JP2004048784A - 無線電話用電力制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　無線電話システムで送信電力制御を提供する。
【解決手段】　送信（ＴＸ）及び受信（ＲＸ）は、システムで、異なったタイムスロットで実行され、同じ周波数及びバンド幅が送信及び受信のために使用される。無線電話機は、基地局から受信された受信信号（ＩＲＸ）のレベルを測定し（ＰＭ）、受信信号レベルに応じて、前記受信タイムスロットに続く送信タイムスロットで送信される信号の（ＩＴＸ）の電力を制御する。
【選択図】　　　図３

Description

　本発明は、信号の送受信用にほぼ同じ中心周波数及び帯域幅を使用した無線電話システムに於いて動作する無線電話用の送信電力制御装置及び方法に関する。

　時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）あるいは周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）に基づくセルラー無線システムに於いて、送信電力の制御は、システムの動作上では必要ない。初めのシステムは、従って、常時、同一の送信電力を使用していた。現在のセルラー無線電話システム（例えば、ＮＭＴ）では、セルラー無線電話の送信電力の制御は、基本的にはバッテリーの消費電力を節約するために使用される。出力電力の制御は、また、隣接のセルに対してノイズレベルを低減するために、小さいセルにて使用される。しかし、通常、わずかの電力レベル数（大体５から１０）でしかない。

　スペクトルがＤＳ（ダイレクトシーケンス）技術により拡散される符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）によるシステムでは、異なったセルラー無線電話からの基地局により受信された電力は、ほぼ同じであり、従ってシステムは、可能な限り多数のユーザにサービスを提供できる。ＣＤＭＡシステムでは、送信電力制御の主な目的は、システムの容量を最大にすることである。送信電力レベルは、従って非常に正確に制御しなければならず、送信電力レベルは、最小にしなければならない。

　送信電力は、開ループ制御または閉ループのいずれか二つの異なった手法で制御される。開ループ制御では、無線電話は、基地局よりの信号電力を測定し、その送信電力をそれに応じて制御する。一般に、この方法は、良好な測定精度をもたらすことがなく、従って、測定精度不足故に不用意に低めに制御しすぎないようにするために、送信電力を十分に落とすことができない。この精度不足の理由は、送信信号及び受信信号が異なった周波数を利用しているので、その減衰が個別に働くからである。この差は、無線信号の帯域幅及び伝播状態に依存して変化し、１０から４０ｄＢである。送信電力は、安定した交信状態を維持するために、十分高いレベルに設定する必要がある。開ループ制御は、一般に、現在のＦＤＤ／ＦＤＭＡ及びＦＤＤ／ＴＤＭＡシステム（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex、周波数分割デュープレックス）で使用され、送信及び受信が異なった周波数で実現されている。開ループ制御法は、容易であるが、その問題点は、測定精度である。

　閉ループ制御システムでは、セルラー電話から受信される信号電力は、基地局で測定され、送信電力の制御に要する制御情報は、セルラー無線電話に送信される。閉ループ制御法の問題点は、開ループよりより複雑となることである。閉ループシステムでは、追加情報が個別に送信されなければならず、セルラー無線システムでの制御情報の送信は、制御システムが正しく動作するには、大体１ｋビット／秒のデータ速度が必要となるからである。この種類の制御システムを、ＦＤＤ／ＣＤＭＡシステムで使用することが提案されている。

　本発明の第一の特徴は、信号の送受信用にほぼ同じ中心周波数及び帯域幅を使用した無線電話システムに於いて動作する無線電話用の送信電力制御装置を提供し、前記装置は、受信信号レベルを測定するための信号測定手段（ＰＭ）と、受信信号レベルに従って対応した次の送信信号（ＩＴＸ）のレベルを制御するための電力制御手段とを含む。本発明の第二の特徴は、信号の送受信用にほぼ同じ中心周波数及び帯域幅を使用した無線電話システムに於いて動作する無線電話用の送信電力の制御方法を提供することにあり、前記方法は、受信信号レベルを測定し、受信信号レベルに従って対応した次の送信信号のレベルを制御することを含む。

