JP4702134B2

JP4702134B2 - 送信電力測定装置および送信電力測定方法

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Publication number: JP4702134B2
Application number: JP2006084908A
Authority: JP
Inventors: 裕貞熱田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2026-03-27
Also published as: JP2007266656A

Description

本発明は、無線装置に関し、特に、移動通信システムを構成する無線基地局通信装置などの無線通信装置の送信電力測定装置に関する。

図４に、送信電力測定回路を備える無線基地局通信装置の構成を示す。図４を参照すると、この無線基地局通信装置１２は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用するものであって、上位装置である無線基地局制御装置１３と有線で接続されている。

無線基地局通信装置１２は、無線基地局制御装置１３との間で通信データや制御データをやり取りする。無線基地局通信装置１２の主要部は、送信電力測定回路１１、伝送路終端部１４、チャネル符号化部１５、拡散処理部１６、加算回路１７、チャネル復号化部１８、および共通制御部１９からなる。

まず、下り回線における無線基地局通信装置１２の動作を説明する。無線基地局制御装置１３から入力された送信データは、伝送路終端部１４を介してチャネル符号化部１５に供給されるチャネル符号化部１５は、供給された送信データをＣＤＭＡ信号として送信されるＮチャネルの送信シンボルデータに変換する。拡散処理部１６は、これらＮチャネルの送信シンボルデータをそれぞれ拡散符号で拡散して送信拡散信号を生成する。これらＮチャネルの送信拡散信号は、Ｎ入力の加算回路１７にてすべて加算合成されて、送信出力として無線周波処理部（ＲＦ部）の変調回路に供給される。送信電力測定回路１１は、加算回路１７の出力における送信電力を測定する。送信電力測定回路１１で測定された送信電力値は、共通制御部１９に供給される。共通制御部１９は、送信電力測定回路１１からの送信電力値を伝送路終端部１４を介して無線基地局制御装置１３へ供給する。

次に、上り回線における無線基地局通信装置１２の動作を説明する。チャネル復号化部１７が、無線周波処理部（ＲＦ部）の復調回路からの受信信号に対して、逆拡散、ＲＡＫＥ合成、チャネル復号化などの処理を行い、復調データを伝送路終端部１４を介して無線基地局制御装置１３へ送出する。

図５に、送信電力測定回路１１の構成を示す。図５を参照すると、送信電力測定回路１１は、Ｉ，Ｑ二つの成分で扱われる入力の送信拡散信号を入力とするものであって、二乗回路１ａ、１ｂ、加算器３ａ、３ｂ、１／Ｎ除算器１０、レジスタ５、ＣＰＵ６からなる。加算器３ｂによりなるＮサンプル積算回路９と、１／Ｎ除算器１０とで、平均値算出回路４が構成されている。

二乗回路１ａ、１ｂには、それぞれＩ、Ｑチャネルデータが供給されている。二乗回路１ａは、Ｉチャネルデータである送信拡散信号を２乗する。二乗回路１ｂは、Ｑチャネルデータである送信拡散信号を２乗する。加算器３ａは、これら二乗回路１ａ、１ｂの出力（Ｉ，Ｑの２乗値）を加算して２乗和（Ｉ²＋Ｑ²）を算出する。この加算器３ａの出力は、平均値算出回路４に供給されている。

加算器３ｂは、その出力が一方の入力に供給され、加算器３ａの出力が他方の入力に供給されており、これら入力を加算した値を１／Ｎ除算器１０に供給する。平均値算出回路４では、送信拡散信号の瞬時電力値ｐとなる乗和（Ｉ²＋Ｑ²）を一定の測定周期（Ｎサンプル）の期間で平均化し、平均電力値Ｐ_AVを算出して出力する。送信電力値レジスタ５は、この平均値算出回路４の出力である平均電力値Ｐ_AVを測定周期毎のタイミングで取り込む。ＣＰＵ６は、この送信電力値レジスタ５に格納された送信電力測定値を読み出す。

