下り回線においては、移動局が属するセルの基地局（通常、当該移動局との間で回線接続を行っている）からの受信信号については、当該移動局への信号であっても、他の移動局への信号（当該移動局に対しては干渉として作用する信号）であっても、共に同じ伝搬経路を経て受信されるため、信号及び干渉が共に伝搬経路に関して同一の変動を受けることとなり、受信ＳＩＲはほぼ一定となる。
【０００５】
しかし、同一の周波数を使用している隣接セルがあって、その基地局から上述したのとは伝搬経路が異なる信号が干渉波として当該移動局に到来するような場合まで考慮すると、移動局での受信ＳＩＲはもはや一定値を保つとはいえない。したがって、下り回線においても、伝搬経路の変動等に起因する受信ＳＩＲの変動に追従し、所定の回線品質を維持するため、送信電力制御が不可欠である。
【０００６】
このため、ＣＤＭＡを基幹技術とする第三世代携帯電話のシステムにおいては、例えば移動局がそれぞれ受信ＳＩＲを評価して、その結果に基づき基地局に対して送信電力制御情報を送出し、基地局側においてこの情報に基づき送信電力制御を行うという対策がとられている。この場合、移動局は受信信号から所望の信号成分と干渉成分を抽出し、これから算出された受信ＳＩＲと所定の回線品質を得るための基準ＳＩＲとを比較して、送信電力制御情報の内容を決定し、これを基地局に対する送信信号に挿入して送信する。
【０００７】
所定の回線品質を得るための基準ＳＩＲは移動局の置かれた環境によって異なり（例えば、郊外よりも都心部の方が基準ＳＩＲが一般に高い。）、その環境に適応した動的変更が必要である。したがって、移動局が受信ＳＩＲの変動を評価して、所定の回線品質を維持するように基準ＳＩＲを的確に制御することが重要となる。
【０００８】
回線品質を評価するため、情報ビット列をブロック単位に区切り、送信側で各ブロックに誤り検査ビットを付加するブロック符号化を行って送信し、受信側で復号化して誤りの有無を判定するという方法が一般に用いられる。複数の一連のブロックを受信したとき、誤りが発見されたブロックの数の割合をブロック誤り率（ＢＬＥＲ）として求め、この値が高いときは基準ＳＩＲを上げる必要があり、逆に低いときは基準ＳＩＲを下げてもよいと判断するものである（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００９】
このような下り回線の送信電力制御においては、受信ＳＩＲが良好で受信ブロックに誤りがない場合は基準ＳＩＲを減少させることが可能であるから、移動局は基地局に対し送信電力を下げる旨の制御情報を送信する。基地局側では、受信した送信電力制御情報に従って送信電力を減少させていき、その結果、移動局での受信ＳＩＲも低下していく。これは、他の移動局に対する干渉電力の低下につながるので、全体最適の観点から望ましいものである。
【００１０】
しかし、隣接セル等の影響によって干渉電力が瞬時的に大きくなるような場合は、これに伴って受信ＳＩＲの劣化を生じ、バースト的な誤りが発生してＢＬＥＲが急上昇する。したがって送信電力制御により、基準ＳＩＲを高める方向に働く送信電力制御情報が移動局から基地局に送られる。このとき問題となるのは、ＢＬＥＲが連続する一連のブロック数を母数として計算されるため、その評価にある程度の時間を要し、瞬時的な受信ＳＩＲの劣化に対して時間的に追従しきれない場合である。つまり、ＢＬＥＲの評価値のみによって基準ＳＩＲを制御する方法は、瞬時的な受信ＳＩＲの変動に対して即応できないという欠点がある。
【００１１】
ＣＤＭＡ以外の方式をとる無線通信システムについて、同種の回線品質の劣化に対して、畳み込み符号及びその復号の技術を応用して、送信電力を制御する発明がなされている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された発明は、トレリス符号化変調された信号を受信側でビタビ復号したときに得られるパスメトリックによって伝送誤り率を評価し、その結果に基づいて制御信号を生成して送信側にフィードバックするというものである。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−２３２９２２号公報（第２乃至第７ページ、図１）
【００１３】
【非特許文献１】
