JPH09284205A

JPH09284205A - 受信ｓｉｒ測定装置および送信電力制御装置

Info

Publication number: JPH09284205A
Application number: JP8091579A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Doi; 智弘土肥; Fumiyuki Adachi; 文幸安達
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Mobile Communications Networks Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-10-31
Anticipated expiration: 2016-04-12
Also published as: JP3358782B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パイロットシンボルを用いるＣＤＭＡ方式の
移動無線において、受信ＳＩＲ測定精度の向上でき、構
成の簡単な測定装置を提供する。【解決手段】受信信号２０は、同期部２１に入力し、
シンボルのクロック・タイミングとパイロット信号の繰
り返し周期であるフレーム・タイミングを再生する。受
信信号２０から、内挿補間同期検波部２２において絶対
位相同期検波された情報シンボル２３が得られる。判定
信号電力計算部２４で希望波電力値を求める。疑似干渉
電力計算部２５で、情報シンボルとフェージング・エン
ベロープとの電力値の差を求め、この値を疑似干渉電力
として用いる。希望波受信電力および疑似干渉波電力
を、積算部２６および２７を用いて積算する。ＳＩＲ測
定部２８において、平均した希望波受信電力積算値を平
均した疑似干渉電力積算値で除することにより受信ＳＩ
Ｒ２９が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディジタル無線通
信、特にＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式を適用する
移動通信に関するものであり、特に受信ＳＩＲ（希望信
号対干渉信号電力比）を測定に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤＭＡ方式においては、同一の周波数
帯域を複数の通信者が共有するために、他の通信者の信
号が干渉信号となり自分のチャネルの通信品質を劣化さ
せている。基地局の近くの移動局と遠くの移動局が同時
に通信を行う場合、基地局においては、近くの移動局か
らの送信信号は高電力で受信され、遠くの移動局からの
送信信号は低電力で受信される。したがって、遠くの移
動局と基地局との通信は、近くの移動局からの干渉を受
けて回線品質が大きく劣化する問題点、即ち、遠近問題
が生じる。

【０００３】遠近問題を解決する技術として、従来から
送信電力制御の検討が行われてきた。送信電力制御と
は、受信局が受信する受信電力、またはその受信電力か
ら求められる希望波対干渉波電力比（ＳＩＲ：Ｓｉｇｎ
ａｌ−ｔｏ−ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｌｕｓＮ
ｏｉｓｅｐｏｗｅｒＲａｔｉｏ）が移動局の所在位
置によらず一定になるように送信電力を制御するもので
ある。これにより、サービスエリア内で均一の回線品質
が得られる。特に上りチャネルに対しては、基地局受信
端において各移動局からの送信信号の受信電力、または
受信ＳＩＲが一定となるように、各移動局の送信電力制
御を行う。

【０００４】他の通信者からの干渉信号を白色化雑音と
みなすＣＤＭＡ方式では、他の通信者が多い場合には等
価的に雑音電力が増えた場合に相当し、この場合、同一
セル内の加入者容量は所要回線品質を得ることができる
受信ＳＩＲによる。一方、下りチャネルに関しては、自
チャネルの信号も他の通信者の干渉となる信号も同一の
伝搬路を通るため、自チャネルの信号と長区間変動、短
区間変動、瞬時変動等が同一の変動をし、雑音電力を除
く受信ＳＩＲが常に一定である。従って、同一セルの干
渉のみを扱う場合には送信電力制御は必要ない。しか
し、干渉白色化のＣＤＭＡでは、隣接セルについても同
一の周波数帯域を用いて通信を行うために、他セルから
の干渉も考慮しなければならない。他セルからの干渉電
力は、セル内の干渉電力と等しくレイレー・フェージン
グによる瞬時変動となるが、自局希望波信号とは同一の
変動とはならない。

【０００５】米国ＴＩＡで標準化されたＣＤＭＡシステ
ムでは、下り送信電力制御は基本的には行わず、フレー
ム誤り率を検出し、所定のしきい値よりも大きくなると
その移動局に対する送信電力を上げる方法を採用してい
る。大幅に送信電力を制御すると他セルへの干渉の増大
につながるためである。しかしながら、自分のチャネル
に対して他セルの基地局からの送信信号は瞬時変動する
干渉信号となり、前記従来技術では、他セルからの瞬時
変動に追従することはできなかった。

