JP2010504686A - 無線通信システムにおけるダウンリンク電力の割り当て方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

基地局のサービス伝送量の損失を最大限減らすとともにサービス領域を拡張することができる基地局システムにおける送信電力割り当て方法及びその装置を提供する。本発明による基地局システムにおける複数の端末への送信電力を割り当てる方法は、（Ａ−１）各端末に対するダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して割り当て電力を計算する段階；（Ａ−２）上記ダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して最小必要電力を計算する段階；及び（Ａ−３）上記最小必要電力よりも大きい割り当て電力を持つ第１端末群の余剰電力の一部を上記最小必要電力よりも小さな割り当て電力を持つ第２端末群の不足電力分だけ分配して上記送信電力を割り当てる段階を含む。

Description

本発明は無線通信システムに関し、特にＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ／ｅ、ＷｉＢｒｏ、ＷｉＭＡＸ標準規格などによるＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）基地局システムにおける伝送損失を最大限減らすとともに、セルカバレッジを拡張するためのダウンリンク電力の割り当て方法及びその装置に関する。

移動通信システムにおける資源は周波数帯域であり、有限である周波数帯域をユーザー間に効率的に割り当てて用いることが多重アクセス（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式であり、双方向通信においてアップリンク（Ｕｐｌｉｎｋ）とダウンリンク（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ）との接続を識別する接続方法が多重化（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式である。無線多重アクセス方式及び多重化方式は、限定された周波数帯域を効率的に用いるための無線伝送技術の最も基本になるプラットフォーム技術であり、割り当てられた周波数帯域、ユーザー数、伝送速度、モビリティ、セル構造、無線環境などによって決まる。このような無線伝送方式の一つであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）は複数の搬送波を用いる多重搬送波変調（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＭＣＭ）方式の一種であって、入力データを使用搬送波の数だけ並列化を行った後、データを各搬送波に乗せて伝送する方式である。ユーザーの多重接続方式によってＯＦＤＭ−ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭ−ＴＤＭＡ、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡにそれぞれ分けられる。

これらの中でＯＦＤＭ−ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）は第４世代マクロ／マイクロセルインフラに好適な方式であって、セル内の干渉がなく、周波数再利用効率が高く、適応変調に優れている。また、ＯＦＤＭＡの短所を補完するために周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）方式、マルチアンテナ方式、強力な符号化方式などを用いてダイバーシティを高めることで、セル間の干渉の影響を減らすことができる。特に、ＯＦＤＭＡ方式は多くの副搬送波を使う場合に相応しいため、時間遅延拡散（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｓｐｒｅａｄ）が比較的大きく、かつ広いセルエリアを持つ無線通信システムに効率的に適用される。

図１は従来のダウンリンク電力分配方式を利用して端末（ＰＳＳ）と無線基地局（ＲＡＳ）との間でデータを送受信する方法を説明するための図である。図１に示したように、無線基地局（ＲＡＳ）はサービスカバレッジ内の端末とデータを送受信するために各端末への送信電力を決めなければならない。無線基地局は端末へプリアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）又はパイロット（ｐｉｌｏｔ）を含んだデータフレームを伝送し（ステップ１０１）、これによって端末は上記伝送されたプリアンブル又はパイロットからダウンリンク品質情報を測定する（ステップ１０２）。上記ダウンリンク品質情報は信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）であって、上記端末はアップリンクチャンネルを介して各帯域のダウンリンク品質情報を上記基地局に報告する（ステップ１０３）。この時、上記端末は無線基地局で使う全ての帯域に対して各チャンネル別のダウンリンク品質情報をフレーム毎に報告する。

上記基地局は上記端末から報告されたダウンリンク品質情報を利用して各周波数帯域によって送信電力を決める（ステップ１０４）。例えば、図２に示しているように、第１帯域ＦＡ１にあたる端末２０１の送信電力、第２帯域ＦＡ２にあたる端末２０２の送信電力、及び第３帯域ＦＡ３にあたる端末２０３の送信電力をそれぞれ相異なるように決めることができる。上記各帯域ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３は多数のサーブチャンネルに分けられてもよい。上記基地局は前述のように決められた帯域別の送信電力によってスケジューリングして当該データフレームを当該端末へ伝送する（ステップ１０５）。

しかし、上記ダウンリンク品質情報は端末がアップリンクで基地局に伝送するようになるので、端末がアップリンクを介して伝送しようとする実質的なアップリンクデータとは別途に上記ダウンリンク品質情報を伝送しなければならないため、端末にとってはチャンネル品質報告のための上記ダウンリンク品質情報がアップリンクの際に付加データの役割をすることで、アップリンクデータの伝送量損失をもたらす。よって、端末が全帯域の各チャンネルに対するダウンリンク品質情報をフレームごとに伝送することは非効率的である。

また、従来は基地局の伝送量とサービス領域とを同時に考慮して送信電力を割り当てるものではなく、伝送量又はサービス領域の中でいずれか一つだけを考慮して送信電力を割り当てる。よって、従来の電力割り当て方式を用いて各端末の送信電力を割り当てる場合、基地局の伝送量を最大にすれば、サービス領域が最小になり、サービスカバレッジを最大にすれば伝送量が最小になってしまい、伝送量とサービスカバレッジとを同時に高めることができないという問題点がある。

本発明は前述のような従来の技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は全帯域に対する平均ダウンリンク品質情報に基づいて、比較的ダウンリンク品質情報が小さな端末にも最小必要電力を割り当てることで、サービスカバレッジを拡張させるとともに、伝送量の損失を最大限減らすことができる基地局システムにおける送信電力割り当て方法及びその装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、最小必要電力より多く割り当てられた端末の電力の一部を上記最小必要電力よりも小さく割り当てられた端末の追加電力として分配することで、データ伝送量の損失なしにサービスカバレッジを拡張することができる基地局システムにおける送信電力割り当て方法及びその装置を提供することにある。

上記目的を達成し、上述した従来の技術の問題点を解決するために、本発明の一態様によれば、基地局システムにおいて複数の端末への送信電力を割り当てる方法は、（Ａ−１）各端末に対するダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して割り当て電力を計算する段階；（Ａ−２）上記ダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して最小必要電力を計算する段階；及び（Ａ−３）上記最小必要電力よりも大きい割り当て電力を持つ第１端末群の余剰電力の一部を上記最小必要電力よりも小さな割り当て電力を持つ第２端末群の不足電力分だけ分配して上記送信電力を割り当てる段階を含むことを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、基地局システムにおいて複数の端末への送信電力を割り当てる方法は、（Ｃ−１）各端末に対する割り当て電力と最小必要電力との間の電力差を計算する段階；（Ｃ−２）上記各端末に対する割り当て電力が上記最小必要電力よりも大きい電力差を第１端末群の余剰電力として順次格納し、上記割り当て電力が最小必要電力以下である電力差を第２端末群の不足電力として順次格納する段階；及び（Ｃ−３）上記第１端末群の余剰電力から上記第２端末群の不足電力分だけを第２端末群に分配することで、上記第１端末群の余剰電力から上記分配電力を差し引いた電力を第１端末群に割り当て、上記最小必要電力を上記第２端末群に割り当てる段階を含むことを特徴とする。

