JP2914444B2 - Cdma送受信機 - Google Patents

Cdma送受信機

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JP2914444B2
JP2914444B2 JP9195387A JP19538797A JP2914444B2 JP 2914444 B2 JP2914444 B2 JP 2914444B2 JP 9195387 A JP9195387 A JP 9195387A JP 19538797 A JP19538797 A JP 19538797A JP 2914444 B2 JP2914444 B2 JP 2914444B2
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    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04TPC
    • H04W52/18TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/28TPC being performed according to specific parameters using user profile, e.g. mobile speed, priority or network state, e.g. standby, idle or non transmission
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    • H04W52/04TPC
    • H04W52/52TPC using AGC [Automatic Gain Control] circuits or amplifiers

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は移動通信システムに
関し、特に、直接拡散符号分割多元接続(DS−CDM
A)方式を用いた自動車電話・携帯電話システム(セル
ラシステム)に用いられるCDMA送受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、符号分割多元接続(CDMA)方
式を用いたセルラシステムとして、例えば、北米標準の
TIA/EIA IS−95に記載されたものが知られ
ている。このIS−95では、1フレーム(20ms)
が16個の1.25ms長のスロットに分割されてお
り、このスロット単位に送信電力制御が行われる。
【0003】つまり、基地局では各スロット毎に受信品
質を測定して、測定受信品質を予め定められた目標品質
と比較して、受信品質が目標品質を上回っている場合に
は移動局に送信電力を下げるように指示し、一方、受信
品質が目標品質を下回っている場合には移動機に送信電
力を上げるよう指示する。この移動局に送信電力レベル
を指示する際には、基地局から送信電力制御ビットが移
動局に対して送られる。そして、この送信電力制御ビッ
トは基地局から移動局へ送信される通信チャネルに多重
化されて伝送される。
【0004】移動局は通信チャネルから送信電力制御ビ
ットを多重分離し、基地局から送信電力を上げるよう指
示された場合には次スロットの送信電力を現在のスロッ
ト(現スロット)の送信電力よりも1dBだけ大きくし
て送信し、一方、基地局から送信電力を下げるよう指示
された場合には次スロットの送信電力を現スロットの送
信電力より1dBだけ小さくして送信する。
【0005】CDMA方式を用いたセルラシステムで
は、どのような場合でも各移動局の受信品質が基地局に
おいて均等となっていないと、受信品質の低い移動局か
らの信号を全く受信できなくなり、システム的に破綻を
きたしてしまう。
【0006】セルラシステムにおいて移動局はサービル
エリア内で自由に動き回るため、受信品質は基地局との
距離による伝搬ロス,伝搬経路が遮断されること等によ
るシャドウイング、及び複数の伝搬経路を反射して電波
が伝わることによるマルチパスフェージング等によって
大きく変化する。そして、このような変化に対応できる
ように、IS−95等に記載されたCDMA移動局では
60〜80dBの範囲で送信電力を精密に(例えば1d
B以下の精度で)制御できなければならない。
【0007】加えて、IS−95に記載されたリバース
リンク(移動局送信→基地局受信)では、9.6kbp
s、4.8kbps、2.4kbps、及び1.2kb
psの4種類のビットレートから1種類を選択して送受
信できる。9.6kbpsを基本レ−トとして、その1
/2、1/4、1/8のビットレートで送信するときに
は、それぞれ送信デ−タを1/2、1/4、1/8に間
引いて送信することによって可変レート伝送を実現して
いる。つまり、1フレーム(20ms)を16個の1.
