JP2006526351A - 無線通信システム、通信システムを動作させる方法、および移動局 - Google Patents

Abstract

基地局（１００）および複数の移動局（２００）を含み、閉ループ送信電力制御を動作させる移動体通信システムにおいて、アップリンク上での送信用の電力制御コマンドが、所定でないデータ値を含む受信されたダウンリンク信号に対して行われた計測から導出される。オプションで、この所定でないデータ値は、アップリンク送信電力制御用の電力制御コマンドを含んでもよい。

Description

本発明は、無線通信システム、通信システムを動作させる方法、および、通信システム内で使用するための移動局に関する。

位置の固定された基地局と、移動局とを含む無線通信システムでは、基地局から移動局への伝送はダウンリンク・チャネル上で行われ、移動局から基地局への伝送はアップリンク・チャネル上で行われる。ダウンリンク閉ループ送信電力制御の使用が知られており、これは、移動局で、受信した電力制御済みのダウンリンク・パイロット信号の品質を測定し、送信電力制御（ＴＰＣ、ｔｒａｎｓｍｉｔ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）コマンドを基地局へと送信して、移動局での適度であるが過度ではない受信信号レベルの維持が、ダウンリンク・チャネルの条件の変動に関わらず行われるようにするものである。また、アップリンク閉ループ送信電力制御の使用も知られており、これは、基地局で、受信したアップリンク・パイロット信号の品質を測定し、送信電力制御（ＴＰＣ）コマンドを移動局へと送信して、基地局での適度であるが過度ではない受信信号レベルの維持が、アップリンク・チャネルの条件の変動に関わらず行われるようにするものである。

複数の移動局で１本のチャネルが共用されているとき、別々のＴＰＣコマンドが、アクティブな移動局それぞれに提供されるが、これは、各移動局が特有のチャネル変動を経験することになるためである。同様に、別々のダウンリンク・パイロット信号がアクティブな移動局それぞれに提供され、各移動局では、それぞれのパイロット信号を復調して、その移動局にとって支配的なチャネル特性を推定し、オプションで、位相レファレンスを生成する。次いで、推定されたチャネル特性および位相レファレンスは、情報を担う信号の復調を補助するのに使用される。このパイロット信号は、ある移動局が、そのチャネルによって導入された歪みを容易に決定できるようにする所定のデータ値を含んでいる。

パイロット信号およびＴＰＣコマンドを担う信号は、送信電力制御を受ける。

パイロット信号およびＴＰＣコマンドの送信では、システム資源が使用される。たとえば、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、符号分割多重アクセス）では、システム・チャネル符号がパイロット信号およびＴＰＣコマンドには必要であり、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、時間分割多重アクセス）では、システム・タイム・スロットがパイロット信号およびＴＰＣコマンドには必要である。

本発明の一目的は、システム資源に対する要求を低減することである。

本発明の第１の態様によれば、基地局を有する通信システムで使用するための移動局であって、前記基地局から第１のダウンリンク信号を受信するための受信機手段と、前記受信された第１のダウンリンク信号のパラメータを計測するための計測手段と、第１の電力制御コマンドの生成を前記計測されたパラメータに応答して行うための電力制御手段と、前記第１の電力制御コマンドを前記基地局へと送信するための送信機手段とを含み、前記計測手段は、前記第１のダウンリンク信号の前記パラメータを計測するように適合され、他方、第１のダウンリンク信号は所定でないデータ値で変調され、送信電力制御を前記第１の電力制御コマンドに従って受ける移動局が提供される。

本発明の第２の態様によれば、基地局と、本発明の第１の態様による少なくとも１台の移動局とを含む無線通信システムが提供される。

本発明の第３の態様によれば、基地局と少なくとも１台の移動局とを含む通信システムを動作させる方法であって、前記基地局で、前記移動局の送信する第１の電力制御コマンドを受信すること、および、所定でないデータ値で変調され、送信電力制御を前記第１の電力制御コマンドに従って受ける第１のダウンリンク信号を送信すること、ならびに、前記移動局で、前記第１のダウンリンク信号を受信すること、前記所定でないデータ値で変調された前記第１のダウンリンク信号のパラメータを計測すること、および、前記第１の電力制御コマンドの生成を前記計測されたパラメータに応答して行い、前記第１の電力制御コマンドを送信することを含む方法が提供される。