本発明のまた他の態様によれば、複数の端末と通信する基地局システムは、上記各端末から提供される全周波数帯域に対する平均ＳＩＮＲを判断する品質情報判断部；及び上記端末の中で上記基地局システムが通信することができる最小必要電力未満の電力を割り当てられる端末（第２端末群）の平均不足電力分だけ上記端末の中で上記基地局システムが通信することができる最小必要電力よりも大きい電力を割り当てられる端末（第１端末群）の各余剰電力から抽出して上記第２端末群に分配する電力再分配部を含むことを特徴とする。

本発明による基地局システムにおける各端末の送信電力割り当て方法及びその装置は、ダウンリンク品質情報が小さな端末の送信電力が少なくとも基地局と通信が可能な最小必要電力になるように補正することで、基地局の伝送量を最大にするとともに、サービスカバレッジも拡張することができるという効果がある。

また、本発明による基地局システムにおける各端末の送信電力割り当て方法及びその装置は、各端末から受信した全帯域に対する平均ダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末の割り当て電力を再分配することで、データ伝送量及びサービスカバレッジを適切に調節することができ、データ伝送量の損失を最大限減らすとともに通信することができるという効果がある。

さらに、本発明による基地局システムにおける各端末の送信電力割り当て方法及びその装置は、各チャンネル別電力分配ではない全帯域に対する端末別及びバースト別の電力分配方式であるため、基地局のみならず端末の両方ともシステム構造が簡単になるという効果がある。

なお、本発明による基地局システムにおける各端末の送信電力割り当て方法及びその装置は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ／ｅ、ＷｉＢｒｏ、ＷｉＭＡＸ標準規格などによる携帯インターネットサービスを中継するための基地局から高品質の通信サービスを提供することができるという効果がある。

従来のダウンリンク電力分配方式を利用して端末と基地局（ＲＡＳ）との間でデータを送受信する方法を説明するための図である。 図１における基地局の帯域別の電力決定方法を説明するための図である。 本発明の一実施例によってダウンリンク電力を割り当てる方法を説明するための流れ図である。 図３における各端末に割り当てられた送信電力によってデータを送信する基地局と端末とのネットワーク連結を説明するための図である。 本発明の一実施例によって各端末に電力を再分配する過程を説明するための流れ図である。 図５における電力を分配する具体的な過程を説明するための流れ図である。 本発明の一実施例による基地局システムを説明するためのブロック図である。 本発明の一実施例による基地局システムにおけるカバレッジ拡張を説明するための距離とＰＥＲとの関係を示すグラフである。

次に、添付図面を参照して参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。ただし、これらの実施例によって本発明が制限されない。
本発明の一実施例による基地局はＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ／ｅ、ＷｉＢｒｏ、ＷｉＭＡＸ標準規格などによるＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）無線通信システムを適用する基地局にあたる。本発明による基地局は下記のような電力再分配方式を利用して各端末への送信電力を決める。

本発明の一実施例による基地局は端末から受信されたそれぞれのダウンリンク品質情報に基づいて、基地局で使用可能な全ての電力限度内で各端末に所定の電力を分配する。この時、上記基地局はｎ番目の基地局の伝送量にあたる下記の数式１のようなシャノン容量（Ｓｈａｎｎｏｎ Ｃａｐａｃｉｔｙ；Ｃ_n）が最大になるように各端末の電力を割り当てる。Ｃ_nは雑音のあるチャンネルにおいて最大伝送率を決めるのに用いられる。

ここで、Ｐ_n,kはｎ番目の基地局からサービスを受けているｋ番目の端末のダウンリンク電力、Ｋはサービスを受けている全ての端末数、Ｂは伝送周波数帯域、そしてＳＩＮＲ_n,kはｎ番目の基地局に属するｋ番目の端末のダウンリンク品質情報である信号対干渉雑音比である。

このとき、上記基地局は端末から受信されたそれぞれのダウンリンク品質情報に基づいて、下記の数式２のように基地局で使用可能な全ての電力Ｐ_n ^max以内でＣ_nが最大になるように当該端末に電力を分配する。

上記のように数式２を適用して各端末の電力を割り当てる場合、良いダウンリンク品質を有する端末には多くの電力を分配することができるが、サービス受信可能な端末の数は減ることになる。なぜならば、基地局カバレッジは拡張しないまま現在基地局からサービスを受けている全ての端末を対象として基地局の全体電力を割り当てるため、元よりダウンリンク品質の良い端末にだけ多くの電力を分配するようになるからである。

これを補完するためにＳＩＮＲ_n,k≧ＳＩＮＲ_minのような制限条件を置く。上記ＳＩＮＲ_minは基地局がサービスしてくれることができる最小信号対干渉雑音比にあたる。上記基地局では信号対干渉雑音比によって他の符号化変調レベルを決めることができるが、最小信号対干渉雑音比は基地局がサービスしてくれることができる最小レベルの符号化変調レベルにあたる。例えば、ＱＰＳＫ１／１２方式でサービスする場合、信号対干渉雑音比が少なくとも−３．９ｄＢ以上でなければ、当該端末にサービスをすることができない。したがって、基地局のカバレッジ拡張によってサービスを受ける全ての端末の数が増加しても、増加された全ての端末の各信号対干渉雑音比が少なくとも−３．９ｄＢになるように電力を分配するために、全ての端末の信号対干渉雑音比が−３．９ｄＢ以上になるようにしなければならない。

すなわち、これを整理すれば各端末に電力を割り当てる条件式を次のように示すことができる。

上記のような条件式によって、シャノン容量（Ｃ_n）が最大になるように各端末の電力Ｐ_n,kを割り当てるに際して、各端末に割り当てる電力の総合は基地局が割り当てることができる全体電力Ｐ_n ^maxを超えないようにし、各端末に対する信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ_n,kは基地局がサービスしてくれることができる最小信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ_min以上になるようにする。このような電力分配方式を採択する場合、後述するように基地局は最適の伝送量及びサービスカバレッジを同時に満足させながら各端末の送信電力を割り当てることができるようになる。

次に、図３〜図６を参照して上記電力分配方式の実際の具現アルゴリズムを説明する。
図３は本発明の一実施例によってダウンリンク品質情報に基づいて各端末に送信電力を割り当てる方法を説明するための流れ図である。

本発明の一実施例による基地局は、各端末の割り当て電力及び最小必要電力を計算し、上記割り当て電力及び上記最小必要電力に基づいて全ての端末の送信電力が上記最小必要電力以上になるようにすることができる。

