WO2004032375A1

WO2004032375A1 - Ofdm-cdmaにおける送信電力制御方法および送信電力制御装置

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Publication number: WO2004032375A1
Application number: PCT/JP2002/010397
Authority: WO
Inventors: Takashi Dateki; Masahiko Shimizu
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-15
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Abstract

　複数シンボルに拡散率に応じた長さのチャネライゼーションコードを乗算して多数のサブキャリア成分を作成し､該サブキャリア成分のそれぞれを対応するサブキャリアで送信するOFDM-CDMA通信システムにおける電力制御において、拡散率の整数倍の数でサブキャリア帯域を分割し、各分割区間（サブキャリアブロック）内では一定の送信電力を割り当てると共に､サブキャリアブロック毎に送信電力を制御する。

Description

明細書

OFDM- CDMAにおける送信電力制御方法および送信電力制御装置技術分野

本発明は OFDM- CDMA における送信電力制御方法および送信電力制御装置に係わり、特に、複数のシンボルに拡散率に応じた長さのチヤネライゼーシヨンコ一ドを乗算して多数のサブキヤリァ成分を作成し、該サブキヤリア成分のそれぞれを対応するサブキヤリァで送信する O FDM - CDMA通信システムにおける電力制御方法および送信電力制御装置に関する。

背景技術

次世代の移動通信方式として、マルチキャリア変調方式が注目されている。マルチキヤリァ変調方式を用いることにより、広帯域の高速データ伝送を実現することができ、しかも、各サブキャリアを狭帯域にして周波数選択性フェージングの影響を低減することができる。また、直交周波数分割多重 OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 方式を用いることにより、より周波数利用効率を高めることができ、しかも、 OFDMシンボル毎にガードィンターパルを設けて符号間干渉の影響をなくすことができる。

また、近年ではマルチキャリア CDMA方式（MC - CDMA) の研究が盛んに行われており、次世代の広帯域移動通信方式への適用が検討されている。 MC-CDMA では、送信データのシリアルパラレル変換おょぴ周波数領域の直交コード拡散を行うことにより、複数のサブキヤリァに分割して送信する。

さらに、 MC - CDMA の一種である OFDM と CDMAを組み合わせた、直交周波数 · 符号分割多元接続（OFDM- CDMA) 方式の検討も行われている。これは、 MC-CDMAによりサブキヤリ了に分割された信号に IFFT処理を施して直交周波数多重することにより周波数利用効率を高めた方式である。

• マルチキャリア CDMA方式の原理

マルチキャリア CDMA方式の原理は、図 12に示すように、周期 Tsの 1シンポルの送信データ Dより N個のコピーデータを作成し、チヤネライゼーションコードである拡散コード（直交コード）を構成する各コード C i C Nを個別に前記各コピーデータに乗算器 1 i〜 1 _Nで乗算し、各乗算結果 D ' C^ D ' CNを図 13(a) に示す周波数 f f wの N個のサブキャリアでマルチキヤリァ伝送する。以上は

1 シンボルの送信データをマルチキヤリァ伝送する場合であるが、実際には送信データを Mシンボルの並列データに変換し、 M個の各シンポルに図 12に示す処理を施し、 MXN個の乗算結果を周波数 f 〜 f _NMの MXN個のサブキヤリァを用いてマルチキャリア伝送する。サブキャリアの総数 MXN は、（パラレル系列数 M) X (拡散率 N) である。又、図 13(b)に示す周波数配置のサブキャリアを用いることにより直交周波数'符号分割多元接続方式（OFDM-CDMA)が実現できる。以上では、送信データをコピーした後に各コピーデータにチヤネライゼーションコードを乗算したが、図 14に示すように，乗算器 MPで送信データにシンボル毎にチヤネライゼーシヨンコード CI,C₂,...,CNを乗算し、しかる後、シリアル/パラレル変換器（S/P変換器） SPCで S/P変換するように構成することもできる。なお、実際には Mシンボル分が S/P変換される。

• OFDM-CDMAの送信側（基地局）の構成

図 15 は OFDM-CDMA の送信側（基地局）の構成図である。送信データは、同相成分と直交成分よりなる複素ベースバンド信号（シンボル）に変換されている。第 1ユーザ（第 1チャネル）用の拡散部 10ιは、第 1ユーザの送信データ TA1に、シンボル毎に第 1 ユーザのチヤネライゼーシヨンコード TBI (Cn,C_21;...,CNi) を乗算し、コード化されたデータ TC1 を出力する。チヤネライゼーシヨンコード TBIはシンポルレー卜の SF倍のチップレートを有している。 SFは拡散率であり、 SF=N としている。

図 16に SF=4の場合の入力シンボル列 TA1 とチヤネライゼーションコードパターン TBIおよびそれらの乗算結果 TC1 の関係を示す。第 1 チャネルのチヤネライゼーションコード TB 1 は、他のチャネルのチヤネライゼーションコードに対して相関が 0になるように、すなわち直交するように選ばれており、他のチャネルのチヤネライゼーシヨンコード TB2,TB3 も同様に選ばれている。チヤネライゼーシヨンコード TBI〜 TB3 の各 1 ビットをチップと呼ぶ。例として， TB1,TB2,TB3を以下の様に設定すると、