本発明は、ダウンリンク閉ループ電力制御の動作が、所定のパイロット・シンボルの代わりに受信したダウンリンクの所定でないデータ・シンボルの品質を測定することによって可能であること、および、一部の状況では、アクティブな移動局ごとの別々なダウンリンク・パイロット信号が、チャネル推定のためには必要でないということの認識に基づいている。一部の状況では、ダウンリンク・チャネル推定は全く必要ではなく、他の状況では、一定の電力レベルで送信される共通のダウンリンク・パイロット信号を、別々のパイロット信号の代わりに使用することができる。したがって、動作は、より少ないダウンリンク・システム資源を用いて可能である。

オプションで、ダウンリンク閉ループ電力制御用の受信信号の品質を測定するのに使用される所定でないデータ値は、アップリンク電力制御に使用されるダウンリンクＴＰＣコマンドを担うことができる。

次に本発明の説明を、もっぱら例として、添付の図面を参照して行うことにする。

本発明の１つの適用例は、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）におけるものである。ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇで閲覧可能なＵＭＴＳ仕様（ＵＭＴＳ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）のリリース５の中にある、ＵＭＴＳ周波数分割復信（ＦＤＤ、Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）モードでは、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）の動作を、ダウンリンク専用チャネルが（ユーザまたはシグナリングの）データに必要でない形で行うことが可能であるが、これは、データの送信をＨＳ−ＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）を介して行えるためである。専用チャネルでは単一のチャネル・コードがちょうど１人のユーザで使用されるのに対し、共有チャネルでは複数のユーザが、同時でにせよ高速な時間多重化でにせよ、単一のチャネル・コードを共有することができるようになっている。たとえデータを共有チャネルを介して送ることができる場合でも、ダウンリンクのＤＣＨ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）が、アップリンクの送信電力を制御するために、ＴＰＣコマンドをアクティブな移動局ごとに送信するのにはやはり必要である。

ダウンリンクＤＣＨの存在には、チャネル・コードの割り当てがその接続の継続中必要である。ダウンリンクＤＣＨを動作させる１つの手法は、これをパイロット・シンボルおよびＴＰＣコマンドだけを含む断片的な（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ）ＤＣＨとして構成することであり、その際、複数のユーザによる同じチャネル・コード上での多重化は、各ユーザがそのチャネル・コードを各タイムスロットのある断片に対してだけ使用する形で行われる。移動局に特定のチャネル・コードおよびタイムスロットの断片を使用するように割り当てるためには、０シグナリングが使用され、これによってアップリンクとダウンリンクの電力制御タイミングのすりあわせが行われる。このような方式により、システム能力を増加させるように使用できるチャネル・コードが解放される。しかし、本発明では、ずっと少ない資源しか必要としない。

要件は、移動局が、アップリンクで送るための電力制御コマンドを導出できる、ということである。次いで、基地局ではこれを使用して、その移動局に対応する断片的ＤＣＨの一部の電力を調節する。

本発明は、別々のパイロット・シンボルは、アクティブな移動局ごとには、少なくとも次の２つの場合において必要にならない、という認識に基づいている。すなわち、
１） ＤＣＨの送信時位相が共通パイロット信号の位相に参照づけられるとき、たとえば、同じアンテナ（群）およびアンテナ重みが、ＤＣＨと、ＤＣＨの位相が参照づけられる共通パイロット信号とのどちらに対しても使用される場合。この場合、無線チャネルの特性の推定を、共通パイロット信号から行うことができ、この推定を使用してＴＰＣビットを復調することができる。

この第１の場合は、ＨＳＤＰＡにおいて適用される見込みが非常に大きいが、これは、ＨＳ−ＤＳＣＨには、共通パイロット信号がレファレンスとして割り当てられることになり、同じ共通パイロット信号を断片的ＤＣＨに対しても使用できるためである。断片的ＤＣＨの使用する電力の全体量はあまり大きくないものと見込まれるため、断片的ＤＣＨに対する別個のアンテナ・ビーム形成の利益は大きくないことになる。

２） 異なるアンテナ群またはアンテナ重みが共通パイロット信号およびＤＣＨに使用されるが、それらの間の相関が十分によく、このため、共通パイロット信号がＤＣＨに対する妥当なチャネル推定を行うために使用でき、ＤＣＨ上のデータの信頼性の高い受信が行える場合。

したがって、本発明によれば、ダウンリンクの断片的ＤＣＨは、ユーザ間で多重化された所定でない情報ビットだけからなるものとすることができる。特に興味の対象となる特別な場合は、こうした情報ビットがＴＰＣコマンドを担う場合である。個々のＴＰＣビットの振幅の調節は、基地局で、関係のある移動局から受信された電力制御コマンドに従って行うことができる。移動局では、無線チャネルの位相特性を適切な共通パイロット信号から決定し、ＴＰＣコマンドを復調し、移動局のアップリンクＤＰＣＣＨ電力を要求通りに増加または減少させる。さらに、移動局では、受信されたＴＰＣビットの振幅を使用して、アップリンクで送られるどのようなＴＰＣコマンドも決定する。

