JPH10504945A - セルラー通信システムの電力制御方法及び受信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、送信電力を制御する方法に係ると共に、マルチアクセス干渉を減少する手段(23)と、送信器の送信電力を受信信号に基づいて制御する手段(24,25)とを備えた受信器にも係る。本発明の受信器において電力制御の精度を改善するために、受信信号から送信電力を制御するのに必要なパラメータを測定する手段(24)が、干渉打消手段(23)の後に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】 セルラー通信システムの電力制御方法及び受信器発明の分野 本発明は、マルチアクセス干渉を打ち消すための何らかの方法が使用されそし て受信器が受信信号に基づいて送信器の送信電力を制御するようなセルラー通信 システムにおける送信電力の制御方法に係る。先行技術の説明 データ送信システムを設計しそして実施するときには、送信の質を妥協するこ となく使用可能な周波数帯域における同時ユーザの数を最大にするよう試みられ る。重要な問題は、信号が互いにできるだけ干渉を引き起こさないように多数の 同時ユーザの信号を同時に送信及び受信することである。このこと及び使用可能 な送信容量により、多数の異なる送信プロトコル及び多数のアクセス方法が開発 されているが、そのほとんどは、特に移動通信では、ＦＤＭＡ及びＴＤＭＡ方法 であり、そして最近はＣＤＭＡ方法もある。本発明は、特に、ＣＤＭＡセルラー 通信システムに使用するのに適している。 ＣＤＭＡは、拡散スペクトル技術に基づく多重アクセス方法で、公知のＦＤＭ Ａ及びＴＤＭＡ方法に加えてセルラー通信システムに最近適用されてきている。 ＣＤＭＡは、周波数プランニングが簡単で、スペクトル効率が良く、従って、大 きな容量が得られ、即ち所与の周波数帯域における同時ユーザの数が多くなると いった公知方法に勝る多数の効果を有する。 ＣＤＭＡにおいては、ユーザの狭帯域データ信号が、そのデータ信号より著し く広い帯域を有する拡散コードによって比較的広い帯域へと乗算される。既知の テストシステムに使用される帯域巾は、例えば、１.２５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ及 び２５ＭＨｚである。乗算に関しては、データ信号が使用する帯域全体へ拡散す る。全てのユーザは、同じ周波数帯域を使用することにより同時に送信を行う。 ベースステーションと移動ステーションとの間の各接続に個々の拡散コードが使 用され、そしてユーザの信号は、各ユーザの拡散コードに基づいて受信器におい て互いに区別することができる。拡散コードをそれらが相互に直交し即ち互いに 相関しないように選択する試みがなされる。 従来の方法で実施されるＣＤＭＡ受信器の相関装置又は適応フィルタは、拡散 コードに基づいて識別される所望の信号と同期される。データ信号は、送信段階 と同じ拡散コードをこれに乗算することにより受信器において元の帯域に戻され る。他の拡散コードで乗算された信号は、理想的な場合には、狭帯域に相関せず 又はそれに復帰しない。従って、それらは、所望の信号の観点からノイズとして 現れる。従って、その目的は、多数の干渉する信号の中で所望のユーザの信号を 検出することである。実際に、拡散コードは非相関ではなく、他のユーザの信号 が受信信号を歪ませることにより所望の信号の検出を複雑にする。ユーザ相互に よって生じるこの干渉は、マルチアクセス干渉と称する。 上記の同時ユーザ相互によって生じる相互干渉は、ＣＤＭＡセルラー通信シス テムの容量に対する決定的なファクタである。この干渉は、例えば、移動ステー ションの送信電力レベルを正確な電力制御によりできるだけ低く保持するよう試 みることにより減少される。電力制御は、受け取った送信から測定又は計算され たあるパラメータ、例えば、受信電力、信号対雑音比又は他の質的パラメータに 基づく。 ＣＤＭＡシステムの容量の観点から、ベースステーションが同じ電力で全ての 移動ステーションから信号を受信すれば好都合である。しかしながら、正確且つ 迅速な電力制御を行うことは困難であり、従って、干渉を減少するために干渉の 打ち消しをベースとする能動的受信方法も開発されている。