TBI = 1， -1, -1, 1

TB2 = 1, 1, -1, ·1 TB3 = 1, -1， 1, -1

お互いの相関は、

相関（ΤΒ1,ΤΒ2) = 1Χ1 + (-ΐ)Χ 1+(-ΐ)Χ(-ΐ)+ 1Χ(-ΐ) = 0

などのように 0になっている。このように複数のチャネル分離のためにチヤネラィゼーシヨンコードとして直交するコードパターンを使用する。

電力制御 'IFFT部 lhの S/P変換部 21は Mシンボル分の NXM個のチップ列を S/P変換する。例えば、 M=8,N=4とすれば、図 17に示す 32チップ TD0〜TD31 を並列データ S Q S

に変換して出力する。すなわち、 S/P 変換部 21 は、サブキャリア fc！〜 fNc-lでマルチキヤリァ伝送するためのサブキヤリア信号 S o〜 S No-iを出力する。この Nc ( = MXN) 個のサブキヤリァ信号 S丄〜 S NO-I は OFDMシンボルを構成する。

以上より、拡散部 l(hから出力するチップ列は、 S/P変換により、周波数（サブキャリア）一時間上に図 18に示すように配置される。なお、 cliipo〜cliipN_c-iは最初の Nc個のサブキヤリァ信号 S。〜 S NO-Iに相当し、 chip_Nc〜cliip2N_C-iは次の Nc個のサブキャリア信号 S 0〜 S No-lに相当する。

ついで、送信電力制御部 22を構成する乗算部 22o〜22 Ne-iは、重み係数 Wlo 〜W1NC ^を Nc個のサブキャリア信号 S。〜 S NC に乗算する。すなわち、送信電力制御部 22 は重み係数 W1O〜W1N_C-I により各サブキャリアを独立に電力制御する。この重み付け係数 W1O〜W1N_C-Iは一定時間毎に伝搬路ゃ干渉雑音の状態により値を更新される。

IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)部 23は、並列入力する電力制御されたサブキャリア信号に IFFT (逆フーリエ変換）処理を施し、 P/S変換部 24はパラレル-シリアル変換（P/S変換）により IFFT出力を時間関数信号 TF1に変換して出力する。

他のユーザチャネルも第 1チャネルと同様に、拡散部 102, 103で異なるチヤネライゼーシヨンコード TB2, TB3 を用いて送信データ TA2， TA3 を拡散変調し、電力制御 'IFFT部 11₂〜11₃で重み付け係数 Wijを用いて送信電力制御、 IFF処理を行って時間関数信号 TF2， TF3を出力する。又、パイ口ットチャネルもユーザチャネルと同様に、拡散部 10_pでパイ口ット拡散コード TBPを用いてパイロットシンボル TA Pを拡散変調し、 IFFT部 ll _pで IFFT処理を行って（電力制御はしない）、時間関数信号 TF Pを出力する ' 合成部 12は各チャネルの時間関数信号 TF1，TF2, TF3, TFPをコード多重し、 DA変換部 13 はコード多重信号をアナ口グ信号に変換し、アップコンバージョン部 14は直交変調後、無線周波数にアツプコンパージヨンすると共に高周波増幅してアンテナより送信する。

• O FDM- CDMAの受信側の構成

図 19 は OFDM- CDMA の受信側（移動局）の構成図である。ダウンコンパージョン部 30は受信したマルチキヤリァ信号に周波数変換処理を施した後、直交復調処理を施してベースバンド信号を出力する。 AD変換器 31はベースパンド信号をデイジタルに変換して S/P変換部 32、パスサーチ部 33に入力する。 S/P変換部 32 は AD変換出力を並列データに変換して FFT(Fast Fourier Transform)部 34に入力する。パスサーチ部 33 はマッチトフィルタ構成になっており、第 1 チャネルの拡散コードと受信信号の相関を演算して逆拡散タイミングを決定し、該タイミングデータをユーザチャネル逆拡散部 38、パイロットチャネル逆拡散部 39 に入力する。

FFT部 34 は FFT ウィンドウタイミングで FFT演算処理を行って時間領域の信号を Nc ( = N X M) 個のサブキャリア信号 SPo〜SP_Nc-i に変換し、チャネル推定部 35 は各サブキヤリァに多重されているパイロットを用いてサブキャリア毎にチャネル推定を行い、チャネル補償部 36 はサブキャリア毎のチャネル推定値 CCO~ CCNO- Iを FFT 出力に乗算してチャネル補償（フヱ一ジングの補償）を行う。すなわち、チャネル推定部 35 は、パイロット信号を用いて各サブキャリアのフエージングによる影響 A exp(j 0 )を推定し、チャネル補償部 36b は送信シンポルのサブキヤリァ信号成分に（1/A) ' exp(— j φ )を乗算してフエ一ジングを補償する。

P /S変換部 37はチャネル補償された Nc ( = N X M) 個のサブキャリア信号をシリアルデータに変換してユーザチャネル逆摅散部 38、パイ口ットチャネル逆拡散部 39に入力する。

