JP2002535871A - 無線通信システム - Google Patents
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Abstract
Description
一次局及び二次局にも関する。本発明は更に、そのようなシステムを動作させる
方法に関する。本明細書では、新しく浮上しつつあるユニバーサルモバイルテレ
コミュニケーションシステム(UMTS)に特に関連しているシステムについて
記述しているが、このような技法は、他の移動無線システムにおける利用にも同
等に適用できることを理解されたい。
基本の通信タイプが必要とされる。第1のものは、例えばスピーチやパケット・
データのようなユーザトラフィックである。第2のものは、BS及びMSが、必
要なユーザトラフィックをやり取りすることができるように伝送チャネルのさま
ざまなパラメータを設定し監視するのに必要とされる制御情報である。
ことである。MSからBSに伝送される信号の電力制御は、各MSによって必要
とされる伝送電力を最小にしながらBSが異なるMSからほぼ同じ電力レベルで
信号を受け取るようにするために必要とされる。BSによってMSに伝送される
信号の電力制御は、伝送電力を最小にすることにより他のセルや無線システムと
の干渉を低減しながらMSが低エラーレートでBSからの信号を受け取るように
するために必要とされる。双方向無線通信システムにおいては電力制御が通常は
閉ループ方式で行われる。これによりMSは、必要とされるBSからの伝送電力
の変更を決定し、BSにこれらの変化を信号で伝送する。この逆も同様に行われ
る。
M(Global System for Mobile communication)であり、この場合BS及びMS
のトランスミッタの伝送電力は共に2dBのステップで制御される。同様に、ス
ペクトル拡散の符号分割多元接続(CDMA)方式を用いたシステムにおける電
力制御の具体例は米国特許第5,056,109号に開示されている。
後、電力制御ループが満足に収束するのにいくらかの時間がかかってしまうこと
である。そのような収束が達成されるまで、電力レベルが低すぎる場合にはデー
タ伝送が損なわれた状態で受け取られ、電力レベルが高すぎる場合には余分な干
渉を生じさせてしまうことがある。
局との間に制御情報を伝送するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネ
ルとデータを伝送するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無
線通信システムであって、制御チャネル及びデータチャネルの電力を調整するた
めの電力制御手段が設けられ、制御チャネルの最初の伝送の後までデータチャネ
ルの最初の伝送を遅延させるための手段が設けられたシステムが提供される。
めのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを伝送するためのデ
ータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムに用いられる一
次局であって、制御チャネル及びデータチャネルの電力を調整するための電力制
御手段が設けられ、制御チャネルの最初の伝送の後までデータチャネルの最初の
伝送を遅延させるための手段が設けられた一次局が提供される。
めのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを伝送するためのデ
ータチャネルを有する通信チャネルを有する無線通信システムにおいて用いられ
る二次局であって、制御チャネル及びデータチャネルの電力を調整するための電
力制御手段が設けられ、制御チャネルの最初の伝送の後までデータチャネルの最
初の伝送を遅延させるための手段が設けられた二次局が提供される。
局との間に制御情報を伝送するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネ
ルと、データを伝送するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有し、
一次局及び二次局のうち少なくとも1つが制御チャネル及びデータチャネルの電
力を調整するための電力制御手段を有する、無線通信システムを動作させる方法
であって、制御チャネルの最初の伝送の後までデータチャネルの最初の伝送を遅
延させることを含む方法が提供される。
方向データ伝送の場合は両方)でありうる。データチャネルの伝送の遅延はあら
かじめ決めておいてもよく、あるいは電力制御手段が制御チャネルにおける最初
の電力レベルと目標電力レベルとの間の差を実質的に補正し終えることができる
に十分であるように動的に選択することもできる。
から知られている。しかしながら、この引用文献における使用は、電力制御が既
に確立されているが伝搬条件が急速に変動するという状況に制限されている。こ
の引用文献は、伝送の開始時あるいは伝送の中断後に電力制御の迅速な収束を達
