JP5062259B2 - 送信電力制御システム、送信電力制御方法及び端末装置 - Google Patents

送信電力制御システム、送信電力制御方法及び端末装置 Download PDF

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Description

本発明は、符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ：Wideband-Code Division Multiple Access）方式の無線端末装置に用いられる受信ダイバーシチの切替えに伴う受信利得の変動に対応する電力制御に関し、特に、受信ダイバーシチの切替えに応じて基地局の送信信号電力を制御する送信電力制御システム、送信電力制御方法及び端末装置に関する。
通信品質の向上、ネットワーク容量の拡大化を実現するための技術として受信ダイバーシチが用いられる。この受信ダイバーシチは、複数の受信系統を持ち、復調後の信号を適切に信号処理することにより、受信信号のＳ／Ｎ比を改善させることができる。
この受信ダイバーシチの機能を有する無線端末装置では、以下のような受信ダイバーシチ制御が行える。即ち、省電力化を目的とし、必要に応じて受信ダイバーシチ機能をＯＮ又はＯＦＦする制御を行う。また、複数の受信系統を備えることを利用し、受信ダイバーシチをＯＦＦすることにより、一方のブランチで通信中に他方のブランチにより異なる周波数での信号強度測定を行う。
このような受信ダイバーシチに関し、特許文献１には、ダイバーシチ受信機の消費電力の低減を目的とし、所定条件を満たすか否かを判定する条件判定回路と、この条件判定回路が所定条件を満たすと判断した場合に、ダイバーシチ受信を一時停止させる制御回路とを備えることが開示されている。
特開２００６−３２４８１６（要約、図１等）
ところで、Ｗ−ＣＤＭＡの受信ダイバーシチ機能を有する無線端末装置について、図１を参照する。この無線端末装置１００では、送受信アンテナ１０２と受信アンテナ１０４を備え、送受信アンテナ１０２には受信１系１０６及び送信系１０８、受信アンテナ１０４には受信２系１１０が構成されている。
基地局の送信信号、即ち、下り信号は送受信アンテナ１０２、受信アンテナ１０４に受信される。送受信アンテナ１０２の受信信号は、無線・自動利得制御（ＲＦ・ＡＧＣ）部１１２、セル検出・パス検出部１１４及び逆拡散・同期検波部１１６を通して増幅、セル検出、パス検出、逆拡散・同期検波を行った後、受信ダイバーシチ（ＲｘＤｉｖ）切替部１１８を通してＲＡＫＥ合成部１２０に加えられる。同様に、受信アンテナ１０４の受信信号は、ＲＦ・ＡＧＣ部１２２、セル検出・パス検出部１２４及び逆拡散・同期検波部１２６を通して増幅、セル検出、パス検出、逆拡散・同期検波を行った後、ＲｘＤｉｖ切替部１１８を通してＲＡＫＥ合成部１２０に加えられる。
受信ダイバーシチ機能を動作させる場合には、ＲｘＤｉｖ切替部１１８は受信１系１０６及び受信２系１１０の双方の受信信号を通過させ、これら受信信号をＲＡＫＥ合成させ、受信ダイバーシチ機能を停止させる場合には、受信１系１０６の受信信号のみがＲＡＫＥ合成部１２０に加えられる。
ＲＡＫＥ合成した信号に対し、ＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部１２８でＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）判定を行い、それによりＴＰＣビットを生成させる。復号・ＣＲＣ判定部１３０では、受信信号から符号の復号及びＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check ）判定を行い、送信データ生成部１３２では送信データの生成を行う。そこで、ＴＰＣビットは、他の送信データビットとともにビットフィールドに付加され、送信系１０８から送受信アンテナ１０２を通して基地局に向け送信される。
このような受信ダイバーシチ機能を有する無線端末装置１００と図示しない基地局との通信において、図２は、受信ダイバーシチを動作状態（ＯＮ）から停止状態（ＯＦＦ）に切り替えた場合の送受信シーケンス、図３は、受信ダイバーシチを停止状態（ＯＦＦ）から動作状態（ＯＮ）に切り替えた場合の送受信シーケンスを示している。図２において、Ｔ1 は、ＲｘＤｉｖ＝ＯＮ区間、Ｔ2 は、ＲｘＤｉｖ＝ＯＦＦ区間、図３において、Ｔ3 は、ＲｘＤｉｖ＝ＯＦＦ区間、Ｔ4 は、ＲｘＤｉｖ＝ＯＮ区間である。
図２及び図３において、Ａは基地局から送信される下り信号、Ｂは無線端末装置１００から送信される上り信号であり、下り信号には連続したスロットＳＬが連鎖状態で含まれ、上り信号にはＴＰＣビットフィールドが含まれる。既述したように、無線端末装置１００では、受信したスロットＳＬ毎にＳＩＲ測定を実行し、上り信号のＴＰＣビットフィールドに対し、ＴＰＣビット設定を行い、フェージング等の通信状態の変化に対応する電力制御が実行される。
ところで、このような受信ダイバーシチがＯＮからＯＦＦに切り替えられた場合（図２）には、その切替え直後のスロットＳＬｘで受信特性が急激に変化を来たし、受信利得の低下、急激な電力低下が発生する。この場合、復調誤りが増加し、受信品質が一定期間、極端に劣化するおそれがある。
また、受信ダイバーシチがＯＦＦからＯＮに切り替えられた場合（図３）には、その切替え直後のスロットＳＬｙで受信特性が急激に変化を来たし、この場合には、受信利得が向上し、一定期間、通信品質が過剰となる。この場合、ネットワークの資源である基地局側の送信電力を過剰に消費させ、無駄な消費電力を生じさせるおそれがある。
このような課題について、特許文献１にはその示唆や開示はなく、その解決手段についての開示もない。
