JP2006041959A - 通信装置、送信電力決定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 受信側通信装置における負担を軽減すること。
【解決手段】 通信装置において、複数の変調方式のうち、いずれか１つの変調方式を選択する制御部４１と、制御部４１により選択される変調方式を使用して、信号を変調する変調部４４と、変調部４４により前記信号が変調される際に使用される変調方式ごとに、該信号が送信される際の送信電力を決定する非適応変調領域算出部４２と、変調部４４により変調された前記信号を、非適応変調領域算出部４２で決定される送信電力にて送信する無線部４６と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は通信装置、送信電力決定方法及びプログラムに関し、特に信号の送信電力を決定することに関する。

送信側通信装置が信号を送信する際の送信電力については、受信側通信装置の受信状況に応じて最適な送信電力になるよう送信電力を制御する技術（例えばＣＤＭＡ方式における適応送信電力制御）、特許文献１に記載されている送信装置の平均送信電力をある一定のレベルに保ってパイロットシンボルの信号点を配置する（すなわちパイロットシンボルの送信電力及び位相を制御する）技術など、種々の送信電力制御技術が従来から行われている。
特開２００２−２０４２７５号公報

適応変調方式（リンクアダプテーション）により変調方式を変更しながら通信を行う通信システムのように、複数の変調方式を使い分けて通信を行う通信システムにおいては、変調方式により実効電力と最大電力の差（又は比）により表されるピークファクタ（波高因子）が異なる。このため、受信側通信装置においては、ピークファクタの差により生ずる最大電力の差に対応するために、受信電力のダイナミックレンジを広くしておく必要があるなど、受信側通信装置の負担が大きかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、受信側通信装置における負担を軽減することのできる通信装置、送信電力決定方法及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る通信装置は、複数の変調方式のうち、いずれか１つの変調方式を選択する変調方式選択手段と、前記変調方式選択手段により選択される変調方式を使用して、信号を変調する信号変調手段と、前記信号変調手段により前記信号が変調される際に使用される変調方式ごとに、該信号が送信される際の送信電力を決定する送信電力決定手段と、前記信号変調手段により変調された前記信号を、前記送信電力決定手段により決定される送信電力にて送信する信号送信手段と、を含むことを特徴とする。

このようにすることにより、信号が変調される際に使用される変調方式ごとに、該信号が送信される際の送信電力を決定することができるので、受信側通信装置における負担を軽減することができる。

また、上記通信装置において、前記変調方式と対応づけて、前記送信電力に関する送信電力データを記憶する送信電力データ記憶手段、をさらに含み、前記送信電力決定手段は、送信電力を決定しようとする信号が前記信号変調手段により変調される際に、前記送信電力データ記憶手段により記憶される送信電力データに基づいて送信電力を決定する、こととしてもよい。このようにすれば、予め変調方式に対応する送信電力データを記憶しておき、該送信電力データに基づいて送信電力を決定することができる。なおこの場合において、前記送信電力決定手段は、送信電力を決定しようとする信号が前記信号変調手段により変調される際に、該信号変調手段により使用される変調方式と対応付けて前記送信電力データ記憶手段により記憶される送信電力データに基づいて送信電力を決定する、こととしてもよい。

また、上記通信装置において、前記信号の送信電力を仮決定する仮送信電力決定手段、をさらに含み、前記送信電力データは、前記仮送信電力決定手段により決定される送信電力からの補正量を示すデータである、こととしてもよい。このようにすれば、仮決定された送信電力を補正することにより、送信電力を決定することができる。

また、上記通信装置において、前記送信電力決定手段は、前記信号変調手段により前記信号が変調される際に使用される変調方式により決定される情報伝送速度が速いほど、該信号が送信される際の送信電力が小さくなるように、該送信電力を決定する、こととしてもよい。

