(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信相手の位置を検出する位置検出手段と、直接波の信号と遅延波の信号とを抽出する受信信号抽出手段と、受信電力に基づいて自局の送信電力を制御する送信電力制御手段とを具備し、
前記送信電力制御手段は、位置検出が正しく行われていれば、直接波の信号及び遅延波の信号を合成した信号の受信電力に基づいて自局の送信電力を制御し、位置検出が正しく行われていなければ、直接波の信号の受信電力のみに基づいて自局の送信電力を制御することを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
通信相手の位置を正しく検出できない場合に遅延波の信号を遮断する信号通過制御手段を具備し、前記送信電力制御手段は、直接波の信号と前記信号通過制御手段を通過した遅延波の信号とを合成した受信電力に基づいて自局の送信電力を制御することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項３】
基地局装置の送信電力制御方法であって、
通信相手の位置が正しく検出できていない場合、直接波の信号の受信電力に基づいて自局の送信電力を制御し、位置検出が正しく行われている場合、直接波の信号と遅延波の信号とを合成した信号の受信電力に基づいて自局の送信電力を制御する送信電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムにおいて、通信中の端末装置の位置を検出する機能を有する基地局装置及びその送信電力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡ方式の無線通信システムにおいて、基地局装置にて、通信中の端末装置の位置を検出する方法が、「Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ  ｆｏｒ  ３Ｇ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＡＲＩＢ）１９９８．７．２１」等に開示されている。
【０００３】
図３は、位置検出機能を有する基地局装置を含む無線通信システムを示すシステム図である。
【０００４】
基地局装置（ＢＳ）１が無線通信を行っている端末装置（ＭＳ）２の位置を検出する場合、まず、アレーアンテナの特性を利用して、受信信号の到来方向から自局に対する端末装置２の方向角θを検出する。この端末装置の方向を検出する方法は、「アレーアンテナによる適応信号処理技術と高分解能到来波推定入門コース」等に開示されている。
【０００５】
そして、基地局装置１は、自局に対する端末装置２の方向角θを検出した後、自局に対する端末装置２の距離を測定する。以下、基地局装置１と端末装置２との距離Ｌの測定方法を図４のスロットタイミングを示す図を用いて説明する。
【０００６】
基地局装置１から送信された下り信号が端末装置２に届くまでに伝搬遅延τだけ時間がかかる。同様に、端末装置２から送信された上り信号が基地局装置１に届くまでに伝搬遅延τだけ時間がかかる。また、端末装置２が下り信号の受信を完了してから上り信号の送信を開始するまでに装置遅延δだけ時間がかかる。なお、この装置遅延δは、各部の処理遅延やタイミングジッタ等により発生するものである。
【０００７】
図４に示すように、基地局装置１は、スロット長Ｓ及び装置遅延δが既知であるので、端末装置２に対して下り信号の送信を開始してから端末装置２が送信した上り信号の受信を開始するまでの時間Ｔを測定れば、以下に示す式（１）により伝搬遅延τを算出することができる。
【０００８】
τ＝（Ｔ−Ｓ−δ）／２        （１）
そして、基地局装置１は、光速をＣとすると、以下に示す式（２）により、自局と端末装置２との距離Ｌを算出することができる。
【０００９】
Ｌ＝τ×Ｃ                    （２）
