JP2006502620A - 符号に関する送信電力の範囲を決定して行われるセルラーシステムのダウンリンクの電力制御 - Google Patents

Abstract

アルゴリズムを用いる方法および装置により、セルラーネットワークに、ダウンリンクにおける符号の送信電力の範囲を定めることができる。アップリンクや電力制御における場合も同様である。２つの典型的なアルゴリズムは、各々の符号に対して、適した送信電力の範囲の決定を提供する。したがって、符号の送信電力を上限値の限界値に近づける場合、他の符号の送信電力を調整することができて、ダイナミックレンジに近づける。２つの典型的なアルゴリズムには機能的な類似点がある。しかし、２つ目のアルゴリズムでは、符号の送信電力の範囲を再設定後の周波数は、符号数が変化する場合の周波数を大きく下回る。両方のアルゴリズムを、ＵＭＴＳシステムにおけるすべての転送モードでの使用に適用できる。

Description

本発明は、一般には、セルラーネットワークに関し、より詳細には、符号の送信電力を決定して行われる電力制御での使用に関する。

従来、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）のシステムにおいて、ダウンリンクの際は、複数の異なるコーデットコンポジットトランスポートチャネル（ＣＣＴｒＣＨｓ）を送信するため、複数の異なる符号が送信される。各々のＣＣＴｒＣＨは、独立して電力の制御が行われる。ＵＥの受信機（ＲＡＫＥ受信機を周波数分割複信（ＦＤＤ）に用いる、マルチユーザディテクタ（ＭＵＤ）受信機を時分割複信（ＴＤＤ）に用いる）において、受信機が正確に動作することを保証するためには、同一セル内にある２つの符号の送信電力の差を、所定の範囲内にしなければならない。最大限、許容される差を、受信機のダイナミックレンジと呼ぶ。総送信電力（すなわち、キャリアパワーである）はダウンリンクにおいて制約を受けるので、各々の符号に関する送信電力の適切な範囲を決定して、電力制御が符号の送信電力の差を、できるだけダイナミックレンジとするように調整しなければならない。

しかしながら、現在、ダウンリンクにある各々の符号に関する送信電力の範囲を決定するための、好都合なアルゴリズムは知られていない。このため、１つの符号の送信電力を電力制御により非常に高い値に増加させることはできるが、ノードＢの総送信電力の制約により、他の符号の送信電力をダイナミックレンジまで大きくすることは困難である。

ダウンリンクの送信電力の範囲を定める方法を提供することが必要であり、それはアルゴリズムの形式で提供するのが望ましい。

本発明は、ＵＭＴＳシステムのすべてのモード（ＦＤＤ、ハイチップレート（ＨＣＲ）ＴＤＤ、ローチップレート（ＬＣＲ）ＴＤＤを含む）について、適切にダウンリンクの各々の符号に関する送信電力の範囲を決定するために、アルゴリズムを用いる方法および装置を提供する。実施形態において、本発明は詳細な望ましい実装を提供する。以下の記述は、例としてＣＤＭＡシステムについてダウンリンクの電力制御を参照して行うが、本発明は、アップリンクの電力制御に適用でき、および上で述べた以外のセルラーシステムにも使用できることに留意されたい。

添付図面の図１および図２を併せて、例として与えられる実施形態の以下の記載から、本発明をより詳細に理解することができる。

次の頭字語を、本明細書で用いる。
ＡＷＧＮ 加法性白色ガウス雑音
ＢＬＥＲ ブロックエラーレート
ＣＣＴｒＣＨ コーデットコンポジットトランスポートチャネル
ＣＤＭＡ 符号分割多重アクセス
ＣＲＮＣ コントローリングＲＮＣ
ＤＲ ダイナミックレンジ
ＦＤＤ 周波数分割複信
ＨＣＲ ハイチップレート
ＬＣＲ ローチップレート
ＭＵＤ マルチユーザディテクタ
ＲＮＣ 無線制御装置
ＳＩＲ 信号電力対干渉電力比
ＴＤＤ 受信機は時分割複信
ＵＥ ユーザ装置
ＵＭＴＳ 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

