WO2000013342A1 - Terminal de communication radio et procede de commande de puissance d'emission - Google Patents

Description

明 細 書 無線通信端末装置及び送信電力制御方法 技術分野

本発明は、 携帯電話や自動車電話等の無線通ィ， ：おける無線通信端 末装置及び送信電力制御方法に関する。 背景技術

近年、 急速に普及してきた携帯電話や自動車電話等の無線通信システムにお いて良好な通信を行うためには、 基地局装置及び無線通信端末装置 （以下、 単 に 「端末装置」 という） において送信電力をきめ細かく制御することが必須で あ 。

以下、 従来の端末装置の動作について、 図面を用いて説明する。 図 1は、 従 来の端末装置の構成を示すブロック図である。

アンテナ 1 1で受信された信号は、 共用器 1 2を経由して受信 R F部 1 3に 入力され、 受信 R F部 1 3にて、 受信信号の電力が増幅され、 受信信号の周波 数が変換されてべ一スバンド信号が取り出される。 このベースバンド信号は、 復調部 1 4にて復調され、 自局の個別チャネルの信号が取り出される。

また、 受信電力測定部 1 5にて、 復調部 1 4から出力された自局の個別チヤ ネルの受信電力が測定され、 送信電力制御部 1 6にて、 受信電力に基づいて送 信増幅器の利得が算出される。

送信信号は、 変調部 1 7にて変調され、 送信 R F部 1 8にて周波数を変換さ れ、 送信増幅器の利得に基づいて電力を増幅され、 共用器 1 2を経由してアン テナ 1 1から送信される。

ここで、 無線送信された信号は伝搬路において減衰するため、 通信装置は、 減衰量を考慮して送信電力を制御する必要がある。 端末装置は、 基地局装置に おいて受信電力が一定となるように送信電力を制御する。

時刻 tlにおいて、 基地局装置の送信増幅器の利得を GB(tl)、 下り回線の減 衰量を LD(tl)とすると、 端末装置が受信した自局の個別チャネルの受信電力 RM(tl)は、 以下に示す式 （1 ) により算出される。

また、 時刻 t2 において、 端末装置の送信増幅器の利得を GM(t2)、 上り回 線の減衰量を LU(t2)とすると、 基地局装置の受信電力 RB(t2)は、 以下に示す 式 （2 ) により算出される。 なお、 以下の説明における各電力値は、 利得を扱 うので dB表現で統一し、 加減算で算出する。

RM(tl) = GB(tl) - LD(tl) ( 1 )

RB(t2) = GM(t2) - LU(t2) ( 2 )

ここで、 T D D (Time Division Duplex)通信方式では、 上り回線と下り回線 で同一の周波数を用いているので、 受信スロッ卜と送信スロッ卜の時間間隔が 短い場合には伝搬路を同一とみなすことができ、 時刻 tl の下り回線の減衰量 LD(tl)と時刻 t2の上り回線の減衰量 LU(t2)を同一と扱うことができる。

よって、 端末装置の送信増幅器の利得 GM(t2)は、 目標利得である予想する 基地局装置の受信電力 RB(t2)に下り回線の減衰量 LD(tl)を加算した値となり、 以下に示す式 （3 ) として表現できる。

GM(t2)二 RB(t2) + LD(tl) ( 3 )

ここで、 基地局装置の送信増幅器の利得 GM(tl)が一定であり、 予想する基 地局装置の受信電力 RB(t2)を一定に制御する場合、 これらの加算値を固定利 得 GOとすると、端末装置の送信増幅器の利得 GM(t2)は、式（1 )及び式（3 ) から以下に示す式 （4 ) にて算出される。

GM(t2)二 GO - RM(tl) ( 4 )

このように、 従来の端末装置は、 測定した受信電力 RM(tl)に基づいて、 基 地局装置の受信電力 RB(t2)が一定となるように送信増幅器の利得 GM(t2)を制 御している。

ここで、 基地局装置が狭い指向性で信号を送信している場合、 伝搬路におけ る受信電力の減衰の他に、 端末装置に対する指向性のずれによっても受信電力 は低下する。

この場合、 上記の従来の端末装置は、 指向性のずれによって受信信号が低下 した場合であっても伝搬路における減衰とみなし、 過剰な電力で信号を送信し てしまうため、 周辺の他の端末装置に対する干渉量が増加して周辺の他の端末 装置が通信不能となり、 しかも、 バッテリ寿命が短くなるという問題を有しい る。 発明の開示

