JP2009130868A - 移動通信システム及びその送信電力制御方法並びにそれに用いる基地局 - Google Patents

移動通信システム及びその送信電力制御方法並びにそれに用いる基地局 Download PDF

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Abstract

【課題】 ダウンリンクの信号であるAICHに対する他の妨害波の干渉を防止して、移動局でのAICH受信確率を高めることを可能として、安定した呼接続やデータ伝送が行えるようにする。
【解決手段】 移動局と、基地局と、基地局の上位装置とを含み、移動局が、基地局へのメッセージの送信に先立って、基地局に所定のプリアンブルを、メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムにおいて、基地局1は、メッセージの受信品質を測定する受信品質測定部31と、この受信品質測定部1による受信品質に応じて、送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御する送信電力制御部32とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は移動通信システム及びその送信電力制御方法並びにそれに用いる基地局に関し、特に移動通信システムにおける送信電力制御方式に関するものである。
近年、移動通信システムにおける通信方式として、干渉や妨害に強いスペクトラム拡散通信方式があり、W−CDMA(Wideband-Code Division Multiple Access)システムもその一つである。このW−CDMA通信システムでは、複数の移動局がアップリンクで物理ランダムアクセスチャネル(PRACH:Physical Random Access Channel)を用いて任意のタイミングで、適宜、基地局にアクセスを行い、基地局では、アップリンクの拡散符号同期を確立して、PRACH情報の復号を行い、アップ及びダウンの両無線リンクの確立を行うようになっている(特許文献1参照)。
図7はこの様なW−CDMA移動通信システムの概略図であり、基地局(BS:Base Station)1のサービスエリアであるセル100には、複数の移動局2〜4が在圏している。そして、基地局1は、上位装置である無線制御装置(RNC:Radio Network Controller)5とIubインタフェースを介して接続されている。
複数の移動局2〜4の各々は、発呼に際して、PRACHメッセージの送信に先立って、図8に示すように、基地局1に対してPRACHメッセージが発生したことを通知するPRACHプリアンブルを、アップリンク101により送信する。ここで、移動局は16種類のシグナチャ(Signature )のなかからランダムに1つを選んで、この選択したシグナチャからプリアンブルを生成する。
基地局は、このプリアンブルを受信すると、所定の閾値と相関値とを比較して相関値の方が大きければプリアンブルを検出したと判断し、検出したプリアンブルのシグナチャに対応したAICH(Acquisition Indicator Channel )を移動局へダウンリンク102を介して送信する。基地局は、全16種類のシグナチャをサーチし、1つも検出できなかった場合には、AICHの送信は行わない。このAICHには、検出されたプリアンブルのシグナチャ番号と、基地局がメッセージの送信を許可するACK(Acknowledge )、または非許可とするNACK(Non ACK)の情報とが含まれている。
移動局は、プリアンブルを送信してから一定時間内に自らが送信したプリアンブルのシグナチャ番号に対応するAICHを受信した場合、ACKであればアップリンク101を介して基地局へメッセージを送信する。NACKであれば、上述の動作を繰り返すことになる。
特開2004−282653号公報
今後、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access )やHSUPA(High Speed Uplink Packet Access )、更には、MBMS(Multiple Broadcast Multicast Service)などの通信サービスが広く導入されることにより、セル内の干渉波変動が大きくなり、干渉波の変動に対するシステムへの影響が増大することが予想される。安定した呼接続やデータ伝送を行うためには、干渉波の変動に対する通信への影響を抑制するような送信電力制御が重要となってくると考えられる。
図7及び図8を用いて説明したAICHの送信波も、セル内の干渉波変動などから影響を受けることは避けられず、よってAICHが移動局において正しく受信できない状況が生じ、その結果、安定した呼接続やデータ伝送が期待できなくなる。
ここで、特許文献1を参照すると、基地局において、AICHの異常が検出されると、AICHの送信電力値を、システムで予め定められている値から所定値だけ増大させる技術が開示されている。しかしながら、この特許文献1の技術では、AICHの異常時にのみ送信電力値の増大をなす電力制御を行うことが示されているにすぎず、AICHの正常時(通常動作時)における送信電力制御の開示はなく、よって、AICHに対する他の妨害波による影響を抑圧可能な送信電力制御を行うものではない。
本発明の目的は、ダウンリンクの信号であるAICHに対する他の妨害波の干渉を防止して、移動局でのAICHの受信確率を高めることを可能として、安定した呼接続やデータ伝送が行えるようにした移動通信システム及びその送信電力制御方法並びにそれに用いる基地局を提供することである。
