JP4085424B2

JP4085424B2 - 振幅制限状態監視方式

Info

Publication number: JP4085424B2
Application number: JP2003075598A
Authority: JP
Inventors: 浩之上杉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP2004289227A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡ方式を用いた移動通信システムの基地局に配備される送信装置における振幅制限状態監視方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同一周波数を複数のユーザーが利用するＣＤＭＡ方式を用いた移動通信システムの基地局に配備される送信装置では、各ユーザーデータをそれぞれ拡散部にてコーディング処理を行った後、加算合成部にて多重処理を行い、Ｄ／Ａ変換後、送信に必要な周波数、および電力に処理され、アンテナより送信される。
【０００３】
その際、加算合成部から出力される多重データは合成されるデータによって高いピーク電力を持つことから、アナログデータへの変換後の高出力アンプでの歪等を考慮し、加算合成部から出力される多重データに対して、しきい値以上の振幅を制限（ピーククリッピング）する振幅制限回路を設け、無線周波数部（ＲＦ部）に入力される信号レベルを送信電力増幅部のダイナミックレンジ以下に抑えることが、例えば特許文献１〜２に開示されている。
【０００４】
このように、従来、基地局装置では、高出力ＡＭＰでの歪を考慮し高いピーク電力に対しクリップ処理を施し、ピーク値を制限するピーククリッピングという方法が用いられ、加算合成部から出力される多重データに対して、そのしきい値以上の振幅を制限（ピーククリッピング）することにより、ＲＦ部における歪を抑制しているが、各チャネルの電力およびチャネル数は常に変動しており、全チャネルの総電力が増幅器の能力を超えた状態が継続すると振幅制限状態が継続し、増幅器の歪成分の劣化、ＲＦ信号の劣化を生ずる。
【０００５】
そのため、特許文献２では、振幅制限回路により設定された瞬時振幅（瞬時電力）以上の信号を制限するとともに、さらに、振幅制限動作が行われるごとに振幅制限情報を出力して設定された値以上の瞬時電力の発生確率を検出し、発生確率があるしきい値を超えた場合には各チャネル（ユーザーデータ）の電力を制限することにより、多重時の瞬時電力または平均電力の増加による増幅器の歪の増加を防いでいる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１８４５１号公報
【特許文献２】
特開２００１−３６５０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２に開示された発明では、振幅制限回路における振幅制限の回数をカウントすることにより、設定された値以上の瞬時電力の発生確率により制御を行っているため、振幅制限を受ける瞬時電力のレベル情報については判定できないという問題がある。
【０００８】
また、振幅制限回路における振幅制限の回数をカウントし、そのカウント値が予め設定された値を超えたとき、各チャネルの電力を制限することにより加算合成部から出力される多重データの出力を制御して、多重時の平均電力が過電力とならないようにしているため、各チャネルの送信データ出力が加算合成部で多重されるチャネル数により変動し易くなり、通話品質に悪影響を及ぼす虞がある。
【０００９】
