JP4772605B2 - 無線通信装置及び送信電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システムに於ける無線通信装置及び移動速度に対応して送信電力制御を行う送信電力制御方法に関する。

ＣＤＭＡ方式は、送信側で、複数のチャネルに同じ周波数を用い、チャネル毎に独立な広帯域の拡散コードをデータ信号に乗じることにより、データ信号のスペクトル拡散を行って送信し、受信側で、同じ拡散コードを乗じて、各チャネルのデータ信号を復元するものであり、ＣＤＭＡ方式を移動通信に適用した場合、フェージング対策と送信電力制御機能が不可欠となる。

移動通信システムに於いては、広範囲にわたって配置された複数の基地局と、各基地局のサービスエリアに於いて移動しながら通信を行う移動局とを含むもので、移動局は自動車や各種交通機関により高速移動する場合もある。従って、移動局としての無線通信装置は、静止状態から高速移動状態に移行する過程や、都市環境から郊外環境に移行する過程等の動的に変化する様々な環境の中で、安定した通信の継続が必要とされる。特に、複数の伝播経路を通ることによる遅延波や反射波が含まれるマルチパス環境に於いては、干渉によりフェージング（瞬時値変動）が発生する為、その対策は移動通信システムに於いて不可欠となる。このマルチパスフェージング等の対策の為に、速度検出機能を備えている場合が多くなり、その速度検出機能によって、サーチャー機能やＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能のような同期追従動作が必要な機能に対して、動作環境の変化に追従したダイナミック切替えを行う構成が適用されている。

図６は、移動通信システムに於ける従来例の移動局に対応する無線通信装置の要部説明図であり、３１は復調部、３２はＢＬＥＲ（Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）算出部、３３はＴ−ＳＩＲ（Ｔａｒｇｅｔ−Ｓｉｇｎａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）生成部、３４は上りＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）生成部、３５は速度検出部、３６はＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）生成部を示し、無線受信部と、無線送信部と、ベースバンド処理部とを含む構成は図示を省略している。

復調部３１は、無線受信部（図示を省略）により受信した変調信号を復調し、復調信号を、ＢＬＥＲ算出部３２と速度検出部３５とＳＩＲ生成部３６とに入力する。ＢＬＥＲ算出部３２は、受信信号のブロックエラーレートを求めて、Ｔ−ＳＩＲ生成部３３に入力する。又速度検出部３５は、例えば、位相同期状態に於ける単位時間当たりの位相変化が移動速度に対応することから、この位相変化を基に速度を検出する構成とすることが可能であり、検出した移動速度情報に従って、図示を省略しているマルチパスフェージング対策機能等を制御することができる。又ＳＩＲ生成部３６は、復調信号を基に信号対干渉比を求めて、Ｔ−ＳＩＲ生成部３３に入力する。Ｔ−ＳＩＲ生成部３３は、入力されたＳＩＲ信号を基に、ターゲットＳＩＲを求めて上りＴＰＣ生成部３４に入力する。この上りＴＰＣ生成部３４は、Ｔ−ＳＩＲ生成部３３からのターゲットＳＩＲと、ＳＩＲ生成部３６からのＳＩＲとを比較して、その比較差に対応したＴＰＣ信号を生成し、図示を省略した無線送信部から送信側へ送信する。このＴＰＣ信号を受信した送信側の送信電力を制御するアウターループ送信電力制御を構成している。

又前述のアウターループ送信電力制御に於いて、誤り訂正復号化部により処理した受信データを、再度誤り訂正符号化部により符号化し、この符号化信号と、誤り訂正復号化部へ入力する受信符号化信号とをＢＥＲ（ビットエラーレート）推定部に入力して、ビットエラーレートを求め、このビットエラーレートを基にターゲットＳＩＲを求め、受信復調信号から求めたＳＩＲとターゲットＳＩＲとを基に、ＴＰＣを生成して送信側に送信する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。又前述のアウターループ送信電力制御に於いて、パイロット信号を含む制御用チャネルの受信データ誤り率を求め、この誤り率を基にターゲットＳＩＲを生成することにより、データ用チャネルの受信データの有無にかかわらず、送信電力制御を可能とする手段が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３２１８４号公報 特開２００４−２７４１１７号公報