本発明の目的は、 基地局装置が狭い指向性で信号を送信している場合でも、 受信電力が低下した原因を的確に判断し、 送信電力を精度良く制御することが できる端末装置及び送信電力制御方法を提供することである。

この目的は、 個別チャネルの受信電力から送信利得を算出し、 個別チャネル の平均受信電力と共通チャネルの平均受信電力比から指向性のずれの有無を判 定し、 指向性のずれがある場合に補正値を算出して送信利得を補正することに より達成される。 図面の簡単な説明

図 1は、 従来の無線通信端末装置の構成を示すプロック図、

図 2は、 本発明の無線通信端末装置を含むシステム構成図、

図 3は、 実施の形態 1における無線通信端末装置の構成を示すブロック図、 図 4は、 実施の形態 1における無線通信端末装置の送信電力制御を示すフ口 一図

5は、 実施の形態 2における無線通信端末装置の送信電力制御を示すフ口 一図、 及び、

図 6は、 実施の形態 3における無線通信端末装置の送信電力制御を示すフロ 一図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の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。 図 2は、 本発明の無線通信端末装置 （以下、 単に 「端末装置」 という） を含 む無線通信システムのシステム構成図である。 基地局装置 1 0 0は、 アンテナ 1 0 1から広い送信指向性で共通チャネル信号を送信し、 同時に、 各端末装置 に対して狭い指向性で個別チャネル信号を送信する。 なお、 システムに応じ、 共通チャネルとして止まり木チャネルや報知チャネル等が使用される。

端末装置 2 0 0は、 アンテナ 2 0 1から広い送信指向性の共通チャネル信号 及び狭い指向性の個別チャネル信号を受信する。

なお、 以下の実施の形態においては、 C DMA方式で通信する場合について 説明する。 C D MA方式は、各端末装置に互いに直交する拡散符号を割り当て、 その拡散符号で送信データを拡散して送信する。 複数の端末装置間で直交した 符号を採用することにより同一ェリァ、 同一時刻で同じ周波数を用いて複数の 端末装置と通信することができる。

(実施の形態 1 )

図 3は、 実施の形態 1における端末装置の構成を示すブロック図である。 共用器 2 0 2は、 送信時と受信時において信号が通過する経路を切替え、 ァ ンテナ 2 0 1から受信された信号を受信 R F部 2 0 3に出力し、 送信 R F部 2 1 3から出力された送信信号をアンテナ 2 0 1に出力する。

受信 R F部 2 0 3は、 受信電力を増幅し、 受信信号の周波数を変換しベース バンド信号を出力する。 個別チャネル復調部 2 0 4は、 ベースバンド信号を個 別チャネル用拡散符号で逆拡散し、 復調して自局の個別チャネルの信号を取り 出す。 共通チャネル復調部 2 0 5は、 ベースバンド信号を共通チャネル用拡散 符号で逆拡散する。

第 1受信電力測定部 2 0 6は、 逆拡散された個別チャネルの受信電力 RMD(tl)を測定する。 第 2受信電力測定部 2 0 7は、 逆拡散された共通チヤ ネルの受信電力 RMC(tl)を測定する。 第 1平均電力算出部 2 0 8は、 測定さ れた個別チャネルの受信電力 RMD(tl)の平均値 ARMD(tl)を算出する。 第 2 平均電力算出部 2 0 9は、 測定された共通チャネル RMC(tl)の受信電力の平 均値 ARMC(tl)を算出する。

判定部 2 1 0は、 個別チャネルの平均受信電力 ARMD(tl)と共通チャネル の平均受信電力 ARMC(tl)の差が閾値 C より大きいか否かにより、 個別チヤ ネルの指向性が端末装置に対してずれているか否かを判定する。 閾値 C は、 システムとして設定することもできるし、 個別チャネルの通信開始時に基地局 装置から報知することもできる。

共通チャネルの平均受信電力 ARMC(tl)と個別チャネルの平均受信電力 ARMD(tl)の差が、 閾値 Cよりも小さい場合には個別チャネルの指向性が端末 装置に対して合っていると判定でき、 閾値 C よりも大きい場合には個別チヤ ネルの指向性が端末装置に対してずれていると判定できる。

なお、 指向性の有無の判定において平均受信電力を用いるのは、 フェージン グによる瞬時変動を抑圧するためである。

送信電力制御部 2 1 1は、 判定部 2 1 0の判定結果に基づいて、 個別チヤネ ルの受信電力と共通チャネルの受信電力とを用いて、送信増幅器の利得 GM(t2) を算出し、 送信 R F部 2 1 3における増幅器を制御する。