より具体的に、まず、本発明の一実施例による基地局は各端末に対するダウンリンク品質情報を判断する（ステップ３０１）。上記ダウンリンク品質情報は各端末から報告されて、基地局で使う全周波数帯域に対する平均ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：信号対干渉雑音比）である。この時、上記基地局は上記各端末別のダウンリンク品質情報を所定のメモリに記録して保持することができる。これによって、本発明では各端末に対して各チャンネル別に電力を分配しないで、全帯域に対して端末別及びバースト別で電力を分配することで、データの送受信に関わるシステム構造を簡単化する。つまり、本発明は従来のように各端末が全周波数帯域に対して各チャンネル別で毎フレームごとにダウンリンク品質情報を伝送しなくても良いので、基地局では上記ダウンリンク品質情報の受信処理、各チャンネル別及び各端末別の送信電力割り当て処理、及びデータ変調などを実現する構成を簡単にすることができる。

次いで、基地局は上記ダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して割り当て電力を計算する（ステップ３０２）。上記基地局は上記条件式を用いて各端末の電力Ｐ_n,kを割り当てるが、上記条件式においてＳＩＮＲ_n,k≧ＳＩＮＲ_minを除外すれば下記数式３のようになる。

しかし、上記数式３は右辺及び左辺のいずれも最適解のＰ_n,k ^*が存在するため、上記最適解を求めにくい。よって、数式３を数式４に修正する必要がある。
この時、上記基地局は現在時点であるｔ時点の割り当て電力を計算するために下記数式４によって、現在時点よりも以前の各端末に対するＳＩＮＲ、すなわち、上記ダウンリンク品質情報が報告されるｔ時点よりｄ時間だけ以前の各端末に対するＳＩＮＲであるＳＩＮＲ_n,k（ｔ−ｄ）及び電力Ｐ_n,k（ｔ−ｄ）を用いて割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）を計算することができる。これは、ｔ時点の実質的なＳＩＮＲを直ちに割り当て電力に反映することは現実的に不可能であるから、このようにｔ時点の以前に報告されたＳＩＮＲを利用して上記割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）を計算するものである。

ここで Ｐ_n,k（ｔ）は現在時点、例えば、上記ダウンリンク品質情報が報告される時点ｔに割り当てる電力にあたる。ここで、Ｐ_n ^maxは基地局が割り当てることができる全体電力であり、ＳＩＮＲ_n,k（ｔ−ｄ）は ＳＩＮＲ_n,k（ｔ−ｄ）＝ＳＩＮＲ_n,k（ｔ−ｄ）／ Ｐ_n,k（ｔ−ｄ）のようになり、これは（ｔ−ｄ）時間に端末で測定されて基地局に報告されたＳＩＮＲであるＳＩＮＲ_n,k（ｔ−ｄ）を同じ時間に割り当てられた電力Ｐ_n,k（ｔ−ｄ）で割り算した値である。ここで、（ｔ−ｄ）時間の電力 Ｐ_n,k（ｔ−ｄ） は後述するように、上記割り当て電力に基づいて実際に再分配されて割り当てられた（ｔ−ｄ）時間の送信電力にあたり、上記Ｋはサービスを受けている全体端末の数にあたる。

上記基地局は上記各端末に対する割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）及び基地局に報告された ＳＩＮＲを利用してｔ時間でのＳＩＮＲ_n,k（ｔ）を推定する。上記信号対干渉雑音比 ＳＩＮＲ_n,k（ｔ）は下記数式５によって計算されることができる。

また、上記基地局は上記ダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ） を計算する（ステップ３０３）。この際にも、上記基地局は下記数式６によって上記（ｔ−ｄ）時点における各端末に対するＳＩＮＲである ＳＩＮＲ_n,k（ｔ−ｄ）、当該時間の電力 Ｐ_n,k（ｔ−ｄ）、及び最小ＳＩＮＲであるＳＩＮＲ_minを利用して上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）を計算することができる。この時、上記ＳＩＮＲ_min は数式５によって通信が可能な最小の信号対干渉雑音比として計算された値である。

上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）は上記基地局と通信するために必要な最小限の電力であり、各端末に割り当てられた送信電力が少なくとも上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）以上である場合（Ｐ_n,k（ｔ）≧Ｐ_n,k ^min（ｔ））に限って上記基地局と通信することができるということを意味する。

その後、上記基地局は上記割り当て電力が上記最小必要電力よりも大きく計算される端末（ Ｐ_n,k（ｔ） ＞Ｐ_n,k ^min（ｔ））を第１端末群に分類し、上記割り当て電力が上記最小必要電力に比べて等しいか若しくは小さく計算される端末（ Ｐ_n,k（ｔ）≦Ｐ_n,k ^min（ｔ））を第２端末群に分類した後、上記第１端末群の余剰電力（ΔＰ_n,k（ｔ）＝Ｐ_n,k（ｔ）−Ｐ_n,k ^min（ｔ））を上記第２端末群に分配する（ステップ３０４）。各端末の割り当て電力 Ｐ_n,k（ｔ）が上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ） を超過するか否かは、下記数式７によって割り当て電力 Ｐ_n,k（ｔ）と最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ） との電力差ΔＰ_n,k（ｔ） から分かる。

そのため、上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ） が閾値以上の場合には上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ） 以上の割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）を持つ上記第１端末群と判断して、上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が上記閾値よりも小さな場合には上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）より小さな割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）を持つ上記第２端末群と判断することができる。本発明の実施例によれば、上記閾値は上記基地局が適切な値に設定することができる。例えば、上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が０よりも大きい場合には上記第１端末群と判断し、上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が０以下である場合には上記第２端末群と判断することができる。もし、全ての端末に対して上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が０よりも大きい場合には、すべての端末の割り当て電力が最小必要電力以上であるから、各端末は良好なチャンネル状態で通信が可能であり、各端末の割り当て電力は補正する必要がない。この場合、上記割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）が各端末に対する送信電力として割り当てられる。

しかし、多くの場合には、信号干渉やデッドスポットなどのような通信環境が良くないという不具合が予想されるので、上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が０よりも小さな端末が存在するようになり、この場合下記のように各端末の割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）を補正しなければならない。

本発明の実施例によれば、上記基地局は上記第１端末群の最小余剰電力を利用して上記第２端末群の割り当て電力を補正する。上記最小余剰電力は上記第１端末群と判断された端末の中で上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が最も小さな端末での当該電力差であり、上記最小余剰電力は上記第２端末群の追加電力として分配できる。この時、上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が最も小さな第１最小余剰電力分だけいずれも上記第２端末群に追加電力として分配されれば、残りの第１端末群の中で第２、第３、…の最小余剰電力が上記第２端末群に分配されるべき電力として用いられることができる。上記第２最小余剰電力は上記第１端末群の中で上記第１最小余剰電力に次いで上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が小さく、上記第３最小余剰電力は上記第２最小余剰電力に次いで上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が小さな第１端末群にあたる。

したがって、上記追加電力が分配される第２端末群は、その送信電力が上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）に補正される。例えば、ＱＰＳＫ１／１２方式でサービスするための最小信号対干渉雑音比が−３．９ｄＢである場合、第２端末群のいずれか一つの端末のＳＩＮＲが最小信号対干渉雑音比−３．９ｄＢ以下であると報告されると、従来の技術によれば当該端末はＱＰＳＫ１／１２方式によるデータサービスを受けることができる電力を割り当てられることができず、その結果ＱＰＳＫ１／１２ 方式でデータサービスを受けることができなくなる。しかし、本発明によれば、第２端末群が電力分配の余裕のある第１端末群から足りない電力を分配されることにより、上記のように最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）以上の電力で送信でき、第２端末群は最小限ＱＰＳＫ１／１２方式によるデータサービスを受けることができるようになる。

