JP2009296267A - 移動通信端末装置及び送信電力設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動通信端末装置の移動速度に最適なパラメータを使ってプリアンブル部が送信できる移動通信端末装置を提供する。
【解決手段】移動通信端末装置２に、送信パラメータを設定するパワーランピング部１０１を設ける。パワーランピング部１０１は、自装置の移動状態を判定する移動状態判定部１０２、判定された移動状態に対応して送信パラメータを設定するパワーランピング送信パラメータ選定部１０４を有し、設定された送信パラメータにより、メッセージの送信開始を示すプリアンブル部を基地局１に送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動通信端末装置及び送信電力設定方法に係り、特に基地局に対するデータの送信に先立って、データのプリアンブル部を送信して送信電力を設定するパワーランピングを行う移動通信端末装置及び送信電力設定方法に関する。

現在、移動可能な通信の端末装置（以下、移動通信端末装置と記す）において、パワーランピング（power ramping）を用いてデータ（送信データ）を送信するための送信電力を制御するものがある。パワーランピングを使った送信電力制御の従来技術は、例えば、特許文献１に記載されている。
なお、本明細書では、送信データのうち、データリンク上で通信の開始を知らせるためのビット列をプリアンブル部、プリアンブル部に続く送信の目的となる情報部分をメッセージ部とも記す。

例えば、パワーランピングを用いたランダムアクセス方式では、移動通信端末装置が基地局に対して送信データを送信するにあたり、送信データのプリアンブル部をメッセージ部に先立って送信する。送信は、メッセージ部の送信を許可することを示す信号（Acquisition Indicator）を基地局から移動通信端末装置が受信できるまで繰返し行われる。このような送信の方式は、高速acquisition indication を伴うSlotted ALOHA方式と言われている。

図５は、パワーランピングの具体的な方法を説明するための図である。図示した例では、初期送信電力から一定の値（図中にステップ幅と記す）ずつ送信電力を高めながら、一定の時間間隔（図中に再送間隔Ａと記す）で一定の回数（図中に再送回数と記す）プリアンブル部を送信する。さらに、この送信を１単位とし、複数回（図中に再送繰返し回数と記す）プリアンブル部を送信してメッセージ部の送信電力を設定している。

なお、初期送信電力やステップ幅、送信間隔、再送回数、再送繰返し回数は、いずれもパワーランピングのパラメータに含まれる。パワーランピングによるプリアンブル部の送信は、パラメータを変更しながら行われる。そして、基地局から送信された送信を許可する信号に対応する送信電力に基づいてメッセージ部の送信電力を設定する。このような動作によれば、メッセージ部の初期送信電力を、基地局が充分受信可能であって、移動通信端末装置が不必要に電力を消費することがない、最適な値に設定することができる。
特開２００７−２６６７３３号公報

ところで、近年、移動通信端末装置の普及に伴って、移動通信端末装置を新幹線等の高速で移動する環境下において使用する要請がある。移動通信端末装置が高速移動する場合、移動通信端末装置と基地局との相対的な位置が短時間のうち大きく変動する。相対的な位置の変動は、レイリーフェージング（Rayleigh Fading）現象により、送信データの振幅や位相の経時変化を生じて、信号品質が変動しやすくなる。

信号品質が変動すると、基地局におけるプリアンブル部の検知精度が低下し、基地局と移動通信端末装置との同期がとり難くなる。また、プリアンブル部の再送が頻繁に行われるので、移動通信端末装置のＮＷ（network）リソースの消費量が高まる上、送信が許可されるまでの時間が長くなるという不具合がある。
この不具合は、プリアンブル部の送信電力を大きくし、基地局のプリアンブル部の検知精度を高めることによって解消できる。ただし、プリアンブル部の送信電力の初期値を過剰な値に設定すると、ＮＷリソースの消費量が大きくなると共に、上り干渉量が大きくなる。したがって、高速で移動する環境下では、移動通信端末装置の移動速度に応じたプリアンブル部送信の制御が必要になる。