　これらは、正確な電力測定及び制御が簡単な回路及び構成で実現できるという効果がある。

　ＤＥＣＴシステムといった単一周波数ＴＤＤシステムでは、信号は、両方の送信方向で同様に減衰する。本発明による装置及び方法に於いては、送信電力は、最新のタイムスロットで受信の信号レベルに従って設定される。送受信が連続したタイムスロットでの同じ周波数で実行された場合に開ループの制御が非常に精度が高くなるからである。変化により引き起こされる信号の変化についての情報は、最新のものであり、従って送信電力は、非常に正確に最小化される。通常、送信電力は、必要レベルより２０ｄＢ高く設定されて、信号は、十分強い。送信電力を正確に最小化し、信号を必要レベルよりほんの少しだけ高く制御することが可能である。本発明によれば、測定及び電力制御は、非常に精度よくなされるからである。本発明により、閉ループ制御方法の精度を有し、開ループ制御のような容易な実現を可能とする無線電話を構成することが可能である。無線電話は、受信信号電力レベルが比較されるプリセットの基準値を含むように、且つ、その送信信号は、この比較結果に従って制御されるように、無線電話は構成される。これに代えて、送信局は、送信時に絶対送信電力を明示し、例えば送信電力が変化する時のみ明らかにし、高データ通信速度が不要となるようにする。受信信号の電力レベルは、全受信タイムスロット期間中に測定されるのが好ましく、これから電力が、例えば平均化により計算される。

　ＴＤＤシステムでは、信号は、両送信方向に於いて同様に減衰する。同じ周波数帯域が両方向で使用される（即ち、同じ中心周波数及び同じ帯域幅が使用される）からである。チャンネルが時間の関数として若干変化すると、デュープレックス時間（送受信タイムスロットの期間）は、変化が信号のレベルに大きい影響を与えないように、しかし、受信信号電力レベルについての十分な情報は得られるように、十分に短くすることが必要である。チャンネル変化の大きさは、例えば無線電話が（車載電話のように）移動中かどうかという事実に依存する。

　図１は、ＴＤＤ／ＴＤＭＡシステムでの本発明による方法の実施例を示し、例えば、１２の無線電話機が同じ基地局と通信する。第一のセルラー無線電話機は、最新の受信タイムスロット０での受信信号レベルを測定し、この情報を無線電話機の次の送信スロット１２に於いてすぐに送信信号電力を制御するために使用する。第二セルラー無線電話は、最新の受信スロット１での受信信号レベルを対応して測定し、この情報を無線電話の次の送信スロット１３においてすぐに送信信号電力を制御するのに使用していき、最後の、即ち１２番目のセルラー無線電話が最新の受信タイムスロット１１での受信信号レベルを図１で示されるように測定し、この情報を無線電話の次の送信スロット２３ですぐに送信信号電力を制御するのに使用する。図１でのタイムスロット０から２３は、異なったタイムスロットで１２の無線電話の各々の送受信を基地局が処理するということを示している。

　図２は、ＴＤＤ／ＣＤＭＡシステムでの本発明による方法の実施例を示し、送受信は、異なったスロットで実行される。セルラー電話は、受信タイムスロットで受信信号Ｒのレベルを測定し、この情報を送信タイムスロットの送信信号Ｔの電力を制御するのに使用する。図２は、ＴＤＤ／ＣＤＭＡシステムで基地局が１２無線電話機の全てに対して送受信を如何に同時に処理するかを示している。しかし、送信及び受信は、互いに異なったタイムスロットで実行される。