Ｈ．Ｈｏｌｍａ、Ａ．Ｔｏｓｋａｌａ共著、“ＷＣＤＭＡ ｆｏｒ ＵＭＴＳ”、出版元Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、２０００年刊行（第１９６乃至２０３ページ）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＢＬＥＲの観測値を基本とする基準ＳＩＲの増減の制御は、ＢＬＥＲの規定値と比較しての良否という指標が明確であるが、定義上、一定数以上の連続するブロックについて誤りの有無を判定しない限りＢＬＥＲを評価をすることができないので、即応性の面で問題がある。一方、上記の特許文献１に開示された発明は、即応性の面ではより優れるものと考えられるが、適用の対象がトレリス符号化変調を用いるシステムに限定されているので、例えば第三世代携帯電話のシステムにそのまま適用することができないという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明は、基準ＳＩＲ設定の指標が明確で、移動通信環境の変化に迅速に対応でき、第三世代携帯電話のシステムに適用することのできる送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の送信電力制御方法は、第１の無線通信装置が、ブロック単位で区切られた情報ビット列をブロック符号化及び畳み込み符号化して得られた連接符号化送信ビット列により搬送波を変調して送信した信号を、第２の無線通信装置が受信、復調し復号化する際のブロック誤り率が規定された無線通信システムにおける送信電力制御方法であって、前記第２の無線通信装置は、前記信号を受信して復調することにより、連接符号化受信ビット列を生成し、前記ブロック単位で前記連接符号化受信ビット列をトレリス線図を用いて復号化することにより、ブロック符号化受信ビット列及び最尤パスメトリック値を生成すると共に、前記ブロック符号化受信ビット列を復号化して誤り硬判定を得て、さらに、前記誤り硬判定の結果、前記最尤パスメトリック値及び１つ前のブロックで求めた誤り軟判定の結果を用いて誤り軟判定を得て、その結果に基づき前記受信における信号対干渉比の第１の所要の増減値を出力し、前記ブロック単位の前記誤り硬判定の結果に基づいて求めたブロック誤り率を前記規定されたブロック誤り率と比較することにより、前記受信における信号対干渉比の第２の所要の増減値を出力し、前記受信における信号対干渉比の第１及び第２の所要の増減値に基づいて、前記第１の無線通信装置の送信電力の増減に係る制御情報を生成して前記第１の無線通信装置に対して送信することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、無線通信システムにおいて規定されたＢＬＥＲを指標とし、移動通信環境における瞬時的なＳＩＲの変化に対しても迅速に対応して回線品質を保つことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明に係る送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置の第１の実施の形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【００１９】
図示した無線通信システムは、基地局１及び移動局２から構成され、基地局１は回線網インターフェース１１を介して図示しない回線網に接続されている。基地局１の送信系は、符号器１２、変復調部１３、送信部１４及びアンテナ１５から構成される。また、基地局１の受信系は、送信系と共用するアンテナ１５及び変復調部１３のほか、受信部１６及び復号器１７から構成される。１８は送信電力制御部である。その他の本発明と直接関係のない基地局１の構成は、図１に示していない。
【００２０】
一方、移動局２の受信系は、アンテナ２１、受信部２２、変復調部２３、復号器２４から構成される。２５は入出力部で、受話器、送話器、表示器、操作ボタン、カメラ及びそれらの周辺回路等からなる。また、移動局２の送信系は、受信系と共用するアンテナ２１及び変復調部２３のほか、ＳＩＲ評価部２６、符号器２７及び送信部２８から構成される。なお説明の都合上、復号器２４、ＳＩＲ評価部２６及び符号器２７を含めてＳＩＲ制御部２９とする。また、その他の本発明と直接関係のない移動局２の構成は、図１に示していない。
【００２１】
なお、復号器２４が行う復号化及び符号器２７が行う符号化は、本発明の送信電力制御方法に直接関わるものを指し、音声や画像等の情報源符号化及び復号化の役割を果たす部分は、上記の周辺回路の一部として入出力部２５に含まれるものとする。
【００２２】