しかしながら、上記した従来技術は、移動通信端末装置を高速移動する環境下において使用することを考慮したものではない。このため、従来技術の移動通信端末装置は、自装置の移動速度に関わらず、予め設定されている一定のパラメータを使ってパワーランピングを制御していた。このような従来技術は、ＮＷリソースの消費量や上り干渉量について充分改善の余地を残すものであった。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、移動通信端末装置の移動速度に最適なパラメータを使ってプリアンブル部が送信できる移動通信端末装置及び送信電力設定方法を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の移動通信端末装置は、送信パラメータを使ってパワーランピングを行う移動通信端末装置であって、自装置の移動状態を判定する移動状態判定手段（図１に示した移動状態判定部１０２）と、前記移動状態判定手段によって判定された移動状態に対応して前記送信パラメータを設定する送信パラメータ設定手段（図１に示したパワーランピング送信パラメータ選定部１０４）と、を備えることを特徴とする。
このような発明によれば、移動通信端末装置の移動速度に対応するプリアンブル部の送信電力を設定することができる。このため、移動通信端末装置の移動状態に適した送信パラメータを選択し、移動通信端末装置の移動速度に最適なパラメータを使ってプリアンブル部が送信できる移動通信端末装置を提供することができる。

請求項２に記載の移動通信端末装置は、請求項１に記載の発明において、前記送信パラメータは、少なくとも送信電力を含むことを特徴とする。このような発明によれば、移動通信端末装置の移動速度を考慮した初期送信電力を設定し、この所期送信電力から順次送信電圧を高めて送信電力を設定することができる。このため、プリアンブル部の送信回数を抑えながら、適正な初期送信電力を比較的短期間のうちに設定することができる。

請求項３に記載の移動通信端末装置は、請求項２に記載の発明において、前記送信パラメータは、さらに最初に送信する場合の初期送信電力を含み、前記送信パラメータ設定手段は、前記移動状態が示す自装置の移動速度がより高速である場合、前記初期送信電力に、より大きい値を選択することを特徴とする。このような発明によれば、移動通信端末装置の移動速度が大きく、通信状態が不安定になることが予測される場合には、職送信電力を大きく設定し、送信回数を抑えながら適正な送信電力を設定することができる。

請求項４に記載の移動通信端末装置は、請求項３の発明において、送信パラメータを使ってパワーランピングを行う移動通信端末装置であって、自装置の移動状態を判定する移動状態判定手段と、前記移動状態判定手段によって判定された移動状態に対応して前記送信パラメータを設定する送信パラメータ設定手段と、を備えることを特徴とする。このような発明によれば、移動速度に応じてさらに多数の送信パラメータを設定することができるので、移動速度により適した送信条件を設定することができる。

請求項５に記載の送信電力設定方法は、送信パラメータを使ってパワーランピングを行う送信電力設定方法であって、移動通信端末装置の移動状態を判定する移動状態判定ステップ（Ｓ４０１）と、前記移動状態判定ステップにおいて判定された移動状態に対応して前記送信パラメータを設定する送信パラメータ設定ステップ（Ｓ４０３）と、を含むことを特徴とする。このような発明によれば、移動通信端末装置の移動速度に対応するプリアンブル部の送信電力を設定することができる。このため、移動通信端末装置の移動状態に適した送信パラメータを設定し、移動通信端末装置の移動速度に最適なパラメータを使ってプリアンブル部が送信できる送信電力設定方法を提供することができる。

以上説明した本発明の移動通信端末装置及び送信電力の設定方法は、送信パラメータの設定に移動通信端末装置の移動速度を考慮することができる。このため、ＮＷリソースの消費量や上り干渉量をより低減し、移動する移動通信端末装置に最適なパラメータを使ってプリアンブル部が送信できる移動通信端末装置及び送信電力設定方法を提供することができる。

以下、図を参照して本発明に係る移動通信端末装置及び通信電力設定方法の一実施形態について説明する。
（システム全体の構成）
図１は、本実施形態の移動通信端末装置を含む通信システムを示した図である。図示したように、本実施形態の通信システムは、移動通信端末装置２と、この移動通信端末装置２との間でデータを授受する基地局１とを含んでいる。また、本実施形態では、移動通信端末装置２から基地局１へ送信されるデータに着目するため、移動通信端末装置２から基地局１へ送信されるデータを送信データと記す。さらに、送信データは、送信すべき情報を示すメッセージ部と、このメッセージ部の送信開始を示すプリアンブル部とを含むものとする。

基地局１は、図示しない基地局制御装置を介して交換機等と接続されている。そして、移動通信端末装置２の送信データを受信し、交換機等を介して他の図示しない移動電話機に送信データを送信する。なお、基地局１が発信する電波が届く範囲をセルという。
移動通信端末装置２は、プリアンブル部の送信条件である送信パラメータを変更しながらプリアンブル部を送信するパワーランピング部１０１を備えている。送信パラメータとは、プリアンブル部の送信条件をいう。また、パワーランピングとは、プリアンブル部を、送信電力（パワー）を変更しながら繰返し送信する処理をいう。

