(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局のCDMA送信機における送信機利得を安定化する送信機利得安定化装置において、
送信ベースバンド信号の平均電力値を出力する第１の平均手段、
送信ベースバンド信号を入力され、変調、周波数変換、高周波増幅を行う無線部、
無線部から出力する送信信号の電力を検出する送信電力検出部、
前記検出した送信電力の平均値を出力する第２の平均手段、
前記各平均手段から出力する送信ベースバンド信号の平均電力と検出した送信電力とを比較し、比較結果に基づいて無線部における利得を調整する第１の利得調整部、
前記ベースバンド信号の平均電力と設定値を比較し、平均電力が設定値より小さいとき利得安定化制御を停止する手段、
を備えたことを特徴とする送信機利得安定化装置。
【請求項２】
ベースバンド信号の平均電力と検出送信電力の差が設定レベル以上の場合、送信電力異常信号を出力する手段、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の送信機利得安定化装置。
【請求項３】
基地局のCDMA送信機における送信機利得を安定化する送信機利得安定化装置において、
送信ベースバンド信号の平均電力値を出力する第１の平均手段、
送信ベースバンド信号を入力され、変調、周波数変換、高周波増幅を行う無線部、
無線部から出力する送信信号の電力を検出する送信電力検出部、
前記検出した送信電力の平均値を出力する第２の平均手段、
前記各平均手段から出力する送信ベースバンド信号の平均電力と検出した送信電力とを比較し、比較結果に基づいて無線部における利得を調整する第１の利得調整部、
無線部内に設けられた第２の利得調整部、
該第２の利得調整部により無線部の利得を調整したとき、該調整利得が前記第１の利得調整部による比較結果に反映しないようにする調整利得キャンセル手段、
を備えたことを特徴とする送信機利得安定化装置。
【請求項４】
前記調整利得キャンセル手段は、
検出送信電力値を前記調整利得分、逆方向に補正し、あるいは、ベースバンド信号の平均電力値を前記調整利得分、同方向に補正することを特徴とする請求項３記載の送信機利得安定化装置。
【請求項５】
基地局のCDMA送信機における送信機利得を安定化する送信機利得安定化装置において、
送信ベースバンド信号の平均電力値を出力する第１の平均手段、
送信ベースバンド信号を入力され、変調、周波数変換、高周波増幅を行う無線部、
無線部から出力する送信信号の電力を検出する送信電力検出部、
前記検出した送信電力の平均値を出力する第２の平均手段、
前記各平均手段から出力する送信ベースバンド信号の平均電力と検出した送信電力とを比較し、比較結果に基づいて無線部における利得を調整する第１の利得調整部、
前記送信電力検出部で検出した送信電力の検出誤差を、ベースバンド信号の平均電力値とピーク電力値とに基づいて補正する送信電力補正手段、
を備えたことを特徴とする送信機利得安定化装置。
【請求項６】
前記送信電力補正手段は、
ベースバンド信号の平均電力値とピーク電力値の組み合わせに応じた検出誤差を予め測定して記憶するテーブル、
ベースバンド信号の平均電力値とピーク電力値を検出する検出部、
検出されたベースバンド信号の平均電力値とピーク電力値に応じた検出誤差をテーブルより読み出し、該検出誤差に基づいて検出送信電力値を補正する補正部、
を備えたことを特徴とする請求項５記載の送信機利得安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は送信機利得安定化装置に係わり、特に、DS-CDMA(Direct Sequence
Code  Division Multiple Access:直接拡散符号分割多重接続)技術を用いた移動通信システムの無線基地局送信機における送信機利得安定化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤレスマルチメディア通信を実現する次世代の移動通信システムとして、DS-CDMA技術を用いた移動通信システムの開発が進められている。かかるCDMA移動通信システムにおいて、基地局は制御情報やユーザ情報を拡散符号で多重して伝送し、各移動局は基地局より指定された拡散符号を用いて情報を拡散して伝送する。
図１３は制御チャネル及び複数のユーザチャネルの送信データを符号多重して伝送する基地局装置のCDMA送信機の構成図である。図中、１１1〜１１nはそれぞれ制御チャネル、ユーザチャネルの拡散変調部であり、それぞれ、フレーム生成部２１、フレームデータを並列データに変換する直列／並列変換部（S/P変換部）２２、拡散回路２３を備えている。
【０００３】
フレーム生成部２１は、直列の送信データＤ1を発生する送信データ発生部２１ａ、パイロット信号Ｐを発生するパッロット信号発生部２１ｂ、直列データＤ1を所定ビット数毎にブロック化し、その前後にパイロット信号Ｐを挿入してフレーム化するフレーム化部２１ｃを備えている。パイロット信号はたとえばオール”１”で、伝送による位相回転量を受信機において認識してデータにその分逆方向に位相回転を施すためのものである。
S/P変換部２２はフレームデータ（パイロット信号及び送信データ）を１ビットづつ交互に振り分けて同相成分（Ｉ成分：In-Phase compornent)データと直交成分（Ｑ成分：Quadrature compornent)データの２系列ＤI，ＤQに変換する。  拡散回路２３は基地局固有のｐｎ系列（ロングコード）を発生するｐｎ系列発生部２３ａ、制御チャネルやユーザチャネル固有の直交ゴールド符号(ショートコード）を発生するショートコード発生器２３ｂ、ロングコードとショートコードのEOR（排他的論理和）を演算して拡散符号Ｃ1を出力するEXOR回路２３ｃ、２系列のデータＤI，ＤQ（シンボル）と拡散符号Ｃ1の排他的論理和を演算して拡散変調するEXOR回路２３ｄ、２３ｅを備えている。