以下に、符号の送信電力を決定してセルラーネットワークのダウンリンクの電力制御をするために、第１のおよび第２の実施形態の１つにおいて、アルゴリズムを用いる方法および装置について説明する。送信電力の範囲は、ある符号の送信電力の上限値と下限値との間である。本発明の方法により、適切な送信電力の範囲（特に上限値）が、各々の符号について定められる。これによって、いずれかの符号の送信電力を上限値に近づけて、他の符号の送信電力を、ダイナミックレンジの範囲内にするよう調整することができる。

本発明の２つのソリューションは、符号の送信電力の範囲を定め、少なくとも、以下のパラメータのいくつかを用いる。
１）ダウンリンクの符号数（ＴＤＤの場合、タイムスロット数）
２）符号のＳＩＲターゲットの範囲
３）ＵＥで用いる受信機の最大許可ダイナミックレンジ（受信機のダイナミックパワーレンジは、最大限、許容される、符号の送信電力間の差である）
４）ダウンリンクの平均ＭＵＤ効率因子（ＴＤＤの場合のみ）
５）ダウンリンクの平均直交因子（ＦＤＤの場合のみ）
６）インターセルとイントラセルとの平均干渉比

本発明の方法により、セルラーネットワークにおいて、ダウンリンクの電力制御をする際、符号の送信電力のダイナミックレンジを定めることが可能となる。特に、本発明の方法は、ＵＭＴＳシステム（ＦＤＤ、ＨＣＲＴＤＤ、ＬＣＲＴＤＤを含む）のすべてのモードに適用することができる。

図１を参照する。第１の実施形態の方法１００は、以下のデータを用いて、符号の送信電力の範囲を定める。

Ｎで表される、ダウンリンクの符号数（ＴＤＤの場合、タイムスロット数）が、ステップＳ１で得られる。

符号ｉのＳＩＲターゲットの範囲は、下限値ＳＩＲ_ｌｂ（ｉ）および上限値ＳＩＲ_ｕｂ（ｉ）で得られる（ステップＳ２）。範囲は、ＣＲＮＣで定まり、サービス上のＢＬＥＲ要件と予測した電波伝搬環境から定まる。例えば、上限値は、最悪のケース（ケース１として技術文献で見られる）のＳＩＲが対応するＳＩＲターゲットであり、下限値は、最良のケース（ＡＷＧＮケースとして技術文献で見られる）のＳＩＲが対応するＳＩＲターゲットである。

さらに、ＵＥで用いる受信機の最大許可ダイナミックレンジをＤＲで表すが、ＤＲの値は受信機の設計に依存する。したがって、ＤＲは設計パラメータであり、事業者（ｏｐｅｒａｔｏｒ）で設定することができる。

符号の送信電力の範囲は、次のように定められる。第１に、すべての符号の中から、ＳＩＲターゲットの上限値で最大となる符号を選び、符号ｊとおく（ステップＳ３）。符号ｉの送信電力の上限値を、ＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｉ）で表し、参照値として用いる。符号ｉと符号ｊ（ＳＩＲターゲットの上限値で最大となる符号）との間の符号の送信電力の上限値の関係は、ステップＳ４で得られ、次のように表される。
ＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｉ）＝Ｒ（ｉ）・ＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｊ） （式１）
ただし、Ｒ（ｉ）は、ＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｉ）とＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｊ）との所望の比であり、次の通りである。

符号の送信電力の上限値に関する総和は、ノードＢのキャリアパワーとしての最大値ＣＡＴＸ_ｍａｘの限界値となる（ステップＳ５）。システムの安定性を目的として、マージンを使用することにより、符号の送信電力の総和が許容される最大値になるのを防ぐ。マージンは、設計パラメータであり、事業者により次のように設定することができる。

したがって、符号ｉの送信電力の上限値は、次の式で与えられる。

符号の送信電力の下限値は、ステップＳ６で得られ、ノードＢのキャリアパワーで許容される最小値に設定される。
ＴＸＣｏｄｅ_ｌｂ（ｉ）＝ＣＡＴＸ_ｍｉｎ （式５）

符号の送信電力を、ダイナミックレンジの範囲内とするよう調整する（ステップＳ７）。方法１００においては、ダウンリンクの符号数が変わるときはいつでも、符号の送信電力の範囲を設定または再設定し、次の場合を含む。無線リンクで新しいＣＣＴｒＣＨを確立する場合および無線リンクで使用中のＣＣＴｒＣＨを開放する場合である。したがって、方法１００は、リアルタイムサービスの場合に適合するが、この場合符号数は比較的ゆっくりと変化する。