そこで、本発明の目的は、受信ダイバーシチを用いた端末装置側の受信ダイバーシチのＯＮ／ＯＦＦ切替えによる基地局の無駄な送信電力の消費を低減するとともに、通信特性の劣化を防止することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、端末装置の受信ダイバーシチを動作状態から停止状態、又は停止状態から動作状態に切り替えた際に生起する受信特性の急激な変動を回避するため、受信特性の変動に対応する送信電力制御情報を生起させ、この送信電力制御情報に基づいて基地局の下り信号の送信電力を制御し、通信特性の劣化を防止し、また、過剰な電力消費を低減する。
上記目的を達成するため、本発明の第１の側面は、受信ダイバーシチ機能を有する端末装置が無線接続される基地局の送信電力制御システムであって、受信ダイバーシチ状態の切替えの際に、前記端末装置の受信特性の変動に対応して受信信号の電力増加分又は減少分を予測し、受信ダイバーシチ状態の切替時点の、上り信号の送信電力制御が下り信号に反映するまでの遅延時間を考慮して設定された所定時間前から、下り信号の送信電力を段階的に増加又は減少させる送信電力制御情報を生起させる電力情報生起手段と、前記送信電力制御情報に基づき下り信号の前記送信電力を段階的に増加又は減少させ、前記切替時点において、予測された前記受信信号の電力減少分に相当する分だけ前記送信電力を増加させ、又は予測された前記受信信号の電力増加分に相当する分だけ前記送信電力を減少させる制御を行う送信電力制御手段とを備えることである。即ち、電力情報生起手段に生起させた送信電力制御情報が基地局の電力制御に用いられ、下り信号の送信電力が制御され、端末装置の受信特性の変動に対応した送信電力が得られ、通信特性の劣化や基地局側の過剰な消費電力を低減でき、上記目的が達成される。
上記目的を達成するためには、上記送信電力制御システムにおいて、好ましくは、前記端末装置から基地局に送信される上り信号に前記送信電力制御情報を付加する電力情報付加手段を備える構成としてもよく、また、前記電力情報生起手段は、受信ダイバーシチを動作状態から停止状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を増加させる前記送信電力制御情報を生起し、受信ダイバーシチを停止状態から動作状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を減少させる前記送信電力制御情報を生起する構成としてもよく、また、前記端末装置の受信ダイバーシチ状態の切替えに対応して前記下り信号の送信電力の制御を開始した後又はその制御を完了した後、前記端末装置の前記受信ダイバーシチ状態を切り替えるダイバーシチ切替手段を備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するため、本発明の第２の側面は、受信ダイバーシチ機能を有する端末装置が無線接続される基地局の送信電力制御方法であって、受信ダイバーシチ状態の切替えの際に、前記端末装置の受信特性の変動に対応して受信信号の電力増加分又は減少分を予測し、受信ダイバーシチ状態の切替時点の、上り信号の送信電力制御が下り信号に反映するまでの遅延時間を考慮して設定された所定時間前から、下り信号の送信電力を段階的に増加又は減少させる送信電力制御情報を生起させる段階と、前記送信電力制御情報に基づき下り信号の前記送信電力を段階的に増加又は減少させ、前記切替時点において、予測された前記受信信号の電力減少分に相当する分だけ前記送信電力を増加させ、又は予測された前記受信信号の電力増加分に相当する分だけ前記送信電力を減少させる制御を行う段階とを含むことである。斯かる構成により、上記目的が達成される。
上記目的を達成するためには、上記送信電力制御方法において、好ましくは、端末装置から基地局に送信される上り信号に前記送信電力制御情報を付加する段階を含む構成としてもよく、また、受信ダイバーシチを動作状態から停止状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を増加させる前記送信電力制御情報を生起し、受信ダイバーシチを停止状態から動作状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を減少させる前記送信電力制御情報を生起させる段階を含む構成としてもよく、また、前記端末装置の受信ダイバーシチ状態の切替えに対応して前記下り信号の送信電力の制御を開始した後又はその制御を完了した後、前記端末装置の前記受信ダイバーシチ状態を切り替える段階を含む構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。
上記目的を達成するため、本発明の第３の側面は、基地局と無線接続され、受信ダイバーシチ機能を有する端末装置であって、前記端末装置に生起する受信ダイバーシチ状態の切替えの際に、下り信号の送信電力の変動に対応して受信信号の電力増加分又は減少分を予測し、受信ダイバーシチ状態の切替時点の、上り信号の送信電力制御が下り信号に反映するまでの遅延時間を考慮して設定された所定時間前から、下り信号の送信電力を段階的に増加又は減少させる送信電力制御情報を生起させる電力情報生起部を備えることである。斯かる構成により、上記目的が達成される。
上記目的を達成するためには、上記端末装置において、好ましくは、端末装置から基地局に送信される上り信号に前記送信電力制御情報を付加する電力情報付加部を備える構成としてもよく、また、前記電力情報生起部は、受信ダイバーシチを動作状態から停止状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を増加させる前記送信電力制御情報を生起し、受信ダイバーシチを停止状態から動作状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を減少させる前記送信電力制御情報を生起する構成としてもよく、また、前記端末装置の受信ダイバーシチ状態の切替えに対応して前記下り信号の送信電力の制御を開始した後又はその制御を完了した後、前記端末装置の前記受信ダイバーシチ状態を切り替えるダイバーシチ切替部を備える構成としてもよく、また、受信ダイバーシチ状態の切替えの所定時間前から前記下り信号の送信電力制御情報を含むスロット数を計数するカウンタを備え、前記電力情報生起部は、前記カウンタの計数値に応じて前記送信電力制御情報を生成させる構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。