【０００６】瞬時変動に追従する送信電力制御方式とし
て、送信電力制御ビットを用いたクローズドループによ
る送信電力制御方式がある。この制御方式は、基地局と
基地局のセル内にいる移動局が通信する場合に、移動局
は、基地局からの希望波の受信ＳＩＲを測定し、測定結
果に基づき基地局の送信電力を制御するための送信電力
制御ビットを決定する。次に、移動局は、送信信号の中
に送信電力制御ビットを挿入し、基地局に対して送信す
る。基地局は、移動局から送信された信号を受信し、送
信電力制御ビットを抽出し、送信電力制御ビットの指示
に従い送信電力を決定する。また、基地局は、移動局か
らの希望波の受信ＳＩＲを測定し、測定結果に基づき移
動局の送信電力を制御するための送信電力制御ビットを
決定する。基地局は、送信信号の中に送信電力制御ビッ
トを挿入し、移動局に対して送信する。移動局は、基地
局から送信された信号を受信し、送信電力制御ビットを
抽出し、送信電力制御ビットの指示に従い送信電力を決
定する。このようにして、移動局と基地局とでクローズ
ドループを構成して、移動局の送信電力を制御してい
る。この送信電力制御ビットを用いるクローズドループ
による送信電力制御では、高精度のＳＩＲ測定技術が要
求される。

【０００７】図６は、従来のＳＩＲ測定装置の一例であ
る。受信信号１は、逆拡散される前に、ＩＦ帯の包絡線
検波器２においてエンベロープ検波され、全受信電力３
が求められる。一方、受信信号１はベースバンドの逆拡
散器４において逆拡散され、相関検出が行われる。希望
波受信電力検出回路５において、相関出力の同相成分、
直交成分は、二乗和され希望波受信電力６が求められ
る。干渉電力８は、干渉電力検出回路７において、包絡
線検波器２において求められた全受信電力３から希望波
受信電力６を減算されることにより求められる。ＳＩＲ
検出回路９において、希望波受信電力６を干渉電力８で
除することにより、受信ＳＩＲ１０は求められる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の受信
ＳＩＲ測定装置においては、受信ＳＩＲが小さいときに
干渉電力測定の精度が劣化する。その結果、高精度の送
信電力制御ができないという問題点があった。また、Ｉ
Ｆ帯における全受信電力を求める演算とベースバンドに
おける演算のタイミング調整が必要となり、装置の構成
が複雑になるという問題点もあった。

【０００９】このような問題点を解決するために、本発
明では、受信ＳＩＲ測定精度の向上でき、構成の簡単な
測定装置を提供することを目的としている。

【００１０】また、その測定装置を用いて、送信電力の
制御を行うことも本発明の目的である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的のため、本発明
は、既知であるパイロット信号が所定の間隔で情報信号
に挿入されている信号を用いている移動無線の受信ＳＩ
Ｒ測定装置において、パイロット信号を用いて内挿補間
同期検波する同期検波手段と、内挿補間により判定され
た情報データ・シンボルの電力値を計算する手段と、情
報データ・シンボルの電力値を所定のパイロット信号間
隔間で積算値を求める手段と、判定された情報データ・
シンボルと同一サンプリング・タイムにおけるフェージ
ング・エンベロープとの電力値の差を計算する手段と、
電力値の差を所定のパイロット信号間隔間で積算値を求
める手段と、情報データ・シンボルの電力値の積算値
と、電力差の積算値との比を計算する手段とを備え、計
算結果の比を受信希望信号対干渉信号電力比（ＳＩＲ）
として用いることを特徴とする移動無線の受信ＳＩＲ測
定装置である。

【００１２】このような構成とすることにより、構成の
簡単なＳＩＲ測定装置を得ることができ、しかも、その
測定精度は十分なものが得られる。

【００１３】また、前記ＳＩＲ測定装置を用いて、受信
ＳＩＲ測定装置から得られたＳＩＲと、予め定められて
いるＳＩＲの目標値とを比較する手段と、比較結果に基
づき対向局に対して送信電力制御情報を発する手段と、
対向局から送信された送信電力情報を受信して復調する
手段と、復調された送信電力制御情報に従い、自局の送
信電力を制御する手段を具備する送信電力制御装置を構
成することができる。ＳＩＲ測定装置が簡単な構成で十
分な測定精度が得られるために、このＳＩＲを用いた送
信電力制御装置の構成も簡単になる。