成するという問題には対処していない。
は、同じ参照数字を使用して対応する機能を示すようにしている。
線通信システムは、一次局(BS)100と、複数の二次局(MS)110とを
有している。BS100は、マイクロコントローラ(μC)102と、アンテナ
手段106に接続されたトランシーバ手段(Tx/Rx)104と、伝送電力レ
ベルを変えるための電力制御手段(PC)107と、PSTN又は他の適切なネ
ットワークに接続するための接続手段108とを有する。各MS110は、マイ
クロコントローラ(μC)112と、アンテナ手段116に接続されたトランシ
ーバ手段(Tx/Rx)114と、伝送電力レベルを変えるための電力制御手段
(PC)118とを有する。BS100からMS110への通信は、ダウンリン
ク周波数チャネル122上で行われ、MS110からBS100への通信は、ア
ップリンク周波数チャネル124上で行われる。
を利用してMS110とBS100との間の通信リンクを確立する。リンクは、
アップリンクチャネル124上に資源の要求202(REQ)を伝送するMS1
10によって開始される。BS100が要求を受け取り且つ利用可能な資源を有
している場合、BS100は、ダウンリンクチャネル122上に肯定応答204
(ACK)を伝送し、通信が確立されるのに必要な情報を提供する。肯定応答2
04が送信された後、アップリンク制御チャネル206及びダウンリンク制御チ
ャネル208の2つの制御チャネル(CON)が確立され、MS110からBS
100にデータを伝送するためのアップリンクデータチャネル210が確立され
る。いくつかのUMTSの具体例では、肯定応答204から制御チャネル及びデ
ータチャネルの確立までの間に付加的な信号伝送がありうる。
びダウンリンクチャネル122において動作し、各チャネルが内側及び外側ルー
プを含む。内側ループは、目標パワーに合致するように受信電力を調整し、外側
ループは、目標パワーを必要なサービス品質(すなわちビットエラーレート)を
維持する最小レベルに合わせる。しかしながら、この方法では制御チャネル20
6、208及びデータチャネル210上で伝送が始まるとき、最初の電力レベル
及び品質の目標が開ループ測定から導き出される。しかし測定が行われたチャネ
ルは新しく開始されるチャネルとは異なる特性をもつことがあるので、それらの
目標は十分正確ではないという問題がある。この結果として、データチャネル2
10の開始時におけるデータ伝送は、それらが低すぎる電力レベルで伝送される
場合には損なわれた状態で受信され、高すぎる電力レベルで伝送される場合には
余分な干渉を生じさせてしまうことがある。
の受信電力レベルを測定し、肯定応答204内でMS110に対してアップリン
クデータ伝送210に適した電力レベルを指示することである。これは状況を改
善するが、要求202からアップリンクデータ伝送210の開始までの間の時間
の隔たりにより依然としてエラーが生じやすい。
送を満足に受信することができるようにするために、電力制御が収束し終わるに
十分な時間302だけアップリンクデータ伝送210の開始を遅延させている。
必要であればもっと長い遅延302が許容されうるが、1又は2フレームの遅延
(10又は20ms)で十分でありうる。制御チャネル206、208上に余分
な制御情報の伝送する際の付加的なオーバーヘッドは、BS100によりデータ
チャネル210を通して受信されるユーザデータに関する低減されたEb/No
(ビット当たりエネルギー/ノイズ密度)によってバランスが取れる。遅延30
2はあらかじめ決めておくことができるが、(ダウンリンク電力制御情報を監視
することにより収束を検出することができる)MS110又はBS100のいず
れかにより動的に決定することもできる。
制御ステップサイズを可変としている。電力制御エラーは、伝送の開始時又はア
イドル期間後に最大になりやすいので、最適の電力制御ステップサイズは、通常
動作について使用されるものよりも大きい。
開始(あるいは中断後のそれらの再送の開始)から始まる(402)。受信電力
と目標電力との間の差が決定される(404)。次に電力制御ステップサイズを
テストし、それが最小値より大きいかどうかを決定する(406)。最小値より
大きければ、電力制御ステップサイズは、電力調整(410)の前に調整される
(408)。ステップサイズの変更は決定論的であってもよく、直前の電力制御
調整又は品質測定に基づくものでもよい。その後、電力制御ループは404から
始まり繰り返される。
(セル又は特定用途向けの)通常動作について設定される値に達するまで徐々に
減少させていくことが好ましい。好適には、連続するステップサイズの間の割合
は、伝送のエラーを補正する可能性を与えるため、あるいは他の要因により2よ
り大きくはならない。電力制御ステップサイズは、アップリンクチャネル124
及びダウンリンクチャネル122の両方において変化させることができる。
プサイズ(dB)の最初のシーケンスを3.0,2.0,1.5,1.0,0.