また、本発明に係る送信電力決定方法は、複数の変調方式のうち、いずれか１つの変調方式を選択する変調方式選択ステップと、前記変調方式選択ステップにおいて選択される変調方式を使用して、信号を変調する信号変調ステップと、前記信号変調ステップにおいて前記信号が変調される際に使用される変調方式ごとに、該信号が送信される際の送信電力を決定する送信電力決定ステップと、前記信号変調ステップにおいて変調された前記信号を、前記送信電力決定ステップにおいて決定される送信電力にて送信する信号送信ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、複数の変調方式のうち、いずれか１つの変調方式を選択する変調方式選択手段、前記変調方式選択手段により選択される変調方式を使用して、信号を変調する信号変調手段、前記信号変調手段により前記信号が変調される際に使用される変調方式ごとに、該信号が送信される際の送信電力を決定する送信電力決定手段、及び前記信号変調手段により変調された前記信号を、前記送信電力決定手段により決定される送信電力にて送信する信号送信手段、としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施の形態に係る移動体通信システム１は、図１に示すように、基地局装置２と、移動局装置３と、通信ネットワーク４とを含んで構成されている。基地局装置２は、通常複数の移動局装置３と通信を行う。

基地局装置２は、図２に示すように、制御部２１と、記憶部２２と、無線通信部２３と、ネットワークインターフェイス部２４とを含んで構成されている。制御部２１は、基地局装置２の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。記憶部２２は、制御部２１のワークメモリとして動作する。また、この記憶部２２は、制御部２１によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持しており、本発明に係るプログラムも記憶している。無線通信部２３は、空中線及び検波装置を備え、少なくとも１の移動局装置３からの音声信号や通信用パケット等をそれぞれ受信して復調し、制御部２１に出力したり、制御部２１から入力される指示に従って、制御部２１から入力される音声信号や通信用パケット等を変調して空中線を介して出力したり、といった処理を行う。ネットワークインターフェイス部２４は、通信ネットワーク４と接続されており、通信ネットワーク４からの音声信号や通信用パケット等を受信して制御部２１に出力したり、制御部２１の指示に従って音声信号や通信用パケット等を通信ネットワーク４に対して送信したりする。

移動局装置３は、図３に示すように、制御部３１と、記憶部３２と、無線通信部３３とを含んで構成されている。制御部３１は、移動局装置３の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。記憶部３２は、制御部３１のワークメモリとして動作する。また、この記憶部３２は、制御部３１によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持しており、本発明に係るプログラムも記憶している。無線通信部３３は、空中線及び検波装置を備え、制御部３１から入力される指示に従って、音声信号や通信用パケット等を変調して空中線を介して出力したり、空中線に到来する音声信号や通信用パケット等を受信して復調し、制御部３１に出力したり、といった処理を行う。

ここで、本発明の背景となる技術について、再度詳細に説明する。なお、以下の説明では、移動体通信システム１はＰＩＡＦＳを利用するＰＨＳシステムとして説明を進める。また、該移動体通信システム１においては、変調方式を変更しながら通信を行う適応変調が行われるものとする。

図８は、移動体通信システム１において基地局装置２と移動局装置３との間に設けられる通信チャネルにおいて送受信される信号のフレームフォーマットである。信号の内容については略号で記載しており、それぞれ、Ｒがランプビット、ＳＳがスタートシンボル、ＰＲがプリアンブル、ＵＷがユニークワード、ＣＩが呼識別子、Ｐａｙｌｏａｄがユーザデータ、ＣＲＣが巡回冗長符号、Ｇｕａｒｄがガードビットである。そして各内容がこの順でフレームフォーマットに含まれている。

背景となる技術における適応変調においては、図８に示すように、ＲからＵＷまでの信号についてはπ／４ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)方式による変調１４０により変調が行われる。すなわち、適応変調の対象とせずに、常にπ／４ＱＰＳＫ方式で変調が行われる。一方、ＣＩからＧｕａｒｄまでは例えば１６ＱＡＭや３２ＱＡＭ等のＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)方式による変調１４２により変調が行われる。すなわち、通信状態に応じて変調方式を変化させる適応変調にて変調方式が決定される。このように、制御データ部分の一部についてはリンクアダプテーションを行わないこととすることにより、より確実に該一部については通信の相手側において受信できることとなり、通信が切断される可能性を少なくしている。