【００１４】その上、送信電力制御装置において、パイ
ロット信号間におけるフェージング・エンベロープの電
力値の変化量を計算する手段と、フェージング・エンベ
ロープの電力値の変化量と、予め定められている許容変
化量とを比較する手段と、フェージング・エンベロープ
の変化量が許容値を超える場合には、送信電力制御を止
める手段とを具備することにより、省電力を図ることも
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施形
態を説明する。

【００１６】図１に、本発明の実施形態で使用している
内挿補間同期検波に用いている信号の構成例を示す。図
に示すように、送信信号に送信側、受信側で互いに既知
の位相のパイロット信号を周期的に挿入して送信してい
る。パイロット信号として、１〜複数の既知のシンボル
を用いる。パイロット間の情報シンボル期間をフレーム
という。

【００１７】図２は、本発明の実施形態の受信ＳＩＲ測
定装置の構成例である。図において、２２は内挿補間同
期検波部、２４は判定信号電力計算部、２６は積算部で
ある。また、２１は同期部、２５は疑似干渉電力検出
部、２７は積算部である。２８はＳＩＲ測定部である。

【００１８】この回路構成において、受信したベースバ
ンドの受信信号２０は、同期部２１に入力し、シンボル
のクロック・タイミングとパイロット信号の繰り返し周
期であるフレーム・タイミングを再生する。この同期部
２１で再生したタイミングにより、他の回路の動作タイ
ミングが定まる。受信信号２０は、内挿補間同期検波部
２２において、同期部２１からのクロック・タイミング
でサンプリングされ、内挿補間同期検波部２２内の図示
しないメモリに蓄えられる。また、受信信号のパイロッ
ト信号は、フレーム・タイミングにより受信信号から抽
出され、伝搬路の伝達関数の推定に用いられる。この操
作をフレーム・タイミングで繰り返すことにより、その
時刻での伝達関数を推定することができる。情報シンボ
ル期間の両端にあるパイロットにより得られた伝達関数
を一次内挿補間し、各情報シンボルに対応する伝達関数
を求め、情報シンボルの補償を行う。補償された情報シ
ンボルを判定することにより絶対位相同期検波された情
報シンボル２３が得られる。

【００１９】次に、判定信号電力計算部２４において、
複素信号空間上で、判定された情報シンボル２３の原点
からの距離の二乗、すなわち希望波電力値を求める。一
方、疑似干渉電力計算部２５において、複素信号空間上
で、判定された情報シンボル２３と受信信号２０の距離
の二乗を求める。これは、データシンボルと同一のサン
プリング・タイムにおけるフェージング・エンベロープ
との電力値の差を求めていることになる。この求めた値
を疑似干渉電力として用いる。

【００２０】希望波受信電力および疑似干渉波電力をそ
れぞれ１フレーム分内で、積算部２６および２７を用い
て積算することにより平均する。ＳＩＲ測定部２８にお
いて、平均した希望波受信電力積算値を平均した疑似干
渉電力積算値で除することにより受信ＳＩＲ２９が求め
られる。

【００２１】本発明によると、ベースバンド受信信号だ
けから受信ＳＩＲを求めているため装置構成が単純化で
きる。また、後で説明するように、このように、複素信
号空間上で判定された情報シンボルと受信信号の距離の
二乗を疑似干渉電力を計算して受信ＳＩＲに用いても、
高精度の送信電力制御の実現が可能である。

【００２２】図３は、上記の受信ＳＩＲ測定装置を用い
て送信電力制御を行う送信側の装置の一実施形態であ
る。図３において、３０はアンテナ、３１は送受分離
部、３２は受信無線部、３３は逆拡散部、２１は同期検
出部、２２は内挿補間同期検波部、２４は判定信号電力
計算部、２５は疑似干渉電力計算部、２６および２７は
積算部、２８はＳＩＲ測定部、４１は送信電力制御ビッ
ト決定部、４２は信号発生部、４３は符号化部、４４は
変調部、４５は拡散部、４６は送信無線部、４７はビタ
ビ復号部、４８は送信電力制御ビット抽出部、４９は送
信電力制御部を示している。なお、図２とおなじ構成に
は、同じ符号を付した。