図２は、ＳＩＲ制御部２９を構成する復号器２４、ＳＩＲ評価部２６及び符号器２７の詳細の構成を示すブロック図である。この図に示すように、復号器２４は、デフレーミング処理部３０、デインターリーブ処理部３１、ビタビ復号化部３２及び誤り検査部３３から構成され、ＳＩＲ評価部２６は基準ＳＩＲ計算部３４及び下り送信電力指示部３５から構成されている。また、符号器２７は、誤り検査ビット付加部３６、畳み込み符号化部３７、インターリーブ処理部３８及びフレーミング処理部３９から構成されている。なお、ＳＩＲ制御部２９に含まれない変復調部２３及び入出力部２５は、破線で示している。
【００２３】
図３は、基準ＳＩＲ計算部３４の詳細の構成を示すブロック図である。この図に示すように、基準ＳＩＲ計算部３４は、軟判定処理部４１、１ブロック遅延部４２及び４３、ΔＳＩＲ計算部Ａ４４、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５、加算器４６及び４７、ＴＳＩＲレジスタ４８から構成される。なお、基準ＳＩＲ計算部３４に含まれないビタビ復号化部３２、誤り検査部３３及び下り送信電力指示部３５は、破線で示している。
【００２４】
続いて、図１を再び参照して、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの動作について説明する。まず基地局１から移動局２に対して送信する下り回線において、基地局１は、回線網インターフェース１１を介して図示しない回線網から移動局２に対して送信すべき情報（例えば音声、メール文、画像）を受け取り、これを符号器１２で誤り訂正符号化して下り送信ビット列を得ると共に、送信の時間的単位である送信フレームの形に編集（フレーム化）し、この下り送信フレームにより変復調部１３において搬送波を変調して得た下り送信信号を、送信部１４からアンテナ１５を経て移動局２に対して送信する。
【００２５】
なお、符号器１２における誤り訂正符号化は、送信すべき情報を表す原ビット列を一定長で区切ったブロックの単位で誤り検査ビットを付加するブロック符号化と、これに続く畳み込み符号化からなる連接符号化に加え、インターリーブ処理を行う広い意味のものであると想定する。
【００２６】
移動局２は、空間を伝搬してきた上記下り送信信号をアンテナ２１及び受信部２２により受信するが、通常このとき受信された信号は、雑音や干渉の影響を受けて、基地局１が送信した信号に対して誤りを含む可能性があるものとなっている。移動局２は、これを変復調部２３で復調して得た下り受信フレームから、復号器２４において下り受信ビット列を取り出す（デフレーム化）と共に誤り訂正復号化し、さらに入出力部２５においてもとの情報（音声、メール文、画像等）を表す原ビット列を再現し、必要な変換を行って出力する。
【００２７】
なお、復号器２４における誤り訂正復号化は、基地局１における広い意味の誤り訂正符号化に対応して、デインターリーブ処理、ビタビ復号化及びブロック復号化からなるものと想定する。ブロック復号化の結果、各ブロック単位で誤りの有無が判定され、ブロック誤り率（ＢＬＥＲ）が評価される。このＢＬＥＲは、下り回線の品質を評価する指標であるが、その定義上、計測に一定の時間が必要である（例えば、ＢＬＥＲ＝０．０１を基準値とすると、最小でも１００ブロックについて誤りの有無を判定しなければ結果が得られない。）。この点は、発明が解決しようとする課題において述べたとおりである。
【００２８】
ここで、復号器２４で誤り訂正復号化する際に得られた誤りの程度に関する情報が、ＳＩＲ評価部２６に入力され、下り回線の受信ＳＩＲの過不足を評価してその結果に基づき基地局１の送信電力を制御する（受信ＳＩＲが不足する場合は基準ＳＩＲを上げるように送信電力を上げ、受信ＳＩＲが過剰である場合は基準ＳＩＲを下げるように送信電力を下げる。）ための情報が生成される。この情報は、上述したＢＬＥＲを基準とするだけでなく、瞬時的な受信ＳＩＲの変化にも対応できるものであることが必要とされる。なお、この点を含め、ＳＩＲ評価部２６の動作については後で詳しく説明する。
【００２９】
また、変復調部２３は、その時点で推定して求めた受信ＳＩＲを、下り送信電力指示部３５に対して出力する。受信ＳＩＲの推定については、例えば、基地局１の符号器１２において、下り送信フレームにパターンが既知のパイロット信号ビット列を挿入し、移動局２の変復調部２３が下り受信フレームを復調したとき得られた当該パイロット信号ビット列（ただし誤りを含む可能性がある。）とその既知パターンとの相関をとり、その相関値により受信ＳＩＲを推定する方法が知られている。
【００３０】