ここで、 基地局装置は、 通常、 複数の指向性で受信して、 受信後の信号を合 成するため、 下り回線における指向性がずれている場合でも信号を正しく受信 できる。

個別チャネルの指向性が合っていて指向性利得が大きい場合、 個別チャネル の受信電力が予想到達電力よりも大きくなるので、 個別チャネルの受信電力に 基づいて送信電力制御を行うと、 基地局装置における受信電力が小さくなり、 基地局装置にて正しく受信できない場合が生じる。

よって、 指向性が合っていると判定された場合、 送信電力制御部 2 1 1は、 固定利得 GO と自局の個別チャネルの受信電力 RMD(tl)に基づいて、 以下に 示す式 （5 ) により送信増幅器の利得 GM(t2)を制御する。 なお、 固定利得 GO は、 基地局装置の送信増幅器の利得 GB(tl)と予想される基地局装置の受信電 力 RB(t2)の加算値である。

GM(t2) 二 GO - RMD(tl) ( 5 )

一方、 個別チャネルの指向性がずれていて指向性利得が小さい場合、 個別チ ャネルの受信電力が予想到達で電力よりも小さくなるので、 個別チャネルの受 信電力に基づいて送信電力制御を行うと、 基地局装置に届く電力は、 指向性の ずれによつて受信信号が低下した分だけ大きくなつてしまう。

よって、 指向性がずれていると判定された場合、 送信電力制御部 2 1 1は、 以下に示す式 （6 ) のように、 指向性が合っていると判定された場合と比較し て、 端末装置の送信増幅器の利得 GM(t2)を定数 G1だけ小さく設定する。

GM(t2) 二 GO - RMD(tl) - G1 ( 6 )

変調部 2 1 2は、 送信信号に対して P S Kや Q AM等の一次変調を行い、 拡 散符号による二次変調を行う。 送信 R F部 2 1 3は、 変調された送信信号の周 波数を変換し、 送信増幅器の利得 GM(t2)に基づいて送信電力を増幅する。 以下、 実施の形態 1の端末装置における信号の流れについて説明する。 アンテナ 2 0 1で受信された信号は、 共用器 2 0 2を経由して受信 R F部 2 0 3に入力され、 受信 R F部 2 0 3にて、 受信信号の電力が増幅され、 受信信 号の周波数が変換されてベースバンド信号が取り出される。

ベースバンド信号は、 個別チャネル復調部 2 0 4にて、 個別チャネル用拡散 符号で逆拡散され、 復調されて自局の個別チャネルの信号が取り出される。 ま た、 ベースバンド信号は、 共通チャネル復調部 205にて、 共通チャネル用拡 散符号で逆拡散される。

そして、 個別チャネルの受信電力 RMD(tl)と共通チャネルの受信電力 RMC(tl)とから第 1受信電力測定部 206、 第 2受信電力測定部 207、 第 1 平均電力算出部 208、 第 2平均電力算出部 209、 判定部 210、 及び、 送 信電力制御部 21 1にて、 後述する送信電力制御がなされ、 送信増幅器の利得 GM(t2)が算出される。

送信信号は、 変調部 212にて変調され、 送信 RF部 213にて周波数を変 換され、 送信増幅器の利得 GM(t2)に基づいて増幅され、 共用器 202を経由 してアンテナ 201から送信される。

次に、 実施の形態 1における端末装置の送信電力制御について、 図 4のフロ —図を用いて説明する。

まず、 第 1受信電力測定部 206にて、 自局の個別チャネルの受信電力 RMD(tl)が測定され （ST301) 、 同様に、 第 2受信電力測定部 207に て、 逆拡散された共通チャネルの受信電力 RMC(tl)が測定される （ST30 2) 。

次に、 第 1平均電力算出部 2 0 8にて、 個別チャネルの平均受信電力 ARMD(tl)が算出され （ST 303) 、 同様に、 第 2平均電力算出部 209に て、 共通チャネルの平均受信電力 ARMC(tl)が算出される （ST304) 。 次に、 判定部 210にて、 共通チャネルの平均受信電力 ARMC(tl)から個別 チャネルの平均受信電力 ARMD(tl)を減算した値が閾値 C より大きいか否か により、個別チャネルの指向性がずれているか否かが判定される（S T 305)。 そして、指向性が合っていると判定された場合、送信電力制御部 21 1にて、 式 （5) より送信増幅器の利得 GM(t2)が算出され （ST 306) 、 指向性が ずれていると判定された場合、 送信電力制御部 21 1にて、 式 （6) より送信 増幅器の利得 GM(t2)が算出される （ST307) 。 このように、 共通チャネルの平均受信電力と個別チャネルの平均受信電力か ら指向性のずれの有無を判定し、 個別チャネルの指向性がずれている場合、 定 数にて送信利得を補正することにより、送信電力を過剰に高くすることを防ぎ、 他局に対する干渉を抑圧し、 端末装置のバッテリ寿命を延ばすことができる。