パワーランピング部１０１は、移動通信端末装置２（自装置）の移動状態を判定する移動状態判定部１０２、移動の速度に関する情報を順次格納する移動状態格納部１０３、移動状態判定部１０２によって判定された移動状態に対応して設定される送信パラメータを選択するパワーランピング送信パラメータ選定部１０４、パワーランピング送信パラメータ選定部１０４によって選択された送信パラメータにより、プリアンブル部を基地局１に送信するパワーランピング送信部１０５を備えている。

以上の構成において、移動状態判定部１０２は、例えば、基地局１から送信される電波（以下、電波信号と記す）の瞬時値を測定し、瞬時値から単位時間当たりの電波信号のレベル落ち込み回数を計数する構成とすることができる。「レベル落ち込み」とは、電波信号のレイリー変動によって起こる現象であり、電波信号の半波長程度の間隔でレベルが低下するものをいう。
このような移動状態判定部１０２によれば、電波信号の波長をλ、単位時間をｔ、単位時間当たりのレベル落ち込み回数をｎとすると、以下の式によって移動通信端末装置２の移動速度ｖを求めることができる。
ｖ＝（ｎ・λ／２）／ｔ

移動状態判定部１０２は、基地局から送信された電波信号を繰返し受信し、上記した式によって移動通信端末装置２の移動速度ｖを繰返し算出する。算出された移動速度は、移動状態格納部１０３に順次格納される。本実施形態の移動状態格納部１０３には、例えば、レベル落ち込み回数ｎの計数値が格納される。
ただし、本実施形態の移動状態判定部１０２は、このような構成に限定されるものではない。すなわち、移動状態判定部１０２は、レベル落ち込みを使って移動通信端末装置２の移動速度を検出する構成に限定されるものでなく、例えば、移動通信端末装置２に備えられるＧＰＳ（Global Positioning System）機能であってもよい。

また、移動状態判定部１０２は、移動通信端末装置２が在圏するセルの切替えを使って自装置の移動速度を算出するものであってもよい。セルの切替えにより移動速度を検出する場合、基地局１から送信される報知情報が自局の位置を示す情報を含むようにする。このようにすれば、移動通信端末装置２は、セルが切替わったことばかりでなく、所定の時間内に自装置が移動した距離を検出することができる。
また、移動状態判定部１０２は、移動通信端末装置２が１つのアンテナから送信された信号を受信し、このフェージングピッチにより自装置の移動速度を求めるものであってもよい。

さらに、本実施形態は、移動通信端末装置２が移動状態判定部１０２を備える構成に限定されるものでなく、基地局１が移動通信端末装置２の移動状態や速度状態を判定するものであってもよい。このように構成した場合、移動通信端末装置２の移動状態判定部１０２は、基地局１から自装置の移動状態や速度状態にかかる情報を取得する。そして、取得した情報に基づいて自装置の移動状態や速度状態を判定する。なお、基地局１において移動通信端末装置２の移動状態や速度状態を判定する場合、例えば、基地局１が移動通信端末装置２から送信された信号を受信し、このフェージングピッチにより移動通信端末装置２の移動速度を求めることが考えられる。

（パワーランピング送信パラメータ選定部の構成例）
図２は、図１に示したパワーランピング送信パラメータ選定部１０４の機能ブロック図である。パワーランピング送信パラメータ選定部１０４は、速度状態受信部２０１、パワーランピング送信パラメータ格納部２０２、パワーランピング送信パラメータ比較部２０３を備えている。
速度状態受信部２０１は、移動状態格納部１０３に格納された移動速度を取り込んでパワーランピング送信パラメータ比較部２０３に渡す構成である。パワーランピング送信パラメータ格納部２０２は、プリアンブル部の送信パラメータを格納しているメモリ等の記憶装置である。
パワーランピング送信パラメータ比較部２０３は、速度状態受信部２０１を介して移動速度を入力する。そして、入力した移動速度をパワーランピング送信パラメータ格納部２０２に格納されている送信パラメータと比較し、移動速度に対応する送信パラメータを選択する。そして、選択された送信パラメータをパワーランピング送信部１０５に出力する。

（送信パラメータの例）
図３は、パワーランピング送信パラメータ格納部２０２に格納されている送信パラメータを例示した図である。本実施形態では、図示するように、初期送信電力値、ＳＴＥＰ電力幅、再送間隔、再送回数をいずれも送信パラメータとして設定した。各送信パラメータは、「静止」、「低速」、「中速」、「高速」、「超高速」の各速度状態に対応付けられている。なお、各速度状態は、移動通信端末装置２の移動速度ｖにより決定する。