このような方法は、 例えば、干渉打消方法（ＩＣ）及びマルチユーザ検出（ＭＵＤ）を含む。本発明 の観点から、上記受信方法は、等しいものであり、以下の説明においては、一般 に「干渉打消」方法と称する。 上記の解決策では、電力制御と干渉打消を別々の解決策として述べた。従来の 電力制御は、おそらくシステムに使用されて受信器の信号の質を改善する干渉打 消方法を考慮しておらず、従って、従来の電力制御は、最適な結果より低いもの となっており、この場合に、使用可能な容量が考えられる最良の方法で首尾良く 利用されていない。発明の要旨 従って、本発明の目的は、受信信号に対する干渉打消の作用を考慮し、ひいて は、システムの容量の観点から従来よりも優れた結果をもたらす電力制御方法を 提供することである。 この目的は、冒頭で述べた形式の方法において、干渉打消方法で処理された受 信信号に基づいて電力制御を実行することを特徴とする方法により達成される。 更に、本発明は、マルチアクセス干渉を減少する手段と、送信器の送信電力を 受信信号に基づいて制御する手段とを備えたセルラー通信システムの受信器にも 係る。本発明の受信器は、受信信号から電力制御に必要なパラメータを測定する 手段が干渉打消手段の後に接続されることを特徴とする。 本発明の方法では、電力制御に作用するパラメータの測定が、適当な干渉打消 方法で干渉が減少された信号から行われる。従って、干渉打消において良好な結 果が得られ、システムの大きな容量を生じる。 本発明の電力制御は、使用する干渉打消方法、又は除去されるべき干渉信号の 選択に何ら制約を課さない。 本発明の第２の実施形態では、パラメータの測定が、干渉打消の前後に行われ る。従って、前の測定は、干渉打消の遅延に依存しない迅速な応答を与える。後 の測定は、最終的な正確な測定結果を与え、所望の質のユーザ信号を生じる。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明を詳細に説明する。 図１は、本発明の方法が適用されるセルラー通信システムを示す図である。 図２は、本発明の好ましい実施形態による受信器の構造を示すブロック図であ る。 図３は、本発明の受信器の考えられる構造を示す更に詳細な図である。 図４は、本発明の受信器の第２の考えられる構造を例示する図である。 図５は、本発明の第２の実施形態の構造の原理を示すブロック図である。好ましい実施形態の詳細な説明 図１は、本発明の方法が適用されるセルラー通信システムの一部分を示す。セ ルラー無線ネットワークの各セルは、少なくとも１つのベースステーション１０ を備え、このベースステーションは、そのエリア内の加入者ターミナル装置１１ −１４と通信する。全てのターミナル装置は、同じ周波数でベースステーション １０に送信し、ベースステーションは、各ターミナル装置により使用される拡散 コードに基づいて異なるターミナル装置の送信を互いに区別する。上記したよう に、ターミナル装置の信号は、互いに干渉する。受信器において、各信号を受信 する際に認知される電力レベルが測定される。この電力測定の結果が電力制御に 用いられる。電力測定に基づき、電力制御及び他の目的に使用されるべき他のパ ラメータを計算することもできる。 又、図１のベースステーションは、そのエリア内に位置する他のターミナル装 置と通信するのに使用できる他の周波数帯域を有することも考えられる。しかし ながら、異なる周波数に基づくこれらのターミナル装置は、互いに干渉せず、両 周波数内において、セルの動作は、本発明の観点から独立していると仮定する。 図１のセルラー通信システムにおいて、マルチアクセス干渉を減少するために ある干渉打消システムが使用されると仮定する。本発明の方法は、既知の何らか の干渉打消方法又は電力制御アルゴリズムに関連して使用するのに適している。 本発明の基本的な考え方は、電力制御に作用するパラメータを計算及び測定する 前に、受信信号においてシステムに使用された干渉打消方法により生じる改善を 考慮することである。電力制御コマンドは、測定されたパラメータに基づいて計 算され、そしてそのコマンドは、既知の方法で送信器に送信される。パラメータ の測定が干渉打消の後に行われるので、異なる信号の電力レベルが安定化し、各 ユーザごとに所望の質の信号が得られる。その目的は、ビットの判断を行う前に 最終的な信号対干渉比を一般的にバランスすることである。