(実施の形態 2 )

実施の形態 2は、 個別チャネルの指向性がずれている場合、 共通チャネルの 平均受信電力と個別チャネルの平均受信電力に基づいて送信利得を補正する形 態である。

実施の形態 2における端末装置の構成は、 図 2に示したものと同様であるの で説明を省略する。

指向性がずれていると判定された場合、 送信電力制御部 2 1 1は、 以下に示 す式 （7 ) のように、 指向性が合っていると判定された場合と比較して、 端末 装置の送信増幅器の利得 GM(t2)を共通チャネルの平均受信電力 ARMC(tl)と 個別チャネルの平均受信電力 ARMD(tl)の差を閾値 C から減算した値だけ小 さく設定する。

GM(t2) = GO - RMD(tl) - (C - (ARMC(tl) - ARMD(tl))) ( 7 ) 以下、 実施の形態 2における端末装置の送信電力制御の流れをについて、 図 5に示すフロー図を用いて説明する。

まず、 第 1受信電力測定部 2 0 6にて、 逆拡散された自局の個別チャネルの 受信電力が測定され （S T 4 0 1 ) 、 同様に、 第 2受信電力測定部 2 0 7にて、 逆拡散された共通チャネルの受信電力が測定される （S T 4 0 2 ) 。

次に、 第 1平均電力算出部 2 0 8にて、 個別チャネルの平均受信電力が算出 され （S T 4 0 3 ) 、 同様に、 第 2平均電力算出部 2 0 9にて、 共通チャネル の平均受信電力が算出される （S T 4 0 4 ) 。

次に、 判定部 2 1 0にて、 共通チャネルの平均受信電力から個別チャネルの 平均受信電力を減算した値が閾値より大きいか否かにより、 個別チャネルの指 向性がずれているか否かが判定される （ST405) 。

そして、指向性が合っていると判定された場合、送信電力制御部 21 1にて、 式 （5) より送信増幅器の利得 GM(t2)が算出され （ST406) 、 指向性が ずれていると判定された場合、 送信電力制御部 21 1にて、 式 （8) より送信 増幅器の利得 GM(t2)が算出される （ S T 407 ) 。

このように、 個別チャネルの指向性がずれている場合、 指向性のずれによる 共通チャネルと個別チャネルとの平均受信電力の差に基づいて送信利得を補正 することにより、 定数を用いて補正した場合と比較して、 送信電力制御の精度 を高くすることができる。

(実施の形態 3)

実施の形態 3は、 個別チャネルの指向性がずれている場合、 共通チャネルの 受信電力に基づいて送信利得を算出する形態である。

実施の形態 3における端末装置の構成は、 図 2に示したものと同様であるの で説明を省略する。

指向性がずれていると判定された場合、 送信電力制御部 21 1は、 以下に示 す式（ 8 )のように、固定利得 GOと、測定した共通チャネルの受信電力 RMC(tl) に基づいて、 以下に示す式により送信増幅器の利得 GM(t2)を制御する。

GM(t2) = GO - RMC(tl) ( 8 )

以下、 実施の形態 3における端末装置の送信電力制御の流れをについて、 図 6に示すフロー図を用いて説明する。

まず、 第 1受信電力測定部 206にて、 逆拡散された自局の個別チャネルの 受信電力が測定され（ST501) 、 同様に、 第 2受信電力測定部 207にて、 逆拡散された共通チャネルの受信電力が測定される （ST 502) 。

次に、 第 1平均電力算出部 208にて、 個別チャネルの平均受信電力が算出 され （ST 503) 、 同様に、 第 2平均電力算出部 209にて、 共通チャネル の平均受信電力が算出される （ST504) 。 次に、 判定部 210にて、 共通チャネルの平均受信電力から個別チャネルの 平均受信電力を減算した値が閾値より大きいか否かにより、 個別チャネルの指 向性がずれているか否かが判定される （ST 505) 。