【０００４】
１２ｉは各制御チャネル、ユーザチャネルの拡散変調部１１1〜１１nから出力されるＩ成分の拡散変調信号ＶIを合成してＩ成分の符号多重信号ΣＶIを出力する合成部、１２ｑは各拡散変調部１１1〜１１nから出力されるＱ成分の拡散変調信号ＶQを合成してＱ成分の符号多重信号ΣＶQを出力する合成部、１３ｉ，１３ｑは各符号多重信号ΣＶI，ΣＶQの帯域を制限するＦＩＲ構成のチップ整形フィルタ、１４ｉ，１４ｑは各フィルタ１３ｉ，１３ｑの出力をＤＡ変換するＤＡコンバータ、１５はＩ，Ｑ成分の符号多重信号ΣＶI，ΣＶQにQPSK直交変調を施して出力する直交変調器、１６は直交変調器の出力信号周波数を無線周波数に変換すると共に高周波増幅して送出する送信回路、１７はアンテナである。
【０００５】
図１４はCDMA受信機の構成例で、各ブランチからの出力を最大比合成し、合成結果によりデータ判定するダイバーシティ構成を有している。各ブランチＢ１，Ｂ２の無線部３１は、アンテナ３０により受信した高周波信号をベースバンド信号に周波数変換(RF→IF変換)する。直交検波器３２はベースバンド信号を直交検波し、同相成分（Ｉ成分)データと直交成分（Ｑ成分)データを出力する。直交検波器３２において、３２ａは受信キャリア発生部、３２ｂは受信キャリアの位相をπ/2シフトする位相シフト部、３２ｃ，３２ｄは乗算器でありベースバンド信号に受信キャリアを乗算してＩ成分信号及びＱ信号成分を出力するものである。ローパスフィルタ(LPF)３３ａ，３３ｂは出力信号の帯域を制限し、ＡＤ変換器３５ａ，３５ｂはＩ成分信号、Ｑ成分信号をそれぞれディジタル信号に変換し、サーチャ３６と各フィンガー部３７ａ1〜３７ａ4と受信電力測定部３８に入力する。
【０００６】
サーチャ３６はマルチパスの影響を受けた直接拡散信号（DS信号）が入力すると、マッチトフィルタ（図示せず）を用いて自己相関演算を行ってマルチパスを検出し、各パスにおける逆拡散開始のタイミングデータ及び遅延時間調整データをフィンガー部３７ａ1〜３７ａ4に入力する。各フィンガー部３７ａ1〜３７ａ4の逆拡散／遅延時間調整部４１は、所定のパスを介して到来する直接波あるいは遅延波に拡散符号と同じ符号を用いて逆拡散処理を施してダンプ積分し、しかる後、パスに応じた遅延処理を施し、パイロット信号（参照信号）と情報信号の２種類の信号を出力する。位相補償部（チャネル推定部）４２はパイロット信号のＩ成分、Ｑ成分をそれぞれ所定スロット数分電圧平均して、チャネル推定信号Ｉt，Ｑtを出力する。同期検波部４３は受信信号に含まれるパイロット信号と既知のパイロット信号間の位相差θに基づいて、逆拡散された情報信号I′、Q′の位相を元に戻す。すなわち、チャネル推定信号Ｉt，Ｑtは位相差θのcos成分、sin成分であるから、同期検波部４３はチャネル推定信号(It，Qt)を用いて次式
【数１】
0003739985.tif 000002
により受信情報信号(I′,Q′)に位相回転処理を施して受信情報信号(I,Q)の復調(同期検波)を行う。
【０００７】
RAKE合成部３７ｂは各フィンガー部３７ａ1〜３７ａ4から出力する信号を合成し、乗算部３７ｄはRAKE合成出力に受信電力に応じた重みを乗算してして出力する。最大比合成部３９は受信電力の大きさに応じた割合で各ブランチ出力を合成し、判定部４０は最大比合成出力に基づいてデータ判定を行う。
ところで、DS-CDMAでは、全ユーザー（全チャンネル）が基地局との間で同じ周波数帯域を使用している。このため、移動機（移動局）が基地局に対して送信する場合、近くにいる移動局と遠くにいる移動局が同じパワーで送信すると、近くにいる移動局の送信パワーが必要以上に大きくなり、他の移動局の干渉になるという遠近問題が発生する。このため、移動局送信／基地局受信の上り回線において、基地局での受信パワーが一定となるように各移動局の送信電力を制御する送信電力制御が従来より行われている。
【０００８】
図１５は、上り回線閉ループ送信電力制御の説明図である。移動局１において、拡散変調部１ａは基地局から指定された所定チャネルに応じた拡散コードを用いて送信データを拡散変調し、電力増幅器１ｂは、拡散変調後に直交変調、周波数変換などの処理を施されて入力した信号を増幅してアンテナより基地局２に向けて送信する。基地局２において、各パスに応じたフィンガー部の逆拡散部２ａは割り当てられたパスを介して到来する遅延信号に逆拡散処理を施し、RAKE復調部２ｂは各フィンガーから出力する信号を合成し、合成信号を各ブランチの受信電力に応じた重みで最大比合成し、最大比合成信号に基づいて受信データの"1"、 "0"を判定する。
【０００９】
SIR測定部２ｃは、受信信号(Signal)と熱雑音を含む干渉信号（Interference)との電力比(SIR:Signal Interference Ratio)を測定する。比較部２ｄは目標SIRと測定SIRを比較し、測定SIRが目標SIRより大きければTPC(Transmissinon Power Control )ビットで送信電力を1dB下げるコマンドを作成し、測定SIRが小さければTPCビットで送信電力を1dB上げるコマンドを作成する。目標SIRは、BERが例えば10-3(1000回に1回の割合でエラー発生)を得るために必要なSIR値であり、目標SIR設定部２ｅより比較部２ｄに入力される。拡散変調部２ｆは送信データ及び TPCビットを拡散変調する。拡散変調後、基地局２はDA変換、直交変調、周波数変換、電力増幅などの処理を施してアンテナより移動局１へ向けて送信する。移動局１の逆拡散部１ｃは、基地局２から受信した信号に逆拡散処理を施し、RAKE復調部１ｄは受信データ、TPCビットを復調し、該TPCビットで指示されたコマンドに従って電力増幅器１ｂの送信電力を制御する。尚、基地局２は以上の制御と並行して測定SIRと目標SIRの大小に基づいて各移動局に送信する信号レベルの制御を行う。