25ms長のスロットに分割して、9.6kbpsの基
本レ−トで送信する際には、全16スロットで送信し、
4.8kbps、2.4kbps、1.2kbpsのビ
ットレートでは、それぞれ1フレームあたり8、4、2
スロットでのみ送信し、それ以外のスロットでは送信を
停止する。
【0008】このように、CDMAにおける送信電力制
御は、1bit(ビット)当たりの受信品質(Eb/I
o:1bit当たりの受信電力Ebと1Hz当たりの干
渉電力Ioの比)を一定にする必要がある。
【0009】IS−95に記載されたリバースリンクで
は、伝送ビットレートに応じて送信するスロット数、即
ち、送信ON/OFF(オン/オフ)比を変えることに
よって、伝送ビットレートによらず受信品質(Ed/I
o)が一定となるように制御しているものの、送信ON
/OFF比は伝送ビットレートにより一義的に決めら
れ、送信電力に応じて変化していない。
【0010】また、特開平5−102943号公報に記
載されたスペクトル拡散伝送方式にも、可変ビットレー
ト伝送の際の送信電力制御手法が記載されている。つま
り、ここでは、伝送ビットレートに応じて拡散率を可変
とするとともに拡散率に逆比例して送信電力制御を制御
しており、これによって、1ビット当たりの送信電力を
一定としているものの、ここでは、伝送ビットレートに
関わらず常に連続送信を行っている。
【0011】さらに、特開昭63−313932号公報
に記載されたスペクトラム拡散通信装置にも送信電力制
御手法が記載されている。つまり、ここでは、送信拡散
符号と受信拡散符号との位相差から送受信機間の距離を
検出して、この検出距離に応じて送信電力を制御してい
るものの、送信電力に応じて送信ON/OFF比を変化
させていない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、IS−95
に記載されたリバースリンクのように、ビットレートが
一定の範囲では送信ONの時間率あるいは拡散率を変化
させず、単純に送信電力を1dBずつ上げ下げする手法
では、前述のように、移動局の送信電力を60dB(な
いしは80dB)の制御範囲で精度良く制御できなけれ
ばならず、移動局の電力増幅器(送信アンプ)の設計が
複雑になってしまうという問題点がある。
【0013】加えて、上述のように、広いダイナミック
レンジで送信アンプを線形動作させるためには、低い送
信電力で送信する際にも、最大送信電力で送信する場合
と同じバイアス電流で送信アンプのトランジスタを動作
させる必要があり、平均送信電力ではなく最大送信電力
で移動局のパワーアンプの消費電流が決定されてしま
い、電力効率が良くないという問題点がある。
【0014】本発明の目的は、送信電力増幅器(送信ア
ンプ)に要求されるダイナミックレンジを提言して回路
を簡易化することのできるCDMA送受信機を提供する
ことにある。
【0015】本発明の他の目的は、平均送信電力が小さ
い場合には、送信OFFとする時間を増して送信アンプ
の消費電流を低減するのできるCDMA送受信機を提供
することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、基地局
及び移動局を備え、直接拡散符号分割多元接続方式を用
いて通信を行う移動通信システムにおいて前記移動局で
用いられるCDMA送受信機であって、前記基地局から
の送信電力制御指示に基づいて平均送信電力を決定し該
平均送信電力に応じて送信アンプの送信オン/オフ比を
変化させる制御手段を有することを特徴とするCDMA
送受信機が得られる。そして、前記移動局からの送信デ
ータは予め定められた時間長のフレ−ムを有し、該フレ
ームはN(Nは2以上の整数)個の所定の時間長のスロ
ットを備えており、前記制御手段は前記スロット単位に
送信をオン/オフして前記送信オン/オフ比を変化させ
るようにする。
【0017】前記制御手段は前記平均送信電力が前記送
信アンプの最大送信電力の1/Nより小さい場と1スロ
ットでのみ送信を行う制御を行い、前記平均送信電力を
前記最大送信電力の1/Nより大きくする際には、m個
(mは2〜Nの範囲の正整数)の複数スロットで送信を
行う制御を行うようにしてよく、前記制御手段は前記平
均送信電力が予め定められた閾値より大きいと連続送信
制御を行い、前記平均送信電力が予め定められた閾値よ
り小さいと間欠送信制御を行うようにしもよい。そし
て、前記閾値は、例えば、前記送信アンプの最大送信電
力の(N−1)/Nより小さい。
【0018】このように、本発明によるCDMA送受信
機では、受信した送信電力制御指示(送信電力制御ビッ
ト)の指示する値に応じて送信電力を決定するとととも
に送信オン/オフ比を変化させている。従って、送信ア
ンプの送信電力の範囲(ダイナミックレンジ)を狭くで
きるばかりでなく送信をオンとする時間率を減少でき、
送信アンプの消費電流を低減できる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。
【0020】図1を参照して、図示のCDMA送受信機
では、下記の式に従って、基地局(図示せず)から指示
される平均送信電力を実現し、かつ送信ONの時間率を
できる限り小さくする。
【0021】平均送信電力=(送信ON時の送信電力)
