JP4892465B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置に関する。

周知のように、ＯＦＤＭＡ方式（直交周波数分割多元接続方式）は、複数の端末が直交関係にある全サブキャリアを共有し、基地局が当該全サブキャリアの中のいくつかのサブキャリアの集まりを１つのグループとして各端末に割り当てるものであり、時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）方式及び時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式と組み合わせることにより新しい通信方式として検討されている。このようなＯＦＤＭＡ方式を適用した通信方式では、フィルタ処理によって通信相手局の送信信号のみを選択的に抽出して復調処理する。

一方、ＰＨＳ端末等の移動体通信装置は、一般的にアンテナから出力される受信信号を可変利得増幅器で増幅処理した後、復調処理を行う。可変利得増幅器は、アンテナの受信電界強度の変動に起因して受信信号が変動することにより受信回路が飽和することを防止するためのものである。例えば下記特許文献１には、復調によって得られたベースバンド信号に基づいて可変利得増幅器の利得を制御することにより受信回路の飽和を防止する無線受信装置及び無線受信装置の利得制御方法が開示されている。
特開２００７−１２４４０３号公報

ところで、一般に移動体通信システムでは、第１の基地局を介して他の端末と通信をしている端末Ｔが第１の基地局がカバーするセルの境界に移動すると、この端末Ｔは当該セルに隣接するセルの基地局（第２の基地局）の送信信号を受信できる状態となる。すなわち、端末Ｔのアンテナは、第１の基地局の送信信号に加えて第２の基地局の送信信号をも捉えるので、アンテナから出力される受信信号の電圧レベルは、第２の基地局の送信信号の分だけ増大する。

しかしながら、ＯＦＤＭＡ方式を適用した通信方式では、フィルタ処理によって第１の基地局の送信信号のみを選択的に抽出して復調処理するので、特許文献１に示すような復調処理によって得られたベースバンド信号に基づいて可変利得増幅器の利得を制御する方法では、受信回路の飽和を防止することができない。つまり、可変利得増幅器には第１、第２の基地局の送信信号に基づく受信信号が何れも入力されるが、このうち第２の基地局の送信信号に基づく受信信号は復調処理の前段でフィルタ処理によって除去されてしまうので、上記ベースバンド信号は、可変利得増幅器の入力信号、つまり第１、第２の基地局の送信信号に基づく受信信号の電圧レベルを正確に示すものではない。

本発明は、上述した事情を鑑みたものであり、ＯＦＤＭＡ方式を適用した通信方式で通信を行うと共に受信信号を可変利得増幅器で増幅して復調処理する通信装置において受信部の飽和をより的確に防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、通信装置に係る第１の解決手段として、通信回線の接続を確立した第１の基地局及び前記第１の基地局以外の１つまた複数の第２の基地局から直交周波数分割多元接続方式によって受信信号を受信し、前記受信信号を可変利得増幅器が増幅する通信装置であって、前記受信信号から制御チャネルのサブキャリアの電圧レベルを検出し、前記受信信号から前記第１の基地局の全てのサブキャリアに関する電圧レベル（第１の電圧レベル）を検出し、さらに前記受信信号に含まれる前記第２の基地局の制御チャネルより前記第２の基地局の通信チャネルのサブキャリア数を取得し、第２の基地局の制御チャネルのサブキャリアの電圧レベルに前記第２の基地局の通信チャネルのサブキャリア数を乗算することによって第２の電圧レベルを求め、前記第1の電圧レベルに前記第２の電圧レベルを合算するとにより前記受信信号全帯域の電圧レベル（第３の電圧レベル）を求め、前記第３の電圧レベルに基づいて前記可変利得増幅器の利得を制御する制御部を具備するという手段を採用する。

本発明では、携帯端末に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、前記第２の基地局の制御チャネルのサブキャリアの電圧レベルが回路飽和基準電圧レベルを超える場合に、前記第２の電圧レベルを求め、前記第1の電圧レベルに前記第２の電圧レベルを合算するとにより前記第３の電圧レベルを求めるという手段を採用する。

本発明では、携帯端末に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、過去の第２の電圧レベルの最大値（最大第２の電圧レベル）を記憶する記憶部を具備し、前記制御部は、前記第２の電圧レベルと前記最大第２の電圧レベルを比較し、電圧レベルの大きい方に前記第１の電圧レベルを合算することによって前記第３の電圧レベルを求めるという手段を採用する。

