JP2002543663A - Cdma移動通信システムの電力制御 - Google Patents
Cdma移動通信システムの電力制御Info
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Abstract
Description
続(CDMA)セルラ通信システムにおける送信電力レベルの制御方法に関する
。
CDMAシステムと称される)においては、電力制御記号を定期的に伝送し、フ
ェージングやシャドウイング等のチャネルに影響を及ぼす状態変化から発生する
効果を補正している。例えば、基地局は、電力制御指示を対応する移動局へ転送
し、当該移動局の送信電力レベルを上昇又は低下させるよう信号を送信すること
ができる。移動局は、このように受信した電力制御指示に従って、送信電力レベ
ルの増減を決定することができる。
の移動ユーザのためのデータチャネルについて折衝品質が維持されるように設計
することが重要である。基本的には、既存のシステムで使用する原則的な電力制
御アルゴリズムは、2つの入れ子状態になった制御ループを用いていずれの接続
でもこの能力が発揮されるように設計されている。アウター(より遅い)電力制
御ループは、インナー(より速い)閉電力制御ループにおいて使用される干渉に
対する信号転送比率(transmit signal-to-interference ratio. 以下、SIR
という)又は雑音に対する信号転送比率(transmit signal-to-noise ratio 以
下、SNRという)目標値を管理し、実際のサービス質(Quality of Service.
以下、QoSという)を折衝QoSに近くする。インナー電力制御ループは、順
方向通信チャネルのSIRを推定し、推定SIRとSIR目標値を比較し、この
比較結果に基づいて電力制御指示を逆方向通信チャネルで転送し、順方向通信チ
ャネルの送信機にその送信電力レベルの増減を「勧告」する。典型的には、アッ
プリンク及びダウンリンク通信双方に同様の電力制御の原則を適用することがで
きる。
)1秒あたり1600回の割合で取得できるSIR測定に基づいて機能するよう
に設計されている。従来のアウター電力制御ループは、1秒あたり平均1回の割
合で取得できるQoS値に基づいて機能するように設計されている。典型的には
、このQoS値は、フレームエラー率(FER)、ビットエラー率(BER)、
パケット遅延、又は音声質指標(SQI)の形で表示されている。従って、これ
らQoS値は、上記に表示したように1秒あたり1回の割合で所得できるか、又
は、1符号ブロックあたり1回の割合で(典型的には、1秒に50乃至100回
の割合で)取得することができる。しかしながら、これらQoS値の測定につい
ては、統計的に信頼できる結果を得る必要から、かなりの期間に渡って蓄積され
るべきである。
によって適切な変化が分かった場合、SIR目標値をより早期に更新することが
できる。これについて、図1(a)及び図1(b)は、既存のアウター電力制御
ループがチャネル環境の変化又は既知のサービスの変化に対し(SIR目標値を
更新することによって)どのように対応するかを図解した図面である。これらの
図から分かるように、電力制御を適切に実施するよう設計するためには、アウタ
ー電力制御ループは、インナー電力制御ループが実際のSIRに対応し、変更さ
せることができるよりも速くSIR目標値を更新することはできない。これによ
り、実際のSIRが常時確実にSIR目標値のほぼ後に続くこととなる。
由のため、インナー電力制御ループは、アウター電力制御ループがSIR目標値
を変更できる速度でSIR目標値に達成できない場合がある。この問題は、制御
ループの帯域幅又は送信機の出力幅に限界がある場合、発生し得る。この問題の
理由の1つには、使用中のアウター電力制御ループがQoS見積もりのためにQ
oS値以外のパラメータを使用し、折衝QoSに高率で続くために調整を受ける
場合があることが挙げられる。例えば、当該パラメータとしては、多くの符号ブ
ロックに関する未加工BERの平均的で標準的な偏差、又は関連通信チャネルの