【００１０】
移動局１及び基地局２は以上の送信電力制御を１スロット毎に行う。図１６（ａ）は移動局１から基地局２への上り信号のフレーム／スロット構成説明図であり、１フレーム（10msec）は、15個の667μsecのスロットＳ0〜Ｓ14で構成され、各スロットは10シンボルで構成されている。Ｉ成分用フレームを構成する各スロットは10シンボルの情報を送信し、Ｑ成分用フレームを構成する各スロットは６シンボルの参照信号（パイロット）、その他の信号を送る。SIR測定部２ｃは１スロット毎にＱ成分用フレームの各スロットに含まれる6シンボルの参照信号を用いてSIRを測定し、比較部２ｄは測定SIRと目標SIRの大小に応じて前述のようにTPCビットで送信電力制御コマンドを作成する。基地局２はこの送信電力制御コマンドを、図１６（ｂ）に示すように667μs毎に移動局１に送信し、移動局１はこのコマンドに従って送信電力を制御する。以上のように、制御周期は
Ｔslot=0.667msであるため瞬時変動に追従できる。
【００１１】
又、DS-CDMAでは、複数の無線基地局が同一の搬送波を共有する。このため、各基地局の送信電力は他基地局への干渉とならないように、正確にコントロールする必要がある。加えて、基地局装置の無線部はアナログ構成であるため利得が特性のバラツキ、温度、経年によって変化する。このため特性のバラツキ、温度、経年変化に関係なく利得を安定化する必要がある。
従来のCDMA以外の通信方式では、指定送信電力が搬送波毎に与えられるため、送信出力を検波し、指定送信電力に検波器の出力が等しくなるように帰還ループを形成して利得制御、すなわち、送信電力制御を行う。しかし、CDMA通信方式では、従来の通信方式のように指定送信電力は一定でなく、多重するユーザ数(チャンネル数)や各ユーザの送信電力によって変化する。以上より、従来の基地局のCDMA送信機は帰還ループによる利得の安定化を行えず、例えば、無線部の温度補償により送信電力安定化を図っている。
【００１２】
図１７は温度補償回路を備えた無線部の構成例であり、１６ａは直交変調器１５から出力されるベースバンド信号をＲＦ信号にアップコンバートする周波数変換器、１６ｂは周波数変換器から出力されるＲＦ信号レベルを可変する可変減衰器または可変増幅器等のレベル制御回路（可変減衰器として説明する）、１６ｃは可変減衰器に無線部の温度に応じた出力電力補正信号を入力する温度補償回路、１６ｄは可変減衰器から出力される信号を増幅してアンテナ１７に入力する電力増幅器である。図１８に示すように、無線部が常温ｔ0において出力電力Ｌ0を出力し、温度によって実線で示すように出力レベルが変化する温度特性を備えている場合、温度によらず出力Ｌ0を一定にするには点線で示すように可変減衰器１６ｂの減衰度（利得）を制御すれば良い。そこで、温度補償回路１６ｃは予め内蔵の温度補償テーブルに温度と減衰度の対応を記憶しておき、現在の周囲温度に応じた減衰度をテーブルより求めて可変減衰器１６ｂに入力して温度によらず一定の出力が得られるように制御する。このため、温度補償回路１６ｃは、温度補償テーブル16c-1、温度検出部16c-2、ＡＤ変換器16c-3、レベル制御部16c-4を備えている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、温度補償による利得安定化方法では、無線部を構成する素子の個体差により高精度の制御ができず、しかも、経年変化に対して有効でない問題がある。このため、CDMA移動通信システムの無線基地局送信機においても、従来の無線方式と同様に基準の送信電力を基に帰還ループによって送信機の利得を安定化することが要望されている。
以上から本発明の目的は、CDMA移動通信システムの無線基地局送信機における利得をフィードバック制御により安定に制御することである。
本発明の別の目的は、無線基地局送信機の利得を高精度に安定化することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の送信機利得安定化装置は基地局のCDMA送信機に設けられ、(1) 送信ベースバンド信号の平均電力値を出力する第１の平均手段、(2) 送信ベースバンド信号を入力され、変調、周波数変換、高周波増幅を行う無線部、(3) 無線部から出力する送信信号の電力を検出する送信電力検出部、(4) 前記検出した送信電力の平均値を出力する第２の平均手段、(5) 前記各平均手段から出力する送信ベースバンド信号の平均電力と検出した送信電力とを比較し、比較結果に基づいて無線部における利得を調整するの第１の利得調整部、を備えている。
【００１５】
基地局のCDMA送信機において、送信ベースバンド信号は各チャンネルの拡散信号を合成したものでディジタル処理により得られ、温度変化、経年変化、特性のバラツキに関係しない。一方、無線部はアナログ構成になっており温度変化、経年変化、特性のバラツキにより利得が変化し、送信電力が変化する。そこで、送信ベースバンド信号の平均電力を基準電力とし、送信電力検出部により送信電力を検出し、第１の利得調整部は検出した送信電力が基準電力と一致するように無線部の利得を調整する。すなわち、第１の利得調整部は、基準電力と送信電力の差平均を演算し、該差平均に基づいて送信ベースバンド信号の振幅値を調整して無線部の利得を制御する。
以上により、無線基地局送信機の利得をフィードバック制御により高精度に安定化することができる。又、送信ベースバンド信号の電力値や検出した送信電力値、電力比較結果を平均化することにより、これらをユーザの増減、各ユーザの送信電力の変動に追従しないようにでき、精度の高い利得制御ができる。
【００１６】