本発明の目的は、ユーザーデータ制御部より割り当てられたユーザーデータの多重データに対し、振幅制限によって生じる必要以上の変調精度の劣化を防止し、高品質の信号送信を確保することが可能な新規な振幅制限状態監視手段を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の振幅制限状態監視方式は、ユーザーデータ制御部と、該ユーザーデータ制御部により割り当てられた複数のユーザーデータを多重化して無線による送受信を行う送受信部とからなり、前記送受信部が、前記ユーザーデータ制御部により割り当てられた複数のユーザーデータをそれぞれ互いに異なる符号でコーディング処理する複数の拡散部と、該複数の拡散部から出力される複数の拡散データを多重化する加算合成部と、該多重されたデータをピーククリップ処理して無線送信部へ出力する振幅制限部と、該振幅制限部による振幅制限前の前記多重データと振幅制限後の前記多重データの各平均電力を一定周期で監視し、両者の平均利得差に応じて前記ユーザーデータ制御部による前記送受信部に対するユーザーデータの割り当てを制御するための監視情報を出力する比較計算回路部を備えていることを特徴とする。
【００１１】
通常は、あるモデルにおいて変調精度を満たす値を制限値として用いるが、変調方式の変更や振幅制限方法に対し全てに対応することは困難である。そこで本発明では、高いピークを多数持つ拡散データの組み合わせ時には、割り当てられるユーザーデータを制御し、電力を抑えることにより、振幅制限によって制限される電力を軽減することで変調精度の劣化を抑える。
【００１２】
本発明によれば、振幅制限前後でのある区間の平均利得差を一定周期監視して平均利得差を求め、その値から変調精度の劣化を推測することによって、希望変調精度以下に劣化しないようユーザーデータの割り当てを制御しているので、振幅制限によって生じる必要以上の変調精度の劣化を防止し、ピークの発生確率を考慮したユーザーの割り当てと高品質の信号送信を確保することが可能となる。
【００１３】
本発明では、ユーザーデータ制御部より出力された各ユーザーデータは、それぞれ送受信部の拡散部に入力され、拡散処理後、加算合成部にて多重処理され、振幅制限部にて閾値以上の振幅をクリップ処理後、無線周波数部（ＲＦ部）へ入力され、アンテナより出力される。また、比較計算回路では、加算合成部からのある区間Ｔの平均データと振幅制限部からのある区間Ｔの平均データとの比較を行い、その差に応じてユーザーデータ制御部を調整し、各送受信部に割り当てられるユーザーデータの調整を行う。以上の制御により、振幅制限によって生じる変調精度の劣化を監視し、ピークの発生確率を考慮したユーザーの割り当てと、高品質の信号送信を確保することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態の全体ブロック構成を示しており、ユーザーデータ制御部１、およびそれにつながるｎ台の送受信部２１〜２ｎのブロックにより構成される。
【００１５】
ユーザーデータ制御部１は、ｎ台の送受信部２１〜２ｎに割り当てるユーザーデータの数を制御するとともに、割り当てたユーザーデータ１１ａ〜１ｎａを、各送受信部２１〜２ｎへ出力する。各送受信部２１〜２ｎからユーザーデータ制御部１に対して監視情報２１ａ〜２ｎａが出力され、ユーザーデータ制御部１はこの監視情報２１ａ〜２ｎａにより、各送受信部２１〜２ｎへのユーザーデータの割り当てを制御する。
【００１６】
図２は、本実施形態のｎ台ある送受信部２１〜２ｎの内の１台（２１）を示すブロック図であり、拡散部３１〜３ｎ、加算合成部４、振幅制限部５、ＲＦ部６、比較計算回路部７を備えている。
【００１７】
ユーザーデータ制御部１より入力された各ユーザーデータ（１１１〜１１ｎ）は、それぞれ拡散部３１〜３ｎに入力されて互いに異なる符号でスペクトル拡散され、拡散データ（３１ａ〜３ｎａ）として出力後、加算合成部４にて多重される。多重されたデータ（４ａ）は、振幅制限部５により設定された制限値にてピーク制限が行われ、ＲＦ部６にてアナログデータに変換後、送信に必要な周波数帯にアップコンバートされる。
【００１８】
