JP2011223107A - 無線基地局装置及び送信電力制御方法 - Google Patents

無線基地局装置及び送信電力制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】上りリンクのＭＵ−ＭＩＭＯ伝送適用時にセル端ユーザの上りリンク受信品質を劣化させない無線基地局装置及び送信電力制御方法を提供すること。
【解決手段】本発明の送信電力制御方法は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送によりユーザ間の空間分割多重を行う無線基地局装置において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御する工程と、前記ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報を送信する工程と、移動端末装置において、前記送信電力用情報を用いて送信電力を設定する工程と、前記送信電力で上りリンク信号を送信する工程と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、上りリンクのＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-User Multi Input Multi Output）適用時の送信電力を制御する無線基地局装置及び送信電力制御方法に関する。
３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規定されるＬＴＥ（Long Term Evolution）システムでは、上りリンクにおいて、低いピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ：Peak-to-Average Power Ratio）を実現し、カバレッジの増大に有効であるＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）が採用されている。よって、無線基地局装置（ＢＳ：Base Station）でのスケジューリングにより、基本的には、ある周波数及び時間の無線リソースを一つの移動端末装置（ＵＥ：User Equipment）に割り当てるため、同一セル内のユーザ間は周波数及び時間領域で直交している。しかしながら、ＬＴＥシステムでは、１セル周波数繰り返しをベースとするため、周辺セルからの干渉が大きく、特にセル端に存在するＵＥからの干渉レベルは高い。このため、このような周辺セル干渉を補償し一定の受信品質を維持するため、セル間干渉の対策が必要となる。
セル間干渉対策として、上りリンクの送信電力制御の果たす役割は大きく、無線基地局装置は、ユーザと無線基地局装置との間の伝搬ロス、及び、周辺セルに与える干渉を考慮して、所要の受信品質を満たすように移動端末装置の送信電力を制御することが要求される。ＬＴＥシステムにおいては、セル間干渉を考慮した送信電力制御法として、Fractional送信電力制御が採用されている。
ＬＴＥシステムの上りリンクで送信する信号（ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal））については、移動端末装置がセル配下であれば希望信号となるが（例えば、図１におけるＵＥ１からＢＳ１への信号、ＵＥ２からＢＳ２への信号）、移動端末装置がセル配下でないと干渉信号となる（例えば、図１におけるＵＥ１からＢＳ２への信号、ＵＥ２からＢＳ１への信号）。
このような上りリンク信号の送信電力は、無線基地局装置が比較的長周期で通知するパラメータ及び移動端末装置が測定する伝搬ロスによる開ループ制御と、無線基地局装置と移動端末装置との間の通信状況（例えば、無線基地局装置での受信ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）に基づいて無線基地局装置が比較的短周期で通知するＴＰＣコマンドによる閉ループ制御との組み合わせにより制御される。具体的には、ＰＵＳＣＨの送信電力は下記式（１）で与えられる（非特許文献１）。
PPUSCH(i)＝min{PMAX, 10log10(MPUSCH(i))+P0_PUSCH(j)+α・PL+ΔTF(i)+f(i)}
式（１）
このFractional送信電力制御は、移動端末装置の伝搬ロスＰＬに応じて目標受信電力を設定する（開ループ制御のパラメータαで実現）ことにより、セル間干渉を低減することができる。
図２は、Fractional送信電力制御を説明するための図である。図２において縦軸は目標受信電力（PO_PUSCH）を示し、横軸は伝搬ロス（ＰＬ）を示す。Fractional送信電力制御においては、セル間干渉を抑制する目的でセル端に存在する移動端末装置の目標受信電力を小さくするように設定されている。すなわち、伝搬ロス（ＰＬ）が大きいとユーザがセル端に存在しており、伝搬ロスが小さいとユーザが無線基地局装置の近くに存在していると考えられるので、無線基地局装置の近くのユーザの移動端末装置の目標受信電力を相対的に大きくし、セル端のユーザの移動端末装置の目標受信電力を相対的に小さくする。このような関係の一次特性線の傾きが−（１−α）である。
一方、ＬＴＥシステムにおいては、上りリンクのキャパシティを増大させる技術として、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送が注目され、期待されている。ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送は、複数ユーザの信号を、周波数／時間的に多重することにより、周波数利用効率を飛躍的に高める技術である。この場合においても、移動端末装置がセル配下であれば希望信号となるが（例えば、図３におけるＵＥ１やＵＥ４からＢＳ１への信号、ＵＥ２やＵＥ３からＢＳ２への信号）、移動端末装置がセル配下でないと干渉信号となる（例えば、図１におけるＵＥ１やＵＥ４からＢＳ２への信号、ＵＥ２やＵＥ３からＢＳ１への信号）。