上記ＱＰＳＫ１／１２は符号化変調方式の一種であって、基地局ではこのほかにも符号化変調レベルが一層高い１６−ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４−ＱＡＭ方式などを採用している。

この時、上記第１端末群は、１）上記割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）、２）上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）及び３）上記割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）から上記第２端末群に追加分配された電力を差し引いた電力の中でいずれか一つを送信電力として割り当てられることになる。

例えば、上記１）の場合には、上記第１端末群のうち、いずれか一つの端末の余剰電力が上記第２端末群に追加電力として分配されない場合であって、当該端末には前記数式４を利用して求めた割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）が当該送信電力として決められる。

上記２）の場合には上記第１端末群のうち、いずれか一つの端末の余剰電力を全部上記第２端末群に追加電力として分配した場合であって、当該端末には上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）が当該送信電力として決められる。

上記３）の場合には上記第１端末群のうち、いずれか一つの端末の余剰電力の中で一部だけを上記第２端末群に追加電力として分配した場合であって、当該端末には前記数式４を利用して求めた割り当て電力から上記第２端末群に追加分配された一部の電力分だけを差し引いた電力が当該送信電力として決められる。

図４に示しているように、端末４０１及び端末４０２は、例えば、前述した第１端末群にあたり、端末４０３は、例えば前述した第２端末群にあたるものであり、上記基地局は通信が良好なカバレッジ４１０にある端末４０１、または上記端末４０１、４０２の中で最小必要電力を超過する電力が割り当てられる端末４０２の余剰電力を最小必要電力未満の電力が割り当てられ、これを通信不良が生じる端末４０３に分配することで実質的なカバレッジ４２０を拡張する。

すなわち、上記基地局は上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）よりも割り当て電力が大きい端末４０１、４０２の余剰電力を、割り当て電力が上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）よりも小さいので、通信が困難な端末４０３の追加電力として分配することで、通信が困難であった端末とも通信し得るようになる。

これによって、全ての端末へのデータ伝送量は大きく変わらないながらも、サービスカバレッジを拡張することができるという効果がある。すなわち、良好なサービスを受けている端末４０１、４０２の符号化変調レベルが高いので、データ伝送量が多いが、全体データ伝送量の損失がない範囲内で端末４０１、４０２とのデータ伝送量が減ることを最大限抑えるために、上記端末４０１、４０２の余剰電力の中で最小余剰電力が割り当てられた端末の余剰電力から順に利用する。言い換えれば、カバレッジ拡張のために余剰電力を持つ端末の中で、余剰電力が最も小さな端末の余剰電力から用いられ、それよりも大きい余剰電力がその後に順次用いられる。

図４に示しているように、例えば、基地局のサービス受信可能地域を拡大させるために、端末４０１及び端末４０２の電力を端末４０４及び端末４０５の追加電力として分配してもよいが、基地局の全体伝送量及び適切なサービス受信可能地域を考慮して、端末４０３の領域だけが基地局カバレッジとして拡張されることができる。

また、図５は本発明の一実施例によって各端末に電力を再分配する過程を説明するための流れ図である。
本発明の一実施例による基地局は各端末の割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）と最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）との間の電力差値ΔＰ_n,k（ｔ）（具体的には、ΔＰ_n,k（ｔ）＝Ｐ_n,k（ｔ）−Ｐ_n,k ^min（ｔ））を計算して、上記電力差値ΔＰ_n,k（ｔ） を閾値、例えば、０と比較して余剰電力が閾値よりも大きいΔＰ_n,k（ｔ）＞０の場合、上記余剰電力を割り当て電力が不足している端末に電力を再分配することで、割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）が最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）よりも小さな端末が少なくとも最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）を割り当てられることができるように補正する。

より具体的に、まず、本発明の一実施例による基地局は前記数式４によって各端末に対する割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）を計算する（ステップ５０１）。次に、上記基地局は前記数式５によって上記各端末に対する割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）及び基地局に報告されたＳＩＮＲを利用してｔ時間におけるＳＩＮＲ_n,k（ｔ）を推定する（ステップ５０２）。その後、上記基地局は前記数式７によって上記割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）と上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）との間の電力差ΔＰ_n,k（ｔ）を計算する（ステップ５０３）。

次いで、上記基地局は上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が上記閾値を超過するか否かを判断する（ステップ５０４）。上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ） が上記閾値、例えば、０を超える場合には当該端末の割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）が上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）よりも大きいため、端末と基地局との通信が障害を受けずに良好なチャンネル状態を保持し、上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が閾値未満の場合には当該端末の割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）が上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）よりも小さいため、端末と基地局との通信が障害を受けてしまい、不良なチャンネル状態を保持していることを示している。この時、すべての端末の上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が上記閾値を超過する場合、ΔＰ_n,k（ｔ）≧０ ｆｏｒ ａｌｌ ｋ ∀ Ｋ にはすべての端末の割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）が最小の信号対干渉雑音比を保障するので、後工程を遂行しなくても構わない。

しかし、一つの端末に対する上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が上記閾値未満の場合には、各端末の割り当て電力を適切に補正することにより、通信が困難な端末も通信が行われるように後工程を遂行する。

上記基地局は上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が閾値を超過する第１端末群の余剰電力に対する第１リスト（リストダウン）を生成して第１メモリに格納し（ステップ５０５）、上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が上記閾値以下の第２端末群の不足電力に対する第２リスト（リストアップ）を生成して第２メモリに格納する（ステップ５０６）。上記第１リストは上記電力差値ΔＰ_n,k（ｔ）が閾値を超過する第１端末群の余剰電力値として整列されて第１メモリに格納される情報であり、第２リストは上記電力差値ΔＰ_n,k（ｔ）が閾値以下の第２端末群の不足電力値として整列されて第２メモリに格納される情報である。

上記基地局は、まず、上記第１リストの第１最小余剰電力を利用して上記第２リストに対応する第２端末群にさらに電力を分配する（ステップ５０７）。上記第１最小余剰電力は上記第１メモリに格納された第１リストの中で電力差が最も小さくなる最小余剰電力にあたる。本発明の実施例によれば、上記第１最小余剰電力が上記第２端末群に全部使用されると、上記第１メモリに格納されたその次の第２最小余剰電力が上記第２端末群にさらに分配する電力として用いられる。

図６は図５において電力を分配する具体的な過程を説明するための流れ図である。
上記各端末の割り当て電力を再分配するために、上記基地局は図５に示した上記第２メモリに格納された第２リストの不足電力の合計から平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upを計算する（ステップ６０１）。上記平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upは上記第２端末群の全体の不足電力を第１端末群の数で割り算した値であって、第１端末群が第２端末群に分配する平均電力にあたり、上記第１メモリに格納された第１リストの余剰電力から上記平均不足電力ＡｖｅΔＰ_up分ずつ上記第２端末群に追加電力として分配したら、追加分配された上記第２端末群の当該端末も上記基地局と良好なチャンネル状態で通信を行うことができるということを意味する。