ユーザチャネル逆拡散部 38、パイ口ットチャネル逆拡散部 39は、パスサーチ部 33 より入力されている逆拡散タイミングで、入力データ列に第 1チャネルのチヤネライゼーシヨンコード TB I とパイ口ット拡敫コード TBP をそれぞれ乗算し、ユーザチヤネノレシンボル、制御チヤネノレシンポルを復調する。

• 送信電力制御

情報通信の基本的な定理（注水定理）によれば、雑音が非白色の場合、通信で正しく情報を伝えることができる情報量を最大にする送信電力のスぺクトル分布は、雑音スぺクトルを湖底の地形に見立てたとき、総送信電力を水を注ぐように注いだときにできる湖の深さになることが知られている。なお、雑音スぺクトルが非常に大きく，水面よりも雑音の地形が高い周波数では、送信電力 = 0 とする。図 20 は、伝搬路による送信波の減衰などはなく、受信電力は送信電力の分布と同じ電力分布で受信され、キヤリァ毎の干渉雑音が一定でないと想定した場合における注水定理に基づいた従来の送信電力制御の説明図で、 NP は雑音スぺクトル、 SP は注水定理に基づいた送信電カスペクトル、 Pは電力制御しない場合の' 送信電力である。また、図 20において、送信電力スペクトル SPの積分値が総送信電力となり、 TOPが水面になり、水面からの深さが送信電力スペクトル SPになっている。

従来の OFDMシステムでは、隣り合うサブキヤリァは互いに独立な情報を送受信している。このため、サブキャリア毎に送信電力を制御することによりサブキャリァ間での重み係数 Wijに差が生じ、これによりサブキヤリァ間での電力分布の違いが発生しても何等問題にならなかった。

しかし、かかるサブキャリア毎の送信電力制御を OFDM-CDMA方式の通信システムに適用すると、チヤネライゼーシヨンコードの直交性が劣化し、品質の劣化が発生する。図 21を参照して従来の電力制御による直交性劣化を説明する。電力制御を行わなければ、（a)に示すように各サブキヤリァの電力は同じであるため、チヤネライゼーシヨンコード A、 Bの相関は 0 となり、直交性が保たれる。実際、チヤネライゼーシヨンコード A， Bが

CODE-A =— 1, + 1'— 1, + 1

CODE -B =- 1, + 1, + 1,— 1

であるとすると、相関は、

(一 1) X ( - 1 ) + 1 X 1 + (— 1) X 1 + 1 X (— 1) = 0 となる。ところが，従来の電力制御のように各サブキャリア毎に電力制御を行うと、直交性が崩れる。たとえば、（b)に示すようにチヤネライゼーシヨンコード A , Bが

CODE-A=-l, + l,-2, + 2

CODE-B =-1,+ 2,+ 1,-2

であるとすると、相関は

(- 1)Χ(- ΐ) + 1Χ2+(-2)Χ1+2Χ(-2)= - 3

となり、直交性が崩れる。

以上のように，従来のサブキャリア毎に電力制御を行う方式を OFDM-CDMA システムに適用しょうとすると、チヤネライゼーシヨンコードの直交性を劣化させるため，通信品質の劣化を招いていた。

以上から、本発明の目的は、 OFDM-CDMA システムに適用してもチヤネライゼーシヨンコードの直交性を保持することができ、通信品質の劣化を防止する送信電力制御方法および送信電力制御装置を提供することである。

発明の開示

本発明は、複数のシンポルに拡散率に応じた長さのチヤネライゼーシヨンコードを乗算して多数のサブキヤリア成分を作成し、該サブキャリア成分のそれぞれを対応するサブキヤリァで送信する OFDM-CDMA通信システムにおける電力制御方法および送信電力制御装置であり、拡散率の整数倍の数でサブキヤリァ帯域を分割し、各分割区間（サブキャリアブロック）内では一定の送信電力を割り当てると共に、サブキャリアプロック毎に送信電力を制御する。

送信電力を制御する第 1 の方法は、送信信号電力が伝搬路での減衰や位相変化を受けて係数 yを乗算される場合、サブキヤリア毎に、推定した干渉電力 Nを伝搬路の係数 γで割った値 N/y と送信電力の合計が一定になる送信電力値を求め、各サブキヤリァの前記送信電力値に基づいてサブキヤリアブロックでの平均送信電力を算出し、該平均送信電力値に基づいてサブキヤリアブロックでの送信電力を制御する。

送信電力を制御する第 2の方法は、サブキヤリアブ口ックの送信電力を、該サブキヤリアブ口ックの平均受信信号電力対干渉電力比が一定になるように制御する。以上のようにすれば、チヤネライゼーシヨンコードの直交性を保持することができ、通信品質の劣化を防止することができる。