本発明による移動通信システムは、移動局と、基地局と、前記基地局の上位装置とを含み、前記移動局が、前記基地局へのメッセージの送信に先立って、前記基地局に所定のプリアンブルを、前記メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムであって、前記基地局は、前記メッセージの受信品質を測定する受信品質測定部と、この受信品質測定部による受信品質に応じて、前記送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御する送信電力制御部とを備えることを特徴とする。
本発明による送信電力制御方法は、移動局と、基地局と、前記基地局の上位装置とを含み、前記移動局が、前記基地局へのメッセージの送信に先立って、前記基地局に所定のプリアンブルを、前記メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムにおける送信電力制御方法であって、前記基地局において、前記メッセージの受信品質を測定するステップと、この測定された受信品質に応じて、前記送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御するステップとを備えることを特徴とする。
本発明による基地局は、移動局と、基地局と、前記基地局の上位装置とを含み、前記移動局が、前記基地局へのメッセージの送信に先立って、前記基地局に所定のプリアンブルを、前記メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムにおける基地局であって、前記メッセージの受信品質を測定する受信品質測定部と、この受信品質測定部による受信品質に応じて、前記送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御する送信電力制御部とを備えることを特徴とする。
本発明によるプログラムは、移動局と、基地局と、前記基地局の上位装置とを含み、前記移動局が、前記基地局へのメッセージの送信に先立って、前記基地局に所定のプリアンブルを、前記メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムにおける基地局における送信電力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記メッセージの受信品質を測定する処理と、この測定された受信品質に応じて、前記送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御する処理とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、移動局からの上り信号のメッセージの受信品質に応じて下り信号のAICHの送信電力を動的に制御するようにしたので、セル内の下り方向の干渉波の影響により、AICHが移動局にて受信できない状況が継続することが防止され、干渉波の影響が高い環境下においても、安定した呼接続やデータ伝送が可能になるという効果がある。
以下に本発明の実施の形態について説明するが、それに先立ち、本発明の理解を容易にするために、本発明の原理について、図1を参照して説明する。図1は本発明の原理を説明するための基地局の概略機能ブロック図である。本発明による基地局1は、基本的に、受信品質測定部31と、送信電力制御部32とを含む構成となっている。受信品質測定部31は、AICHにてACK送信後のPRACHメッセージ(図8参照)の受信品質を測定する機能を有している。送信電力制御部32は、この受信品質測定部31による受信品質に応じて、AICHの送信電力を動的に制御する機能を有している。
すなわち、基地局1において、受信品質測定部31は、下り方向(ダウンリンク)のAICHにてACK送信した後に移動局から送信されてくる上り方向(アップリンク)のPRACHメッセージの受信品質を測定する。送信電力制御部32はこの受信品質測定部31により測定された一定期間の受信品質を求め、この一定期間の受信品質に応じて、AICHの送信電力を動的に制御するものである。
例えば、受信品質が良ければ、AICHの送信電力を規定値だけ減少させ、受信品質が悪ければ、規定値だけ増加させるような制御が行われることになる。こうすることにより、下り方向のAICHに対する干渉を防止でき、セル内の干渉変動が大きくても、移動局でのAICH受信確率を高めることができ、安定した呼接続やデータ伝送が行える。
次に、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図2は本発明の実施の形態による基地局のブロック図である。図2を参照すると、本発明の実施の形態による基地局は、PRACHプリアンブル検出部10と、ACK/NACK判定部11と、PRACHメッセージ検出部12と、パス検出レベル判定部13と、PRACHメッセージ復調部14と、PRACHメッセージ復号部15と、RACH FP生成部16と、送信電力制御部20と、AICH送信部21とを含んで構成されている。
PRACHメッセージ検出部12は、移動局からのアップリンク信号を受信してPRACHのメッセージを検出するものであり、PRACHプリアンブル検出部10は、同じくアップリンク信号を受信してPRACHのプリアンブルを検出するものである。ACK/NACK判定部11は、PRACHプリアンブル検出部10でのプリアンブル検出結果を基に、PRACHメッセージの送信許可/非許可の判定を行うものである。許可の場合にはACKが、非許可の場合にはNACKが、移動局に対して、送信電力制御部20及びAICH送信部21を介して、それぞれ通知される。