特許文献１には、互いに異なるタイミングで電力レベルが遷移する複数のチャネルを符号分割多重した信号について、平均電力値を算出する装置であって、電力レベルの平均化区間を可変とした電力測定装置が記載されている。この電力測定装置は、複数のチャネルの信号それぞれの電力レベルの遷移タイミングを解析する電力遷移タイミング解析部と、この電力遷移タイミング解析部からの各チャネルの遷移タイミングに基づいて、総信号電力レベルが遷移しない期間を算出し、この算出した期間を電力平均化時間として設定する平均化時間調整部と、を有する。この電力測定装置によれば、複数のチャネルの多重信号について、その総信号電力レベルが遷移しない区間において平均電力値が算出される。
特開２００５−１３０３０５号公報

しかしながら、上述した従来の送信電力測定装置には、以下のような問題がある。

送信拡散信号の瞬時電力値を一定の測定周期（Ｎサンプル）毎に、その期間で平均化して平均電力値を算出する場合、送信拡散信号の送信開始タイミングが測定周期の開始タイミングと一致していれば、その測定周期で算出した平均電力値は、実際の送信電力値と一致する。しかし、送信開始タイミングが測定周期の開始タイミングより遅い場合、すなわち、測定周期内に送信停止期間がある場合は、送信停止期間を含めた状態で平均電力値を算出することになるため、その算出した平均電力値は実際の送信電力値と一致しない。これと同様に、送信拡散信号の送信終了タイミングが測定周期の終了タイミングより早い場合においても、測定周期内に送信停止期間があるため、算出した平均電力値が実際の送信電力値と一致しない。

図５に示した送信電力測定回路は、測定周期が固定であるので、測定周期内に送信停止期間のある送信開始時や送信終了時については、測定される平均電力が実際の送信電力値から大きく外れてしまう、という問題がある。

特許文献１に記載の電力測定装置においては、総信号電力レベルが遷移しない区間において平均電力値が算出されるので、上記の問題を回避することが可能である。しかし、複数のチャネルの信号それぞれの電力レベルの遷移タイミングを解析する回路や、各チャネルの遷移タイミングに基づいて総信号電力レベルが遷移しない期間を算出する回路が必要であるため、その分、装置構成が複雑になる上、コストもかかる。

本発明の目的は、上記各問題を解決し、簡単な構成で、送信開始時や送信終了時においても正しい送信電力値を取得することのできる、低コストの送信電力測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の送信電力測定装置は、情報信号を無線により外部装置へ送信する無線通信装置に用いられる送信電力測定装置であって、前記情報信号の送信開始タイミングおよび送信終了タイミングの情報を含む送信ステータス信号と、一定の周期のタイミング信号とをそれぞれ入力とし、前記送信開始タイミングおよび送信終了タイミングにより決まる前記情報信号の送信期間において、入力された前記タイミング信号に基づいて測定制御信号を生成する測定タイミング信号生成回路と、前記測定制御信号を入力とし、該測定制御信号によって決まる積算期間毎に、前記情報信号の瞬時電力値を積算し、該積算値を、供給されたサンプル数で除算して平均電力値を算出する平均値算出回路と、前記送信期間における入力クロックをカウントし、該カウント値を前記サンプル数として前記平均値算出回路に供給し、前記測定制御信号によりリセットされるカウンタと、を有することを特徴とする。

上記の構成によれば、情報信号（送信拡散信号）の送信期間に入力された一定の周期のタイミング信号が測定制御信号として平均値算出回路に供給される。平均値算出回路は、供給された測定制御信号によって決まる積算期間毎に、平均電力値を算出する。ここで、一定の周期のタイミング信号は、一定の測定周期（Ｎサンプル）を有する信号である。送信期間の送信開始タイミングが測定周期（Ｎサンプル）の開始タイミングより遅い場合など、測定周期（Ｎサンプル）内に送信停止期間が含まれる場合は、その送信停止期間を除く期間を測定期間とする測定制御信号が平均値算出回路に供給される。この場合の測定制御信号によって決まる積算期間は、測定周期（Ｎサンプル）のうち、送信停止期間を除く期間である。よって、平均値算出回路による平均電力値の算出は、送信停止期間を除く期間において行われる。

また、無線通信装置内で生成されている送信ステータス信号と一定の周期のタイミング信号を用いて測定制御信号を生成するので、特許文献１のような、複数のチャネルの信号それぞれの電力レベルの遷移タイミングを解析する回路や、各チャネルの遷移タイミングに基づいて総信号電力レベルが遷移しない期間を算出する回路などは必要ない。本発明における測定タイミング信号生成回路やカウンタは、基本的には、論理回路やフリップフロップなどを用いた簡単な回路で実現することが可能であるので、特許文献１に記載の装置のように、装置構成が複雑になり、コストが増大する、といった問題は生じない。