又、本発明の送信機利得安定化装置は、ベースバンド信号の平均電力と設定値を比較し、平均電力が設定値より小さいとき利得安定化制御を停止する手段を備えている。基地局CDMA送信機における送信電力のダイナミックレンジは50dB程度におよぶため電力値を表現するビット数が長くなり、回路規模が増大する。回路規模の増大を防止するために、電力表現ビット数を削減するが、ビット削減は低送信電力時における電力表現の誤差を生む。そこで、ベースバンド信号の平均電力が設定値より小さい低送信電力時に利得安定化制御を停止する。これにより、回路規模の増大を防止しつつ、利得制御の精度劣化を防止できる。
【００１７】
又、本発明の送信機利得安定化装置は、無線部内に第２の利得調整部により無線部の利得を調整したとき、この調整利得が第１の利得調整部による比較結果に反映しないようにする調整利得キャンセル手段を備えている。無線部には送信電力増幅器が接続され、送信信号はここで電力増幅されてアンテナより放射される。この送信電力増幅器のゲイン特性は基地局送信機毎に変動する。この変動を吸収するために、第２の利得調整部において送信電力を微調整する。ところで、送信機利得安定化装置はかかる微調整による利得の変動を打ち消すように動作し、結果的に微調整が無効になってしまう。そこで、調整利得キャンセル手段は検出送信電力値を前記調整利得分、調整方向と逆方向に補正してフィードバックし、あるいは、フィードバック系の基準電力を前記調整利得分、調整方向と同方向に補正する。これにより、第２利得調整部における調整利得がフィードバック制御でキャンセルされることはなく、しかも、フィードバック制御により無線部の温度変化、経年変化に起因する利得変動を安定化することができる。
【００１８】
又、本発明の送信機利得安定化装置は、送信電力検出部で検出した送信電力に含まれる検出誤差を、ベースバンド信号の平均電力値とピーク電力値とに基づいて補正する検出電力補正手段を備えている。送信電力検出器に検出された送信電力値には送信信号のクレストファクタ(平均電力とピーク電力の比)に応じた検出誤差が含まれる。そこで、本発明の送信機利得安定化装置は、平均電力値とピーク電力値の組み合わせに応じた検出誤差を予め測定してテーブル化しておき、ベースバンド信号の平均電力値とピーク電力値を検出し、該検出した平均電力値とピーク電力値に応じた検出誤差をテーブルより読み出し、該検出誤差に基づいて検出器で検出した送信電力値を補正する。これにより、クレストファクタに応じて検出誤差を補正することができ、精度の高い利得安定化制御ができる。
【００１９】
又、本発明の送信機利得安定化装置は、ベースバンド信号の平均電力と検出電力の差が設定レベル以上の場合、送信電力異常信号を出力する手段を備えている。CDMA送信機の送信電力は、ユーザ数、各ユーザの送信電力により変化する。このため、送信出力異常が発生しているかどうかは、検出した送信電力値からだけでは判らない。そこで、本発明の送信機利得安定化装置は、基準電力値と検出送信電力値との差分を求め、これがしきい値を超えたとき送信出力異常と判定する。このようにすれば、確実に送信出力異常を検出できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（Ａ）本発明の概略
図１は送信機利得安定化部を備えた基地局のCDMA送信機の概略構成図である。５１は各チャンネルCH1〜CHnの拡散データを加算して送信ベースバンド信号Ｓaを出力する多重信号生成部で、図１３の合成部１２ｉ，１２ｑに対応するもの、５２は本発明にかかわる送信機利得安定化部、５３は無線部で、送信ベースバンド信号Ｓaを入力され、変調、周波数変換、高周波増幅して出力するものである。
送信機利得安定化部５２において、６１は基準電力発生部で、送信ベースバンド信号の電力を演算して出力する電力演算部６１ａ、送信ベースバンド信号の平均電力を算出し、該平均電力を基準電力Ｐrとして出力する平均電力出力部６１ｂを有している。６２は無線部５３から出力する送信信号Ｓbの電力を検出する送信電力検出部、６３は検出した送信電力の平均値Ｐtを出力する平均電力出力部、６６は各平均電力出力部６１ｂ，６３から出力する基準電力Ｐrと検出送信電力Ｐtを比較し、比較結果に基づいて無線部５３における利得を調整する利得調整部であり、基準電力と検出送信電力の差の平均を出力する差平均出力部６６ａ、該差平均に基づいて送信ベースバンド信号Ｓaの振幅値を調整する振幅調整部６６ｂを備えている。
【００２１】
多重信号生成部５１から出力する送信ベースバンド信号Ｓaは各チャンネルの拡散信号を合成したものでディジタル処理により得られ、温度変化、経年変化、特性のバラツキに関係しない。一方、無線部５３は、ＤＡ変換器、QPSK直交変調器、周波数変換器、高周波増幅器などのアナログ構成になっており、温度変化、経年変化、特性のバラツキにより利得が変化し、送信電力が変化する。そこで、送信機利得安定化部５２の利得調整部６６は、多重信号生成部５１から出力する送信ベースバンド信号Ｓaの平均電力を基準電力Ｐrとすると共に、送信電力検出部６２で送信電力Ｐtを検出し、該検出送信電力Ｐtが基準電力Ｐrと一致するように無線部５３の利得を調整する。すなわち、利得調整部６６において、差平均出力部６６ａは基準電力Ｐrと送信電力Ｐtの差平均を演算し、振幅調整部６６ｂは該差平均に基づいて送信ベースバンド信号Ｓaの振幅値を調整して無線部５３の利得を制御する。
以上により、無線基地局送信機における無線部５３の利得をフィードバック制御により高精度に安定化することができる。又、送信ベースバンド信号の電力値や検出した送信電力値、電力比較結果を平均化することにより、これらの値をユーザの増減、各ユーザの送信電力の変動に追従しないようにでき、精度の高い利得制御ができる。
【００２２】
（Ｂ）第１実施例
