JP2011109659A - 通信システムにおけるアップリンク送信電力制御装置及び方法 - Google Patents

通信システムにおけるアップリンク送信電力制御装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、通信システムにおけるアップリンク送信電力を制御する装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明は、通信システムにおけるアップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を開ループ電力制御方式を使用して決定し、アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を閉ループ電力制御方式を使用して決定する。アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を開ループ電力制御方式を使用して決定することは、サブキャリア当たり干渉及び雑音レベルと、移動端末とサービング基地局間のリンクの経路損失と、ターゲットとするアップリンク受信信号対干渉雑音比と、アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を補正するための補正値を使用してアップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を決定することを含む。
【選択図】図5

Description

本発明は、通信システムにおけるアップリンク送信電力を制御する装置及び方法に関するものである。
一般的な通信システムでは、システム容量を増大させ、サービス品質を向上させるためにダウンリンク(downlink)及びアップリンク(uplink)の送信電力制御方式を使用している。ここで、アップリンク送信電力制御方式は、大きく開ループ電力制御(Open Loop Power Control:以下、“OLPC”と称する)方式及び閉ループ電力制御(Closed Loop Power Control:以下、“CLPC”と称する)方式に分類される。一般にCLPC方式は、チャンネルの短期フェージング(short-term fading)を補償するために使用され、OLPC方式は短期フェージングを除いたパラメータ、例えば経路損失(pathloss)と、シャドウイング(shadowing)のような大きなパラメータを補償するために使用される。
現在提案されている通信システムで遂行されているアップリンク送信電力制御動作について説明すると、次のようである。
第一に、コード分割多重接続(Code Division Multiple Access:以下、“CDMA”と称する)通信システムは、OLPC方式とCLPC方式すべてを使用してアップリンク送信電力制御動作を遂行する。
第二に、直交周波数分割多重接続(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access:以下、“OFDMA”と称する)通信システムは、OLPC方式とCLPC方式のうちいずれか一つを使用してアップリンク送信電力制御動作を遂行する。すなわち、1個の移動端末(Mobile Station:以下、“MS”と称する)に対してCLPC方式を使用してアップリンク送信電力制御動作を遂行した後にOLPC方式を使用し、あるいはOLPC方式を使用してアップリンク送信電力制御動作を遂行した後にCLPC方式を使用して、アップリンク送信電力制御動作を遂行する。
上記したように、従来の通信システムにおいては、OLPC方式およびCLPC方式の両方を使用してアップリンク送信電力制御動作を遂行し、あるいはOLPC方式またはCLPC方式のうちいずれか一つを使用してアップリンク送信電力制御動作を遂行するだけであり、該当通信システムのチャンネル別に差別化されたアップリンク送信電力制御動作を遂行していないという問題点があった。
US7738907 US7561894
したがって、本発明は上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、通信システムにおけるアップリンク送信電力を制御する装置及び方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、通信システムにおけるチャンネル別に差別化されたアップリンク送信電力制御動作を遂行する装置及び方法を提供することにある。
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、通信システムにおける移動端末は、アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を開ループ電力制御方式を使用して決定し、アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を、閉ループ電力制御方式を使用して決定する制御器を含む。
本発明の他の態様によれば、通信システムにおける移動端末がアップリンク送信電力を制御する方法であって、アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を開ループ電力制御方式を使用して決定するステップと、アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を閉ループ電力制御方式を使用して決定するステップとを具備することを特徴とする。
本発明は、通信システムにおいてチャンネル別に差別化されたアップリンク送信電力制御を可能にする効果がある。このようにチャンネル別に差別化されたアップリンク送信電力制御が可能であるため、チャンネル特性を考慮したアップリンク送信電力制御が可能になり、それによって通信システム全体の性能が向上する効果がある。