図面の簡単な説明

図 1 は第 1実施例の OFDM-CDMA通信システムにおける基地局の構成図である。

図 2は重み係数算出部の構成図である。

図 3は本発明の送信電力制御による送信電力説明図である。

図 4は重み係数算出部の別の構成図である。

図 5は第 1実施例の OFDM-CDMA通信システムにおける移動局の構成図である。

図 6 はレベル測定部の構成図である。

図 7はチャネル推定部の構成図である。

図 8 は第 2実施例の基地局の構成図である。

図 9は第 2実施例の移動局の構成図である。

図 1 0は第 3実施例の基地局の構成図である。

図 1 1 は第 3実施例の移動局の構成図である。

図 1 2はマルチキャリア CDMA方式の原理説明図である。

図 1 3はマルチキヤリァ伝送、 OFDM伝送の周波数配置説明図である。

図 1 4はマルチキヤリ了 CDMA方式の別の原理説明図である。

図 1 5は従来の OFDM-CDMAの送信側（基地局）の構成図である。

図 1 6 は SF=4の場合の入力シンボル列 TA1 とチヤネライゼーシヨンコードパターン TB Iおよびそれらの乗算結果 TC 1 の関係説明図である。

図 1 7は S/P変換説明図である。

図 1 8は周波数（サブキヤリァ）一時間（シンボル）平面上のチップ配置図である。図 1 9は従来の OFDM- CDMAの受信側（移動局）の構成図である。

図 2 0は注水定理に基づいた従来の送信電力制御の説明図である。

図 2 1 は従来の電力制御による直交性劣化の説明図である。

発明を実施するための最良の形態

( A ) 第 1実施例 • 基地局の構成

図 1は第 1実施例の OFDM-CDMA通信システムにおける基地局の構成図であり、各ユーザチャネルおよびパイ口ット.チャネルの送信データは、同相成分と直交成分よりなる複素ベースバンド信号（シンボル）に変換されている。

第 1ユーザ（第 1チャネル）用の拡散部 _50lは、第 1ユーザの各シンポル TA1に、第 1ユーザのチヤネライゼーションコード TBI (CII,C₂I,...，CNI) を乗算し、コ一ド化されたデータ TC1を出力する。チヤネライゼーシヨンコード TBIはシンボルレー卜の SF倍のチップレートを有している。 SFは拡散率であり、SF=Nとしている。

電力制御 'IFFT咅 51ιの S/P変換部 61は Mシンボル分の NXM個のチップ列を S/P変換する。例えば、 M=8,N=4 とすれば、 32(=8X4)チップを並列データ S ₀〜 S

に変換して出力する。すなわち、 S/P変換部 61 は、サブキヤリァ fo〜f_Nc-iでマルチキヤリァ伝送するためのサブキヤリァ信号 S Q〜 SNC-I を出力する。この Nc (=MxN) 個のサブキャリア信号 S i〜S Nc-iは OFDMシンボルを構成する。

重み係数算出部 52は、サブキヤリァ帯域 f₀〜fNc=-iを拡散率 Nの整数倍（例えば 1 倍）の数で M 個のサブキャリアブロックに分割し、分割区間（サブキャリアブロック）毎に送信電力を制御すると共にサブキヤリアブ口ック内では各サブキヤリァに一定の送信電力を割り当てる。すなわち、 M 個の各サブキャリアブロックの送信電力 Wi〜WMとすれば、各サブキヤリァの重み係数を以下のように

決定する。この重み付け係数 Wi〜WMは一定時間毎に伝搬路ゃ干渉雑音の状態により値を更新される。

送信電力制御部 62を構成する乗算部 62o〜62 NC-Iは、重み係数算出部 52から入力する重み係数 Wl₀〜WlNc-lを NC個のサブキャリア信号 S o〜 S Nc-lに乗算する。尚、上記のように重み係数を決定しているため、各サブキャリアブロックのチャネライゼーシヨンコード数 N 個のサブキヤリァの送信電力は等しくなっている。

IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)部 63は、並列入力する電力制御されたサブキャリア信号に IFFT (逆フーリエ変換）処理を施し、 P/S変換部 64はパラレル-シリアル変換（P/S変換）により IFFT出力を時間関数信号 TF 1に変換して出力する。

他のユーザチャネルも第 1ユーザチャネルと同様に、拡散部 502, 50₃で異なるチヤネライゼーションコード TB2, TB 3 を用いてデータシンポル TA2, TA3を拡散変調し、電力制御 ' IFFT部 512〜 51 ₃で重み付け係数 Wij を用いて送信電力制御、 IFF 処理を行って時間関数信号 TF2, TF3 を出力する。又、パイロットチヤネルもュ一ザチャネルと同様に、拡散部 50 _pでパイ口ット拡散コード TBPを用いてパイロッ卜シンボル TA Pを拡散変調し、 IFFT部 51 pで IFFT処理を行って（電力制御はしない）、時間関数信号 TF Pを出力する

合成部 53は各チャネルの時間関数信号 TF1 , TF2 , T;F3 , TFPをコード多重し、 DA変換部 54 はコード多重信号をアナ口グ信号に変換し、アツプコンバージョン部 55は直交変調後、無線周波数にアップコンパージョンすると共に高周波增幅してハイプリッド 56を介してアンテナより送信する。

又、受信信号はハイプリッド 56を介してダウンコンパージョン部 57に入力し、ダウンコンバージョン部 57 は受信したマルチキヤリァ信号に周波数変換処理を施した後、直交復調処理を施してベースパンド信号を出力する。 AD変換器 58 はペースパンド信号をディジタルに変換して復調部 59 に入力する。復調部 59 は復調処理を実行して受信側から送られてきた各サブキヤリァ毎の干渉電力 Nij と伝搬路の係数 Ί ij を重み係数算出部 52に入力する。