本発明によれば、次のような効果が得られる。
(1) 受信ダイバーシチの切替えに伴う急激な受信特性の変動に対応し、基地局の下り信号の送信電力を制御できる。
(2) 受信ダイバーシチの動作状態から停止状態に切り替えた場合の急激な受信特性の劣化に対応し、基地局の下り信号の送信電力を増強でき、受信品質の低下を防止できる。
(3) 受信ダイバーシチの停止状態から動作状態に切り替えた場合の急激な受信利得の増加に対応し、基地局の下り信号の送信電力を低減でき、受信品質の品質過剰を抑制できるとともに、基地局側の無駄な送信電力の消費を防止できる。
そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
受信ダイバーシチ機能を有する無線端末装置を示す図である。 受信ダイバーシチの切替え（ＯＮからＯＦＦ）に伴う受信特性の変化を説明するための図である。 受信ダイバーシチの切替え（ＯＦＦからＯＮ）に伴う受信特性の変化を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係る送信電力制御システムを示す図である。 無線端末装置の構成例を示す図である。 受信ダイバーシチを動作状態から停止状態に切り替える場合の処理手順を示すフローチャートである。 受信ダイバーシチを停止状態から動作状態に切り替える場合の処理手順を示すフローチャートである。 上り信号のスロットのビットフィールドを示す図である。 受信ダイバーシチ状態を動作状態から停止状態に切り替える場合の電力制御シーケンスを示す図である。 受信ダイバーシチ状態を停止状態から動作状態に切り替える場合の電力制御シーケンスを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る、受信ダイバーシチ状態を停止状態から動作状態に切り替える場合の電力制御シーケンスを示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る無線端末装置の構成例を示す図である。
符号の説明
２ 送信電力制御システム
４、４１、４２・・・４Ｎ 基地局
６ 無線端末装置
２０ 受信ダイバーシチ機能部
２２ ダイバーシチ切替部
２４ 電力情報生起部
２６ 電力情報付加部
４８ 切替スイッチ
５２ ＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部
６０ 受信制御部
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態について、図４を参照する。図４は、無線端末装置による基地局の送信電力制御システムを示す図である。
この送信電力制御システム２は、複数の基地局４１、４２、４３・・・４Ｎ（以下、特定の基地局を指す場合には単に「基地局４」と称する）と無線接続されることが可能な無線端末装置６（以下「端末装置６」と称する）の受信ダイバーシチのＯＮ又はＯＦＦに基づき、基地局４の送信信号例えば、下り信号の送信電力を制御するシステムである。
各基地局４１、４２・・・４Ｎのそれぞれにはアンテナ８、送受信部１０、送信電力制御（ＴＰＣ：Transmit Power Control）部１２が備えられ、端末装置６に向けて下り信号を送信し、端末装置６から送信された上り信号を受信する。
ＴＰＣ部１２は、端末装置６から受けた上り信号に重畳されている電力制御情報を参照し、下り信号の送信電力を制御する送信電力制御手段である。このＴＰＣ部１２には、Ｗ−ＣＤＭＡ技術の一つである送信電力制御（ＴＰＣ）機能を用いることができる。Ｗ−ＣＤＭＡでは、制御情報である上りＤＰＣＣＨ (Dedicated Physical Common Control Channel)の送信スロット（15slot＝ 1Frame ，1Frame＝10ms) のフォーマットの中にＴＰＣビットが存在しているので、基地局４は、端末装置６から送出されるＴＰＣビットの内容により、下りの送信電力を上げるか（ＵＰ）又は下げるか（ＤＯＷＮ）をＴＰＣ部１２で判断し、送信電力を制御する。
端末装置６は送受信アンテナ１６、受信アンテナ１８、受信ダイバーシチ機能部２０、ダイバーシチ切替部２２、電力情報生起部２４、電力情報付加部２６を備えている。受信ダイバーシチでは送受信アンテナ１６及び受信アンテナ１８の双方が用いられ、受信ダイバーシチを用いない場合には、個別受信のため、送受信アンテナ１６のみを使用する。送受信アンテナ１６は、下り信号の受信、上り信号の送信の双方に用いられる。
受信ダイバーシチ機能部２０は、送受信アンテナ１６、受信アンテナ１８の双方を用いて受信信号のＲＡＫＥ合成をする手段である。ダイバーシチ切替部２２は、受信ダイバーシチを動作状態又はその停止状態に切り替える切替手段である。受信ダイバーシチの動作状態は、送受信アンテナ１６及び受信アンテナ１８の双方を用いた受信であり、受信ダイバーシチの停止状態は送受信アンテナ１６のみを用いた単独受信である。ダイバーシチ受信の選択では、フェージングの影響を軽減し、受信特性が改善される。
電力情報生起部２４は、受信ダイバーシチの切替えに応動し、受信特性の急激な変動に対応する電力情報を生起する手段である。電力情報付加部２６は、上り信号に電力制御情報としてＴＰＣビットを付加する手段である。付加されたＴＰＣビットを備える上り信号は、送受信アンテナ１６を通して基地局４に送信される。