OFDMA通信システムにおけるOLPC方式とCLPC方式を使用してアップリンクデータチャンネルに対するアップリンク送信電力制御動作を遂行する場合、短期フェージングの補償有無による性能差を示すグラフである。 本発明の実施形態による基地局の内部構成を示す図である。 本発明の実施形態によるMSの内部構成を示す図である。 本発明の実施形態による基地局の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるMSの動作を示すフローチャートである。
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。図面において、同一の構成要素に対してはできるだけ同一の参照符号及び参照番号を付して説明する。下記の説明で、本発明に関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。また、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、以下に説明される本発明の様々な変形及び変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
本発明は、通信システムにおけるアップリンク送信電力を制御する装置及び方法を提供する。また、本発明は、通信システムでチャンネル別に差別化されたアップリンク送信電力制御動作を遂行する装置及び方法を提供する。本発明では、通信システムが一例として直交周波数分割多重接続(OFDMA)通信システムであると仮定する。本発明で提供するアップリンク送信電力制御装置及び方法は、OFDMA通信システムだけでなく、他の通信システムでも使用されることができることはもちろんである。また、本発明で提供するアップリンク送信電力制御装置及び方法は、チャンネル別に補償されるパラメータが異なる通信システム、すなわちチャンネル別に特性が異なる通信システムで有用に使用され得る。
まず、一般的な通信システムでは、チャンネルに対して同一の送信電力制御方式を使用する。チャンネルは、アップリンクデータチャンネルとアップリンク制御チャンネルであると仮定する。一例として、コード分割多重接続(CDMA)通信システムにおいて、移動端末(MS)は、開ループ電力制御(OLPC)方式及び閉ループ電力制御(CLPC)方式を同時に使用してアップリンクデータチャンネルとアップリンク制御チャンネルに対するアップリンク送信電力を制御する。OFDMA通信システムにおいて、MSは、OLPC方式とCLPC方式のうちいずれか一つを使用してアップリンクデータチャンネルとアップリンク制御チャンネルに対するアップリンク送信電力を制御する。すなわち、CDMA通信システム及びOFDMA通信システムともは、アップリンクデータチャンネル及びアップリンク制御チャンネルを別途に区分せずに、アップリンク送信電力制御動作を遂行する。
一方、回路(circuit)送信に基づいた通信システムでは、アップリンク送信電力制御を通じて短期フェージングを補償する方式によってアップリンクシステム性能を最適化する。しかしながら、パケット(packet)送信に基づいた通信システム、例えば、OFDMA通信システムでは短期フェージングを補償する代わりにリンク適応(link adaptation)方式によってアップリンクシステム性能を最適化することができる。また、OFDMA通信システムでは、リンク適応方式だけでなくハイブリッド自動再送要求(Hybrid Automatic Repeat request:以下、“HARQ”と称する)方式を使用してレート制御(rate control)を可能にする。なお、レート制御は、アップリンクシステム性能を最適化することができる。
また、OFDMA通信システムがマルチセルベースのシステムである場合、セル間干渉は、アップリンクシステム性能、特にセルエッジ性能(cell edge performance)に大きな影響を及ぼす。したがって、干渉レベルを調整することが重要であり、干渉レベル調整は、干渉の平均及び分散を低く維持することを目的とする。干渉レベルを考慮する場合、アップリンク送信電力制御動作を遂行して短期フェージングを補償することは、MS別にフェージングによって出力電力の変動をもたらすので、干渉レベルの分散に悪影響を及ぼす。したがって、OFDMA通信システムがマルチセルベースの通信システムである場合に、MSが出力電力を一定に維持することは干渉レベルの分散の面で良く、それによってアップリンクシステムの性能を最適化することができる。
図1を参照して、OFDMA通信システムにおいてOLPC方式とCLPC方式を使用してアップリンクデータチャンネルに対するアップリンク送信電力制御動作を遂行する場合に、短期フェージングの補償有無による性能差について説明する。
図1は、OFDMA通信システムにおけるOLPC方式とCLPC方式を使用してアップリンクデータチャンネルに対するアップリンク送信電力制御動作を遂行する場合に、短期フェージングの補償有無による性能差を示すグラフである。
図1を参照すれば、モデル1はOLPC方式を使用した場合を示し、モデル2はCLPC方式を使用した場合を示す。図1に示す性能グラフは、アップリンクデータチャンネルにHARQ方式とリンク適応方式を使用した場合を示す。また、図1で、棒グラフはセクタスループット(sector throughput)を、線グラフはエッジスループット(edge throughput)を、各々示す。図1に示すように、短期フェージング補償を遂行しない場合は、短期フェージング補償を遂行する場合に比べてセクタスループット及びエッジスループット共に約10%内外の性能向上を示すことがわかる。
アップリンクデータチャンネルとは異なって、HARQ方式及びリンク適応方式は、アップリンク制御チャンネルには使用されない。アップリンク制御チャンネルが要求するターゲット誤り率(Target Error Rate:以下、“TER”と称する)を満足させるために要求される受信信号対干渉雑音比(Signal to Interference and Noise Ratio:以下、“SINR”と称する)の維持が必須的である。したがって、アップリンクデータチャンネルとは異なり、アップリンク制御チャンネルの場合には短期フェージング補償が必須である。