• 重み係数算出部の構成

図 2は重み係数算出部の構成図である。

重み係数算出部 52 は、 Nc=(M X N)個のサブキヤリァ fo〜f_Nc-iで構成されたサブキヤリァ帯域を拡散率の整数倍値（例えば N X I)で除算して M 個のサブキヤリアブロックに分割する。図 2では、 N= 4 , M = 8の場合を示している。そして、サプキャリアブロック毎の送信電力算出部 SSi SS sは、まず、受信側から送られてくるサブキヤリア毎の干渉電力 Ni;j(i はユーザチャネル、〗はサブキャリア）と伝搬路の係数 Ύ ij を用いてサブキャリア毎の送信電力を計算し、ついで、これらサブキヤリァの送信電力を用いてサブキヤリアブ口ックの平均送信電力

を計算する。以下、サブキヤリァ毎の送信電力 wijの計算法を説明する。

重み付けを wij として送信した場合、受信機での受信電力はサブキヤリア j について、 Pj=wijX y ij となる。なお、干渉量は Nij とする。このとき Pj, Nij をチャネル γで規格化して考えると， wij = P;j/T/ ij, Nij/yij となる。これは、あたかも干渉が Nij/T/ ij のようにチャネルにより変動して受信され、送信電力は送信側での重み付けがそのままの値で受信されているように見える。

情報通信の基本的な定理（注水定理）によれば、このような雑音が非白色の場合に通信で正しく伝えることができる情報量を最大にする電カスペクトルの分布は、雑音スぺクトルを地形に見立てた場合に，総送信電力を、水を注ぐように注いだときにできる湖の深さになることが知られている。

上記の場合、雑音の地形は Nij/γ ij で、水（総送信電力）を注いだときの深さは水面が一定の高さであるから、定数 aを用いて送信電力分布は次式

Nij/y ij +送信電力 =a=定数

で表現される。ここでの送信電力は、 wij = Pj/yij であるから、次式

Nij / γ ij + w ij = a

が成立する。結局、重み係数は次式

wij = a-Nij/y ij ( wijく 0 となる場合は wij=0) (2)

により決定される。 aは重み付けが総送信電力を変化させないように

∑ とすると次式

1

a： ∑

N. ゾ =o

により求めることができる。

以上より、送信電力算出部 52i〜52₈のサブキヤリァ送信電力算出部 52 a〜52d は（2)式に従って N(=4)個のサブキャリアの送信電力を算出し、平均部 52e は N(=4)個のサブキヤリァの送信電力の平均値を各サブキヤリアブロックの送信電力 WI〜WMとして出力する。すなわち、第 1 サブキャリアブロック内の N個のサブキヤリ了 fo〜f_N-iの送信電力をそれぞれ Wiと.し、第 2 サブキヤリアブロック内の N個のサブキャリア f_N〜f_{2 N}-iの送信電力をそれぞれ W₂とし、以下同様に第 Mサブキャリアブロック内の N個のサブキャリア f(M-l)N〜fNc-lの送信電力をそれぞれ WMとする。そして、各サブキヤリァの重み係数 Wh WlNc-lを（1)式に従つて決定して電力制 P'IFFT部 51ιの送信電力制御部 62に'入力する。

• 送信電力制御結果

以上のようにすれば、図 3 に示すようにチヤネライゼーションコード数 N(=4) を単位として送信電力制御が行われることになり、直交性が保たれる。例えば、 2 つのユーザチャネルのチヤネライゼーションコード A, Bがそれぞれ送信電力制御で '

CODE-A =- IX Wi, + lXWi, - lXWi, + lXWi

CODE-B =- IX Wi' ,+ lXWi' , + lXWi' ,- lXWi'

になったとしても、相関は、 .

WiXWi, X { (- 1) X (- 1) +1X 1 + (- 1) X 1 + 1 X(- 1)} =0

となり、直交性が保たれる。

，重み係数算出部の別の構成 '

図 4 は重み係数算出部の別の構成図であり、異なる点はサブキャリア毎の送信電力 wij の計算法であり、送信信号電力が伝搬路での減衰や位相変化を受けて係数ッ ij を乗算される場合、サブキヤリァ毎に、受信機が推定した干渉電力 Nijを伝搬路の係数 y ij で割った値 Nij/y ij と送信電力の合計が一定になる送信電力値 wii を求め。。

すなわち、重み付けを wij として送信した場合、受信機での受信電力はサブキャリア；（について， Pj = wijX y ij となる。また、干渉量を Nij とすれば、受信信号対雑音比が一定値 bになるような重み付けは次式

信号対雑音比 = wij X 7 ij/Nij = b

で与えられる。したがって、重み係数 wij は

wij = Nij/y ij (3) となる。 b は、総送信電力を Pt として

とすると、丄

T - 力ら求まる。

以上より、送信電力算出部 SSi eS sのサブキヤリァ送信電力算出部 52f〜52 i は（3)式に従って N(=4)個のサブキヤリァの送信電力を算出し、平均部 52jは N(=4) 個のサブキヤリァの送信電力の平均値を各サブキヤリアブ口ックの送信電力 Wi 〜WM として出力する。そして、各サブキャリアの重み係数 W1I〜W1N_C-Iを（1)式に従って決定して電力制御 ' IFFT部 51ιの送信電力制御部 62に入力する。

