JP3102460B2 - 送信電力制御を行う移動局送信装置 - Google Patents

送信電力制御を行う移動局送信装置

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JP3102460B2 JP593395A JP593395A JP3102460B2 JP 3102460 B2 JP3102460 B2 JP 3102460B2 JP 593395 A JP593395 A JP 593395A JP 593395 A JP593395 A JP 593395A JP 3102460 B2 JP3102460 B2 JP 3102460B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、移動通信においてスペ
クトル拡散を用いてマルチプルアクセスを行うCDMA
方式における移動局の送信電力制御を行う送信装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】CDMA伝送には従来の変調信号を高速
レートの拡散符号で拡散する直接拡散(DS)方式と周
波数ホッピング(FH)方式に分類できる。FH方式で
は1シンボルをチップと呼ばれる単位に分解してチップ
毎に異なる中心周波数の信号に高速に切り替える必要が
あり、装置の実現性が困難であるため、通常はDS方式
が用いられる。スペクトル拡散の無線機では送信側では
通常の情報データ変調の後に拡散符号で2次変調を行っ
て伝送する。受信側ではまず広帯域の受信入力信号を逆
拡散という過程で元の狭帯域の信号に戻してから従来の
復調処理を行う。この受信側の逆拡散という過程におい
て受信信号の拡散系列と受信局発の拡散系列との相関検
出を行う。
【0003】CDMAでは同一の周波数帯を用いるため
所要の誤り率を得るのに必要な希望波受信信号電力対干
渉電力比(SIR)でセル内の加入者容量が決まる。移
動通信にCDMA方式を適用する場合の問題点は、移動
局の所在位置によって基地局受信での各移動局からの受
信信号レベルが大きく異なる遠近問題が生じることであ
る。CDMA方式では同一の周波数帯域を複数の通信者
が共有するために、他の通信者の信号が干渉信号となっ
て自分のチャネルの通信品質を劣化させる。基地局の近
くの移動局と遠くの移動局が同時に通信を行う場合、基
地局では近くの移動局からの信号電力は大きく受信され
るのに対して、遠くの移動局からの受信電力は小さく受
信される。従って遠くの移動局と基地局との通信が近く
の移動局からの干渉を受けて大きく特性が劣化すること
になる。この遠近問題を解決する技術として、従来から
送信電力制御が検討されてきた。送信電力制御では受信
局が受信する受信電力、またはその受信電力から決まる
希望波信号電力対干渉電力比が、移動局の所在位置によ
らず一定になるように制御するもので、これによってサ
ービスエリア内で均一の通信品質が得られることにな
る。特に上りチャネルに対しては基地局受信入力におい
て、各移動局からの送信電力が一定になるように各移動
局は送信電力を行う。この送信電力の誤差は干渉電力白
色化のCDMA方式においては、1セル当たりの加入者
容量加入者容量を決める最も所要なファクタである。例
えば1dBの送信電力誤差があると加入者容量は3割程
度減少する。
【0004】図4で、従来のクローズドループによる上
り移動局の送信電力制御を説明する。ここで用いている
送信電力制御では、基地局で通信を行っている移動局か
らの希望波信号受信電力と他の移動局からの干渉電力と
熱雑音電力の和との比を計算する。この比が所要の品質
を満たすための受信SIRに対して大きいか、小さいか
を判定し、その判定結果により下りフレーム内の送信電
力制御ビットを決定し、基地局から移動局に送信電力制
御ビットで、送信電力を指令する。移動局は、基地局か
らの前記送信電力制御ビットに応じて上り送信電力PT
を計算する。前記送信電力PT が前記の予め設定した送
信電力Pmax よりも小さい場合には、移動局は送信電力
T で送信し、逆の場合には送信電力Pmax で送信す
る。この場合、レイリーフェージングに起因するドップ
ラ周波数に対する追従性はこの送信電力制御ビットの挿
入周期により決定される。例えば、1フレーム10m
s、搬送波周波数2GHzであり、移動局が車速120
km/hで移動している場合は、0.1msの周期で送
信電力制御を行う必要がある。このため、基地局は下り
フレーム内にこの周期で送信電力制御ビットを挿入する
必要がある。このように、移動局は距離変動、短区間変
動、瞬時変動を受けるため、これらの変動を補償して基
地局受信での受信SIRが一定になるように送信電力制
御を行っている。数kmのセル半径を有する場合に前記
の3種類の変動を補償するためには、70dB以上の送
信電力制御のダイナミックレンジが要求される。