上記したように、OFDMA通信システムでは、アップリンクデータチャンネルとアップリンク制御チャンネルの各々に対して差別化されたアップリンク送信電力制御方式を使用することによって、アップリンクシステムの性能を最適化させなければならない。したがって、本発明は、アップリンクデータチャンネルとアップリンク制御チャンネルの各々に対して差別化されたアップリンク送信電力制御方式を提供し、これについて具体的に説明すると、次のようである。
最初に、アップリンクデータチャンネルのアップリンク送信電力は、下記の<数式1>によって制御される。
Figure 2011109659
ここで、P_dataは、MSに割り当てられたアップリンクデータチャンネル送信領域のサブキャリア(sub-carrier)当たりアップリンク送信電力を、NIはサブキャリア当たり干渉及び雑音レベルを、LはMSとサービング基地局(BS)間のリンクの経路損失を、SINRTargetはターゲットとするアップリンク受信SINRを、Offsetはアップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を補正するための補正値を、各々表す。また、P_dataとNIは、その単位がdBmであり、サービング基地局によってブロードキャストされる。Lは、dBで表され、MSは、サービング基地局から測定関連パラメータを受信して決定し、SINRTargetとOffsetは、その単位がdBであり、サービング基地局によって変更され得る。
<数式1>は、OLPC方式によって決定される。すなわち、アップリンクデータチャンネル信号に対するアップリンク送信電力は、OLPC方式によって決定される。一方、<数式1>は、<数式2>に変更され得る。この<数式2>において、α、β、γ、δ、及びεは、OFDMA通信システムの状況に応じて変更可能な変数である。
Figure 2011109659
次に、アップリンク制御チャンネルのアップリンク送信電力は、<数式3>によって制御される。
Figure 2011109659
ここで、P_controlは、MSに割り当てられたアップリンク制御チャンネル送信領域のサブキャリア当たりアップリンク送信電力を、LはMSとサービング基地局間のリンクの経路損失を、OffsetCLPCはアップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を補正するための補正値を、各々表す。この<数式3>において、P_controlは単位がdBmであり、Lは単位がdBであり、MSは、サービング基地局から測定関連パラメータを受信して決定する。OffsetCLPCは、その単位がdBであり、サービング基地局によって変更可能である。ここで、LとLは、MSとサービング基地局間のリンクの経路損失を表すという面では同一であるが、MSがLとLの決定のために使用するパラメータがサービング基地局で異なるように設定されるという特徴を有する。
<数式3>は、CLPC方式に対応して決定される。すなわち、アップリンク制御チャンネル信号に対するアップリンク送信電力は、CLPC方式によって決定される。
一方、<数式3>は下記の<数式4>に変更され得る。この<数式4>において、α、β、γ、δ、ε、及びηは、OFDMA通信システムの状況に応じて変更可能な変数である。
Figure 2011109659
OffsetCLPCは、次の<数式5>のように示すことができる。
Figure 2011109659
ここで、ΔPowerAdjustは、OffsetCLPCを訂正するための電力訂正値を表す。次に、図2を参照して、本発明の実施形態による基地局の内部構成について説明する。図2は、本発明の実施形態による基地局の内部構成を示す。
図2を参照すると、基地局は、メモリ211、制御器213、及び送信器215を含む。メモリ211は、MSがOLPC方式及びCLPC方式を使用する場合に必要なパラメータ、例えばNI、Offset、OffsetCLPC、及びΔPowerAdjustなどを格納する。制御器213は、MSがOLPC方式及びCLPC方式を使用する場合に必要なパラメータを、送信器215を通じてMSに送信するように制御する。特に、制御器213は、MSからフィードバックされる情報を用いてOffsetCLPCとΔPowerAdjustを決定し、アップリンク干渉レベルを考慮してMSがOLPC方式及びCLPC方式を使用する場合に必要なパラメータを決定する。
図2にはメモリ211、制御器213、及び送信器215が別途のブロックで示されているが、これらメモリ211、制御器213、及び送信器215が一つのブロックで実現可能であることはもちろんである。
次に、図3を参照して、本発明の実施形態によるMSの内部構成について説明する。 図3は、本発明の実施形態によるMSの内部構成を示す。
図3を参照すると、MSは、メモリ311、制御器313、受信器315、電力調整器317、送信器319、及び経路損失決定器321を含む。メモリ311は、OLPC方式及びCLPC方式を使用する場合に必要なパラメータ、例えばNI、Offset、OffsetCLPC、及びΔPowerAdjustなどを格納する。OLPC方式及びCLPC方式を使用する場合に必要なパラメータは、受信器315を通じて基地局から受信される。制御器313は、電力調整器317がOLPC方式及びCLPC方式を使用する場合に必要なパラメータを用いて該当アップリンクチャンネル信号のアップリンク送信電力を調整するように制御する。ここで、制御器313は、送信器319が現在送信しなければならないアップリンクチャンネル信号がアップリンクデータチャンネル信号である場合には、OLPC方式を使用してアップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を決定する。一方、送信器319が現在送信しなければならないアップリンクチャンネル信号がアップリンク制御チャンネル信号である場合には、制御器313は、CLPC方式を使用してアップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を決定する。すなわち、制御器313は、<数式1>又は<数式2>を用いてアップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を決定し、<数式3>又は<数式4>を用いてアップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を決定する。
