JPH0226895B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、受信局の受信レベルに応じて送信
局の送信出力を変化させる移動通信の送信出力制
御方式に関するものである。

＜従来技術＞ 一般に移動通信システムでは、周波数の有効利
用を図るため第１図に示すように同一周波数f₁を
ある距離だけ離したゾーンＡ及びＢで用いるよう
に、同一周波数をくり返して使用する無線ゾーン
構成が行われている。特に小無線ゾーン構成の移
動通信システムではくり返し利用率の向上を図る
ため、同一周波数干渉妨害の許容限界までくり返
し距離を短くしている。この場合の主な問題点
は、次の２点である。

(i) 無線ゾーンの周辺においても所要の通信品質
が確保できるための送信電力が必要となるが、
第２図に示すように実測値は距離と共に可成り
減衰するため基地局よりの送信電力を可成り大
きくする必要があり、そのため基地局の近傍に
移動局が存在する場合、所要入力に比べて過大
なレベルの電波が受信されることになり、他の
チヤネルに感度抑圧等の妨害を与える恐れがあ
る。

(ii) 無線ゾーン内の移動機が高台等周辺地形より
高い場所で通話を行つた場合、その移動機から
送信された電波は、通信の相手となる無線基地
局だけでなく同一周波数を使用する別の無線基
地局においても受信され、同一周波数干渉の許
容限界を割る恐れがある。

従来は前記(i)の対策として移動局の受信レベル
が非常に高いとき、移動局の送信レベルを一義的
に低下させる方法が採用されていた。第３図はそ
の従来方式を示し、無線基地局１１の送信機１２
からの送信信号は送受共用器１３を通じ、更に空
中線１４より電波として送信される。移動局１５
において、基地局１１からの電波は空中線１６、
送受共用器１７を通じて受信機１８に受信され
る。その受信機１８の受信レベルはレベル測定回
路１９で測定され、レベル測定回路１９の出力と
比較回路２０で基準レベル発生回路２１の出力基
準レベルとが比較され、受信レベルが基準レベル
を越えたら制御回路２２により送信機２３の送信
出力を変化させている。したがつて送信機２３よ
り送受共用器１７、空中線１６を通して電波とし
て送信される送信レベルが低下される。これに伴
つて基地局１１で空中線１４、送受共用器１３を
介して受信機２４に受信される移動局１５からの
電波の受信レベルが低下する。

無線基地局１１の送信周波数と移動局１５の送
信周波数とが異なる移動通信においては、周波数
相関が低いため、移動局の移動に伴つて生ずるフ
エージングによる受信入力の変化は、無線基地局
と移動局とで同一とは限らない。このため、無線
基地局１１の受信レベルが低いにもかかわらず、
移動局１５の受信レベルが高くなり、移動局１５
の送信出力を下げる場合があるという欠点があつ
た。

一方、前記(ii)の対策として、従来は高台や開放
地形のように、平均的な市街地伝搬条件よりも良
く受信される場合も含めて無線ゾーン内で通話が
行われた場合の平均的な送信レベルを求め同一周
波数干渉妨害の発生確率が一定限度以下となるよ
うに周波数割当てのくり返し距離を長くしてお
り、この場合は周波数利用効率が低下するという
欠点があつた。

また以上のような欠点の解決策として自分の送
信電波の相手局での受信レベル情報を相手局から
もらい、それに基づいて送信出力を制御させる技
術が提案されている。例えば特開昭57−116438号
や特開昭55−133147号、特開昭54−101616号等が
ある。

しかしこれらはいずれも受信局で受信レベルを
測定し、その測定値を送信局へ送り、送信局でそ
の受信レベル測定値に基づいて送信局の送信出力
を制御するという概念を示しているだけで、具体
的な制御方法まで明確にしたものではない。

例えば特開昭57−116438号ではサービスエリア
内の移動局が常時最大出力で緊急割り込みが行え
るように移動局の送信出力を必要最小限の値に制
御するという発想が開示されているが、その目的
は緊急割り込みを可能とするところにあり、送信
局の近傍で他チヤネルに感度抑圧などの妨害を与
えなくするものでなく、かつその具体的な送信出
力制御方法については何ら記載されていない。