ここで、マルチパス環境では、送信側から受信側に直接届く直接波以外に山や建物等に反射してから届く遅延波がある。一般に、ＣＤＭＡなどの遅延波に対する分解能が高い通信方式では、受信品質を向上させるために、到達時間がそれぞれ異なる直接波及び遅延波の受信信号を合成するＲＡＫＥ合成を行う。また、ＣＤＭＡでは、所望受信品質を維持しながら他局の干渉を低減するために、受信信号の電力値に基づいて送信電力制御を行う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の式（１）は、直接波に対してのみ成立するものであり、遅延波に対しては成立しないため、位置検出には直接波のみが用いられる。一方、送信電力制御は、直接波及び遅延波をＲＡＫＥ合成した受信信号の電力値に基づいて行う。
【００１１】
よって、従来の送信電力制御装置は、ＲＡＫＥ合成を行う場合、直接波の受信信号が相対的に小さくなるため、位置検出における受信品質が劣化し、位置検出できない場合が生じるという問題を有している。
【００１２】
また、単純に送信電力を上げると、他の端末装置では、干渉信号の受信電力が大きくなり受信品質が悪くなる。よって、システム全体を考慮すると、送信電力を必要最小限に抑えることが望ましい。
【００１３】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、位置検出において必要な場合のみ送信電力を上げる制御を行うことができる基地局装置及びその送信電力制御方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、位置検出が正しく行われていれば、直接波の信号及び遅延波の信号を合成した信号の受信電力に基づいて送信電力制御を行い、位置検出が正しく行われていなければ、直接波の信号の受信電力のみに基づいて送信電力制御を行う。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様に係る基地局装置は、通信相手の位置を検出する位置検出手段と、直接波の信号と遅延波の信号とを抽出する受信信号抽出手段と、受信電力に基づいて自局の送信電力を制御する送信電力制御手段とを具備し、前記送信電力制御手段は、位置検出が正しく行われていれば、直接波の信号及び遅延波の信号を合成した信号の受信電力に基づいて自局の送信電力を制御し、位置検出が正しく行われていなければ、直接波の信号の受信電力のみに基づいて自局の送信電力を制御する構成を採る。
【００１６】
本発明の第２の態様は、第１の態様の基地局装置において、通信相手の位置を正しく検出できない場合に遅延波の信号を遮断する信号通過制御手段を具備し、前記送信電力制御手段は、直接波の信号と前記信号通過制御手段を通過した遅延波の信号とを合成した受信電力に基づいて自局の送信電力を制御する構成を採る。
【００１７】
これらの構成により、位置検出が正しく行われていない場合にのみ、直接波の信号のみの受信電力に基づいて送信電力制御を行うことができるので、位置検出において必要な場合にのみ送信電力を上げる制御を行うことができる。
【００２０】
本発明の第３の態様に係る送信電力制御方法は、基地局装置の送信電力制御方法であって、通信相手の位置が正しく検出できていない場合、直接波の信号の受信電力に基づいて自局の送信電力を制御し、位置検出が正しく行われている場合、直接波の信号と遅延波の信号とを合成した信号の受信電力に基づいて自局の送信電力を制御する方法を採る。
【００２１】
この方法により、位置検出が正しく行われていない場合にのみ、最も到達が速い信号のみの受信電力に基づいて送信電力制御を行うことができるので、位置検出において必要な場合にのみ送信電力を上げる制御を行うことができる。
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る送信電力制御装置を搭載した基地局装置の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図１において、受信ＲＦ部１０４〜１０６は、それぞれアンテナ１０１〜１０３に受信された信号を増幅し、中間周波数又はベースバンド周波数に周波数変換して、マッチドフィルタ１０７〜１０９に出力する。マッチドフィルタ１０７〜１０９は、それぞれ受信ＲＦ部１０４〜１０７の出力信号に固有の拡散符号を乗算することにより逆拡散を行い、遅延プロファイル測定回路１１０及び選択回路１１１〜１１３に出力する。
【００２５】
遅延プロファイル測定回路１１０は、マッチドフィルタ１０７〜１０９の遅延プロファイル（所定時刻における受信電力）を測定し、測定結果をタイミング検出回路１１１に出力する。
【００２６】