75,0.75,0.5,0.5,0.25として考察する。通常使用される0
.25dBの最小電力制御ステップサイズを使用する場合には2.5フレームで
あるのに対して、1ms毎の電力制御信号と共に上記のシーケンスを使用すると
、最高10dBの最初のエラーを半フレーム(5ms)以内に補正することがで
きる。ここで記述したようにステップサイズは対称であるが(すなわち同じステ
ップサイズを電力の増加又は減少に適用できるが)、これが常に適当であるとは
限らないことは既に知られている(例えば米国特許第5056109号)。実現
するのが一層簡単であろう同様の例においては、あらかじめ決められた数の電力
制御コマンドについては最初のステップサイズ(例えば2dB)が使用され、そ
の後ステップサイズが(例えば1dBまで)減少される。
きるが、動的に決定することも可能である。例えば、肯定応答204において信
号伝送される電力レベル調整が大きい場合、最初のステップサイズを増やすこと
ができる。別の例として、MS110が、他の手段によってBS100よりもや
や高い速度をもつと判断することができる場合、より大きいステップサイズが適
当である。
る有効な電力制御コマンドの受信前でさえも行うことができる。しかし、サイズ
及び方向はあらかじめ決めておくか、あるいは例えばレシーバ測定から導き出さ
れるチャネル減衰の変化レートのような情報を使用して動的に決定することがで
きる。これは、あるチャネル条件の下では性能の改善を与える。このようにして
電力を増加させることは、中断後に伝送を再開するケースに特に適しており、そ
の場合中断前からの電力制御ループの状態(例えば現在の電力レベル)が保持さ
れうる。中断とは伝送のポーズ(pause)またはギャップであり、その間は1つ又
は複数の制御チャネル及びデータチャネルが伝送されたり、受信されたり(又は
両方)しないが、BS100とMS110との間の論理接続は維持されている。
それは、信号の一時的な損失により生じる意図しないものでありえるが、一般に
MS110又はBS100が伝送すべきデータを有していないか、代替チャネル
の走査のような他の機能を実施しようしているという理由で意図的なものでもあ
りえる。
ャネル減衰は、ポーズの直前のものとは相関しないことがある。そのような場合
、ギャップ後の最初の伝送電力の最適値は、その平均値(シャドウィングのよう
なその他の遅いフェーディング効果を無視する)に等しくなると言うことができ
る。これは、初期値とチャネルの変動による最適の瞬間値との間の差を最小にす
る。実際に、ある構成においてはギャップ後の伝送電力は、ギャップ前のいくら
かの時間にわたる電力の加重平均から決定される。適当な平均期間は特定の条件
に依存するものであるが、20スロット(すなわち20の電力制御周期)のオー
ダーでありうる。付加のオフセット又は固定の電力調整がこの最初の電力レベル
に随意に適用される。特定の環境について、そのようなオフセットの最適値を経
験的に決定することができる。
の加重和から決定される。この構成においては、伝送ギャップの後に適用する必
要がある電力(dB)の変更は、例えば以下のようにして帰納的に計算すること
ができる。 ΔP(t)=Poff+K1×(ΔP(t-1)-Poff)-K2×PC(t)×PS(t) ここで、 ΔP(t)は、ギャップ後に適用される電力変化であり、アクティブな伝送の間の時
間tにおいて帰納的に計算される。 ΔP(0)は、ゼロへの初期化でありうる。 Poffは、付加の電力オフセットである(ゼロでもよい)。 K1及びK2は、経験的に決定される定数であり、等しくても良いが、
る実効平均期間を反映するように選択することができる。 PC(t)は、時間tにおいて適用される電力制御コマンドである。 PS(t)は、時間tにおいて使用される電力制御ステップサイズである。 ΔP(t)は、現在の電力と加重平均電力との間の実際上の差であり、それが利用さ
れる前に利用可能な電力制御ステップサイズに量子化されるべきである。
制御ビットの符号を使用してステップサイズが決定される。MS110は、電力
制御コマンドを受信し始めるときには最大の利用可能なステップサイズを使用し
、ステップサイズが減少される際に反対の符号の電力制御コマンドが受信される
までこのステップサイズを使用し続ける。この次のステップサイズは、ステップ
サイズが再び減少される際に電力制御コマンドの符号が逆になるまで使用される
。このプロセスは最小ステップサイズに達するまで続く。
法の効果を示すグラフである。このグラフは、0dBの目標電力に対して受信さ
れる信号電力P(dB)が時間Tと共にどのように変化するかを示している。実
線は、電力制御を用いない場合の受信信号電力を示している。受信電力の変化は