　図３は、本発明での電力制御に必要な回路のブロック図である。受信機ＲＸに到来した情報信号ＩＲＸのレベルは、電力測定回路ＰＭにより測定される。受信機ＲＸからの第二の分岐は、無線電話の受信情報信号ＩＲＸの通常の処理を示し、これは従来技術であるので詳述はしない。信号のレベルは、振幅、電力等を従来技術により測定することによって測定され得る。受信信号のレベルは、全受信タイムスロット期間中で測定されることが好ましく、これにより、例えば平均化して計算される。測定期間は、十分に長くとり、どんなノイズも平均化によりその効果を低減されるようにする。しかし、測定期間は、データ通信チャンネルが測定中に実質的に変化する時間とならない程度に短期間でなければならない。測定結果は、基準値ＳＲＥＦと比較され、送信機ＴＸの電力がそれに応じて調整される。基準値ＳＲＥＦは、いかなる予め設定の基準値でもよく、それと受信信号ＩＲＸのレベルは、比較手段ＣＯＭＰにより比較され、送信信号ＩＴＸのレベルは、この比較による信号ＳＲＥＧの制御下のもとに調整される。これに代えて、基準値ＳＲＥＦは、送信機が、送信時に基地局で送信される絶対送信電力を検出するように、例えば、送信電力が変化した時のみ検出するように比較手段に於いて構成され、これにより高速データ通信速度が不要とすることも可能である。

　本発明による無線電話システムでは、制御情報は、基地局からセルラー無線電話に対して送信はされないが、閉ループ制御法の精度が得られる。本発明の方法により、セルラー無線電話の送信電力は、最小とされ、従って電力消費も最小となる。低送信電力故にセルラーシステムの干渉も低減する。同じチャンネル（即ち、ＦＤＭＡでの周波数帯域、ＣＤＭＡでの符号、ＴＤＭＡでのタイムスロット）を繰り返し使用するようなより近距離があり、従ってシステムは、各周波数ユニット及びエリアユニット毎により多くのユーザを抱えている。ユーザの数は、本発明による電力制御の結果による干渉低減で、動的周波数割当（ＤＣＡ）を使用して増加可能である。適度な電力レベルを調整することによってフェージングの効果を回避することが可能である。

　本発明の方法は、時分割を利用したシステムに応用可能であり、送受信は、同じ周波数で、例えばＴＤＤ／ＣＤＭＡまたはＴＤＤ／ＴＤＭＡ多重アクセスで実行される。ＣＤＭＡシステムまたは他のスペクトル拡散システムで受信された信号の電力は、信号が拡散解除された後に（信号は、拡散符号により相関される）、測定される。本発明は、ＣＤＭＡで非常に効果があり、基地局から受信の信号は、全移動局からほぼ同様に強度を有することが重要である。信号の電力は、ＲＦ信号、ＩＦ信号、復調信号（ＴＤＭＡシステムで）のいずれかから測定可能である。

　ＤＥＣＴセルラー無線システムでは、移動局及び基地局（送信機及び受信機）の両者は、独立に電力レベルを制御する。ＤＥＣＴシステムでは、音声パケットは、受信時に送信エラーを検出するために、送信時に符号化（ＣＲＣ、巡回符号検査:Cycle Redundancy Check ）される。ＣＲＣは、エラー検出システムであり、パリティビットは、符号化により発生し、送信期間中に発生したエラーは、復号化アルゴリズムにより検出される。受信機が、音声パケットエラーを検出すると、再送信を要求し、送信機は、すぐ次のタイムスロット情報で正常受信の連絡を受ける。このように、送信信号の電力制御では、正常率を増加するために、また少なくとも本発明の電力制御の方法を使用することで（低すぎる）電力レベルにより引き起こされるエラーを除去するために、正常送信の比率を考慮することが可能である。

　以上述べたように、当業者は、本発明の範囲を逸脱しないで種々の変形が可能であることは明らかである。

　本発明の範囲は、請求の発明に関係しているかどうか、あるいは本発明によって示された問題のいずれかまたは全てを緩和するかどうかに関係なく、ここに開示されたいかなる新規の特徴及び組み合わせも、明示されたものであれ、黙示されたものであれ、または本発明の一般化されたものであれ、これを含む。

