JP2011097224A - 無線通信システム、移動局装置、基地局装置、無線通信方法および移動局装置の制御プログラム - Google Patents

無線通信システム、移動局装置、基地局装置、無線通信方法および移動局装置の制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】周波数帯域集約を行なうキャリア要素が属する周波数帯域、移動局装置の送信アンテナや電力増幅器の構成に応じて効率的なパワーヘッドルームの送信制御を行なう。
【解決手段】基地局装置から上りリンクキャリア要素ごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの送信用として見積もられた所定の電力値との差である電力余力値を管理するパワーヘッドルーム制御部２０１５と、複数の下りリンクキャリア要素のうち、基地局装置から通知された下りリンクキャリア要素のパスロスを監視するパスロス測定部２０９と、を備え、パワーヘッドルーム制御部２０１５は、いずれかの下りリンクキャリア要素のパスロス値が、所定の値以上変化した場合、基地局装置から設定された全ての下りリンクキャリア要素に対応する上りリンクの送信用の電力余力値の基地局装置に対する送信を決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動局装置が、最大送信電力と上りリンクの送信用に見積もられる所定の電力との差である電力余力値（パワーヘッドルーム）を基地局装置に送信する技術に関する。
無線ネットワークの進化（以下、「Long Term Evolution(LTE)、または、Evolved Universal Terrestrial Radio Access(EUTRA)」と称する。）の上りリンクでは、移動局装置の消費電力を抑えることや、他セルへの与干渉を低減することを目的として、送信電力制御（Transmit Power Control; TPC）を行なう。非特許文献１第５章に規定される上りリンクのデータ通信に使用される上りリンク共用チャネル（Physical Uplink Shared CHannel; PUSCH）の送信電力値を決定するために用いられる式を示す。
Figure 2011097224
 （１）式において、ＰＰＵＳＣＨ（ｉ）は、第ｉサブフレームにおけるＰＵＳＣＨの送信電力値を示す。ｍｉｎ{X,Y}はＸ、Ｙのうち最小値を選択するための関数である。ＰＯ＿ＰＵＳＣＨは、ＰＵＳＣＨの基本となる送信電力であり、上位層から指定される値である。ＭＰＵＳＣＨはＰＵＳＣＨの送信に使用される無線リソース割り当てなどの単位である物理リソースブロック（Physical Resource Block; PRB）数を示し、ＰＵＳＣＨの送信に使用される物理リソースブロック数が多くなるに従って、送信電力が大きくなることを示している。また、ＰＬはパスロスを示し、αはパスロスに乗算する係数であり、上位層により指定される。ΔＴＦは変調方式等によるオフセット値であり、ｆは下りリンク制御情報（Downlink Control Information; DCI）で送信されるＴＰＣコマンドから算出されるオフセット値（閉ループまたは開ループによる送信電力制御値）である。また、ＰＣＭＡＸは最大送信電力値であり、物理的な最大送信電力である場合や、上位層から指定される場合がある。Ｐreqは所定の通信品質を満たすよう算出されたＰＵＳＣＨの送信電力値である。
また、移動局装置が最大送信電力値ＰＣＭＡＸに対してどの程度の余裕を持ってＰＵＳＣＨの送信を行なっているかを基地局装置が認識するために、移動局装置は、パワーヘッドルーム（Power Headroom; PH）と呼ばれる、端末の最大送信電力値から上りリンクの送信用に見積もられる所定の電力値を減算した値を、基地局装置に通知する。パワーヘッドルームは非特許文献１第５章において（２）式で定義される。
Figure 2011097224
 パワーヘッドルームは１ｄＢ刻みの−２３ｄＢ〜４０ｄＢの値に丸め込まれ、物理層から上位層へ通知され、基地局装置へ送信される。パワーヘッドルームが正ということは、移動局装置の送信電力に余裕があることを示し、パワーヘッドルームが負ということは、移動局装置が最大送信電力値を超える送信電力を基地局から要求されているが、端末は最大送信電力で送信している状態を示している。基地局装置はパワーヘッドルームによって、移動局装置がＰＵＳＣＨを送信するのに割り当てる帯域幅や、ＰＵＳＣＨの変調方式等を決定する。
次に、非特許文献１第５章に規定される上りリンクの制御情報の通信に使用される上りリンク制御チャネル（Physical Uplink Control CHannel; PUCCH）の送信電力値を決定するために用いられる式を示す。
Figure 2011097224
 （３）式において、ＰＰＵＣＣＨ（ｉ）は、第ｉサブフレームにおけるＰＵＣＣＨの送信電力値を示す。ＰＯ＿ＰＵＣＣＨは、ＰＵＣＣＨの基本となる送信電力であり、上位層から指定される値である。ｈ（nCQI, nHARQ）はＰＵＣＣＨで送信するビット数およびＰＵＣＣＨのフォーマットにより算出される値であり、ｎＣＱＩはＰＵＣＣＨで送信するチャネル品質情報（Channel Quality Information; CQI）を示し、ｎＨＡＲＱはＰＵＣＣＨで送信するＨＡＲＱビット（ACK/NACK）の数を示す。ΔＦ＿ＰＵＣＣＨはＰＵＣＣＨのフォーマット毎に上位層から指定されるオフセット値であり、ｇは下りリンク制御情報（Downlink Control Information; DCI）で送信されるＴＰＣコマンドから算出されるオフセット値（閉ループによる送信電力制御値）である。Ｐｒｅｑ＿ＰＵＣＣＨは所定の通信品質を満たすよう算出されたＰＵＣＣＨの送信電力値である。尚、ＬＴＥではＰＵＣＣＨに対するパワーヘッドルームは送信されない。
ＰＵＣＣＨのフォーマットには、ＰＵＣＣＨフォーマット１、ＰＵＣＣＨフォーマット１ａ、ＰＵＣＣＨフォーマット１ｂ、ＰＵＣＣＨフォーマット２、ＰＵＣＣＨフォーマット２ａ、ＰＵＣＣＨフォーマット２ｂがあり、ＰＵＣＣＨフォーマット１はオンオフキーイングでスケジューリング要求（Scheduling Request; SR）を送信する際に用いられるフォーマットであり、ＰＵＣＣＨフォーマット１ａはＢＰＳＫで１ビットのＨＡＲＱビットを送信する際に用いられるフォーマットであり、ＰＵＣＣＨフォーマット１ｂはＱＰＳＫで２ビットのＨＡＲＱビットを送信する際に用いられるフォーマットである。
ＰＵＣＣＨフォーマット２はチャネル品質情報（Channel Quality Information）、またはＨＡＲＱビットがある場合にチャネル品質情報とＨＡＲＱビットをジョイントコーディング（joint coding）し、送信する際に用いられるフォーマットであり、ＰＵＣＣＨフォーマット２ａはチャネル品質情報と、ＰＵＣＣＨフォーマット２ａに時間多重される上りリンクリファレンスシグナル（Uplink Reference Signal; UL RS)に差動２位相偏移変調（Differential Binary Phase Shift Keying; DBPSK）を用いて１ビットのＨＡＲＱビットを送信する際に用いられるフォーマットであり、ＰＵＣＣＨフォーマット２ｂはチャネル品質情報と、ＰＵＣＣＨフォーマット２ｂに時間多重される上りリンクリファレンスシグナルに差動４位相偏移変調（Differential Quadrature Phase Shift Keying; DQPSK）を用いて２ビットのＨＡＲＱビットを送信する際に用いられるフォーマットである。
非特許文献２第５章にはパワーヘッドルームの送信の制御について規定されている。移動局装置は、基地局装置から通知された２つのタイマー（periodicPHR-TimerとprohibitPHR-Timer）と１つの値ｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅを用いてパワーヘッドルームの送信を制御する。移動局装置は、以下に記載の項目の少なくとも１つに当てはまる場合にパワーヘッドルームの送信を決定する。
「ｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒが終了しており、更に初期送信として上りリンクの無線リソース（PUSCH）でパワーヘッドルームを送信してからｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅ [dB]以上パスロスが変化した場合」
「ｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒが終了した場合」
「上位層によってパワーヘッドルームの送信機能が設定または再設定され、パワーヘッドルームの送信ができない設定ではない場合」
移動局装置が初期送信に用いる上りリンクの無線リソース（PUSCH）を割り当てられたタイミングで、パワーヘッドルームの送信を決定しており、更に、データ信号の優先度からパワーヘッドルームを送信すると決定した場合、物理層でパワーヘッドルームを求め、パワーヘッドルームを送信する。また、ｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−ＴｉｍｅｒとｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒをスタートまたは再スタートさせる。
ＬＴＥより広帯域な周波数帯域を利用して、さらに高速なデータの通信を実現する無線アクセス方式および無線ネットワーク（以下、「Long Term Evolution-Advanced (LTE-A)」、または、「Advanced Evolved Universal Terrestrial Radio Access (A-EUTRA)」と称する。）では、ＬＴＥとの後方互換性(backward compatibility)を持つこと、つまり、ＬＴＥ−Ａの基地局装置が、ＬＴＥ−ＡおよびＬＴＥ両方の移動局装置と同時に無線通信を行ない、また、ＬＴＥ−Ａの移動局装置が、ＬＴＥ−ＡおよびＬＴＥ両方の基地局装置と無線通信を行なえるようにすることが求められており、ＬＴＥ−ＡはＬＴＥと同一のチャネル構造を用いることが検討されている。例えば、ＬＴＥ−Ａでは、ＬＴＥと同一のチャネル構造の周波数帯域（以下、「キャリア要素（Carrier Component; CC）」、または、「コンポーネントキャリア（Component Carrier; CC）」と称する。）を複数用いて、１つの周波数帯域（広帯域な周波数帯域）として使用する技術（周波数帯域集約；Spectrum aggregation、Carrier aggregation、Frequency aggregation等とも称される。）が提案されている。
具体的には、周波数帯域集約を用いた通信では、下りリンクキャリア要素毎に、ＰＢＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＭＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨを送信し、上りリンクキャリア要素毎にＰＵＳＣＨ、ＰＵＣＣＨ、ＰＲＡＣＨが割り当てられる。つまり、周波数帯域集約は、上りリンクと下りリンクにおいて、基地局装置と複数の移動局装置がＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ等を、複数のキャリア要素を用いて、複数のデータ情報や複数の制御情報を同時に送受信する技術である（非特許文献３第５章参照）。
しかしながら、従来の技術では、基地局装置と移動局装置は1組の上りリンクキャリア要素と下りリンクキャリア要素で無線通信を行なっていたため、基地局装置が移動局装置に複数の上りリンクキャリア要素と下りリンクキャリア要素を割り当てた場合に、パワーヘッドルームの送信をどのように制御するかは開示されていない。また、周波数帯域集約を行なうキャリア要素が属する周波数帯域や、移動局装置の送信アンテナや電力増幅器（Power Amplifier; PA）の構成（例えば、１つの送信アンテナで全ての上りリンクキャリア要素の信号を送信するか、上りリンクキャリア要素のグループ毎に異なる送信アンテナを用いて信号を送信するかなど）によって、効率的なパワーヘッドルームの送信の制御方法は異なる。