次に、移動局２から基地局１に対して送信する上り回線において、移動局２は、入出力部２５において入力され情報源符号化された音声、メール文、画像等の情報を、符号器２７で誤り訂正符号化して上り送信ビット列を得ると共に、下り回線の場合と同様にフレーム化する。このフレーム化の際に、ＳＩＲ制御部２６から上述した基地局１の送信電力を制御するための情報が符号器２７に対して入力され、この送信電力制御情報を含んだ上り送信フレームが生成される。移動局２は、この上り送信フレームにより変復調部２３において搬送波を変調して得た上り送信信号を、送信部２８からアンテナ２１を経て基地局１に対して送信する。
【００３１】
基地局１は、空間を伝搬してきた上記上り送信信号をアンテナ１５及び受信部１６により受信し、変復調部１３で復調して上り受信フレームを得る。これを復号器１７でデフレーム化して上り受信ビット列を得るとき、上記の送信電力制御情報を同時に抽出し、送信電力制御部１８はこの抽出された送信電力制御情報に基づいて、送信部１４に対して送信電力制御を行う。その他の上り受信ビット列を構成する情報は、復号器１７で誤り訂正復号化され、回線網インターフェース１１を介して図示しない回線網に送り出される。
【００３２】
さて、本実施の形態に係る無線通信システムの動作において最も重要な移動局２のＳＩＲ評価部２６の動作について、以下に図２及び図３を再び参照して説明する。初めに図２において、変復調部２３から復号器２４に入力された下り受信フレームは、まずデフレーミング処理部３０においてデフレーム化され、次にデインターリーブ処理部３１においてデインターリーブ処理がされる。
【００３３】
これに続いて、ビタビ復号化部３２において、可能性のある出力のビット列を表す複数のパスの中から、受信ビット列との間の距離（ハミング距離又はユークリッド距離等の符号間距離）が最も小さい出力ビット列に対応するパスを逐次選定し、復号処理の最終状態において上記の距離の累積値（パスメトリック）が最小であるパスを１つ選ぶという、よく知られたアルゴリズムに基づいてビタビ復号化が行われる。なお、最終的に選ばれたパスのパスメトリックは最尤パスメトリックと呼ばれ、下り回線の受信ＳＩＲが高いほどその値が小さいこともよく知られている。後で説明するように、この最尤パスメトリックの値が、基準ＳＩＲ計算部３４に入力されて用いられる。
【００３４】
ビタビ復号化部３２の出力は、最も確からしいと推定されたブロック符号化ビット列であるので、これを誤り検査部３３に入力してブロック復号化を行い、ブロック単位で誤りの有無を判定する。この判定は、誤りの有無を２値で表現する硬判定と呼ばれるものである。その判定結果及び復号化された原ビット列は入出力部２５に対して出力され、また同じ判定結果が基準ＳＩＲ計算部３４に対して出力される。
【００３５】
次に、上記の最尤パスメトリック値及び判定結果を受け取ったＳＩＲ評価部２６の基準ＳＩＲ計算部３４の動作について、図３を再び参照して詳しく説明する。いま受信され復号化されたブロックの誤りの有無について、誤り検査部３３による硬判定結果のみから単純に基準ＳＩＲの上げ下げを決めるだけでは、回線品質がさまざまに変化する移動通信の環境に適切に対応することは難しい。そこで、誤り検査部３３による硬判定結果をまず軟判定処理部４１に入力し、ビタビ復号化部３２から得られる最尤パスメトリック値を用いて、基準ＳＩＲの上げ下げの程度を木目細かく設定できるようにする。
【００３６】
これは、硬判定値の軟判定化と呼ばれ、例えば硬判定の結果が「誤りあり」であって基準ＳＩＲを上げる制御値を出力する場合、最尤パスメトリック値が大きければ回線品質の劣化の程度が大きいと考えて基準ＳＩＲの上げ幅を大きくし、最尤パスメトリック値が小さければ回線品質の劣化の程度が小さいと考えて基準ＳＩＲの上げ幅を小さくするというものである。
【００３７】
また、軟判定処理においては、いま受信したブロックと１つ前に受信したブロックとの間で受信ＳＩＲの相関関係をある程度考慮する必要がある。このため、１つ前のブロックの軟判定結果を、１ブロック遅延部４２を介して軟判定処理部４１に入力し、軟判定処理に用いている。
【００３８】
軟判定処理部４１は、以上の入力を得て軟判定結果を計算し出力する。この計算では、例えば、１ブロック前の軟判定値と最尤パスメトリック値（値が大きいほど基準ＳＩＲを上げる方向に作用させる。）とをそれぞれ適切に重み付けして加算すると共に、硬判定結果により基準ＳＩＲを上げるか下げるかの符号を決定するような方法が考えられ、無線通信システムの特性に応じて最適化すればよい。なお、入力の組合せに対して得るべき出力を予めテーブルとして準備しておけば、非線形演算が必要な場合であっても、迅速に軟判定処理を行うことができる。
【００３９】