ＴＤＤ／ＴＤＭＡシステムのフレーム構成とＴＤＤ／ＴＤＭＡシステムでの本発明による方法の実施例である。 ＴＤＤ／ＣＤＭＡシステムのフレーム構成とＴＤＤ／ＣＤＭＡシステムでの本発明による方法の実施例である。 本発明による無線電話の電力制御のための回路のブロック図である。

符号の説明

ＲＸ…受信機
ＴＸ…送信機
ＰＭ…電力測定回路
ＣＯＭＰ…比較手段
ＩＲＸ…受信信号
ＩＴＸ…送信信号
ＳＲＥＦ…基準値

Claims (11)

1. 　信号送受信用に実質的に同一の中心周波数及び帯域幅を使用する時分割デュープレックス／符号分割多重アクセス（ＴＤＤ／ＣＤＭＡ）無線電話システムにおいて動作する無線電話用の送信電力制御装置であって、
   　受信信号レベルを測定する信号測定手段（ＰＭ）であって該受信信号（ＩＲＸ）のレベルを信号の拡散解除後に測定するものと、該受信信号レベルに従って対応する次の送信信号（ＩＴＸ）のレベルを制御する電力制御手段と、を具備するものにおいて、
   　送信電力が変化するときのみ送信時に基地局によって送信される絶対電力のレベルを示す情報を受信する絶対電力測定手段を更に具備することにより、該対応する次の送信信号（ＩＴＸ）のレベルが、基地局によって送信された絶対電力のレベルと該受信信号レベルとに応じて制御可能であることを特徴とする、無線電話用送信電力制御装置。
2. 　該受信信号（ＩＲＸ）のレベルは、予め設定された基準レベル（ＳＲＥＦ）と比較され、対応する次の送信信号のレベルは、該比較の結果（ＣＯＭＰ）に従って制御可能である、請求項１に記載の装置。
3. 　該送信電力レベルは、該送信信号（ＩＴＸ）が該基地局までエラーなしで伝播するために可能な最低のレベル（ＳＲＥＧ）まで制御可能である、請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 　該受信信号（ＩＲＸ）のレベルは、無線周波信号から測定される、請求項１に記載の装置。
5. 　該受信信号（ＩＲＸ）の測定が発生している測定期間と実質的に同一の長さの時間を持つ送信タイムスロット及び受信タイムスロットを有する無線電話システムで動作可能である、請求項１に記載の装置。
6. 　請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の装置を具備するセルラー無線電話。
7. 　信号送受信用に実質的に同一の中心周波数及び帯域幅を使用する時分割デュープレックス／符号分割多重アクセス（ＴＤＤ／ＣＤＭＡ）無線電話システムにおいて動作する無線電話用の送信電力の制御方法であって、
   　受信信号（ＩＲＸ）を測定するステップであって該受信信号（ＩＲＸ）のレベルを信号の拡散解除後に測定するものと、該受信信号レベルに従って対応する次の送信信号（ＩＴＸ）のレベルを制御するステップと、を具備するものにおいて、
   　送信電力が変化するときのみ送信時に基地局によって送信される絶対電力のレベルを示す情報を受信するステップと、該絶対電力レベルと該受信信号レベルとに応じて該次の送信信号のレベルを制御するステップと、を更に具備することを特徴とする、無線電話用送信電力制御方法。
8. 　該受信信号（ＩＲＸ）のレベルは、予め設定された基準レベル（ＳＲＥＦ）と比較され、該対応する次の送信信号のレベルは、該比較の結果（ＣＯＭＰ）により制御可能である、請求項７に記載の方法。
9. 　該送信電力レベルは、該送信信号（ＩＴＸ）が該基地局までエラーなしで伝播するに可能な最低のレベル（ＳＲＥＧ）まで制御可能である、請求項７又は請求項８に記載の方法。
10. 　該受信信号（ＩＲＸ）のレベルは、無線周波信号から測定される、請求項７に記載の方法。
11. 　該受信信号（ＩＲＸ）の測定が発生している測定期間と実質的に同一の長さの時間を持つ送信タイムスロット及び受信タイムスロットを有する無線電話システムで動作可能である、請求項７に記載の方法。
    

Images