図２は第１実施例の送信機利得安定化部を含むCDMA送信機の要部構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付している。多重信号合成部５１は、制御チャネル、ユーザチャネル毎に各拡散部で拡散された送信データの同相成分CH1(I),CH2(I),・・・,CHn(I)を合成する合成部５１ｉ及び送信データの直交成分CH1(Q),CH2(Q),・・・,CHn(Q)を合成する合成部５１ｑを備えている。送信機利得安定化部５２の基準電力発生部６１は、送信ベースバンド信号Ｓa（＝I＋ｊQ）の電力Ｐを次式
Ｐ＝Ｉ2＋Ｑ2   (2)
により演算する電力演算部６１ａ、送信ベースバンド信号の平均電力を算出し、該平均電力を基準電力Ｐrとして出力する積分器構成の平均値出力部６１ｂを有している。利得調整部６６の差平均出力部６６ａは、基準電力Ｐrと検出送信電力Ｐtの大小を比較する比較部66a-1、基準電力Ｐrと検出送信電力Ｐtの差電力の平均を出力する積分器66a-2を有している。又、振幅調整部６６ｂは、差電力の平均値に応じた係数ａを発生する係数発生器66b-1、送信ベースバンド信号Ｓaの同相成分Ｉ及び直交成分Ｑにそれぞれ係数ａを乗算して無線部５３の利得を制御する乗算器66b-2,66b-3を備えている。
【００２３】
検波器６２は無線部５３から出力する送信信号Ｓbの電力を検出するもので、検出電力を対数で出力するログアンプ(log Amplifier)を使用している。送信信号Ｓaのダイナミックレンジは50dBと広い。このような広いダイナミックレンジにおいて検出電力をリニアに表現すると検波後のＡＤ変換器６４のビット数が長くなる。そこで、検波器６２として、検出電力を対数で出力するログアンプを使用し、ビット数を減少する。平均値出力部としての積分器６３は検出電力を平均化し、対数・真数変換部６５はＡＤ変換された対数表現の検出電力値を真数に変換して利得調整部６６に入力する。
無線部５３は、送信ベースバンド信号のＩ，Ｑ成分を入力されてQPSK直交変調する直交変調部５３ａ、直交変調されたベースバンド信号の周波数を無線周波数にアップコンバートする周波数変換器５３ｂ、高周波信号を増幅する増幅器５３ｃ、増幅器から出力する高周波信号の一部を分波して検波器に６２に入力する分波器５３ｄを有している。尚、直交変調器の５３ａの内部には送信ベースバンド信号のＩ，Ｑ成分をアナログに変換するＡＤ変換器が含まれている。
【００２４】
CDMA送信機の利得が変化するのは、無線部５３を構成する直交変調部５３ａ、周波数変換部５３ｂ、高周波増幅部５３ｃに使用するアナログ素子が原因である。すなわち、無線部５３はアナログ構成になっており温度変化、経年変化、特性のバラツキ等により利得が変化し、送信信号レベルが変動する。
しかし、無線部５３に入力する送信ベースバンド信号Ｉ，Ｑは、ディジタル信号のため利得変動による影響を受けない。そこで、ベースバンド信号の電力を平均化し、平均電力を基準電力Ｐrとして定めることができ、この基準電力Ｐrと送信電力が一致するようにフィードバックループを形成し、フィードバック制御により無線部５３における利得を高精度に安定化することが可能になる。
多重信号生成部５１の合成部５１ｉ，５１ｑは、各ユーザの送信データCH1(I)+jCH1(Q),CH2(I)+jCH2(Q),・・・,CHn(I)+jCHn(Q)をＩ，Ｑ成分毎に合成する。利得調整部６６の乗算器66b-2,66b-3は合成されたデータＩ，Ｑにそれぞれ利得調整用の係数ａを乗算して無線部５３に入力する。無線部５３の直交変調部５３ａは、多重信号生成部５１で多重されたＩ，Ｑデータを直交変調し、周波数変換部５３ｂは直交変調出力信号をRF周波数にアップコンバートし、増幅部５３ｄは必要な送信レベルまで高周波増幅する。
【００２５】
無線部５３における利得変化が1/aとすると、送信電力安定化部５２は、これを補償するために、ａ倍の係数を求めて乗算器66b-2,66b-3に入力する必要がある。無線部５３の最終段に設けられた分波器５３ｄは送信信号の一部を分波し、分波出力を検波器６２に入力する。検波器６２は、送信電力に応じた電圧を対数で出力し、積分器６３は検波器出力（送信電力）を積分して平均化し、ＡＤコンバータ６４は平均化された検出電力をディジタル信号に変換する。
一方、基準電力発生部６１の電力演算部６１ａはベースバンド信号Ｓa(=I+jQ)の電力Ｐを、(2)式の演算により求め、積分器６１ｂは電力Ｐを積分して平均化し、平均電力を基準電力Ｐrとして出力する。
利得調整部６６は検波器６２の出力すなわちＡＤコンバータ６４の出力値（検出電力Ｐt)と基準電力Ｐrを比較し、その大小判定を積分することによって、係数発生器66b-1から出力する係数ａを変化させる。この場合、基準電力値Ｐrは真数で表されているのに対して、ＡＤコンバータ６４から出力する検出電力値Ｐtは対数で表されている。このため、対数・真数変換器６５はＡＤコンバータ６４から出力する検出電力値Ｐtを真数に変換し、しかる後、比較器66a-1は基準電力値Ｐrと検出電力値Ｐtの大小を比較する。積分器66a-2は比較結果に基づいて基準電力値Ｐrと検出電力値Ｐtの差電力を平均化して出力する。
【００２６】
平均化手段である積分器６１ｂ，６３の積分範囲(積分時間)は、参照電力Ｐr及び検出電力Ｐtがユーザの増減、各ユーザの送信電力の変動に対して瞬時に追従しないように設定する必要がある。又、積分時間は、参照電力Ｐr及び検出電力Ｐtがユーザ毎の送信電力制御のタイミングずれで誤差を含まないように設定する必要がある。CDMA通信方式の場合、各ユーザの送信電力はタイムスロット(667μs)毎に１dBステップで最大２５dBの範囲でアップ／ダウンの送信電力制御を受ける(図１５、図１６参照)。これは、各ユーザの送信電力を通信に必要な最小電力に抑えることで、収容ユーザ数を増やすために行われる。各ユーザの送信電力制御周期は同一であるが、TPCデータの送信タイミングはユーザ毎にオフセットを持つ。したがって、所定の送信電力制御周期でベースバンド電力算出値を求める場合には、計算誤差を生じてしまう。かかる計算誤差を防ぐために、本発明の送信電力安定化部５２は、ベースバンド電力算出結果、検波器出力を積分器６１ｂ，６３でそれぞれ積分して平均化する（双方の積分時間は等しく設定する）。積分時間は上記送信タイミングオフセットを考慮して１タイムスロット分、すなわち、全ユーザが送信電力を更新するのに要する最大時間が最低必要となる。