上記平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upは第１メモリに格納された不足電力を示す端末の数をＱとし、上記第２メモリに格納された不足電力の総合をΔＰ_upとすると、下記数式８のように上記不足電力の総合ΔＰ_upを上記端末の数Ｑで割り算して上記平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upを計算することができる。この時、上記第２端末群の端末数はＫ−Ｑになる。上記ステップ５０４において、上記 閾値が０である場合に、上記第２メモリに格納された不足電力の総合ΔＰ_upは負の値を有するので、上記平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upも負の値を有する。

このように数式８によって上記平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upが計算されれば上記基地局は上記平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upの絶対値｜ＡｖｅΔＰ_up｜が第１最小余剰電力以上であるかどうか、すなわち、｜ＡｖｅΔＰ_up｜≧ΔＰ_min≧であるかどうかを判断する（ステップ６０２）。

前記ステップ６０２において、上記平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upの絶対値｜ＡｖｅΔＰ_up｜が第１最小余剰電力以上である場合、上記第１最小余剰電力を上記第２端末群に追加電力として分配する（ステップ６０５）。この場合、追加電力が分配される第２端末群の当該端末は最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）が送信電力として割り当てられる。また、上記第１最小余剰電力を持つ第１端末群の当該端末の送信電力も上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）に決められる。

また、上記基地局は上記第１最小余剰電力が上記第２端末群に用いられると、当該端末を上記第１メモリから取り除き、第２メモリに格納する（ステップ６０６）。上記基地局は上記第１最小余剰電力が上記第２端末群に全部用いられれば、上記第１最小余剰電力を持つ端末は電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が閾値以上の余剰電力を格納する第１メモリの第１リストに格納する必要がないので、上記第１メモリから除去し、第２メモリに格納する。

ステップ６０７において、上記基地局は下記数式９のように、第２平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upを計算して、上記第１メモリに格納されたその次の第２最小余剰電力（第１メモリに格納された余剰電力の中で二番目に小さな余剰電力）を上記第２端末に追加分配すべき電力として利用する。

ここで、上記第２平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upは上記第２メモリに格納された不足電力の総合ΔＰ_upと上記ステップ６０５で分配された第１最小余剰電力値との合計ΔＰ_up＋ΔＰ_minを上記ステップ６０６後に第１メモリに格納された余剰電力を示す端末数Ｑ−１で割り算したものである。前述のように、第１メモリの第１リストから上記第１最小余剰電力の当該端末が除去されたので、第１メモリの第１リストに存在する端末数はＱ−１となる。

上記計算された第２平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upの絶対値が上記第２最小余剰電力以上の場合、ステップ６０５〜ステップ６０７によって上記基地局は上記第２最小余剰電力を上記第２メモリに格納された第２端末群に追加電力として分配する。上記基地局は第ｎの平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upの絶対値が上記第ｎの最小余剰電力以下になるまで、前述のように平均不足電力ＡｖｅΔＰ_up を再計算し、上記再計算された平均不足電力と第３、第４、第５…の最小余剰電力とを比較する工程を繰り返す。

これによって、上記第ｎの平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upが上記第ｎの最小余剰電力よりも小さくなる場合、上記基地局は第１メモリに格納された上記第１端末群の余剰電力ΔＰ_n,k（ｔ）を下記数式１０によって上記第ｎの平均不足電力ＡｖｅΔＰ_up分ずつそれぞれ減少させる（ステップ６０３）。

これによって、上記第１メモリに最終格納された余剰電力から上記第ｎの平均不足電力ＡｖｅΔＰ_up分だけをそれぞれ引き取っても、上記第１メモリに格納された第１端末群に割り当てられる電力は少なくとも最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）以上になり、一部の余剰電力を残しておくことができるため、効率的な電力分配が可能であるとともに、上記第２メモリに格納された第２端末群に割り当てられる電力も少なくとも最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）以上になるので、すべての端末が良好なチャンネル状態を保持することができるという特徴を有する。

引き継いで、上記基地局は最終的に各端末の送信電力を下記数式１１によって割り当てる（ステップ６０４）。

この数式１１によって送信電力が決定された場合、上記第１端末群は前記数式１０によって減少された最終余剰電力ΔＰ_n,k（ｔ）と最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）との合計が送信電力として決定され、上記第２端末群は上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）が送信電力として決定される。よって、このように追加分配された電力を受ける上記第２端末群は基地局と良好なチャンネル状態、例えば、最小変調レベルＱＰＳＫ１／１２で通信可能になる。

例えば、第１メモリの第１リストに対応する第１端末群の端末数が“５”であり、上記第１メモリに最も小さな電力差ΔＰ_n,k（ｔ）を有する第１最小余剰電力が“１”、上記第１最小余剰電力に次いで小さな電力差ΔＰ_n,k（ｔ）を有する第２最小余剰電力が“２”、第３最小余剰電力が“３”、第４最小余剰電力が“４”、第５最小余剰電力が“５”、第２メモリの第２リストによる第２端末群の不足電力が総合“−１０”であると想定する。このような場合、第１平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upが“−２”であって、第１平均不足電力の絶対値｜ＡｖｅΔＰ_up｜の“２”は上記第１最小余剰電力“１”よりも大きいので、上記第１最小余剰電力を上記第１メモリから取り除き、上記第１最小余剰電力を上記第２端末群に追加電力として分配する。

その以降、上記第２端末群の不足電力が“−９”であり、第１端末群の端末数は４となって、第２平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upは“−２．２５”であって、第２平均不足電力の絶対値｜ＡｖｅΔＰ_up｜の“２．２５”は上記第２最小余剰電力の“２”よりも大きいので、上記第２最小余剰電力を上記第１メモリから取り除き、上記第２最小余剰電力を上記第２端末群に追加電力として分配する。

それから、上記第２端末群の不足電力が“−７”であり、上記第１端末群の端末数は３になって、第３平均不足電力ＡｖｅΔＰ_upは“−２．３３”であって、第３平均不足電力の絶対値｜ＡｖｅΔＰ_up｜の“２．３３”は上記第３最小余剰電力の“３”よりも小さいので、上記第３平均不足電力分ずつを第１端末群の残りの３つの端末からそれぞれ差し引いた場合、上記差し引いた電力を上記第２端末群から不足電力を持っている端末に追加電力として分配する。この時、上記第３平均不足電力分ずつを第１端末群の残りの３つの端末からそれぞれ差し引いた場合、上記残りの３つの各端末に割り当てられる送信電力は、最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）に“０．６７”、“１．６７”、“２．６７”それぞれを加算した値になる。

したがって、第１リスト及び第２リストに対応する全ての端末の送信電力が最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）以上になるように電力を割り当てるようになるので、全端末が良好なチャンネル状態を保持することができる。