無線基地局装置は、キャパシティを最大化する目的で、一般的に、各ユーザの上りリンクの受信品質に基づいて、図４に示すように、周波数スケジューリング（最短１ＲＢ（Resource Block）単位）を行い、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送適用時に多重するユーザの組み合わせ選択を、適応的に実施する。この周波数スケジューリングは、最短で１ＴＴＩ（Transmission Time Interval）周期で行う。したがって、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を適用する場合には、１ＲＢ、１ＴＴＩ毎に多重するユーザ数が異なることが想定される。
従来のFractional送信電力制御では、ＭＵ−ＭＩＭＯの多重ユーザ数に拘わらず一定の送信電力が設定される。したがって、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送が適用される場合において、図５に示すように、１ＲＢ、１ＴＴＩ毎に無線基地局装置における受信パワに差が出てしまう。このように無線基地局装置における受信パワに差が出てしまと、周辺セル干渉が増大するという問題や、制御遅延前の干渉情報に基づく適応リソース制御において、周辺セル干渉の大幅な時間変動が生じるという問題が生じる。このような問題により、特にセル端ユーザの上りリンク受信品質が劣化し、カバレッジが劣化してしまう。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、上りリンクのＭＵ−ＭＩＭＯ伝送適用時にセル端ユーザの上りリンク受信品質を劣化させない無線基地局装置及び送信電力制御方法を提供することを目的とする。
本発明の無線基地局装置は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送によりユーザ間の空間分割多重を行う無線基地局装置であって、前記無線基地局装置は、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御する送信電力制御手段と、前記ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報を送信する送信手段と、を具備することを特徴とする。
本発明の送信電力制御方法は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送によりユーザ間の空間分割多重を行う無線基地局装置において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御する工程とＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御する送信電力制御手段と、前記ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報を送信する、前記ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報を送信する工程と、移動端末装置において、前記送信電力用情報を用いて送信電力を設定する工程と、前記送信電力で上りリンク信号を送信する工程と、を具備することを特徴とする。
本発明の送信電力制御においては、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御するとともに、このＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報を送信するので、上りリンクのＭＵ−ＭＩＭＯ伝送適用時にセル端ユーザの上りリンク受信品質を劣化させない。
ＬＴＥシステムの上りリンクを説明するための図である。 Fractional送信電力制御を説明するための図である。 ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を説明するための図である。 ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送適用時に多重するユーザの組み合わせ選択を説明するための図である。 ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時のFractional送信電力制御の問題点を説明するための図である。 本発明に係る第１の方法の送信電力制御に用いるＴＰＣコマンドフォーマットの一例を示す図である。 本発明に係る第１の方法の送信電力制御を説明するためのフロー図である。 本発明に係る第２の方法の送信電力制御を説明するための図である。 第２の方法の送信電力制御を説明するためのフロー図である。 本発明の実施の形態に係る無線基地局装置及び移動端末装置を有する無線通信システムを示す図である。 本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の概略構成を示すブロック図である。 図１１に示す無線基地局装置におけるベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。 図１２に示すベースバンド信号処理部における実施の形態１に係る送信電力制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る移動端末装置の概略構成を示すブロック図である。 図１４に示す移動端末装置における実施の形態１に係るベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。 