【0005】セルラシステムにおいては、距離変動、短
区間変動、瞬時変動も考慮して特に上りチャネルにおい
ては各ユーザの信号は独立な伝搬路を通るために、基地
局において受信SIRを一定にするには広ダイナミック
レンジの送信電力制御を行う必要がある。移動局では数
kmのセル半径では、70dB以上のダイナミックレン
ジの送信電力制御を行う必要がある。この70dB以上
の広ダイナミックレンジの送信電力制御を移動局で行う
場合、チップレート数MHz以上の場合には、高速処理
速度であることからD/A変換器は10ビット程度であ
る。タイナミックレンジの制約から、せいぜい送信電力
制御に供することができるビット数は数ビットであり、
この点から70dB以上のダイナミックレンジの送信電
力制御を全てディジタル信号処理で行うのは困難であ
る。従ってこのダイナミックレンジのうち一部の送信電
力制御をディジタル信号処理で行うとしても、大部分の
送信電力制御はアナログ処理で行う必要がある。
【0006】図5に従来の移動局装置の送信部のブロッ
ク構成を示す。図5において、情報データ入力端子50
1に入力されたデジタルの情報信号は、変調処理部50
2で、信号フレームを生成し、情報データ変調および広
帯域の信号に拡散する。その信号はD/A変換器506
でアナログ信号に変換後、直交変調器508で直交変調
される。その後、このベースバンドの信号を、周波数シ
ンセサイザ513と掛算器512で周波数変換して高周
波のRF信号とする。そして、このRF信号を、受信さ
れた送信電力制御ビットを用いて送信電力制御増幅回路
515を制御することで、所望の送信電力にして送信さ
れる。
【0007】この場合の信号減衰の構成としては、アッ
テネータ515を用いるのが一般的である。しかし、こ
の構成においては、信号電力減衰の過程で送信信号の振
幅のみが変化するのではなく、位相も変化してしまう。
図6に送信信号位相の位相回転の様子を示す。図6にお
いて、例えば、送信電力をP1 dB減衰させ、次にP2
dB減衰させた場合を示している。この場合、図6のよ
うに、送信信号は減衰制御されると位相回転をしてしま
う。この場合、基地局の受信側でこの位相回転を何等か
の方法で補正する必要がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のス
ペクトル拡散を用いてマルチプルアクセスを行うCDM
A方式における広ダイナミックレンジの送信電力制御を
行う移動局送信装置においては、送信信号をアッテネー
タで減衰する段階で位相回転が生じるという問題があっ
た。本発明の目的は、広ダイナミックレンジの送信電力
制御を行う移動局の送信装置において、送信電力を変化
しても送信信号の位相回転が生じない送信電力制御を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、スペクトル拡
散を用いてマルチプルアクセスを行う直接拡散CDMA
方式における移動局の送信電力制御回路において、信号
フレームを生成し、情報データ変調および広帯域の信号
に拡散する拡散変調を行う変調処理部と、前記変調処理
部出力の同相信号および直交信号を直交変調する直交変
調回路と、送信電力を制御する送信電力制御増幅回路
と、位相回転補償信号発生部と、該位相回転補償信号発
生部からの補償信号により、前記送信電力増幅器による
位相変調信号の位相回転を補償する位相補償処理部とを
有することを特徴とする移動局の送信電力制御を行う送
信装置である。
【0010】
【作用】本発明によれば、70dB以上の広ダイナミッ
クレンジの送信電力制御を行う移動局の送信装置におい
て、位相回転補償信号発生部と、位相回転補償信号発生
部からの補償信号を用いて位相補償する位相補償処理部
とにより、送信電力制御増幅回路に起因する送信信号の
位相回転を除去することができる。
【0011】従って、受信機側で位相変動に伴う処理を
行う必要がなく、また、容易に受信信号の位相を推定す
ることができる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0013】図1は本発明の送信電力制御の実施例1を
示す図である。図1において、102は、信号フレーム
を生成し、情報データ変調および広帯域の信号に拡散す
る拡散変調を行う変調処理部である。109は、変調処
理部102の出力の同相信号および直交信号を直交変調
する直交変調回路である。そして、116は、送信電力
を制御するためのディジタルにより制御される減衰器1
17および電力増幅器118で構成される送信電力制御
増幅回路である。121は、下りチャネルで伝送されて
くる送信電力制御信号(送信電力制御ビット)に応じて
送信電力および送信電力制御量から送信電力制御増幅器
の位相回転を検出する送信電力・送信電力制御量/位相
回転変換部である。106は、送信電力・送信電力制御
ステップ・位相回転変換部121の出力信号により、送