また、ある上りリンクキャリア要素のパワーヘッドルームを異なる上りリンクキャリア要素で送信しようとする場合に、パワーヘッドルームを送信するタイミングでＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックが割り当てられていないと、（１）式からパワーヘッドルームを算出することができないという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、周波数帯域集約を行なうキャリア要素が属する周波数帯域や、移動局装置の送信アンテナや電力増幅器の構成に応じて効率的なパワーヘッドルームの送信の制御を行なうことができる無線通信システム、移動局装置、基地局装置、無線通信方法および移動局装置の制御プログラムを提供することを目的とする。
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信システムは、複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムであって、前記移動局装置は、前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの送信用として見積もられた所定の電力値との差である電力余力値を管理し、複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視し、いずれかの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロス値が、所定の値以上変化した場合、前記基地局装置から設定された全ての下りリンクコンポーネントキャリアに対応する上りリンクの送信用の電力余力値の前記基地局装置に対する送信を決定することを特徴としている。
このように、基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視するので、移動局装置は、パスロスの変化を監視する下りリンクコンポーネントキャリアの数を減らすことができ、移動局装置のパスロスの変化を監視する際の負荷を減らすことが可能となり、全ての下りリンクコンポーネントキャリアでタイマーの管理を共通にすることができるためタイマーの管理が容易になる。
（２）また、本発明の移動局装置は、複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムに適用される移動局装置であって、前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの送信用として見積もられた所定の電力値との差である電力余力値を管理するパワーヘッドルーム制御部と、複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視するパスロス測定部と、を備え、前記パワーヘッドルーム制御部は、いずれかの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロス値が、所定の値以上変化した場合、前記基地局装置から設定された全ての下りリンクコンポーネントキャリアに対応する上りリンクの送信用の電力余力値の前記基地局装置に対する送信を決定することを特徴としている。
このように、複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視するので、移動局装置は、パスロスの変化を監視する下りリンクコンポーネントキャリアの数を減らすことができ、移動局装置のパスロスの変化を監視する際の負荷を減らすことが可能となり、全ての下りリンクコンポーネントキャリアでタイマーの管理を共通にすることができるためタイマーの管理が容易になる。
（３）また、本発明の移動局装置において、前記複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置からいずれか一つの下りリンクコンポーネントキャリアが通知され、前記パスロス測定部は、前記通知されたいずれか一つの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視することを特徴としている。
このように、移動局装置は、通知されたいずれか一つの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視するので、パスロスの変化を監視する下りリンクコンポーネントキャリアの数を減らすことができる。また、周波数帯域集約を行なう下りリンクコンポーネントキャリアが連続した周波数領域に構成される場合は、当該下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスから、他の下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを推定することができる。
（４）また、本発明の移動局装置において、前記パスロス測定部は、前記基地局装置から割り当てられたすべての下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視することを特徴としている。
このように、移動局装置は、基地局装置から割り当てられたすべての下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視するので、周波数領域において大きく離れた下りリンクコンポーネントキャリアのようにパスロスの影響の受け方が異なる場合に、効率的で、正確なパワーヘッドルームの制御が可能になる。
（５）また、本発明の移動局装置において、前記パワーヘッドルーム制御部は、前記電力余力値を送信する時点で、上りリンクコンポーネントキャリアに上りリンクの送信用の無線リソースが割り当てられていない場合、前記上りリンクコンポーネントキャリアに所定の量の無線リソースが割り当てられているとして、前記電力余力値を算出することを特徴としている。
このように、電力余力値を送信する時点で、上りリンクコンポーネントキャリアに上りリンクの送信用の無線リソースが割り当てられていない場合、上りリンクコンポーネントキャリアに所定の量の無線リソースが割り当てられているとして、電力余力値を算出するので、移動局装置は、割り当てられている場合と同様の方法でパワーヘッドルームを算出することができる。
（６）また、本発明の移動局装置において、前記パワーヘッドルーム制御部は、前記電力余力値を送信する時点で、前記電力余力値が対応する上りリンクコンポーネントキャリア以外の上りリンクコンポーネントキャリアで前記電力余力値を送信する場合、前記上りリンクコンポーネントキャリアに所定の量の無線リソースが割り当てられているとして、前記電力余力値を算出することを特徴としている。
このように、電力余力値が対応する上りリンクコンポーネントキャリア以外の上りリンクコンポーネントキャリアで電力余力値を送信する場合、上りリンクコンポーネントキャリアに所定の量の無線リソースが割り当てられているとして、電力余力値を算出するので、基地局装置が送信した上りリンクグラントの検出に移動局装置が失敗した場合にも、移動局装置と基地局装置との間でパワーヘッドルームの解釈が異なってしまうことを回避することができる。
（７）また、本発明の移動局装置において、前記移動局装置は、更に前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの制御情報送信用として見積もられた所定の電力値との差である第２電力余力値を管理し、前記パワーヘッドルーム制御部は、前記上りリンクコンポーネントキャリアに所定のフォーマットの無線リソースが割り当てられ、所定のビット数を送信するものとして、前記第２電力余力値を算出することを特徴としている。
このように、基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの制御情報送信用として見積もられた所定の電力値との差である第２電力余力値を管理するので、移動局装置は、ある上りリンクコンポーネントキャリアに対応するＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームを算出し基地局装置に送信することができ、基地局装置はＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームとＰＵＳＣＨのパワーヘッドルームからＰＵＳＣＨ送信用に割り当てる物理リソースブロックの数を制御することができる。
（８）また、本発明の基地局装置において、複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムに適用される基地局装置であって、（３）記載の移動局装置がパスロスを監視する下りリンクコンポーネントキャリアを設定し、設定した下りリンクコンポーネントキャリアを前記移動局装置に対して通知することを特徴としている。
このように、基地局装置が設定した下りリンクコンポーネントキャリアを移動局装置に対して通知するので、移動局装置は、通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視することができる。
（９）また、本発明の基地局装置において、複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムに適用される基地局装置であって、下りリンクコンポーネントキャリア毎にパスロス値を監視するための所定の値を設定し、前記設定した各所定の値を前記（４）記載の移動局装置に対して通知することを特徴としている。
このように、下りリンクコンポーネントキャリア毎にパスロス値を監視するための所定の値を設定するので、周波数領域において大きく離れた下りリンクコンポーネントキャリアのようにパスロスの影響の受け方が異なる場合に、効率的で、正確なパワーヘッドルームの制御が可能になる。
（１０）また、本発明の無線通信方法は、複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムの無線通信方法であって、前記移動局装置において、前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの送信用として見積もられた所定の電力値との差である電力余力値を管理し、複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視し、いずれかの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロス値が、所定の値以上変化した場合、前記基地局装置から設定された全ての下りリンクコンポーネントキャリアに対応する上りリンクの送信用の電力余力値の前記基地局装置に対する送信を決定することを特徴としている。
このように、移動局装置は、複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視するので、パスロスの変化を監視する下りリンクコンポーネントキャリアの数を減らすことができ、移動局装置のパスロスの変化を監視する際の負荷を減らすことが可能となり、全ての下りリンクコンポーネントキャリアでタイマーの管理を共通にすることができるためタイマーの管理が容易になる。
（１１）また、本発明の移動局装置の制御プログラムは、複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムに適用される移動局装置の制御プログラムであって、パワーヘッドルーム制御部において、前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの送信用として見積もられた所定の電力値との差である電力余力値を管理する処理と、パスロス測定部において、複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視する処理と、前記パワーヘッドルーム制御部において、いずれかの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロス値が、所定の値以上変化した場合、前記基地局装置から設定された全ての下りリンクコンポーネントキャリアに対応する上りリンクの送信用の電力余力値の前記基地局装置に対する送信を決定する処理と、を含む一連の処理が、コンピュータの読み取り可能および実行可能にコマンド化されたことを特徴としている。
このように、移動局装置は、いずれかの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロス値が、所定の値以上変化した場合、基地局装置から設定された全ての下りリンクコンポーネントキャリアに対応する上りリンクの送信用の電力余力値の基地局装置に対する送信を決定するので、パスロスの変化を監視する下りリンクコンポーネントキャリアの数を減らすことができ、移動局装置のパスロスの変化を監視する際の負荷を減らすことが可能となり、全ての下りリンクコンポーネントキャリアでタイマーの管理を共通にすることができるためタイマーの管理が容易になる。