速度状態は、「静止」、「低速」、「中速」、「高速」、「超高速」の順に、移動通信端末装置２が、より高速で移動していることを示している。本実施形態では、移動通信端末装置２の移動速度がより高速である場合、初期送信電力として、より大きい値が選択されるように送信パラメータを設定している。また、本実施形態では、移動通信端末装置２の移動速度が高速になるにしたがってＳＴＥＰ電力幅を大きく、再送間隔を短く、再送回数を少なく設定している。このような設定は、移動通信端末装置２が高速で移動しているほど送信データの信号品質が短時間のうちに大きく変動するためになされたものである。

同図を参照すると、例えば、移動通信端末装置２の移動速度ｖが、５ｋｍ／ｈより大きく、６０ｋｍ／ｈ以下である場合、移動通信端末装置２の移動速度は「中速」であると判定される。このとき、パワーランピング送信パラメータ選定部１０４は、「中速」に対応する初期送信電力「０ｄＢｍ」、ＳＴＥＰ電力幅「３．０ｄＢ」、再送間隔「５ｓ」、再送回数「１０」を選択する。
ここで、初期送信電力とは、複数回送信されるプリアンブル部のうち最初に送信されるプリアンブル部の送信電力である。なお、初期送信電力の単位「ｄＢｍ」は、１ｍＷを０ｄＢｍとした電力比であり、ステップ電力幅３．０ｄＢは初期送信電力に対する電力の比を表している。

（パワーランピング送信パラメータ比較部の動作）
パワーランピング送信パラメータ比較部２０３は、同図に基づいて、選択された送信パラメータをパワーランピング送信部１０５に出力する。パワーランピング送信部１０５は、出力された送信パラメータにしたがってプリアンブル部を送信する。すなわち、移動通信端末装置２の移動速度が「中速」である場合、パワーランピング送信部１０５は、初期送信電力を０ｄＢｍに設定し、設定された値を３．０ｄＢずつ高めながら繰返しプリアンブル部を送信する。あるプリアンブル部の送信と、そのプリアンブル部についての次の送信（再送）との時間間隔は５秒であり、再送回数は１０回である。

また、本実施形態では、上術したように、移動状態判定部１０２が、移動通信端末装置２の移動速度を繰返し算出する。パワーランピング送信パラメータ選定部１０４は、算出された移動速度を順次入力し、入力した移動速度に基づいて送信パラメータを選択している。
この際、パワーランピング送信パラメータ比較部２０３は、速度状態受信部２０１から入力した移動速度を直前に入力された移動速度と比較する。そして、両者が同じ場合、以降の処理をしない。また、今回入力された移動速度と直前に入力された移動速度とが異なる場合、パワーランピング送信パラメータ比較部２０３は、今回入力された移動速度に対応する送信パラメータを選択する。

選択された送信パラメータは、パワーランピング送信部１０５に出力される。パワーランピング送信部１０５は、選択された送信パラメータを使ってプリアンブル部を送信する。この結果、移動通信端末装置２の移動速度が変化した場合、この変化に対応して送信パラメータを変更し、変更後の送信パラメータによって直前の送信パラメータを更新することができる。
なお、本実施形態は、以上述べた構成に限定されるものではない。例えば、送信パラメータは、初期送信電力、ＳＴＥＰ電力幅、再送間隔、再送回数の全てについて速度状態に対応付けられているものに限定されるものでなく、少なくとも初期送信電力が速度状態に対応付けられているものであればよい。

（パワーランピング送信処理内容）
図４は、以上述べた構成の移動通信端末装置２の動作を説明するためのフローチャートである。移動通信端末装置２は、先ず、移動通信端末装置２の移動速度を検出するため、移動通信端末装置２の移動速度を、速度状態として判定する（ステップＳ４０１）。本実施形態では、移動速度の判定にあたり、基地局１から送信される電波信号を受信する。そして、電波信号のレベル落ち込み回数を計数し、そして、今回（ｔ回目）に入力された移動通信端末装置２の移動速度ｖtが含まれる速度状態の範囲（図３に示す、例えば低速、高速といった速度の範囲）と直前の回（ｔ−１回目）に入力された移動速度ｖt-1が含まれる速度状態の範囲とが異なるか否か判断される（ステップＳ４０２）。