次に、端末装置６におけるＴＰＣビットの値の決定には、基地局４の下り信号を用いる。即ち、下り信号をスロット単位で端末装置６で測定し、その信号対干渉比（ＳＩＲ：Signal to Interference Ratio）を算出する。送信電力制御には、インナーループ（inner loop）送信電力制御又はアウターループ（outer loop）送信電力制御のいずれを用いてもよいが、インナーループ送信電力制御では、算出したＳＩＲ値と、基地局４側から指示される、TargetＳＩＲ値とを比較し、このＳＩＲ値がTargetＳＩＲ値より低い場合は送信電力を上げる（ＵＰ）設定を行い、TargetＳＩＲ値より高い場合には送信電力を下げる（ＤＯＷＮ）設定を行うことにより、下り送信電力の制御を行う。３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）規格によれば、スロット毎の電力制御ステップは、０．５、１、１．５、２〔ｄＢ〕の４段階である。
また、アウターループ送信電力制御では、端末装置６で同期検波・合成を行った基地局４からのデータを復号することによる巡回符号による誤り検出（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check ）結果から得られるブロック誤り率（ＢＬＥＲ：Block Error Rate）とTargetＢＬＥＲとを比較しながら、ある程度長い時間間隔での受信特性を計算するもので、特性が劣化したときには、TargetＳＩＲ値そのものを変更すればよい。
この送信電力制御システム２では、端末装置６の受信ダイバーシチの切替えに対応し、既述の送信電力制御機能を用いることによって基地局４の下りの送信電力の制御を行う。
(1) 受信ダイバーシチをＯＮからＯＦＦに切り替える場合
端末装置６の動作時、送受信アンテナ１６及び受信アンテナ１８の受信から単独の送受信アンテナ１６のみの受信に切り替えられると、受信のためのアンテナ数が減少し、その減少分だけ端末装置６側では、受信利得が急激に低下し、受信信号の電力が低下することになる。そこで、予測される電力低下分に相当する電力値に対応し、受信ダイバーシチをＯＦＦにする直前のスロットまでにＴＰＣビットに電力を増加（ＵＰ）させる設定を連続して行う。このような電力制御を行えば、端末装置６側の受信品質の低下を防止できる。
(2) 受信ダイバーシチをＯＦＦからＯＮに切り替える場合
動作時、送受信アンテナ１６のみの受信状態から送受信アンテナ１６及び受信アンテナ１８の受信に切り替えられると、アンテナ数が増加するので、その分だけ端末装置６の受信利得が急激に増加し、受信信号の電力が増加することになる。そこで、受信ダイバーシチがＯＮになってからできるだけ速やかに基地局４からの下り送信電力を適切な値（即ち、過剰品質とならない程度の値）まで低下させる。この場合、ＴＰＣビットに送信電力の低減（ＤＯＷＮ）の設定を連続して行い、下り送信電力を低下させる。
斯かる構成によれば、受信ダイバーシチの切替えに応じて端末装置６から送出される電力制御情報（ＴＰＣビット）を用いて基地局４の下り信号の送信電力が最適値に制御され、受信品質が過剰にならず、かつ受信品質を低下させることなく、消費電力の低減を図ることができる。
次に、端末装置６について、図５を参照する。図５は、端末装置の第１の実施形態を示す図である。図５において、図４と同一部分には同一符号を付してある。
この端末装置６では、複数の受信系統として受信１系２８、受信２系３０と、例えば、単一の送信系統として送信系３２を備えており、受信１系２８及び送信系３２には第１のアンテナとして送受信アンテナ１６、受信２系３０には第２のアンテナとして受信アンテナ１８が設置されており、送受信アンテナ１６と受信アンテナ１８とによるダイバーシチ受信、送受信アンテナ１６又は受信アンテナ１８による個別アンテナ受信が可能である。
無線・自動利得制御（ＲＦ・ＡＧＣ：Radio Frequency ・Automatic Gain Control）部３４は、送受信アンテナ１６で受信した無線信号を増幅し、その受信信号レベルを一定に制御する。ＲＦ・ＡＧＣ部３６も同様に、受信アンテナ１８で受信した無線信号を増幅し、その受信信号レベルを一定に制御する。
セル検出・パス検出部３８は、基地局４と通話できるキャリアであるセル（cell）を検出し、そのパスを検出する。セル検出・パス検出部４０も同様に、基地局４と通話できるキャリアであるセルを検出し、そのパスを検出する。
逆拡散・同期検波部４２は、送信符号に同期した拡散符号を発生させ、受信した搬送波を用いて同期検波を行い、受信信号を検出する。逆拡散・同期検波部４４も同様の処理をする。
ＲＡＫＥ合成部４６は、ダイバーシチ受信の場合の信号合成手段であって、受信１系２８からの受信信号と、受信２系３０からの受信信号とを受け、分散、遅延した受信信号を合成し、フェージングを軽減するためのパスダイバーシチ受信処理を行う。この場合、受信２系３０からの受信信号は、ダイバーシチ受信時、切替部としての切替スイッチ４８を通してＲＡＫＥ合成部４６に加えられる。即ち、受信ダイバーシチ機能部２０（図４）は、受信１系２８、受信２系３０及びＲＡＫＥ合成部４６で構成される。
復号・ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check ）判定部５０は、ＲＡＫＥ合成部４６で得た合成信号から送信符号を復号し、既述のＣＲＣ判定により符号の誤り判定を行う。
ＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部５２は、ＲＡＫＥ合成部４６で得られた合成受信信号と、復号・ＣＲＣ判定部５０の出力とを受け、既述のＳＩＲ判定を行い、基地局４に対する電力制御情報を表すＴＰＣビットを生成する。送信データ生成部５４は、復号・ＣＲＣ判定部５０の出力に基づき、送信データを生成する。この送信データには、ＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部５２に生成させたＴＰＣビットを重畳させる。この送信データは、送信系３２から送受信アンテナ１６を通して基地局４に送信される。