バランスをとること により、全てのユーザに対し同じ平均ビットエラー率が得られる。 次々のパラメータを平均化するようなフィルタ動作も、パラメータの測定に関 連し、このフィルタ動作の目的は、推定及び予想値の統計学的な変動を等化し、 これにより、受信信号の変化を追跡及び予測するよう試みることである。 本発明の方法は、例えば、次々の干渉打消に関連して適用することができる。 次々の干渉打消では、受信器は、受け取った送信を処理し、信号は、受け取った 送信からある順序、通常は、大きさ順に復調され、再生され、そして減算され、 その後に、全ての信号が処理されるまで後続信号が同様に処理される。本発明の 方法では、全ての干渉が含まれた全信号から各ユーザの電力を推定するのではな く、電力制御及びそれに関連したパラメータの測定は、現在ユーザの信号よりも 強い信号が減少されたパージされた信号に基づいて実行される。 又、本発明は、受信されるべき全てのユーザが並列に処理され、そして干渉推 定値を減少した後に受信手順を繰り返すことによりビット推定値が繰り返し調整 されるいわゆる多段干渉打消に関連して使用するのに適している。同様に、必要 な電力制御パラメータの推定値は、できるだけ信頼性のある電力制御を得るよう に繰り返し調整することができる。 図２は、本発明の好ましい実施形態の構造を示すブロック図である。本発明の 受信器は、アンテナ２０を備え、これにより、受信した信号が高周波要素２１に 送られる。この高周波要素から、信号はＡ／Ｄコンバータ２２を経て手段２３へ 送られ、ここで、受信信号の干渉打消及び検出が行われる。更に、受信器は、受 信信号から電力制御パラメータを測定する手段２４も備え、これは、干渉打消・ 検出手段２３の後に接続される。手段２４から受け取った信号は、更に、受信器 の他の要素へ送られる。又、受信器は、上記要素の動作を制御すると共に、測定 手段から得たパラメータに基づいて実際の電力制御コマンドを計算する制御手段 ２５も備えている。 図３は、次々の干渉打消がシステムに使用される場合の本発明の重要な部分に 関して本発明の受信器の構造を詳細に示している。図３に示すブロックは、図２ のブロック２３及び２４に対応する。上記のように、次々の干渉打消では、受け 取った送信が受信器において処理され、信号は、受け取った送信からある順序、 通常は大きさ順に復調され、再生され、そして減算され、その後、全ての信号が 処理されるまで後続信号が同様に処理される。 図３の受信器は、複数の適応フィルタ即ちＲＡＫＥ受信部３１ａ−３１ｃを備 え、その各々は、各ユーザの信号を受け取って復調し、これら信号は、拡散コー ドに基づいて互いに区別される。これら信号は、通常は、大きさ順に復調され、 従って、最も強い信号の干渉作用が、弱い信号の処理の前に除去される。 受け取った送信３０は、第１の適応フィルタ３１ａに送られ、所望の信号が復 調されて、更に、第１の検出器３２ａへ送られ、ビットの判断がなされる。従っ て、第１ユーザの送信の推定値を含む検出器３２ａからの信号３８ａは、受信器 の他の要素へ更に送られる。順次干渉打消の方法によれば、第１検出器３２ａか ら得た信号は、第１の再生手段３４ａにも送られ、そこで、検出された信号は、 再び再生され、即ち拡散コードで再び乗算される。これによって得た再生された 信号は、更に、第１の加算手段３６ａに送られ、そこで、第１の遅延手段３５ａ を経て加算手段３６ａに送られた上記受け取った送信３０から再生信号が減算さ れる。第１の適応フィルタ３１ａの出力に現れる信号は、第１の検出器３２ａに 加えて、第１の測定手段３３ａにも送られ、該手段は、その信号から、電力制御 に必要なパラメータの測定を行う。典型的な測定パラメータは、例えば、信号に 含まれた受信電力である。これにより得られた測定結果３７ａは、更に別の処理 のために送られる。 従って、第１の加算手段３６ａから得た信号３９ａは、上記受け取った送信か ら、第１の適応フィルタ３１ａにより復調された信号の作用、即ち通常は最も強 い信号の作用が除去されたものを構成する。この信号３９ａは、第２の適応フィ ルタ３１ｂ及び第２の検出器３２ｂへ送られ、その出力は、第２ユーザの信号の ビット判断３８ｂを与える。第２ユーザのこの信号３８ｂは、第２の再生手段３ ４ｂへ対応的に送られ、そこで、再生されて第２の加算手段３６ｂへ送られ、第 ２の遅延手段３５ｂを経てその加算手段に送られた送信３９ａからその再生信号 が減算される。