本発明によれば、移動局装置は、周波数帯域集約を行なうキャリア要素が属する周波数帯域や、移動局装置の送信アンテナや電力増幅器の構成に応じて効率的なパワーヘッドルームの送信の制御を行なうことができる。
本発明の基地局装置３の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の移動局装置１の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の移動局装置１と基地局装置３の動作の一例を示すシーケンスチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るキャリア要素の構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るパワーヘッドルームの算出方法の一例を説明する図である。 本発明の無線通信システムの概念図である。 本発明の周波数帯域集約処理の一例を示す図である。 本発明のキャリア要素の構成の一例を示す図である。 本発明の下りリンクの無線フレームの構成の一例を示す概略図である。 本発明の上りリンクの無線フレームの構成の一例を示す概略図である。
近時、セルラー移動通信の無線アクセス方式および無線ネットワークの進化（LTE)、および、ＬＴＥより広帯域な周波数帯域を利用して、さらに高速なデータの通信を実現する無線アクセス方式および無線ネットワーク（LTE-A)が、第三世代パートナーシッププロジェクト（3rd Generation Partnership Project; 3GPP）において検討されている。ＬＴＥでは、基地局装置から移動局装置への無線通信（下りリンク）の通信方式として、マルチキャリア送信である直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM）方式が用いられる。また、移動局装置から基地局装置への無線通信（上りリンク）の通信方式として、シングルキャリア送信であるＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）方式が用いられる。
また、ＬＴＥにおいて、下りリンクでは、同期チャネル（Synchronization CHannel; SCH）、報知チャネル（Physical Broadcast CHannel; PBCH）、下りリンク制御チャネル（Physical Downlink Control CHannel; PDCCH）、下りリンク共用チャネル（Physical Downlink Shared CHannel; PDSCH）、マルチキャストチャネル（Physical Multicast CHannel; PMCH）、制御フォーマットインディケータチャネル（Physical Control Format Indicator CHannel; PCFICH）、ＨＡＲＱインディケータチャネル（Physical Hybrid automatic repeat request Indicator CHannel; PHICH）が割り当てられる。また、上りリンクでは、上りリンク共用チャネル（PUSCH）、上りリンク制御チャネル（Physical Uplink Control CHannel; PUCCH）、ランダムアクセスチャネル（Physical Random Access CHannel; PRACH）が割り当てられる。
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について詳しく説明する。
＜無線通信システムについて＞
図６は、本発明の無線通信システムの概念図である。図６において、無線通信システムは、移動局装置１Ａ〜１Ｃ、および基地局装置３を具備する。移動局装置１Ａ〜１Ｃと基地局装置３とは、後述する周波数帯域集約を用いた通信を行なう。図６は、基地局装置３から移動局装置１Ａ〜１Ｃへの無線通信（下りリンク）では、同期チャネル（Synchronization CHannel; SCH）、下りリンクパイロットチャネル（または、「下りリンクリファレンスシグナル（Downlink Reference Signal; DL RS）」とも称する。）、報知チャネル（Physical Broadcast CHannel; PBCH）、下りリンク制御チャネル（Physical Downlink Control CHannel; PDCCH）、下りリンク共用チャネル（Physical Downlink Shared CHannel; PDSCH）、マルチキャストチャネル（Physical Multicast CHannel; PMCH）、制御フォーマットインディケータチャネル（Physical Control Format Indicator CHannel; PCFICH）、ＨＡＲＱインディケータチャネル（Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel; PHICH）が割り当てられることを示す。
また、図６は、移動局装置１Ａ〜１Ｃから基地局装置３への無線通信（上りリンク）では、上りリンクパイロットチャネル（または、「上りリンクリファレンスシグナル（Uplink Reference Signal; UL RS)」とも称する。）、上りリンク制御チャネル（Physical Uplink Control CHannel; PUCCH）、上りリンク共用チャネル（Physical Uplink Shared CHannel; PUSCH）、ランダムアクセスチャネル（Physical Random Access CHannel; PRACH）が割り当てられることを示す。以下、移動局装置１Ａ〜１Ｃを移動局装置１という。
＜周波数帯域集約について＞
図７は、本発明の周波数帯域集約処理の一例を示す図である。図７において、横軸は周波数領域、縦軸は時間領域を示す。図７に示すように、下りリンクのサブフレームＤ１は、２０ＭＨｚの帯域幅を持った４つのキャリア要素（DCC-1; Downlink Component Carrier-1、DCC-2、DCC-3、DCC-4）のサブフレームによって構成されている。この下りリンクキャリア要素のサブフレーム各々には、格子状の線でハッチングした領域が示すＰＤＣＣＨが配置される領域と、ハッチングをしない領域が示すＰＤＳＣＨが配置される領域が時間多重される。例えば、基地局装置３は、ある下りリンクのサブフレームにおいて、４つの下りリンクキャリア要素のうち１つまたは複数の下りリンクキャリア要素のＰＤＳＣＨに信号を配置して、移動局装置１へ送信する。
一方、上りリンクのサブフレームＵ１は、２０ＭＨｚの帯域幅を持った２つのキャリア要素（UCC-1; Uplink Component Carrier-1、UCC-2）によって構成されている。この上りリンクキャリア要素のサブフレーム各々には、斜めの格子状の線でハッチングした領域が示すＰＵＣＣＨが配置される領域と、左斜線でハッチングした領域が示すＰＵＳＣＨが配置される領域とが配置される領域が周波数多重される。例えば、移動局装置１は、ある上りリンクのサブフレームにおいて、２つの上りリンクキャリア要素のうち１つまたは複数の上りリンクキャリア要素のＰＵＳＣＨに信号を配置して、基地局装置３へ送信する。
図８は、本発明のキャリア要素の構成の一例を示す図である。図８において、横軸は周波数領域を示しており、ＤＣＣ−１とＤＣＣ−２とＤＣＣ−３とＤＣＣ−４およびＵＣＣ−１とＵＣＣ−２は周波数領域において連続した周波数帯から構成される。図８のように、連続した周波数帯から下りリンクキャリア要素が構成される場合、各下りリンクキャリア要素で測定されるパスロスは近い値になる傾向がある。また、移動局装置１は、連続した周波数帯から構成される複数の下りリンクキャリア要素と複数の上りリンクキャリア要素の信号を１つのアンテナを用いて送受信することができる。
＜下りリンク無線フレームについて＞
図９は、本発明の下りリンクの無線フレームの構成の一例を示す概略図である。図９は、ある下りリンクキャリア要素における無線フレームの構成を示す。図９において、横軸は時間領域、縦軸は周波数領域である。図９に示すように、下りリンクキャリア要素の無線フレームは、複数の下りリンクの物理リソースブロック（Physical Resource Block; PRB）ペア（例えば、図９の破線で囲まれた領域）から構成されている。この下りリンクの物理リソースブロックペアは、無線リソースの割り当てなどの単位であり、予め決められた幅の周波数帯（PRB帯域幅；１８０kHz）および時間帯（２個のスロット＝１個のサブフレーム；１ms）からなる。
１個の下りリンクの物理リソースブロックペアは、時間領域で連続する２個の下りリンクの物理リソースブロック（PRB帯域幅×スロット）から構成される。１個の下りリンクの物理リソースブロック（図９において、太線で囲まれている単位）は、周波数領域において１２個のサブキャリア（１５kHz）から構成され、時間領域において７個のＯＦＤＭシンボル（７１μs）から構成される。
時間領域においては、７個のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボル（７１μs）から構成されるスロット（０．５ms）、２個のスロットから構成されるサブフレーム（１ms）、１０個のサブフレームから構成される無線フレーム（１０ms）がある。周波数領域においては、下りリンクキャリア要素の帯域幅に応じて複数の下りリンクの物理リソースブロックが配置される。尚、１個のサブキャリアと１個のＯＦＤＭシンボルから構成されるユニットを下りリンクのリソースエレメントと称する。
以下、下りリンクの無線フレーム内に割り当てられるチャネルについて説明をする。下りリンクの各サブフレームでは、例えば、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、および下りリンクリファレンスシグナルが割り当てられる。まず、ＰＤＣＣＨについて説明をする。ＰＤＣＣＨはサブフレームの先頭のＯＦＤＭシンボルから（左斜線でハッチングされた領域）配置される。尚、ＰＤＣＣＨが配置されるＯＦＤＭシンボルの数はサブフレーム毎に異なる。ＰＤＣＣＨには、下りリンクアサインメント（Downlink assignment、またDL grantとも称する。）、上りリンクグラント（Uplink grant）などの情報フォーマットで構成される、通信の制御に用いられる情報である下りリンク制御情報（Downlink Control Information; DCI）の信号が配置される。
尚、下りリンクアサインメントは、ＰＤＳＣＨに対する変調方式を示す情報、符号化方式を示す情報、無線リソースの割り当てを示す情報、ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat Request）に関する情報、ＴＰＣコマンドなどから構成される。また、上りリンクグラントは、ＰＵＳＣＨに対する変調方式を示す情報、符号化方式を示す情報、無線リソースの割り当てを示す情報、ＨＡＲＱに関する情報、ＴＰＣコマンドなどから構成される。尚、ＨＡＲＱとは、例えば、移動局装置１（基地局装置３）がデータ情報の復号の成否（ACK/NACK）を基地局装置３（移動局装置１）に送信し、移動局装置１（基地局装置３）が誤りによりデータ情報を復号できない（NACK）場合に基地局装置３（移動局装置１）が信号を再送し、移動局装置１（基地局装置３）が再度受信した信号とすでに受信した信号との合成信号に対して復号処理を行なう技術である。
次に、ＰＤＳＣＨについて説明をする。ＰＤＳＣＨはサブフレームのＰＤＣＣＨが配置されるＯＦＤＭシンボル以外のＯＦＤＭシンボル（ハッチングされない領域）に配置される。ＰＤＳＣＨには、データ情報（トランスポートブロック; Transport Block）の信号（データ信号という）が配置される。ＰＤＳＣＨの無線リソースは、下りリンクアサインメントを用いて割り当てられ、この下りリンクアサインメントを含むＰＤＣＣＨと同一の下りリンクのサブフレームに配置される。下りリンクリファレンスシグナルについては、説明の簡略化のため図９において図示を省略するが、下りリンクリファレンスシグナルは周波数領域と時間領域において分散して配置される。
＜上りリンク無線フレームについて＞
