JP2004507150A - 無線システムにおける送信電力の制御方法 - Google Patents

Abstract

送信機（ＭＳ）から送信信号を送信しかつ受信機（ＢＳ）によって評価して、該評価に依存して送信機（ＭＳ）の送信電力を制御するための電力制御命令を生成しかつ送信機（ＭＳ）に伝送するという無線システム、殊にＵＭＴＳ移動無線システムにおける送信電力を制御するために、伝送間隙の後、送信機（ＭＳ）の送信電力制御に対する見積もり値（δ）の使用が提案され、ここで前以て決められている送信電力限界値（Ｐｍａｘ，Ｐｍｉｎ）に結果的に達するまたはそれを上回るないし下回らせる電力制御命令は、見積もり値（δ）の算出の際に考慮される。

Description

【０００１】
本発明は無線システム、例えば移動無線システムにおける送信電力の制御方法に関する。
【０００２】
移動無線システムにおいて、例えばＵＭＴＳ移動無線標準（“Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ”）に従って、基地局および移動局の送信電力は連続的に制御されるようになっている。その際送信電力の制御は殊に閉ループ制御回路の形において行われる（“Ｃｌｏｓｅｄ Ｌｏｏｐ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ”）。この目的のために送信機、例えば移動局はパイロット信号とも称される所定の送信信号を受信機、例えば基地局に伝送する。その際パイロット信号は１つまたは複数のパイロットビットを有しており、これらは基地局によって評価されて、その結果に依存してその都度の伝送チャネルにおいて受信された信号干渉比（“Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ”， ＳＩＲ）を突き止めて、それが目標値と比較される。基地局はこれに基づいて電力制御命令を移動局に送信し、移動局は比較結果に依存して移動局の、目標への送信電力が高められるまたは低減されるようにする。
【０００３】
この過程を分かり易く説明するために、図３には、移動無線系、例えばＵＭＴＳ移動無線系の移動局ＭＳと基地局ＢＳとの間の通信が図示されている。以下において、移動局ＭＳの送信電力が制御されるようになっているものとして説明する。移動局ＭＳは、移動局から基地局に向けられた、「アップリンク」伝送チャネルと称される伝送チャネルを介して上に説明したパイロット信号を伝送し、パイロット信号は基地局ＢＳによって評価される。基地局ＢＳはこれに基づいて電力制御命令を生成する。これは基地局から移動局に向けられた、「ダウンリンク」伝送チャネルと称される伝送チャネルを介して移動局ＭＳに伝送される。普通、この電力制御命令は、送信電力を前以て決められている値だけ高めるないし低減するまたはそのまま変えずにおくことを移動局（ＭＳ）に指示する情報にすぎない。従って基本的に電力制御命令は、その値に依存して移動局ＭＳに対してその送信電力を上に説明した値だけ高めるないし低減するように指示するビットを含んでいることができるだけである。
【０００４】
移動局ＭＳと基地局ＢＳとの間の交信はフレームおよびタイムスロット構成の形において行われ、その際それぞれのタイムスロットにおいて殊に、新しいパイロット信号が移動局ＭＳから送信される。相応に、基地局ＢＳからそれぞれのタイムスロットにおいて新しい電力制御命令が移動局ＭＳに送信され、それは先行するタイムスロットの期間に送信されたパイロット信号に基づいているものである。
【０００５】
ＵＭＴＳ移動無線標準に対して、アップリンクおよび／またはダウンリンク伝送チャネルを介して伝送すべき情報が圧縮された形において伝送されるように設定しているいわゆる「圧縮モード」（“Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｍｏｄｅ”）が定義されている。この結果として、「圧縮モード」において送信される圧縮されたフレームに、情報伝送が行われない１つまたは複数のタイムスロットが存在していることになる。これらタイムスロットは伝送間隙（“Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｇａｐ”）を形成しており、これらはとりわけ、隣接チャネル観察のために、ハンドオーバ過程または類似のものを用意するために利用することができる。
【０００６】
アップリンクおよび／またはダウンリンクチャネルにおいてこの形式の伝送間隙が発生すると、基地局ＢＳにとって電力制御命令の生成のために必要である、移動局ＭＳのパイロット信号が得られなかったりまたは移動局が基地局ＢＳの相応の電力制御命令を受けられなかったりする。従ってアップリンクおよび／またはダウンリンク伝送チャネルにおけるこの形式の伝送間隙により、移動局ＭＳの送信電力の制御のために用いられる閉ループ制御回路が妨害され、その結果この形式の伝送間隙の期間に電力制御命令を送ることができなくなる。
【０００７】
上に説明してきたことは勿論基本的には、基地局ＢＳの送信電力の制御にも適用できるが、本発明を以下に、それに制限すると言うことではないが、移動局ＭＳの送信電力の制御に基づいて説明する。
【０００８】
送信電力制御の際に予め、伝送間隙の発生と結び付いている問題を解決するために、ＵＭＴＳ移動無線標準に関して、過去において生成された電力制御命令に基づいて将来期待される電力制御命令に対する見積もり値を生成することが提案され、その場合伝送間隙の発生後には送信電力の制御をこの見積もり値に基づいて行うことができる。その際伝送間隙後の期待されるべき送信電力変化を記述する見積もり値δ_ｉは、殊に以下の漸化式を用いて求めることができ、ここでＴＰＣ_ｉはタイムスロットＮｒ．ｉで受信された電力制御命令でありかつΔＴＣＰは送信電力の調整設定のために使用することができるステップ幅を表している。δ_ｉ−１は先行するタイムスロットｉ−１に対して求められた見積もり値を表している：
【０００９】
【数２】