第２の適応フィルタ３１ｂの出力の信号は、第２の検出器３２ｂ に加えて、第２の測定手段３３ｂにも送られ、この測定手段は、その信号から、 電力制御に必要なパラメータの測定を行う。本発明の受信器においては、測定結 果が実際の状態に良好に対応する。というのは、強い信号の干渉作用が、測定を 行う信号から除去されるからである。得られた測定結果３７ｂは、更に処理のた めに送られる。 最後のユーザの信号が適応フィルタ３１ｃ及び検出手段３２ｃによって復調さ れるまで全ての受信信号に対して対応する動作が実行される。上記適応フィルタ ３１ｃの出力信号から、最後のユーザの電力制御パラメータの測定が測定手段３ ３ｃにおいて行われる。最後のユーザの信号３８ｃは、受信信号から減算される 必要がないので、再生されなくてもよい。というのは、全てのユーザが既に検出 されているからである。 図４は、並列多段干渉打消がシステムに使用されるときの本発明の重要な部分 に関して本発明の受信器の構造を詳細に示している。図４のブロックは、図２の ブロック２３及び２４に対応する。上記したように、多段干渉打消では、受信さ れる全てのユーザが並列に処理され、そして干渉推定値を除去した後に受信手順 を繰り返すことによってビット推定値が繰り返し調整される。この手順は、２回 又は数回繰り返され、即ち受信器は、多数の次々の段で構成される。又、必要な 電力制御パラメータの推定値も、検出された信号と共に、できるだけ信頼性の高 い電力制御を達成するために繰り返し調整される。 図４は、多段受信器の最初の２つの段を示しているが、当然、もっと多くの段 が存在する。受信信号４０は、適応フィルタ４１ａ−４１ｃに同時に送られ、各 フィルタは各ユーザの信号を復調する。従って、適応フィルタの数は、現在ユー ザの数と同じである。適応フィルタの出力信号は、検出手段４２ａ−４２ｃに送 られ、各信号ごとにビット判断が行われる。もし所望であれば、このビット判断 は、受信器の他の要素において行ってもよいが、簡単化のために図示されていな い。検出された信号は、更に、再生手段４３ａ−４３ｃに送られ、そこで、検出 された信号の推定値から各ユーザの元の送信が再生される。適応フィルタ４１ａ −４１ｃ、検出手段４２ａ−４２ｃ及び再生手段４３ａ−４３ｃは、受信器の第 １の段を形成する。 再生された信号は、更に、加算手段４４ａ−４４ｃの負の入力に送られ、その 数は、システムのユーザの数と同じである。受け取られた元の送信４０は、第１ の遅延手段４５ａを経て各加算手段４４ａ−４４ｃへ正の入力として送られる。 第１の加算手段４４ａにおいては、再生された信号、即ち第１のユーザ以外の他 のユーザの再生手段４３ａ−４３ｃの出力信号が、元の信号から減算される。従 って、第１の加算手段４４ａの出力信号は、他のユーザの干渉推定値が減少され た第１ユーザの信号より成る送信を含む。従って、加算手段４４ｂ及び４４ｃの 出力信号は、他のユーザの干渉推定値が減少された所望のユーザの送信のみを含 む。これにより得られた信号は、更に、受信器の第２段４６へ送られ、そこで、 信号は更に処理されて再検出される。多数の処理段階が存在する。 又、加算手段４４ａ−４４ｃの出力信号は、個別の測定手段４７ａ−４７ｃに も各々送られ、そこで、電力制御に必要なパラメータが各信号から測定され、こ れらのパラメータは、更に、電力制御を受け持つユニットに送られる。他の信号 の干渉作用は、測定が行われる信号から除去されているので、得られる信号は、 公知方法で得られるものよりも正確である。又、後段の出力信号からも対応する 測定が行われ、これは、当然、更に正確な結果を与える。 従って、本発明の電力制御は、信号対干渉比に対する干渉打消の作用を考慮に 入れ、これに基づいて各信号の質が決定され、従って、干渉打消アルゴリズムが 使用されるときには所望の最適な電力制御が達成される。 順次干渉打消の方法が使用されるときには、本発明の電力制御は、当然、最初 に除去されるべき信号が最も強い信号であるような電力分布をもたらすが、多段 干渉打消の場合には、電力分布は均一である。もし必要であれば、異なる等級の サービスの発生のような特殊な特徴を本発明の電力制御に追加してもよい。