本発明によれば、直交周波数分割多元接続方式によって通信する通信端末において、制御部が、制御チャネルのサブキャリアの電圧レベルを受信信号から検出し、また記第１の基地局の全てのサブキャリアに関する電圧レベル（第１の電圧レベル）を受信信号から検出し、さらに受信信号に含まれる第２の基地局の制御チャネルより第２の基地局の通信チャネルのサブキャリア数を取得し、第２の基地局の制御チャネルのサブキャリアの電圧レベルに第２の基地局の通信チャネルのサブキャリア数を乗算することによって第２の電圧レベルを求め、第1の電圧レベルに第２の電圧レベルを合算するとにより受信信号全帯域の電圧レベル（第３の電圧レベル）を求め、この第３の電圧レベルに基づいて可変利得増幅器の利得を制御する為、受信部の飽和をより的確に防止することが出来る。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、移動体端末に関する。
図１は、本実施形態に係る移動体端末Ａを備える無線通信システムを示す概略構成図である。なお、移動体端末Ａは、本実施形態における通信装置である。この無線通信システムは、移動体端末Ａ及び基地局Ｂ１〜Ｂ３によって構成されている。

移動体端末Ａと各基地局Ｂ１〜Ｂ３とは、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式に時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）方式及び時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式を組み合わせた通信方式で相互に通信する通信装置である。各基地局Ｂ１〜Ｂ３は、所定間隔をあけて離散的に配置されており、各々に割り当てられたセルＳ１〜Ｓ３において移動体端末Ａと通信を行う。

この図２では、移動体端末Ａが基地局Ｂ１のセルＳ１と基地局Ｂ２のセルＳ２とが重なり合う場所に位置している。すなわち、移動体端末Ａは、基地局Ｂ１に対して位置登録を行い、当該基地局Ｂ１との間の通信回線の接続を確立しているが、基地局Ｂ２とも通信が可能な状態にある。

周知のようにＯＦＤＭＡ方式とは、移動体端末Ａ及び図示しない他の移動体端末が直交関係にある全てのサブキャリアを共有し、複数のサブキャリアの集まりを１つのグループとして位置づけ、各移動体端末に割り当てることによって多元接続を実現する技術である。そして、本実施形態における無線通信システムでは、ＴＤＭＡ方式及びＴＤＤ方式に基づいて上記サブキャリアにＴＤＭＡ及びＴＤＤが施される。

図２は、サブキャリアによって伝送されるスロット、フレーム及びスーパーフレームを示す模式図である。図２に示すようにサブキャリアは、ＴＤＭＡよって最小単位であるスロットＲＸ１〜４及びＴＸ１〜４に分割される。そして、ＴＤＤによってスロットＲＸ１〜４は下り回線に使用され、スロットＴＸ１〜４は上り回線に使用される。スロットＲＸ１〜４及びＴＸ１〜４によって１つのフレームが構成され、さらに、複数のフレーム（フレーム１〜２０）によってスーパーフレームが構成される。
図２に示したサブキャリアは、制御チャネルＣＣＨのサブキャリアを示しており、フレーム１〜２０それぞれのＲＸ１に、各基地局から移動体端末Ａへ伝送する制御チャネルＣＣＨが割り当てられる。

次に、移動体端末Ａの機能構成を、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る移動体端末Ａの機能構成を示す機能ブロック図である。
移動体端末Ａは、受信部１、送信部２、操作部３、表示部４、記憶部５及び制御部６から構成されている。上記受信部１は、アンテナ１ａ、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１ｂ、ミキサ１ｃ、局部信号発振器１ｄ、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１ｅ、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）増幅器１ｆ、ＩＦ増幅器１ｇ、Ａ／Ｄコンバータ１ｈ、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ１ｉ及びＯＦＤＭＡ復調処理部１ｊから構成される。また、上記送信部２は、上記アンテナ１ａ及び送信回路部２ａから構成されている。