受信２系３０とＲＡＫＥ合成部４６との間に介在させた切替スイッチ４８はダイバーシチ切替部２２の一例であって、ダイバーシチ受信か否かのダイバーシチ切替手段であるとともに、信号選択手段である。ダイバーシチ受信の場合には受信２系３０の受信信号がＲＡＫＥ合成部４６に加えられ、ダイバーシチ受信以外の場合にはＲＡＫＥ合成部４６に対して受信２系３０の受信信号が遮断される。即ち、ダイバーシチ受信の場合には受信２系３０の受信信号はａ側（ダイバーシチ受信）に切り替えられ、ダイバーシチ受信以外の場合には受信２系３０の受信信号はｂ側（個別アンテナ受信）に切り替えられる。
他セル情報受信部５６は、個別アンテナ受信の際、受信２系３０からの受信信号を切替スイッチ４８を通して受け、セル検出・パス検出部４０で得たセル情報を取得し、切替要求を出力する。
受信ダイバーシチ切替制御部５８は、切替スイッチ４８の制御手段であって、他セル情報受信部５６の切替要求を受け、切替スイッチ４８をａ側又はｂ側に切り替える。
受信制御部６０は、復号・ＣＲＣ判定部５０から制御情報として受信ダイバーシチ切替情報を受けるとともに、他セル情報受信部５６からの出力を受け、ダイバーシチ受信か個別アンテナ受信かの受信制御を行うとともに、受信ダイバーシチ切替えの所定時間前の時点からカウンタ６２のカウント開始制御信号を出力する。
カウンタ６２は、受信制御部６０からカウント開始制御信号を受け、下り信号のスロット数をカウントする。このカウンタ６２から読み出されたカウント値（＝スロット数）は受信制御部６０に加えられるとともに、ＴＰＣビット生成制御部６４に加えられている。
ＴＰＣビット生成制御部６４は、ＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部５２の制御手段であって、カウンタ６２のカウント値に応じて送信電力制御情報であるＴＰＣビットをＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部５２に生成させる。即ち、電力情報生起部２４（図４）は、ＴＰＣビット生成制御部６４及びＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部５２で構成され、ＴＰＣビットは、ＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部５２から送信系３２に伝送される。また、電力情報付加部２６（図４）は、ＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部５２及び送信系３２で構成される。
このような端末装置６では、送受信アンテナ１６、受信アンテナ１８により入力された基地局４からの信号をＲＦ・ＡＧＣ部３４、３６を通し、セル検出・パス検出部３８、４０によりセル検出・パス検出を行い、逆拡散・同期検波部４２、４４により逆拡散・同期検波を行った後、受信ダイバーシチ状態に応じてＲＡＫＥ合成部４６によりＲＡＫＥ合成される。
受信ダイバーシチ（ＲｘＤｉｖ）がＯＦＦの場合（ＲｘＤｉｖ＝ＯＦＦ）、１系のみＲＡＫＥ合成となる。即ち、受信１系２８のみのＲＡＫＥ合成となる。受信ダイバーシチ（ＲｘＤｉｖ）がＯＮの場合（ＲｘＤｉｖ＝ＯＮ）、受信１系２８及び受信２系３０の双方の受信信号のＲＡＫＥ合成が行われる。
ＲＡＫＥ合成した信号に対してＳＩＲ判定・ＴＰＣビット生成部５２によりＳＩＲ判定を行い、それによりＴＰＣビットを決定し、ＴＰＣビットを生成する。その他の送信データビットとともにビットフィールドに載せて、基地局４への送信を行う。受信ダイバーシチの状態に応じて、ＴＰＣビットの設定を以下のように変更する。
この実施の形態では、スロット毎の電力ステップを１〔ｄＢ〕ステップとしているが、これに限定されるものではない。
(1) 受信ダイバーシチＯＮ→ＯＦＦの場合
切り替え後のスロットよりおおよそ−３〔ｄＢ〕前後の電力低下が考えられるため、切り替え時に＋３〔ｄＢ〕となるように制御を行う。即ち、＋１〔ｄＢ〕ステップの増加で＋３〔ｄＢ〕となる区間（図９のＴ1 ＝３ｓｌｏｔ）と、ＴＰＣビットに設定した値が、基地局４から送信される下りデータで有効になる区間（図９のＴ2 ＝３ｓｌｏｔ）を考慮した、６ｓｌｏｔ前より従来のＴＰＣ制御を取りやめ、連続して３ｓｌｏｔ区間で＋１〔ｄＢ〕設定を行うように制御する。この場合、＋３〔ｄＢ〕だけ電力を増加させた後、通常通りのＴＰＣ制御に戻す。区間Ｔ2 は現状の３ＧＰＰ規格では３ｓｌｏｔｓとしているが、３ｓｌｏｔｓを超える区間を設定してもよく、区間は増減可能であり、区間長は任意である。
(2) 受信ダイバーシチＯＦＦ→ＯＮの場合
切り替え後のスロットよりおおよそ＋３〔ｄＢ〕前後の電力増加が考えられるため、切り替え時に−３〔ｄＢ〕となるように制御を行う。即ち、−１〔ｄＢ〕ステップの減少で−３〔ｄＢ〕となる区間Ｔ3 （＝３ｓｌｏｔ）と、ＴＰＣビットに設定した値が、基地局４から送信される下りデータで有効になる区間Ｔ4 （＝３ｓｌｏｔ）を考慮した、６ｓｌｏｔ前より従来のＴＰＣ制御を取りやめ、連続して３ｓｌｏｔ区間で−１〔ｄＢ〕設定を行うように制御する。この場合、−３〔ｄＢ〕電力低下させた後、通常通りのＴＰＣ制御に戻す。区間Ｔ4 は現状の３ＧＰＰ規格では３ｓｌｏｔｓとしているが、同様に、３ｓｌｏｔｓを超える区間を設定してもよく、区間は増減可能であり、区間長は任意である。
次に、ＴＰＣ制御及び受信ダイバーシチの切替え制御について、図６及び図７を参照する。図６は、受信ダイバーシチ状態から単独アンテナ受信への切替え時のフローチャートであり、図７は、単独アンテナ受信から受信ダイバーシチ状態への切替え時のフローチャートである。
受信ダイバーシチ状態から単独アンテナ受信への切替えの場合では、ＴＰＣ情報の下り信号への反映タイミングが上り信号より一定のスロット数として例えば、３スロットの遅延があるとすれば、また、１スロット毎に１〔ｄＢ〕ずつ電力を増加させるものとすれば、所定の電力の増加として例えば、３〔ｄＢ〕の電力増加を実行するには、さらに、３スロットの遅延が必要となり、この結果、所定の遅延時間として例えば、６スロットの経過を待って受信ダイバーシチ状態から単独アンテナ受信への切替えが行われる。