図１０は、本発明の上りリンクの無線フレームの構成の一例を示す概略図である。図１０は、ある上りリンクキャリア要素における無線フレームの構成を示す。図１０において、横軸は時間領域、縦軸は周波数領域である。図１０に示すように、上りリンクキャリア要素の無線フレームは、複数の上りリンクの物理リソースブロックペア（例えば、図１０の破線で囲まれた領域）から構成されている。この上りリンクの物理リソースブロックペアは、無線リソースの割り当てなどの単位であり、予め決められた幅の周波数帯（PRB帯域幅；１８０kHz）および時間帯（２個のスロット＝１個のサブフレーム；１ms）からなる。
１個の上りリンクの物理リソースブロックペアは、時間領域で連続する２個の上りリンクの物理リソースブロック（PRB帯域幅×スロット）から構成される。１個の上りリンクの物理リソースブロック（図１０において、太線で囲まれている単位）は、周波数領域において１２個のサブキャリア（１５kHz）から構成され、時間領域において７個のＳＣ−ＦＤＭＡシンボル（７１μs）から構成される。時間領域においては、７個のＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）シンボル（７１μs）から構成されるスロット（０．５ms）、２個のスロットから構成されるサブフレーム（１ms）、１０個のサブフレームから構成される無線フレーム（１０ms）がある。周波数領域においては、上りリンクキャリア要素の帯域幅に応じて複数の上りリンクの物理リソースブロックが配置される。尚、１個のサブキャリアと１個のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルから構成されるユニットを上りリンクのリソースエレメントと称する。
以下、上りリンクの無線フレーム内に割り当てられるチャネルについて説明をする。上りリンクの各サブフレームでは、例えば、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、および上りリンクリファレンスシグナルが割り当てられる。まず、ＰＵＣＣＨについて説明をする。ＰＵＣＣＨは、上りリンクキャリア要素の帯域幅の両端の上りリンクの物理リソースブロックペア（左斜線でハッチングされた領域）に割り当てられる。ＰＵＣＣＨには、下りリンクのチャネル品質を示すチャネル品質情報（Channel Quality Information）、上りリンクの無線リソースの割り当ての要求を示すスケジューリング要求（Scheduling Request; SR）、ＰＤＳＣＨに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫなど、通信の制御に用いられる情報である上りリンク制御情報（Uplink Control Information; UCI）の信号が配置される。
次に、ＰＵＳＣＨについて説明をする。ＰＵＳＣＨは、ＰＵＣＣＨが配置される上りリンクの物理リソースブロック以外の上りリンクの物理リソースブロックペア（ハッチングされない領域）に割り当てられる。ＰＵＳＣＨには、上りリンク制御情報、および上りリンク制御情報以外の情報であるデータ情報（トランスポートブロック; Transport Block）の信号が配置される。ＰＵＳＣＨの無線リソースは、上りリンクグラントを用いて割り当てられ、この上りリンクグラントを含むＰＤＣＣＨを受信したサブフレームから所定の時間後のサブフレームの上りリンクのサブフレームに配置される。上りリンクリファレンスシグナルは、ＰＵＣＣＨやＰＵＳＣＨと時間多重されるが、説明の簡略化のため詳細な説明は省略する。
＜基地局装置３の構成について＞
図１は、本発明の基地局装置３の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、基地局装置３は、上位層処理部１０１、制御部１０３、受信部１０５、送信部１０７、および、送受信アンテナ１０９、を含んで構成される。また、上位層処理部１０１は、無線リソース制御部１０１１とパワーヘッドルーム設定部１０１３を含んで構成される。また、受信部１０５は、復号化部１０５１、復調部１０５３、多重分離部１０５５と無線受信部１０５７を含んで構成される。また、送信部１０７は、符号化部１０７１、変調部１０７３、多重部１０７５、無線送信部１０７７と下りリンクリファレンスシグナル生成部１０７９を含んで構成される。尚、図１では、基地局装置３が複数の下りリンクキャリア要素の送信、および複数の上りリンクキャリア要素の受信を１つの送受信アンテナ１０９で行なう。
上位層処理部１０１は、下りリンクキャリア要素毎のデータ情報を、送信部１０７に出力する。また、上位層処理部１０１は、パケットデータ統合プロトコル（Packet Data Convergence Protocol; PDCP）層、無線リンク制御（Radio Link Control; RLC）層、無線リソース制御（Radio Resource Control; RRC）層の処理を行なう。上位層処理部１０１が備える無線リソース制御部１０１１は、基地局装置３が無線通信に用いることのできる下りリンクキャリア要素と上りリンクキャリア要素の数、および移動局装置１が同時に送信、または受信することのできる下りリンクキャリア要素と上りリンクキャリア要素の数などに応じて、複数の上りリンクキャリア要素と下りリンクキャリア要素を移動局装置１に割り当てる。
また、無線リソース制御部１０１１は、各下りリンクキャリア要素の各チャネルに配置する情報を生成、または上位ノードから取得し、送信部１０７に出力する。また、無線リソース制御部１０１１は、移動局装置１に割り当てた上りリンクキャリア要素の無線リソースの中から、移動局装置１がＰＵＳＣＨ（データ情報）を配置する無線リソースを移動局装置１に割り当てる。また、無線リソース制御部１０１１は、下りリンクキャリア要素の無線リソースの中から、ＰＤＳＣＨ（データ情報）を配置する無線リソースを決定する。無線リソース制御部１０１１は、当該無線リソースの割り当てを示す下りリンクアサインメントと上りリンクグラントを生成し、送信部１０７を介して移動局装置１に送信する。
尚、無線リソース制御部１０１１は、移動局装置１から受信したＰＵＳＣＨに対する電力余力値（パワーヘッドルーム）に基づき、当該移動局装置１に割り当てるＰＵＳＣＨの無線リソースの量を制御する。以下、第１の実施形態から第４の実施形態においてＰＵＳＣＨに対するパワーヘッドルームを単にパワーヘッドルームと称する。具体的には、基地局装置３は、移動局装置１から受信したパワーヘッドルームが正の場合には移動局装置１の送信電力に余裕があると判断し、当該移動局装置１により多くのＰＵＳＣＨ送信用の無線リソースを割り当て、移動局装置１から受信したパワーヘッドルームが負の場合には移動局装置１の最大送信電力値を超える送信電力を移動局装置１に要求していたと判断し、当該移動局装置１により少ないＰＵＳＣＨ送信用の無線リソースを割り当てる。
また、無線リソース制御部１０１１は、移動局装置１からＰＵＣＣＨで通知された上りリンク制御情報（ACK/NACK、チャネル品質情報、スケジューリング要求）、および移動局装置１から通知されたバッファの状況や無線リソース制御部１０１１が設定した移動局装置１各々の各種設定情報に基づき、受信部１０５および送信部１０７の制御を行なうために制御情報を生成し、制御部１０３に出力する。
パワーヘッドルーム設定部１０１３は、移動局装置１毎にｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒ、ｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅ、ｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅおよびパワーヘッドルームの制御をするためにパスロスを監視（monitor）する下りリンクキャリア要素、上りリンクキャリア要素毎の最大送信電力値を設定し、前記設定に関する情報を生成し、送信部１０７を介して移動局装置１に送信する。尚、最大送信電力値とは、移動局装置１が上りリンクのチャネルを送信する際に使うことのできる最大の電力値である。また、パワーヘッドルーム設定部１０１３は、上りリンクキャリア要素毎に移動局装置１がパワーヘッドルームを送信しないよう設定することもできる。
制御部１０３は、上位層処理部１０１からの制御情報に基づいて、受信部１０５、および送信部１０７の制御を行なう制御信号を生成する。制御部１０３は、生成した制御信号を受信部１０５、および送信部１０７に出力して受信部１０５、および送信部１０７の制御を行なう。
受信部１０５は、制御部１０３から入力された制御信号に従って、送受信アンテナ１０９を介して移動局装置１から受信した受信信号を分離、復調、復号し、復号した情報を上位層処理部１０１に出力する。無線受信部１０５７は、送受信アンテナ１０９を介して受信した各上りリンクキャリア要素の信号を、中間周波数に変換し（ダウンコンバート）、不要な周波数成分を除去し、信号レベルが適切に維持されるように増幅レベルを制御し、受信した信号の同相成分および直交成分に基づいて、直交復調し、直交復調されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。無線受信部１０５７は、変換したディジタル信号からガードインターバル（Guard Interval; GI）に相当する部分を除去する。無線受信部１０５７は、ガードインターバルを除去した信号に対して高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform; FFT）を行ない、周波数領域の信号を抽出し多重分離部１０５５に出力する。
多重分離部１０５５は、無線受信部１０５７から入力された信号を上りリンクキャリア要素毎に、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、上りリンクリファレンスシグナルなどの信号に、それぞれ分離する。尚、この分離は、予め基地局装置３が決定して各移動局装置１に通知した無線リソースの割当情報に基づいて行なわれる。また、多重分離部１０５５は、分離した上りリンクリファレンスシグナルから伝搬路の推定値を求め、上りリンク制御チャネルと上りリンク共用チャネルの伝搬路の補償を行なう。
復調部１０５３は、ＰＵＳＣＨを逆離散フーリエ変換（Inverse Discrete Fourier Transform; IDFT）し、変調シンボルを取得し、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの変調シンボルそれぞれに対して、２位相偏移変調（Binary Phase Shift Keying; BPSK）、４相位相偏移変調（Quadrature Phase Shift Keying; QPSK）、１６値直交振幅変調（16Quadrature Amplitude Modulation; 16QAM）、６４値直交振幅変調（64Quadrature Amplitude Modulation; 64QAM）等の予め定められた、または基地局装置３が移動局装置１各々に上りリンクグラントで予め通知した変調方式を用いて受信信号の復調を行なう。復号化部１０５１は、復調したＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの符号化ビットを、予め定められた符号化方式の、予め定められた、または基地局装置３が移動局装置１に上りリンクグラントで予め通知した符号化率で復号を行ない、復号したデータ情報と、上りリンク制御情報を上位層処理部１０１へ出力する。
送信部１０７は、制御部１０３から入力された制御信号に従って、下りリンクリファレンスシグナルを生成し、上位層処理部１０１から入力されたデータ情報、下りリンク制御情報を符号化、および変調し、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、および下りリンクリファレンスシグナルを多重して、送受信アンテナ１０９を介して移動局装置１に信号を送信する。符号化部１０７１は、上位層処理部１０１から入力された下りリンクキャリア要素各々の下りリンク制御情報、およびデータ情報を、ターボ符号化、畳込み符号化、ブロック符号化等の符号化を行なう。変調部１０７３は、符号化ビットをＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の変調方式で変調する。下りリンクリファレンスシグナル生成部１０７９は、基地局装置３を識別するためのセル識別子（Cell ID）などを基に予め定められた規則で求まる、移動局装置１が既知の系列を下りリンクリファレンスシグナルとして生成する。多重部１０７５は、変調した各チャネルと生成した下りリンクリファレンスシグナルを多重する。
