JP2010041379A - 無線通信システム、移動局装置及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基地局装置と通信し、複数のアンテナを備える移動局装置であって、前記基地局装置から各アンテナが受信する信号に基づいて前記基地局装置と各アンテナとの間の伝搬路損失を測定する伝搬路損失測定部と、前記基地局装置から送信される情報であって各アンテナから送信する信号の送信電力を制御する電力制御情報と前記伝搬路損失測定部が測定した伝搬路損失とに基づいて各アンテナから前記基地局装置に送信する信号の送信電力を決定する送信電力決定部と、前記送信電力決定部が決定した送信電力を用いて各アンテナから前記基地局装置に信号を送信する送信電力制御部とを備える。
【選択図】図2
Description
このうちアップリンク物理チャネルは、ランダムアクセスを行うランダムアクセスチャネル(PRACH)、基地局装置100のスケジュール管理にしたがってアップリンクデータの送信を行うアップリンクシェアドチャネル(PUSCH)、ダウンリンク信号に関連する制御信号等の送信を行うアップリンク制御チャネル(PUCCH)から構成される。
非特許文献2には、以下の式(1)を用いてアップリンクシェアドチャネル(PUSCH)の送信電力を決めることが記載されている。
また、αはセルで決まる0から1の範囲の係数であり、PLは移動局装置200で計算される伝搬路損失であり、ΔMCS(MCS(i))は適応変調符号化パラメータに対応する補正値であり、f(i)はTPC(Transmission Power Control:送信電力制御)コマンドの絶対値または積算値を用いた補正値である。
移動局装置は、複数の送信アンテナと少なくとも1つの送信RF(Radio Frequency:無線周波数)回路を持ち、送信アンテナを切り替えて基地局装置に信号を送信する。移動局装置は、基地局装置からの指示信号に基づいて複数の送信アンテナから送信に用いるアンテナを決定する。
3GPP TS36.201 LTE Physical layer − General Description v8.1.0 3GPP TS36.213 EUTRA Physical layer procedure v8.1.0
これは、アンテナの実装上の形状や指向性によるもの、およびユーザが移動局装置を握るなどによる実使用環境の変化の影響で生じるものであり、複数のアンテナ間で10dB以上の差が生じることもある。
この場合、伝搬路損失の大きいほうのアンテナは送信アンテナとしてあまり有効に活用できない。すなわち、ダイバーシティの効果が薄くなる。また、アンテナ選択送信ダイバーシティ(ASTD)の制御によって送信アンテナを切り替えた場合に基地局装置に到達する信号電力が急激に変化することがある。
本発明では、移動局装置の複数のアンテナから送信された信号の基地局装置での受信電力と、基地局装置から送信された信号の移動局装置の複数のアンテナでの伝搬路損失とに応じて、移動局装置の各アンテナから基地局装置に送信する信号の送信電力を、各アンテナ毎に制御することができる。よって、例えば、基地局装置での受信電力の小さいアンテナや移動局装置での伝搬路損失の大きいアンテナから送信する信号の送信電力を上げたり、基地局装置での受信電力の大きいアンテナや移動局装置での伝搬路損失の小さいアンテナから送信する信号の送信電力を下げたりすることができる。
本発明では、基地局装置での受信電力が小さい移動局装置のアンテナほど、基地局装置への信号の送信電力を大きくすることができ、移動局装置の複数のアンテナから基地局装置に送信する信号の受信品質にばらつきが生じるのを防ぐことができる。
本発明では、伝搬路損失が大きい移動局装置のアンテナほど、基地局装置への信号の送信電力を大きくすることができ、移動局装置の複数のアンテナから基地局装置に送信する信号の受信品質にばらつきが生じるのを防ぐことができる。
これにより、アンテナ選択送信ダイバーシティ(ASTD)の制御に対応して、移動局装置におけるアンテナ毎の送信電力の制御が可能になり、基地局装置での受信信号電力の変動をなくすとともに、ダイバーシティの効果を高めることができる。
本発明の第1の実施形態による無線通信システムは、基地局装置100aと移動局装置200aとを備えている。図1を参照して基地局装置100aを説明するとともに、図2を参照して移動局装置200aについて説明する。
また、送信部12aは、TPCコマンド生成部121a、送信処理部122a、制御情報生成部123aを備えている。また、受信部13aは、受信処理部130a、測定部131a、演算部132a、記憶部133aを備えている。