キャラクタリゼーション等が挙げられる。通信チャネルにおける干渉レベルは、
不連続データ又は音声通信における突然の変更に影響を受ける場合がある。従っ
て、インナー電力制御ループより速いアウター電力制御ループ及び急激に変化す
る通信チャネルの影響によってチャネルにおける実際に達成されるSIRとSI
R目標値の間に重大な差異が生じる。
御機能とその他のシステム管理機能(例えば、アドミッション管理や混雑管理)
の相互作用に関係している。例えば、ダウンリンクにおいて、取り込み量過多や
混雑状況のために、基地局の送信機がその出力レベルを制限することを要求され
る場合がある。同様に、システム管理主体は、新規ユーザにアクセスを許可した
、又は、ユーザのデータ率を変更した結果、伝送されるべきデータの全容量の変
更を希望する場合がある。
のSIRを所望のSIR目標値に維持することができず、アウター電力制御ルー
プは、当該不能状況をSIR目標値の更なる上昇によって補正しようとする。し
かしながら、インナーループが折衝QoSを満足させる実際のSIRに達成した
、又は、システムが取り込み量を減少させることができた理由でこれらの状況が
異なる場合、SIR目標値は、既に適正値以上に更新されているであろう。これ
らの状況では、インナー電力制御ループは、アウター電力制御ループが正確に調
整するまで、順方向チャネルにおける電力レベルをこの「誤った」目標値に向け
て上昇させようとする。
よる振幅及びシステムの高度取り込みを図解している。図2から分かるように、
QoSが範囲外となった場合にSIR目標値は変化せず、伝送された電力が制限
された場合、折衝QoSは達成不可能となる。しかしながら、後述するように、
本発明によると、当該及びその他関連する問題を解決することができる。
の推定値がアウター電力制御ループ機能(108)の更なるパラメータとして使
用される送信電力制御方法及びシステムを提供する。QoS及び達成SIR双方
が低い場合、QoSを無視し、代わりに達成SIRをSIR目標値調整のために
使用する。同様に、QoS及び達成SIR双方が高い場合、QoSを無視し、代
わりに達成SIRをSIR目標値調整のために使用する。
限に振幅することなくアウター電力制限ループの適応度を増加させることが可能
な点にある。
ワーク上のノードに完全に含まれており、更なる信号の送受信が不要である点で
ある。
移動局が混雑状況の後の基地局からの送信済電力を徐々に増加させるように要求
し、以って、全て送信済電力が急激に増加することを防止し、更には、再び混雑
状態が発生するのを確実に防止できるという点にある。
ループがSIR目標値を更新するのと同じ速度でSIRに達成することができな
いことから生じる上記の問題を完全に解決する電力制御体系を提供することであ
る。
ば完全に理解されるであろう。
、それら図面の類似又は対応部分について使用されている番号等を参照すれば最
も理解することができる。
信システムで使用される送信電力制御方法及びシステムを提供し、ここでは、実
際に達成したSIRの推定(又はフィルタード・ヴァーション)がアウター電力
制御ループ機能のための更なるパラメータとして使用される。QoS及び達成S
IRが共に低すぎる場合、QoSは無視され、代わりに達成SIRによってSI
R目標値が調整される。同様に、QoS及び達成SIRが共に高すぎる場合、Q
oSは無視され、代わりに達成SIRによってSIR目標値が調整される。
ウターループは、SIR目標値を、より低率にするか、定率に維持するか(図3
参照)、又は、アウターループがQoSのみに応答していた場合に変化していた
であろう状態と反対の傾向に(図4参照)変化させることができる。例えば、図
3で示したように、SIR目標値は、QoSパラメータ及びSIR目標値と実際
の達成SIRの差異によって調整されている。本発明の好適な実施態様によると
、インナーループがSIR目標値に達成できない場合、SIR目標値は、変更さ
れない。結果として、余分に高レベルの電力が伝送されることはない。同様に、
図4に示すように、SIR目標値は、ここでもQoSパラメータ及びSIR目標