しかしながら、変調方式ごとに信号の最大電力を特徴付けるピーク特徴量としてのピークファクタが異なる。このため、上述のように複数の変調方式を使い分ける場合には、同じフレーム内の各信号内容について受信時の最大電力が異なることになる。図９は、π／４ＱＰＳＫ方式による変調信号１５２と、ＱＡＭ方式による変調信号１５４と、を連続して同じ送信電力により送信した場合に、受信装置にて受信される信号の受信電力を示した観測結果である。同図に示されるように、π／４ＱＰＳＫ方式による変調信号１５２と、ＱＡＭ方式による変調信号１５４と、では受信電力に差が生じている。より具体的には、ＱＡＭ方式はπ／４ＱＰＳＫ方式に比べ無線区間でのピークファクタが大きく、受信装置において受信される信号の最大電力が大きくなる。同図では、これを受信オフセット１５０として示している。

このように、同一の送信電力で送信しても、変調方式が異なればピークファクタが異なることから受信オフセットが生じるため、受信側通信装置においては、受信電力のダイナミックレンジを幅広く取っておく必要がある。より具体的には、ＰＨＳシステムにおいては、例えば基地局装置２から移動局装置３への信号においては、移動局装置３は、無線通信部３３において、上述のフレームフォーマットのＲからＰＲまでの間に自動利得制御(Auto Gain Control)による利得(Gain)調節を行い、受信電力が適切な大きさになるような利得を選択し、受信電力を調節する。そして、利得はその値に固定される。しかし、その後の信号については別の変調方式で受信することとなるため、特にフェージング等の影響がなくても上述のように受信電力が異なってしまう。そして、このように最大受信電力が異なると、上記自動利得制御による利得調整が固定されているため、例えばπ／４ＱＰＳＫ方式よりもピークファクタが大きいＱＡＭ方式で変調された部分では、電力が飽和してしまう場合もある。このため、図示しない受信部のダイナミックレンジを広めに確保しておく必要があった。

図４は、このような課題を解決するための本発明の本実施形態における通信装置の機能ブロック図である。同図においては、送信側通信装置となる通信装置の機能ブロック図を示している。該送信側通信装置となるのは、例えば基地局装置２から移動局装置３に対して信号を送信する際には基地局装置２であり、移動局装置３から基地局装置２に対して信号を送信する際には移動局装置３である。

同図に示すように、送信側通信装置は、制御部４１、非適応変調領域算出部４２、符号化部４３、変調部４４、ＤＡＣ(Digital to Analog Converter)４５、無線部４６を含んで構成されている。

まず、制御部４１は制御部２１又は制御部３１によって実現され、変調方式を決定する処理を行う。なおこの処理は、従来公知のリンクアダプテーションの処理と同様の処理であってよい。そして、該決定される変調方式を変調部４４に入力する。

次に符号化部４３は、無線通信部２３又は無線通信部３３から送信される信号を入力される。入力する信号は、例えば基地局装置２においてはネットワークインターフェイス部２４から入力される信号であってもよいし、移動局装置３においては、図示しない入力部から該移動局装置３のユーザによって入力される信号であってもよい。そして該符号化部４３は入力される信号を符号化してビット列の符号化信号に変換する。

変調部４４は、符号化部４３から入力される符号化信号を、制御部４１から入力される変調方式にて変調する。この際の変調方式としては、例えばＱＰＳＫやＱＡＭが挙げられる。そして、変調された結果としての変調信号をＤＡＣ４５に入力する。

ＤＡＣ４５では、入力された変調信号を、アナログ信号に変換する。そして、該変換されたアナログ信号を無線部４６に入力し、無線部４６は該信号を増幅し、空中線を介して無線区間に送出する。そして、送出された信号は、受信側通信装置となる通信装置において受信される。