TPCコマンド生成部121aは、基地局装置100aが移動局装置200aの各アンテナ21a−1、21a−2から受信した信号の受信強度と希望受信電力との差を記憶部133aから読み出し、それらの電力差に基づいてTPCコマンドを生成し、送信処理部122aに出力する。
送信処理部122aは、基地局装置100aから移動局装置200aに送信する信号や、TPCコマンド生成部121aが生成するTPCコマンドや、制御情報生成部123aが生成する制御情報に対して、変調やアップコンバートなどの送信処理を行い、アンテナ11aを介して、移動局装置200aに送信する。
演算部132aは、測定部131aから出力される測定結果であって移動局装置200aの各アンテナ21a−1、21a−2から基地局装置100aに送信された信号の受信強度と、基地局装置100aが移動局装置200aの各アンテナ21a−1、21a−2から送信される信号の希望受信電力とに基づいて、各アンテナ21a−1、21a−2ごとの受信強度と希望受信電力との差を算出する。
記憶部133aは、メモリを備えており、演算部132aの演算結果などを記憶する。また、記憶部133aは、記憶している情報を、TPCコマンド生成部121aに出力する。
受信部22aは、記憶部223a、受信処理部224a、制御情報抽出部225a、TPCコマンド抽出部226a、測定部227aを備えている。また、送信部23aは、アンテナ切替部231a、送信電力増幅部232a、送信電力制御部233a、アンテナ切替制御部234aを備えている。
また、アンテナ21a−2は、基地局装置100aから送信される無線信号を受信し、受信処理部224aに出力する。また、アンテナ21a−2は、アンテナ切替部231aから出力される信号を、無線信号として、基地局装置100aに送信する。
また、記憶部223aは、移動局装置200aの端末クラスによって決まる最大送信電力PMAXと、基準電力P0と、係数αを記憶している。また、記憶部223aは、図3に示すテーブルを記憶している。
記憶部223aは、記憶している制御情報やTPCコマンドなどを送信電力制御部233aに出力する。
例えば、変調方式がQPSK(Quadri−Phase Shift Keying:4相位相偏移変調)であって、符号化率が1/3である場合には、ΔMCS(MCS(i))は−0.6となる。また、変調方式が16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation:16値直交振幅変調)であって、符号化率が1/2である場合には、ΔMCS(MCS(i))は7.2となる。
また、送信電力制御部233aは、記憶部223aに記録されている情報と、以下の式(3)とを用いて、アンテナ21a−2から基地局装置100aに信号を送信する際の送信電力P2(i)を決定する。
係数αは、伝搬路損失にかかる係数である。ΔMCS()は、変調符号化パラメータを電力に対応させる関数であり、図3に示すようなテーブルの形式で記憶部223aに記録されている。
f1(i)はTPCコマンドの絶対値または積算値を用いたアンテナ21a−1のクローズドループ電力制御補正値であり、f2(i)はTPCコマンドの絶対値または積算値を用いたアンテナ21a−2のクローズドループ電力制御補正値である。
制御情報抽出部225aは、アンテナ21a−1、21a−2が基地局装置100aから受信した信号から、希望受信電力、周波数帯域、変調方式などの制御情報を抽出するとともに、基地局装置100aが移動局装置200aにチャネルを割り当てる際のリソースブロック数M(i)と、変調符号化パラメータMCS(i)も抽出し、それらの抽出した情報を記憶部223aに記録する。
測定部227aは、測定した伝搬路損失を、記憶部223aに記録する。
なお、アンテナ切替制御部234aは、基地局装置100aから受信する指示信号に基づいて、アンテナ21a−1とアンテナ21a−2のどちらのアンテナから信号を送信するかを切り替えるのではなく、所定時間ごとにアンテナ21a−1とアンテナ21a−2を切り替えて、移動局装置200aから基地局装置100aに信号を送信するようにしても良い。
送信電力増幅部232aは、送信電力制御部233aから出力される送信電力に基づいて、アンテナ切替部231aに供給する電力を制御することにより、アンテナ21a−1、21a−2から基地局装置100aに送信する信号の送信電力を制御する。
始めに、測定部131aは、アンテナ11aが移動局装置200aの各アンテナ21a−1、21a−2から受信する信号の受信電力を測定する(ステップS11)。