パス検出レベル判定部13は、PRACHメッセージ検出部12により検出されたPRACHメッセージのパス検出を行ってパス検出の有効/無効を判断するものである。すなわち、PRACHメッセージ検出部12で検出された最大パスレベル(Lmax )を用いて、パスの有効/無効を判断して、PRACHメッセージの検出の有無を判定するものである。
PRACHメッセージ復調部14及びPRACHメッセージ復号部15は、パス検出レベル判定部13でのPRACHメッセージ検出の有無の判定結果を問わず、PRACHメッセージの復調及び復号の処理をそれぞれ実行するものである。RACH FP生成部16は、PRACHメッセージ復号部15からの復号データ及びパス検出レベル判定部13の判定結果を基に、FP(Frame Protocol)に準拠したデータフレームを生成して、Iubインタフェース(Iub I/F)を介して上位装置であるRNCへ伝送するものである。
送信電力制御部20は、ACK/NACK判定部11の判定結果とパス検出レベル判定部13の判定結果とを用いて、AICHの送信電力を制御するものである。すなわち、ある一定期間当りのAICHのACK送信数に対するPRACHメッセージ検出の割合(メッセージ未検出率)を算出し、それが予め定められた閾値(ND_high )以上の場合には、AICHの送信電力をΔPだけ増加させ、予め定められた閾値(ND_low)以下の場合には、ΔPだけ減少させるような制御を行うものである。こうして送信電力制御されたAICHは、AICH送信部21を介してダウンリンク送信信号として、移動局へ送信される。
次に、図3のフローチャートを用いて本発明の一実施の形態の動作を説明する。基地局1におけるPRACHプリアンブル検出部10がPRACHプリアンブルを受信すると(ステップS1)、ACK/NACK判定を実施する。送信電力制御部20は、RNCから予め設定されている送信電力値に従って、AICHを移動局へ送信するが(ステップS2)、このAICHにてACKを送信した場合には、ACKの送信回数(ACKcount)のカウントアップを実施する(ステップS3,S4)。
AICHにてACKを送信した後、移動局からPRACHメッセージが送信されてくることを期待し、PRACH検出部12及びパス検出レベル判定部13は、PRACHメッセージのパス検出処理を実施する(ステップS5)。そして、このパス検出処理にて得られた最大パスレベル(Lmax )が、閾値(L0 )以下であれば(ステップS6でYes)、パスが無効であると判断し、PRACHメッセージの検出/未検出を表すDetected Flag (検出フラグ)を“0”(未検出)とする(ステップS7)。閾値(L0 )を超える場合は(ステップS6でNo)、パスが有効であると判断しDetected Flag を“1”(検出)とする(ステップS8)。
PRACHメッセージ復調部14及びPRACHメッセージ復号部15は、パスの有効/無効を問わず、PRACHメッセージの復調/復号処理をそれぞれ実施し(ステップS9)、RACH FP生成部16は、PRACHメッセージの検出/未検出を表すDetected Flag 及び復号後のデータを基に、図4に示すようなRACH FPに準拠したRACHデータフレームを生成して、Iubインターフェースを介して、RNCに伝送する(ステップS10)。なお、図4のデータフレームは周知であるので、ここでは特に説明しない。
RNCへの伝送と共に、送信電力制御部20は、一定期間(T)当りのDetected Flag =0の回数(NDcount )を算出し、AICH ACK送信回数(ACKcount )数に対するメッセージ未検出率(NDcount /ACKcount )を算出する(ステップS11)。そして、単位時間(T)経過後に、NDcount を0に初期化する(ステップS12)。
送信電力制御部20は、メッセージ未検出率(NDcount /ACKcount )がある閾値(ND_high )以上の場合は(ステップS13でYes)、現在のAICH送信電力値(Paich)を所定値ΔPだけ増加させる(ステップS14)。また、もう一つの閾値(ND_low)以下の場合は(ステップS15でYes)、ΔPだけ減少させるような送信電力制御を実施する(ステップS16)。そして、AICH送信電力更新後に(ステップS17)、ステップS2へ戻る。
この場合における送信電力制御の状態の一例が図5に示されている。なお、送信電力制御に関しては、図4に示したデータフレームで通知するDetected Flag の情報を基に、RNCにて実施することも可能であるが、この場合には、Detected Flag には、メッセージ未検出率を示す情報を含めることにより、RNCは、このメッセージ未検出率に応じて、基地局から送信すべきAICH送信電力値の制御を行うことができる。このメッセージ未検出率の情報は、RACHデータフレームのDetected Flag ではなく、空き領域中に含めるようにしても良いものである。
このように、PRACHメッセージの受信品質から、PRACHメッセージ検出の有無を判断し、一定期間内のメッセージ未検出率より、AICHの送信電力を動的に制御することにより、セル内の下り方向の干渉波の影響により、AICHが移動局にて受信できていない状況が継続することを防止し、干渉波の影響が高い環境においても、安定した呼接続、データ伝送を可能とすることができることになる。