図１２に示すベースバンド信号処理部における実施の形態２に係る送信電力制御部の構成を示すブロック図である。 図１４に示す移動端末装置における実施の形態２に係るベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明においては、Fractional送信電力制御において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御することを特徴とする。すなわち、上りリンクのＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を適用する場合において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数を考慮せずにFractional送信電力制御を行うと、図５に示すように、無線基地局装置においては１ＲＢ、１ＴＴＩ毎に受信パワの変動が大きくなる。このため、周辺セル干渉が増大し、これにより適応リソース制御において周辺セル干渉の大幅な時間変動を生じる。したがって、本発明においては、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数を考慮してFractional送信電力制御を行って、無線基地局装置での１ＲＢ、１ＴＴＩ毎の受信パワの変動を小さくし、周辺セル干渉の増大を防止し、適応リソース制御において周辺セル干渉の大幅な時間変動を防止する。その結果、セル端ユーザの上りリンク受信品質を劣化させず、カバレッジを確保することができる。
このように、無線基地局装置での１ＲＢ、１ＴＴＩ毎の受信パワの変動を小さくする方法として、本発明においては、２つの方法を提案する。第１の方法は、ＴＰＣコマンドのビット数を拡張して、拡張したビット数のＴＰＣコマンドを用いてＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時の送信電力制御を行う方法である。また、第２の方法は、Fractional送信電力制御の式（式（１））において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に関する項を加え、その式に基づいてFractional送信電力制御を行う方法である。
第１の方法においては、無線基地局装置が移動端末装置に対してＰＤＣＣＨを介したＬ１／Ｌ２ signaling (UL grant)で個別に通知するＴＰＣコマンドのビット数を拡張して、送信電力制御のレンジを拡大することにより、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時の送信電力制御を実現する。例えば、図６に示すように、拡張されたビット数（ここでは３ビット ）のＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）のＤＣＩ（Downlink Control Information）format Ｘを用いる。選択されたＤＣＩフォーマットＸは、Higher layer signalingで無線基地局装置から移動端末装置に通知される。
ＴＰＣコマンドには、“Accumulate”と“Absolute”の２種類があり、それぞれについて、拡張されたビット数のフォーマットＸを用いる。ここで、Accumulateの場合には、“多重ＵＥ数の変動”に応じて、送信するＴＰＣコマンドを設定し、Absoluteの場合には、“多重ＵＥ数”に応じてＴＰＣコマンドを設定することになる。例えば、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数ＮＵＥが１から２に変化する場合は、ＴＰＣコマンド＝−３ｄＢを選択する。なお、ＴＰＣコマンドに、“Accumulate”と“Absolute”のどちらを用いるかについても、Higher layer signalingで無線基地局装置が移動端末装置に指示する。この第１の方法によれば、パラメータを増加させないので、シグナリング量の増大を防止することができる。
図７は、本発明に係る第１の方法の送信電力制御を説明するためのフロー図である。まず、無線基地局装置（ＢＳ）は、ＴＰＣコマンドフォーマット（提案フォーマット）を選択し、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の適用が想定される移動端末装置（ＵＥ）に対して、選択したＴＰＣコマンドフォーマットをHigher layer signalingで通知する。このとき、合わせてＴＰＣコマンドがAccumulate型であるかAbsolute型であるかを通知する（ＳＴ１１）。次いで、無線基地局装置は、ＴＴＩ単位で適応的にスケジューリングを行い、選択されたＴＰＣコマンドフォーマットでＴＰＣコマンドを決定し、スケジューリングされる移動端末装置に対して、Ｌ１／Ｌ２ signalingでＴＰＣコマンドを通知する（ＳＴ１２）。この場合においては、送信電力用情報は、ＴＰＣコマンドフォーマット及びＴＰＣコマンドである。
これにより、当該移動端末装置には、Accumulate型のＴＰＣコマンドかAbsolute型のＴＰＣコマンドかが通知される（ＳＴ１３）。移動端末装置に、Accumulate型のＴＰＣコマンドである旨が通知された場合には、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重変動数に応じたＴＰＣコマンドが無線基地局装置から通知される（ＳＴ１４）。一方、Absolute型のＴＰＣコマンドである旨が通知された場合には、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重数に応じたＴＰＣコマンドが無線基地局装置から通知される（ＳＴ１５）。移動端末装置は、通知されたＴＰＣコマンドに従い送信電力を設定し（ＳＴ１６）、設定した送信電力で上りデータ送信を行う（ＳＴ１７）。