【００２７】
積分器66a-2はユーザの増減、各ユーザの送信電力の変動に対して追従しないように設けるが、その積分時間は無線部５３の設置条件によって決まる。送信電力安定化部５２は、無線部５３の温度変化、経年変化による送信電力の変動を補償するためのものであるから、無線部の温度変化に十分に追従出来る程度に積分時間を設定する。
係数発生器66b-1の出力は収束値であるａに向かって徐々に変化するように制御する。係数の変化幅Δａが最終的な送信電力安定化部５２の制御誤差となる。この変化幅Δａを十分小さく設定することで、送信機利得を正確に安定化することが可能になる。
【００２８】
図３は積分器66a-2及び係数発生器66b-1の実施例である。比較器66a-1は基準電力Pｒと検出電力Ｐtの大小を比較し、Ｐr＞Ｐtであればアップ信号upを出力し、Ｐr≦Ｐtであればダウン信号downを出力する。積分器66a-2はM進のリバーシブルカウンタCNT1を備え、該カウンタはアップ信号upにより計数値をインクリメントし、ダウン信号downにより計数値をデクリメントし、カウント値がMになるとオーバフローを出力し、カウント値が-Mになるとアンダフローを出力する。又、リバーシブルカウンタCNT1は積分時間設定部ITSから積分時間毎に発生するリセット信号RSTによりその係数値を0にリセットする。係数発生器66b-2のリバーシブルカウンタCNT2はオーバフローが発生する毎に計数値Ｎをインクリメントし、アンダフローが発生する毎に計数値をデクリメントし、係数発生部CGTは計数値Nに応じた係数ａを発生する。すなわち、係数発生部CGTは0.2×N(dB)に相当する係数ａを発生し、0.2dB刻みで利得制御をする。
【００２９】
図４に示すように、Ｐr＞Ｐtであれば、カウンタCNT1の計数値はステップ状に増加し、Ｐr≦ＰtであればカウンタCNT1の計数値はステップ状に減少する。そして、up信号の数がdown信号の数よりM大きくなるとオーバフローパスが発生してカウンタCNT2の計数値Nがインクリメントし、係数発生器CGTは0.2×N(dB)に相当する係数ａを乗算器66b-3, 66b-3に入力する。以後、カウンタCNT1は零からup信号を加算し、down信号を減算する。
又、down信号の数がup信号の数よりM大きくなるとンダーフローパスが発生してカウンタCNT2の計数値Nがデクリメントし、係数発生器CGTは0.2×N(dB)に相当する係数ａを乗算器66b-3, 66b-3に入力する。以後、カウンタCNT1は零からup信号を加算し、down信号を減算する。
又、積分時間になると、リセットパルスRSTが発生し、カウンタCNT1の計数値を零にリセットし、次の積分時間について上記動作を繰り返す。
【００３０】
以上により、無線基地局送信機における無線部の利得をフィードバック制御により高精度に安定化することができる。又、送信ベースバンド信号の電力値や検出した送信電力値、電力比較結果を平均化することにより、これらをユーザの増減、各ユーザの送信電力の変動に追従しないようにでき、精度の高い利得制御ができる。
【００３１】
（Ｃ）第２実施例
図５は第２実施例の送信機利得安定化部を含むCDMA送信機の要部構成図であり、図２の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、
(1) 基準電力Ｐrと設定電力(安定化停止しきい値)Ｐsの大小を比較する比較器７１ａを設けた点、
(2) 設定電力Ｐsを設定する設定部７１ｂを設けた点、
(3) 多重信号生成部５１を省略した点、
である。
【００３２】
基地局のCDMA送信機における送信電力のダイナミックレンジは50dB程度におよぶため電力値を表現するビット数が長くなり、回路規模が増大する。回路規模の増大を防止するために、電力表現ビット数を削減するが、ビット削減は低送信電力時における電力表現の誤差を生む。そこで、第２実施例ではベースバンド信号の平均電力が設定電力(安定化停止しきい値)Ｐsより小さい低送信電力時に利得安定化制御を停止する。すなわち、比較器７１ａは、積分器６１ｂから出力する送信ベースバンド信号の平均電力(基準電力）Ｐrと設定電力Ｐsの大小を比較し、Ｐr＜Ｐsであれば、係数安定化停止信号CSPを係数発生器66b-1に入力する。係数発生器66b-1は係数安定化停止信号CSPが入力すれば、係数の更新を停止する。すなわち、カウンタCNT2はオーバフロー/アンダーフローパスの係数を停止し、係数の更新を停止する。
以上、第２に実施例によれば低送信電力時に利得安定化制御を停止するようにしたから、回路規模の増大を防止しつつ、利得制御の精度劣化を防止できる。
【００３３】
（Ｄ）第３実施例
図６は第３実施例の送信機利得安定化部を含むCDMA送信機の要部構成図であり、図２の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、
(1) 無線部５３内に利得を制御する可変減衰器５３ｅと該可変減衰器における減衰量を設定する減衰量設定電圧発生部５３ｆを設けた点、
(2) 可変減衰器５３ｆにより無線部の利得を調整したとき、該調整利得が利得調整部６６の比較結果に反映しないようにする調整利得キャンセル手段７２を設けた点である。調整利得キャンセル手段７２は、検出電力を前記調整利得分逆方向に補正する演算部７２で構成する。
【００３４】