信電力制御増幅回路116による位相変調信号の位相回
転を補償する位相補償処理部である。
【0014】図1の構成の動作を説明する。変調信号処
理部102では信号フレームを生成し、情報データの変
調および広帯域の信号に拡散する。移動局受信信号の復
調出力の送信電力制御信号に応じて、現在の送信電力出
力値および送信電力制御量にる送信電力増幅器の位相回
転量を送信電力・送信電力制御量/位相回転変換部12
1で求める。この回路は、例えば、現在の送信電力値お
よび送信電力制御信号による送信電力制御量を入力とし
て位相回転を出力するように、ROM等の記憶回路に表
を記憶することで構成できる。この位相回転変換部出力
信号により、変調信号処理部102の出力信号の同相成
分および直交成分を位相補償部106で位相補償する。
位相補償された信号は、D/A変換器107でアナログ
信号に変換されてから、直交変調回路110で直交変調
される。直交変調された信号は周波数シンセサイザ11
3や掛算回路113によりRF帯の信号に周波数変換
後、下りチャネルの送信電力制御信号に応じて、送信電
力制御増幅回路117で送信電力制御されて出力され
る。
【0015】図2は本発明の送信電力制御の実施例2の
構成を示す図である。この構成においては、送信電力制
御増幅回路に起因する信号の位相回転を、送信電力増幅
回路の出力信号から直接求めて補償している。図2にお
いて、202は、信号フレームを生成し、情報データ変
調および広帯域の信号に拡散する拡散変調を行う変調処
理部である。209は、変調処理部202の出力信号の
同相信号および直交信号を直交変調する直交変調回路で
ある。216は、送信電力を制御するためのディジタル
により制御される減衰器217および電力増幅器218
で構成される送信電力制御増幅回路である。減衰器22
1と、掛算器222と、周波数シンセサイザ223と、
直交検波回路225と、送信電力制御増幅回路の送信電
力制御スに応じて直交検波回路出力の同相成分と直交成
分の位相回転を検出する位相変動検出部229とで、位
相回転補償信号発生部を構成している。206は、位相
変動検出部229の出力信号に応じて送信電力増幅器入
力信号の位相変調信号の位相回転を補償する位相補償処
理部である。
【0016】図2の構成の動作を説明する。変調処理部
202から送信電力制御増幅回路218までの構成は、
図1の変調処理部102から送信電力制御増幅回路11
8までの構成と同様であるので、その動作の説明は省略
する。送信電力制御増幅回路218の出力信号を減衰器
221で減衰させてから、掛算器222と周波数シンセ
サイザ223とで周波数変換し、ベースバンドに戻して
いる。この信号を直交検波器225で直交検波して、同
相成分、直交成分を出力する。そして、A/D変換器2
28でディジタル値に変換してから、同相成分と直交成
分の位相回転を位相変動検出部229で検出する。位相
変動検出部229の出力信号に応じて、位相補償処理部
206で送信電力制御増幅回路216の入力信号の位相
変調信号の位相回転を補償する。
【0017】図1や図2で用いている、ベースバンドデ
ィジタル信号処理において、位相平面上の信号の位相回
転を補償する回路の構成の1例を図3に示す。送信電力
・送信電力制御量から位相回転量を求めることは、図
1、図2のように記憶回路あるいは送信電力制御増幅器
出力信号を検波することにより求められる。この求めた
位相回転量を打ち消すような位相回転を変調処理部出力
信号に与える。これは図3のように、位相補償処理部3
03において、求めた補正位相を入力する端子304,
305からの補正位相回転信号(cos(2πθi ),
sin(2πθi))を、変調処理部からの出力信号の
同相、直交成分に複素乗算することにより得ることがで
きる。なお、図3において、312,313はD/A変
換器、316は直交変調器である。
【0018】
【発明の効果】以上、本発明によれば、70dB以上の
広ダイナミックレンジの送信電力制御を行う移動局の送
信装置において、送信電力制御増幅回路に起因する送信
信号の位相回転を除去することができる。従って、受信
機側で位相変動に伴う処理を行う必要がなく、また、容
易に受信信号の位相を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の送信電力制御回路の構成を
示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例2の送信電力制御回路の構成を
示すブロック図である。
【図3】本発明の送信電力制御回路の位相補償処理部の
実施例の構成を示すブロック図である。
【図4】従来のクローズドループによる送信電力制御を
説明する図である。
【図5】従来の送信電力制御回路の構成を示すブロック
図である。
【図6】従来の送信電力制御後の位相平面上で信号位相
が回転する様子を示す図である。