図１は、基地局１００および移動局２００を含む通信システムの図式的な構成図である。実際には、複数の移動局２００があるはずであるが、わかりやすくするため、移動局２００を１つだけ示している。

移動局２００は、アンテナ２１０に結合された受信機２２０を含み、基地局１００の送信する無線信号の受信が行われる。受信機２２０の出力には、計測手段２５０が結合され、基地局１００から受信した信号のパラメータの計測が行われる。計測手段２５０は、所定ではないデータで変調され、基地局１００による送信電力制御にかけられる信号のパラメータを測定するように適合される。計測手段２５０の出力は、電力制御手段２３０の第１の入力に結合されている。電力制御手段２３０は、生成手段（ＴＰＣ１）２３２を含み、第１のＴＰＣコマンドの生成が計測手段２５０で測定されたパラメータに応答して行われる。電力制御手段２３０の第１の出力は、送信機２４０の第１の入力２４４へと結合され、第１のＴＰＣコマンドがアンテナ２１０を介して基地局１００へと送信される。

基地局１００は、送信機１４０および受信機１２０を含み、これらはアンテナ１１０に結合されている。受信機１２０では、移動局２００の送信する無線信号、特に第１のＴＰＣコマンドが受信される。電力制御部（ＰＣ、ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１３０の入力は、受信機１２０の出力へと結合され、移動局２００から受信した第１のＴＰＣコマンドの復号化が行われ、電力制御部１３０の第１の出力は、送信機１４０の第１の入力１４２へと結合され、送信機１４０の送信電力の制御が第１のＴＰＣコマンドに従って行われる。

オプションで、基地局１００では、電力制御部１３０で、移動局２００から受信した信号の品質の計測を行い、計測された品質に応答して、第２のＴＰＣコマンドを生成する。電力制御部１３０の第２の出力は、送信機１４０の第２の入力１４４へと結合され、第２のＴＰＣコマンドの移動局２００への送信が、移動局２００の送信電力を制御するために行われる。

オプションで、移動局２００では、電力制御手段２３０は、受信機２２０の出力へと結合され、第２のＴＰＣコマンドを復号化するための復号化手段（ＴＰＣ２）２３４を含む。電力制御手段２３０の第２の出力は、送信機２４０の第２の入力２４２へと結合され、送信機２４０の送信電力の制御が、第２のＴＰＣコマンドに従って行われる。この場合、計測手段２５０がその計測を行う所定でないデータを、第２のＴＰＣコマンドとすることもできる。

図２を参照すると、この流れ図の左側の諸ステップは、基地局１００で行われる諸ステップに関し、この流れ図の右側の諸ステップは、移動局２００で行われる諸ステップに関するものである。

ステップ３１０で、基地局１００では、第１のＴＰＣコマンドを移動局２００から受信する。

ステップ３２０で、基地局１００では、所定でないデータ値で変調され、第１のＴＰＣコマンドに従って送信電力制御を受ける信号が、移動局２００へと送信される。

ステップ３３０で、移動局２００では、所定でないデータ値で変調された信号を受信する。

ステップ３４０で、移動局２００では、所定でないデータ値で変調された信号のパラメータの計測が行われる。

ステップ３５０で、移動局２００では、第１のＴＰＣコマンドが、計測されたパラメータに応答して生成される。

オプションで、ステップ３６０で、所定でないデータ値は、第２のＴＰＣコマンドを含んでもよく、移動局２００は、第２のＴＰＣコマンドを復号化することができ、ステップ３７０で、移動局はその送信電力の制御を第２のＴＰＣコマンドに従って行うのでもよい。

ステップ３８０で、移動局２００では、ステップ３５０で生成された第１のＴＰＣコマンドが送信される。

フローはステップ３１０へと戻って、プロセスのループが続く。図１の計測手段２５０、および図２のステップ３４０で計測された信号パラメータは、たとえば、信号対雑音比、信号対干渉比、Ｅ_ｂ／Ｎ_０（ここで、Ｅ_ｂはビットあたりのエネルギーであり、Ｎ_０は雑音密度である）のうちのいずれかとすることができる。

アップリンクで送られるＴＰＣコマンドの判定閾値の決定は、ダウンリンクで受信されるＴＰＣコマンドに対する特定の誤り率要件を設定することによって行うことができる。これは、判定閾値の設定を、所定の性能ターゲット、たとえば、データ・チャネルのフレーム誤り率を満たすのに必要な信号対雑音比によって行う現在の慣行とは対照的である。本発明に関する１つの適用例は、ＵＭＴＳ ＦＤＤ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ、周波数分割復信）モードにおける断片的制御チャネルである。拡散率（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）が２５６の場合、スロットあたり１０個のシンボルがある。したがって、１個のスロットは、好都合には、２、５、または１０人のユーザを、ＴＰＣコマンドあたり５、２、または１個のシンボルでそれぞれサポートすることができる。

