(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局装置において、複数アンテナ数分に分配されたデータを互いに異なる拡散符号系列で拡散して得られた複数の信号に前記アンテナ毎に固有の互いに直交する制御信号を挿入された複数の信号を前記各アンテナから並列送信し、通信端末装置において、前記各アンテナから並列送信された前記複数の信号を受信して各々逆拡散処理を行う通信システムの前記通信端末装置であって、
前記アンテナ毎に前記制御信号部分の受信電力を各々測定する測定手段と、測定された複数の受信電力を合成して合成受信電力を得る合成手段と、前記合成受信電力を用いてオープンループ送信電力制御を行う送信電力制御手段と、を具備することを特徴とする通信端末装置。
【請求項２】
複数アンテナと、前記アンテナ数分に分配するデータ分配手段と、前記分配された複数のデータを互いに異なる拡散符号系列で拡散する拡散手段と、前記拡散された複数の信号に前記アンテナ毎に固有の互いに直交する制御信号を挿入して前記各アンテナから請求項１記載の通信端末装置に並列送信する送信手段と、を具備することを特徴とする基地局装置。
【請求項３】
基地局装置において、複数アンテナ数分に分配されたデータを互いに異なる拡散符号系列で拡散して得られた複数の信号に前記アンテナ毎に固有の互いに直交する制御信号を挿入された複数の信号を前記各アンテナから並列送信し、通信端末装置において、前記各アンテナから並列送信された前記複数の信号を受信して各々逆拡散処理を行う通信システムの前記通信端末装置における送信電力制御方法であって、
前記アンテナ毎に前記制御信号部分の受信電力を各々測定し、測定された複数の受信電力を合成し、合成された受信電力を用いてオープンループ送信電力制御を行うことを特徴と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、オープンループの送信電力制御を行う通信端末装置、基地局装置および送信電力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線伝送システムの多元アクセス方式の一つであるＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式は、情報信号のスペクトルを本来の情報帯域幅に比べて十分に広い帯域に拡散して伝送するため、高い周波数利用効率を図ることができ、多くの利用者を収容できる特徴を有する。
【０００３】
ただし、ＣＤＭＡ方式には、希望の送信局が遠方にあり非希望の送信局（干渉局）が近くにある場合に希望の送信局から送信された信号の受信電力より干渉局から送信された信号の受信電力が大きくなり、処理利得だけでは拡散符号間の相互相関を抑圧できずに通信不能となる遠近問題がある。
【０００４】
このため、ＣＤＭＡ方式を用いたセルラシステムでは、上り回線において各伝送路の状態に応じた送信電力制御が必要となる。また、陸上移動通信において回線品質劣化の原因であるフェージングの対策としても受信電力の瞬時値変動の補償を行う送信電力制御が必要となる。
【０００５】
ここで、多元接続方式におけるデュプレックス方式には、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式とＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式とがある。
【０００６】
ＴＤＤ方式は、同一の無線周波数を上り回線と下り回線とに時間分割して通信を行う方式であり、送受信同一帯域であるから送信波と受信波のフェージング変動の周波数相関性は１である。そして、ＴＤＤ方式は、両者の切り替え時間が十分に短い場合、フェージング変動等の伝搬路状況における相互の時間相関性が高いため、通信端末では、受信電力に基づいて送信電力を制御するオープンループの送信電力制御を行うことができる。
【０００７】
また、上り回線と下り回線とで異なる周波数で通信するＦＤＤ方式においても、通信端末がＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  ＣＨａｎｎｅｌ）を用いて発呼する際に、報知チャネルによって知らされた報知チャネルの送信電力値、基地局での干渉電力値及び基地局受信端での目標電力値と、報知チャネルの受信電力とに基づいてオープンループの送信電力制御によって送信電力値を決定する。
【０００８】
以下、従来のオープンループの送信電力制御を行うＣＤＭＡ方式の基地局及び通信端末について、図面を用いて説明する。
【０００９】
図６は、従来の基地局の構成を示すブロック図である。図６に示す基地局は、送信データを変調する変調部１１と、変調された信号に拡散符号Ａを乗算して拡散する拡散部１２と、信号を送受信するアンテナ１３と、受信信号に拡散符号Ｂを乗算して逆拡散する逆拡散部１４と、逆拡散された信号を復調する復調部１５とから主に構成される。