値と実際の達成SIRの差異によって調整されている。特に、SIRの増加が予
定されているということは、QoSが非常に低いことを意味し、逆の場合も同様
である。当該好適な実施態様によると、インナーループがSIR目標値に達成で
きない場合、SIR目標値は、達成SIRの方向へ変更される。この場合、余分
な高レベルの電力が伝送されることはなく、送信電力レベルの制限が撤回された
後、インナーループは、徐々に作動を始める。
を制御する方法を違ったものにすることができる。送信済電力レベルを常時低度
に維持するため、アウターループは、例えば、QoS及び達成SIRが共に極度
に高度である場合にはSIR目標値を定率とし、QoS及び達成SIRが共に極
度に低度である場合にはSIR目標値をより低下させることができる。このアプ
ローチにおいては、最大伝送制限状態後、送信出力レベルは徐々に上昇させる。
しかし、最小電力制限状況後は、送信済電力レベルは急激に減少する。
利用することができる電力制御ループシステムの一例100に関するブロック図
を示した。例示的な当該電力制御システム100は、基地局又は移動局で実施す
ることができる点に留意していただきたい。一例として示す意図のみとしてであ
るが、図示した電力制御システム100は、スペクトラム拡散又はCDMAセル
ラシステムの移動局でソフトウェア及び/又はハードウェアとして実施すること
ができる。従って、アウター電力制御ループ102には、アウターループアルゴ
リズム104が含まれ、順方向(ダウンリンク)データチャネルからQoSパラ
メータを受信する。例示したアウターループアルゴリズムは、本発明を実施する
ために利用することができ、図6(a)、6(b)、7及び8を参照しながら下
記で詳述する。アウターループアルゴリズム104は、提案SIR目標調整値を
出力し、これは、関数発生器108に入力される。
タ110が受信する。基本的に、フィルタ110は、SIR目標値の最終更新時
からの経過期間の現実に達成されたSIR情報の平均を計算する。フィルタ11
0は、例えばIIRフィルタ、FIRフィルタ、又は、SIR目標値の調整時に
リセットされるアキュムレータと共に作動することができる。フィルタ110の
出力は、加算器112へとつながり、ここでは、現在のSIR値(のマイナス)
を現実に達成されたSIRへ代数的に加算し、SIRエラー値を割り出す。関数
発生器108では、SIR目標調整値が発生し、これは、提案SIR目標調整値
とSIRエラー値の合計の関数(fcn)である。加算器114と遅延要素11
6を結合して積分器が形成され、SIR目標調整値を積分して、上記のSIR目
標値を算出する。換言すれば、アウターループアルゴリズム104(その他同様
のアウターループアルゴリズム)においては、調整値がSIR目標値へ付加され
る。従って、調整値を前に計算されたSIR目標値に加算し、希望する傾向へS
IR目標値を操作する。特定の使用されるアウターループアルゴリズムによって
、各フレーム、各所定数のフレーム、又は各可変数のフレームについて調整値を
計算することができる。
ループ118の一部が示されている。順方向通信チャネル(ダウンリンク)から
受信した現実に達成されたSIRは、アウター電力制御ループ102からの(負
の)SIR目標値に加算され(120)、SIR差異値が算出される。移動局(
図示せず)は、逆方向(アップリンク)通信チャネルによってSIR差異値を対
応基地局(図示せず)へ送信する。
ウター電力制御ループ関数、fcn(108)の作成の一例を図示した図である
。上記で説明したように、SIR目標調整信号は、提案SIR目標調整値とSI
Rエラー値の関数であるfcnによって調整される。基本的に、上記で述べたよ
うに、SIRの増加が提案されている場合は、QoSが極度に低いことを意味し
、その逆の場合も同様である。図5(b)で示するように、SIRエラー値がゼ
ロに近い場合、アウターループ102は、質管理ループとして機能する。つまり
、QoSが低すぎるときは、SIR目標値を上昇させ、QoSが高すぎるときは