、例えばMS110の移動によるものでありうる。一点鎖線は、1dBの単一の
ステップサイズを有する電力制御を用いた場合の受信電力を示している。破線は
、上記の方法による電力制御を用いた場合の受信電力を示している。
ステップサイズが使用される。最初は受信電力が目標電力より小さいので、すべ
ての電力制御コマンドが電力の増加を要求し、2dBのステップサイズが使用さ
れ続ける。結局、約6msで受信電力が目標電力を超える。これが生じると、電
力の低下を要求するように電力制御コマンドの符号が反転される。これは更に、
1dBという規格ステップサイズまでステップサイズを減少させるという影響を
及ぼす。このステップサイズは以降の電力制御コマンドに応じて使用され続ける
。
用いた場合に可能であるより速くその目標に達することが可能であることが分か
るであろう。目標に達すると、ステップサイズを規格ステップサイズまで減少さ
せることにより正確な電力制御を維持することが可能になる。このような方法は
、収束が速く達成されるケースと同様に、最初のエラーが大きかったりチャネル
が迅速に変わるケースが効率的に処理されることを可能にする。
できる。図6は、破線が、4dB、2dB及び1dBという利用可能な3つのス
テップサイズを有する電力制御を用いた場合の受信電力を示すことを除いて図5
と同じ例を示している。最初に4dBのステップサイズが使用され、この結果、
電力は、前の例よりもかなり速く目標に達する。電力の低下を要求するために電
力制御コマンドの符号が反転されると、ステップサイズは2dBまで減少される
。電力の増加を要求するために電力制御コマンドが再び反転されると、ステップ
サイズは1dBの規格ステップサイズまで減少し、それが維持される。
トについてもっと大きいステップサイズを使用し続けることである。これは、い
かなるオーバーシュートであっても補正する助けとなりうる。しかしながら、こ
れは、上記の方法の平均の性能に重要な影響を与えることはない。
とができる。
が、この技法は、ダウンリンクチャネル122上のデータ伝送または双方向伝送
にも同等に適用できる。
散の符号分割多元接続(CDMA)技法を使用して説明された。しかしながら、
本発明はCDMAシステムにおける利用には限定されないことを理解すべきであ
る。同じように、本発明の実施例は、周波数分割デュプレックスを仮定して説明
されているが、本発明は、そのようなシステム内での利用に制限されない。本発
明は、例えば時分割デュプレックスのような他のデュプレックス方法にも(その
ようなシステム内の電力制御レートは通常は伝送バーストにつき一度制限される
であろうが)適用することができる。
うな変更は、無線通信システムやその構成要素において既に知られている他の特
徴を含むことができ、ここに既に述べた機能の代わりにまたは追加として利用す
ることができる。
構成要素の存在を除外しない。さらに、「含む、有する(comprising)」という
単語は、列挙したもの以外のその他の構成要素又はステップの存在を除外しない
。
を示す図。
を示すフローチャート。
信信号パワーP(dB)のグラフであり、実線は電力制御を用いない場合の結果
を示し、一点鎖線は単一のステップサイズを有する電力制御を用いた場合の結果
を示し、破線は2つのステップサイズを有する電力制御を用いた場合の結果を示
したグラフ。
信信号パワーP(dB)のグラフであり、実線は電力制御を用いない場合の結果
を示し、一点鎖線は単一のステップサイズを有する電力制御を用いた場合の結果
を示し、破線は3つのステップサイズを有する電力制御を用いた場合の結果を示
したグラフ。
Claims (12)
- 【請求項1】 一次局と複数の二次局とを有し、前記一次局と前記二次局と
の間に、制御情報を伝送するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネル
と、データを伝送するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無
線通信システムであって、 前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段と、
前記制御チャネルの最初の伝送の後まで前記データチャネルの最初の伝送を遅延
させる手段と、が設けられている無線通信システム。 - 【請求項2】 前記データチャネルがアップリンクデータチャネルであるこ
とを特徴とする、請求項1に記載の無線通信システム。 - 【請求項3】 前記データチャネルの伝送の遅延があらかじめ決められてい
ることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の無線通信システム。 - 【請求項4】 前記データチャネルの伝送の遅延は、前記電力制御手段が前
記制御チャネルにおける最初の電力レベルと目標電力レベルとの間の差を実質的
に補正し終えることができるに十分なものであることを特徴とする、請求項1又
は請求項2に記載の無線通信システム。 - 【請求項5】 一次局と二次局との間に、制御情報を伝送するためのアップ
リンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを伝送するためのデータチャネ
ルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムに用いられる一次局であっ
て、 前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段と、
前記制御チャネルの最初の伝送の後まで前記データチャネルの最初の伝送を遅延
させる手段と、が設けられている一次局。 - 【請求項6】 前記データチャネルの伝送の遅延があらかじめ決められてい
ることを特徴とする、請求項5に記載の一次局。 - 【請求項7】 前記データチャネルの伝送の遅延は、前記電力制御手段が前
記制御チャネルにおける最初の電力レベルと目標電力レベルとの間の差を実質的
に補正し終えることができるに十分なものであることを特徴とする、請求項5に
記載の一次局。 - 【請求項8】 二次局と一次局との間に、制御情報を伝送するためのアップ
リンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを伝送するためのデータチャネ
ルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムに用いられる二次局であっ
て、 前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段と、
前記制御チャネルの最初の伝送の後まで前記データチャネルの最初の伝送を遅延
させる手段と、が設けられている二次局。 - 【請求項9】 前記データチャネルの伝送の遅延があらかじめ決められてい
ることを特徴とする、請求項8に記載の二次局。 - 【請求項10】 前記データチャネルの伝送の遅延は、前記電力制御手段が
前記制御チャネルにおける最初の電力レベルと目標電力レベルとの間の差を実質
的に補正し終えることができるに十分なものであることを特徴とする、請求項8
に記載の二次局。 - 【請求項11】 一次局と複数の二次局とを有し、前記一次局と前記二次局
との間に、制御情報を伝送するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネ
ルと、データを伝送するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有し、
前記一次局及び前記二次局のうち少なくとも1つが前記制御チャネル及び前記デ
ータチャネルの電力を調整する電力制御手段を有する、無線通信システムを動作
させる方法であって、 前記制御チャネルの最初の伝送の後まで前記データチャネルの最初の伝送を遅
延させることを含む方法。 - 【請求項12】 前記データチャネルの伝送の遅延があらかじめ決められて
いることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
Applications Claiming Priority (9)
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GB9900910 | 1999-01-16 | ||
GB9900910.2 | 1999-01-16 | ||
GBGB9911622.0A GB9911622D0 (en) | 1999-01-16 | 1999-05-20 | Radio communication system |
GB9911622.0 | 1999-05-20 | ||
GBGB9915569.9A GB9915569D0 (en) | 1999-01-16 | 1999-07-02 | Radio communication system |
GB9915569.9 | 1999-07-02 | ||
GB9922575.7 | 1999-09-24 | ||
GBGB9922575.7A GB9922575D0 (en) | 1999-01-16 | 1999-09-24 | Radio communication system |
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