アンテナ１ａは、送信回路部２ａから入力された送信信号を基地局Ｂ１及びＢ２に送信し、基地局Ｂ１及びＢ２から受信した受信信号をＬＮＡ１ｂに出力する。
ＬＮＡ１ｂは、雑音指数の低い増幅器であり、アンテナ１ａから入力された受信信号を増幅し、ミキサ１ｃに出力する。
ミキサ１ｃは、ＬＮＡ１ｂから入力された受信信号と、局部信号発振器１ｄから入力される局部信号とをミキシングすることで、受信信号をＩＦ周波数へ周波数変換（ダウンコンバート）し、ＩＦ受信信号としてＢＰＦ１ｇに出力する。

局部信号発振器１ｄは、ＩＦ周波数変換用の局部信号を生成し、ミキサ１ｃに出力する。
ＢＰＦ（Band Pass Filter）１ｅは、ミキサ１ｃより入力されるＩＦ受信信号から受信帯域内以外の不要な周波数成分を減衰し、ＩＦ受信信号をＡＧＣ増幅部１ｆに出力する。
ＡＧＣ増幅器１ｆは、制御部６の制御に基づいて利得が制御される可変利得増幅器であり、ＢＰＦ１ｅから入力されるＩＦ受信信号を増幅してＩＦ増幅器１ｇに出力する。
ＩＦ増幅器１ｇは、ＡＧＣ増幅器１ｆから入力されるＩＦ受信信号をさらに増幅し、Ａ／Ｄコンバータに出力する。

Ａ／Ｄコンバータ１ｈは、ＩＦ増幅器から入力されるＩＦ受信信号をデジタル変換し、デジタルＩＦ受信信号としてＦＩＲフィルタ１ｉに出力する。
ＦＩＲフィルタ１ｉは、有限インパルス応答形のデジタルフィルタであり、制御部６の制御に基づいてＡ／Ｄコンバータ１ｈから入力されたデジタルＩＦ受信信号から通信回線の接続を確立した基地局（基地局Ｂ１）の制御チャネル及び通信チャネルのサブキャリアの帯域以外の周波数成分を減衰し、ＯＦＤＭＡ復調処理部１ｊに出力する。
ＯＦＤＭＡ復調処理部１ｊは、ＦＩＲフィルタ１ｉから入力されたデジタルＩＦ受信信号にフーリエ変換、デジタル復調、パラレル−シリアル変換等のＯＦＤＭＡ方式に基づく信号の復調に必要な処理を施し、ベースバンド受信信号として制御部６に出力する。

送信回路部２ａは、制御部６の制御の下、アンテナ１ａに送信信号を出力する。
操作部３、電源キー、テンキー、各種ファンクションキー等の各種操作キーから構成されており、これらの操作キーに対するユーザの操作指示を制御部６に出力する。
表示部４は、例えば液晶モニタまたは有機ＥＬモニタ等であり、制御部６から入力される信号に基づいて画像や文字からなる各種画面を表示する。
記憶部５は、不揮発記憶媒体であり、制御部６の指示に基づいて、帯域外最大電圧レベルを記憶する。上記帯域外最大電圧レベルは、通信回線の接続を確立した基地局Ｂ１以外の基地局Ｂ２の通信チャネルＴＣＨのサブキャリアの過去における最大の電圧レベルである。

制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される内部メモリ並びに上記受信部１、送信部２、操作部３、表示部４、及び記憶部５と信号の入出力をそれぞれ行うインタフェース回路等から構成されており、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラム、受信部１が受信する信号、操作部３が受け付ける操作指示に基づいて移動体端末Ａの全体動作を制御する。なお、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムは、ＡＧＣプログラムを備えており、制御部６はこのＡＧＣプログラムに基づいてＡＧＣ増幅器１ｆの利得制御に関するＡＧＣ処理を実行する。なお、制御部６が実行するＡＧＣ処理の詳細については、以下に移動体端末Ａの動作として説明する。

次に、上記構成の移動体端末Ａの動作について、図３を参照して詳しく説明する。図３は、本実施形態に係る移動体端末Ａの動作を示すフローチャートである。
制御部６は、ＯＦＤＭＡ復調処理部から入力されるベースバンド受信信号に基づいて、図２に示すフレーム１〜２０のＲＸ１に割り当てれた制御チャネルＣＣＨを監視し（ステップＳ１）、ＲＸ１の制御チャネルＣＣＨが通信を確立している基地局Ｂ１の制御チャネルＣＣＨであるか否か判定する（ステップＳ２）。