図２を参照する。本発明の第２の実施形態の方法２００は、以下のデータを用いて符号の送信電力の範囲を定める。
１）ダウンリンクの符号数（ＴＤＤの場合、タイムスロット数）、Ｎで表す
２）符号ｉのＳＩＲターゲットの範囲、下限値ＳＩＲ_ｌｂ（ｉ）と上限値ＳＩＲ_ｕｂ（ｉ）、範囲はＢＬＥＲ要件から定まる
３）ＵＥで用いる受信機の最大許可ダイナミックレンジ、ＤＲで表す
４）ダウンリンクの平均ＭＵＤ効率因子（ＴＤＤの場合のみ）、αで表す
５）ダウンリンクの平均直交因子（ＦＤＤの場合のみ）、αで表す
６）インターセルとイントラセルとの平均干渉比、ηで表す
７）ダウンリンクの最大許可転送数、Ｌｏａｄ_ｍａｘ

Ｌｏａｄ_ｍａｘは、設計パラメータであり、事業者で設定することができ、呼受付制御機能により定める。上記データは、ステップＳ１１とステップＳ１２で得られる。

符号の送信電力の範囲を、次のように定める。現在のダウンリンクの転送数（ＴＤＤの場合、タイムスロット数）を算出する（ステップＳ１３）。すべての符号の中から、ＳＩＲターゲットの上限値で最大となる符号を選び、符号ｊとおく（ステップＳ１４）。

各々の符号ｉに付与される転送数は、次の式で与えられる。

したがって、総転送数は、次の式で与えられる。

ダウンリンクの転送数を、呼受付制御機能により制御し、ダウンリンクの最大許可転送数、Ｌｏａｄ_ｍａｘを超えないようにする。符号の送信電力の上限値に関する総和の限界値は、ステップＳ１４で得られ、現在の転送数につり合うよう設定される。次の式の通りである。

符号ｉの送信電力の上限値は、ＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｉ）である。符号ｉと符号ｊ（ＳＩＲターゲットの上限値が最大となる符号、ステップＳ１５で得られる）との送信電力の上限値の関係は、次の式で表される。
ＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｉ）＝Ｒ（ｉ）・ＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｊ） （式１１）
ただし、Ｒ（ｉ）は、ＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｉ）とＴＸＣｏｄｅ_ｕｂ（ｊ）との比で求められ、（ステップＳ１６で得られ、）次の通りである。

したがって、符号ｉの送信電力の上限値は、(ステップＳ１７で得られ、)次の式で与えられる。

式１２を式６、式７、式８に用いると、結果は、次の通りである。

同様にして、式１４を式１０に用いると、次の通りになる。

最後に、式１５を式１３に用いると、次を導く。

符号の送信電力の下限値は（ステップＳ１８で得られ）、ノードＢのキャリアパワーで許容される最小値に設定される。
ＴＸＣｏｄｅ_ｌｂ（ｉ）＝ＣＡＴＸ_ｍｉｎ （式１７）

符号の送信電力を、ダイナミックレンジの範囲内となるよう調整する（ステップＳ１９）。

図２に示す方法２００においては、ダウンリンクの符号数が変わっても、符号の送信電力の範囲を設定したり、再設定したりする必要はない。式１６を参照すると、符号の送信電力の範囲は、ＳＩＲの上限値で定まり、ダウンリンクの符号（ＴＤＤの場合、タイムスロット）に関するＳＩＲの上限値の最大値で定まる。ダウンリンクの符号（ＴＤＤの場合、タイムスロット）に関するＳＩＲの上限値の最大値によって、Ｒ（ｉ）・ＳＩＲ_ｕｂ（ｊ）の値が変化しない限り、符号の送信電力の範囲は変化しないこととなる。結果として、符号の送信電力の範囲を再設定した後の周波数は、符号数が変化する場合における周波数を大きく下回る。したがって、本アルゴリズムは、リアルタイムではないサービスの場合に適合するが、この場合、符号数が早く変化する。加えて、同様に、リアルタイムサービスの場合に適合する。

図１のフロー図は、望ましいオペレーションの順序を示し、第１のアルゴリズムを実装する。最初に、ダウンリンクの符号数と最大許可ダイナミックレンジを取得して、ステップに従いデータを処理し、所望の結果に到達することができる。しかし、このステップは、本発明の範囲から外れることなく、順番を変えることができる。