図２は、遅延プロファイルの測定結果の一例を示す図である。図２において、横軸が時間であり、縦軸が電力である。無線通信では、送信した信号が受信側に直接届く直接波の他に、山やビル等に反射した後に届く遅延波が存在する。図２では、時刻ｔ０に電力ｐ０の直接波の信号が届き、時刻ｔ１に電力ｐ１の遅延波の信号が届いたことを示している。
【００２７】
タイミング検出回路１１１は、信号が到達した時刻を遅延プロファイルから検出し、検出した中で最も到達が速い信号を直接波の信号として、直接波の信号が到達した時刻の情報を選択回路１１２〜１１４及び位置検出回路１１６に出力する。
【００２８】
選択回路１１２〜１１４は、それぞれタイミング検出回路１１１から出力された情報に基づいて、マッチドフィルタ１０７〜１０９から出力された直接波の信号を到来方向推定回路１１５に出力する。
【００２９】
到来方向推定回路１１５は、選択回路１１２〜１１４の出力信号から受信信号の到来方向を推定して自局に対する端末装置の方向角を検出し、検出した方向角の情報を位置検出回路１１６に出力する。
【００３０】
位置検出回路１１６は、直接波の信号が到達した時刻の情報とタイミングオフセット情報から伝搬遅延を測定し、自局と端末装置との距離を算出する。そして、位置検出回路１１６は、自局と端末装置との距離及び方向角を示す端末位置情報を図示しない中央制御局に出力する。
【００３１】
アンテナ共用器１５２は、送信と受信とで同一のアンテナを用いるためのものであり、アンテナ１５１に無線受信された信号を受信ＲＦ部１５３に出力し、送信ＲＦ部１６５から出力された送信信号をアンテナ１５１に出力する。
【００３２】
受信ＲＦ部１５３は、アンテナ共用器１５２から入力した受信信号を増幅し、中間周波数又はベースバンド周波数に周波数変換して、マッチドフィルタ１５４に出力する。マッチドフィルタ１５４は、受信ＲＦ部１５３の出力信号に固有の拡散符号を乗算することにより逆拡散を行い、遅延プロファイル測定回路１５５及び選択回路１５７に出力する。
【００３３】
遅延プロファイル測定回路１５５は、マッチドフィルタ１５４の出力信号の遅延プロファイルを測定し、測定結果をタイミング検出回路１５６に出力する。タイミング検出回路１５６は、信号が到達した時刻を遅延プロファイルから検出し、検出した各信号が到達した時刻の情報を選択回路１５７に出力する。
【００３４】
選択回路１５７は、タイミング検出回路１５６から出力された情報に基づいて、マッチドフィルタ１５４の出力信号の中で最も到達が速い信号を直接波の信号としてチャネル推定回路１５８に出力し、最も到達が速い信号以外の信号を遅延波の信号としてチャネル推定回路１５９に出力する。
【００３５】
チャネル推定回路１５８は、直接波の信号のチャネル推定を行い、チャネル推定値をＲＡＫＥ合成回路１６０及び送信電力制御回路１６２に出力する。チャネル推定回路１５９は、遅延波の信号のチャネル推定を行い、チャネル推定値をＲＡＫＥ合成回路１６０及び接続スイッチ１６１に出力する。
【００３６】
ＲＡＫＥ合成回路１６０は、直接波の信号に対してチャネル推定回路１５７のチャネル推定値の複素共役を乗算し、遅延波の信号に対してチャネル推定回路１５８のチャネル推定値の複素共役を乗算することにより、フェージングによる位相と振幅の変動を補正する。そして、ＲＡＫＥ合成回路１６０は、補正後の各信号をＲＡＫＥ合成して復調し、図示しない中央制御局に受信データを出力し、送信ＲＦ部１６５に電力制御コマンドを出力する。
【００３７】
接続スイッチ１６１は、図示しない中央制御局からの制御信号に基づいて、遅延波の信号及びチャネル推定回路１５９のチャネル推定値を送信電力制御回路１６２に出力するか否かを制御する。
【００３８】
送信電力制御回路１６２は、入力した信号のフェージングによる位相と振幅の変動を補正した後に合成して受信電力強度を測定する。そして、送信電力制御回路１６２は、測定結果が目標品質を下回った場合には、次回の上り信号の送信電力を上げる旨の電力制御コマンドを生成し、他の場合には次回の上り信号の送信電力を上げる旨の電力制御コマンドを生成し、生成した電力制御コマンドを多重回路１６３に出力する。
【００３９】