特開昭55−133147号や特開昭54−101616号は衛
星通信方式における送信出力制御方法について述
べたものである。衛星通信は移動通信と違つて、
電波伝搬の状況は頻繁には変化しないので、例え
ば１日に一回送信出力を制御すればよく、常時送
信出力を制御することについて何ら記載されてい
ない。

移動通信、特に自動車電話方式ではフエージン
グによつて数十dBにも及ぶ瞬時的な受信レベル
変動が毎秒数十回も起こるし、受信レベルの中央
値でさえ数秒ごとに変動する。従つて、常時送信
出力制御を行う必要がある。またその制御方法に
ついても一回当たりの送信出力変化量を何ら制限
せずに必要量だけ制御しようとすると、例えば制
御に要する時間よりも受信レベル変動周期の方が
小さいような場合、受信レベル測定から送信出力
をを制御するまでの間に受信レベルが変動するこ
とにより送信出力が送信機の最大出力と最小出力
の間で交互に変動し、安定に制御できないことが
おこる。上記の従来技術では送信出力制御におけ
るこの移動通信特有の問題点を解決できないとい
う欠点があつた。

＜発明の目的＞ この発明の目的は送信局での送信出力を受信局
での受信レベルが一定になるように常時制御する
方法を提供することにある。これにより送信局の
近傍で他チヤネルに感度抑圧などの妨害を与える
ことが防止でき、また同一周波数干渉を軽減でき
る。

＜発明の概要＞ この発明によれば受信局で受信レベルを測定
し、その測定値を送信局へ送り、送信局でその受
信した測定値にもとずき制御量を作り、その制御
量により送信局の送信出力を制御する。その制御
を一定周期で行い、一回当たりの送信出力の制御
量を一定値以内にする。受信レベル測定値の伝送
はその測定値をそのまま送つてもよく、基準レベ
ルと比較し、その差のみを送つてもよい。このよ
うな測定値の伝送は音声信号などの本来の伝送す
べき信号と、周波数分割多重、時分割多重などに
より多重化して行う。従つて通話中でも常時制御
情報をやりとりすることができるから、この発明
のように一回の制御量に制限を設けて短時間の急
峻な受信レベル変動に対してもオーバーシユート
がないようにゆつくり追随して制御する場合に
は、制御を頻繁に行うことにより移動通信特有の
フエージングにより受信レベルが大きく変動する
ような環境下でも常時送信出力を高精度かつ安定
に制御することができる。測定値そのものでなく
測定値から制御量を作り、制御データとして送信
局へ送つてもよい。前記送信局としては基地局又
は移動局域はその両者であつてもよく、同様に受
信局としては移動局又は基地局、或はその両者で
あつてもよい。

＜実施例＞ 第４図は、この発明による送信出力制御方式の
動作概念を示す図であつて、基地局１１の送信機
１２の出力は、空中線１４を介して空間に輻射さ
れ、移動局１５の空中線１６により受信された
後、受信機１８に入力される。受信機１８の検波
出力をレベル測定回路１９で測定し、その測定結
果を送信機２３、空中線１６、基地局１１の空中
線１４、受信機２４を介して、基地局１１の制御
回路２５に報知する。基地局の制御回路２５は、
受信機２４の復調出力に応じて基地局の送信機１
２の送信出力を変化させる。したがつて、移動局
１５の受信レベルに応じて基地局１１の送信出力
を変化させる。受信レベルのの変化が大きい時で
も一回当たりの出力変化量は一定値に制限し、制
御周期を短くすることにより安定に制御すること
になる。

第５図ａは移動局１５の受信瞬時電界レベルの
波形例を、(b)は送信出力制御を行わない場合のレ
ベル測定回路１９の出力波形を、(c)は送信出力制
御を行つた場合のレベル測定回路１９の出力波形
をそれぞれ示す。これは送信出力制御の概念を示
したものである。送信出力制御がないときの受信
レベルをＥ、送信機１２の出力の最大変化量を
Xm、受信レベルの所要値をEoとすると、送信機
１２の送信出力変化量（制御量）Ｘは次式で表わ
される。