ΔＳＩＲ計算部Ａ４４は、軟判定処理部４１から上記の軟判定結果を受け取って、対応する基準ＳＩＲの上げ下げ及びその大きさを決定する。この、軟判定処理部４１及びΔＳＩＲ計算部Ａ４４による基準ＳＩＲの上げ下げの制御は、１ブロックごとに行われるので、回線品質の瞬時的な変動を補償するように作用する。ただし、回線品質についての絶対的な基準とは関わりなく、ブロック単位の誤りの有無とその程度に対応して、都度基準ＳＩＲの上げ下げを制御するものである点に注意しなければならない。
【００４０】
一方、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５は、同じく誤り検査部３２から硬判定による誤り判定結果を受け取るが、ブロックごとに基準ＳＩＲを上げ下げする制御値を出力しないで、ＢＬＥＲを評価するために必要な数の連続するブロックについて硬判定結果を蓄積する。この評価の基準値は、目標ＢＬＥＲ（ＴＢＬＥＲ）として与えられている。例えばＴＢＬＥＲ＝０．０１の場合、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５は、連続する１００ブロック（ＢＬＥＲ算出の母数）について硬判定結果を蓄積し、誤ったと判定されたブロックの数によってＢＬＥＲを算出し、その値がＴＢＬＥＲ＝０．０１よりも大きければ基準ＳＩＲを上げ、その値がＴＢＬＥＲ＝０．０１よりも小さければ基準ＳＩＲを下げる制御値を出力する。
【００４１】
このような蓄積及び算出の処理は、例えばマイクロプロセッサにより実行されるレジスタ機能及び加減乗除の演算により実現することができる。この、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５による基準ＳＩＲの上げ下げの制御は、ＴＢＬＥＲを回線品質についての絶対的な基準として行われるので、上述した軟判定処理部４１及びΔＳＩＲ計算部Ａ４４による瞬時的な基準ＳＩＲの上げ下げの制御に対して、相補的に作用するものである。
【００４２】
したがって、加算器４６において、ΔＳＩＲ計算部Ａ４４及びΔＳＩＲ計算部Ｂ４５各々による基準ＳＩＲの上げ下げの制御値を加算することにより、絶対的な基準であるＴＢＬＥＲに基づき、かつ、回線品質の瞬時変動にも対応できる基準ＳＩＲの上げ下げの制御値が得られる。この制御値（正負の値をとる。）を、加算器４７において目標ＳＩＲ（ＴＳＩＲ）レジスタ４８に記憶されたＴＳＩＲ値に加算し、ＴＳＩＲの更新値を得て下り送信電力指示部３５に対して出力すると共に、１ブロック遅延部４３を介して次のブロックを処理するときのＴＳＩＲレジスタ４８の内容を更新する。
【００４３】
上記の基準ＳＩＲ計算部３４の出力であるＴＳＩＲ値は、図２に示すように、下り送信電力指示部３５に入力される。下り送信電力指示部３５は、変復調部２３から入力された推定ＳＩＲ値をこのＴＳＩＲ値と比較し、その大小及び差の絶対値に基づき、基地局１に対して指示すべき下り送信電力の上げ下げ及びその値を決定して、フレーミング処理部３９に対して出力する。このような処理は、例えばマイクロプロセッサ等の演算処理によって実現することができる。
【００４４】
これを受けたフレーミング処理部３９は、上記の下り送信電力の上げ下げ及びその値についての制御情報を、入出力部２５から誤り検査ビット付加部３６、畳み込み符号化部３７及びインタリーブ処理部３８を経て送られてきた音声や画像等の本来送信すべき情報と共にフレーム化して、変復調部２３に対して出力する。これが基地局１に対して送信され、基地局１において下り送信電力が制御されることは、既に説明した通りである。
【００４５】
次に、以上の本実施の形態に係る動作について、図４に示したフローチャートを参照して説明する。このフローチャートはブロック単位の処理を表したもので、図中の記号“Ｎ”は、通信開始後何ブロック目の処理であるかを表す整数とする。また、“Ｎｂ”はＢＬＥＲ算出の母数、ｋは１以上の整数である。
【００４６】
まず通信開始直後（“Ｎ＝０”）には（ステップＳ１の“ＹＥＳ”）、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５に対するＴＢＬＥＲの設定、ＢＬＥＲの初期化（ゼロに設定）及びＴＳＩＲレジスタ４８におけるＴＳＩＲ値の初期化が行われる（ステップＳ２）。初期化されたＴＳＩＲ値が下り送信電力指示部に送出されて（ステップＳ３）、基地局１における下り回線の送信電力の初期値が設定され、Ｎの値が更新される（ステップＳ４）。
【００４７】