【００１０】
送信データは、変調部１１にて変調され、拡散部１２にて拡散符号Ａにより拡散され、アンテナ１３から送信される。
【００１１】
アンテナ１３に受信された信号は、逆拡散部１４にて拡散符号Ｂにより逆拡散処理され、復調部１５にて復調され、受信データが取り出される。
【００１２】
図７は、従来の通信端末の構成を示すブロック図である。図７に示す通信端末は、信号を送受信するアンテナ２１と、受信信号に拡散符号Ａを乗算して逆拡散する逆拡散部２２と、逆拡散された信号を復調する復調部２３と、復調結果から受信電力値を測定する受信電力測定部２４と、送信データを変調する変調部２５と、変調された信号に拡散符号Ｂを乗算して拡散する拡散部２６と、受信電力値等に基づいて送信電力制御を行う送信電力制御部２７とから主に構成される。
【００１３】
ここで、受信電力測定部２４は、フェージング等による受信電力値の瞬時変動を抑圧するため、測定された受信電力値に対して平均化処理を行い、受信電力平均値を送信電力制御部２７に出力する。
【００１４】
アンテナ２１に受信された信号は、逆拡散部２２にて拡散符号Ａにより逆拡散処理され、復調部２３にて復調され、受信データが取り出されるとともに、復調結果が受信電力測定部２４に出力される。そして、受信電力測定部２４にて、復調結果から受信電力が測定され、測定結果が送信電力制御部２７に入力され、送信電力制御部２７にて、受信電力値等に基づいて送信電力値が決定される。
【００１５】
送信データは、変調部２５にて変調され、拡散部２６にて拡散符号Ｂにより拡散処理され、決定された送信電力値に基づいて送信電力制御部２７にて電力を増幅され、アンテナ２１から無線送信される。
【００１６】
このように、従来の無線伝送システムでは、基地局が１本のアンテナから信号を送信し、通信端末が受信信号の受信電力に基づいてオープンループの送信電力制御を行っている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の無線伝送システムの通信端末は、測定された受信電力値に対して平均化処理を行うため、フェージング変動が遅い場合等に、瞬時変動を抑圧して高精度な受信電力平均値を算出するまでに時間がかかり、高速かつ高精度なオープンループの送信電力制御を行うことができないという問題を有する。
【００１８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、フェージング変動が遅い場合であっても、高速かつ高精度に受信電力平均値を算出でき、高速かつ高精度なオープンループの送信電力制御を行うことができる通信端末装置、基地局装置および送信電力制御方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の通信端末装置は、基地局装置において、複数アンテナ数分に分配されたデータを互いに異なる拡散符号系列で拡散して得られた複数の信号に前記アンテナ毎に固有の互いに直交する制御信号を挿入された複数の信号を前記各アンテナから並列送信し、通信端末装置において、前記各アンテナから並列送信された前記複数の信号を受信して各々逆拡散処理を行う通信システムの前記通信端末装置であって、前記アンテナ毎に前記制御信号部分の受信電力を各々測定する測定手段と、測定された複数の受信電力を合成して合成受信電力を得る合成手段と、前記合成受信電力を用いてオープンループ送信電力制御を行う送信電力制御手段と、を具備する構成を採る。
【００２３】
本発明の基地局装置は、複数アンテナと、前記アンテナ数分に分配するデータ分配手段と、前記分配された複数のデータを互いに異なる拡散符号系列で拡散する拡散手段と、前記拡散された複数の信号に前記アンテナ毎に固有の互いに直交する制御信号を挿入して前記各アンテナから上記通信端末装置に並列送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【００２６】
これらの構成により、互いに直交する信号を異なるアンテナから送信することができるので、通信端末にてフェージング状況が互いに独立している複数の受信信号の受信電力を測定し、瞬時変動を抑圧するまでの時間を短縮することができ、フェージング変動が遅い場合であっても、高速かつ高精度なオープンループの送信電力制御を行うことができる。
【００３２】
本発明の送信電力制御方法は、基地局装置において、複数アンテナ数分に分配されたデータを互いに異なる拡散符号系列で拡散して得られた複数の信号に前記アンテナ毎に固有の互いに直交する制御信号を挿入された複数の信号を前記各アンテナから並列送信し、通信端末装置において、前記各アンテナから並列送信された前記複数の信号を受信して各々逆拡散処理を行う通信システムの前記通信端末装置における送信電力制御方法であって、前記アンテナ毎に前記制御信号部分の受信電力を各々測定し、測定された複数の受信電力を合成し、合成された受信電力を用いてオープンループ送信電力制御を行うこととした。