他の実施の形態として、受信品質として検出したパスレベルではなく、PRACHメッセージに含まれるパイロットビット数に対するパイロットビットの誤り率を用いる方法も考えられる。この場合の動作を図6のフローチャートに示している。
図6を参照すると、ステップS21〜S24は、図3のステップS1〜S4と同一である。PRACHメッセージ復調部14及びPRACHメッセージ復号部15が、PRACHメッセージの受信及び復調をそれぞれ行い(ステップS25)、PRACHメッセージのパイロットビット誤り率(Perr )が、ある閾値(Perr0)以上であれば(ステップS26でYes)、PRACHメッセージの検出/未検出を表すDetected Flag に“0”(未検出)を設定する(ステップS27)。閾値(Perr0) を下回る場合は(ステップS26でNo)、Detected Flag に“1”(検出)を設定する(ステップS28)。
PRACHメッセージ復調部14は、PRACHメッセージの復号処理を実施し(ステップS29)、PRACH FP生成部16は、PRACHメッセジの検出/未検出を表すDetected Flag 及び復号後のデータを基に、図4のRACHデータフレームを生成して、Iub インターフェースを介して、RNCに伝送する。RNCへの伝送と共に、送信電力制御部20は、一定期間(T)当りのDetected Flag =0の回数(NDcount )を算出し(ステップS30)、AICH ACK送信回数(ACKcount )数に対するメッセージ未検出率(NDcount /ACKcount )を算出する。なお、単位時間(T)経過後には、NDcount は0に初期化される(ステップS31)。
送信電力制御部20は、メッセージ未検出率(NDcount /ACKcount )がある閾値(ND_high )以上の場合は(ステップS32でYes)、現在のAICH送信電力値(Paich)をΔPだけ増加させる(ステップS33)。また、もう一つの閾値(ND_low)以下の場合は(ステップS34)、ΔPだけ減少させるような送信電力制御を実施する(ステップS35)。AICH送信電力更新後に(ステップS36)、ステップS22へ戻る。
本例においても、送信電力制御に関しては、図4に示したデータフレームで通知するDetected Flag の情報を基に、RNCにて実施することも可能であり、また、先の実施の形態と同様な効果が得られることは明白である。
上述した各実施の形態における図3や図6のフローチャートに示した動作は、予めその動作手順をプログラムとしてROMなどの記録媒体に格納しておき、当該プログラムをコンピュータ(CPU)により読み取らせて、実行させるように構成できることは勿論である。また、移動局としては、代表的な携帯電話機を含むことは勿論、それ以外にも、通信機能を有する携帯型の端末機器であれば、適用可能である。
本発明の原理を説明するための図である。 本発明の一実施の形態による基地局の機能ブロック図である。 本発明の一実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態において、Iubインタフェースに用いられるデータフレーム構造の例を示す図である。 本発明の実施の形態による送信電力の制御例を示す図である。 本発明の他の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。 W−CDMA移動通信システムの概略図である。 図7におけるダウンリンクとアップリンクの情報の例を示す図である。
符号の説明
1 基地局
2〜4 移動局
5 RNC(上位装置)
10 PRACHプリアンブル検出部
11 ACK/NACK判定部
12 PRACHメッセージ検出部
13 パス検出レベル判定部
14 PRACHメッセージ復調部
15 PRACHメッセージ復号部
16 RACH FP生成部
20 送信電力制御部
21 AICH送信部
100 セル
101 アップリンク
102 ダウンリンク

Claims (22)

  1. 移動局と、基地局と、前記基地局の上位装置とを含み、前記移動局が、前記基地局へのメッセージの送信に先立って、前記基地局に所定のプリアンブルを、前記メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムであって、
    前記基地局は、
    前記メッセージの受信品質を測定する受信品質測定部と、
    この受信品質測定部による受信品質に応じて、前記送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御する送信電力制御部とを備えることを特徴とするシステム。
  2. 前記送信電力制御部は、前記受信品質が所定の第一の値以上に良い場合には、前記送信電力を所定値だけ減少させ、前記受信品質が所定の第二の値以下に悪い場合には、前記送信電力を所定値だけ増加させることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  3. 前記受信品質は、単位時間当たりの前記メッセージの未検出率であることを特徴とする請求項1または2に記載のシステム。
  4. 前記メッセージの未検出率は、前記送信許可を示す信号の送信数に対する前記メッセージの未検出の単位時間当たりの割合であることを特徴とする請求項3に記載のシステム。
  5. 前記メッセージの未検出は、前記メッセージのパス検出処理により検出された最大パスレベルに応じて行われることを特徴とする請求項3または4に記載のシステム。