本発明の特徴とする比較計算回路部７は、加算合成回路部４からのある区間Ｔの多重データ（４ｂ）と、振幅制限部５からのある区間Ｔのクリップデータ（５ｂ）を比較し、比較結果を監視情報（２１ａ）としてユーザーデータ制御部１に報告する機能を有する。ユーザーデータ制御部１は比較計算回路部７からの監視情報（２１ａ）に基づいて当該送受信部２１に割り当てるユーザーデータの数を制御する。
【００１９】
図３は、図２の比較計算回路部７の構成を示すブロック図であり、比較処理部８と監視部９を備えている。
【００２０】
比較計算回路部７は、加算合成回路部４からの多重データ（４ｂ）と振幅制限部５からのクリップデータ（５ｂ）を比較処理部８に入力し、比較処理部８にて２つのデータを比較することにより得られる劣化推定値（８ａ）を監視部９へ出力し、監視部９から、ユーザーデータ制御部１を制御するための監視情報（２１ａ）を出力する。
【００２１】
図４は、比較計算回路部７内の比較処理部８の構成を示すブロック図であり、遅延回路８１，８２、平均化回路８３，８４、劣化推定テーブル８５を備えている。
【００２２】
比較処理部８は、加算合成部４からのある区間Ｔの平均データ（８３ａ）と、振幅制限部５からのある区間Ｔの平均データ（８４ａ）を比較し、利得差（８３ｂ）を、劣化推定テーブル８５により監視部９にて監視するための劣化推定値（８ａ）に変換する機能を有する。ここで、遅延回路８１，８２および平均化回路８３，８４は、伝搬遅延や計算処理時間により生じる比較器に入力される信号の時間差や振幅差の変動を吸収する回路である。
【００２３】
図５〜図８は、本実施形態の動作を説明するための図である。以下、本実施形態の動作について、図１〜８を参照して説明する。
【００２４】
図１中のユーザーデータ制御部１では、送信される各ユーザーのデータを各送受信部２１〜２ｎに割り当てる機能と、各送受信２１〜２ｎからの監視情報（２１ａ〜２ｎａ）をもとに各送受信２１〜２ｎへの割り当てユーザーを制御する機能を有する。
【００２５】
本実施形態ではＣＤＭＡのように同一周波数を複数のユーザーが利用するようなシステムを考える。ＣＤＭＡでは、周波数の利用効率を上げるために複数の信号を多重するなどの制御が行われる。図２の送受信部２１では、ユーザーデータ制御部１により割り当てられた各ユーザーデータ（１１１〜１１ｎ）をそれぞれ拡散部３１〜３ｎにて受け、コーディング処理を行った後、加算合成部４にて多重処理を行う。
【００２６】
加算合成部４にて多重されたデータ（４ａ）は、振幅制限部５を通りＲＦ部６に入力され、Ｄ／Ａ変換後、送信に必要な周波数、および電力に処理され、アンテナより送信される。その際、出力される多重データ（４ａ）は合成されるデータによって高いピーク電力を持つことから、アナログデータへの変換後の高出力アンプでの歪等を考慮し、ディジタル部分にて振幅制限が行われる。
【００２７】
ところが、振幅制限処理により、データの一部が欠如するために電力の低下や変調精度の劣化が生じる。また、ピークレベル及びピークの発生確率は、コーディングされたデータの組み合わせによって異なることから特定することは困難であるため、適度な振幅設定値を選択する必要がある。通常、振幅制限値を決定する際はあるデータモデルを用い、適度なマージンを考慮して決定される。そのため、将来予想される新たな変調方式や振幅制限方法によりピークの状態が変わる際に値を見直す可能性が生じる。
【００２８】
図５に示すように、加算合成部４で生成される多重データ（４ｂ）のある時間Ｔ１での平均電力がＶ１で与えられ、一方、振幅制限部５で生成されるクリップデータ（５ｂ）の上記と同時間Ｔ’１で平均化した電力がＶ２で与えられるとすると、Ｖ２は振幅制限処理された分だけＶ１より電力が小さくなる。このＶ１とＶ２の利得差が振幅制限によって失われた電力になるが、この差が大きいと送信される信号の品質を示す変調精度が劣化するため、適切な振幅制限を保たないと通信品質に大きな影響を及ぼすことになる。
【００２９】