本発明によれば、送信開始時や送信終了時において、一定の測定周期（Ｎサンプル）内に送信停止期間が含まれる場合は、その送信停止期間を除く期間を積算期間として、平均電力値が算出されるので、正しい送信電力値を取得することができる。

加えて、特許文献１のような、複数のチャネルの信号それぞれの電力レベルの遷移タイミングを解析して、各チャネルの遷移タイミングに基づいて総信号電力レベルが遷移しない期間を算出する回路を必要とせず、測定タイミング信号生成回路やカウンタといった簡単な回路を既存の回路に追加するだけでよいので、特許文献１に記載の装置に比べて、装置の構成を簡単にすることができ、コストも低減することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態である送信電力測定回路の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、本実施形態の電力測定回路は、移動体通信におけるＣＤＭＡ方式の無線基地局通信装置に適用されるものであって、図５に示した電力測定回路の構成に、カウンタ７および測定タイミング信号生成回路８を加えたものである。

二乗回路１ａ、１ｂ、加算器３ａ、レジスタ５、およびＣＰＵ６の部分は、図５に示した電力測定回路と同じものであるが、平均値算出回路４の動作が異なる。平均値算出回路４は、入力される瞬時電力値ｐを常に一定の測定周期（Ｎサンプル）の期間で平均化して平均電力値Ｐ_AVを算出するのではなく、平均化する期間（積算期間）が可変とされている。

本実施形態の電力測定回路には、平均値算出回路４における平均化する期間を制御するための信号として、外部から測定周期タイミング信号および送信ステータス信号が供給されている。測定周期タイミング信号は、送信電力の測定周期毎のパルス信号である。送信ステータス信号は、情報信号（送信拡散信号）の送信開始タイミングおよび送信終了タイミングの情報を含む制御信号（送信中か送信停止中かの状態を示す制御信号）である。

測定タイミング信号生成回路８は、測定周期タイミング信号および送信ステータス信号をそれぞれ入力とし、これら入力から積算期間（平均化する期間）を制御するための測定制御信号を生成する。測定タイミング信号生成回路８の出力は、加算器３ｂのリセット端子およびカウンタ７のリセット端子にそれぞれ供給されている。測定タイミング信号生成回路８は、基本的には、論理回路などの簡単な回路で実現することができる。

カウンタ７は、平均化するサンプル数Ｎを計数するものであって、リセット端子、イネーブル入力端子およびクロック入力端子を有する。イネーブル入力端子には、送信ステータス信号が供給されている。クロック入力端子には、チップレートのクロック信号が供給されている。カウンタ７での計数結果であるサンプル数Ｎは、１／Ｎ除算器１０に供給されている。このカウンタ７は、フリップフロップなどの簡単な回路で実現することができる。

平均値算出回路４では、積算期間が、測定タイミング信号生成回路８からの測定制御信号に基づいて決定され、その決定された積算期間にて積算されるサンプル数Ｎが、カウンタ７から供給されるカウント値に基づいて決定される。これにより、電力値の平均化処理が、送信データを送信している期間中のサンプルに対してのみ行われる。

このように本実施形態の送信電力測定回路では、平均電力を算出する際の平均化する期間（積算期間）を可変とすることで、送信開始時や送信終了時に電力測定周期内に送信停止期間を含む場合でも、送信停止期間を除いた送信期間中にのみ、平均電力値Ｐ_AVを測定することを可能にしている。

次に、本実施形態の送信電力測定回路の動作を具体的に説明する。

送信電力測定回路の入力は、複数チャネルの送信データを各々拡散処理して、それらを符号分割多重して得られる送信拡散信号である。送信拡散信号は、互いに直交位相関係にあるＩチャネル成分とＱチャネル成分の２つの成分で扱われる。二乗回路１ａ、１ｂでは、Ｉ，Ｑ成分のそれぞれの２乗値（Ｉ²，Ｑ²）が計算される。この２乗値が２入力の加算器３ａに供給されて、２乗和（Ｉ²＋Ｑ²）が算出される。この２乗和が送信拡散信号の瞬時電力値ｐである。