ＵＭＴＳにおける本発明の別の適用例では、拡散率は１２８となり、これにより、２個のシンボルからなるグループに適用されるＳＴＴＤ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）の使用がサポートされるはずである。この場合、スロットあたり２０個のシンボルがあり、したがって、１０人のユーザのサポートを、それでもＳＴＴＤ符号化プロセスに必要なＴＰＣコマンドあたり２個のシンボルを維持しながら行うことができる。

オプションで、別々のパイロット信号をユーザごとに送信する必要を回避することにより、別々のパイロット信号の送信に使用されるはずであったエネルギーの再展開を、ＴＰＣコマンドの送信に使用されるシンボルの数を増やすことによって行い、これにより、ＴＰＣコマンドの信頼性を改善することができる。

本明細書および特許請求の範囲では、要素に先行する「ａ」または「ａｎ」という語は、複数のそのような要素の存在を除外するものではない。さらに、「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という語は、要素またはステップが列挙されているもののほかに存在することを除外するものではない。

本開示を読むことからは、他の変更が当業者には明らかとなろう。そのような変更は、移動体通信の当技術分野にすでに知られており、また本明細書ですでに説明した諸特徴に代えてまたは加えて使用できる、他の諸特徴を含んでいてもよい。

通信システムの図式的な構成図である。 通信システムを操作する方法の流れ図である。

Claims (8)

1. 基地局を有する通信システムで使用するための移動局であって、
   前記基地局から第１のダウンリンク信号を受信するための受信機手段と、
   前記受信された第１のダウンリンク信号のパラメータを計測するための計測手段と、
   第１の電力制御コマンドの生成を前記計測されたパラメータに応答して行うための電力制御手段と、
   前記第１の電力制御コマンドを前記基地局へと送信するための送信機手段と
   を備え、
   前記計測手段は、前記第１のダウンリンク信号の前記パラメータを計測するように適合され、他方、第１のダウンリンク信号は所定でないデータ値で変調され、前記第１の電力制御コマンドに応じて送信電力制御を受ける移動局。
2. 前記受信機手段が、前記基地局から、第２の、電力制御済みでないダウンリンク信号を受信し、チャネル推定を前記第２のダウンリンク信号から導出し、前記チャネル推定を使用して前記第１のダウンリンク信号を復号化するように適合された、請求項１に記載の移動局。
3. 前記電力制御手段が、第２の電力制御コマンドを含む前記所定でないデータ値を復号化し、前記復号化された第２の電力制御コマンドに応じて前記送信機手段の前記送信電力の調節を行うように適合された、請求項１または２に記載の移動局。
4. 基地局と、請求項１、２、または３のいずれかに記載の少なくとも１台の移動局とを含む無線通信システム。
5. 前記基地局が、前記第１の電力制御コマンドを受信するための受信機手段と、所定でないデータ値で変調され、前記第１の送信電力制御コマンドに応じて送信電力制御を受けるための送信機手段とを含む、請求項４に記載の無線通信システム。
6. 基地局と少なくとも１台の移動局とを含む通信システムを動作させる方法であって、
   前記基地局で、前記移動局により送信された第１の電力制御コマンドを受信すること、および、所定でないデータ値で変調され、前記第１の電力制御コマンドに応じて送信電力制御を受ける第１のダウンリンク信号を送信すること、ならびに、
   前記移動局で、前記第１のダウンリンク信号を受信すること、前記所定でないデータ値で変調された前記第１のダウンリンク信号のパラメータを計測すること、および、前記計測されたパラメータに応答して前記第１の電力制御コマンドの生成を行い、前記第１の電力制御コマンドを送信することを含む方法。
7. 前記基地局で、第２のダウンリンク信号を一定の電力レベルで送信すること、ならびに、前記移動局で、前記第２の信号を受信すること、チャネル推定を前記第２のダウンリンク信号から導出すること、および、前記チャネル推定を使用して前記第１のダウンリンク信号を復号化することを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記基地局で、前記所定でないデータ値が第２の電力制御コマンドを含むように配置すること、ならびに、前記移動局で、前記第２の電力制御コマンドを復号化すること、および、前記第２の電力制御コマンドに応じて前記移動局の前記送信電力の調節を行うことを含む、請求項６または７に記載の方法。

Images