しかし、ＣＤＭＡ方式において、将来様々な変調方式や振幅制限方法が適用された場合、全ての変調波の出力パターンに対応した適切な振幅制限値を考慮することは困難であることから、本発明では図２中の比較計算回路７内で、振幅制限部５によって生じる利得差を監視することにより、ユーザーデータ制御部１により各送受信部２１〜２ｎに割り当てられるユーザーデータを制御し、加算合成部４にて生成される多重データ（４ａ）のピーク値を抑制する。
【００３０】
ここで、図３〜図８により比較計算回路部７の動作についてさらに詳述する。
【００３１】
比較計算回路部７内の比較処理部８は、加算合成部４からの多重データ（４ｂ）と振幅制限部５からのクリップデータ（５ｂ）を入力して双方のデータをそれぞれある区間Ｔで平均化し、該平均化した電力Ｖ１とＶ２とを比較する。
【００３２】
振幅制限部５での処理方法の一例としては、図６に示すように多重データ（４ｂ）に対しある一定の電力値を振幅制限値として設定し、これを越えるものに関しては振幅制限値を抑え込む処理を施す。これにより、振幅制限部５から出力されるクリップデータ（５ｂ）は、振幅制限値以上の電力が抑え込まれた分、ある区間Ｔでの平均電力が低下する。
【００３３】
両者の差を比較処理部８で検出して、劣化推定値（８ａ）に変換する。比較処理部８の詳細については後述する。監視部９では、比較処理部８からの劣化推定値（８ａ）を常に監視しており、判定基準（監視時間、許容閾値など）を設定しておくことで劣化状態に応じて、ユーザーデータ制御部１におけるユーザーデータの割り当てを制御するための監視情報２１ａを出力する。
【００３４】
比較処理部８では、図４に示すように、入力される双方のデータ（４ｂ），（５ｂ）に対して伝搬および計算等の遅延差を考慮した遅延回路８１，８２を通すことにより、双方の比較タイミングを合わせたデータ（８１ａ），（８２ａ）が作成され、平均化回路８３，８４により任意の区間Ｔで平均化処理を行なうことで平均利得値（８３ａ），（８４ａ）を得る。これらのデータを差動処理することで利得差データ（８３ｂ）を求め、劣化推定テーブル８５により監視部９にて監視するための劣化推定値（８ａ）に変換する。
【００３５】
図８は、平均化回路８３，８４での処理方法の一例を示している。各平均化回路８３，８４には、加算合成部４、振幅制限部５からのデータが離散値で入力される。各平均化回路８３，８４に入力されるある時間ｔの離散データに対して任意の区間Ｔでそれぞれの平均電力値Ｖを算出し、求められたＶ１，Ｖ２に対する差動処理により利得差データ（８３ｂ）を得る。また、平均電力値データ（８３ａ），（８４ａ）の比較条件として、データの形式が対数換算であれば双方とも対数形式で比較し、直線換算であれば双方とも直線形式で比較する必要がある。
【００３６】
また、比較処理部８は図７に示されているような劣化推定テーブル８５を有しており、事前に取得された変換テーブルにより得られる利得差データ（８３ｂ）より変調精度の劣化分を推定し、劣化推定値（８ａ）に変換する。例えば、差動処理により得られる利得差データ（８３ｂ）が０．４ｄＢ（振幅制限による電力が０．４ｄＢ劣化）の時には、劣化推定値（８ａ）は０．８％（変調精度が希望値より０．８％劣化）に変換され、これが図３の監視部９に与えられる。監視部９は、判定基準を持っており入力される劣化推定値（８ａ）を用いて監視を行う。
【００３７】
上記判定基準および監視方法としては、ユーザーデータ制御部１が、各送受信部２１〜２ｎから監視情報（２１ａ〜２ｎａ）を常時受信し、その情報により各送受信部２１〜２ｎに対するユーザーデータ（１１ａ〜１ｎａ）を効率よく割り当てるようにする。
【００３８】
具体的には、判定基準として監視時間：５Ｔ、許容閾値１．０％を与えると、五回連続で監視部９に入力される劣化推定値（８ａ）が１．０％を超えると監視情報（２１ａ）により、ユーザーデータ制御部１に対して送受信部２１への設定の割り当てを制限し、他の監視情報（２２ａ〜２ｎａ）をもとに送受信部２２〜２ｎのいずれかへ割り当てる。