また、経路損失決定器321は、制御器313の制御によって経路損失を決定する。ここで、経路損失は、OLPC方式又はCLPC方式を使用する場合に従って異なるように決定される。この経路損失を決定するために使用されるパラメータは、基地局から受信される。
図3には、メモリ311、制御器313、受信器315、電力調整器317、送信器319、及び経路損失決定器321を別途のブロックで示したが、これらメモリ311、制御器313、受信器315、電力調整器317、送信器319、及び経路損失決定器321を一つのブロックで実現可能であることはもちろんである。
図4を参照して、本発明の実施形態による基地局の動作について説明する。図4は、本発明の実施形態による基地局の動作を示すフローチャートである。図4を参照すると、基地局は、ステップ411で、OLPC方式及びCLPC方式の使用に必要なパラメータを決定する。OLPC方式及びCLPC方式を使用する場合に必要なパラメータ及びその決定方法については、図2を参照して説明したので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
基地局は、ステップ413で、決定されたパラメータをMSに送信する。ここで、OLPC方式を使用する場合に必要なパラメータはブロードキャストされ、CLPC方式を使用する場合に必要なパラメータは該当MSにユニキャスト(unicast)される。
次に、図5を参照して、本発明の実施形態によるMS動作について説明する。図5は、本発明の実施形態によるMSの動作を示すフローチャートである。
図5を参照すると、MSは、ステップ511で、経路損失を決定し、ステップ513に進行する。ここで、経路損失は、アップリンク送信電力制御方式がOLPC方式であるか、あるいはCLPC方式であるかによって異なって決定され、これについては上述したので、その詳細な説明を省略する。MSは、ステップ513で、OLPC方式及びCLPC方式を使用する場合に必要なパラメータを受信する。MSは、ステップ515で、送信動作を遂行しなければならないことを検出し、ステップ517で、送信動作がアップリンクデータチャンネル信号の送信動作であるか否かを判定する。その判定結果、送信動作がアップリンクデータチャンネル信号の送信動作である場合には、MSは、ステップ519に進行する。MSは、ステップ519で、OLPC方式によってアップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を決定する。ここで、アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力は、<数式1>又は<数式2>を用いて決定される。
一方、ステップ517で送信動作がアップリンクデータチャンネル信号の送信動作でないと判定された場合には、MSは、ステップ521に進行する。その後、MSは、ステップ521で、送信動作がアップリンク制御チャンネル信号の送信動作であるか否かを判定する。その判定結果、送信動作がアップリンク制御チャンネル信号の送信動作である場合に、MSは、ステップ523で、CLPC方式によってアップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を決定する。ここで、アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力は、<数式3>又は<数式4>を用いて決定される。
一方、ステップ521で送信動作がアップリンク制御チャンネル信号送信動作でないと判定された場合には、MSは、ステップ525に進行する。MSは、ステップ525で、該当動作を遂行し、これについては本発明と直接的な関係がないので、その詳細な説明を省略する。
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
211 メモリ
213 制御器
215 送信器

Claims (12)

  1. 通信システムにおける移動端末がアップリンク送信電力を制御する方法であって、
    アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を開ループ電力制御方式を使用して決定するステップと、
    アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を閉ループ電力制御方式を使用して決定するステップと、
    を具備することを特徴とする方法。
  2. 前記アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を開ループ電力制御方式を使用して決定するステップは、