第２の方法においては、Fractional送信電力制御の式（式（１））において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数ＮＵＥに関する項（ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数により変動する周辺セル干渉変動補正項）を加え、その式（下記式（２））に基づいてFractional送信電力制御を行う。
PPUSCH(i)＝min{PMAX, 10log10(MPUSCH(i))+P0_PUSCH(j)+α・PL+ΔTF(i)+f(i)
-β・10log10NUE} 式（２）
このように、β・10log10NUEの項を設けることにより、無線基地局装置での１ＲＢ、１ＴＴＩ毎の受信パワの変動を小さくすることができ、周辺セル干渉の増大を防止し、適応リソース制御において周辺セル干渉の大幅な時間変動を防止することができる。その結果、セル端ユーザの上りリンク受信品質を劣化させず、カバレッジを確保することができる。
周辺セル干渉変動補正項に含まれる、周辺セル干渉低減量を調整する減衰係数β（０≦β≦１）により、周辺セル干渉低減量を調整することができる。β＝０の場合には、通常のFractional送信電力制御となる（式（１））。β＝１の場合には、図８に示すように、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重数によらず受信レベルを一定にすることができる。β＝１とすることにより、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重数によらず周辺セル干渉量を上げることなく、周辺セル干渉変動を抑えることができる。特に、セル端ユーザスループット（カバレッジ）の劣化を抑える効果がある。一方で、β＝１では、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送のキャパシティ増大効果を抑圧してしまう。このため、減衰係数βについては、キャパシティとカバレッジの関係を考慮して適宜設定することが好ましい（０≦β≦１）。
無線基地局装置は、移動端末装置に対して、減衰係数βの値を、例えばＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel）を介して報知するか、あるいは、Higher layer signalingにより個別通知する。βの設定は、セル設計ポリシー（カバレッジを重視する／しない）に従い、固定的にしても良く、トラヒック状況に応じて、トラヒックが空いているときは低めにし、トラヒックが混んでいるときは高めにする、というように動的に制御しても良い。また、無線基地局装置は、移動端末装置に対して、多重ユーザ数ＮＵＥの値を、ＰＤＣＣＨを介したＬ１／Ｌ２ signalingで個別に通知する。そして、無線基地局装置が移動端末装置の受信品質に応じたＭＵ−ＭＩＭＯスケジューリングを行い、スケジューリング結果に応じて、UL grantのスケジューリング情報に加える。この場合には、UL grantにＮＵＥのフィールドを追加する必要がある。
図９は、本発明に係る第２の方法の送信電力制御を説明するためのフロー図である。まず、無線基地局装置（ＢＳ）は、セル設計ポリシーやトラヒック状況に応じて、減衰係数βを設定し、この減衰係数βを移動端末装置（ＵＥ）に報知する（ＳＴ２１）。次いで、無線基地局装置は、ＴＴＩ単位で適応的にスケジューリングを行い、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥを設定する（ＳＴ２２）。そして、無線基地局装置は、Ｌ１/Ｌ２ signalingで移動端末装置にＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥを通知する（ＳＴ２３）。この場合においては、送信電力用情報は、減衰係数β及びＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥである。
移動端末装置は、減衰係数β及びＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥを受信し、減衰係数β及びＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥに従い送信電力を設定し（ＳＴ２４）、設定した送信電力で上りデータ送信を行う（ＳＴ２５）。
図１０は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置及び移動端末装置を有する無線通信システムを示す図である。
無線通信システムは、例えばＥ−ＵＴＲＡ（Evolved UTRA and UTRAN）が適用されるシステムである。無線通信システムは、無線基地局装置（ｅＮＢ：ｅＮｏｄｅＢ）２００（２００１，２００２・・・２００ｌ、ｌはｌ＞０の整数）と、無線基地局装置２００と通信する複数の移動端末装置（ＵＥ）１００ｎ（１００１，１００２，１００３，・・・１００ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを備える。無線基地局装置２００は、上位局、例えばアクセスゲートウェイ装置３００と接続され、アクセスゲートウェイ装置３００は、コアネットワーク４００と接続される。移動端末装置１００ｎはセル５０（５０１，５０２）において無線基地局装置２００とＥ−ＵＴＲＡにより通信を行っている。本実施の形態では、２個のセルについて示しているが、本発明は３個以上のセルについても同様に適用することができる。なお、各移動端末装置（１００１，１００２，１００３，・・・１００ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下では特段の断りがない限り移動端末装置１００ｎとして説明を進める。