【００２３】この構成において、この送信装置を移動局
に用いた場合の動作について説明する。

【００２４】基地局から送信されたスペクトル拡散信号
はアンテナ３０で受信される。受信信号は送受分離部３
１を経由し、受信無線部３２に入力される。受信無線部
３２において、受信信号は帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
を通過し、帯域外成分を除去した後、増幅器で増加され
た後、局部発振器発生のクロックにより中間周波数帯
（ＩＦ帯）に周波数変換される。ＩＦ帯に周波数変換さ
れた受信信号はＢＰＦ通過後、自動利得制御回路（ＡＧ
Ｃ）により適正な信号レベルに補正された後、準同期検
波されベースバンドに周波数変換される。ベースバンド
に周波数変換された受信信号は低域通過フィルタ（ＬＰ
Ｆ）通過後、アナログ−ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）
されディジタル信号となり出力される。受信無線部３２
から出力された受信ディジタル信号は、逆拡散部３３に
おいて拡散を取り除かれ、狭帯域の変調信号として出力
される。逆拡散部３３から出力された信号は、内挿補間
同期検波部２２において復調される。その復調された信
号のうち、情報信号はビタビ復号部において復号され、
出力される。また、送信電力制御ビットは、送信電力制
御ビット抽出部４８において抽出され、送信電力制御部
４９へ出力される。送信電力制御部４９において、送信
電力制御ビットに基づき送信電力を決定し、制御情報を
送信無線部４６に出力する。一方、逆拡散部３３におい
て逆拡散された受信信号から、上記で、図２を用いて説
明したように受信ＳＩＲが求められる。

【００２５】送信電力制御ビット決定部４１において、
受信ＳＩＲはあらかじめ設定されている目標ＳＩＲと比
較される。受信ＳＩＲが目標ＳＩＲよりも小さい場合に
は、送信電力の増加を指示する制御ビットを、受信ＳＩ
Ｒが目標ＳＩＲよりも大きい場合には、送信電力の減少
を指示する制御ビットを発生し、信号発生部４２に出力
する。信号発生部４２において、送信電力制御ビット決
定部４１から送られた送信電力制御ビットを含めた送信
フレームの構成を行い、符号化部４３に出力する。符号
化された送信信号は変調部４４で変調、拡散部４５で拡
散された後、送信無線部４６に出力される。送信無線部
４６において、１Ｆ、ＲＦ帯に周波数変換された送信信
号は、送信電力制御部４９から出力される制御情報に基
づいた送信電力で送信される。

【００２６】図４は、本発明を適用した場合の送信電力
制御誤差特性を示すグラフである。横軸はフレーム周期
で規格化された最大ドップラー周波数ｆ_D Ｔ_tpc 、縦軸
は受信ＳＩＲと目標ＳＩＲの差分の標準偏差である。こ
こで、送信電力制御ステップは１ｄＢ、制御遅延は２Ｔ
_tpc とした。実線は完全に受信ＳＩＲを測定できた場合
の特性、白丸のプロットが本発明を用いた場合の特性を
示す。グラフから、理想的な場合からの劣化がほとんど
ない特性が得られることがわかる。

【００２７】また、グラフからｆ_D Ｔ_tpc が大きい場合
には、制御誤差がほとんど飽和していることがわかる。
これは、フェージングが速くなると送信電力制御が瞬時
変動に追従することができなくなるためである。従っ
て、フェージングの速さを検出し、高速フェージングの
場合には、瞬時変動に追従する送信電力制御を止めるこ
とにより、装置の省電力化を測ることができる。

【００２８】図５は、この高速フェージングを検出して
送信電力制御を停止するための送信電力制御装置の実施
形態である。ここで、図２および図３と同様の構成に
は、同じ符号を付す。図５において、５０はフェージン
グ・エンベロープ電力変化量検出部、５１はフェージン
グ・エンベロープ電力変化量比較部を示している。