以上のようにして図８に示すような信号が送信される場合、信号の変調方式は上述のようにＵＷまでの区間と、ＣＩ以降の区間で異なる変調方式となる。この制御は制御部４１によって行われる。そして本実施の形態では、非適応変調領域算出部４２が、適応変調されない領域、すなわちリンクアダプテーションにより変調方式が変更される対象でない信号の区間を検出する。そして、信号の区間が該区間であるか否かに応じて、信号の送信電力に関する送信電力データを算出する。さらに、信号の区間が適応変調されている領域である場合にも、変調方式に応じて信号の送信電力データを算出する。なおここでは、送信電力データとして以下に示す送信電力オフセット（送信電力補正量）を算出することとする。

算出される送信電力オフセットの具体的な例を以下の送信電力オフセットテーブルに示す。ここで、送信電力オフセットは従来公知の送信電力制御により仮決定される送信電力からのマイナス分を示している。また、該テーブルは最小送信レートがπ／４ＱＰＳＫの場合を示しており、例えば最小送信レートが８ＰＳＫの場合には、８ＰＳＫにおいて送信電力オフセットを０にすればよい。すなわち、基準となる変調方式との最大受信電力若しくは実効受信電力の差を送信電力オフセットとすることができる。

このように、変調方式ごとに、該変調方式と対応付けて送信電力オフセットが記憶されており、非適応変調領域算出部４２は、制御部４１によって決定される変調方式ごとに、送信電力オフセットテーブルを参照することにより、送信電力を決定することにより算出する。そして算出した送信電力オフセットを符号化部４３に入力する。

符号化部４３では、上述のように符号化する際に、入力される送信電力オフセットに基づいて送信電力を決定し、該送信電力を出力する符号化信号の振幅とする。そして該振幅は無線部４６において空中線を介して信号を無線区間に送出する際にもそのまま引き継がれるので、このように符号化部４３において振幅を変更することにより、無線区間に送出される際の信号の振幅を変更することができる。なお、もちろん例えば無線部４６に送信電力オフセットを入力し、無線部４６において送信電力を決定することとしてもよい。すなわち、送信電力オフセットに基づいて、空中線から送出される信号の送信電力を決定できればよい。

このようにした場合の送信電力及び受信電力の例を図５及び図６に示す。図５は、第１変調方式による変調信号５２の送信電力と、第２変調方式による変調信号５４の送信電力と、の送信オフセットの差を示した図である。同図では第１変調方式における送信オフセットが第２変調方式における送信オフセットに比べて大きい場合を示しており、その差がオフセット５０となっている。図８の例では、第１変調方式がπ／４ＱＰＳＫ、第２変調方式がＱＡＭとなる。

そして図５に示すように送信電力に差がある信号を受信した場合の受信電力を図６に示す。同図に示すように、第１変調方式による変調信号５２の受信電力と、第２変調方式による変調信号５４の受信電力と、の差はほぼゼロになっていることが分かる。すなわち、第１変調方式による変調信号５２の送信電力のピークファクタと、第２変調方式による変調信号５４の送信電力のピークファクタと、の差により生ずる最大電力の差を相殺する量の送信電力オフセットを、送信側通信装置において予め送信電力に反映させておいたことにより、受信側通信装置での受信電力の差をゼロにすることができる。

以上の処理を、送信側通信装置における処理のフロー図を参照しながら、より詳細に説明する。図７は送信側通信装置における送信電力決定のフロー図である。まず送信側通信装置は、送信信号の変調方式を取得する（Ｓ１００）。この変調方式とは例えばπ／４ＱＰＳＫ方式や１６ＱＡＭ方式である。そして、該変調方式に対応する送信電力オフセットを送信電力オフセットテーブルから読み出す（Ｓ１０２）。そして、読み出した送信電力オフセットを、送信電力制御により仮決定された送信電力に印加することにより、送信電力を決定する（Ｓ１０４）。そして、該送信電力にて空中線を介して送信信号を送信する（Ｓ１０６）。