【００１０】
移動局の送信電力の制御の際に（図３参照）、見積もり値δ_ｉは移動局ＭＳによって連続的に、アップリンクパイロット信号もダウンリンク電力制御命令も伝送されるすべてのタイムスロットにおいて新たに計算されるようになっている。更に見積もり値δ_ｉは、相応のタイムスロットにおいてダウンリンク電力制御命令が伝送された場合には、アップリンク伝送間隙の第１のタイムスロットにおいても計算される。値δ_ｉ−１は、アップリンクチャネルに割り当てられている、移動局ＭＳの制御チャネルがイニシャライズされるまたは活性化されるときに常に０にセットされる。更に値δ_ｉ−１は、それぞれのアップリンク伝送間隙の後の第１のタイムスロットの終了時およびそれぞれのダウンリンク伝送間隙の後の第１のタイムスロットの終了時に零にリセットされる。δ_ｉに対する見積もり値は、それぞれのアップリンク伝送間隙の後の第１のタイムスロットの終了時にその都度０にセットされる。
【００１１】
しかし移動局ＭＳから放射された送信電力が前以て決められている最大送信電力Ｐｍａｘないし最小送信電力Ｐｍｉｎの近傍にあるとき、上述の式ないしその前に説明した手法と結び付いている問題が発生する。ＵＭＴＳ移動無線システムに対して、この形式の送信電力限界値の近傍においてスケーリングを実施して、前以て決められている最小送信電力Ｐｍｉｎを著しく下回っていることないし前以て決められている最大送信電力Ｐｍａｘを著しく上回っていることが妨げられるようにすることが提案された。このスケーリングにより、上に挙げた式（１）は次の式によって置き換えられる：
【００１２】
【数３】