×(送信ONの時間率) 送信ON時の送信電力≦送信アンプで送信可能な最大送
信電力 図示のCDMA送受信機は送信データを速度変換するた
めの速度変換回路101及びメモリ102と、スペクト
ル拡散を行うための拡散回路103及び拡散符号発生回
路108と、送信信号をベースバンド信号から無線信号
に周波数変換する変調回路104と、無線信号の電力増
幅を行う送信アンプ105と、アンテナ107を送信と
受信で共用するための送受共用器106と、受信した無
線信号をベースバンド信号に周波数変換する復調回路1
10と、受信信号(受信ベースバンド信号)を逆拡散す
る逆拡散回路111及び逆拡散符号発生回路113と、
受信信号から受信データと送信電力制御ビット(TPC
bit)を多重分離する分離回路112と、受信した送
信電力制御ビットの指示する値に基づいて送信アンプの
送信電力(Tx Power)及び送信ON/OFF比
(Tx ON/OFF)を制御する送信電力制御回路1
09とを備えている。
【0022】ここで、図3も参照して、送信データの速
度変換及びスロット単位の送信動作について説明する。
1フレームはN(Nは2以上の整数)個のスロットに分
割されている。例えば、フレームの時間長=5ms、ス
ロットの時間長=312.5μs、1フレーム当たりの
スロット数N=16とすると、速度変換回路101に入
力される送信データ(図3(a))はN倍の速度でN回
繰り返して出力される(図3(b))。つまり、N個の
スロットの各々で同一のデータが繰り返し出力されるこ
とになる。メモリ102は送信データを繰り返し出力す
るための一時記憶場所として使用される。
【0023】上述のようにして、繰り返し出力される送
信デ−タは、通常のCDMA送受信機と同様にして、拡
散符号発生回路108からの拡散符号に応じて拡散回路
103で拡散された後、変調回路104で無線信号に周
波数変換される。この無線信号は送信アンプ105、送
受共用器106を介してアンテナ107から送出され
る。なお、拡散符号発生回路108は、通常、ビットレ
ートに比べ十分長い周期の疑似ランダム系列(例えば、
M系列あるいはGold符号系列)を発生させる。そし
て、この疑似ランダム系列が拡散符号系列として用いら
れる。送信データはNスロットで繰り返されているが、
拡散符号系列は通常スロット毎に異なっている。
【0024】前述のように、CDMA移動通信システム
では、基地局の受信品質がすべてのチャネルで均等にな
るように、送信電力制御を行わなければならない。図示
のCDMA送受信機(移動局)では、基地局からの下り
データに多重化された送信電力制御ビット(TPCbi
t)に基づいて平均送信電力を決定する。つまり、基地
局から送信電力制御ビットが移動局に対して送られる。
この送信電力制御ビットは基地局から移動局へ送信され
る通信チャネルに多重化されて伝送される。この基地局
送信信号はアンテナ107及び送受共用器106を介し
て復調器でベースバンド信号に復調され、逆拡散符号発
生回路113からの逆拡散符号に基づいて逆拡散回路1
11で逆拡散された後、分離回路112で受信データと
送信電力制御ビットに分離される。そして、送信電力制
御ビットは送信電力制御回路109に与えられる。
【0025】基地局から移動局へ送信電力制御ビット
(TPCbit)によって電力制御指示が与えられる。
この電力制御指示は従来と同様に、現在の送信電力に対
して、例えば、1dBだけ送信電力を上げるか下げるか
を指示する1bitの情報であっても良いし、直接送信
電力を指示する複数bitの情報であっても良い。一般
的に、フェージングに追従できる高速送信電力制御を行
う場合には、前者を用い、フェージングには追従せず、
シャドウイングおよび距離減衰に伴う伝搬路変動にのみ
追従する低速送信電力制御を行う場合は後者を用いる。
【0026】図示の例では、周知のようにして、基地局
で受信品質を測定し、下り回線で移動局の送信電力を制
御するビットを伝送するクローズドループ送信電力制御
の場合について説明してするが、移動局で下り受信レベ
ルを測定して、その測定値から上り伝送路の特性を推定
するオープンループ送信電力制御を用いる場合でも同様
である。
【0027】送信電力制御回路109では送信電力制御
ビットに応じて平均送信電力(TxPower)を決定
し、この平均送信電力と送信アンプ105で送信可能な
最大電力(以下最大送信電力と呼ぶ)とを比較して、平
均送信電力が最大送信電力のN−1/Nより少ない場
合、つまり、1フレームを構成するNスロットの内少な
くとも1スロットは送信しなくても平均送信電力を満た
すことが可能な場合には、間欠送信を行うように送信ア
ンプ105を制御する。
【0028】このように送信アンプ105のONとなる
時間率を減らすことによって消費電流を低減することが
できる。
【0029】送信電力制御回路109では平均送信電力
の最大送信電力に対する比が小さくなるに従って、実際
に送信を行うスロットの数を減らしていき、送信ON/
OFF比を小さくする。平均送信電力が最大送信電力の
1/Nになると、送信電力制御回路109では1スロッ
トのみ送信アンプ105をONとする。この際の送信電
力は最大送信電力に等しくなるが、送信ON時間率が1
/Nであるため、平均送信電力は最大送信電力の1/N