瞬時電力値ｐは、拡散処理における拡散コードのクロック周波数であるチップレートのビット毎に計算される。平均値算出回路４は、瞬時電力値ｐを測定周期（Ｎサンプル）の期間で平均化し、平均電力値Ｐ_AVを算出して出力する。この平均電力値Ｐ_AVは、測定周期毎のタイミングで送信電力値としてレジスタ５に取り込まれる。レジスタ５に取り込まれ送信電力値は、ＣＰＵ６によって送信電力測定値として読み出される。

平均値算出回路４のＮサンプル積算回路９では、瞬時電力値ｐを入力とする加算器３ｂが、リセット信号が解除されてから、チップ毎に入力の瞬時電力値ｐを積算する。加算器３ｂからの積算データは、１／Ｎ除算器１０に供給される。１／Ｎ除算器１０は、Ｎサンプル積算回路９からの積算データに対し、平均化するサンプル数Ｎを除数とする割り算を行い、その結果を平均電力値Ｐ_AVとして出力する。

送信電力測定回路には、外部で生成した送信電力の測定周期毎のパルス信号である測定周期タイミング信号と送信中か送信停止中かの状態を示す送信ステータス信号の２つの制御信号が入力されている。測定タイミング信号生成回路８が、これら制御信号に基づいて、Ｎサンプル積算回路９における積算期間を制御するための測定制御信号を生成する。この測定制御信号によって、Ｎサンプル積算回路９での積算サンプル数が制御される。測定制御信号は、送信ステータス信号およびチップレートのクロック信号とともにカウンタ７へ入力される。カウンタ７は、送信ステータス信号によって決まる送信期間において、クロック信号によるカウントアップが行われるとともに、測定制御信号によってリセットされ、リセット直前に保持されたカウント値が除数Ｎデータとして１／Ｎ除算器１０に供給される。こうして、カウンタ７は、平均化するサンプル数Ｎを計数する。

図２は、本実施形態の送信電力測定回路の動作を説明するための図である。図２には、本実施形態の送信電力測定回路に入力される制御信号と実際の送信電力値および送信電力の測定値とが時間軸上で示されている。波形（Ａ）は、送信中か送信停止かの送信状態を示す送信ステータス信号である。波形（Ｂ）は、実際の送信信号のＮサンプル測定周期間内での送信状態の送信電力の平均値を示したものである。波形（Ｃ）は、Ｎサンプル測定周期毎のタイミングパルスである測定周期タイミング信号である。波形（Ｄ）は、従来の送信電力測定回路で測定した場合の送信電力測定値である。波形（Ｅ）は、測定タイミング信号生成回路８にて波形（Ａ）と波形（Ｃ）とによって生成される測定制御信号である。波形（Ｆ）は、本実施形態の送信電力測定回路における送信電力測定値である。ここで、レジスタ５は、今回の測定周期での測定値を次回の測定周期の間保持しているものとする。

本実施形態の送信電力測定回路では、波形（Ｂ）に示したような実際の送信電力値に対して、波形（Ｅ）のような測定制御信号を生成して平均値算出回路４での平均化期間（積算期間）を制御する。これにより、測定周期内に送信停止期間のある送信開始時および送信終了時において、送信期間の送信電力値と測定される平均電力を一致させることができる。従来の場合は、波形（Ｃ）に示すように、測定周期内に送信停止期間のある送信開始時および送信終了時においては、送信期間の送信電力値と測定される平均電力は一致しない。

以上説明した本実施形態の送信電力測定回路によれば、送信開始時や送信終了時において、一定の測定周期（Ｎサンプル）内に送信停止期間が含まれる場合は、その送信停止期間を除く期間を積算期間として、平均電力値が算出されるので、正しい送信電力値を取得することができる。

なお、送信ステータスおよび測定周期タイミング信号は、具体的には、図４に示した無線基地通信装置において、拡散処理部によって、送信電力測定回路に供給される。拡散処理部は、拡散処理を実行する部分の他に、フレームタイミング同期回路や無線フレームカウンタ、送信フレームを組み立てたり監視したりする回路など種々の構成を含んでおり、無線基地局制御装置からの送信フレームの情報を共通制御回路を通じて受信し、該受信した情報に基づいて送信ステータスを生成する。また、拡散処理部は、測定周期タイミング信号を生成する回路も含む。