、SIR目標値を低下させる。現実に達成されたSIR目標値がSIR目標値を
上回る一方でQoSの値が低すぎる場合、又は、現実に達成されたSIRがSI
R目標値を下回る一方でQoSの値が高すぎる場合、アウターループ102は、
同様な態様で動作する。換言すれば、SIR目標値は、図5(b)によって占め
されたI及びIIIの領域においてQoSによって調整される。
実に達成されたSIRを目標SIRの近似範囲に調整することができなかったこ
とが読み取れる。例えば、領域IIから分かるように、QoSは、高すぎて、S
IR目標値は、定量に維持されている。このため、インナーループ118は、当
該インナーループへの制限が解除された場合できるだけ速やかに送信済電力レベ
ルを低下させる。しかしながら、領域IVから明らかなように、出力電力は、現
実に達成されたSIRとQoSが共に低値である状態の後、インナーループに対
する制限が解除された場合、アウターループの速度で徐々に増加する。
ターループアルゴリズム104の作成でも使用することができる(関数表示の)
アウターループアルゴリズム204の一例を示すブロック図である。基本的に、
アウターループアルゴリズム104又は204は(及び同様のアルゴリズム)は
、エラーマーク列(例えば、受信されたデータの巡回冗長検査、つまりCRCが
成功したか否かを表示)及びQoS目標値を受信する機能を有する。データチャ
ネルからの入力統計には、順方向エラー訂正検出器及び/又はその他の質推定情
報に基づくBER推定を含むことができる。本発明の実施態様によると、使用さ
れるアウターループアルゴリズムは、提案SIR目標調整値を作成する。従来の
アルゴリズムでは、提案SIR目標調整値を実際のSIR目標調整値として使用
している。また、本発明の実施態様は、実際のSIR目標値を決定するためにS
IRエラーも使用する。
は、フレームエラー検出器206が含まれており、(例えば、データチャネルか
ら受信したエラーマーク列から)フレームエラー発生の有無を検出する。フレー
ムエラー検出器の出力は、FER推定器208の入力に対応し、これは、可変又
は所定のある期間のFERを推定する。推定FER値(208)は、(負の)F
ER目標値(例えば、QoS目標値)に代数的に加算され、FERエラー値を作
成する。加算器210からのFERエラーは、マッパー212の入力に対応し、
(データベースのテーブルを使用して)入力FERエラー値の提案SIR目標調
整値へのマッピングを行う。アウターループアルゴリズム204に対する異なる
マッピング関数について三例(a、b、c)を図6(b)に挙げている。
行に使用することができる第二の例示的方法300を図示するフローチャートが
図示されている。図7から分かるように、フレームエラー検出器302(図6(
a)における206)がステップ304においてフレームエラーが発生したと判
断した場合、アウターループアルゴリズム104の出力(提案SIR目標調整値
)は、KΔに等しくなる(ここで、入力FER目標値は、1/(K+1)に等し
い)。反対に、ステップ304で、フレームエラーが全く検出されなかった場合
、アウターループアルゴリズム104の出力は、−Δに等しくなる。
使用することができる第三の例示的方法400を図示するフローチャートである
。同図から分かるように、フレームエラー検出器402(図6(a)における2
06)がステップ404においてフレームエラーが発生したと判断した場合、ア
ウターループアルゴリズム104の出力(提案SIR目標調整値)は、+Δに等
しくなる(ここで、入力FER目標値は、1/(N+N/2)に等しい)。反対
に、ステップ404において、フレームエラーが全く検出されなかった場合、ス
テップ406で、フレームエラー検出器402は、連続したN個の訂正フレーム
があるか否かを判断する。そうである場合は、ステップ406で、アウタールー
プアルゴリズム104の出力は、−Δに等しくなる。反対に、ステップ406で
、連続したN個の訂正フレームがないと判断した場合、提案SIR目標調整値は
、ゼロに等しくなる。
によって説明してきたが、本発明がこれら開示した実施例に限定されず、且つ、