送信電力制御は、移動側の無線通信装置と、基地局側の無線通信装置との間の距離の変化及びマルチパスによる瞬時変動に対して、送信電力を最適化できるように制御するもので、その為に、受信品質を示すブロックエラーレート（ＢＬＥＲ）を求めるものである。通常は、ビタビ復号やターボ復号により復号した信号を基に、ＢＬＥＲを求めている。このビタビ復号処理やターボ復号処理は、強力な誤り訂正復号が可能であるが、その為の処理時間が長くなる。特に、高速移動中に於いては、フェージングによる受信環境の変化が著しいので、ＢＬＥＲ算出遅延が大きくなる傾向となって、受信環境急変に対応したＴＰＣ生成が追従できなくなる問題がある。それにより、信頼性の高い送信電力制御を継続することが困難となる。

本発明は、前述の従来の問題点を解決するもので、移動速度に対応した送信電力制御を可能とするものである。

本発明の無線通信装置は、移動速度が予め設定した速度を超えない場合には、受信復調信号を基に算出されるブロックエラーレートを用いて生成された送信電力制御信号を送信し、移動速度が予め設定した前記速度を超える場合には、前記受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出して求めた同期ワードエラーレートを用いて生成された送信電力制御信号を送信する構成を備えている。

又受信復調信号を基にブロックエラーレートを求めるブロックエラーレート算出部と、前記受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出する同期ワードエラー検出部と、前記受信復調信号を基に移動速度を検出する移動速度検出部と、該移動速度検出部により検出した移動速度に応じて前記ブロックエラーレート又は前記同期ワードエラーの何れか一方をターゲット回線品質生成部に入力する制御部と、前記受信信号を基に回線品質を求める回線品質生成部と、前記ターゲット回線品質生成部の出力と前記回線生成部の出力とを入力して送信電力制御信号を生成する生成部とを備えている。

又受信復調信号を基にブロックエラーレートを求めるブロックエラーレート算出部と、前記受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出する同期ワードエラー検出部と、前記受信復調信号を基に移動速度を検出する移動速度検出部と、前記移動速度に対応して低速程前記ブロックエラーレートの合成比率を大きくし、高速程前記同期ワードエラーの合成比率を大きくして合成してターゲット回線品質生成部に入力する比率制御部と、前記受信復調信号を基に回線品質を求める回線品質生成部と、前記ターゲット回線品質生成部の出力と前記回線品質生成部の出力とを入力して送信電力制御信号を生成する生成部とを備えている。

又本発明の送信電力制御方法は、移動速度検出部による移動速度が低速を示す時に、受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出した同期ワードエラーを選択してターゲット回線品質生成部に入力し、前記移動速度が高速を示す時に、前記受信復調信号を基に求めたブロックエラーレートを選択して前記ターゲット回線品質生成部に入力する選択過程と、前記受信復調信号を基に求めた回線品質と前記ターゲット回線品質生成部により生成したターゲット回線品質とを基に送信電力制御信号を生成する過程とを含むものである。

又受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出した同期ワードエラーと前記復調信号を基に求めたブロックエラーレートとを合成してターゲット回線品質生成部に入力すると共に、移動速度検出部による移動速度が低速を示す程、前記同期ワードエラーの合成比率を大きくし、前記移動速度が高速を示す程、前記ブロックエラーレートの合成比率を大きくする比率合成選択過程と、前記受信復調信号を基に求めた回線品質と前記ターゲット回線品質生成部により生成したターゲット回線品質とを基に送信電力制御信号を生成する過程とを含むものである。

ブロックエラーレートは、誤り訂正復号処理を行った結果のデータを基に求めるものであるから、受信品質情報としては信頼性が高いものとなるが、移動速度が高速となる程、受信品質の変動が大きくなり、その変動に追従した送信電力制御を行うことが困難となる。そこで、同期ワードのエラーレートも受信品質情報として使用可能であり、且つ複雑な誤り訂正復号処理を要しないことから、移動速度が高速の場合でも、受信品質の急激な変動に対応した送信電力制御を行うことができる。そこで、移動速度に対応して、ターゲット回線品質を求める為のブロックエラーレートと同期ワードエラーレートとを選択又は比率合成することにより、安定な無線通信を継続することができる。