【００２９】さて、図５において、フェージング・エン
ベロープ電力変化量検出部５０において、フレームの両
端にある内挿補間に用いられるパイロット・シンボルの
電力量を求め、その差分を求めている。その差分はフェ
ージング・エンベロープの電力変化量を表している。こ
の差分と電力変化量の絶対値と予め定められている許容
変化量とを、フェージング・エンベロープ電力変化量比
較部５１において比較する。フェージング・エンベロー
プの変化量が許容値を超える場合には、送信電力制御を
止める情報を送信無線部４６に出力し送信電力制御を止
める。再び、フェージング・エンベロープの変化量が許
容値以下になった場合には、送信電力制御を再開する情
報を送信無線部４６に出力し、送信電力制御部４９から
出力される制御情報に基づいた送信電力制御を再開す
る。

【００３０】このように、送信電力制御を停止すること
により、装置全体の省電力が図れる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、クローズド
ループによる送信電力制御が必須であるＣＤＭＡ方式を
用いる移動通信において、受信ＳＩＲ測定精度の向上、
受信ＳＩＲ測定装置構成の単純化を図ることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内挿補間同期検波に用いられるフレー
ム構成例を示す図である。

【図２】本発明の受信ＳＩＲ測定装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】本発明の送信電力制御装置の一実施形態を示す
ブロック図である。

【図４】本発明の送信電力制御装置の送信電力制御誤差
特性を示すグラフである。

【図５】本発明の送信電力制御装置の他の実施形態を示
すブロック図である。

【図６】従来のＳＩＲ測定装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１受信信号２包絡線検波器３全受信電力４逆拡散器５希望波受信電力検出部６希望波受信電力７干渉電力検出部８干渉電力９ＳＩＲ検出部１０受信ＳＩＲ２０ベースバンド受信信号２１同期部２２内挿補間同期検波部２３情報シンボル２４判定信号電力計算部２５疑似干渉電力計算部２６積算部２７積算部２８ＳＩＲ測定部２９受信ＳＩＲ３０アンテナ３１送受分離部３２受信無線部３３逆拡散部４１送信電力制御ビット決定部４２信号発生部４３符号化部４４変調部４５拡散部４６送信無線部４７ビタビ復号部４８送信電力制御ビット抽出部４９送信電力制御部５０フェージング・エンベロープ電力変化量検出部５１フェージング・エンベロープ電力変化量比較部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既知であるパイロット信号が所定の間隔
で情報信号に挿入されている信号を用いている移動無線
の受信ＳＩＲ測定装置において、パイロット信号を用いて内挿補間同期検波する同期検波
手段と、内挿補間により判定された情報データ・シンボルの電力
値を計算する手段と、情報データ・シンボルの前記電力値を所定のパイロット
信号間隔間で積算値を求める手段と、判定された前記情報データ・シンボルと同一サンプリン
グ・タイムにおけるフェージング・エンベロープとの電
力値の差を計算する手段と、電力値の前記差を所定のパイロット信号間隔間で積算値
を求める手段と、情報データ・シンボルの電力値の前記積算値と、電力差
の前記積算値との比を計算する手段とを備え、計算結果の前記比を受信希望信号対干渉信号電力比（Ｓ
ＩＲ）として用いることを特徴とする移動無線の受信Ｓ
ＩＲ測定装置。
【請求項２】請求項１記載の受信ＳＩＲ測定装置から
得られたＳＩＲと、予め定められているＳＩＲの目標値
とを比較する手段と、前記比較結果に基づき対向局に対して送信電力制御情報
を発する手段と、対向局から送信された前記送信電力制御情報を受信して
復調する手段と、復調された前記送信電力制御情報に従い、自局の送信電
力を制御する手段とを具備することを特徴とする請求項
１記載の受信ＳＩＲ測定装置を用いた送信電力制御装
置。
【請求項３】請求項２記載の送信電力制御装置におい
て、パイロット信号間におけるフェージング・エンベロープ
の前記電力値の変化量を計算する手段と、フェージング・エンベロープの電力値の前記変化量と、
予め定められている許容変化量とを比較する手段と、フェージング・エンベロープの前記変化量が許容値を超
える場合には、送信電力制御を止める手段とを具備する
ことを特徴とする送信電力制御装置。