【符号の説明】
101 情報データ入力端子 102 変調処理部 103 フレーム生成部 104 情報データマッピング部 105 拡散部 106 位相補償処理部 107 D/A変換器 108 ローパスフィルタ 109 直交変調器 110 発振器 111 バンドパスフィルタ 112 増幅器 113 掛算器 114 周波数シンセサイザ 115 バンドパスフィルタ 116 送信電力制御増幅回路 117 アッテネータ 118 電力増幅器 119 RF信号出力端子 120 送信電力制御ビット入力端子 121 送信電力・送信電力制御量/位相回転変換部 201 情報データ入力端子 202 変調処理部 203 フレーム生成部 204 情報データマッピング部 205 拡散部 206 位相補償処理部 207 D/A変換器 208 ローパスフィルタ 209 直交変調器 210 発振器 211 バンドパスフィルタ 212 増幅器 213 掛算器 214 周波数シンセサイザ 215 バンドパスフィルタ 216 送信電力制御増幅回路 217 アッテネータ 218 電力増幅器 219 RF信号出力端子 220 送信電力制御ビット入力端子 221 減衰器 222 掛算器 223 周波数シンセサイザ 224 バンドパスフィルタ 225 直交変調器 226 発振器 227 ローパスフィルタ 228 A/D変換器 229 位相変動検出部 301 変調処理部出力同相成分入力端子 302 変調処理部出力直交成分入力端子 303 位相補償処理部 304,305 位相回転量入力端子 306〜309 複素掛算器 311,312 足し算器 312,313 D/A変換器 314,315 ローパスフィルタ 316 直交変調器 501 情報データ入力端子 502 変調処理部 503 フレーム生成部 504 情報データマッピング部 505 拡散部 506 D/A変換器 507 ローパスフィルタ 508 直交変調器 509 発振器 510 バンドパスフィルタ 511 増幅器 512 掛算器 513 周波数シンセサイザ 514 バンドパスフィルタ 515 送信電力制御増幅回路 516 アッテネータ 517 電力増幅器 518 RF信号出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38 H04B 1/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スペクトル拡散を用いてマルチプルアク
    セスを行う直接拡散CDMA方式における移動局の送信
    電力制御を行う送信装置において、 信号フレームを生成し、情報データ変調および広帯域の
    信号に拡散する拡散変調を行う変調処理部と、 前記変調処理部出力の同相信号および直交信号を直交変
    調する直交変調回路と、 送信電力を制御する送信電力制御増幅回路と、 位相回転補償信号発生部と、 該位相回転補償信号発生部からの補償信号により、前記
    送信電力制御増幅回路による位相変調信号の位相回転を
    補償する位相補償処理部とを有することを特徴とする移
    動局の送信電力制御を行う送信装置。
  2. 【請求項2】 前記位相回転補償信号発生部が、下りチ
    ャネルで伝送されてくる送信電力制御信号に応じて送信
    電力および送信電力制御量から送信電力制御増幅回路の
    位相回転を検出する送信電力・送信電力制御量/位相回
    転変換部であることを特徴とする請求項1記載の移動局
    の送信電力制御を行う送信装置。
  3. 【請求項3】 前記位相回転補償信号発生部が、 前記送信電力制御増幅回路の出力信号を減衰する減衰器
    と、 該減衰器の出力信号を直交検波する直交検波回路と、 前記送信電力制御増幅回路の送信電力制御に応じて直交
    検波回路出力の同相成分と直交成分の位相回転を検出す
    る位相変動検出部とを有することを特徴とする請求項1
    記載の移動局の送信電力制御を行う送信装置。
  4. 【請求項4】 前記送信電力・送信電力制御量/位相回
    転変換部が変換のための表を記憶した記憶回路を有する
    ことを特徴とする請求項2記載の移動局の送信電力制御
    を行う送信装置。
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JP3090112B2 (ja) 1998-01-30 2000-09-18 日本電気株式会社 携帯電話用ブースタ
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KR100382487B1 (ko) * 2000-11-02 2003-05-09 엘지전자 주식회사 이득 및 위상 왜곡 보상 기능을 가지는 이동통신 송신시스템

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