【００１３】
ここでｋは、スケーリングが実施されるべきとき値「０」をとるパラメータであり、一方このパラメータｋは、スケーリングが適用されないときは値「１」を有しかつ送信電力は普通の形式および方法で求められるべきである。
【００１４】
パラメータｋは、従来技術によれば、移動局ＭＳから放射された送信電力が先行する電力制御命令に基づいて前以て決められている最大送信電力Ｐｍａｘを上回るないし前以て決められている最小送信電力Ｐｍｉｎを下回ると思われるときは常に、ｋ＝０にセットされる。その他の場合にはｋ＝１が使用される。
【００１５】
移動局ＭＳによって実施されるべきスケーリングは、最小送信電力Ｐｍｉｎの近傍において、移動局の送信電力の一層の低減が結果として生じるようにする電力制御命令が基本的に所定の係数、例えば１／４で乗算され、従って弱められ、一方で送信電力を結果的に高めるようにする電力制御命令はスケーリングなしに適用されるように選択することができる。
【００１６】
送信電力の相応の経過は図５Ａに示されている。図５Ａから明らかであるように、移動局ＭＳは既に最小送信電力限界値Ｐｍｉｎの近傍にある。引き続いて、移動局は送信電力を低減する電力制御命令を受け取り、これにより最小の送信電力限界値Ｐｍｉｎを下回ることになる。移動局ＭＳは上に説明したスケーリングを適用しかつ結果として送信電力を低減することになるそれぞれの後続の電力制御命令を係数１／４と乗算し、その結果この電力制御命令は弱められる。この電力制御命令に対してスケーリングが適用されるので、パラメータｋは値ｋ＝０を有している。図５Ａに示されている送信電力経過の終わりに、移動局ＭＳは送信電力が結果的に高められるようにする電力制御命令を受け取る。この電力制御命令はスケーリングなしに実現されているので、この電力制御命令に対してパラメータｋ＝１である。上に説明したδ式に関する、上に説明した送信電力経過を考察すると、最小送信電力限界値Ｐｍｉｎの下方の送信電力を導く可能性がある電力制御命令はδ式においてパラメータｋを「０」にセットすることによって電力制御命令の傾向に係わってこず、一方送信電力が結果的に跳躍的に上方へないし最小の送信電力限界値Ｐｍｉｎを上回るようにする電力制御命令は見積もり値δに係わっている。図５Ａに示されている送信電力の経過が正確に、複数回相次いでという仕方で繰り返されるのであれば、δ式における送信電力命令の傾向として送信電力の著しい上昇が考慮されることになるが、このことは現実に対応していない。
【００１７】
上に説明したスケーリング方法を適用する場合、最小送信電力限界値Ｐｍｉｎを下回ることを許容するのか否かというのは、移動局に任されている。移動局ＭＳが最小送信電力限界値Ｐｍｉｎを下回るのをアシストすべきでなければ、従来のスケーリング方法を適用する場合、図５Ｂに示されているような経過を呈する送信電力が生じる可能性がある。図５Ｂに示されている例では基本的に、最小送信電力限界値Ｐｍｉｎに達するとスケーリングは、最小送信電力限界値Ｐｍｉｎの値で送信されるように活性化される。最小送信電力限界値Ｐｍｉｎに達すると、今度もパラメータはｋ＝０にセットされる。その他の場合には図５Ａに基づいて既に説明した原理が当てはまる。
【００１８】
類似の問題は最大の送信電力限界値Ｐｍａｘにおいて発生する可能性があり、その際スケーリングは例えば次のように選択されているとよい：最大の送信電力限界値Ｐｍａｘを上回るようにする電力制御命令において、この電力制御命令が低減されて、専ら最大の送信電力Ｐｍａｘの値によってだけ送信される。これに対して最大の送信電力限界値を下回ることにする電力制御命令が発生すると、スケーリングは適用されない。
【００１９】