とすることができる。
【0030】ここで、図2に平均送信電力に応じて実際
に送信を行うスロット数の変化を示す。図2を参照し
て、平均送信電力がほぼ最大送信電力に等しい場合に
は、図2(a)に示すP1のように、全スロットで送信
を行う。
【0031】平均送信電力がほぼ最大送信電力の1/2
に等しい場合には、図2(b)に示すP2のように、1
スロット毎に送信ON/OFFを行う(送信ON/OF
F比=1:1)。そして、平均送信電力が最大送信電力
の1/Nより小さい場合には、図2(c)に示すP3の
ように、1フレーム中の1スロットでのみ送信を行う。
【0032】このように、平均送信電力と最大送信電力
との比に従って、送信ON/OFF比を変えて送信して
も、N個のスロットで同じ送信データを送信しているた
め、情報が欠落するおそれはない。基地局では、逆拡散
の後、送信ONのスロットのデータを加算合成すればよ
い。m(mは2〜Nの範囲の正整数)スロットの複数の
スロットで送信されている場合には、このmスロットの
受信デ−タを加算合成することにより、加算合成後の受
信電力は1スロットの受信電力のm倍となり、所要受信
品質を満たすことができる。
【0033】なお、以上の説明では、使用するスロット
数が1、2、4〜、Nのすべての値を取ることができる
場合について述べてきたが、送受信機の構成を簡単にす
るためには、使用するスロット数の組み合わせを限定し
ても問題ない。例えば、1スロットだけ送信する場合と
全Nスロットで送信する場合の2通りに限定しても良
い。使用するスロット数が頻繁に変化しないように、切
り替えの閾値にヒステリシスを設けるようにしてもよ
い。
【0034】例えば、1フレーム当たりのスロット数N
=16とすると、10log(16)=12dBである
から、ダイナミックレンジが12dBだけ小さな送信ア
ンプを使用することが可能となる。また、送信ON/O
FF比を1/16にすることができ、消費電流を大幅に
削減することができる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、CD
MA送受信機の送信アンプに要求されるダイナミックレ
ンジを減らすことができるばかりでなく、送信アンプの
ON/OFF比の平均値を小さくでき、その結果、送信
アンプの消費電流を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるCDMA送受信機の一例を示すブ
ロック図である。
【図2】図1に示すCDMA送受信機の送信ON/OF
F動作を説明するための図である。
【図3】図1に示す速度変換回路の動作を説明するため
の図である。
【符号の説明】
101 速度変換回路 102 メモリ 103 拡散回路 104 変調回路 105 送信アンプ 106 送受共用器 107 アンテナ 108 拡散符号発生回路 109 送信電力制御回路 110 復調回路 111 逆拡散回路 112 分離回路 113 逆拡散符号発生回路

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基地局及び移動局を備え、直接拡散符号
    分割多元接続方式を用いて通信を行う移動通信システム
    において前記移動局で用いられるCDMA送受信機であ
    って、前記移動局からの送信データは予め定められた時
    間長のフレームを有し、該フレームはN(Nは2以上の
    整数)個の所定の時間長のスロットを備えており、前記
    送信データが前記N個のスロットで繰り返し送信される
    場合前記基地局からの送信電力制御指示に基づいて平均
    送信電力を決定し該平均送信電力に応じて前記スロット
    単位に送信をオン/オフして送信アンプの送信オン/オ
    フ比を変化させる制御手段を有することを特徴とするC
    DMA送受信機。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されたCDMA送受信機
    において、前記制御手段は前記平均送信電力が前記送信
    アンプの最大送信電力の1/Nより小さい場合1スロッ
    トでのみ送信を行う制御を行い、前記平均送信電力を前
    記最大送信電力の1/Nより大きくする際には、m個
    (mは2〜Nの範囲の正整数)の複数スロットで送信を
    行う制御を行うようにしたことを特徴とするCDMA送
    受信機。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載されたCDMA送受信機
    において、前記制御手段は前記平均送信電力が予め定め
    られた閾値より大きいと連続送信制御を行い、前記平均
    送信電力が予め定められた閾値より小さいと間欠送信制
    御を行うようにしたことを特徴とするCDMA送受信
    機。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載されたCDMA送受信機
    において、前記閾値は前記送信アンプの最大送信電力の
    (N−1)/Nより小さいことを特徴とするCDMA送
    受信機。
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