【００３３】
この方法により、基地局側にて互いに直交する信号を異なるアンテナから送信し、通信端末側にてフェージング状況が互いに独立している複数の受信信号の受信電力を測定することにより、瞬時変動を抑圧するまでの時間を短縮することができ、フェージング変動が遅い場合であっても、高速かつ高精度なオープンループの送信電力制御を行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、基地局側にて、互いに直交する信号を異なるアンテナから並列に無線送信し、通信端末側にて、各受信信号の受信電力を測定して合成し、合成した受信電力に基づいてオープンループの送信電力制御を行うことである。
【００３５】
以下、本発明の各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。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における基地局の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、説明を簡単にするために基地局の送信系列を２系列とする。
【００３７】
図１に示す基地局において、データ分配部１０１は、送信データをアンテナの数に分配する。データの分配方法は、データをシリアル／パラレル変換により分配する方法、あるいは同一データがそれぞれのアンテナから送信されるように単に分配する方法等がある。
【００３８】
変調部１０２及び変調部１０３は分配された送信データを変調し、拡散部１０４は変調された信号に拡散符号Ａ１を乗算して拡散し、拡散部１０５は変調された信号に拡散符号Ａ２を乗算して拡散する。ここで、拡散符号Ａ１と拡散符号Ａ２とは互いに直交する符号である。互いに直交する拡散符号を乗算することにより、拡散部１０４の出力信号と拡散部１０５の出力信号とは互いに直交関係にある。
【００３９】
アンテナ１０６は拡散部１０４の出力信号を無線送信し、アンテナ１０７は拡散部１０５の出力信号を無線送信する。また、アンテナ１０６及びアンテナ１０７は、通信端末から送信された信号を受信する。
【００４０】
逆拡散部１０８は受信信号に拡散符号Ｂを乗算して逆拡散し、復調部１０９は逆拡散された信号を復調して受信データを取り出す。
【００４１】
次に、図１の基地局において送受信される信号の流れについて説明する。送信データはデータ分配部１０１にて複数アンテナ数分に分配され、変調部１０２及び変調部１０３にて変調され、拡散部１０４及び拡散部１０５に入力される。そして、分配された各データは、拡散部１０４及び拡散部１０５にて、互いに直交する拡散符号系列でそれぞれ拡散される。
【００４２】
この拡散された信号は、アンテナ１０６及びアンテナ１０７から並列送信される。なお、異なるアンテナから並列送信された無線信号は、互いに独立したフェージング変動を受ける。
【００４３】
アンテナ１０６及びアンテナ１０７に受信された信号は、逆拡散部１０８にて拡散符号Ｂにより逆拡散処理される。逆拡散された信号は、復調部１０９にて復調され、受信データが取り出される。
【００４４】
次に、上記実施の形態における通信端末の構成について、図２に示すブロック図を用いて説明する。
【００４５】
図２に示す通信端末において、アンテナ２０１は信号を無線送信し、基地局から送信された信号を受信する。逆拡散部２０２及び逆拡散部２０３は、受信信号をそれぞれ送信側で用いた拡散符号Ａ１及び拡散符号Ａ２と同一の符号を乗算して逆拡散する。復調部２０４は拡散符号Ａ１で逆拡散された信号を復調し、復調部２０５は拡散符号Ａ２で逆拡散された信号を復調し、データ構成部２０６は復調されたデータを分配される前のデータの形に戻す。
【００４６】
受信電力測定部２０７は復調部２０４の復調結果から受信電力を測定して平均化し、受信電力測定部２０８は復調部２０５の復調結果から受信電力を測定して平均化する。なお、一般に、受信電力測定部２０７及び受信電力測定部２０８は、パイロットシンボル（Ｐｉｌｏｔ  Ｓｙｍｂｏｌ）やミッドアンブル（Ｍｉｄａｍｂｌｅ）等の既知信号部分の受信電力を測定する。
【００４７】
受信電力合成部２０９は、受信電力測定部２０７及び受信電力測定部２０８にて算出された受信電力平均値を合成する。受信電力の合成方法は、単純に加算する方法、あるいは、各受信電力に重み付けをした後に加算する方法等がある。各データの受信電力に重み付けをして加算する場合、単に各データの受信電力を加算した値を用いる場合に比べて、より精度良く送信電力を制御することができる。
【００４８】
変調部２１０は送信データを変調し、拡散部２１１は変調された信号に拡散符号Ｂを乗算して拡散する。送信電力制御部２１２は合成された受信電力平均値等に基づき、以下に示す式（１）により送信電力値ＰＵＥを決定し、送信信号の電力を当該送信電力値に増幅する。