無線送信部１０７７は、多重した変調シンボルを逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform; IFFT）して、ＯＦＤＭ方式の変調を行ない、ＯＦＤＭ変調されたＯＦＤＭシンボルにガードインターバルを付加し、ベースバンドのディジタル信号を生成し、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号から中間周波数の同相成分および直交成分を生成し、中間周波数帯域に対する余分な周波数成分を除去し、中間周波数の信号を高周波数の信号に変換（アップコンバート）し、余分な周波数成分を除去し、電力増幅し、送受信アンテナ１０９に出力して送信する。
＜移動局装置１の構成について＞
図２は、本発明の移動局装置１の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、移動局装置１は、上位層処理部２０１、制御部２０３、受信部２０５、送信部２０７、パスロス測定部２０９、および、送受信アンテナ２１１、を含んで構成される。また、上位層処理部２０１は、無線リソース制御部２０１１、送信電力制御部２０１３とパワーヘッドルーム制御部２０１５を含んで構成される。また、受信部２０５は、復号化部２０５１、復調部２０５３、多重分離部２０５５と無線受信部２０５７を含んで構成される。また、送信部２０７は、符号化部２０７１、変調部２０７３、多重部２０７５と無線送信部２０７７と上りリンクリファレンスシグナル生成部２０７９を含んで構成される。尚、図２では、移動局装置１が複数の下りリンクキャリア要素の受信、および複数の上りリンクキャリア要素の送信を１つの送受信アンテナ２１１で行なう。
上位層処理部２０１は、ユーザの操作等により生成された上りリンクキャリア要素毎のデータ情報を、送信部２０７に出力する。また、上位層処理部２０１は、パケットデータ統合プロトコル層、無線リンク制御層、無線リソース制御層の処理を行なう。上位層処理部２０１が備える無線リソース制御部２０１１は、自装置が割り当てられた下りリンクキャリア要素と上りリンクキャリア要素などの各種設定情報の管理を行なう。また、無線リソース制御部２０１１は、各上りリンクキャリア要素の各チャネルに配置する情報を生成し、上りリンクキャリア要素毎に送信部２０７に出力する。無線リソース制御部２０１１は、基地局装置３からＰＤＣＣＨで通知された下りリンク制御情報（例えば、下りリンクアサインメント、上りリンクグラント）、および無線リソース制御部２０１１が管理する自装置の各種設定情報に基づき、受信部２０５、および送信部２０７の制御を行なうために制御情報を生成し、制御部２０３に出力する。
上位層処理部２０１が備える送信電力制御部２０１３は、下りリンクアサインメントによって通知されるＰＵＳＣＨの変調方式や無線リソースの割り当て、ＴＰＣコマンド、パスロス測定部２０９から入力される下りリンクキャリア要素のパスロス、基地局装置３から通知されるパラメータなどによって、基地局装置３において上りリンクキャリア要素毎に所定の通信品質を満たすための送信電力Ｐreq、および移動局装置１が実際に用いるＰＵＳＣＨの送信電力ＰＰＵＳＣＨ（ｉ）が（１）式に基づいて算出される。ＰＵＳＣＨの送信電力は、ＰＵＳＣＨに配置されるＵＬ−ＳＣＨ（Uplink Shared CHannel）の送信電力と表現することもできる。ＵＬ−ＳＣＨはＰＵＳＣＨで送信されるトランスポートチャネルである。
送信電力制御部２０１３は、パワーヘッドルーム制御部２０１５からパワーヘッドルームを算出するよう指示されると、（２）式に基づいて基地局装置３から割り当てられた全ての上りリンクキャリア要素のパワーヘッドルームを算出し、送信部２０７を介して基地局装置３に送信する。尚、パワーヘッドルームを算出する際のＭＰＵＳＣＨは、パワーヘッドルームを送信するタイミングに上りリンクキャリア要素各々に割り当てられたＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックの数とする。また、上りリンクキャリア要素毎に算出したパワーヘッドルームをまとめて１つのＭＡＣ（Medium Access Control）ＣＥ（Control Element）として構成する。
上位層処理部２０１が備えるパワーヘッドルーム制御部２０１５は、基地局装置３から通知された１つの下りリンクキャリア要素、または移動局装置１が最初にアクセスした下りリンクキャリア要素のパスロスの変化を監視し、基地局装置３から通知された２つのタイマー（periodicPHR-TimerとprohibitPHR-Timer）と１つの値ｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅを用いてパワーヘッドルームの送信を制御する。移動局装置１は、以下に記載の項目の少なくとも１つに当てはまる場合にパワーヘッドルームの送信を決定する。パワーヘッドルームの送信を決定することを、パワーヘッドルームレポートをトリガーするとも言う。
「ｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒが終了しており、更に初期送信として上りリンクの無線リソース（PUSCH）でパワーヘッドルームを送信してから基地局装置３から通知された１つの下りリンクキャリア要素、または移動局装置１が最初にアクセスした下りリンクキャリア要素において、ｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅ[dB]以上パスロスが変化した場合」
「ｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒが終了した場合」
「上位層によってパワーヘッドルームの送信機能が設定または再設定され、パワーヘッドルームの送信ができない設定ではない場合」
移動局装置１が初期送信に用いる上りリンクの無線リソース（PUSCH）を割り当てられたタイミングで、パワーヘッドルームの送信を決定しており、更に、データ信号の優先度からパワーヘッドルームをＰＵＳＣＨで送信すると決定した場合、送信電力制御部２０１３に、パワーヘッドルームを算出し、送信部２０７に出力するよう指示をする。また、ｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−ＴｉｍｅｒとｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒをスタートまたは再スタートさせる。
制御部２０３は、上位層処理部２０１からの制御情報に基づいて、受信部２０５、および送信部２０７の制御を行なう制御信号を生成する。制御部２０３は、生成した制御信号を受信部２０５、および送信部２０７に出力して受信部２０５、および送信部２０７の制御を行なう。
受信部２０５は、制御部２０３から入力された制御信号に従って、送受信アンテナ２１１を介して基地局装置３から受信した受信信号を、分離、復調、復号し、復号した情報を上位層処理部２０１に出力する。無線受信部２０５７は、各受信アンテナを介して受信した各下りリンクキャリア要素の信号を、中間周波数に変換し（ダウンコンバート）、不要な周波数成分を除去し、信号レベルが適切に維持されるように増幅レベルを制御し、受信した信号の同相成分および直交成分に基づいて、直交復調し、直交復調されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。無線受信部２０５７は、変換したディジタル信号からガードインターバルに相当する部分を除去し、ガードインターバルを除去した信号に対して高速フーリエ変換を行ない、周波数領域の信号を抽出する。
多重分離部２０５５は、抽出した信号を下りリンクキャリア要素毎に、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、および下りリンクリファレンスシグナルに、それぞれ分離する。尚、この分離は、下りリンクアサインメントで通知された無線リソースの割り当て情報などに基づいて行なわれる。また、多重分離部２０５５は、分離した下りリンクリファレンスシグナルから伝搬路の推定値を求め、ＰＤＣＣＨとＰＤＳＣＨの伝搬路の補償を行なう。また、多重分離部２０５５は、分離した下りリンクリファレンスシグナルをパスロス測定部２０９に出力する。
復調部２０５３は、ＰＤＣＣＨに対して、ＱＰＳＫ変調方式の復調を行ない、復号化部２０５１へ出力する。復号化部２０５１は、ＰＤＣＣＨの復号を試み、復号に成功した場合、復号した下りリンク制御情報を上位層処理部２０１に出力する。復調部２０５３は、ＰＤＳＣＨに対して、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の下りリンクアサインメントで通知された変調方式の復調を行ない、復号化部２０５１へ出力する。復号化部２０５１は、下りリンクアサインメントで通知された符号化率に対する復号を行ない、復号したデータ情報を上位層処理部２０１へ出力する。
パスロス測定部２０９は、多重分離部２０５５から入力された下りリンクリファレンスシグナルから下りリンクキャリア要素毎にパスロスを測定し、測定したパスロスを上位層処理部２０１へ出力する。
送信部２０７は、制御部２０３から入力された制御信号に従って、上りリンクリファレンスシグナルを生成し、上位層処理部２０１から入力されたデータ情報を符号化および変調し、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、および生成した上りリンクリファレンスシグナルを多重して、送受信アンテナ２１１を介して基地局装置３に送信する。符号化部２０７１は、上位層処理部２０１から入力された各上りリンクキャリア要素の上りリンク制御情報、およびデータ情報を、ターボ符号化、畳込み符号化、ブロック符号化等の符号化を行なう。変調部２０７３は、符号化部２０７１から入力された符号化ビットをＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の変調方式で変調する。
上りリンクリファレンスシグナル生成部２０７９は、基地局装置３を識別するためのセル識別子などを基に予め定められた規則で求まる、基地局装置３が既知の系列を上りリンクリファレンスシグナルとして生成する。多重部２０７５は、ＰＵＳＣＨの変調シンボルを並列に並び替えてから離散フーリエ変換（Discrete Fourier Transform; DFT）し、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの信号と生成した上りリンクリファレンスシグナルを多重する。無線送信部２０７７は、多重した信号を逆高速フーリエ変換して、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の変調を行ない、ＳＣ−ＦＤＭＡ変調されたＳＣ−ＦＤＭＡシンボルにガードインターバルを付加し、ベースバンドのディジタル信号を生成し、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号から中間周波数の同相成分および直交成分を生成し、中間周波数帯域に対する余分な周波数成分を除去し、中間周波数の信号を高周波数の信号に変換（アップコンバート）し、余分な周波数成分を除去し、電力増幅し、送受信アンテナ２１１に出力して送信する。
＜無線通信システムの動作について＞
図３は、本発明の移動局装置１と基地局装置３の動作の一例を示すシーケンスチャートである。基地局装置３は、上りリンクキャリア要素毎の最大送信電力値、ｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒ、ｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒ、ｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅおよびパワーヘッドルームの制御をするためにパスロスを監視（monitor）する下りリンクキャリア要素などのパワーヘッドルームに関する設定を含む情報を移動局装置１に通知する（ステップＳ１００）。移動局装置１は、基地局装置３から通知された下りリンクキャリア要素のパスロスを監視し、基地局装置３から通知されたｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒ、ｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒの管理をする（ステップＳ１０１）。