図７は本発明の一実施例による基地局システム７００を説明するためのブロック図である。
図７に示しているように、上記基地局システム７００は品質情報判断部７０１、電力決定部７０２、電力再分配部７０３、第１メモリ７０４、第２メモリ７０５、電力割り当て部７０６、スケジューラー（ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）７０７、符号化変調レベル決定機７０８、及びフレーム生成部７０９を含む。上記基地局システム７００は各端末７５０と通信してデータのアップロードまたはダウンロードのサービスを中継する。

上記基地局システム７００は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ／ｅ、ＷｉＢｒｏ、ＷｉＭＡＸ標準規格などによるＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を用いる携帯インターネットシステムや無線通信システムに適用されることができる。

上記品質情報判断部７０１は、各端末７５０に対するダウンリンク品質情報を判断する。上記ダウンリンク品質情報は上述したように、各端末から提供される全周波数帯域に対する平均ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：信号対干渉雑音比）にあたる。この時、上記基地局システム７００は上記各端末別ダウンリンク品質情報を所定のメモリに記録して保持することができる。

また、上記電力決定部７０２はそれぞれ前記数式４及び数式６によって上記ダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末７５０に対して割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）及び最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）を計算する。この時、上記電力決定部７０２は数式４及び数式６のように現在時点、例えば上記ダウンリンク品質情報が報告される時点ｔより以前である時点ｔ−ｄの各端末に対するＳＩＮＲ_n,k（ｔ−ｄ）及び送信電力を利用して上記割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）及び上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）を計算することができる。これによって、上記割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）と上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）との間の電力差に基づいて、上記電力決定部７０２は図６に示したように閾値よりも大きい電力差を有する第１端末群の余剰電力、すなわち、上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）以上の割り当て電力を持つ第１端末群の余剰電力の一部を上記閾値以下の電力差を有する第２端末群の不足電力、すなわち、上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）よりも小さな割り当て電力を持つ第２端末群の不足電力分だけを分配することで、割り当て電力を再分配して各端末への送信電力を決める。

また、上記スケジューラー７０７は、上記ダウンリンク品質情報及び上記各端末に対する送信電力によって上記各端末に送信するバースト（ｂｕｒｓｔ）サイズを決める。上記バーストサイズはダウンリンクデータフレームの大きさにあたり、上記バーストサイズによってプリアンブル及びＦＣＨ（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｈｅａｄｅｒ）の後に各端末群に送信されるデータの量が決められる。

また、上記符号化変調レベル決定機７０８は、上記ダウンリンク品質情報及び上記各端末に対する送信電力によって上記各端末に対する符号化変調レベルを決める。例えば、携帯インターネットシステムで用いられる変調符号化方式（ＭＣＳ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ＆ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）としては、符号化変調レベルの順にＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）１／１２、１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭ などの１０余りの種類が使用されている。

また、上記フレーム生成部７０９は、上記バーストサイズ及び上記符号化変調レベルによって、上記各端末に対する送信データフレームを生成する。上述したように、送信データフレームはプリアンブル、ＦＣＨ、各端末別のデータが載せられるボディー（ｂｏｄｙ）で構成される。例えば、端末への送信電力が相対的に小さな場合には変調レベルがＱＰＳＫ１／１２で決められることができ、これによる当該符号化が行われて、上記変調レベルによって符号化されたデータは上記フレーム生成部７０９で上記バーストサイズに合わせて送信データフレームに載せられる。端末への送信電力が相対的に大きい場合には、送信されるデータが上記ＱＰＳＫ１／１２よりも変調レベルが高い１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭなどのように変調及び符号化されて送信データフレームに載せられる。

このように本発明では全周波数帯域に対する平均ダウンリンク品質情報によって各端末群及びバースト別で電力を分配するから、データフレーム生成と係わってシステム構造を簡単に具現することができる。

本発明の実施例によれば、図７に示したように、上記電力決定部７０２は電力再分配部７０３、第１メモリ７０４、第２メモリ７０５、及び電力割り当て部７０６を含む。上記電力再分配部７０３は、上記割り当て電力Ｐ_n,k（ｔ）及び上記最小必要電力Ｐ_n,k ^min（ｔ）を計算し、上記割り当て電力と上記最小必要電力との間の電力差ΔＰ_n,k（ｔ）（具体的には、ΔＰ_n,k（ｔ）＝Ｐ_n,k（ｔ）−Ｐ_n,k ^min（ｔ））を閾値、例えば０と比べて上記各端末に対する電力を再分配することができる。上記第１メモリ７０４は上記電力差ΔＰ_n,k（ｔ）が上記閾値を超過する、つまりΔＰ_n,k（ｔ）＞０である場合、当該端末別の電力差を第１リストに第１端末群の余剰電力として格納し、上記第２メモリ７０５は上記電力差が上記閾値以下、つまりΔＰ_n,k（ｔ）≦０である場合、当該端末別の電力差を第２リストに第２端末群の不足電力として格納する。上記電力再分配部７０３は、上記第１メモリ７０４に格納された余剰電力の中で少なくとも一つの最小余剰電力を用いて上記第２端末群に追加電力を分配することができる。すなわち、上記電力再分配部７０３は複数の端末の中で上記割り当て電力によって上記基地局システム７００が通信することができる最小必要電力未満の電力が割り当てられる端末（第２端末群）の平均不足電力分だけを上記端末の中で上記基地局システム７００が通信することができる最小必要電力よりも大きい電力が割り当てられる端末（第１端末群）の各余剰電力から抽出して上記第２端末群に分配することができる。

上記電力再分配部７０３は図６に示したように、上記第１メモリ７０４に格納された余剰電力の中で、最も小さな余剰電力から順次に利用して上記第２メモリ７０５に格納された第２端末群の割り当て電力に更なる電力を再分配することができる。より具体的に、上記電力再分配部７０３は、図６に示したように、上記第２端末群の不足電力の合計を上記第１端末群の余剰電力の数で割り算した平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力よりも小さくなるまで上記第１端末群の最小余剰電力から上記第２端末群に順次移転して上記各端末への電力を再分配する。これによって、上記電力再分配部７０３は上記第１端末群の余剰電力から上記第２端末群の不足電力の合計分だけ位上記第２端末群に電力が分配されるようにする。

上記電力再分配部７０３は、図６に示したように、上記第２端末群の不足電力の合計を上記第１端末群の端末数で割り算して平均不足電力を計算する工程と、上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力以上であれば上記最小余剰電力を上記第１端末群から上記第２端末群に移転する工程とを繰り返すことができる。これによって、上記電力再分配部７０３は、上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力よりも小さくなる時、上記第１端末群の残った余剰電力に最終平均不足電力をそれぞれ加算して最終余剰電力を計算することができる。これによって、上記電力再分配部７０３は上記最終平均不足電力の合計（最終平均不足電力の絶対値×第１端末群の最終端末の数）を上記第２端末群に移転することで各端末にいずれも最小必要電力以上に再分配させる。

上記電力割り当て部７０６は、上記電力再分配部７０３で再分配された電力によって上記各端末に対して送信電力を割り当てることができる。すなわち、上記電力割り当て部７０６は、上記最小必要電力に上記電力再分配部７０３で計算した最終余剰電力（上記第１端末群の余剰電力に最終平均不足電力をそれぞれ加算した電力）を加算した電力を上記第１端末群の送信電力としてそれぞれ割り当て、上記最小必要電力を上記第２端末群の送信電力としてそれぞれ割り当てることができる。