測定部131aは、ステップS11で受信した信号が、移動局装置200aのアンテナ21a−1から送信された信号であるか否かについて判定する(ステップS12)。
そして、TPCコマンド生成部121aは、ステップS11で測定した受信電力に基づいて、移動局装置200aのアンテナ21a−1から基地局装置100aに信号を送信する際の送信電力を指示するTPCコマンドを更新する(ステップS13)。
そして、TPCコマンド生成部121aは、ステップS11で測定した受信電力に基づいて、移動局装置200aのアンテナ21a−2から基地局装置100aに信号を送信する際の送信電力を指示するTPCコマンドを更新する(ステップS14)。
始めに、測定部227は、基地局装置100aから送信される信号の受信電力を測定する(ステップS21)。
そして、測定部227は、ステップS21で測定した受信電力と、基地局装置100aから移動局装置200aに信号が送信される際に同時に送信される信号の送信電力との差を求めることにより、アンテナ21a−1と基地局装置100aとの間の伝搬路損失PL1と、アンテナ21a−2と基地局装置100aとの間の伝搬路損失PL2とを計算する(ステップS22)。
始めに、基地局装置100aの測定部131a(受信電力測定部とも称する)は、移動局装置200aの各アンテナ21a−1、21a−2から送信される信号の受信電力を測定する(ステップS101)。
そして、基地局装置100aのTPCコマンド生成部121a(電力制御情報生成部とも称する)は、ステップS101で測定部131aが測定した各アンテナ21a−1、21a−2の受信電力に基づいて、移動局装置200aの各アンテナ21a−1、21a−2から送信する信号の送信電力を制御するTPCコマンド(電力制御情報とも称する)を生成する(ステップS102)。
そして、基地局装置100aの送信処理部122a(電力制御情報送信部とも称する)は、ステップS102でTPCコマンド生成部121aが生成したTPCコマンドを、アンテナ11aを介して、移動局装置200aに送信する(ステップS103)。
また、移動局装置200aの測定部227a(伝搬路損失測定部とも称する)は、基地局装置100aから各アンテナ21a−1、21a−2が受信する信号に基づいて、基地局装置100aと各アンテナ21a−1、21a−2との間の伝搬路損失PL1、PL2を測定し、伝搬路損失(PL=(PL1+PL2)/2)を求める(ステップS104)。
送信電力制御部233aが、ステップS105の処理を行うことによって、測定部227aが測定した伝搬路損失PLが大きいアンテナほど送信電力を大きくすることができる。
そして、移動局装置200aの送信電力制御部233aは、ステップS105で決定した送信電力P1(i)、P2(i)に送信電力増幅部232aで設定して、各アンテナ21a−1、21a−2から基地局装置100aに信号を送信する(ステップS106)。
これにより、アンテナ選択送信ダイバーシティ(ASTD)の制御に対応して、移動局装置200aにおけるアンテナ21a−1、21a−2毎の送信電力の制御が可能になり、基地局装置100aでの受信信号電力の変動をなくすとともに、ダイバーシティの効果を高めることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態ではオープンループ電力制御とクローズドループ電力制御を併用する。第2の実施形態が第1の実施形態と同様の構成を取る部分や、同様の処理を行う部分については、それらの説明を省略する。第2の実施形態による無線通信システムは、基地局装置100bと移動局装置200bを備えている。
また、送信部12bは、TPCコマンド生成部121b、送信処理部122b、制御情報生成部123bを備えている。また、受信部13bは、受信処理部130b、測定部131b、演算部132b、記憶部133bを備えている。
基地局装置100bの各部は、第1の実施形態による基地局装置100a(図1)の各部とほぼ同様の処理を行うので、以下の説明では、異なる部分についてのみ説明する。
受信部22bは、記憶部223b、受信処理部224b、制御情報抽出部225b、TPCコマンド抽出部226b、測定部227bを備えている。また、送信部23bは、アンテナ切替部231b、送信電力増幅部232b、送信電力制御部233b、アンテナ切替制御部234b、送信処理部235bを備えている。
移動局装置200bの各部は、第1の実施形態による移動局装置200a(図1)の各部とほぼ同様の処理を行うので、以下の説明では、異なる部分についてのみ説明する。
なお、本実施形態では、PL1≦PL2の場合について説明する。