そこで、この処理手順では、図６に示すように、カウンタ６２のカウント値を０にし、カウンタ６２を起動する（ステップＳ１）。カウンタ６２のリセット及びその起動は、受信ダイバーシチの切替えタイミングに応動し、その切替えの所定時間前からカウントを開始する。例えば、１カウントはスロットＳＬを表す約６６０〔μｓ〕である。
カウンタ６２を起動させると、現在のＴＰＣに対し、＋１〔ｄＢ〕制御を実行し（ステップＳ２）、カウンタ６２のカウント値がカウント値＝３であるか否かを判定し（ステップＳ３）、カウント値＝３でなければ（ステップＳ３のＮＯ）、カウンタ６２の現在のカウント値をインクリメントし（カウント値＝カウント値＋１）（ステップＳ４）、ステップＳ２に戻る。
ステップＳ３において、カウント値＝３であれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、ＴＰＣの通常制御とし（ステップＳ５）、カウンタ６２のカウント値がカウント値＝６であるか否かを判定し（ステップＳ６）、カウント値＝６でなければ（ステップＳ６のＮＯ）、カウンタ６２の現在のカウント値をインクリメントし（カウント値＝カウント値＋１）（ステップＳ７）、ステップＳ５に戻る。
ステップＳ６において、カウント値＝６であれば（ステップＳ６のＹＥＳ）、受信ダイバーシチ状態の切替えを行い、ダイバーシチ状態から単独アンテナ受信に切り替え（ステップＳ８）、処理を終了する。
斯かる処理手順によれば、受信ダイバーシチから単独アンテナ受信に切り替えられた際に、例えば、３〔ｄＢ〕の利得低減が生じるものとすれば、受信ダイバーシチから単独アンテナ受信への切替えタイミングの所定時間前即ち、６スロット目から電力を増強する制御を３スロット間で連続的に段階的に行い、その制御結果が切替えタイミングの３スロット目から切替えタイミングにかけて実行されるので、切替えタイミングで発生する利得低減が電力の増強によって補完される。その結果、受信特性の急激な変化による接続遮断等の不都合を回避し、通信特性の安定化を図ることができる。
また、単独アンテナ受信から受信ダイバーシチ状態への切替えの処理手順では、受信ダイバーシチ状態から単独アンテナ受信への切替えの場合と異なり、受信利得が増強されるので、下り信号の送信電力の増加前に単独アンテナ受信から受信ダイバーシチ状態への切替えを行う。即ち、ＴＰＣ情報の下り信号への反映タイミングが上り信号より一定のスロット数として例えば、３スロットの遅延があるとすれば、また、１スロット毎に１〔ｄＢ〕ずつ電力を低減させるものとすれば、所定の電力の低減として例えば、−３〔ｄＢ〕の電力低減を実行するには、所定の遅延時間として例えば、３スロットの経過を待って単独アンテナ受信から受信ダイバーシチへの切替えが行われる。受信ダイバーシチ状態では受信利得が高いので、下り信号の電力低減が遅延しても切断等の不都合は生じない。
そこで、この処理手順では、図７に示すように、カウンタ６２のカウント値を０にし、カウンタ６２を起動する（ステップＳ１１）。カウンタ６２を起動させると、現在のＴＰＣに対し、−１〔ｄＢ〕制御を実行し（ステップＳ１２）、カウンタ６２のカウント値がカウント値＝３であるか否かを判定し（ステップＳ１３）、カウント値＝３でなければ（ステップＳ１３のＮＯ）、カウンタ６２の現在のカウント値をインクリメントし（カウント値＝カウント値＋１）（ステップＳ１４）、ステップＳ１２に戻る。
ステップＳ１３において、カウント値＝３であれば（ステップＳ１３のＹＥＳ）、受信ダイバーシチ状態の切替えを行い、単独アンテナ受信からダイバーシチ状態に切り替え（ステップＳ１５）、処理を終了する。
斯かる処理手順によれば、単独アンテナ受信から受信ダイバーシチに切り替えられた際に、例えば、３〔ｄＢ〕の利得増加が生じるものとすれば、単独アンテナ受信から受信ダイバーシチへの切替えタイミングの所定時間前即ち、３スロット目から電力を低減する制御を３スロット間で連続的に段階的に行い、単独アンテナ受信から受信ダイバーシチに切り替えれば、その切替えタイミングで発生する利得増加を送信電力の低減によって補完することができる。その結果、受信特性の急激な変化による過剰な受信品質や無駄な電力消費を低減でき、通信特性の安定化を図ることができる。
次に、上り回線上のＤＰＣＣＨのスロットのビットフィールドについて、図８を参照する。図８は、上り回線の物理チャネルのフレーム構成例を示し、Ａは、ＤＰＤＣＨ（Dedicated Physical Data Channel ）、Ｂは、ＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Channel）、Ｃは、１フレーム構成を示す図である。
データ変調は上り回線がＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying ）変調、下り回線が直交位相変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying ）となっているため、物理チャネルのフレーム構成は上り回線と下り回線では異なっている。上り回線の物理チャネルのフレーム構成は、ユーザ情報であるＤＰＤＣＨと、制御情報であるＤＰＣＣＨとを備えており、ＤＰＤＣＨ及びＤＰＣＣＨは、拡散変調によってＩ（In-Phase）軸と、Ｑ（Quadrature Phase）軸上にＩ／Ｑ多重化される。

ＤＰＤＣＨは、ユーザ情報を表すデータで構成され、Ｎdataｂｉｔｓで構成され、スロット長は、Ｔslot＝２５６０ｃｈｉｐｓ，Ｎdata＝１０＊２k ｂｉｔｓ（ｋ＝０..６）である。
ＤＰＣＣＨは、Ｐｉｌｏｔ、ＴＦＣＩ（Transport Format Combination Indicator）、ＦＢＩ（Feedback Information）、電力制御情報であるＴＰＣ（Transmit Power Control）で構成される。Ｐｉｌｏｔは、Ｎpilot bits、ＴＦＣＩは、ＮTFCI bits 、ＦＢＩは、ＮFBI bits、ＴＰＣは、ＮTPC bitsで構成され、スロット長は、Ｔslot＝２５６０ｃｈｉｐｓ，１０ｂｉｔｓである。