以上のようにすることにより、受信側通信装置における負担を軽減することができる。より具体的には、受信側通信装置で受信電力のダイナミックレンジを広く取る必要がなくなるので、受信側通信装置に備えられる検波装置の構成を簡易なものとすることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では無線区間における変調を例に取り説明したが、有線区間においても、同様に変調方式が異なる信号が送受信される場合には適用可能である。また、変調方式についても上記変調方式だけでなく、例えば周波数変調方式、振幅変調方式においても本発明を適用することができる。

本発明の実施の形態に係る移動体通信システムの構成図である。 本発明の実施の形態に係る基地局装置のハードウェア構成図である。 本発明の実施の形態に係る移動局装置のハードウェア構成図である。 本発明の実施の形態に係る送信側通信装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る送信電力を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る受信電力を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る処理のフロー図である。 本発明の背景となる技術に係る信号のフレームフォーマットである。 本発明の背景となる技術に係る受信電力を示すグラフである。

符号の説明

１ 移動体通信システム、２ 基地局装置、３ 移動局装置、４ 通信ネットワーク、２１，３１，４１ 制御部、２２，３２ 記憶部、２３，３３ 無線通信部、２４ ネットワークインターフェイス部、４２ 非適応変調領域算出部、４３ 符号化部、４４ 変調部、４５ ＤＡＣ、４６ 無線部。

Claims (6)

1. 複数の変調方式のうち、いずれか１つの変調方式を選択する変調方式選択手段と、
   前記変調方式選択手段により選択される変調方式を使用して、信号を変調する信号変調手段と、
   前記信号変調手段により前記信号が変調される際に使用される変調方式ごとに、該信号が送信される際の送信電力を決定する送信電力決定手段と、
   前記信号変調手段により変調された前記信号を、前記送信電力決定手段により決定される送信電力にて送信する信号送信手段と、
   を含むことを特徴とする通信装置。
2. 前記変調方式と対応づけて、前記送信電力に関する送信電力データを記憶する送信電力データ記憶手段、
   をさらに含み、
   前記送信電力決定手段は、送信電力を決定しようとする信号が前記信号変調手段により変調される際に、前記送信電力データ記憶手段により記憶される送信電力データに基づいて送信電力を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記信号の送信電力を仮決定する仮送信電力決定手段、
   をさらに含み、
   前記送信電力データは、前記仮送信電力決定手段により決定される送信電力からの補正量を示すデータである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 前記送信電力決定手段は、前記信号変調手段により前記信号が変調される際に使用される変調方式により決定される情報伝送速度が速いほど、該信号が送信される際の送信電力が小さくなるように、該送信電力を決定する、
   ことを特徴とする請求項１から２のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 複数の変調方式のうち、いずれか１つの変調方式を選択する変調方式選択ステップと、
   前記変調方式選択ステップにおいて選択される変調方式を使用して、信号を変調する信号変調ステップと、
   前記信号変調ステップにおいて前記信号が変調される際に使用される変調方式ごとに、該信号が送信される際の送信電力を決定する送信電力決定ステップと、
   前記信号変調ステップにおいて変調された前記信号を、前記送信電力決定ステップにおいて決定される送信電力にて送信する信号送信ステップと、
   を含むことを特徴とする送信電力決定方法。
6. 複数の変調方式のうち、いずれか１つの変調方式を選択する変調方式選択手段、
   前記変調方式選択手段により選択される変調方式を使用して、信号を変調する信号変調手段、
   前記信号変調手段により前記信号が変調される際に使用される変調方式ごとに、該信号が送信される際の送信電力を決定する送信電力決定手段、及び
   前記信号変調手段により変調された前記信号を、前記送信電力決定手段により決定される送信電力にて送信する信号送信手段、
   としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
   

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