  6. 前記メッセージの未検出は、前記メッセージに含まれるパイロットビット数に対するパイロットビットの誤り率に応じて行われることを特徴とする請求項4または5に記載のシステム。
  7. 前記送信電力制御部を前記基地局に備える代わりに、前記上位装置に備えてなることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載のシステム。
  8. 移動局と、基地局と、前記基地局の上位装置とを含み、前記移動局が、前記基地局へのメッセージの送信に先立って、前記基地局に所定のプリアンブルを、前記メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムにおける送信電力制御方法であって、
    前記基地局において、
    前記メッセージの受信品質を測定するステップと、
    この測定された受信品質に応じて、前記送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御するステップとを備えることを特徴とする方法。
  9. 前記制御するステップは、前記受信品質が所定の第一の値以上に良い場合には、前記送信電力を所定値だけ減少させ、前記受信品質が所定の第二の値以下に悪い場合には、前記送信電力を所定値だけ増加させることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 前記受信品質は、単位時間当たりの前記メッセージの未検出率であることを特徴とする請求項8または9に記載の方法。
  11. 前記メッセージの未検出率は、前記送信許可を示す信号の送信数に対する前記メッセージの未検出の単位時間当たりの割合であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記メッセージの未検出は、前記メッセージのパス検出処理により検出された最大パスレベルに応じて行われることを特徴とする請求項11または12に記載の方法。
  13. 前記メッセージの未検出は、前記メッセージに含まれるパイロットビット数に対するパイロットビットの誤り率に応じて行われることを特徴とする請求項11または12に記載の方法。
  14. 前記制御するステップを前記基地局に備える代わりに、前記上位装置に備えてなることを特徴とする請求項8〜10いずれかに記載の方法。
  15. 移動局と、基地局と、前記基地局の上位装置とを含み、前記移動局が、前記基地局へのメッセージの送信に先立って、前記基地局に所定のプリアンブルを、前記メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムにおける基地局であって、
    前記メッセージの受信品質を測定する受信品質測定部と、
    この受信品質測定部による受信品質に応じて、前記送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御する送信電力制御部とを備えることを特徴とする基地局。
  16. 前記送信電力制御部は、前記受信品質が所定の第一の値以上に良い場合には、前記送信電力を所定値だけ減少させ、前記受信品質が所定の第二の値以下に悪い場合には、前記送信電力を所定値だけ増加させることを特徴とする請求項15に記載の基地局。
  17. 前記受信品質は、単位時間当たりの前記メッセージの未検出率であることを特徴とする請求項15または16に記載の基地局。
  18. 前記メッセージの未検出率は、前記送信許可を示す信号の送信数に対する前記メッセージの未検出の単位時間当たりの割合であることを特徴とする請求項17に記載の基地局。
  19. 前記メッセージの未検出は、前記メッセージのパス検出処理により検出された最大パスレベルに応じて行われることを特徴とする請求項18または19に記載の基地局。
  20. 前記メセージの未検出は、前記メッセージに含まれるパイロットビット数に対するパイロットビットの誤り率に応じて行われることを特徴とする請求項18または19に記載の基地局。
  21. 移動局と、基地局と、前記基地局の上位装置とを含み、前記移動局が、前記基地局へのメッセージの送信に先立って、前記基地局に所定のプリアンブルを、前記メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムにおける基地局における送信電力制御方法であって、
    前記メッセージの受信品質を測定するステップと、
    この測定された受信品質に応じて、前記送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御するステップとを備えることを特徴とする方法。
  22. 移動局と、基地局と、前記基地局の上位装置とを含み、前記移動局が、前記基地局へのメッセージの送信に先立って、前記基地局に所定のプリアンブルを、前記メッセージの送信許可を示す信号を受信するまで繰り返し送信するようにした移動通信システムにおける基地局における送信電力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記メッセージの受信品質を測定する処理と、
    この測定された受信品質に応じて、前記送信許可を示す信号を含む下り方向の信号の送信電力を制御する処理とを備えることを特徴とするプログラム。
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