多重回路１６３は、送信データに送信電力制御回路１６２から出力された電力制御コマンドを多重して変調回路１６４に出力する。変調回路１６４は、多重回路１６３の出力信号に対してＰＳＫなどの一次変調処理と、固有の拡散符号を乗算する二次変調とを行い、送信ＲＦ部１６５に出力する。送信ＲＦ部１６５は、変調回路１６４の出力信号に対して直交変調、周波数変換を行い、さらに、ＲＡＫＥ合成回路１６０から出力された電力制御コマンドに基づいて増幅し、アンテナ共用器１５２を通じてアンテナ１５１から無線送信する。
【００４０】
次に、図１に示した基地局装置の位置検出処理における信号の流れについて説明する。
【００４１】
アンテナ１０１〜１０３に受信された信号は、それぞれ受信ＲＦ回路１０４〜１０６にて、増幅され、中間周波数又はベースバンド周波数に周波数変換される。受信ＲＦ回路１０４〜１０６の出力信号は、それぞれマッチドフィルタ１０７〜１０９にて固有の拡散符号で逆拡散され、遅延プロファイル測定回路１１０及び選択回路１１２〜１１４に出力される。
【００４２】
遅延プロファイル測定回路１１０では、マッチドフィルタ１０７〜１０９の出力信号の遅延プロファイルが測定され、タイミング検出回路１１１では、各受信信号の到達時刻が検出され、検出された中で最も到達が速い信号である直接波の信号が到達した時刻の情報が、選択回路１１２〜１１４及び位置検出回路１１６に出力される。
【００４３】
そして、タイミング検出回路１１１から出力された情報に基づいて、直接波の信号が、それぞれ選択回路１１２〜１１４を通過して到来方向推定回路１１５に出力される。
【００４４】
到来方向推定回路１１５では、直接波の信号に基づいて、受信信号の到来方向が推定され、自局に対する端末装置の方向角が検出され、検出された方向角の情報が位置検出回路１１６に出力される。
【００４５】
位置検出回路１１６では、直接波の信号が到達した時刻の情報とタイミングオフセット情報とから伝搬遅延が測定され、自局と端末装置との距離が算出される。そして、自局と端末装置との距離及び方向角を示す端末位置情報が、図示しない中央制御局に出力される。
【００４６】
ここで、上り信号の受信電力が十分でない場合、タイミング検出回路１１１にて、直接波の信号の到達時刻を検出できない場合が生じる。この場合、遅延波の信号の到達時刻が、誤って直接波のものとして検出されてしまうため、端末装置の正しい位置が検出されない。
【００４７】
中央制御局では、入力した端末位置情報の分散が閾値より大きい場合、受信品質が劣化し、端末装置の正しい位置が検出されていないと判定される。この場合、上り信号の送信電力を上げるために、接続スイッチ１６１を切断する旨の制御信号が中央制御局から出力される。
【００４８】
以下、図１に示した基地局装置の送信電力制御を含む送受信処理における信号の流れについて説明する。
【００４９】
アンテナ１５１に受信された信号は、アンテナ共用器１５２を通じて受信ＲＦ回路１５３に入力され、受信ＲＦ回路１５３にて、増幅され、中間周波数又はベースバンド周波数に周波数変換される。受信ＲＦ回路１５３の出力信号は、マッチドフィルタ１５４にて、固有の拡散符号で逆拡散処理され、遅延プロファイル測定回路１５５及び選択回路１５７に出力される。
【００５０】
遅延プロファイル測定回路１５５では、マッチドフィルタ１５４の出力信号の遅延プロファイルが測定され、タイミング検出回路１５６では、各受信信号の到達時刻が検出され、検出された信号が到達した時刻の情報が、選択回路１５７に出力される。
【００５１】
ここで、検出された信号の中で最も到達が速い信号が直接波の信号とされ、それ以外の信号は遅延波の信号とされて、以下の処理が行われる。
【００５２】
タイミング検出回路１５６から出力された情報に基づいて、マッチドフィルタ１５４から出力された直接波の信号が、選択回路１５７を通過してチャネル推定回路１５８、ＲＡＫＥ合成回路１６０及び送信電力制御回路１６２に出力される。また、マッチドフィルタ１５４から出力された遅延波の信号が、選択回路１５７を通過してチャネル推定回路１５９、ＲＡＫＥ合成回路１６０及び接続スイッチ１６１に出力される。
【００５３】
直接波の信号は、チャネル推定回路１５８にてチャネル推定され、遅延波の信号は、チャネル推定回路１５９にてチャネル推定され、それぞれチャネル推定値がＲＡＫＥ合成回路１６０に出力される。
【００５４】
ＲＡＫＥ合成回路１６０では、選択回路１５７を通過した各信号が、それぞれチャネル推定値に基づいて、フェージングによる位相と振幅の変動を補正され、ＲＡＫＥ合成されて復調される。そして、復調された信号の中で、受信データが図示しない中央制御局に出力され、送信電力制御コマンドが送信ＲＦ部１６５に出力される。