• 移動局の構成

図 5は第 1実施例の OFDM-CDMA通信システムにおける移動局の構成図であり、第 1ユーザチャネルのチヤネライゼーションコードが割り当てられている。ダウンコンバージョン部 71はハイブリッド 70を介して受信したマルチキヤリァ信号に周波数変換処理を施した後、直交復調処理を施してベースバンド信号を出力する。 AD変換器 72はベースバンド信号をディジタルに変換して S/P変換部 73 とパスサーチ部 74に入力する„ S/P変換部 73は AD変換出力を並列データに変換して FFT(Fast Fourier Transform)部 75に入力する。パスサーチ部 74はマツチトフィルタ構成になっており、第 1 チャネルの拡散コードと受信信号の相関を演算して逆拡散タイミングを決定し、該タイミングデータをユーザチャネル逆拡散部 80、パイ口ットチャネル逆拡散部 81 に入力する。

FFT部 75 は FFT ウィンドウタイミングで FFT演算処理を行って時間領域の信号を Nc ( = N X M) 個のサブキャリア信号 SPo〜SP_Nc-i に変換し、レベル測定部 76 は各サブキャリアに多重されているパイロット信号を用いて各サブキヤリァの希望信号電力および干渉電力 Nij を算出する。

又、チャネル推定部 77は各サブキヤリァに多重されているパイロットを用いてサブキャリア毎にチャネル推定を行い、チャネル補償部 78 はサブキャリア毎のチャネル推定値 γ ij( i = 1 , j=0〜Nc- l)を FFT出力に乗算してチャネル補償を行 5 。

P /S変換部 79はチャネル補償された Nc ( = N X M) 個のサブキャリア信号をシリアルデータに変換してユーザチャネル逆拡散部 80、パイ口ットチャネル逆拡散部 81に入力する。

ユーザチャネル逆拡散部 80、パイ口ットチャネル逆拡散部 81は、パスサーチ部 74 より入力されている逆拡散タイミングで、入力データ列に第 1チャネルのチヤネライゼーシヨンコード TBI とパイロット拡散コード TBP をそれぞれ乗算し、ユーザチャネルシンボル、制御チャネルシンボルを復調する。

電力制御用の制御情報生成部 82はレベル測定部 76、チャネル推定部 77から入力する各サブキヤリァのチャネル推定値 y ij と干渉電力 Nij を送信に適した形で出力する。移動局から基地局への上りリンクには 2種類のチャネル（個別物理データチャネル DPDCH と個別物理制御チャネル DPCCH)が用意されているから、時間多重部 83 は、該制御チャネル DPCCH に時間分割でパイロットシンボル、電力'制御用の制御情報（チャネル推定値 T ij と干渉電力 Nij) 、その他の制御情報を埋め込む。

第 1のデータ変調部 84は制御チャネル DPCCHのデータに BPSK変調を施し、第 2のデータ変調部 85はデータチャネル DPDCHのデータに BPSK変調を施す。データチャネル DPDCHには音声などのユーザデータが埋め込まれている。

制御チヤンネルの第 1 の拡散部 86 はデータチャネルとは相関の低い拡散コードを用いて制御情報を拡散し、データチャネルの第 2 の ¾散部 87 は制御チヤネルとは相関の低い拡散コードでユーザデータを拡散する。合成部 88 は拡散されたデータチャネル及び制御チャネルを多重し、ァップコンパージョン部 89 は RF 処理（帯域制限、電力増幅、アップコンパ一ジョン) をして送信する。

図 6 はレベル測定部 76の構成図であり、 1サブキャリアについてのみ示している。

信号点位置変更部 76aは I-jQ複素平面における受信パイ口ット信号の I成分、 Q成分の絶対値を取って該受信パイ口ット信号を I-jQ複素平面の第 1象信号に変換する。ブロック平均部 76bは Nシンボル分の受信パイ口ット信号の平均を演算し、電力化部 76c は平均値の I, Q 軸成分を二乗して加算することにより所定サブキヤリァの希望信号電力を出力する

一方、パイロットシンボルパターン生成部 76dは、 I-jQ複素座標系における理想パイロットシンボル点の位置べクトル（既知）を出力し、複素共役部 76e は該位置べクトルの複素共役を出力し、乗算部（誤差べクトル部） 76f は実際の受信パイロッ卜シンボルの位置べクトルと理想パイロットシンボルの複素共役を演算し、実際のパイロッ卜シンポルの位置べクトルと理想パイロットシンボルの位置べクトルとの誤差べクトルを演算する。誤差電力演算部 76gは誤差べクトルの各軸成分の二乗を演算して受信電力の分散（誤差べクトル電力）を演算し、平均値演算部 76h は Nシンボル分の誤差電力の平均値を演算して干渉電力 Nijを出力する。

図 7はチャネル推定部 77の構成図であり、 1サブキヤリァについてのみ示している。

パイロットシンポルパターン生成部 77a は、 I -jQ複素座標系における理想パイロットシンボル点の位置べクトル（既知）を出力し、複素共役部 77b は該位置べクトルの複素共役を出力し、乗算部 77c は実際の受信パイロットシンボルの位置べクトルと理想パイロットシンボルの複素共役を演算し、ブロック平均部 77dは乗算部 77cの出力を Nシンボル分平均化してチャネル推定値 _Y ij を出力する。