移動局装置１は、基地局装置３から通知された下りリンクキャリア要素のパスロスを監視し、ｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒが終了しており、更に初期送信として上りリンクの無線リソース（PUSCH）でパワーヘッドルームを送信してから基地局装置３から通知された下りリンクキャリア要素において、ｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅ [dB]以上パスロスが変化した場合、またはｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒが終了した場合、または上位層によってパワーヘッドルームの送信機能が設定または再設定され、パワーヘッドルームの送信ができない設定ではない場合にパワーヘッドルームの送信を決定する（ステップＳ１０２）。
基地局装置３は、移動局装置１に初期送信用のＰＵＳＣＨの無線リソース割り当てなどを示す上りリンクグラントを送信する（ステップＳ１０３）。移動局装置１は、パワーヘッドルームの送信を決定していて、初期送信用のＰＵＳＣＨの無線リソースが割り当てられた場合に、基地局装置３に割り当てられた全ての上りリンクキャリア要素に対するパワーヘッドルームを算出する（ステップＳ１０４）。後述するが、ステップＳ１０４において、上りリンクキャリア要素に初期送信または再送信用の無線リソースを割り当てられていない場合、当該上りリンクキャリア要素に所定の数の物理リソースブロックが割り当てられているとしてパワーヘッドルームを算出する。
移動局装置１は、算出したパワーヘッドルームを初期送信用の無線リソースを割り当てられたＰＵＳＣＨを用いて送信し（ステップＳ１０５）、ｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−ＴｉｍｅｒとｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒをスタートまたは再スタートさせる（ステップＳ１０６）。基地局装置３は、ステップＳ１０３で移動局装置１に無線リソースを割り当てたＰＵＳＣＨを受信し、パワーヘッドルームを取得する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０６、ステップＳ１０７の後、パワーヘッドルームの送受信に関する処理を終了し、移動局装置１はステップＳ１０１のパスロスの監視とタイマーの管理に戻る。
尚、本実施形態では、基地局装置３が移動局装置１に周波数帯域集約を行なう上りリンクキャリア要素を通知したが、基地局装置３は移動局装置１に無線通信に用いる下りリンクキャリア要素のみを通知し、移動局装置１は通知された下りリンクキャリア要素が対応する上りリンクキャリア要素を周波数帯域集約に用いるようにしてもよい。この場合、下りリンクキャリア要素に対応する上りリンクキャリア要素を示す情報が基地局装置３から移動局装置１に通知、または報知される。
図８で示したように、周波数帯域集約を行なう下りリンクキャリア要素が連続した周波数領域に構成される場合は、当該下りリンクキャリア要素のパスロスは近い値になり、いずれかの下りリンクキャリア要素のパスロスがわかれば、他の下りリンクキャリア要素のパスロスを推定することができる。このため、移動局装置１が１つの下りリンクキャリア要素のパスロスを測定し、当該１つの下りリンクキャリア要素においてパワーヘッドルームの制御のためのパスロスの変化の監視を行なうだけで良くなる。
このように、本実施形態によれば、移動局装置１は、上りリンクキャリア要素ごとに定められる最大送信電力値と上りリンクの送信用に見積もられる所定の電力値との差であるパワーヘッドルームを管理し、複数の下りリンクキャリア要素の内、所定の下りリンクキャリア要素のパスロスを監視し、ある下りリンクキャリア要素のパスロスが、所定の値以上変化した場合に、基地局装置３から設定された全ての下りリンクキャリア要素に対応する上りリンクの送信用のパワーヘッドルームの送信を決定する。これにより、移動局装置１がパスロスの変化を監視する下りリンクキャリア要素の数を減らすことができるため、移動局装置１のパスロスの変化を監視する際の負荷を減らすことができ、全ての下りリンクキャリア要素でタイマーの管理を共通にすることができるためタイマーの管理が容易になる。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態では、移動局装置１が基地局装置３に割り当てられた下りリンクキャリア要素全てのパスロスの変化を監視する場合について説明する。本実施形態に係る無線通信システムと第１の実施形態に係る無線通信システムとを比較すると、移動局装置１の上位層処理部２０１および基地局装置３の上位層処理部１０１が異なる。しかし、他の構成要素が持つ構成および機能は、第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と同じ機能についての説明は省略する。
第１の実施形態の基地局装置３の上位層処理部１０１のパワーヘッドルーム設定部１０１３と比較すると、本実施形態の基地局装置３の上位層処理部１０１のパワーヘッドルーム設定部１０１３は、パワーヘッドルームの制御をするためにパスロスを監視する下りリンクキャリア要素を設定しないこと、下りリンクキャリア要素毎に異なるｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅを設定することが異なる。本実施形態に係るパワーヘッドルーム設定部１０１３が持つ他の機能は、第１の実施形態に係るパワーヘッドルーム設定部１０１３と同じであるので、第１の実施形態と同じ機能についての説明は省略する。
第１の実施形態の移動局装置１の上位層処理部２０１のパワーヘッドルーム制御部２０１５と比較すると、本実施形態の移動局装置１の上位層処理部２０１のパワーヘッドルーム制御部２０１５は、基地局装置３から割り当てられた全ての下りリンクキャリア要素のパスロスの変化を監視することが異なる。また、以下に記載の項目に当てはまる場合にパワーヘッドルームの送信を決定することが異なる。
「ｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒが終了しており、更に初期送信としてパワーヘッ
ドルームを送信してから、基地局装置３から割り当てられた下りリンクキャリア要素の
内、少なくとも１つの下りリンクキャリア要素において、下りリンクキャリア要素毎に
設定されたｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅ[dB]以上パスロスが変化した場合」
本実施形態に係るパワーヘッドルーム制御部２０１５が持つ他の機能は、第１の実施形態に係るパワーヘッドルーム制御部２０１５と同じであるので、第１の実施形態と同じ機能についての説明は省略する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係るキャリア要素の構成の一例を示す図である。図４において、横軸は周波数領域を示しており、ＤＣＣ−１とＤＣＣ−２とＵＣＣ−１は周波数領域において連続した周波数帯のキャリア要素から構成され、ＤＣＣ−３とＤＣＣ−４とＵＣＣ−２は周波数領域において連続した周波数帯のキャリア要素から構成され、ＤＣＣ−１とＤＣＣ−２とＵＣＣ−１のグループと、ＤＣＣ−３とＤＣＣ−４とＵＣＣ−２のグループは周波数領域において離れた周波数領域に構成される。
このように、周波数領域において大きく離れた下りリンクキャリア要素はパスロスの影響の受け方が異なるため、本実施形態のように下りリンクキャリア要素毎に異なるｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅを設定することで効率的なパワーヘッドルームの制御が可能になる。例えば、移動局装置１が移動することでパスロスが変動しやすい下りリンクキャリア要素には大きい値のｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅを設定し、パスロスが変動しにくい下りリンクキャリア要素には小さい値のｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅを設定してもよい。
また、図４のように下りリンクキャリア要素の周波数が大きく離れている場合、移動局装置１は、複数の下りリンクキャリア要素の信号を異なるアンテナと電力増幅器を用いて送信するかもしれない。例えば、図４においてＤＣＣ−１とＤＣＣ−２とＵＣＣ−１、およびＤＣＣ−３とＤＣＣ−４とＵＣＣ−２では信号の送受信に使われる移動局装置１の送受信アンテナ２１１と電力増幅器は異なる。このように、下りリンクキャリア要素によって異なる送受信アンテナ２１１−１、２１１−２を使う場合、アンテナ利得の不均衡が生じることがある。例えば、一部のアンテナのみ障害物の影響でパスロスが急激に変動することが考えられるため、移動局装置１が基地局装置３に無線通信に用いるために設定された全ての下りリンクキャリア要素のパスロスの変化を監視することで、正確なパワーヘッドルームの送信の制御を行なうことができる。
尚、基地局装置３が、移動局装置１がどのような送受信アンテナ２１１構成で無線通信を行なっているか判断できない場合にも、一部の下りリンクキャリア要素のパスロスのみ急激に変動する可能性があるため、移動局装置１は基地局装置３に割り当てられた全ての下りリンクキャリア要素のパスロスの変化を監視するようにすることで、移動局装置１の送受信アンテナ２１１の構成に係らず、正確なパワーヘッドルームの送信の制御を行なうことができる。
尚、第１の実施形態では移動局装置１が１つの下りリンクキャリア要素のパスロスの変化を監視し、第２の実施形態では移動局装置１が基地局装置３に設定された全ての下りリンクキャリア要素のパスロスを監視するが、基地局装置３が移動局装置１の送受信アンテナ２１１の構成に応じてパスロスの変化を監視する下りリンクキャリア要素の数を設定し、移動局装置１に通知するようにしてもよい。この場合、移動局装置１が自装置の送受信アンテナ２１１の構成を示す情報を基地局装置３に送信するか、基地局装置３が移動局装置１から受信するパワーヘッドルームなどの情報から移動局装置１の送受信アンテナ２１１の構成について推測する必要がある。これにより、移動局装置１の送受信アンテナ２１１の構成に応じた効率的なパワーヘッドルームの送信の制御ができるようになる。
尚、第１の実施形態、および第２の実施形態では、上りリンクキャリア要素毎にパワーヘッドルームを算出したが、移動局装置１の最大送信電力値から、移動局装置１が具備する送受信アンテナ２１１および電力増幅器が対応する上りリンクキャリア要素の上りリンクの送信用に見積もられる所定の電力値の合計を減算した値をパワーヘッドルームとして算出してもよい。これにより、基地局装置３は移動局装置１が具備する電力増幅器毎の電力余力を認識することができ、移動局装置１の電力増幅器の構成に応じた上りリンクの電力制御を行なうことができる。
尚、第１の実施形態、および第２の実施形態では、移動局装置１が基地局装置３に割り当てられた全ての上りリンクキャリア要素、または基地局装置３に割り当てられた下りリンクキャリア要素に対応する全ての上りリンクキャリア要素のパワーヘッドルームを1つのＭＡＣ ＣＥとして構成したが、パワーヘッドルーム毎に異なるＭＡＣ ＣＥを構成してもよい。この場合、パワーヘッドルーム制御部２０１５は、パワーヘッドルームを含む全てのＭＡＣ ＣＥを送信した場合にｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−ＴｉｍｅｒとｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒをスタートまたは再スタートさせる。つまり、パワーヘッドルーム制御部２０１５は、一部の上りリンクキャリア要素のパワーヘッドルームを送信してもｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−ＴｉｍｅｒとｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒをスタートおよび再スタートしない。または、ｄｌ−ＰａｔｈｌｏｓｓＣｈａｎｇｅ[dB]以上パスロスが変化した下りリンクキャリア要素に対応する上りリンクキャリア要素に関するパワーヘッドルームを全て送信した場合にｐｅｒｉｏｄｉｃＰＨＲ−ＴｉｍｅｒとｐｒｏｈｉｂｉｔＰＨＲ−Ｔｉｍｅｒをスタートまたは再スタートさせてもよい。