【００３９】
あるいは、判定基準の許容閾値を何段階かに分け、段階に応じて割り当てるユーザーデータ（１１ａ〜１ｎａ）の変調方式や電力を制限する方法を採用することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、ユーザーデータ制御部より割り当てられるユーザーデータに対し、比較処理部において、振幅制限部での制限値によって生じる変調精度の劣化を推測し、該推測結果に基づいてユーザーデータの割り当てを制御しているので、高品質の信号送信を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す全体ブロック図である。
【図２】図１における１番目の送受信部２１の構成を示す図である。
【図３】図１における比較計算回路部７の回路構成を示す図である。
【図４】図３における比較処理部８の回路構成を示す図である。
【図５】図４における平均化回路８３，８４による平均電力例を示す図である。
【図６】図２における振幅制限方法の１例を示す図である。
【図７】図４における劣化推定テーブル８５の変換方法例を示す図である。
【図８】図４における比較処理部での比較方法を示す図である。
【符号の説明】
１ユーザーデータ制御部
２送受信部
３拡散部
４加算合成部
５振幅制限部
６無線周波数部（ＲＦ部）
７比較計算回路部
８比較処理部
９監視部
２１〜２ｎｎ番目の送受信部
３１〜３ｎｎ番目の拡散部
８１，８２遅延回路
８３，８４平均化回路
８５劣化推定テーブル

Claims

ユーザーデータ制御部と、該ユーザーデータ制御部により割り当てられた複数のユーザーデータを多重化して無線による送受信を行う送受信部とからなり、前記送受信部が、前記ユーザーデータ制御部により割り当てられた複数のユーザーデータをそれぞれ互いに異なる符号でコーディング処理する複数の拡散部と、該複数の拡散部から出力される複数の拡散データを多重化する加算合成回路部と、該多重されたデータをピーククリップ処理して無線送信部へ出力する振幅制限部と、該振幅制限部による振幅制限前の前記多重データと振幅制限後の前記多重データの各平均電力を一定周期で監視し、両者の利得差に応じて前記ユーザーデータ制御部による前記送受信部に対するユーザーデータの割り当てを制御するための監視情報を出力する比較計算回路部を備えていることを特徴とする振幅制限状態監視方式。
前記ユーザーデータ制御部に対して、複数の前記送受信部が接続され、前記ユーザーデータ制御部は、前記複数の送受信部からの監視情報に基づいて、前記複数の送受信部間において前記ユーザーデータの割り当てを制御することを特徴とする請求項１に記載の振幅制限状態監視方式。
前記比較計算回路部は、前記加算合成回路部からの多重データと前記振幅制限部からのクリップデータを比較することにより劣化推定値を出力する比較処理部と、前記劣化推定値を入力して多重データの劣化状態を監視し、前記ユーザーデータ制御部を制御するための監視情報を出力する監視部とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の振幅制限状態監視方式。
前記比較処理部は、比較計算回路部に入力される前記加算合成回路部からの多重データと前記振幅制限部からのクリップデータの伝搬遅延や計算処理時間差をそれぞれ吸収する遅延回路と、該遅延回路から出力される前記多重データとクリップデータの所定区間毎の平均データをそれぞれ出力する平均化回路と、該平均化回路から出力される各平均データを比較して利得差データとして出力する回路を備えていることを特徴とする請求項３に記載の振幅制限状態監視方式。
変調精度劣化推定テーブルを備え、前記利得差データを、前記監視部にて監視するための劣化推定値に変換する手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の振幅制限状態監視方式。