( B) 第 2実施例

第 1実施例では基地局でサブキヤリアブ口ックの重み係数 WI〜WMを演算したが、第 2実施例では移動局側で重み係数 WI〜WMを演算して基地局側に送ってサブキヤリアブロック毎の送信電力制御を行う。

図 8 は第 2実施例の基地局の構成図であり、第 1実施例と同一部分には同一符号を付している。第 1 実施例と異なる点は、重み係数算出部 52 に代わって、重み係数配布部 91 が設けられている点である。重み係数配布部 91波、受信側から送られてきた重み係数 WI〜WM を用いて（1)式に従って各サブキヤリァの重み係数 Wlj ( j =0〜Nc- l) を決定して電力制御部 51 ιの送信電力制御部 62 に入力する。他のユーザチャネルについても同様である。

図 9 は第 2実施例の移動局の構成図であり、第 1実施例と同一部分には同一符号を付している。 '第 1 実施例と異なる点は、重係数算出部 92 が設け.られている点である。この重み係数算出部 92は図 2あるいは図 4に示した重み係数算出部と同一の構成を備え、第 1ユーザチャネルの各サブキャリアブロックの重み係数 Wi 〜WMを演算し、制御チャネルで基地局に送信する。

( C) 第 3実施例

第 1実施例では基地局でサブキヤリアブロックの重み係数 WI〜WMを演算したが、第 3実施例では移動局側で重み係数 WI〜WMを演算し、演算した重み係数〜WM と現在の重み係数 WI〜WM を比較して重み係数の增減を決定し、増減指示を基地局側に送ってサブキヤリアブ口ック毎の送信電力制御を行う。

図 10は第 3実施例の基地局の構成図であり、第 1実施例と同一部分には同一符号を付している。第 1 実施例と異なる点は、重み係数算出部 52 に代わって、重み係数増減部 100 を設けた点である。重み係数増減部 100は、移動局からサブキヤリアブロック毎に重み係数の增減 UP/DN が指示されるから、増加 U Pが指示されたサブキヤリアブ口ックの送信電力（重み係数）を所定量増加し、減少 DNが指示されたサブキヤリアプロックの送信電力（重み係数）を所定量減少して各サブキヤリアブロックの重み係数 WI〜WMを演算し、しかる後、該重み係数 WI〜WMを用いて（1)式に従って各サブキャリアの重み係数 Wlj ( j =0〜Nc- l) を決定して電力制御 ' IFFT部 51ιの送信電力制御部 62に入力する。他のユーザチャネルについても同様である。

図 11は第 3実施例の移動局の構成図であり、第 1実施例と同一部分には同一符号を付している。第 1実施例と異なる点は、重み係数の増減を決定して基地局に指示する構成を有している点である。

重み係数算出部 92 は図 2又は図 4 に示した重み係数算出部と同一の構成を備え、第 1ユーザチャネルの各サブキヤリアブ口ックの重み係数 WI〜WM (送信電力分布）を演算して重み係数保存部 93に記憶すると共に減算部 94に入力する。減算部 94は今回演算された重み係数 WI〜WM (送信電力分布）と保存部 93に記憶されている現在の送信電力 WI〜WM (送信電力分布）とをサブキヤリアブ口ック毎に比較し、増減ビット作成部 95はサブキヤリアブ口ック毎に今回の重み係数が大きければ增加を指示し、小さければ減少を指示するビッ卜データを作成し、制御チヤネルで基地局に送信する。

以上本発明によれば、チヤネライゼ一ショ.ンコードの直交性を保持することができ、通信品質の劣化を防止することができる。

以上では注水定理に基づいて電力制御を行う場合について説明したがー例であり、その他の送信電力制御を行う場合にも本発明を適用できることは勿論である。また、以上では、拡散率の整数倍の数として、 1倍の数（ = N) の場合について説明したが、 2 以上の整数倍であってもチヤネライゼーションコードの直交性を保持することができ、通信品質の劣化を防止することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数のシンボルに拡散率に応じた長さのチヤネライゼーシヨンコードを乗算して多数のサブキャリア成分を作成し、該サブキャリア成分のそれぞれを対応するサブキヤリァで送信する OFDM-CDMA通信システムにおける電力制御方法において、

前記拡散率の整数倍の数でサブキヤリァ帯域を分割し、

各分割区間（サブキャリアブロック）内では一定の送信電力を割り当てると共に、サブキヤリアブ口ック毎に送信電力を制御する、

ことを特徴とする電力制御方法。

2 . 複数のシンボルに拡散率に応じた長さのチヤネライゼーションコードを乗算して多数のサブキャリア成分を作成し、該サブキヤリァ成分のそれぞれを対応するサブキヤリァで送信する OFDM-CDMA通信システムにおける電力制御方法において、

前記拡散率の整数倍の数でサブキヤリァ帯域を分割し、

各分割区間 (サブキャリアブロック）毎に伝搬路の状態を取得し、

サブキヤリアブロック内では一定の送信電力を割り当てると共に、サブキヤリアブ口ック毎に前記伝搬路の状態に基づいて送信電力を制御する、

ことを特徴とする電力制御方法。

3 . 送信信号電力が伝搬路での減衰や位相変化を受けて係数 γを乗算される場合、サブキヤリァ毎に、干渉電力 Νを伝搬路の係数 γで割った値 Ν/ γ と送信電力と.の合計が一定になる送信電力値を求め、