ΔPLはダウンリンクの信号を測定することによって得られた2つのアンテナ21b−1、21b−2の伝搬路損失の差であり、ΔPL=PL2−PL1である。
βは損失の大きいアンテナの伝搬路損失の増加分を補償する係数であり、0≦β≦αの範囲の値をとる。β=0のときは伝搬路損失の増加分の補償を行わないこととなり、β=αの場合は伝搬路損失の増加分を伝搬路損失の小さいアンテナと同程度に補償することとなる。
f1(i)とf2(i)は、絶対値を用いて直接指定されるか、以下の式(8)、式(9)により求められる。なお、Δ1(i)、Δ2(i)は、TPCコマンドであり、Kは制御遅延である。
始めに、基地局装置100bの測定部131b(受信電力測定部とも称する)は、移動局装置200bの各アンテナ21b−1、21b−2から送信される信号の受信電力を測定する(ステップS201)。
本実施形態の基地局装置100bの制御情報生成部123bが生成する制御情報には、リソースブロック数M(i)と、変調符号化パラメータMCS(i)が含まれている。例えば、制御情報生成部123bは、測定部131bが測定した受信電力が所定値よりも大きい場合には、所定値よりも小さい場合に比べて、リソースブロック数M(i)や変調符号化パラメータMCS(i)を大きい値に設定する。
また、移動局装置200bの測定部227b(伝搬路損失測定部とも称する)は、基地局装置100bから各アンテナ21b−1、21b−2が受信する信号に基づいて、基地局装置100bと各アンテナ21b−1、21b−2との間の伝搬路損失PL1、PL2を測定する(ステップS204)。
そして、移動局装置200bの送信電力制御部233bは、ステップS205で決定した送信電力P1(i)、P2(i)に送信電力増幅部232bで設定して、各アンテナ21b−1、21b−2から基地局装置100bに信号を送信する(ステップS206)。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、第2の実施形態と同様に、オープンループ電力制御とクローズとループ電力制御を併用する。ただし、クローズドループの電力補正に関してはアンテナ21c−1およびアンテナ21c−2の制御を共有する。
第3の実施形態が第1の実施形態と同様の構成を取る部分や、同様の処理を行う部分については、それらの説明を省略する。第3の実施形態による無線通信システムは、基地局装置100cと移動局装置200cを備えている。
また、送信部12cは、TPCコマンド生成部121c、送信処理部122c、制御情報生成部123cを備えている。また、受信部13cは、受信処理部130c、測定部131c、演算部132c、記憶部133cを備えている。
基地局装置100cの各部は、第1の実施形態による基地局装置100a(図1)の各部とほぼ同様の処理を行うので、以下の説明では、異なる部分についてのみ説明する。
受信部22cは、記憶部223c、受信処理部224c、制御情報抽出部225c、TPCコマンド抽出部226c、測定部227cを備えている。また、送信部23cは、アンテナ切替部231c、送信電力増幅部232c、送信電力制御部233c、アンテナ切替制御部234c、送信処理部235cを備えている。
移動局装置200cの各部は、第1の実施形態による移動局装置200a(図1)の各部とほぼ同様の処理を行うので、以下の説明では、異なる部分についてのみ説明する。
ΔPLは、ダウンリンクの信号を測定することによって得られた2つのアンテナの伝搬路損失の差であり、ΔPL=PL2−PL1である。βは、損失の大きいアンテナの伝搬路損失の増加分を補償する係数であり、0≦β≦αの範囲の値をとる。
β=0のときは伝搬路損失の増加分の補償を行わないこととなり、β=αの場合は伝搬路損失の増加分を伝搬路損失の小さいアンテナと同程度に補償することとなる。
f(i)は、TPCコマンドの絶対値または積算値を用いたクローズドループ電力制御補正値である。f(i)は絶対値を用いて直接指定されるか、例えば、以下の式(12)により求められる。
オープンループ電力制御とクローズドループ電力制御を併用する場合には、オープンループの制御において伝搬路損失の差を補償することができるため、クローズドループは瞬時変動などの細かな補正にのみ使われる。そのため、アンテナ切替周期の比較的長い場合にはクローズドループ電力制御を共有化した方が有効である。
始めに、基地局装置100cの測定部131c(受信電力測定部とも称する)は、移動局装置200cの各アンテナ21c−1、21c−2から送信される信号の受信電力を測定する(ステップS301)。