図８は本発明の一実施例による基地局システムにおけるカバレッジ拡張を説明するための距離とＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）との関係を示すグラフである。
同図において、例えば、ＰＥＲが閾値以下の端末は良好なチャンネル状態を保持しながら基地局と通信する。例えば、本発明によって電力再分配して送信電力を割り当てる方式を適用しない場合には、８１０のように基地局から距離ｄ１までをカバレッジ領域とする。この時、本発明による送信電力割り当て方式を適用する場合には、８２０のように基地局から距離ｄ２までをカバレッジ領域とする。８１０の場合には基地局から近い距離にある端末が高いレベルの変調及び符号化によって全体データ伝送量を維持するが、８２０の場合には前記の８１０の場合に比べるとき、全体データ伝送量を減らさないながらも拡張された領域の端末までもサービスを受けることができる。

以上、本発明を具体的な実施例によって説明したが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。本発明の属する分野における通常の知識を持つ者ならば、このような記載から多様な修正及び変形ができることはもちろんである。

したがって、本発明の思想は前述した実施例に限って定義されるわけではなく、添付の特許請求の範囲だけではなく、その均等範囲や等価的変形ができるすべてのものが本発明の技術的思想の範疇に属すると言えるでしょう。

本発明の実施例は多様なコンピューターで具現される動作を行うためのプログラム命令を含むコンピューター読み取り可能な媒体を含む。上記コンピューター読み取り可能な媒体には、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含むことができる。上記媒体は本発明のために特別に設計されて構成されたものでも、コンピューターソフトウェアの当業者に公知されて通常使用されるものであっても良い。コンピューター読み取り可能な記録媒体としては、例えばハードディスク、プロッピーディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を格納して遂行するように特別に構成されたハードウェア装置などが挙げられる。プログラム命令の例としては、コンパイラーによって作われるもののような機械語コードだけではなく、インタプリターなどを用いてコンピューターによって実行されることができる高級言語コードをも含む。

４０１、４０２、４０３、４０４、４０５ 端末
７００ 基地局システム
７０１ 品質情報判断部
７０２ 電力決定部
７０３ 電力再分配部
７０４ 第１メモリ
７０５ 第２メモリ
７０６ 電力割り当て部
７０７ スケジューラー
７０８ 符号化変調レベル決定機
７０９ フレーム生成部
７５０ 端末

Claims (29)