制御部６は、ステップＳ２において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち基地局Ｂ１の制御チャネルＣＣＨであると判定した場合には、ステップＳ１に移行し、ステップＳ２において『ＮＯ』と判定する場合には、すなわち基地局Ｂ１以外の基地局Ｂ２の制御チャネルＣＣＨであると判定した場合には、ベースバンド信号から基地局Ｂ２の制御チャネルのサブキャリアの電圧レベルを検出し、基地局Ｂ２の制御チャネルＣＣＨのサブキャリアの電圧レベルが所定のしきい値（回路飽和基準電圧レベル）以下であるか否か判定する（ステップＳ３）。上記回路飽和基準電圧レベルとは、基地局Ｂ２の信号が、ＩＦ増幅器１ｇを飽和してしまう電圧レベルに達しているか否か判断する為の基準値である。

制御部６は、ステップＳ３において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち基地局Ｂ２の制御チャネルＣＣＨのサブキャリアの電圧レベルが回路飽和基準電圧レベル以下であると判定した場合には、ステップＳ１に移行し、ステップＳ３において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち基地局Ｂ１以外の基地局Ｂ２の制御チャネルＣＣＨのサブキャリアの電圧レベルが回路飽和基準電圧レベルを超えると判定した場合には、基地局Ｂ２の制御チャネルのチャネルアサイン情報から基地局Ｂ２の通信チャネルＴＣＨのサブキャリア数（通信帯域外サブキャリア数）を取得する（ステップＳ４）。

図５は、移動体端末Ａが基地局Ｂ１及び基地局Ｂ２の制御チャネルＣＣＨを及び通信チャネルＴＣＨのサブキャリアの周波数と電圧レベルに関する説明図である。
図５を参照して、上記通信帯域外サブキャリア数について説明する。図５に示すように基地局Ｂ１と基地局Ｂ２の制御チャネルは同じ周波数のサブキャリアに割り当てられているが、通信チャネルＴＣＨは異なる周波数のサブキャリアに割り当てれている。通信回線の接続を確立した基地局Ｂ１の通信チャネルＴＣＨの周波数とは異なる基地局Ｂ２からの通信チャネルＴＣＨのサブキャリア数が通信帯域外サブキャリア数である。

制御部６は、基地局Ｂ２の制御チャネルＣＣＨのサブキャリアの電圧レベルに上記通信帯域外サブキャリア数を乗算することによって通信帯域外電圧レベルを推定し（ステップＳ５）、この通信帯域外電圧レベルが記憶部５によって記憶される最大通信帯域外電圧レベルより大きいか否か判定する（ステップＳ６）。この最大通信帯域外電圧レベルとは、過去の通信帯域外電圧レベルの最大値である。

制御部６は、ステップＳ６において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち通信帯域外電圧レベルが最大通信帯域外電圧レベルより大きいと判定した場合には、記憶部５に通信帯域外電圧レベルを最大通信帯域外電圧レベルとして記憶させ（ステップＳ７）、ベースバンド受信信号から基地局Ｂ１からの信号の制御チャネルサブキャリアに関する電圧レベル（通信帯域内電圧レベル）を検出し、通信帯域内電圧レベルに記憶部５へ最大通信帯域外電圧レベルとして記憶した通信帯域外電圧レベルを合算することにより受信信号全帯域電圧レベルを推定する（ステップＳ８）。

制御部６は、受信信号全帯域電圧レベルに基づいてＩＦ増幅器１ｇが飽和しないＡＧＣ増幅器１ｆの利得制御量を算出し（ステップＳ９）、利得制御量に基づいてＡＧＣ増幅器に利得を制御する（ステップＳ１０）。
また、制御部６は、ステップＳ６において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち通信帯域外電圧レベルが記憶部５によって記憶される最大通信帯域外電圧レベルより小さいと判定した場合には、ステップＳ８において記憶部５が記憶している最大通信帯域外電圧レベルに基づいて受信信号全帯域電圧レベルを推定する。