相応の送信電力経過が図５Ｃに図示されている。図５Ｃから分かるように、最大の送信電力限界値Ｐｍａｘを上回ることにするはずの電力制御命令に対してスケーリングプロセスが行われ、すなわちパラメータｋがｋ＝０にセットされかつ電力制御命令が低減されて、最大の送信電力Ｐｍａｘの値でだけ送信される。これに対して移動局ＭＳの送信電力を低減する電力制御命令が発生すると、スケーリングは適用されず（Ｋ＝１）、かつこの電力制御命令は完全に実現されるので、最大の送信電力限界値には到底足りないことになる。
【００２０】
最小の送信電力限界値Ｐｍｉｎに関して図５Ａおよび５Ｂに示されている例に類似して、最大の送信電力限界値Ｐｍａｘに関して図５Ｃに示されている例においても、複数回繰り返される場合に電力制御命令の傾向として現実に対応しない電力制御特性が認められるようになるという問題が発生する。殊に、図５Ｃに図示の例では電力制御命令の傾向として、現実に対応していない送信電力の低減が考慮されることになる。
【００２１】
それ故に本発明の課題は、ここまで述べた問題を回避することができかつ送信電力限界値の領域においても正確でかつ現実的な送信電力制御が可能であるようにした、無線システム、殊に移動無線システムにおける送信電力を制御するための改良された方法を提供することである。
【００２２】
この課題は本発明によれば請求項１の特徴部分に記載の構成を有する方法によって解決される。従属請求項はそれぞれ、本発明の好適かつ有利な実施形態を示している。
【００２３】
本発明によれば、図５に基づいて先に説明した従来技術とは異なって、最大の送信電力限界値を上回るないし最小送信電力限界値を下回るないしそこに達するようにするはずである電力制御命令に対して、パラメータｋをｋ＝１にセットすることが提案される。上に説明した方法を伝送間隙の発生後に電力制御値を見積もるために適用した場合それは次のことを意味することになる：最大の送信電力限界値を上回るないしそれに達するもしくは最小の送信電力限界値を下回るないしそれに達するようにするはずである電力制御命令は冒頭に説明したδ式（３）において考慮される。それはこのような電力制御命令に対してパラメータは値ｋ＝１にセットされているからである。以下に更に詳細に説明するように、この措置を送信電力限界値におけるスケーリング法に適用することによって、最小の送信電力限界値での所望しないないし意図しない、見積もり値δ_ｉの低減もしくは最大の送信電力限界値での意図しない、見積もり値δ_ｉの上昇、すなわち過去の送信電力制御特性の、現実に対応しない見積もりを回避することができる。
【００２４】
本発明は、伝送間隙の発生後、送信電力の制御に対する見積もり値が求められる、ＵＭＴＳ移動無線システムに殊に適している。しかし基本的に本発明は、送信電力限界値の領域においてスケーリング法が適用される任意の無線システムに適用可能である。
【００２５】
次に本発明を添付図面を参照して実施例につき詳細に説明する。
【００２６】
図１および図２は本発明を説明するための送信電力の波形特性を例示しており、
図３は移動無線システムにおける移動局および基地局の間の通信を説明しており、
図４Ａおよび４Ｂは本発明の利点を明らかにするためのδ_ｉの信号波形特性を示しており、
図５Ａ〜５Ｃは従来技術の送信電力波形特性の例を示している。
【００２７】
図１には本発明のスケーリング方法に従った送信電力特性が示されており、その際図１に図示の送信電力特性は図５Ａに示されている送信電力特性に対応している。図５Ａと類似して、送信電力を制御すべきである移動局ＭＳは既に、最小送信電力限界値Ｐｍｉｘの近傍にある。移動局ＭＳには電力制御命令が供給され、これにより最小送信電力限界値Ｐｍｉｘ以下に制御されることになる。図５Ａとは異なって図１に示されているようにこの電力制御命令に対してパラメータｋがｋ＝１にセットされるので、上に説明した、移動局ＭＳと基地局ＢＳとの間に伝送間隙が発生した後に送信電力を調整設定するために使用することができる送信電力制御に対する見積もり値を計算するためのδ式（３）に従った電力制御命令が考慮される。