これらスロット（Slot）の集合体である１無線フレームは、１５スロット（＃０〜＃１４）で構成され、１無線フレームのフレーム長は、１ radio frame：Ｔｆ＝１０〔ｍｓ〕である。
次に、受信ダイバーシチの切替えに伴う下り信号の電力制御について、図９及び図１０を参照する。図９は、ＲｘＤｉｖ＝ＯＮ→ＯＦＦの場合の電力制御シーケンスを示す図、図１０は、ＲｘＤｉｖ＝ＯＦＦ→ＯＮの場合の電力制御のシーケンスを示す図である。
図９及び図１０において、Ａは、基地局４から端末装置６に送信され、端末装置６が受信する下り信号であり、Ｂは、端末装置６から基地局４に向けて送信され、基地局４側で受信する上り信号である。図９において、Ｔ1 は、受信ダイバーシチのＯＮ区間（ＲｘＤｉｖ＝ＯＮ）であり、Ｔ2 は、受信ダイバーシチのＯＦＦ区間（ＲｘＤｉｖ＝ＯＦＦ）であり、図１０において、Ｔ3 は、受信ダイバーシチのＯＦＦ区間（ＲｘＤｉｖ＝ＯＦＦ）であり、Ｔ4 は、受信ダイバーシチのＯＮ区間（ＲｘＤｉｖ＝ＯＮ）である。
端末装置６では、受信した下り信号のＳＩＲ測定に基づくＴＰＣビット設定が上り信号に設定され、その設定結果は既述の通り、３スロットの遅延により下り信号に反映される。
そこで、図９に示すように、上り信号のＴＰＣビットフィールドｆ１１、ｆ１２、ｆ１３に設定された＋１〔ｄＢ〕毎の電力制御情報が下り信号のスロットＳＬ１１、ＳＬ１２、ＳＬ１３に反映され、スロットＳＬ１３では、＋３〔ｄＢ〕の電力増加が図られる。即ち、受信ダイバーシチ状態から単独アンテナ受信に切り替えられる時点で端末装置６側に急激な受信特性の変動として−３〔ｄＢ〕の受信利得の低下が生じても、この受信利得の低下は下り信号の電力の増加で補完され、切断等の不都合が回避され、信頼性のある通信特性が得られる。
また、受信ダイバーシチがＯＦＦからＯＮに切り替えられる場合には、図１０に示すように、上り信号のＴＰＣビットフィールドｆ２１、ｆ２２、ｆ２３に設定された−１〔ｄＢ〕毎の電力制御情報が下り信号のスロットＳＬ２１、ＳＬ２２、ＳＬ２３に反映され、スロットＳＬ２３では、−３〔ｄＢ〕の電力低減が図られる。即ち、単独アンテナ受信から受信ダイバーシチ状態に切り替えられる時点で端末装置６側に急激な受信特性の変動として＋３〔ｄＢ〕の受信利得の増加が生じても、この受信利得の増加は下り信号の電力の低減で補完され、過剰な受信品質や不必要な消費電力の消費を回避でき、信頼性のある通信特性が得られる。
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態について、図１１を参照する。図１１は、受信ダイバーシチの切替えに伴う下り信号の電力制御のシーケンスを示す図である。図１１において、Ａは、基地局４から端末装置６に送信され、端末装置６が受信する下り信号であり、Ｂは、端末装置６から基地局４に向けて送信され、基地局４側で受信する上り信号である。図１１において、Ｔ5 は、受信ダイバーシチのＯＦＦ区間（ＲｘＤｉｖ＝ＯＦＦ）であり、Ｔ6 は、受信ダイバーシチのＯＮ区間（ＲｘＤｉｖ＝ＯＮ）である。
第１の実施の形態では、ＲｘＤｉｖ＝ＯＦＦ→ＯＮの場合即ち、受信ダイバーシチ状態によって受信利得が増強される場合にも、単独アンテナ受信から受信ダイバーシチへの切替え時点の３スロット前から下り信号の送信電力を−１〔ｄＢ〕ずつ減少させ、電力制御の完了後に受信ダイバーシチの切替えを行っているが、この第２の実施の形態では、上り信号のＴＰＣビットフィールドｆ３１、ｆ３２、ｆ３３に設定された−１〔ｄＢ〕毎の電力制御情報が下り信号の各スロットＳＬ３１、ＳＬ３２、ＳＬ３３に反映され、スロットＳＬ３３では、−３〔ｄＢ〕の電力低減が図られるのは上記実施の形態と同様である。
そこで、この第２の実施の形態では、スロットＳＬ３１での−１〔ｄＢ〕の電力低減時点で単独アンテナ受信から受信ダイバーシチへの切替えを行う構成としてもよい。斯かる構成では、単独アンテナ受信から受信ダイバーシチへの切替えを行った場合、３〔ｄＢ〕の受信利得が増強されるが、その増強分は−１〔ｄＢ〕だけ電力低減を行うことができ、過剰な消費電力を抑制でき、通信品質の低下を来すこともない。
なお、スロットＳＬ３２の時点で受信ダイバーシチ状態を切り替える構成としてもよく、同様の効果が得られる。
〔第３の実施の形態〕
本発明の第３の実施の形態について、図１２を参照する。図１２は、無線端末装置による基地局の送信電力制御システムを示す図である。図１２において、図５と同一部分には同一符号を付してある。
この実施の形態では、ダイバーシチ切替制御手段と受信２系３０の電源制御手段として電源制御・ダイバーシチ切替制御部６６が設置されており、ダイバーシチ状態を単独アンテナ受信に切り替えた際に、受信２系３０のＲＦ・ＡＧＣ部３６、セル検出・パス検出部４０及び逆拡散・同期検波部４４の動作を停止させる構成としたものである。
斯かる構成とすれば、使用しない受信２系３０の給電を停止させることにより、端末装置６の電力消費を抑制することができる。
〔他の実施の形態〕
受信系統が複数あることを利用し、ダイナミックに受信ダイバーシチをＯＦＦし、片ブランチで通信中、他方のブランチである受信２系３０を用いて受信１系２８及び送信系３２の通信中の周波数とは異なる周波数での信号強度測定を行う構成としてもよい。
上記実施の形態では、カウンタ６２でスロット数をカウントしたが、他の制御信号やクロック信号をカウントし、そのカウント値に応じて受信ダイバーシチを切り替える構成としてもよい。
上記実施の形態では、受信ダイバーシチの切替えタイミングを設定し、その所定時間前からスロットをカウントし、そのカウント値が所定数に到達したとき、受信ダイバーシチを切り替える構成としたが、切替えタイミングを任意にし、任意に下り信号のスロットをカウントし、そのカウント値が所定値に到達したとき、受信ダイバーシチを切り替える構成としてもよい。
以上述べたように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