無線部５３には更に送信電力増幅器が接続され、送信信号はここで電力増幅されてアンテナより放射される場合がある。この送信電力増幅器のゲイン特性は基地局送信機毎に変動する。この変動を吸収するために、可変減衰器５３ｅの減衰量、すなわち、無線部５３の利得を微調整する。ところで、何らの対策も講じなければ、送信機利得安定化部５２はこの微調整による利得変動を打ち消すように動作し、結果的に微調整が無効になってしまう。そこで、演算部７２を設け、該演算部において検出電力値を前記調整利得分、逆方向に補正して微調整が比較結果に反映しないようにする。具体的には、減衰量設定電圧(対数)ΔＶにより無線部５３の利得を制御するもとのすれば、演算部７２は積分器６３の出力よりΔＶを減算する。
以上により、無線部内の調整利得がフィードバック制御でキャンセルされることはなく、しかも、フィードバック制御により温度変化、経年変化、特性のバラツキに起因する無線部の利得変動を安定化することができる。
【００３５】
図７は図６の第３実施例の変形例であり、図６の実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、検出電力Ｐtを補正せず、基準電力Ｐrを微調整利得分、該微調整と同方向に補正する点である。すなわち、減衰量設定電圧ΔＶにより無線部５３の利得を制御するもとのすれば、ＡＤ変換器７３は該電圧ΔＶをディジタルに変換し、演算部７４は積分器６１ｂの出力に該電圧を加算し、加算結果を基準電力値Ｐrとして出力する。
【００３６】
（Ｅ）第４実施例
図８は第４実施例の送信機利得安定化部を含むCDMA送信機の要部構成図であり、図２の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、
(1) 検出電力Ｐtに含まれる誤差を、ベースバンド信号の平均電力値とピーク電力値とに基づいて補正する検出電力補正部８１を設けた点、
(2) 多重信号生成部５１を省略した点、
である。
送信ベースバンド信号Ｉ＋ｊＱは、各ユーザ信号にユーザ識別用の直交コードを乗算して合成したコード多重信号である。各コードの位相関係、ユーザの多重数によっては高いピーク電力が発生し、検波器入力のダイナミックレンジは50dB程度になる。このように広いダイナミックレンジを扱う検波器６２は、ピーク電力を正しく捕獲できず、検波出力に誤差を生じる。この検出誤差は、クレストファクタ(平均電力とピーク電力の比)に依存する。そこで、第４実施例において、送信電力安定化部５２に検出電力補正部８１を設け、該検出電力補正部８１は送信信号の平均電力とピーク電力を算出し、これら電力値よりクレストファクタを求め、該クレストファクタに基づいて検出誤差を補正する。
【００３７】
すなわち、予め、各クレストファクタにおける検波器の検出誤差を測定し、該クレストファクタと検出誤差の対応を変換テーブル８１ａに保存しておく。そして、運用時、ピーク電力検出部８１ｂは送信ベースバンド信号のピーク電力を検出し、平均電力算出部８１ｃは送信ベースバンド信号の平均電力を計算する。クレストファクタ演算部８１ｄはピーク電力と平均電力よりクレストファクタを演算し、該クレストファクタに応じた検出誤差ΔＥを変換テーブル８１ａより読み出して演算部８１ｅに入力する。演算部８１ｅは検出電力より検出誤差ΔＥを減算して検出電力を補正する。以上、第４実施例によれば、クレストファクタに応じて検出誤差を補正することができ、精度の高い利得安定化制御ができる。
【００３８】
（Ｆ）第５実施例
図９は第５実施例の送信機利得安定化部を含むCDMA送信機の要部構成図であり、図２の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、
(1) 送信電力異常を検出する電力異常検出部９１を設けた点、
(2) 無線部５３に電力異常検出部９１から出力する送信停止信号ＰＳＴにより電力送信を停止する送信オン／オフ制御部５３ｇを設けた点、
(3) 多重信号生成部５１を省略した点、
である。
【００３９】
CDMA送信機の送信電力は、ユーザ数、各ユーザの送信電力等により変化する。このため、送信出力異常が発生しているかどうかは、送信電力値を測定しただけでは判らない。そこで、第５実施例では電力異常検出部９１を設け、該電力異常検出部９１は基準電力Ｐrと検出した送信電力(検出電力)Ｐt値との差分を求め、これがしきい値を超えたとき送信出力異常と判定する。すなわち、差演算部９１ａは基準電力Ｐrと検出した送信電力(検出電力)Ｐtとの差分を演算し、絶対値回路９１ｂは差分の絶対値を出力し、比較器９１ｃは差分の絶対値Ｄと送信出力異常とみなすしきい値Ａの大小を比較し、Ｄ＞Ａとなれば送信停止信号ＰＳＴを出力する。送信オン／オフ制御部５３ｇは送信停止信号ＰＳＴが入力すれば、無線部５３からの送信信号の出力を停止する。第５実施例によれば、確実に送信出力異常を検出できる。
【００４０】
（Ｇ）第６実施例
図１０は第６実施例の送信機利得安定化部を含むCDMA送信機の要部構成図であり、図２の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、
(1) 無線部内に減衰量を制御するステップアッテネータ５３ｈを設けた点、
(2) 送信機利得安定化部内にステップアッテネータ５３ｈの減衰量をディジタル値で設定する減衰量設定部９２ａを設けた点、
(3) ステップアッテネータ５３ｈにより無線部の減衰量を制御したとき、該減衰量が利得調整部６６の比較結果に反映しないようにする演算部９２ｂを設けた点であり、演算部９２ｂは検出電力Ｐrを前記減衰量分、減衰方向と逆方向に補正する。
【００４１】