    サブキャリア当たり干渉及び雑音レベルと、前記移動端末とサービング基地局間のリンクの経路損失と、ターゲットとするアップリンク受信信号対干渉雑音比と、前記アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を補正するための補正値を使用して前記アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を決定するステップを具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記経路損失は、前記サービング基地局によってブロードキャストされる測定関連パラメータを用いて決定され、前記測定関連パラメータは、前記アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を決定する場合に使用される経路損失を決定するために使用される測定関連パラメータと相互に異なることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を開ループ電力制御方式を使用して決定するステップは、下記の<数式1>と<数式2>のうちいずれか一つを用いて前記アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を決定するステップを具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
    Figure 2011109659
    ここで、P_dataは前記移動端末に割り当てられたアップリンクデータチャンネル送信領域のサブキャリア当たり送信電力を、NIはサブキャリア当たり干渉及び雑音レベルを、Lは前記移動端末とサービング基地局間のリンクの経路損失を、SINRTargetはターゲットとするアップリンク受信信号対干渉雑音比を、Offsetは前記アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を補正するための補正値を、各々意味する。
    Figure 2011109659
    ここで、α、β、γ、δ、及びεは変数を表す。
  5. 前記Lは、前記サービング基地局によってブロードキャストされる測定関連パラメータを用いて決定され、前記測定関連パラメータは、前記アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を決定する場合に使用される経路損失を決定するために使用される測定関連パラメータと相互に異なることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を閉ループ電力制御方式を使用して決定するステップは、
    サブキャリア当たり干渉及び雑音レベルと、前記移動端末とサービング基地局間のリンクの経路損失と、ターゲットとするアップリンク受信信号対干渉雑音比と、前記アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を補正するための補正値を用いて前記アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を決定するステップを具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記経路損失は、前記サービング基地局によってブロードキャストされる測定関連パラメータを用いて決定され、前記測定関連パラメータは、前記アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を決定する場合に使用される経路損失を決定するために使用される測定関連パラメータと相互に異なることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を閉ループ電力制御方式を使用して決定するステップは、下記の<数式3>と<数式4>のうちいずれか一つを用いて前記アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を決定するステップを具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
    Figure 2011109659
    ここで、P_controlは前記移動端末に割り当てられたアップリンクデータチャンネル送信領域のサブキャリア当たり送信電力を、NIはサブキャリア当たり干渉及び雑音レベルを、Lは前記移動端末とサービング基地局間のリンクの経路損失を、SINRTargetはターゲットとするアップリンク受信信号対干渉雑音比を、OffsetCLPCは前記アップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を補正するための補正値を、各々意味する。
    Figure 2011109659
    ここで、α、β、γ、δ、ε、及びηは変数を表す。
  9. 前記OffsetCLPCは下記の<数式5>のように表現されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
    Figure 2011109659
    ここで、ΔPowerAdjustは、OffsetCLPCを訂正するための電力訂正値を表す。
  10. 前記Lは、前記サービング基地局によってブロードキャストされる測定関連パラメータを用いて決定され、前記測定関連パラメータは、前記アップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を決定する場合に使用される経路損失を決定するために使用される測定関連パラメータと相互に異なることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  11. 前記アップリンクデータチャンネル信号を前記決定されたアップリンクデータチャンネル信号のアップリンク送信電力を用いて送信するステップと、
    前記アップリンク制御チャンネル信号を前記決定されたアップリンク制御チャンネル信号のアップリンク送信電力を用いて送信するステップと、
    をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. 請求項1〜11のうちいずれか一つに記載された方法で動作することを特徴とする移動端末。
JP2010254946A 2009-11-14 2010-11-15 通信システムにおけるアップリンク送信電力制御装置及び方法 Active JP5630907B2 (ja)

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