本発明の無線通信装置は、移動速度が予め設定した速度を超えない場合には、受信復調信号を基に算出されるブロックエラーレートを用いて生成された送信電力制御信号を送信し、移動速度が予め設定した前記速度を超える場合には、前記受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出して求めた同期ワードエラーレートを用いて生成された送信電力制御信号を送信するものであり、図１を参照すると、受信復調信号を基にＢＬＥＲ算出部２により算出されるブロックエラーレート又は前記受信復調信号の中の同期ワードのエラーをＳＷエラー検出部３により検出して求めた同期ワードエラーレートとの何れか一方を、移動速度に応じてターゲット回線品質生成部（Ｔ−ＳＩＲ生成部６）に入力するセレクタ４等の制御部と、前記受信復調信号を基に回線品質を求めるＳＩＲ生成部８等の回線品質生成部と、前記ターゲット回線品質生成部（Ｔ−ＳＩＲ生成部６）の出力と前記回線品質生成部（ＳＩＲ生成部８）の出力とを入力して送信電力制御信号を生成する生成部（上りＴＰＣ生成部７）とを備えている。

本発明の送信電力制御方法は、移動速度検出部５による移動速度が低速を示す時に、受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出した同期ワードエラーを選択してターゲット回線品質生成部（Ｔ−ＳＩＲ生成部６）に入力し、前記移動速度が高速を示す時に、前記受信復調信号を基に求めたブロックエラーレートを選択して前記ターゲット回線品質生成部（Ｔ−ＳＩＲ生成部６）に入力する選択過程と、前記受信復調信号を基に求めた回線品質と前記ターゲット回線品質生成部（Ｔ−ＳＩＲ生成部６）により生成したターゲット回線品質とを基に送信電力制御信号を生成する過程とを含むものである。

図１は、本発明の実施例１の要部説明図であり、１は復調部、２はＢＬＥＲ（Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ；ブロックエラーレート）算出部、３はＳＷ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｗｏｒｄ；同期ワード）エラー検出部、４は制御部としてのセレクタ、５は速度検出部、６はターゲット回線品質生成部としてのＴ−ＳＩＲ（Ｔａｒｇｅｔ−Ｓｉｇｎａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ；ターゲット−信号対干渉比）生成部、７は送信電力制御信号を生成する生成部としての上りＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ；送信電力制御）生成部、８は回線品質生成部としてのＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ；信号対干渉比）生成部を示す。なお、無線受信部と、無線送信部と、ベースバンド処理部とは図示を省略している。

復調部１は、前段の無線受信部（図示を省略）により受信した変調信号を復調し、復調信号を、ＢＬＥＲ算出部２とＳＷエラー検出部３と速度検出部５とＳＩＲ生成部８とに入力する。ＢＬＥＲ算出部２は、前述のように、受信復調信号を誤り訂正復号してブロックエラーレートを求めるもので、求めたブロックエラーレートを、選択制御する制御部としてのセレクタ４に入力する。又ＳＷエラー検出部３は、ＤＰＣＨ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）に内挿された同期ワード（ＳＷ）のエラー検出を行ってセレクタ４に入力する。又速度検出部５は、前述のように、移動速度に対応した単位時間当たりの位相変化等により検出することができるもので、速度検出信号をセレクタ４の制御信号として入力する。セレクタ４による選択制御は、速度検出部５からの速度検出信号が予め設定した速度を超える高速を示す時に、ＳＷエラー検出部３側を選択し、それより低速を示す時に、ＢＬＥＲ算出部２側を選択して、ターゲット回線品質生成部としてのＴ−ＳＩＲ生成部６に入力する。

ＢＬＥＲ算出部２は、前述のように、ビタビ復号化やターボ復号化により誤り訂正処理を行ったデータの所定のブロックのエラーレートを算出するものであり、これに対して、ＳＷエラー検出部３は、通常の復調信号に対するビットエラーレート検出と同等の処理で、エラー検出が可能であり、処理時間は、ＢＬＥＲ算出部２に比較して短いものとなる。そこで、移動速度が低速の場合に、ＢＬＥＲ算出部２によるブロックエラーレートを、Ｔ−ＳＩＲ生成部６に入力するようにセレクタ４を制御し、移動速度が高速の場合に、ＳＷエラー検出部３によるエラー検出信号を、Ｔ−ＳＩＲ生成部６に入力するようにセレクタ４を制御する。又ＳＩＲ生成部８は、受信復調信号を基に、信号対干渉比（ＳＩＲ）を求めて、上りＴＰＣ生成部７に入力する。この上りＴＰＣ生成部７は、Ｔ−ＳＩＲ生成部６からのターゲットＳＩＲと、ＳＩＲ生成部８からのＳＩＲとを基に、ＴＰＣを生成して、図示を省略した無線送信部から送信側（基地局）の無線通信装置へ送信する。