以上説明したように、制御部６が、各フレームの制御チャネルＣＣＨを監視し、通信回線の接続を確立した基地局Ｂ１以外の基地局Ｂ２から出力されかつその制御チャネルＣＣＨのサブキャリアの電圧レベルが回路飽和基準電圧レベルを超える場合に、その制御チャネルＣＣＨのチャネルアサイン情報から通信帯域外サブチャネル数を取得し、通信帯域外サブチャネル数に基地局Ｂ２の制御チャネルＣＣＨのサブキャリアの電圧レベルを乗算することにより通信帯域外電圧レベルを推定し、通信帯域外電圧レベルに基地局Ｂ１の全てのサブキャリアの電圧レベルに上記通信帯域外電圧レベルを合算することにより受信信号全帯域電圧レベルを推定し、この受信信号全帯域電圧レベルに基づいて利得制御量を算出し、この利得制御量に基づいてＡＧＣ増幅器１ｆの利得を制御する為、受信部の飽和をより的確に防止するＡＧＣ増幅器１ｆはＩＦ増幅器１ｇの飽和をより的確に防ぐことが出来る。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、基地局Ｂ１以外に通信可能である基地局Ｂ２の通信チャネルのサブキャリアの電圧レベルを推定したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、通信回線の接続を基地局Ｂ１と確立しかつ基地局Ｂ２及び基地局Ｂ３と通信できる場合には、基地局Ｂ２及び基地局Ｂ３の通信帯域外電圧レベルを求め、その基地局Ｂ２及び基地局Ｂ３の通信帯域外電圧レベルを通信帯域内電圧レベルに合算することにより受信信号全帯域電圧レベルを求めるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る移動体端末Ａを備える無線通信システムを示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る実施形態に係る移動体端末Ａを備える無線通信システムのサブキャリアによって伝送されるスロット、フレーム及びスーパーフレームを示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る実施形態に係る移動体端末Ａの機能構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る移動体端末Ａの動作を示すフローチャートである。 移動体端末Ａが基地局Ｂ１及び基地局Ｂ２の制御チャネルＣＣＨを及び通信チャネルＴＣＨのサブキャリアの周波数と電圧レベルに関する説明図である。

符号の説明

Ａ…移動体端末、Ｂ１〜Ｂ３…基地局、１…受信部、１ａ…アンテナ、１ｂ…ＬＮＡ、１ｃ…ミキサ、１ｄ…局部信号発振器、１ｅ…ＢＰＦ、１ｆ…ＡＧＣ増幅器、１ｇ…ＩＦ増幅器、１ｈ…Ａ／Ｄコンバータ、１ｉ…ＦＩＲフィルタ、１ｊ…ＯＦＤＭＡ復調処理部、２…送信部、２ａ…送信回路部、３…操作部、４…表示部、５…記憶部、６…制御部

Claims (3)

1. 通信回線の接続を確立した第１の基地局及び前記第１の基地局以外の１つまたは複数の第２の基地局から直交周波数分割多元接続方式によって受信信号を受信し、前記受信信号を可変利得増幅器が増幅する通信装置であって、
   前記受信信号から制御チャネルのサブキャリアの電圧レベルを検出し、
   前記受信信号から前記第１の基地局の全てのサブキャリアに関する電圧レベル（第１の電圧レベル）を検出し、
   さらに前記受信信号に含まれる前記第２の基地局の制御チャネルより前記第２の基地局の通信チャネルのサブキャリア数を取得し、第２の基地局の制御チャネルのサブキャリアの電圧レベルに前記第２の基地局の通信チャネルのサブキャリア数を乗算することによって第２の電圧レベルを求め、
   前記第1の電圧レベルに前記第２の電圧レベルを合算するとにより前記受信信号全帯域の電圧レベル（第３の電圧レベル）を求め、
   前記第３の電圧レベルに基づいて前記可変利得増幅器の利得を制御する制御部を具備すること特徴とする通信装置。
2. 前記制御部は、前記第２の基地局の制御チャネルのサブキャリアの電圧レベルが回路飽和基準電圧レベルを超える場合に、前記第２の電圧レベルを求め、前記第1の電圧レベルに前記第２の電圧レベルを合算するとにより前記第３の電圧レベルを求めることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 過去の第２の電圧レベルの最大値（最大第２の電圧レベル）を記憶する記憶部を具備し、
   前記制御部は、前記第２の電圧レベルと前記最大第２の電圧レベルを比較し、電圧レベルの大きい方に前記第１の電圧レベルを合算することによって前記第３の電圧レベルを求めることを特徴とする請求項１または２記載の通信装置。

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