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。本発明の第３の実施形態では、移動局装置１が、ある上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを送信するタイミングで当該上りリンクキャリア要素にＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックが割り当てられていない場合にパワーヘッドルームを算出する方法について説明する。本実施形態に係る無線通信システムと第１の実施形態に係る無線通信システムとを比較すると、移動局装置１の送信電力制御部２０１３および基地局装置３の無線リソース制御部１０１１が異なる。しかし、他の構成要素が持つ構成および機能は、第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と同じ機能についての説明は省略する。
第１の実施形態において、移動局装置１の送信電力制御部２０１３は、（２）式からパワーヘッドルームを算出する際のＭＰＵＳＣＨは、パワーヘッドルームを送信するタイミングにおいてパワーヘッドルームが対応する上りリンクキャリア要素に割り当てられたＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックの数とする。しかしながら、ある上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを送信するタイミング（つまり、移動局装置１がパワーヘッドルームの送信を決定しており、いずれかの上りリンクキャリア要素に初期送信用のPUSCHが割り当てられ、および／またはデータ信号の優先度からパワーヘッドルームをPUSCHで送信すると決定したタイミング）で当該上りリンクキャリア要素にＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックが割り当てられていない場合、つまりＭＰＵＳＣＨが「０」の場合、（２）式からパワーヘッドルームを算出することができないという問題がある。
そこで第３の実施形態の移動局装置１の送信電力制御部２０１３は、ある上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを送信するタイミングで当該上りリンクキャリア要素にＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックが割り当てられていない場合、上りリンクキャリア要素に所定の数（例えば「１」、または当該パワーヘッドルームが対応する上りリンクキャリア要素において直前にPUSCH送信用として割り当てられた物理リソースブロックの数、または当該パワーヘッドルームを送信する上りリンクキャリア要素においてPUSCHに割り当てられた物理リソースブロックの数など）のＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックが割り当てられているものとしてパワーヘッドルームを算出する。つまり、ＭＰＵＳＣＨが所定の値であるとしてパワーヘッドルームを算出する。
図５は、本発明の第３の実施形態に係るパワーヘッドルームの算出方法の一例を説明する図である。図５において、２つの上りリンクキャリア要素（UCC−１、UCC−２）を示す。この２つの上りリンクキャリア要素において、横軸は周波数領域、縦軸は時間領域であり、斜線でハッチングされた領域はＵＣＣ−２に割り当てられたＰＵＳＣＨ送信用の無線リソースを示す。また、図５において、送信電力制御部２０１３が算出するＵＣＣ−１のＰＵＳＣＨの送信電力Ｐｒｅｑと、ＵＣＣ−１の最大送信電力値ＰＣＭＡＸと、ＵＣＣ−１のパワーヘッドルームＰＨを示す。ここで送信電力Ｐｒｅｑ、最大送信電力値ＰＣＭＡＸ、パワーヘッドルームＰＨに関しては、縦軸は電力である。
図５のＰＵＳＣＨ送信用の無線リソースを割り当てられていない上りリンクキャリア要素ＵＣＣ−１において、ＵＣＣ−１のパワーヘッドルームを算出する場合、ＵＣＣ−１に所定の数（例えば「１」、または当該パワーヘッドルームが対応する上りリンクキャリア要素において直前にPUSCH送信用として割り当てられた物理リソースブロックの数、または当該パワーヘッドルームを送信する上りリンクキャリア要素においてPUSCHに割り当てられた物理リソースブロックの数など）のＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックが割り当てられているものとして、ＰＵＳＣＨの送信電力Ｐｒｅｑを算出する（ステップＴ１００）。次に、ＵＣＣ−１のＰＵＳＣＨの送信電力ＰｒｅｑとＵＣＣ−１の最大送信電力値ＰＣＭＡＸを用いて（２）式からパワーヘッドルームＰＨを算出し、ＵＣＣ−２のＰＵＳＣＨでＵＣＣ−１のパワーヘッドルームを送信する（ステップＴ１０１）。
また、第３の実施形態の基地局装置３の無線リソース制御部１０１１は、ＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックを割り当てていない上りリンクキャリア要素のパワーヘッドルームを受信した場合、移動局装置１の送信電力制御部２０１３が所定の数のＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックを割り当てられたことを想定して算出したパワーヘッドルームだと判断する。
これにより移動局装置１は、ある上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを送信するタイミングで当該上りリンクキャリア要素にＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックが割り当てられていない場合にも（２）式からパワーヘッドルームを算出することができる。
尚、このパワーヘッドルームの算出方法は、上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームレポートそれぞれを異なるタイミングで送信する場合にも適用することができる。また、１つの上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを送信する場合にも適用することができる。また、移動局装置１がパスロスおよび／またはパスロスの変化の監視を１つまたは複数の下りリンクキャリア要素で行なう場合にも適用することができる。また、パワーヘッドルームを送信する上りリンクキャリア要素を基地局装置３が選択し、移動局装置に通知する場合にも適用することができる。
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。本発明の第４の実施形態では、移動局装置１が、ある上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを異なる上りリンクキャリア要素に割り当てられたＰＵＳＣＨで送信する場合にパワーヘッドルームを算出する方法について説明する。本実施形態に係る無線通信システムと第１の実施形態に係る無線通信システムとを比較すると、移動局装置１の送信電力制御部２０１３および基地局装置３の無線リソース制御部１０１１が異なる。しかし、他の構成要素が持つ構成および機能は、第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と同じ機能についての説明は省略する。
第１の実施形態において、移動局装置１の送信電力制御部２０１３は、（２）式からパワーヘッドルームを算出する際のＭＰＵＳＣＨは、パワーヘッドルームを送信するタイミングにおいてパワーヘッドルームが対応する上りリンクキャリア要素に割り当てられたＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックの数とする。しかしながら、基地局装置３がある上りリンクキャリア要素に無線リソースを割り当て、当該無線リソースの割り当てを示す上りリンクグラントを移動局装置１に送信したが、移動局装置１が当該上りリンクグラントの検出に失敗した場合、移動局装置１は当該上りリンクキャリア要素に無線リソースが割り当てられていないと判断して、パワーヘッドルームを算出し送信するが、基地局装置３は自装置が割り当てた無線リソースに基づいて算出されたパワーヘッドルームを受信したと認識するため、移動局装置１と基地局装置３との間でパワーヘッドルームの解釈が異なってしまうという問題があった。
そこで第４の実施形態の移動局装置１の送信電力制御部２０１３は、ある上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを異なる上りリンクキャリア要素に割り当てられたＰＵＳＣＨで送信する場合、上りリンクキャリア要素に所定の数（例えば「１」、または当該パワーヘッドルームを送信する上りリンクキャリア要素においてＰＵＳＣＨに割り当てられた物理リソースブロックの数など）のＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックが割り当てられているものとしてパワーヘッドルームを算出する。つまり、ＭＰＵＳＣＨが所定の値であるとしてパワーヘッドルームを算出する。
また、第４の実施形態の基地局装置３の無線リソース制御部１０１１は、ある上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを異なる上りリンクキャリア要素に割り当てられたＰＵＳＣＨで受信した場合、移動局装置１の送信電力制御部２０１３が所定の数のＰＵＳＣＨ送信用の物理リソースブロックを割り当てられたことを想定して算出したパワーヘッドルームだと判断する。
これにより基地局装置３が送信した上りリンクグラントの検出に移動局装置１が失敗した場合にも、移動局装置１と基地局装置３との間でパワーヘッドルームの解釈が異なってしまうことを回避することができる。
尚、このパワーヘッドルームの算出方法は、上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームレポートそれぞれを異なるタイミングで送信する場合にも適用することができる。また、１つの上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを送信する場合にも適用することができる。また、移動局装置１がパスロスおよび／またはパスロスの変化の監視を１つまたは複数の下りリンクキャリア要素で行なう場合にも適用することができる。また、パワーヘッドルームを送信する上りリンクキャリア要素を基地局装置３が選択し、移動局装置に通知する場合にも適用することができる。
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について説明する。本発明の第５の実施形態では、移動局装置１が、ＰＵＳＣＨのパワーヘッドルーム（第１電力余力値）および／またはＰＵＣＣＨのパワーヘッドルーム（第２電力余力値）を送信する方法について説明する。本実施形態に係る無線通信システムと第１の実施形態に係る無線通信システムとを比較すると、移動局装置１の送信電力制御部２０１３および基地局装置４の無線リソース制御部１０１１が異なる。しかし、他の構成要素が持つ構成および機能は、第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と同じ機能についての説明は省略する。
非特許文献３第６章には、ＬＴＥ−ＡにおいてＰＵＳＣＨとＰＵＣＣＨを同時に送信することが記載されている。ＰＵＳＣＨとＰＵＣＣＨを同時に送信する場合、基地局装置３は移動局装置１が送信するＰＵＣＣＨの送信電力値が不明であると、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨを同時送信する移動局装置１にＰＵＳＣＨ送信用の無線リソースとしていくつの物理リソースブロックを割り当てていいかを判断できない。そこで、移動局装置１は基地局装置３にＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームを送信する必要があるが、ＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームの算出方法および送信方法が不明確であった。そこで第５の実施形態では、ＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームの算出方法および送信方法を提供する。