本実施形態の基地局装置100cの制御情報生成部123cが生成する制御情報には、リソースブロック数M(i)と、変調符号化パラメータMCS(i)が含まれている。例えば、制御情報生成部123cは、測定部131cが測定した受信電力が所定値よりも大きい場合には、所定値よりも小さい場合に比べて、リソースブロック数M(i)や変調符号化パラメータMCS(i)を大きい値に設定する。
また、移動局装置200cの測定部227c(伝搬路損失測定部とも称する)は、基地局装置100cから各アンテナ21c−1、21c−2が受信する信号に基づいて、基地局装置100cと各アンテナ21c−1、21c−2との間の伝搬路損失PL1、PL2を測定する(ステップS304)。
そして、移動局装置200cの送信電力制御部233cは、ステップS305で決定した送信電力P1(i)、P2(i)に送信電力増幅部232cで設定して、各アンテナ21c−1、21c−2から基地局装置100cに信号を送信する(ステップS306)。
Claims (5)
- 基地局装置と複数のアンテナを備える移動局装置とを備える無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
前記移動局装置の各アンテナから送信される信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、
前記受信電力測定部が測定した各アンテナの受信電力に基づいて前記移動局装置の各アンテナから送信する信号の送信電力を制御する電力制御情報を生成する電力制御情報生成部と、
前記電力制御情報生成部が生成した電力制御情報を前記移動局装置に送信する電力制御情報送信部とを備え、
前記移動局装置は、
前記基地局装置から各アンテナが受信する信号に基づいて前記基地局装置と各アンテナとの間の伝搬路損失を測定する伝搬路損失測定部と、
前記電力制御情報送信部が送信した電力制御情報と前記伝搬路損失測定部が測定した伝搬路損失とに基づいて各アンテナから前記基地局装置に送信する信号の送信電力を決定する送信電力決定部と、
前記送信電力決定部が決定した送信電力を用いて各アンテナから前記基地局装置に信号を送信する送信電力制御部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 前記電力制御情報生成部は、
前記受信電力測定部が測定する受信電力が小さいアンテナほど送信電力を大きくすることを前記移動局装置に指示する電力制御情報を生成することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記送信電力決定部は、
前記伝搬路損失測定部が測定した伝搬路損失が大きいアンテナほど送信電力を大きくすることを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信システム。 - 基地局装置と通信し、複数のアンテナを備える移動局装置であって、
前記基地局装置から各アンテナが受信する信号に基づいて前記基地局装置と各アンテナとの間の伝搬路損失を測定する伝搬路損失測定部と、
前記基地局装置から送信される情報であって各アンテナから送信する信号の送信電力を制御する電力制御情報と前記伝搬路損失測定部が測定した伝搬路損失とに基づいて各アンテナから前記基地局装置に送信する信号の送信電力を決定する送信電力決定部と、
前記送信電力決定部が決定した送信電力を用いて各アンテナから前記基地局装置に信号を送信する送信電力制御部と、
を備えることを特徴とする移動局装置。 - 基地局装置と複数のアンテナを備える移動局装置とを用いた無線通信方法であって、
前記基地局装置は、
前記移動局装置の各アンテナから送信される信号の受信電力を測定する受信電力測定過程と、
前記受信電力測定過程で測定した各アンテナの受信電力に基づいて前記移動局装置の各アンテナから送信する信号の送信電力を制御する電力制御情報を生成する電力制御情報生成過程と、
前記電力制御情報生成過程で生成した電力制御情報を前記移動局装置に送信する電力制御情報送信過程とを有し、
前記移動局装置は、
前記基地局装置から各アンテナが受信する信号に基づいて前記基地局装置と各アンテナとの間の伝搬路損失を測定する伝搬路損失測定過程と、
前記電力制御情報送信過程で送信した電力制御情報と前記伝搬路損失測定過程で測定した伝搬路損失とに基づいて各アンテナから前記基地局装置に送信する信号の送信電力を決定する送信電力決定過程と、
前記送信電力決定過程で決定した送信電力を用いて各アンテナから前記基地局装置に信号を送信する送信電力制御過程と、
を有することを特徴とする無線通信方法。
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