本書に添付の特許請求の範囲から画定される本発明の精神を逸脱することなく、
何通りにも渡り再配列、調整及び変更することができることは理解されるであろ
う。
して既存のアウター電力制御ループがSIR目標値を変更させることによってど
のように対応するかを図示するものである。 図1(b)は、チャネル環境の変化又は既知のサービス変化に対して既存のア
ウター電力制御ループがSIR目標値を変更させることによってどのように対応
するかを図示するものである。
の電力制御ループについて、過剰制御による振幅及びシステムの高度取り込みを
図示している。
制御されるSIR目標値及びSIR目標と実際達成されたSIRの差異を示す図
である。
って制御されるSIR目標値及びSIR目標と実際に達成されたSIRの差異を
示す図である。
る電力制御ループシステムの一例を示すブロック図である。 図5(b)は、図5(a)で示したアウター電力制御ループのアウター・電力
ループ機能、fcnの一例を示す図である。
したアウター電力制御ループアルゴリズムを実施するために利用することができ
るアウターループアルゴリズムの一例を示した図である。 図6(b)は、図6(a)で示したアウターループアルゴリズムのための様々
なマッピング機能を例示する図である。
めに利用することができる方法の第二例を示すフローチャートである。
めに利用することができる方法の第三例を示すフローチャートである。
Claims (25)
- 【請求項1】 スペクトル拡散移動通信システムで使用される電力制御ルー
プシステムであって、 測定された品質パラメータと目標品質パラメータを比較し、品質パラメータエ
ラーを作成する第一の比較器と、 当該第一の比較器とともに当該品質パラメータエラーから目標調整値を作成す
る第一の発生器と、 測定された信号特性と前の目標信号特性値を比較し、信号特性エラーを作成す
る第二の比較器と、 少なくとも部分的に当該目標調整値と信号特性エラーに基づき、当該第一の発
生器及び第二の比較器ととともに、新規の目標信号特性値を作成する第二の発生
器からなる電力制御ループシステム。 - 【請求項2】 上記第一の比較器とともに、上記測定された品質パラメータ
を作成するエラー率測定器をさらに具備する請求項1に記載の電力制御ループシ
ステム。 - 【請求項3】 上記測定された品質パラメータは、測定されたフレームエラ
ー率であることを特徴とする請求項2に記載の電力制御ループシステム。 - 【請求項4】 上記目標調整値は、提案された対干渉目標信号比率又は提案
された対雑音目標信号比率であることを特徴とする請求項1に記載の電力制御ル
ープシステム。 - 【請求項5】 上記測定された品質パラメータ、目標品質パラメータ、及び
品質パラメータエラーは、測定されたフレームエラー率、目標フレームエラー率
、及びフレームエラー率エラーからそれぞれなることを特徴とする請求項1に記
載の電力制御ループシステム。 - 【請求項6】 上記測定された信号特性、前の目標信号特性値、及び信号特
性エラーは、測定された対干渉信号比率、前の対干渉目標信号比率、及び対干渉
信号比率エラーからそれぞれなることを特徴とする請求項1に記載の電力制御ル
ープシステム。 - 【請求項7】 上記測定された信号特性、前の目標信号特性値及び信号特性
エラーは、測定対雑音信号比率、前の対雑音目標信号比率、及び対雑音信号比率
エラーからそれぞれなることを特徴とする請求項1に記載の電力制御ループシス
テム。 - 【請求項8】 上記第二の発生器とともに、インナー電力制御ループをさら
に具備し、当該インナー電力制御ループは、上記新規な目標品質パラメータを受
信し、上記新規な目標調整パラメータと測定された信号特性の差異に対応して電
力調整を開始するように設計されていることを特徴とする請求項1に記載の電力
制御ループシステム。 - 【請求項9】 上記インナー電力制御ループに使用される上記測定された信
号特性は、上記第二の比較器に使用される同一の測定された信号特性からなるこ
とを特徴とする請求項8に記載の電力制御ループシステム。 - 【請求項10】 上記スペクトル拡散移動通信システムは、CDMAセルラ