そして、指向性が合っていると判定された場合、送信電力制御部 21 1にて、 式 （5) より送信増幅器の利得 GM(t2)が算出され （ST 506) 、 指向性が ずれていると判定された場合、 送信電力制御部 21 1にて、 式 （8) より送信 増幅器の利得 GM(t2)が算出される （ST 507) 。

このように、 個別チャネルの指向性がずれている場合、 共通チャネルの受信 電力に基づいて送信利得を算出することにより、 端末装置は、 指向性が大きく ずれて可変指向性の信号を受信できなくなった場合でも送信電力制御を実行す ることができる。

なお、 上記の各実施の形態において、 指向性のずれに関する情報を送信フレ —ムに多重化して基地局装置に送信することもできる。 これにより、 送信電力 を精度良く制御することができ、 同時に、 基地局装置に指向性がずれているか 否かを報告することができる。

また、 上記の各実施の形態においては、 CDMA方式で通信する場合につい て説明したが、 本発明はこれに限られるものではなく、 他の多元接続方式を用 いても同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、 本発明の端末装置及び送信電力制御方法によれば、 基 地局装置が狭い指向性で信号を送信している場合において、 受信電力の低下し た原因を的確に判断し、 送信電力を精度良く制御することができる。

本明細書は、 1998年 8月 28日出願の特願平 10— 243744号に基 づくものである。 この内容をここに含めておく。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 広指向性の共通チャネル信号の受信電力を測定する第 1電力測定手段と、 狭指向性の個別チャネル信号の受信電力を測定する第 2電力測定手段と、 前記 第 1電力測定手段及び前記第 2電力測定手段の測定結果に基づいて指向性のず れの有無を判定する判定手段と、 前記判定手段の判定結果に基づいて送信電力 制御を行う送信電力制御手段と、 を具備する無線通信端末装置。

2 . 判定手段は、 共通チャネル信号の平均受信電力から個別チャネル信号の平 均受信電力を減算した値が閾値を越えた場合に指向性がずれていると判定する 請求の範囲 1記載の無線通信端末装置。

3 . 送信電力制御手段は、 指向性が合っている場合、 初期設定利得から個別チ ャネル信号の受信電力を減算した値を送信利得とする請求の範囲 1記載の無線

4 . 送信電力制御手段は、 指向性がずれている場合、 初期設定利得から個別チ ャネル信号の受信電力を減算し、 さらに補正値を減算した値を送信利得とする 請求の範囲 1記載の無線通信端末装置。

5 . 送信電力制御手段は、 閾値に個別チャネル信号の平均受信電力を加算し、 共通チャネル信号の平均受信電力を減算した値を補正値とする請求の範囲 4記 載の無線通信端末装置。

6 . 送信電力制御手段は、 指向性がずれている場合、 初期設定利得から共通チ ャネル信号の受信電力を減算した値を送信利得とする請求の範囲 1記載の無線 通信端末装置。

7 . 指向性のずれに関する情報を送信信号に多重する多重手段を具備する請求 の範囲 1記載の無線通信端末装置。

8 . 広指向性で共通チャネル信号を送信し、 狭指向性で個別チャネル信号を送 信し、 請求の範囲 1記載の無線通信端末装置と無線通信を行う基地局装置。

9 . 広指向性の共通チャネル信号の受信電力と狭指向性の個別チャネル信号の 受信電力に基づいて指向性のずれの有無を判定し、 判定結果に基づいて送信電 力制御を行う送信電力制御方法。

1 0 . 共通チャネル信号の平均受信電力から個別チャネル信号の平均受信電力 を減算した値が閾値を越えた場合に指向性がずれていると判定する請求の範囲

9記載の送信電力制御方法。

1 1 . 指向性が合っている場合、 初期設定利得から個別チャネル信号の受信電 力を減算した値を送信利得とする請求の範囲 9記載の送信電力制御方法。

1 2 . 指向性がずれている場合、 初期設定利得から個別チャネル信号の受信電 力を減算し、 さらに補正値を減算した値を送信利得とする請求の範囲 9記載の 送信電力制御方法。

1 3 . 閾値に個別チャネル信号の平均受信電力を加算し、 共通チャネル信号の 平均受信電力を減算した値を補正値とする請求の範囲 1 2記載の送信電力制御 方法。

1 4 . 指向性がずれている場合、 初期設定利得から共通チャネル信号の受信電 力を減算した値を送信利得とする請求の範囲 9記載の送信電力制御方法。