図２のフロー図は、望ましいオペレーションの順序を示し、第２のアルゴリズムを実装する。最初に、プロセスはダウンリンクの符号数、最大許可ダイナミックレンジ、ＭＵＤ効率因子（ＴＤＤの場合のみに適用する）、直交因子（ＦＤＤの場合のみに適用する）、インターセルとイントラセルとの平均干渉比、およびダウンリンクの最大許可転送数を取得して、以上のデータの処理を行い、所望の結果に到達することができる。ここでまた、このステップは、本発明の範囲から外れることなく、順番を変えることができる。

上の記述は、例として、ＦＤＤとＴＤＤのシステムに参考例を作成した。しかし、ダウンリンクの電力制御に関する本発明は、同様に、他のタイプの通信システムに適用できる。

本発明の例示的実施形態の実施例１による、ダウンリンクにおける符号に関する送信電力の範囲の決定についてのフローチャートである。 本発明の例示的実施形態の実施例２による、フローチャートである。

Claims (20)

1. 時分割複信の通信システムにおいて符号の送信電力を定める方法であって、
   ダウンリンクの符号数および最大許可ダイナミックレンジを取得するステップと、
   ブロックエラーレート（ＢＬＥＲ）要件に基づいて、各々の符号に関する信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）の上限値と下限値とを定めるステップと、
   各々の符号に付与される転送数を算出するステップと、
   前記転送数を合計し、現在の総転送数を取得するステップと、
   現在の転送数に基づいて、符号の送信電力の上限値の総和の限界値を定めるステップと、
   前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号を定めるステップと、
   前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号の送信電力の上限値を用いるステップと、
   前記各々の符号の送信電力の上限値と参照値との間で、所望の相対比を定めるステップと、
   前記符号の送信電力の上限値の総和に基づいて、各々の符号の送信電力の上限値を定めるステップと、
   ノードＢのキャリアパワーの最小値に基づいて、各々の符号の送信電力の下限値を設定するステップと
   を備えたことを特徴とする方法。
2. 符号の送信電力をダイナミックレンジの範囲内となるよう調整するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ダウンリンクの符号数および最大許可ダイナミックレンジを取得するステップは、ダウンリンクにおける、マルチユーザディテクタ（ＭＵＤ）効率因子、インターセルとイントラセルとの平均干渉比および最大許可転送数を取得するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ＢＬＥＲ要件に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの上限値と下限値とを定めるステップは、上限値として最悪のケースのＳＩＲに対応するＳＩＲターゲットを選択するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記ＢＬＥＲ要件に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの上限値と下限値とを定めるステップは、最良のケースのＳＩＲに対応するＳＩＲターゲットを選択するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 周波数分割複信の通信システムにおいて符号の送信電力を定める方法であって、
   ダウンリンクの符号数および前記ダウンリンクの最大許可転送数を取得するステップと、
   ＢＬＥＲ要件に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの上限値と下限値とを定めるステップと、
   各々の符号に付与される転送数を算出するステップと、
   前記転送数を合計し、現在の総転送数を取得するステップと、
   現在の転送数に基づいて、符号の送信電力の上限値の総和の限界値を定めるステップと、
   前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号を定めるステップと、
   前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号の送信電力の上限値を用いるステップと、
   前記各々の符号の送信電力の上限値と参照値との間で、所望の相対比を定めるステップと、
   前記符号の送信電力の上限値に関する総和に基づいて、各々の符号の送信電力の上限値を定めるステップと、
   ノードＢのキャリアパワーの最小値に基づいて、各々の符号の送信電力の下限値を設定するステップと
   を備えたことを特徴とする方法。
7. 符号の送信電力をダイナミックレンジの範囲内となるよう調整するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記ダウンリンクの符号数および最大許可転送数を取得するステップは、最大許可ダイナミックレンジおよび直交因子およびインターセルとイントラセルとの平均干渉比を取得するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記ＢＬＥＲ要件に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの上限値と下限値とを定めるステップは、前記上限値として最悪のケースのＳＩＲに対応するＳＩＲターゲットを選択するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
10. 前記ＢＬＥＲ要件に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの上限値と下限値とを定めるステップは、最良のケースのＳＩＲに対応するＳＩＲターゲットを選択するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