システム又はWCDMAセルラシステムからなることを特徴とする請求項1に記
載の電力制御ループシステム。 - 【請求項11】 スペクトル拡散移動通信システムで使用される電力制御ル
ープ装置であって、 提案された対干渉目標信号比率及び対干渉信号比率エラーを受信する手段と、 当該提案された対干渉目標信号比率及び対干渉信号比率エラーの関数として新
規な対干渉目標信号比率を作成する手段からなる電力制御ループ装置。 - 【請求項12】 測定された品質パラメータ及び目標品質パラメータから上
記提案対干渉信号比率を作成する手段をさらに具備することを特徴とする請求項
11に記載の電力制御ループ装置。 - 【請求項13】 上記測定された品質パラメータ及び目標品質パラメータは
、測定されたフレームエラー率、目標フレームエラー率からそれぞれなることを
特徴とする請求項12に記載の電力制御ループ装置。 - 【請求項14】 測定された対干渉信号比率及び前の対干渉目標信号比率か
ら上記対干渉信号比率エラーを作成する手段をさらに具備することを特徴とする
請求項11に記載の電力制御ループ装置。 - 【請求項15】 上記新規な対干渉目標信号比率と対干渉信号比率エラーの
差異に対応して電力調整を開始するインナー電力制御ループを上記発生手段とと
もに具備することを特徴とする請求項11に記載の電力制御ループ装置。 - 【請求項16】 上記スペクトル拡散移動通信システムは、CDMAセルラ
システム又はWCDMAセルラシステムからなることを特徴とする請求項11に
記載の電力制御ループ装置。 - 【請求項17】 スペクトル拡散移動通信システムで使用される電力制御方
法であって、 測定された品質パラメータと目標品質パラメータを比較し、品質パラメータを
作成するステップと、 品質パラメータから目標調整値を作成するステップと、 測定された信号特性と前の目標信号特性値を比較し、信号特性エラーを作成す
るステップと、 少なくとも部分に目標調整値及び信号特性エラーに基づいて新規な目標信号特
性値を作成するステップからなる電力制御方法。 - 【請求項18】 受信信号のエラー率を見積もり、測定された品質パラメー
タを作成するステップを更に具備する請求項17に記載の電力制御方法。 - 【請求項19】 上記測定された品質パラメータは、測定されたエラー率又
は測定されたフレームエラー率であることを特徴とする請求項18に記載の電力
制御方法。 - 【請求項20】 上記目標調整値を作成するステップは、提案された対干渉
目標信号比率又は提案された対雑音目標信号比率を作成することからなることを
特徴とする請求項17に記載の電力制御方法。 - 【請求項21】 上記測定された品質パラメータ、目標品質パラメータ、及
び品質パラメータエラーは、測定されたフレームエラー率、目標フレームエラー
率、及びフレームエラー率エラーからそれぞれなることを特徴とする請求項17
に記載の電力制御方法。 - 【請求項22】 上記測定された信号特性、前の目標信号特性値、及び信号
特性エラーは、測定された対干渉信号比率、前の対干渉目標信号比率及び対干渉
信号比率エラーからそれぞれなることを特徴とする請求項1に記載の電力制御ル
ープシステム。 - 【請求項23】 上記測定された信号特性、前の目標信号特性値、及び信号
特性エラーは、測定された対雑音信号比率、前の対雑音目標信号比率、及び対雑
音信号比率エラーからそれぞれなることを特徴とする請求項17に記載の電力制
御ループシステム。 - 【請求項24】 上記新規な目標品質パラメータと上記測定された信号特性
の差異に対応して電力調整を開始するステップと、実施されたインナー電力制御
ループを開始するステップからさらになることを特徴とする請求項17に記載の
電力制御方法。 - 【請求項25】 上記スペクトル拡散移動通信システムは、CDMAセルラ
システム又はWCDMAセルラシステムからなることを特徴とする請求項17に
記載の電力制御方法。
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