各サブキヤリァの前記送信電力値に基づいてサブキヤリアブ口ックでの平均送信電力を算出し、

該平均送信電力値に基づいてサブキヤリアプロックでの送信電力を制御する、ことを特徴とする請求項 2記載の電力制御方法。

4 . サブキャリアブロックの送信電力を、該サブキャリアプロックの平均受信信号電力対干渉電力比が一定になるように制御する、

ことを特徴とする請求項 2載の電力制御方法。

5 . 第 1送受信装置はサブキヤリアブ口ック毎の送信電力制御を行って送信信号を第 2送受信装置に向けて送信し、

第 2送受信装置は干渉電力レベルおよび伝搬路状態を推定し、これらの情報を第 1送受信装置に通知し、

第 1送受信装置は第 2送受信装置より受け取った前記情報を基にサブキヤリァプロック毎の送信電力制御を行う、

ことを特徴とする請求項 2記載の電力制御方法。

6 . 第 1送受信装置はサブキヤリアブ口ック毎の送信電力制御を行って送信信号を第 2送受信装置に向けて送信し、

第 2送受信装置は、サブキヤリァ毎に、干渉電力レベルおよび伝搬路状態を推定し、これらの推定値を用いてサブキヤリアブロック毎の送信電力の重み付け係数を決定して第 1送受信装置に送信し、

第 1送受信装置は、第 2送受信装置より受け取った前記重み付け係数を基にサブキヤリアブロック毎の送信電力制御を行う、

ことを特徴とする請求項 2記載の電力制御方法。

7 . 第 1送受信装置はサブキヤリアプロック毎の送信電力制御を行って送信信号を第 2送受信装置に向けて送信し、

第 2送受信装置は、サブキヤリァ毎に、干渉電力レベルおよび伝搬路状態を推定し、これらの推定値を用いてサブキャリアに対する送信電力分布を決定し、該送信電力分布と現在の送信電力分布とを比較してサブキヤリアブ口ック毎に送信電力を増加すべきか、または減少するべきかを送信情報に含めて第 1送受信装置に通知し、

第 1送受信装置は第 2送受信装置より受け取った前記増減情報を基にサブキヤリアブ口ック毎に送信電力を一定量増減する、

ことを特徴とする請求項 2記載の電力制御方法。

8 . 複数のシンボルに拡散率に応じた長さのチヤネライゼーションコードを乗算して多数のサブキヤリァ成分を作成し、該サブキヤリァ成分のそれぞれを対応するサブキヤリァで送信する OFDM-CDMA通信システムにおける送信電力制御装置において、

前記拡散率の整数倍の数でサブキヤリァ帯域を分割する手段、各分割区間（サブキャリアブロック）内では一定の送信電力を割り当てると共に、サブキヤリアブ口ック毎に送信電力を制御する送信電力制御部、

を備えたことを特徴とする送信電力制御装置。

9 . サブキヤリァ毎に算出された干渉電力レベルおよび伝搬路状態を示す伝搐路係数 yを受信装置より受信する手段を備え、

前記送信電力制御部は、

サブキヤリァ毎に、干渉電力 N を伝搬路係数" yで割った値 N/ y と送信電力の合計が一定になる送信電力値を求め、前記送信電力値のサブキヤリアブロックにおける平均値を算出する平均電力算出部、

該平均値をサブキヤリアブ口ックの各サブキヤリァ成分に乗算する乗算部、を備えたことを特徴とする請求項 8記載の送信電力制御装置。

1 0 . サブキャリア毎に算出された受信信号電力レペル、干渉電力レベルおよび伝搬路状態を示す伝播路係数 y を受信装置より受信する手段を備え、

前記送信電力制御部は、

サブキヤリァ毎に、受信信号電力対干渉電力比が一定になる送信電力値を求め、サブキヤリアブ口ックにおける前記送信電力値の平均値を算出する平均電力算出部、

該平均値をサブキヤリアブロックの各サブキヤリァ成分に乗算する乗算部、を備えたことを特徴とする請求項 8記載の送信電力制御装置。

1 1 . サブキャリア毎に推定された干渉電力レベルおよび伝搬路状態を示す伝播路係数" y を用いて決定されたサブキヤリァに対する送信電力分布と現在の送信電力分布とを比較してサブキヤリアブ口ック毎に送信電力を増加すべきか、または減少するべきかを指示する増減情報を受信装置より受信する手段、

該增減情報を基にサブキヤリアブロック毎に送信電力を一定量増減する増減手段、

を備えたことを特徴とする請求項 8記載の送信電力制御装置。

1 2 . サブキャリア毎に推定された受信信号電力レベル、干渉電力レベルおよび伝搬路の状態を示す伝播路係数を用いて算出された各サブキャリアプロックの送信電力値を受信装置より受信する手段、該送信電力値をサブキヤリアブ口ックの各サブキヤリァ成分に乗算する乗算部を備えたことを特徴とする請求項 8記載の送信電力制御装置。 .