本発明は、受信ダイバーシチ機能を搭載した通信端末装置と基地局や基地局としての通信衛星との通信等に幅広く利用することができ、有用である。

Claims (13)

  1. 受信ダイバーシチ機能を有する端末装置が無線接続される基地局の送信電力制御システムであって、
    受信ダイバーシチ状態の切替えの際に、前記端末装置の受信特性の変動に対応して受信信号の電力増加分又は減少分を予測し、受信ダイバーシチ状態の切替時点の、上り信号の送信電力制御が下り信号に反映するまでの遅延時間を考慮して設定された所定時間前から、下り信号の送信電力を段階的に増加又は減少させる送信電力制御情報を生起させる電力情報生起手段と、
    前記送信電力制御情報に基づき下り信号の前記送信電力を段階的に増加又は減少させ、前記切替時点において、予測された前記受信信号の電力減少分に相当する分だけ前記送信電力を増加させ、又は予測された前記受信信号の電力増加分に相当する分だけ前記送信電力を減少させる制御を行う送信電力制御手段とを備えることを特徴とする、送信電力制御システム。
  2. 請求の範囲１の送信電力制御システムにおいて、
    前記端末装置から基地局に送信される上り信号に前記送信電力制御情報を付加する電力情報付加手段を備えることを特徴とする、送信電力制御システム。
  3. 請求の範囲１の送信電力制御システムにおいて、
    前記電力情報生起手段は、受信ダイバーシチを動作状態から停止状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を増加させる前記送信電力制御情報を生起し、受信ダイバーシチを停止状態から動作状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を減少させる前記送信電力制御情報を生起することを特徴とする、送信電力制御システム。
  4. 請求の範囲１の送信電力制御システムにおいて、
    前記端末装置の受信ダイバーシチ状態の切替えに対応して前記下り信号の送信電力の制御を開始した後又はその制御を完了した後、前記端末装置の前記受信ダイバーシチ状態を切り替えるダイバーシチ切替手段を備えることを特徴とする、送信電力制御システム。
  5. 受信ダイバーシチ機能を有する端末装置が無線接続される基地局の送信電力制御方法であって、
    受信ダイバーシチ状態の切替えの際に、前記端末装置の受信特性の変動に対応して受信信号の電力増加分又は減少分を予測し、受信ダイバーシチ状態の切替時点の、上り信号の送信電力制御が下り信号に反映するまでの遅延時間を考慮して設定された所定時間前から、下り信号の送信電力を段階的に増加又は減少させる送信電力制御情報を生起させる段階と、
    前記送信電力制御情報に基づき下り信号の前記送信電力を段階的に増加又は減少させ、前記切替時点において、予測された前記受信信号の電力減少分に相当する分だけ前記送信電力を増加させ、又は予測された前記受信信号の電力増加分に相当する分だけ前記送信電力を減少させる制御を行う段階とを含むことを特徴とする、送信電力制御方法。
  6. 請求の範囲５の送信電力制御方法において、
    端末装置から基地局に送信される上り信号に前記送信電力制御情報を付加する段階を含むことを特徴とする、送信電力制御方法。
  7. 請求の範囲５の送信電力制御方法において、
    受信ダイバーシチを動作状態から停止状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を増加させる前記送信電力制御情報を生起し、受信ダイバーシチを停止状態から動作状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を減少させる前記送信電力制御情報を生起させる段階を含むことを特徴とする、送信電力制御方法。
  8. 請求の範囲５の送信電力制御方法において、
    前記端末装置の受信ダイバーシチ状態の切替えに対応して前記下り信号の送信電力の制御を開始した後又はその制御を完了した後、前記端末装置の前記受信ダイバーシチ状態を切り替える段階を含むことを特徴とする、送信電力制御方法。
  9. 基地局と無線接続され、受信ダイバーシチ機能を有する端末装置であって、
    前記端末装置に生起する受信ダイバーシチ状態の切替えの際に、下り信号の送信電力の変動に対応して受信信号の電力増加分又は減少分を予測し、受信ダイバーシチ状態の切替時点の、上り信号の送信電力制御が下り信号に反映するまでの遅延時間を考慮して設定された所定時間前から、下り信号の送信電力を段階的に増加又は減少させる送信電力制御情報を生起させる電力情報生起部を備えることを特徴とする、端末装置。
  10. 請求の範囲９の端末装置において、
    端末装置から基地局に送信される上り信号に前記送信電力制御情報を付加する電力情報付加部を備えることを特徴とする、端末装置。
  11. 請求の範囲９の端末装置において、
    前記電力情報生起部は、受信ダイバーシチを動作状態から停止状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を増加させる前記送信電力制御情報を生起し、受信ダイバーシチを停止状態から動作状態に移行させる場合、前記下り信号の前記送信電力を減少させる前記送信電力制御情報を生起することを特徴とする、端末装置。
  12. 請求の範囲９の端末装置において、
    前記端末装置の受信ダイバーシチ状態の切替えに対応して前記下り信号の送信電力の制御を開始した後又はその制御を完了した後、前記端末装置の前記受信ダイバーシチ状態を切り替えるダイバーシチ切替部を備えることを特徴とする、端末装置。
  13. 請求の範囲９の端末装置において、
    受信ダイバーシチ状態の切替えの所定時間前から前記下り信号の送信電力制御情報を含むスロット数を計数するカウンタを備え、前記電力情報生起部は、前記カウンタの計数値に応じて前記送信電力制御情報を生成させることを特徴とする、端末装置。
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