その他の場合、送信電力のスケーリングないし制御は図５Ａで既に説明したように行われる、すなわち結果的に送信電力の一層の低減を引き起こす後続の電力制御命令は例えば係数１／４によって乗算され、従って弱められ、その際この命令は式（３）においてｋ＝０によって考慮されない。受信局ＭＳが、送信電力の上昇を結果的に引き起こす電力制御命令を受信すると、基本的にスケーリングは使用されず、ｋはｋ＝１にセットされ、その結果この電力制御命令も見積もり値δ_ｉの計算のためのδ式（３）において考慮される。
【００２８】
本発明によれば、上側の送信電力限界値Ｐｍａｘにおいても、この送信電力限界値Ｐｍａｘを上回るないしこれに達するにようにする電力制御命令がδ式（３）において考慮されかつｋ＝１がセットされる。このことは以下、例えば図２に示されている送信経過に基づいて明らかである。これは図５ｃに示されている送信経過に相応している。図２から明らかであるように、図５ｃに示されている例とは異なって、結果として上側の送信電力限界値Ｐｍａｘを上回るないしそれに達することになるそれぞれの電力制御命令に対してパラメータｋはｋ＝１にセットされ、その結果相応の電力制御命令は上に説明した式（３）に従って見積もり値δ_ｉの計算に係わってくる。その他の場合、送信電力制御見積もり値δ_ｉの計算は図５Ｃで説明したように行われかつ結果的に送信電力の低減を来す電力制御命令に対して同様にｋ＝１がセットされる。
【００２９】
図２に示されている、対応する送信電力特性の経過は勿論、図５Ｂと類似して、最小の送信電力限界値Ｐｍｉｎに達するないしＰｍｉｎを下回るようにする電力制御命令に対してｋ＝１がセットされる。
【００３０】
従って全体として本発明によれば、最大の送信電力Ｐｍａｘを上回るまたはそれに達するないし最小の送信電力限界値Ｐｍｉｎを下回るまたはそれに達するようにする電力制御命令が、これら電力制御命令に対してパラメータを相応にｋ＝１にセットすることによって、上記の式（３）において考慮されるようにすることが提案される。
【００３１】
次に、本発明の作用効果を図４Ａおよび４Ｂに示されている信号経過特性に基づいて詳細に明らかにしたい。これらの図には、δ式（３）に従って計算される見積もり値δがそれぞれ時間に関してないし複数のタイムスロットに関して示されている。特性曲線（ａ）はそれぞれ、本発明の方法の適用の際に生じる、見積もり値δに対する経過を示しており、一方特性曲線（ｂ）は従来の方法（図５参照）の適用の際に生じる、見積もり値δの経過が示されている。図２ないし図５Ｃに示されているように無限に続く送信電力経過の場合に対してδ式（３）の特性が考察された。ここでδは最初５ｄＢｍで始まっておりかつΔＴＰＣ＝２ｄＢが成り立つ。
【００３２】
本発明の方法と一致して、電力制御命令も上のδ式（３）ないし、上側の送信電力限界値Ｐｍａｘを上回るようにするないしそれに達するようにする、送信電力値δの計算に係わってくる。図４Ｂの波形図では、それぞれ４番目のタイムスロットにおいて最大の送信電力限界値Ｐｍａｘに達するまたは再びそこから離れていく。図４Ｂからも、障害ないし特性曲線（ｂ）の、本発明の特性曲線（ａ）からの差が約４ｄＢであることが明らかである。
【００３３】
しかし最大の送信電力限界値Ｐｍａｘに達するないしそこから離れる周波数が高められるべきであれば、特性曲線（ｂ）に対して比較的大きなエラーが生じる可能性があり、このことは図４Ａの表示から明らかになる。
【００３４】
図５に基づいてその前に説明した問題、すなわち式（３）に結び付いている問題は、δ式（３）を次のように変形することによって択一選択的に解決することができる：
【００３５】
【数４】