Ｘ＝ Xm （Ｅ＞Eo＋Xm） Ｅ−Eo（Eo≦Ｅ≦Eo＋Xm） ０ （Ｅ＜Eo） 送信機１２の最大出力をPtm、送信出力制御を
行つたときの送信出力をＰとすると、 Ｐ＝Ptm−Ｘ となる。つまり、変化量（制御量）Ｘは送信機の
最大出力を基準に算出する。ここでＥ＞E₀＋X_n
の時は、本当はＥ−E₀だけ制御したいが、例え
ば送信機に設けた出力制御用減衰器の最大減衰量
が有限である場合のように送信機のハード面の制
約によりX_nしか制御できないので変化量Xmに
した。この場合にはt₃〜t₄のように受信レベルが
所要値E₀になるまで送信出力を下げることがで
きない。またＥ＜E₀の時はt₁〜t₂のように送信機
が目一杯出力しても所要の受信レベルE₀にはな
らないということであり、当然変化量Ｘは０、つ
まり送信機は最大出力状態とする。

送信出力制御の原理は以上のとおりであるが、
この制御が安定に動作するためには受信レベルの
測定から送信出力が制御されるまでの間にフエー
ジングによる大幅な受信レベルの変動が生じない
ことが必要である。しかし、この発明では相手局
の受信レベル情報に基づいて自局の送信出力を制
御するから、この制御のためには相手局での受
信レベル測定、受信レベル情報の送信局への伝
送、送信局での出力制御、と三つの処理が必要
である。このうち特ににはかなりの時間がかか
る。すなわち常時出力制御をするために、制御情
報を通話中の音声情報等に多重化して伝送する必
要があるが、音声伝送に影響を与えないように伝
送するためには低速に送らざるを得ない。例えば
SCPC方式をとる自動車電話方式では音声伝送用
チヤネルの周波数帯域は3KHzであるが、音声は
そのうち0.3〜3KHzを用いて伝送するので、制御
情報はこの0.3KHz以下の帯域を使用して送るこ
とが考えられる。この場合、制御情報は高々200
ボー程度のデータで送ることになるから、受信レ
ベル情報として誤り訂正用チエツクビツトまで含
めて例えば20ビツト程度で構成されるとすれば一
回の伝送に0.1秒もかかつてしまうことになる。
自動車電話での受信レベルは瞬時的には毎秒30〜
40回、中央値でも数秒に一回は大きく変動するか
ら、通常は受信レベル測定から送信出力制御の間
で受信レベルが大きく変動することが多い。従つ
て、自動車電話の場合には上述の原理だけでは安
定な制御は困難である。そこでこの発明では上述
の原理の下で、一回当たりの送信出力の変化量
（制御量）Ｘを一定値X_sn以下に制限することに
よつて制御の安定化を図つている。すなわち時間
Ｔの周期で制御を行う場合に、ある時点ｔでの制
御量X_oが直前の時点（ｔ−Ｔ）での制御量X_o-1
からX_sn以内におさまるように制御することとし
た。すなわち、 Ｘ＝｜X_o−X_o-1｜≦X_sn を満足するようにした。

この発明を用いた場合の受信レベルを従来のそ
れと比較して第９図に示す。ただし、これは従来
技術との相違を明確にするためにはかなり極端な
例を示してある。ここでは受信局では時刻
（t_o-1，t_o，t_o+1--）で受信レベルを測定し、その
の情報を送信局に送り、送信局ではその情報に基
づいて時刻（l_o-1，l_o，l_o+1--）で出力を変化させ
た場合の受信レベルである。実線がこの発明によ
る場合、一点鎖線が従来の発明による場合の受信
レベルの状態である。なお、この図は第５図ｃに
比べて制御後の受信レベル変動が目立つが、第５
図ｃは制御のための時間を全く無視しているのに
対してここでは制御のための時間を考慮して受信
レベルの測定時点と出力制御時点を異ならせる動
作を想定したためである。この場合のこの発明と
従来の場合の制御は以下のように行われる。