図２は、ＢＬＥＲとＳＷ＿ＥＲＲとの特性説明図であり、縦軸を信頼性、横軸を移動速度（ｋｍ／ｈ）とし、実線はＢＬＥＲ特性、点線はＳＷ＿ＥＲＲ特性を示す。信頼性については、ブロックエラーレートを用いる方が、同期ワードのエラーレートを用いる場合より高いが、両者とも移動速度に従って次第に低下する傾向を有し、両者の信頼性の関係はほぼ一定である。しかし、移動速度が高速となると、ブロックエラーレートの算出が追従できない状態となる。

ＢＬＥＲ算出部２とＳＷエラー検出部３とに於いては、受信復調信号をオーバーサンプリングして、エラー検出を行う処理を含むものであり、例えば、移動速度とオーバーサンプリングとの関係は、ブロック長を１フレーム、１スロット当たりの同期ワード（ＳＷ）のビット数を１、１フレームを１０ｍｓ、１スロットを６６７μｓとすると、周波数として、ブロックについては、１ブロック／１フレーム＝１／０．０１＝１００（Ｈｚ）、同期ワードについては、１ビット／１スロット＝１／０．０００６６７≒１５００（Ｈｚ）となる。

前述の条件に於いて、移動速度（ｋｍ／ｈ）と有効オーバーサンプル限界とについて図３に示す。縦軸は、オーバーサンプル有効（ＯＫ）か否か（ＮＧ）を示し、横軸は移動速度（ｋｍ／ｈ）対応の周波数（Ｈｚ）を示す。即ち、移動速度に対応するフェージング周波数の２倍の周波数でサンプリングする必要があるから、ブロックエラーレートＢＬＥＲを求める為には、実線で示すように、１００Ｈｚでサンプリングする為には、５０ｋｍ／ｈ（５０Ｈｚ）以下の移動速度ではＯＫ、それ以上の速度ではＮＧとなる。又同期ワードエラーＳＷ＿ＥＲＲを求める為には、１５００Ｈｚでサンプリングする為には、点線で示すように、３７５ｋｍ／ｈ（７５０Ｈｚ）以下の移動速度ではＯＫであり、それ以上の移動速度ではＮＧとなる。この場合、移動速度が２５ｋｍ／ｈ以下の時に、セレクタ４によりブロックエラーレートを選択して、Ｔ−ＳＩＲ生成部６に入力し、２５ｋｍ／ｈを超えると、セレクタ４により同期ワードエラーを選択して、Ｔ−ＳＩＲ生成部６に入力するように切替える。このような制御により、高速移動時に於いても、送信電力制御を有効に実行することが可能となる。

図４は、ＢＬＥＲとＳＷ＿ＢＥＲとの移動速度と信頼度及びオーバーサンプル限界とを示し、二重丸印が最高、丸印がその次、三角印がその次、×印が最低の比較状態を示す。移動速度が低速の場合、例えば、移動速度が前述の２５ｋｍ／ｈ以下の場合、信頼度の点から二重丸で示すＢＬＥＲ（ブロックエラーレート）を選択する。又高速の場合、例えば、移動速度が前述の２５ｋｍ／ｈを超えると、オーバーサンプル限界の点から丸印のＳＷ＿ＢＥＲ（同期ワードエラーレート）を選択するものである。

図５は、本発明の実施例２の要部説明図であり、１１は復調部、１２はＢＬＥＲ（Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ；ブロックエラーレート）算出部、１３はＳＷ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｗｏｒｄ；同期ワード）エラー検出部、１４は合成制御部としての比率合成部、１５は速度検出部、１６はターゲット回線品質生成部としてのＴ−ＳＩＲ（Ｔａｒｇｅｔ−Ｓｉｇｎａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ；ターゲット−信号対干渉比）生成部、１７は送信電力制御信号を生成する生成部としての上りＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ；送信電力制御）生成部、１８は回線品質生成部としてのＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ；信号対干渉比）生成部を示す。なお、無線受信部と、無線送信部と、ベースバンド処理部とは図示を省略している。