【００３６】
すなわち、δ式に対して命令された送信電力変化ではなく、実際に実施される送信電力変化が使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を説明するための送信電力の波形図である。
【図２】
本発明を説明するための送信電力の別の波形図である。
【図３】
移動無線システムにおける移動局および基地局の間の通信を説明する図である。
【図４Ａ】
本発明の利点を明らかにするためのδ_ｉの信号経過を示す図である。
【図４Ｂ】
本発明の利点を明らかにするためのδ_ｉの信号経過を示す図である。
【図５】
従来技術の送信電力経過の例を示す図である。

Claims (5)

1. 無線システムにおいて送信電力を制御するための方法であって、
   送信機（ＭＳ）から送信信号を送信し、
   受信機（ＢＳ）によって送信機（ＭＳ）の送信信号を受信しかつ評価して、該評価に依存して送信機（ＭＳ）の送信電力を制御するための電力制御命令を生成しかつ送信機（ＭＳ）に伝送し、かつ
   送信機（ＭＳ）の送信電力を、送信機（ＭＳ）と受信機（ＢＳ）との間または受信機（ＢＳ）と送信機（ＭＳ）との間で定義されている伝送チャネルに伝送間隙が発生した後には見積もり値（δ）に従って調整設定し、該見積もり値は送信機（ＭＳ）に対して過去において生成された電力制御命令を考慮しており、ここで見積もり値（δ）の算出は、該見積もり値（δ）の算出の際にその都度の電力制御命令が考慮されるべきであるかまたは否かを指示するパラメータに依存して行われる
   という形式の方法において、
   見積もり値（δ）の算出に対して使用されるパラメータを、送信機（ＭＳ）の送信電力により結果的に前以て決められている限界値（Ｐｍａｘ，Ｐｍｉｎ）に達するまたはそれを上回るないし下回るようにするはずの電力制御命令に対して、見積もり値（δ）の算出の際に該電力制御命令を結果的に考慮する値にセットする
   ことを特徴とする方法。
2. 時点ｉにおける見積もり値δ_ｉを次の漸化式に従って計算する：
   

   

   ここでδ_ｉー１は時点ｉ−１における電力見積もり値を表し、ＴＰＣ_ｉは送信機（ＭＳ）によって時点ｉにおいて受信される電力制御命令を表し、ΔＴＰＣは送信機（ＭＳ）の送信電力を調整設定するステップ幅を表しかつｋはパラメータを表しており、かつ
   パラメータｋを、送信機（ＭＳ）の送信電力により結果的に前以て決められている限界値（Ｐｍａｘ，Ｐｍｉｎ）に達するまたはそれを上回るないし下回ることにするはずの電力制御命令に対してｋ＝１にセットする
   請求項１記載の方法。
3. 無線システムは移動無線システム、例えばＵＭＴＳ移動無線システムである
   請求項１または２記載の方法。
4. 見積もり値（δ）は電力制御見積もり値であり、ここで伝送間隙の発生後には送信機（ＭＳ）の送信電力制御が該電力制御見積もり値に従って調整設定される
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 送信装置（ＭＳ）は、それが無線システムの別の送信装置（ＢＳ）から送信される電力制御命令を受信しかつ独自の送信電力の制御のために使用するように構成されており、かつ
   送信装置（ＭＳ）は、それが送信電力制御を、送信機（ＭＳ）と受信機（ＢＳ）との間または受信機（ＢＳ）と送信機（ＭＳ）との間で定義されている伝送チャネルに伝送間隙が発生した後には見積もり値（δ）に従って新たに調整設定するように構成されており、該見積もり値は送信機（ＭＳ）に対して過去において生成された電力制御命令を考慮しており、ここで送信機（ＭＳ）において見積もり値（δ）の算出が、該見積もり値（δ）の算出の際にその都度の電力制御命令が考慮されるべきであるかまたは否かを指示するパラメータに依存して行われる
   という形式の装置において、
   送信装置（ＭＳ）は請求項１から４項でのいずれか１項記載の方法を実施するように構成されている
   ことを特徴とする装置。

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