時刻t_o-1で受信レベルＥを測定する。これがE₀
＋X_nより大きいとすると、従来はX_nだけ送信出
力を低減させる旨の制御が行われ、時刻l_o-1で送
信出力をX_nだけ低減させる。ところがフエージ
ングによりもともと時刻l_o-1では時刻t_o-1よりも
レベルがΔEだけ小さくなつてきているので、時
刻l_o-1での制御後の受信レベルはΔE下がつたレ
ベルからさらにX_nだけ小さくなる。時刻t_oでは
フエージングにより受信レベルはさらに低下す
る。ここで受信レベルを測定すると所要値E₀よ
りだいぶ小さいために送信出力が最大となるよう
に制御する。つまり時刻l_o-1で働かせたX_nの減衰
量を全て抜いて０にするように制御する。これに
より時刻l_oでは送信出力をX_nだけ増加させる。
ところがこの時にはフエージングによりすでに受
信レベルがやはりΔeだけ上昇しているのでそこ
からさらにX_nだけ上昇させてしまうことになる。
従つて、時刻t_o+1で受信レベルを測定すると時刻
t_o-1の時と同様にE₀＋X_nを超えてしまうことに
なる。後は同様に制御がなされ、送信出力は交互
に送信機で与えられる最大値P_tnと最小値のP_tn−
X_nとなり、いわゆるハンチング状態となつて安
定な制御ができない場合がおこる。

ところがこの発明の場合、一回の制御量をX_sn
に制限しているから、時刻l_o-1での送信出力の低
減量はX_snだけとなる。すると受信レベルは実線
のようになる。時刻t_oでの受信レベルが所要値E₀
以下となると時刻l_oでは送信出力をX_snだけ増加
させる。以上の制御を操り返すから、この発明の
場合受信レベルの変動量は従来例より非常に小さ
くなり、安定な制御が可能となる。

第６図乃至第８図はこの発明の一実施例であつ
て、無線基地局１１及び移動局１５にこの実施例
の装置が設置されているものとする。以下では第
６図乃至第８図に示す装置が移動局１５にあるも
のとして説明する。第６図は送信機の送信出力変
化量を相手方送信局へ送信する方式、第７図は受
信局の受信レベルを相手局送信局へ送信し、その
送信局で送信機送信出力変化量を決定し、制御す
る方式、第８図は送信機の送信出力変化量をデイ
ジタル的に演算し決定する方式である。

第６図について以下に説明する。移動通信では
送信局から送信された電波は伝搬路中の建物等に
より反射・散乱され多重波となつて移動局に到達
し、空中線１６により受信される。その受信波は
送受共用器１７で分離され、受信機１８に入力さ
れる。受信機１８の検波出力をレベル測定回路１
９で測定し、その出力を比較回路２０で基準レベ
ル発生回路２１の出力と比較し、その差を検出し
た後、その差の値を変調回路２６で、音声入力端
子２７より入力した音声と重畳して搬送波を変調
した後、送信機２３、送受共用器１７、空中線１
６を介して相手無線基地局へ送信される。

一方、受信機１８の出力中のデータ信号は復調
回路２８で復調され、その復調データを制御回路
２９に加える。制御回路２９では復調データに対
応して、送信機２３の送信出力量を求め、送信機
２３の送信出力を変化させる。

送信出力制御量を制御回路２９で求める際に、
前回の制御量との差をとり、その差が一定値X_sn
以上にならないようにするものとする。すなわち ｜X_o−X_o-1｜≦X_sn ここにおいて、X_oはｎ回目の送信出力制御量、
X_o-1は（ｎ−１）回目の送信出力制御量であり、
X_sn＝∞が制御量の制限がない場合である。

第７図について第６図と異なる部分についての
み以下に説明する。受信機１８の検波出力をレベ
ル測定回路１９で測定し、その測定レベルを変調
回路２６に加え、送信機２３、送受共用器１７、
空中線１６を介して相手無線基地局へ送信する。
一方、相手方受信局の受信レベル値を受信機１８
のデータ出力を用いて復調回路２８で復調し、そ
の復調出力と基準レベル発生回路３５の出力とを
比較回路３６で比較することにより両者の差を検
出し、その値を制御回路２９に加える。制御回路
２９では復調データに対応して、送信機２３の送
信出力量を求め、送信機２３の送信出力を変化さ
せる。