【００５５】
一方、接続スイッチ１６１に出力された遅延波の信号は、中央制御局からの制御信号により、接続スイッチ１６１が接続された場合に送信電力制御回路１６２に出力される。
【００５６】
送信電力制御回路１６２では、入力した各信号が、それぞれフェージングによる位相と振幅の変動を補正された後に合成され、受信電力強度が測定される。そして、測定結果が目標品質を下回った場合には、次回の上り信号の送信電力を上げる旨の電力制御コマンドが生成され、他の場合には、次回の上り信号の送信電力を上げる旨の電力制御コマンドが生成され、生成された電力制御コマンドが多重回路１６３に出力される。
【００５７】
すなわち、通常は、接続スイッチ１６１を接続して直接波の信号及び遅延波の信号を合成した信号の受信電力に基づいて送信電力制御を行う。そして、位置検出が正しく行われていれば、上り信号の送信電力を上げる必要はないので、接続スイッチ１６１を接続した状態を維持し、他の基地局装置における干渉信号を低減する。また、位置検出が正しく行われていなければ、接続スイッチ１６１を切断して直接波の信号の受信電力のみに基づいて送信電力制御を行う。その結果、直接波の受信電力が目標品質になるまで上り信号の送信電力が引き上げられるので、受信品質が向上し直接波を確実に検出し、位置検出を正しく行うことができる。
【００５８】
基地局装置から送信される下り回線の送信データは、多重回路１６３にて、送信電力制御回路１６２から出力された送信電力制御コマンドと多重される。多重回路１６３の出力信号は、変調回路１６４にて、ＰＳＫなどの一次変調処理され、さらに、固有の拡散符号を乗算される二次変調処理され、送信ＲＦ部１６５に出力される。
【００５９】
変調回路１６４の出力信号は、送信ＲＦ回路１６５にて、直交変調、周波数変換などの処理が行われ、ＲＡＫＥ合成回路１６０から出力された送信電力制御コマンドに基づいて増幅された後、アンテナ共用器１５２を通じてアンテナ１５１から無線送信される。
【００６０】
このように、位置検出が正しく行われていない場合にのみ、最も到達が速い信号のみの受信電力に基づいて送信電力制御を行うことにより、位置検出において必要な場合にのみ送信電力を上げる制御を行うことができる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、図示しない中央制御局にて、位置検出が正しく行われたか否かを判定して接続スイッチ１６１の制御を行っているが、これらの処理を位置検出回路１１６にて行うこともできる。
【００６２】
また、本実施の形態では、ＲＡＫＥ合成回路１６０において、選択回路１５７の出力のみを用いてＲＡＫＥ合成を行ったが、選択回路１５７の出力に加えて、選択回路１１２〜１１４の出力を用いてＲＡＫＥ合成を行うこともできる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、位置検出において必要な場合にのみ送信電力を上げる制御を行うことができ、確実な位置検出と他の基地局装置への干渉信号の低減を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にに係る送信電力制御装置を搭載した基地局装置の構成を示すブロック図
【図２】遅延プロファイルの測定結果の一例を示す図
【図３】位置検出機能を有する基地局装置を含む無線通信システムを示すシステム図
【図４】基地局装置と端末装置とのスロットタイミングを示す図
【符号の説明】
１０１〜１０３、１５１  アンテナ
１０４〜１０６、１５３  受信ＲＦ部
１０７〜１０９、１５４  マッチドフィルタ
１１０、１５５  遅延プロファイル測定回路
１１１、１５６  タイミング検出回路
１１２〜１１４、１５７  選択回路
１１５  到来方向推定回路
１１６  位置検出回路
１５２  共用器
１５８、１５９  チャネル推定回路
１６０  ＲＡＫＥ合成回路
１６１  接続スイッチ
１６２  送信電力制御回路
１６３  多重回路
１６４  変調回路
１６５  送信ＲＦ部
【図１】
0003607512.tif 000002
【図２】
0003607512.tif 000003
【図３】
0003607512.tif 000004
【図４】
0003607512.tif 000005