なお、電波信号の受信は、本実施形態のように、基地局から送信された電波信号を受信して移動速度を検出する場合に必要な処理である。他の方法を使用して移動速度を検出する場合、電波信号の受信に代わって他の方法により移動速度を検出するために必要な処理が行われる。
ステップ４０２の判断の結果、移動速度ｖtが含まれる速度状態の範囲と移動速度ｖt-1が含まれる速度状態の範囲とが等しい場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、パワーランピング送信部１０５は、送信パラメータを変更することなくパワーランピングによりプリアンブル部を送信する（ステップＳ４０４）。

一方、移動速度ｖtが含まれる速度状態の範囲と移動速度ｖt-1が含まれる速度状態の範囲とが異なる場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、パワーランピング送信パラメータ比較部２０３は、移動速度ｖtをパワーランピング送信パラメータ格納部２０２に格納されている送信パラメータ比較する。そして、移動速度ｖtに対応する送信パラメータを選択する（ステップＳ４０３：送信パラメータ分析）。パワーランピング送信部１０５は、選択された送信パラメータにより、パワーランピングによりプリアンブル部を送信する（ステップＳ４０４）。
なお、以上の処理は、移動通信端末装置２が基地局より電波信号を受信するたびに繰り返される。

（まとめ）
以上述べた本実施形態によれば、移動通信端末装置２の移動速度を考慮してパワーランピングによりプリアンブル部を送信することができる。このため、移動通信端末装置２が高速移動していて、基地局１がプリアンブル部を受信し難い状況にあれば初期送信電力を高めることができる。このため、プリアンブル部の再送回数を抑えてＮＷリソースの消費を抑えることができる。
一方、移動通信端末装置２の移動速度が低く、基地局１がプリアンブル部を受信しやすい状況にあれば、初期送信電力を比較的低く抑えることにより、上り干渉量が大きくなることを回避することができる。また、移動通信端末装置２が必要以上の電力を送信データの送信に消費することを防ぐことができる。

なお、本実施形態は、以上述べた構成に限定されるものではない。すなわち、設定パラメータは、図３に示したように、予め設定されているテーブルを使って一定の閾値ごとに定めてもよいし、計算式で求めてもよい。例えば初期送信電力値を算出する計算式としては、−１０＋ｖ×２５／１００等が考えられる。また、例えば、移動速度が５０ｋｍ以下は計算式、５０ｋｍ以上は閾値毎に設定するというように、テーブルと計算式とを組み合わせてパラメータを設定するものであってもよい。

本発明の一実施形態の移動通信端末装置を含む通信システムを示した図である。 図１に示したパワーランピング送信パラメータ選定部の機能ブロック図である。 図２に示したパワーランピング送信パラメータ格納部に格納されている送信パラメータを示した図である。 本発明の一実施形態の移動電話機の動作を説明するためのフローチャートである。 パワーランピングを具体的に説明するための図である。

符号の説明

１ 基地局
２ 移動電話機
１０１ パワーランピング部
１０２ 移動状態判定部
１０３ 移動状態格納部
１０４ パワーランピング送信パラメータ選定部
１０５ パワーランピング送信部
２０１ 速度状態受信部
２０２ パワーランピング送信パラメータ格納部
２０３ パワーランピング送信パラメータ比較部

Claims (5)

1. 送信パラメータを使ってパワーランピングを行う移動通信端末装置であって、
   自装置の移動状態を判定する移動状態判定手段と、
   前記移動状態判定手段によって判定された移動状態に対応して前記送信パラメータを設定する送信パラメータ設定手段と、
   を備えることを特徴とする移動通信端末装置。
2. 前記送信パラメータは、少なくとも送信電力を含むことを特徴とする請求項１に記載の移動通信端末装置。
3. 前記送信パラメータは、さらに最初に送信する場合の初期送信電力を含み、前記送信パラメータ設定手段は、前記移動状態が示す自装置の移動速度がより高速である場合、前記初期送信電力に、より大きい値を選択することを特徴とする請求項２に記載の移動通信端末装置。
4. パワーランピングによって複数回データが送信され、前記送信パラメータは、連続して送信されるデータ間の送信電力の差、送信時間差、送信されるデータの回数をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の移動通信端末装置。
5. 送信パラメータを使ってパワーランピングを行う送信電力設定方法であって、
   移動通信端末装置の移動状態を判定する移動状態判定ステップと、
   前記移動状態判定ステップにおいて判定された移動状態に対応して前記送信パラメータを設定する送信パラメータ設定ステップと、
   を含むことを特徴とする送信電力設定方法。

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