次に、ブロックを受信し復号化した（“Ｎ≧１”）場合の処理について説明する。軟判定処理において、１つ前に受信したブロックの軟判定処理の結果を参照する必要があることから、Ｎの値が１である（１つ前の受信ブロックが存在しない）場合と、Ｎの値が２以上である場合とに分ける必要がある（ステップＳ５）。“Ｎ＝１”のときは（ステップＳ５の“ＹＥＳ”）、実際には存在しない受信ブロック“０”の誤り軟判定値を何らかの値に設定して、以降の計算に用いる必要がある（ステップＳ６）。一方、Ｎの値が２以上である場合は（ステップＳ５の“ＮＯ”）、（Ｎ−１）番目（１つ前）の受信ブロックにおける誤り軟判定値を読み出す（ステップＳ７）。
【００４８】
続いて、ビタビ復号化部３２からＮ番目の受信ブロックにおける最尤パスメトリックの値を取得する（ステップＳ８）と共に、誤り検査部３３からＮ番目の受信ブロックにおける誤り硬判定値を取得する（ステップＳ９）。なお、ステップＳ９においては、ＢＬＥＲの計算に供するため、誤りがあったと判定されたとき誤りブロック数の累和をカウントする。
【００４９】
ΔＳＩＲ計算部Ａ４４は、以上のＮ番目の受信ブロックにおける最尤パスメトリック値及び誤り硬判定値並びにＮ−１番目の受信ブロックにおける誤り軟判定値に基づき、Ｎ番目の受信ブロックにおける誤り軟判定値を計算し（ステップＳ１０）、さらに対応する基準ＳＩＲの上げ下げの制御値（“ΔＳＩＲ（軟判定）”）を決定する（ステップＳ１１）。
【００５０】
次に、Ｎが母数Ｎｂの整数倍であるか否かを判断し、該当しない場合には（ステップＳ１２の“ＮＯ”）、ＢＬＥＲの計算を行わず、またＢＬＥＲに基づく基準ＳＩＲの上げ下げの制御値（“ΔＳＩＲ（ＢＬＥＲ）”）をゼロとする（ステップＳ１３）。一方、Ｎが母数Ｎｂの整数倍である場合には（ステップＳ１２の“ＹＥＳ”）、１受信ブロックごとの処理の都度ステップＳ９においてカウントされた「誤りあり」のブロック数の累和に基づき、ΔＳＩＲ計算部Ｂ４５がＢＬＥＲを計算し、その値を予め設定されたＴＢＬＥＲと比較して（ステップＳ１４）、対応するΔＳＩＲ（ＢＬＥＲ）の値を計算する（ステップＳ１５）。なお、この計算の後ＢＬＥＲは初期値（ゼロ）に戻されて（ステップＳ１６）、次の受信ブロック以降において再び「誤りあり」のブロック数の累和がカウントされて行くこととなる。
【００５１】
ステップＳ１１において計算されたΔＳＩＲ（軟判定）と、ステップＳ１３又はＳ１５において計算されたΔＳＩＲ（ＢＬＥＲ）とは、加算器４６において可算され、その結果に基づいてＴＳＩＲ値が更新される（ステップＳ１７）。更新されたＴＳＩＲ値が下り送信電力指示部３５に送られ（ステップＳ３）、Ｎの値が更新される（ステップＳ４）のは、“Ｎ＝０”の場合と同様である。
【００５２】
本発明の第１の実施の形態によれば、受信側でブロック単位の誤り軟判定値等に基づく即応性に優れた基準ＳＩＲの制御と定量的な基準であるＢＬＥＲに基づく基準ＳＩＲの制御を組み合わせて、送信側に対して制御情報を送出し、送信側の送信電力を適切に制御することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態は、多元接続方式としてＣＤＭＡを採用する無線通信システムに好適であるが、ＣＤＭＡ以外の多元接続方式をとる無線通信システムにも適用することができるのはいうまでもない。また、以上の説明においては下り回線の基準ＳＩＲを制御するものと想定したが、上り回線についてもまったく同様に適用することができる。さらに、最尤パスメトリックを得るためにはビタビ復号に限らず、最大事後確率復号又はターボ復号を用いることもできる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
以下に、本発明に係る送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置の第２の実施の形態を、図５を参照して説明する。なお、図１に示したシステム構成は、第２の実施の形態においてもまったく同様である。
【００５５】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置（移動局２）のうち、ＳＩＲ制御部２９の構成を示すブロック図である。図２に示した第１の実施の形態に係る移動局２のＳＩＲ制御部２９との構成上の相違は、ビタビ復号化部３２と基準ＳＩＲ計算部３４との間に、ビット比較部５０を設けた点である。その他の構成は、すべて図２と共通であるので、個別の説明は省略する。
【００５６】
次に、同じく図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る移動局２のＳＩＲ制御部２９の動作について説明する。変復調部２３から復号器２４に入力された下り受信フレームが、デフレーミング処理部３０においてデフレーム化され、次にデインターリーブ処理部３１においてデインターリーブ処理がされるまでの動作は、第１の実施の形態の場合と同様である。また、ビタビ復号化部３２におけるビタビ復号動作も第１の実施の形態の場合と同様である。