以上説明した本実施形態の送信電力測定回路は、本発明の一例であり、その構成および動作は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、図３に示すように、送信拡散信号がＩ，Ｑ成分を時分割多重したデータとして扱われる場合に、Ｉ，Ｑデータ共通の二乗回路と、Ｉ，Ｑ多重データから時分割のＩ，Ｑデータを分離するための分離回路２とを設けて、時分割多重された送信拡散信号を入力として送信電力測定する構成としてもよい。

また、本発明は、無線基地局通信装置だけでなく、移動機など、他の無線通信装置に適用することが可能である。ただし、本発明を適用する無線通信装置には、送信ステータス信号および測定周期タイミング信号を生成する回路が必要となる。

本発明の一実施形態である送信電力測定回路の構成を示すブロック図である。図１に示す送信電力測定回路の動作を説明するための図である。本発明の他の一実施形態である送信電力測定回路の構成を示すブロック図である。送信電力測定回路を備える一般の無線基地局通信装置の構成を示すブロック図である。従来の送信電力測定回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ二乗回路
３ａ、３ｂ加算器
４平均値算出回路
５レジスタ
６ＣＰＵ
７カウンタ
８測定タイミング信号生成回路
９Ｎサンプル積算回路
１０１／Ｎ除算器

Claims

情報信号を無線により外部装置へ送信する無線通信装置に用いられる送信電力測定装置であって、
前記情報信号の送信開始タイミングおよび送信終了タイミングの情報を含む送信ステータス信号と、一定の周期のタイミング信号とをそれぞれ入力とし、前記送信開始タイミングおよび送信終了タイミングにより決まる前記情報信号の送信期間において、入力された前記タイミング信号に基づいて測定制御信号を生成する測定タイミング信号生成回路と、
前記測定制御信号を入力とし、該測定制御信号によって決まる積算期間毎に、前記情報信号の瞬時電力値を積算し、該積算値を、供給されたサンプル数で除算して平均電力値を算出する平均値算出回路と、
前記送信期間における入力クロックをカウントし、該カウント値を前記サンプル数として前記平均値算出回路に供給し、前記測定制御信号によりリセットされるカウンタと、を有する、送信電力測定装置。
前記送信ステータス信号は、前記情報信号の送信期間がハイレベルとされ、該送信期間以外の期間がロウレベルとされる信号であり、
前記タイミング信号は、ハイレベルの期間が測定期間とされ、該測定期間が一定の周期で繰り返される信号であり、
前記測定タイミング信号生成回路は、前記測定制御信号として、前記送信ステータス信号およびタイミング信号がともにハイレベルの期間がハイレベルとされ、該期間以外の期間がロウレベルとされる信号を出力し、
前記カウンタは、前記送信ステータス信号のハイレベルの期間において、入力クロックによりカウントアップが行われ、前記測定制御信号によってカウント値がリセットされ、該リセット直前のカウント値が前記サンプル数として出力される、請求項１に記載の送信電力測定装置。
前記情報信号が、互いに直交する符号により拡散された信号を符号分割多重した送信拡散信号である、請求項１に記載の送信電力測定装置。
情報信号を無線により外部装置へ送信する無線通信装置において行われる送信電力測定方法であって、
前記情報信号の送信開始タイミングおよび送信終了タイミングの情報を含む送信ステータス信号と、一定の周期のタイミング信号とをそれぞれ入力とし、前記送信開始タイミングおよび送信終了タイミングにより決まる前記情報信号の送信期間において、入力された前記タイミング信号に基づいて測定制御信号を生成する測定タイミング信号生成ステップと、
前記測定制御信号を入力とし、該測定制御信号によって決まる積算期間毎に、前記情報信号の瞬時電力値を積算し、該積算値を、指定されたサンプル数で除算して平均電力値を算出する平均値算出ステップと、
前記送信期間における入力クロックをカウントし、前記測定制御信号によってカウント値をリセットし、現在の測定周期の終了タイミングで保持されたカウント値を前記サンプル数として指定するサンプル数指定ステップと、を含む、送信電力測定方法。