第５の実施形態の移動局装置１の送信電力制御部２０１３は、パワーヘッドルーム制御部２０１５からパワーヘッドルームを算出するよう指示されると、（２）式に基づいて基地局装置３から割り当てられた全ての上りリンクキャリア要素のＰＵＳＣＨのパワーヘッドルームを算出し、送信部２０７を介して基地局装置３に送信する。また、送信電力制御部２０１３は（４）式に基づいて基地局装置３から割り当てられた全ての上りリンクキャリア要素または基地局装置３からＰＵＣＣＨ送信用の無線リソース（制御情報送信用の無線リソース）を割り当てられた上りリンクキャリア要素（尚、この上りリンクキャリア要素は基地局装置３が移動局装置１に通知してもよい。）のＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームを算出し、送信部２０７を介して基地局装置３に送信する。
Figure 2011097224
 （４）式でＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームを算出する場合、ｈ（nCQI, nHARQ）およびΔＦ＿ＰＵＣＣＨは所定のＰＵＣＣＨフォーマットおよび所定のビット数（例えば、PUCCHフォーマット１でHARQビットが１ビット、またはPUCCHフォーマット２でチャネル品質情報が４ビット）として算出する。または、ＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームを送信するタイミングでＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームが対応する上りリンクキャリア要素でＰＵＣＣＨを送信する場合、当該タイミングおよび上りリンクキャリア要素で送信するＰＵＣＣＨのフォーマットおよびビット数を用いて（４）式からＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームを算出してもよい。第５の実施形態の基地局装置３の無線リソース制御部１０１１は、ＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームおよびＰＵＳＣＨのパワーヘッドルームに基づいて、移動局装置１がＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨを同時に送信する場合の送信電力値を制御する。
これにより移動局装置１は、ある上りリンクキャリア要素に対応するＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームを算出し基地局装置３に送信することができ、基地局装置３はＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームとＰＵＳＣＨのパワーヘッドルームからＰＵＳＣＨ送信用に割り当てる物理リソースブロックの数を制御することができる。
尚、このパワーヘッドルームの算出方法は、上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームレポートそれぞれを異なるタイミングで送信する場合にも適用することができる。また、１つの上りリンクキャリア要素に対応するパワーヘッドルームを送信する場合にも適用することができる。また、移動局装置１がパスロスおよび／またはパスロスの変化の監視を１つまたは複数の下りリンクキャリア要素で行なう場合にも適用することができる。尚、ＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームとＰＵＳＣＨのパワーヘッドルームを別々のＭＡＣ ＣＥとして構成した場合にも適用することができる。また、ＰＵＣＣＨのパワーヘッドルームとＰＵＳＣＨのパワーヘッドルームを同じＭＡＣ ＣＥとして構成した場合にも適用することができる。また、上記の条件のうち２つ以上を組み合わせた場合にも適用することができる。
本発明に関わる基地局装置３、および移動局装置１で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）であっても良い。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭ（Random Access Memory）に蓄積され、その後、Ｆｌａｓｈ ＲＯＭ（Read Only Memory)などの各種ＲＯＭやＨＤＤ（Hard Disk Drive）に格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。
尚、上述した第１の実施形態から第３の実施形態における移動局装置１、基地局装置３の一部、をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、移動局装置１、または基地局装置３に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における移動局装置１、基地局装置３の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。移動局装置１、基地局装置３の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ） 移動局装置
３ 基地局装置
１０１ 上位層処理部
１０３ 制御部
１０５ 受信部
１０７ 送信部
２０１ 上位層処理部
２０３ 制御部
２０５ 受信部
２０７ 送信部
２０９ パスロス測定部
１０１３ パワーヘッドルーム設定部
２０１５ パワーヘッドルーム制御部

Claims (11)

  1. 複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムであって、
    前記移動局装置は、前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの送信用として見積もられた所定の電力値との差である電力余力値を管理し、
    複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視し、
    いずれかの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロス値が、所定の値以上変化した場合、前記基地局装置から設定された全ての下りリンクコンポーネントキャリアに対応する上りリンクの送信用の電力余力値の前記基地局装置に対する送信を決定することを特徴とする無線通信システム。
  2. 複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムに適用される移動局装置であって、
    前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの送信用として見積もられた所定の電力値との差である電力余力値を管理するパワーヘッドルーム制御部と、
    複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視するパスロス測定部と、を備え、
    前記パワーヘッドルーム制御部は、いずれかの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロス値が、所定の値以上変化した場合、前記基地局装置から設定された全ての下りリンクコンポーネントキャリアに対応する上りリンクの送信用の電力余力値の前記基地局装置に対する送信を決定することを特徴とする移動局装置。
  3. 前記複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置からいずれか一つの下りリンクコンポーネントキャリアが通知され、
    前記パスロス測定部は、前記通知されたいずれか一つの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視することを特徴とする請求項２記載の移動局装置。
  4. 前記パスロス測定部は、前記基地局装置から割り当てられたすべての下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視することを特徴とする請求項２記載の移動局装置。
  5. 前記パワーヘッドルーム制御部は、前記電力余力値を送信する時点で、上りリンクコンポーネントキャリアに上りリンクの送信用の無線リソースが割り当てられていない場合、前記上りリンクコンポーネントキャリアに所定の量の無線リソースが割り当てられているとして、前記電力余力値を算出することを特徴とする請求項２記載の移動局装置。
  6. 前記パワーヘッドルーム制御部は、前記電力余力値を送信する時点で、前記電力余力値が対応する上りリンクコンポーネントキャリア以外の上りリンクコンポーネントキャリアで前記電力余力値を送信する場合、前記上りリンクコンポーネントキャリアに所定の量の無線リソースが割り当てられているとして、前記電力余力値を算出することを特徴とする請求項２記載の移動局装置。
  7. 前記移動局装置は、更に前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの制御情報送信用として見積もられた所定の電力値との差である第２電力余力値を管理し、
    前記パワーヘッドルーム制御部は、前記上りリンクコンポーネントキャリアに所定のフォーマットの無線リソースが割り当てられ、所定のビット数を送信するものとして、前記第２電力余力値を算出することを特徴とする請求項２記載の移動局装置。
  8. 複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムに適用される基地局装置であって、
    請求項３記載の移動局装置がパスロスを監視する下りリンクコンポーネントキャリアを設定し、設定した下りリンクコンポーネントキャリアを前記移動局装置に対して通知することを特徴とする基地局装置。
  9. 複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムに適用される基地局装置であって、
    下りリンクコンポーネントキャリア毎にパスロス値を監視するための所定の値を設定し、前記設定した各所定の値を前記請求項４記載の移動局装置に対して通知することを特徴とする基地局装置。
  10. 複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムの無線通信方法であって、
    前記移動局装置において、
    前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの送信用として見積もられた所定の電力値との差である電力余力値を管理し、
    複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視し、
    いずれかの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロス値が、所定の値以上変化した場合、前記基地局装置から設定された全ての下りリンクコンポーネントキャリアに対応する上りリンクの送信用の電力余力値の前記基地局装置に対する送信を決定することを特徴とする無線通信方法。
  11. 複数のコンポーネントキャリアを使用して、基地局装置と移動局装置とが無線通信を行なう無線通信システムに適用される移動局装置の制御プログラムであって、
    パワーヘッドルーム制御部において、前記基地局装置から上りリンクコンポーネントキャリアごとに定められた最大送信電力値と上りリンクの送信用として見積もられた所定の電力値との差である電力余力値を管理する処理と、
    パスロス測定部において、複数の下りリンクコンポーネントキャリアのうち、前記基地局装置から通知された下りリンクコンポーネントキャリアのパスロスを監視する処理と、
    前記パワーヘッドルーム制御部において、いずれかの下りリンクコンポーネントキャリアのパスロス値が、所定の値以上変化した場合、前記基地局装置から設定された全ての下りリンクコンポーネントキャリアに対応する上りリンクの送信用の電力余力値の前記基地局装置に対する送信を決定する処理と、を含む一連の処理が、コンピュータの読み取り可能および実行可能にコマンド化されたことを特徴とする移動局装置の制御プログラム。
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