【００５７】
ビット比較部５０は、ビタビ復号を行なう入力ビット列とその復号ビット列との単純比較ではなく、ビタビ復号によって得られた出力ビット列を再度、送信側で行なったと同一手順で畳込み符号化し、その結果とビタビ復号への入力ビット列の硬判定値との対応するビットどうしを比較し、その相違ビット数を計数する。このような処理を行なうことで誤り訂正前のビット誤り数を見積もることができ、パスメトリックを指標とした第１の実施の形態と同様に受信品質の評価が実現できる。これは、第１の実施の形態においてパスメトリックをハミング距離で定義した場合と等価であるから、その値を基準ＳＩＲ計算部３４に入力し、以降の動作は第１の実施の形態の場合とまったく同様に行うことができる。すなわち、本発明の第２の実施の形態によれば、パスメトリックの意味をハミング距離として物理的に明確にした形で処理を行うことができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、移動通信環境におけるＳＩＲの変化に対して、正確、迅速かつ木目細かく無線通信システムを対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムのブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＳＩＲ制御部のブロック図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＳＩＲ評価部のブロック図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＳＩＲ制御部のブロック図。
【符号の説明】
１ 基地局
２ 移動局
１１ 回線網インターフェース
１２ 符号器
１３ 変復調部
１４ 送信部
１５ アンテナ
１６ 受信部
１７ 復号器
１８ 送信電力制御部
２１ アンテナ
２２ 受信部
２３ 変復調部
２４ 復号器
２５ 入出力部
２６ ＳＩＲ評価部
２７ 符号器
２８ 送信部
２９ ＳＩＲ制御部
３０ デフレーミング処理部
３１ デインターリーブ処理部
３２ ビタビ復号化部
３３ 誤り検査部
３４ 基準ＳＩＲ計算部
３５ 下り送信電力指示部
３６ 誤り検査ビット生成部
３７ 畳み込み符号化部
３８ インターリーブ処理部
３９ フレーミング処理部
４１ 軟判定処理部
４２、４３ １ブロック遅延部
４４ ΔＳＩＲ計算部Ａ
４５ ΔＳＩＲ計算部Ｂ
４６、４７ 加算器
４８ ＴＳＩＲレジスタ
Claims (9)
- 第１の無線通信装置が、ブロック単位で区切られた情報ビット列をブロック符号化及び畳み込み符号化して得られた連接符号化送信ビット列により搬送波を変調して送信した信号を、第２の無線通信装置が受信、復調し復号化する際のブロック誤り率が規定された無線通信システムにおける送信電力制御方法であって、前記第２の無線通信装置は、
前記信号を受信して復調することにより、連接符号化受信ビット列を生成し、
前記ブロック単位で前記連接符号化受信ビット列をトレリス線図を用いて復号化することにより、ブロック符号化受信ビット列及び最尤パスメトリック値を生成すると共に、前記ブロック符号化受信ビット列を復号化して誤り硬判定を得て、さらに、前記誤り硬判定の結果、前記最尤パスメトリック値及び１つ前のブロックで求めた誤り軟判定の結果を用いて誤り軟判定を得て、その結果に基づき前記受信における信号対干渉比の第１の所要の増減値を出力し、
前記ブロック単位の前記誤り硬判定の結果に基づいて求めたブロック誤り率を前記規定されたブロック誤り率と比較することにより、前記受信における信号対干渉比の第２の所要の増減値を出力し、
前記受信における信号対干渉比の第１及び第２の所要の増減値に基づいて、前記第１の無線通信装置の送信電力の増減に係る制御情報を生成して前記第１の無線通信装置に対して送信することを特徴とする送信電力制御方法。 - 前記無線通信システムにおける送信電力制御方法において、前記トレリス線図を用いてする復号化はビタビ復号、最大事後確率復号又はターボ復号であることを特徴とする請求項１に記載の送信電力制御方法。
- 前記無線通信システムは、符号分割多元接続システムであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送信電力制御方法。