例え ば、電力制御が向けられるところの良好な信号対干渉比のターゲットレベルをユ ーザの側でセットしてもよく、これは、当然、均一なシステムに比して容量のロ スを招く。 本発明の第２の実施形態では、電力制御パラメータの測定が、干渉打消を実行 する前及び後の両方に行われる。この場合に、第１の測定は、干渉打消に必然的 に関連する遅延に依存しない測定結果を迅速に与える。又、干渉打消の後の測定 に基づいて、更に正確な結果が得られ、これにより、更に正確な調整が行われ、 所望の質のユーザ信号を得ることができる。 本発明の第２の実施形態による受信器の構造が、図５にブロック図で示されて いる。図２の受信器の場合と同様に、本発明の受信器は、アンテナ２０を備え、 これにより、受信した信号が高周波要素２１に送られる。この高周波要素から、 信号は、Ａ／Ｄコンバータ２２を経て第１の測定手段５０へ送られ、そこで電力 制御パラメータの予備的な測定が行われる。これは、公知方法で使用された測定 方法に対応する。第１の測定手段５０から、信号は、手段２３へ送られ、そこで 受信信号の干渉打消及び検出が行われる。受信器は、更に、干渉打消方法で処理 された受信信号から電力制御パラメータの測定を実行する手段５１も備え、この 手段は、干渉打消・検出手段２３の後に接続される。手段５１から得た信号は、 受信器の他の要素に更に送られる。又、受信器は、上記要素の動作を制御すると 共に、測定手段５０及び５１から得たパラメータに基づいて実際の電力制御コマ ンドを計算する制御手段２５も備えている。 以上、添付図面を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明は、これに限定 されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱せずに種々 の変更や修正がなされ得ることを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．マルチアクセス干渉を打ち消すための何らかの方法が使用されそして受信器 が受信信号に基づいて送信器の送信電力を制御するようなセルラー通信システム における送信電力の制御方法であって、干渉打消方法で処理された受信信号に基 づいて電力制御を実行することを特徴とする方法。 ２．電力制御に必要なパラメータが、干渉打消の後に受信信号から測定される請 求項１に記載の方法。 ３．送信電力は受信信号の電力に基づいて制御される請求項１に記載の方法。 ４．送信電力は受信信号の信号対干渉比に基づいて制御される請求項１に記載の 方法。 ５．受信信号は受け取った送信から大きさ順に検出され、これにより、各信号の 検出の前に、その信号より強い干渉信号の作用が上記受け取った送信から除去さ れ、その後、電力制御に必要なパラメータが受信信号から測定される請求項２に 記載の方法。 ６．受信信号は、上記受け取った送信から並列に検出される請求項１に記載の方 法。 ７．上記検出方法は多数の段を含み、電力制御パラメータの検出は、多数の段に おいて行われる請求項６に記載の方法。 ８．電力制御パラメータの測定は、干渉打消の前後に行われる請求項１に記載の 方法。 ９．マルチアクセス干渉を減少する手段(23)と、送信器の送信電力を受信信号に 基づいて制御する手段(24,25)とを備えたセルラー通信システムの受信器におい て、上記受信信号から送信電力の制御に必要なパラメータを測定する手段(24)が 干渉打消手段(23)の後に接続されたことを特徴とする受信器。 10．受け取った送信から受信信号を大きさ順に検出する検出手段(31a-31c,32a-3 2c)と、各信号を検出する前に、その信号より強い干渉信号の作用を上記受け取 った送信から除去するための手段(34a-34c,36a-36b)と、電力制御に必要なパラ メータを受信信号から測定する手段(33a-33c)とを備え、該手段(33a-33c)は、上 記検出手段(31a-31c)の後に接続される請求項９に記載の受信器。 11．受け取った送信(30)から受信信号を並列に検出する検出手段(31a-31c,32a-3 2c)を備えた請求項９に記載の受信器。 12．電力制御パラメータを測定するための測定手段(50,51)を備え、該測定手段 の一部分(50)は、干渉打消手段(23)の前に接続され、そして別の一部分(51)は、 干渉打消手段(23)の後に接続される請求項９に記載の方法。