1. 基地局システムにおける複数の端末への送信電力を割り当てる方法において、
   （Ａ−１）各端末に対するダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して割り当て電力を計算する段階；
   （Ａ−２）上記ダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して最小必要電力を計算する段階；及び
   （Ａ−３）上記最小必要電力よりも大きい割り当て電力を持つ第１端末群の余剰電力の一部を上記最小必要電力よりも小さな割り当て電力を持つ第２端末群の不足電力分だけ分配して上記送信電力を割り当てる段階を含むことを特徴とする電力割り当て方法。
2. 上記ダウンリンク品質情報は上記各端末から提供される全周波数帯域に対する平均 ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ to Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）であることを特徴とする請求項１記載の電力割り当て方法。
3. 上記段階（Ａ−１）及び（Ａ−２）は、
   上記ダウンリンク品質情報が報告される時点より以前の各端末に対するＳＩＮＲ及び送信電力を利用して上記割り当て電力及び上記最小必要電力を計算することを特徴とする請求項１記載の電力割り当て方法。
4. 上記段階（Ａ−３）は、
   （Ｂ−１）上記第２端末群の不足電力の合計を上記第１端末群の端末数で割り算して平均不足電力を計算する段階；
   （Ｂ−２）上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力以上であれば上記最小余剰電力を上記第１端末群から上記第２端末群に移転する段階；
   （Ｂ−３）上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力未満になるまで上記（Ｂ−１）段階及び（Ｂ−２）段階を繰り返す段階；
   （Ｂ−４）上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力未満である場合、上記第１端末群の余剰電力に上記平均不足電力をそれぞれ加えて上記第１端末群の最終余剰電力を計算する段階；及び
   （Ｂ−５）上記最小必要電力に最終余剰電力を加えた電力を上記第１端末群の送信電力としてそれぞれ割り当て、上記最小必要電力を上記第２端末群の送信電力としてそれぞれ割り当てる段階を含むことを特徴とする請求項１記載の電力割り当て方法。
5. 上記段階（Ｂ−１）前に、
   上記割り当て電力と上記最小必要電力との電力差が閾値よりも大きい場合、上記第１端末群に分類して該電力差（余剰電力）を順次格納し、上記閾値以下である場合は上記第２端末群に分類して該電力差（不足電力）を順次格納する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の電力割り当て方法。
6. 基地局システムにおける複数の端末への送信電力を割り当てる方法において、
   （Ｃ−１）各端末に対する割り当て電力と最小必要電力との間の電力差を計算する段階；
   （Ｃ−２）上記各端末に対する割り当て電力が上記最小必要電力よりも大きい電力差を第１端末群の余剰電力として順次格納し、上記割り当て電力が最小必要電力以下である電力差を第２端末群の不足電力として順次格納する段階；及び
   （Ｃ−３）上記第１端末群の余剰電力から上記第２端末群の不足電力分だけを第２端末群に分配することで、上記第１端末群の余剰電力から上記分配電力を差し引いた電力を第１端末群に割り当て、上記最小必要電力を上記第２端末群に割り当てる段階を含むことを特徴とする電力割り当て方法。
7. 上記段階（Ｃ−３）は、
   （Ｄ−１）平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力よりも小さくなるまで上記第１端末群の最小余剰電力を上記第２端末群に順次移転する段階（ただし、上記平均不足電力は上記第２端末群の不足電力の合計を上記第１端末群の余剰電力の数値で割り算した値である）；
   （Ｄ−２）上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力よりも小さくなれば移転を中断し、上記第１端末群の余剰電力に最終平均不足電力をそれぞれ加えて最終余剰電力を計算する段階；及び
   （Ｄ−３）上記最小必要電力に上記最終余剰電力を加えた電力を上記第１端末群の送信電力としてそれぞれ割り当て、上記最小必要電力を上記第２端末群の送信電力としてそれぞれ割り当てる段階を含むことを特徴とする請求項６記載の電力割り当て方法。
8. 上記段階（Ｄ−１）は、
   （Ｅ−１）上記第２端末群の不足電力の合計を上記第１端末群の余剰電力の数値で割り算して上記平均不足電力を計算する段階；
   （Ｅ−２）上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力以上であれば上記最小余剰電力を第１端末群から取り除き、上記第２端末群に移転する段階；及び
   （Ｅ−３）上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力よりも小さくなるまで上記段階（Ｅ−１）及び段階（Ｅ−２）を繰り返す段階を含むことを特徴とする請求項７記載の電力割り当て方法。
9. 上記段階（Ｄ−２）は、
   上記第２端末群の不足電力の合計分だけ上記第１端末群の余剰電力の中で最小余剰電力から順次分配することにより、上記第１端末群の余剰電力から上記第２端末群の不足電力の合計分だけ上記第２端末群に分配することを特徴とする請求項７記載の電力割り当て方法。
10. 上記段階（Ｄ−１）前に、
    各端末に対するダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して上記割り当て電力及び上記最小必要電力を計算する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の電力割り当て方法。
11. 上記電力割り当て方法は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ／ｅ、ＷｉＢｒｏ及びＷｉＭＡＸの少なくともいずれか一つによる通信システムに用いられることを特徴とする請求項６記載の電力割り当て方法。
12. 複数の端末と通信する基地局システムにおいて、
    各端末に対するダウンリンク品質情報を判断する品質情報判断部；及び
    上記ダウンリンク品質情報に基づいて上記各端末に対して割り当て電力及び最小必要電力を計算し、上記割り当て電力と上記最小必要電力との間の電力差に基づいて上記各端末への送信電力を決める電力決定部；を含み、
    上記電力決定部は、
    閾値より大きい電力差を有する第１端末群の余剰電力の一部を上記閾値以下の電力差を有する第２端末群の不足電力分だけ上記第２端末群に分配して上記送信電力を決めることを特徴とする基地局システム。
13. 上記ダウンリンク品質情報は上記各端末から提供される全周波数帯域に対する平均 ＳＩＮＲであることを特徴とする請求項１２記載の基地局システム。
14. 上記電力決定部は、
    上記ダウンリンク品質情報が報告される時点より以前の各端末に対するＳＩＮＲ及び送信電力を利用して上記割り当て電力及び上記最小必要電力を計算することを特徴とする請求項１２記載の基地局システム。
15. 上記電力決定部は、
    上記第２端末群の不足電力の合計を上記第１端末群の端末数で割り算して平均不足電力を計算し、上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力未満である場合、上記第１端末群の余剰電力に上記平均不足電力をそれぞれ加算して上記第１端末群の最終余剰電力を計算することを特徴とする請求項１２記載の基地局システム。
16. 上記電力決定部は、
    平均不足電力の絶対値が第１端末群の最小余剰電力以上であれば、平均不足電力の絶対値が第１端末群の最小余剰電力未満になるまで第１端末群に格納された最小余剰電力を第１端末群から第２端末群へ順次移転することを特徴とする請求項１５記載の基地局システム。
17. 上記電力決定部は、
    上記最小必要電力に上記最終余剰電力を加えた電力を、上記第１端末群の送信電力としてそれぞれ割り当て、上記最小必要電力を上記第２端末群の送信電力としてそれぞれ割り当てることを特徴とする請求項１５記載の基地局システム。
18. 上記電力決定部は、
    上記電力差が上記閾値以上である上記第１端末群の余剰電力を格納する第１メモリ；
    上記電力差が上記閾値よりも小さな上記第２端末群の不足電力を格納する第２メモリ；及び
    上記電力差を計算して、上記第２端末群の不足電力の合計を上記第１端末群の余剰電力の数値で割り算した平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力よりも小さくなるまで上記第１端末群の最小余剰電力を上記第２端末群に順次移転することで上記各端末に対する電力を再分配する電力再分配部を含むことを特徴とする請求項１２記載の基地局システム。
19. 上記電力再分配部は、上記平均不足電力の絶対値が上記第１端末群の最小余剰電力よりも小さくなる時、上記第１端末群の余剰電力に最終平均不足電力をそれぞれ加算して、上記最終平均不足電力の合計（最終平均不足電力の絶対値×第１端末群の最終端末数）を上記第２端末群に移転して上記各端末に対する電力を再分配することを特徴とする請求項１８記載の基地局システム。
20. 上記電力再分配部により再分配された電力に応じて上記各端末に対して送信電力を割り当てる電力割り当て部をさらに含むことを特徴とする請求項１８記載の基地局システム。
21. 上記電力割り当て部は、
    上記最小必要電力に上記最終余剰電力（上記第１端末群の余剰電力に最終平均不足電力をそれぞれ加算した電力）を加えた電力を上記第１端末群の送信電力としてそれぞれ割り当て、上記最小必要電力を上記第２端末群の送信電力としてそれぞれ割り当てることを特徴とする請求項２０記載の基地局システム。
22. 上記電力決定部は、
    上記第２端末群の不足電力の合計分だけ上記第１端末群の余剰電力の中で最小余剰電力から順次分配することで、上記第１端末群の余剰電力から上記第２端末群の不足電力の合計分だけを上記第２端末群に分配して上記送信電力を決めることを特徴とする請求項１２記載の基地局システム。
23. 上記各端末に対する送信電力によって上記各端末に対するバーストサイズを決めるスケジューラー；
    上記各端末に対する送信電力によって上記各端末に対する符号化変調レベルを決める符号化変調レベル決定機；及び
    上記バーストサイズ及び上記符号化変調レベルによって上記各端末に対する送信フレームを生成するフレーム生成部をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の基地局システム。
24. 複数の端末と通信するために上記端末に送信電力を割り当てる基地局システムにおいて、
    上記各端末から提供される全周波数帯域に対する平均ＳＩＮＲを判断する品質情報判断部；及び
    上記端末の中で上記基地局システムが通信することができる最小必要電力未満の電力を割り当てられる端末（第２端末群）の平均不足電力分だけ上記端末の中で上記基地局システムが通信することができる最小必要電力よりも大きい電力を割り当てられる端末（第１端末群）の各余剰電力から抽出して上記第２端末群に分配する電力再分配部を含むことを特徴とする基地局システム。
25. 上記平均不足電力は上記第２端末群の不足電力の合計を上記第１端末群の余剰電力の数値で割り算した値であることを特徴とする請求項２４記載の基地局システム。
26. 上記第１端末群の割り当て電力から上記平均不足電力を除いた電力を上記第１端末群の端末に割り当て、上記最小必要電力を上記第２端末群の端末に割り当てる電力割り当て部をさらに含むことを特徴とする請求項２４記載の基地局システム。
27. 上記電力再分配部は、上記第１端末群の余剰電力の中で上記平均不足電力未満の余剰電力を第２端末群に優先分配し、上記平均不足電力分だけ第１端末群の各余剰電力から抽出することを特徴とする請求項２４記載の基地局システム。
28. 上記電力再分配部は、上記第１端末群の余剰電力の中で上記平均不足電力未満の余剰電力を最小余剰電力から第２端末群に順次分配し、上記平均不足電力分だけ第１端末群の各余剰電力から抽出することを特徴とする請求項２４記載の基地局システム。
29. 上記各端末に対する送信電力によって上記各端末に対するバーストサイズを決めるスケジューラー；
    上記各端末に対する送信電力によって上記各端末に対する符号化変調レベルを決める符号化変調レベル決定機；及び
    上記バーストサイズ及び上記符号化変調レベルによって上記各端末に対する送信フレームを生成するフレーム生成部をさらに含むことを特徴とする請求項２４記載の基地局システム。

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