- 第１の無線通信装置が、ブロック単位で区切られた情報ビット列をブロック符号化及び畳み込み符号化して得られた連接符号化送信ビット列により搬送波を変調して送信した信号を、第２の無線通信装置が受信、復調し復号化する際のブロック誤り率が規定された無線通信システムにおいて、前記第２の無線通信装置は、
前記信号を受信して復調することにより、連接符号化受信ビット列を生成し、
前記ブロック単位で前記連接符号化受信ビット列をトレリス線図を用いて復号化することにより、ブロック符号化受信ビット列及び最尤パスメトリック値を生成すると共に、前記ブロック符号化受信ビット列を復号化して誤り硬判定を得て、さらに、前記誤り硬判定の結果、前記最尤パスメトリック値及び１つ前のブロックで求めた誤り軟判定の結果を用いて誤り軟判定を得て、その結果に基づき前記受信における信号対干渉比の第１の所要の増減値を出力し、
前記ブロック単位の前記誤り硬判定の結果に基づいて求めたブロック誤り率を前記規定されたブロック誤り率と比較することにより、前記受信における信号対干渉比の第２の所要の増減値を出力し、
前記受信における信号対干渉比の第１及び第２の所要の増減値に基づいて、前記第１の無線通信装置の送信電力の増減に係る制御情報を生成して前記第１の無線通信装置に対して送信することを特徴とする無線通信システム。 - 前記無線通信システムにおいて、前記トレリス線図を用いてする復号化はビタビ復号、最大事後確率復号又はターボ復号であることを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
- 符号分割多元接続システムであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の無線通信システム。
- 相手側装置と共に構成する無線通信システムにおいて、前記相手側装置がブロック単位で区切られた情報ビット列をブロック符号化及び畳み込み符号化して得た連接符号化送信ビット列により搬送波を変調して送信した信号を、受信し復号化する際のブロック誤り率が規定された無線通信装置であって、
前記送信された信号を受信して復調することにより、連接符号化受信ビット列を生成する手段と、
前記連接符号化受信ビット列を前記ブロック単位でトレリス線図を用いて復号化し、ブロック符号化受信ビット列及び最尤パスメトリック値を生成する手段と、前記ブロック符号化受信ビット列を復号化して、誤り硬判定の結果を出力する手段と、
前記ブロック単位の前記誤り硬判定の結果、前記最尤パスメトリック値及び１つ前のブロックについてした誤り軟判定の結果を用いて誤り軟判定をする手段と、前記誤り軟判定の結果に基づき、前記受信における信号対干渉比の第１の所要の増減値を出力する手段と、
前記ブロック単位の前記誤り硬判定の結果に基づいて求めたブロック誤り率を前記規定されたブロック誤り率と比較することにより、前記受信における信号対干渉比の第２の所要の増減値を出力する手段と、
前記受信における信号対干渉比の第１及び第２の所要の増減値に基づいて、前記相手側装置の送信電力の増減に係る制御情報を生成して、前記相手側装置に対して送信する手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置。 - 前記無線通信システムを構成する無線通信装置において、前記トレリス線図を用いてする復号化はビタビ復号、最大事後確率復号又はターボ復号であることを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
- 前記無線通信システムは符号分割多元接続システムであることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の無線通信装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003069154A JP2004282284A (ja) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | 送信電力制御方法、無線通信システム及び無線通信装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2014519777A (ja) * | 2011-06-16 | 2014-08-14 | 華為技術有限公司 | ブロック誤り率を推定する方法および通信装置 |
| CN110830051A (zh) * | 2018-08-07 | 2020-02-21 | 普天信息技术有限公司 | 一种译码方法和装置 |
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