第８図は第６図においてレベル測定回路１９の
測定出力はAD変換器３１でデイジタル信号に変
換され、そのデイジタル信号は、レベル基準値を
記憶しているメモリ３２の基準値と演算回路３３
で差がとられ、その差出力が変調回路２６を通じ
て送信機２３へ送られる。一方、復調回路２８よ
りの復調データは制御回路２９でデイジタル処理
により送信出力量が求められ、その送信出力量は
DA変換器３４でアナログ信号に変換され、その
変換アナログ信号により送信機２３の送信出力が
制御される。

なお上述の各例において制御情報を伝送する方
式は、帯域分割、時分割等による。

以上の説明は、移動局について行つたが、無線
基地局においても同様の装置で構成し、無線基地
局及び移動局の片方のみ、又は、両者の送信出力
を制御することができる。さらに、この方式はハ
ードウエア的に制御するだけでなく、ソフトウエ
ア的に制御することも可能である。例えば無線基
地局のみの送信機を制御する場合は、第６図乃至
第８図において、移動局には制御回路２９、DA
変換器３４、基準レベル発生回路３５、比較回路
３６を省略し、基地局ではレベル測定回路１９、
比較回路２０、基準レベル発生回路２１を省略で
きる。

＜効 果＞ 以上説明したように、この発明は受信局の受信
レベルに応じて送信局の送信出力を変化させる方
式であつて、一回当たりの制御量を一定値以内に
制限するから、無線基地局の受信レベルと移動局
の受信レベルとの間にアンバランスがあり、両者
の受信レベルの相関が低くても確実に送信出力を
制御できるという利点がある。また、電波の伝搬
条件がよい所の間の送信電力を低下でき、無線ゾ
ーン内の平均受信レベルを低下でき、同一周波数
干渉確率が低下するので、くり返し距離を小さく
できるという利点がある。さらに、この発明の方
式は簡単な構成でできると共に、アナログ形、デ
イジタル形のいずれでも可能であるため、安価で
あるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は同一周波数をくり返して使用する小ゾ
ーン概念を示す図、第２図は伝搬距離特性を示す
図、第３図は従来の送信出力制御を示すブロツク
図、第４図はこの発明の動作概念を示すブロツク
図、第５図はこの発明の動作説明をするためのタ
イムチヤート、第６図乃至第８図はそれぞれこの
発明の一実施例を示すブロツク図、第９図は受信
レベルと送信出力制御量との関係例を、この発明
及び従来技術について示す図である。 １２，２３……送信機、１４，１６……空中
線、１７……送受共用器、１８，２４……受信
機、１９……レベル測定回路、２０，３６……比
較回路、２１，３５……基準レベル発生回路、２
５，２９……制御回路、２６……変調回路、２７
……音声入力端子、２８……復調回路、３１……
AD変換器、３２……基準レベル記憶メモリ、３
３……演算回路、３４……DA変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動局と基地局とで無線通信を行う移動通信
   方式において、同一無線チヤネルで音声と制御信
   号とを多重化して伝送し、移動局及び基地局の少
   なくとも一方の局たる第一の局は一定の周期で受
   信レベルＥを測定する受信レベル測定手段及びそ
   の測定値Ｅと対応した値を前記制御信号として送
   信する手段を具備し、前記第一の局に対向する基
   地局及び移動局の少なくとも一方の局たる第二の
   局は受信した前記受信レベルの測定値Ｅがその所
   要値E₀を上回る量（Ｅ−E₀）だけ送信機の最大
   送信出力P_tnを低減することにより送信出力を制
   御するべく機能する送信出力可変手段を具備し、
   この送信出力可変手段は前記機能に基づいて算出
   した送信出力制御量X_oが１周期前の送信出力制
   御量X_o-1に比べて特定の値X_sn以上変化すべき値
   となる場合には変化量をX_snに制限することを特
   徴とする移動通信における送信出力制御方式。