【００４９】
ここで、式（１）において、Ｌｐは基地局の送信電力値と受信電力合成部２０９にて合成された受信電力平均値との差である伝播ロスであり、ＩＢＴＳは基地局での干渉電力値であり、Ｃは定数である。なお、通信端末装置は、基地局装置からレイア３を通じてＣの値を教えられる。
（数１）
ＰＵＥ＝Ｌｐ＋ＩＢＴＳ＋Ｃ                                        …（１）
【００５０】
次に、図２の通信端末において送受される信号の流れについて説明する。アンテナ２０１に受信された信号は、逆拡散部２０２にて拡散符号Ａ１により逆拡散処理され、逆拡散部２０３にて拡散符号Ａ２により逆拡散処理される。拡散符号Ａ１により逆拡散された信号は復調部２０４にて復調され、復調結果が受信電力測定部２０７に入力され、拡散符号Ａ２により逆拡散された信号は復調部２０５にて復調され、復調結果が受信電力測定部２０８に入力される。復調された各信号はデータ構成部２０６にて分配される前のデータの形に戻され、受信データとなる。
【００５１】
また、受信電力測定部２０７にて、復調部２０４の復調結果から受信電力が測定され、受信電力測定部２０８にて、復調部２０５の復調結果から受信電力が測定され、各受信電力の測定結果が受信電力合成部２０９に入力される。
【００５２】
そして、受信電力合成部２０９にて各受信電力値が合成され、送信電力制御部２１２にて、合成された受信電力、基地局の送信電力値、及び、基地局での目標受信電力値に基づいて送信電力値が決定される。
【００５３】
送信データは、変調部２１０にて変調され、拡散部２１１にて拡散符号Ｂにより逆拡散処理される。そして、逆拡散後の送信信号は、送信電力制御部２１２にて当該送信電力値に増幅され、アンテナ２０１から無線送信される。
【００５４】
このように、基地局側にて１つの信号を互いに異なるアンテナから送信することにより、通信端末側にてフェージング状況が互いに独立している複数の信号を受信して合成できるので、ダイバーシチ効果により品質を向上させることができる。
【００５５】
また、通信端末側にてフェージング状況が互いに独立している複数の信号の受信電力をそれぞれ測定し、各受信電力を合成した値に基づいてオープンループの送信電力制御を行うことにより、各経路を考慮した高精度の送信電力制御を行うことができ、制御誤差を小さくすることができる。
【００５６】
さらに、基地局側にて互いに直交する信号を異なるアンテナから送信することにより、瞬時変動を抑圧するまでの時間を短縮することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、各送信信号を直交させる方法として、各送信信号に互いに直交する拡散符号を乗算する方法を用いて説明したが、本発明は、例えば、直交する送信信号に同一の拡散符号を乗算する等、他の方法を用いて各送信信号を直交させても同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（実施の形態２）
ここで、通信端末がオープンループの送信電力制御を行うためには、基地局の送信電力を認識する必要がある。ＢＣＨ（報知チャネル）、ＰＣＨ（ページングチャネル）、ＦＡＣＨ（下りアクセスチャネル）等の制御信号の送信電力は固定であるため、通信中に基地局から送信電力を示す情報を得る必要がない。
【００５９】
すなわち、通信端末は、制御信号の受信電力を測定してオープンループの送信電力制御を行うことにより演算量の削減を図ることができる。実施の形態２では、送信系列が２系列である基地局が２種類の制御信号を互いに異なるアンテナから送信する場合について説明する。
【００６０】
図３は、実施の形態２に係る基地局の構成を示すブロック図である。但し、図３に示す基地局において、図１の基地局と共通する構成部分については、図１と同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
拡散部３０１は第１制御信号に拡散符号Ａ３を乗算して拡散し、拡散部３０２は第２制御信号に拡散符号Ａ４を乗算して拡散する。
【００６２】
アンテナ１０６は拡散部１０４の出力信号及び拡散部３０１の出力信号を多重して無線送信し、アンテナ１０７は拡散部１０５及び拡散部３０２の出力信号の出力信号を多重して無線送信する。また、アンテナ１０６及びアンテナ１０７は、通信端末から送信された信号を受信する。
【００６３】
図４は、本実施の形態に係る通信端末の構成を示すブロック図である。但し、図４に示す通信端末において、図２の通信端末と共通する構成部分については、図２と同一符号を付して説明を省略する。
【００６４】
逆拡散部４０１及び逆拡散部４０２は、受信信号をそれぞれ送信側で用いた拡散符号Ａ３及び拡散符号Ａ４と同一の符号を乗算して逆拡散する。
【００６５】