11. ダウンリンクの符号数および最大許可ダイナミックレンジを取得するステップと、
    ＢＬＥＲの基準に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの下限値と上限値とを定めるステップと、
    前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号を定め、および符号を送信する電力の上限値を参照値と確定するステップと、
    各々の符号の送信電力の上限値と参照値との間で、所望の相対比を定めるステップと、
    ノードＢのキャリアパワーの最大値の制約に基づいて、各々の符号の送信電力の上限値を定めるステップと、
    各々の符号の送信電力の下限値に、ノードＢのキャリアパワーの最小値を設定するステップと
    を備えたことを特徴とする符号の送信電力を定める方法。
12. 前記ＢＬＥＲの基準に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの上限値と下限値とを定めるステップは、前記上限値として最悪のケースのＳＩＲに対応するＳＩＲターゲットを選択するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記ＢＬＥＲの基準に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの上限値と下限値とを定めるステップは、最良のケースのＳＩＲに対応するＳＩＲターゲットを選択するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 時分割複信の通信システムにおいて符号の送信電力を定める装置であって、
    ダウンリンクの符号数および前記ダウンリンクの最大許可転送数を取得する手段と、
    ブロックエラーレート（ＢＬＥＲ）要件に基づいて、各々の符号に関する信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）の上限値と下限値とを定める手段と、
    各々の符号に付与される転送数を算出する手段と、
    前記転送数を合計し、現在の総転送数を取得する手段と、
    前記現在の転送数に基づいて、符号の送信電力の上限値の総和の限界値を定める手段と、
    前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号を定める手段と、
    前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号の送信電力の上限値を用いる手段と、
    各々の符号の送信電力の上限値と参照値との間で、求める相対比を定めるための手段と、
    前記符号の送信電力の上限値の総和に基づいて、各々の符号の送信電力の上限値を定める手段と、
    ノードＢのキャリアパワーの最小値に基づいて、各々の符号の送信電力の下限値を設定する手段と
    を備えたことを特徴とする装置。
15. 前記符号の送信電力をダイナミックレンジの範囲内となるよう調整する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記ダウンリンクの符号数およびダウンリンクの最大許可転送数を取得する手段は、最大許可ダイナミックレンジ、ＭＵＤ効率因子およびインターセルとイントラセルとの平均干渉比を取得する手段を含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. 周波数分割複信の通信システムにおいて符号の送信電力を定める装置であって、
    ダウンリンクの符号数および前記ダウンリンクの最大許可転送数を取得する手段と、
    ＢＬＥＲ要件に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの上限値と下限値とを定める手段と、
    各々の符号に付与される転送数を算出する手段と、
    前記転送数を合計し、現在の総転送数を取得する手段と、
    前記現在の転送数に基づいて、符号の送信電力の上限値の総和の限界値を定める手段と、
    前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号を定める手段と、
    前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号の送信電力の上限値を用いる手段と、
    前記各々の符号の送信電力の上限値と参照値との間で、所望の相対比を定める手段と、
    前記符号の送信電力の上限値の総和に基づいて、各々の符号の送信電力の上限値を定める手段と、
    ノードＢのキャリアパワーの最小値に基づいて、各々の符号の送信電力の下限値を設定する手段と
    を備えたことを特徴とする装置。
18. 前記符号の送信電力をダイナミックレンジの範囲内となるよう調整する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記ダウンリンクの符号数およびダウンリンクの最大許可転送数を取得するための手段は、最大許可ダイナミックレンジ、直交因子およびインターセルとイントラセルとの平均干渉比を取得する手段を含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
20. 符号の送信電力を定める装置であって、
    ダウンリンクの符号数および最大許可ダイナミックレンジを取得する手段と、
    ＢＬＥＲの基準に基づいて、各々の符号に関するＳＩＲの下限値と上限値とを定める手段と、
    前記ＳＩＲの上限値が最大となる符号を定め、および符号を送信する電力の上限値を参照値と確定する手段と、
    前記各々の符号の送信電力の上限値と参照値との間で、所望の相対比を定める手段と、
    ノードＢのキャリアパワーの最大値の制約に基づいて、各々の符号の送信電力の上限値を定める手段と、
    各々の符号の送信電力の下限値に、ノードＢのキャリアパワーで最小値を設定する手段と
    を備えたことを特徴とする装置。
    

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