前述の図１に示す構成と同一名称部分は同一の機能を有するものであり、セレクタ４に対応した位置の比率合成部１４は、速度検出部１５による移動速度が、低速を示す場合、ＢＬＥＲ算出部１２によるブロックエラーレートの合成割合を多くし、反対に、高速を示す場合は、ＳＷエラー検出部１３による同期ワードエラーレートの合成割合を多くして、Ｔ−ＳＩＲ生成部１６に入力する。例えば、図３に於いて、移動速度が２０ｋｍ／ｈ以下の場合、ブロックエラーレートの割合を多くして合成し、２５ｋｍ／ｈを超えると、ブロックエラーレートの割合を少なくし、同期ワードエラーレートの割合を多くして合成する。この場合、Ｔ−ＳＩＲ生成部１６への入力は、比率合成によって急激な変動が発生しないから、動作の安定化を図ることが可能となる。

本発明の実施例１の要部説明図である。 ＢＬＥＲとＳＷ＿ＥＲＲとの特性説明図である。 移動速度と有効オーバーサンプル限界との説明図である。 ＢＬＥＲとＳＷ＿ＥＲＲとの移動速度と信頼度及びオーバーサンプル限界の説明図である。 本発明の実施例２の要部説明図である。 従来例の要部説明図である。

符号の説明

１ 復調部
２ ＢＬＥＲ算出部
３ ＳＷエラー検出部
４ セレクタ
５ 速度検出部
６ Ｔ−ＳＩＲ生成部
７ 上りＴＰＣ生成部
８ ＳＩＲ生成部

Claims (5)

1. 移動速度が予め設定した速度を超えない場合には、受信復調信号を基に算出されるブロックエラーレートを用いて生成された送信電力制御信号を送信し、
   移動速度が予め設定した前記速度を超える場合には、前記受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出して求めた同期ワードエラーレートを用いて生成された送信電力制御信号を送信する
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 受信復調信号を基に移動速度を検出する移動速度検出部と、
   該移動速度検出部により検出した移動速度が予め設定した速度を超えない場合には、受信復調信号を基に算出されたブロックエラーレートを選択し、該移動速度検出部により検出した移動速度が予め設定した速度を超える場合には前記受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出して求めた同期ワードエラーレートを選択する制御部と、
   該制御部により選択された前記ブロックエラーレート又は前記同期ワードエラーレートの何れか一方に基づいてターゲット回線品質を取得するターゲット回線品質生成部と、
   前記受信復調信号を基に前記ターゲット回線品質とは別の回線品質を取得する回線品質生成部と、
   前記ターゲット回線品質生成部により取得される前記ターゲット回線品質と前記回線品質生成部により取得される前記回線品質とに基づいて送信電力制御信号を生成する生成部と
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
3. 受信復調信号を基にブロックエラーレートを求めるブロックエラーレート算出部と、
   前記受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出して同期ワードエラーレートを得る同期ワードエラー検出部と、
   前記受信復調信号を基に移動速度を検出する移動速度検出部と、
   前記移動速度に対応して低速程前記ブロックエラーレートの合成比率を大きくし、高速程前記同期ワードエラーレートの合成比率を大きくして前記ブロックエラーレートと前記同期ワードエラーレートとを合成した合成結果をターゲット回線品質生成部に入力する比率制御部と、
   前記受信復調信号を基に回線品質を取得する回線品質生成部と、
   前記比率制御部から入力された前記合成結果に基づいて前記ターゲット回線品質生成部により生成されるターゲット回線品質と前記回線品質生成部により取得される前記ターゲット回線品質とは別の回線品質とを入力して送信電力制御信号を生成する生成部と
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
4. 移動速度が予め設定した速度を超えない場合には、受信復調信号を基に算出されたブロックエラーレートを用いて生成された送信電力制御信号を送信し、
   移動速度が予め設定した速度を超える場合には、前記受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出して求めた同期ワードエラーレートを用いて生成される送信電力制御信号を送信する
   ことを特徴とする送信電力制御方法。
5. 受信復調信号の中の同期ワードのエラーを検出して求めた同期ワードエラーレートと前記復調信号を基に求めたブロックエラーレートとを合成してターゲット回線品質生成部に入力すると共に、移動速度検出部による移動速度が低速を示す程、前記同期ワードエラーレートの合成比率を大きくし、前記移動速度が高速を示す程、前記ブロックエラーレートの合成比率を大きくする比率合成選択過程と、
   前記受信復調信号を基に求めた回線品質と前記ターゲット回線品質生成部により生成した前記回線品質とは別のターゲット回線品質とを基に送信電力制御信号を送信電力制御信号生成部に生成させる過程とを含む
   ことを特徴とする送信電力制御方法。

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