受信電力測定部２０７は逆拡散部４０１の逆拡散結果から受信電力を測定して平均化し、受信電力測定部２０８は逆拡散部４０２の逆拡散結果から受信電力を測定して平均化する。
【００６６】
図５は、本実施の形態に係る無線伝送路の信号構成を説明する図である。
【００６７】
ここで、制御信号には、ＢＣＨ及びＰＣＨのように絶えず（ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ）送信されるものと、ＦＡＣＨのように間欠的に送信されるものがある。なお、ＦＡＣＨは、通信端末装置から送信されたＲＡＣＨのアクセス要求に対して送信される。
【００６８】
図５では、第１制御信号５０１が絶えず送信される信号（例えばＢＣＨ）であり、第２制御信号５０２が間欠送信される信号（例えばＦＡＣＨ）である場合を示す。
【００６９】
図５に示すように、アンテナ１０６からは、個別チャネルの信号（ＤＣＨ）５０１と第１制御信号（ＣＣＨ１）５０２とが多重送信され、アンテナ１０７からは、個別チャネルの信号（ＤＣＨ）５０３と第２制御信号（ＣＣＨ２）５０４とが多重送信される。
【００７０】
そして、個別チャネルの信号５０１は、ミッドアンブル５１１とともに送信され、第１制御信号５０２はミッドアンブル５１２とともに送信される。また、個別チャネルの信号５０３は、ミッドアンブル５１３とともに送信され、第２制御信号５０４はミッドアンブル５１４とともに送信される。
【００７１】
ここで、受信品質を維持するためには、オープンループの送信電力制御をスロット単位で絶えず行うことが望ましい。これに対し、制御信号が間欠に送信されると、当該制御信号が送信されない区間ではオープンループの送信電力制御を行うことができない。
【００７２】
そこで、図５に示すように、第２制御信号５０４が送信されないスロットではミッドアンブル５１４のみを送信する。これにより、制御信号を間欠送信する場合であっても、オープンループの送信電力制御をスロット単位で絶えず行うことができ、受信品質の維持を図ることができる。
【００７３】
このように、通信端末側にてフェージング状況が互いに独立している複数の制御信号の受信電力をそれぞれ測定し、各受信電力を合成した値に基づいてオープンループの送信電力制御を行うことにより、制御信号の送信電力は固定であることから、通信中に基地局から送信電力を示す情報を得る必要がなく、演算量の削減を図ることができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、制御信号の例としてＢＣＨ、ＰＣＨ及びＦＡＣＨを挙げたが、実際の通信における制御信号はこれらに限られず、また、本発明は、他の制御信号を用いてもオープンループの送信電力制御を行うことができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、各スロットにおいてミッドアンブルを送信する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、送受信間で既知である信号を各スロットにおいて送信れば同様の効果を得ることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基地局側にて互いに直交する信号を異なるアンテナから送信し、通信端末側にてフェージング状況が互いに独立している複数の受信信号の受信電力を測定することにより、瞬時変動を抑圧するまでの時間を短縮することができ、フェージング変動が遅い場合であっても、高速かつ高精度なオープンループの送信電力制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る基地局の構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態に係る通信端末の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態２に係る基地局の構成を示すブロック図
【図４】上記実施の形態に係る通信端末の構成を示すブロック図
【図５】上記実施の形態に係る無線伝送路の信号構成を説明する図
【図６】従来の基地局の構成を示すブロック図
【図７】従来の通信端末の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１  データ分配部
１０２、１０３  変調部
１０４、１０５  拡散部
１０６、１０７  アンテナ
１０８  逆拡散部
１０９  復調部
２０１  アンテナ
２０２、２０３  逆拡散部
２０４、２０５  復調部
２０６  データ構成部
２０７、２０８  受信電力測定部
２０９  受信電力合成部
２１０  変調部
２１１  拡散部
２１２  送信電力制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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