無線基地局は、設置場所の環境条件により総送信電力(ユーザ多重後の送信電力)を制限する必要がある。電力の制限は、減衰量設定部９２ａにおいて対数で設定した減衰量に基づいてステップアッテネータ５３ｈが行なう。かかる総送信電力を制限する構成をとった場合、検波器６２のダイナミックレンジは、ステップアッテネータ５３ｈの制御範囲分増加することになる。そこで、演算部９２ｂは、検波後にＡＤ変換により得られたデジタルデータから、ステップアッテネータの設定値分を減算する。これにより、対数・真数変換部６５以降の演算処理は、ステップアッテネータの設定値とは関係無く構成することができ、回路規模を削減することが可能となる。
【００４２】
図１１は図１０の第６実施例の変形例であり図１０の第６実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、演算部９２ｂを除去し、無線部５３内に反転部５３ｉ、第２のステップアッテネータ５３ｊを設けている点である。
第６実施例と同様にステップアッテネータ５３ｈを使用して総送信電力を制限する場合、検波器６２のダイナミックレンジは、ステップアッテネータ５３ｈの制御範囲分増加する。検波器６２のダイナミックレンジの拡張は、電力検出精度の劣化を生む。そこで、検波器６２の前段にステップアッテネータ５３ｊを配し、ステップアッテネータ５３ｉと反対のゲイン制御を行う。例えば、各ステップアッテネータ５３ｉ，５３ｊの総減衰量を10dBとすると、各アッテネータの設定値を図１２に示すように設定する。このようにすれば、検波器６２のダイナミックレンジはステップアッテネータ５３ｉの影響を受けることが無くなり、電力検出精度の劣化無く、総送信電力に制限することが可能となる。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００４３】
【発明の効果】
以上本発明によれば、送信ベースバンド信号の平均電力を基準電力とし、検出電力が基準電力と一致するように無線部の利得を調整するようにしたから、無線部の利得をフィードバック制御により高精度に安定化することができる。又、送信ベースバンド信号の電力値や検出電力値、電力比較結果を平均化することにより、これらをユーザの増減、各ユーザの送信電力の変動に追従しないようにでき、精度の高い利得制御ができる。
又、本発明によれば、ベースバンド信号の平均電力と設定値を比較し、平均電力が設定値より小さい低電力送信時に利得安定化制御を停止するようにしたから、回路規模の増大を防止しつつ、利得制御の精度劣化を防止できる。
【００４４】
又、本発明によれば、無線部内に設けた利得調整部により無線部の利得を調整したとき、この調整利得がフィードバック制御に反映しないようにキャンセルする手段を設けたから、無線部に接続した送信電力増幅器のゲイン特性のバラツキによる利得変動を補正できると共に、温度変化、経年変化等に起因する無線部の利得変動を補正して利得の安定化を図ることができる。又、基地局設置場所の環境条件により総送信電力を制限できると共に、温度変化、経年変化に起因する無線部の利得変動を補正して利得の安定化を図ることができる。
【００４５】
又、本発明によれば、平均電力値とピーク電力値の組み合わせ（クレストファクタ）に応じた検出誤差を予め測定してテーブル化しておき、ベースバンド信号の平均電力値とピーク電力値を検出し、該検出した平均電力値とピーク電力値に応じた検出誤差をテーブルより読み出し、該検出誤差に基づいて検出器で検出した電力値を補正するようにしたから、クレストファクタに応じて検出電力を補正することができ、精度の高い利得安定化制御ができる。
又、本発明によれば、ベースバンド信号の平均電力と検出電力の差が設定レベル以上のときに送信電力異常信号を出力するようにしたから、ユーザ数などによりCDMA送信機の送信電力が変化する場合であっても、確実に送信出力の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略説明図である。
【図２】第１実施例の送信機利得安定化部を備えたCDMA送信機の要部構成図である。
【図３】積分器及び係数発生器の実施例である。
【図４】積分動作説明図である。
【図５】第２実施例の送信機利得安定化部を備えたCDMA送信機の要部構成図である。
【図６】第３実施例の送信機利得安定化部を備えたCDMA送信機の要部構成図である。
【図７】第３実施例の送信機利得安定化部の変形例である。
【図８】第４実施例の送信機利得安定化部を備えたCDMA送信機の要部構成図である。
【図９】第５実施例の送信機利得安定化部を備えたCDMA送信機の要部構成図である。
【図１０】第６実施例の送信機利得安定化部を備えたCDMA送信機の要部構成図である。
【図１１】第６実施例の変形例である。
【図１２】各アッテネータの減衰量説明図表である。
【図１３】  CDMA送信機の構造である。
【図１４】複数ブランチ構成のCDMA受信機の構成図である。
【図１５】上り回線閉ループ送信電力制御の構成図である。
【図１６】フレーム/スロット構成図である。
【図１７】温度補償機能を備えた無線部の構成例である。
【図１８】温度補償回路の動作説明図である。
【符号の説明】
５１・・多重信号生成部
５２・・送信機利得安定化部
５３・・無線部
６１・・基準電力発生部
６１ａ・・電力演算部
６１ｂ・・平均電力出力部
６２・・電力検出部
６３・・平均電力出力部
６６・・利得調整部
６６ａ・・差平均出力部
６６ｂ・・振幅調整部
【図１】
0003739985.tif 000003
【図２】
0003739985.tif 000004
【図３】
0003739985.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0003739985.tif 000017
【図１６】
0003739985.tif 000018
【図１７】
0003739985.tif 000019
【図１８】
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