無線通信システムでは、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、周波数帯域を端末毎に分割し、複数の移動端末装置が互いに異なる周波数帯域を用いることで、移動端末装置間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
ここで、Ｅ−ＵＴＲＡにおける通信チャネルについて説明する。
下りリンクについては、各移動端末装置１００ｎで共有される物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）と、物理下りリンク制御チャネル(ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel)とが用いられる。物理下りリンク制御チャネルは下りＬ１／Ｌ２制御チャネルとも呼ばれる。上記物理下りリンク共有チャネルにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。また、物理下りリンク制御チャネルにより、下りスケジューリング情報（DL Scheduling Information）、送達確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）、上りスケジューリンググラント（UL Scheduling Grant又はUL grant）、ＴＰＣコマンド（Transmission Power Control Command）などが伝送される。下りスケジューリング情報には、例えば、物理下りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザのＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、データサイズ、変調方式、再送制御（ＨＡＲＱ：Hybrid ARQ）に関する情報や、下りリンクのリソースブロックの割り当て情報などが含まれる。
また、上りスケジューリンググラントには、例えば、物理上りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザのＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、データサイズ、変調方式に関する情報や、上りリンクのリソースブロックの割り当て情報、上りリンクの共有チャネルの送信電力に関する情報などが含まれる。ここで、上りリンクのリソースブロックとは、周波数リソースに相当し、リソースユニットとも呼ばれる。
また、送達確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）とは、上りリンクの共有チャネルに関する送達確認情報のことである。送達確認情報の内容は、送信信号が適切に受信されたことを示す肯定応答（ＡＣＫ:Acknowledgement）又はそれが適切に受信されなかったことを示す否定応答（ＮＡＣＫ：Negative Acknowledgement）の何れかで表現される。
上りリンクについては、各移動端末装置１００ｎで共有して使用される物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）と、物理上りリンク制御チャネル(ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel)とが用いられる。上記物理上りリンク共有チャネルにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。また、物理上りリンク制御チャネルにより、下りリンクにおける共有物理チャネルのスケジューリング処理や適応変復調及び符号化処理（ＡＭＣ：Adaptive Modulation and Coding scheme）に用いるための下りリンクの品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）、及び物理下りリンク共有チャネルの送達確認情報が伝送される。
物理上りリンク制御チャネルでは、ＣＱＩや送達確認情報に加えて、上りリンクの共有チャネルのリソース割り当てを要求するスケジューリング要求（Scheduling Request）や、パーシステントスケジューリング（Persistent Scheduling）におけるリリース要求（Release Request）などが送信されてもよい。ここで、上りリンクの共有チャネルのリソース割り当てとは、あるサブフレームの物理下りリンク制御チャネルを用いて、後続のサブフレームにおいて上りリンクの共有チャネルを用いて通信を行ってよいことを無線基地局装置が移動端末装置に通知することを意味する。
移動端末装置１００ｎは、最適な無線基地局装置に対して通信を行う。図１０に示す例では、移動端末装置１００１，１００２は、無線基地局装置２００１と通信し、移動端末装置１００３は無線基地局装置２００２と通信している。このとき、上述したように、移動端末装置１００１，１００２の上り送信は、周辺セルである無線基地局装置２００２に対して干渉となる。この周辺セル干渉は、上りリンクパケットスケジューリングによって、ＴＴＩ毎に、かつ、ＲＢ毎に送信割り当てが行われる移動端末装置が変わるため、大幅に変動する。このため、本発明においては、無線基地局装置２００２が上記第１の方法又は第２の方法により、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数を考慮してFractional送信電力制御を行って、無線基地局装置での１ＲＢ、１ＴＴＩ毎の受信パワの変動を小さくし、周辺セル干渉の増大を防止し、適応リソース制御において周辺セル干渉の大幅な時間変動を防止する。その結果、セル端ユーザの上りリンク受信品質を劣化させず、カバレッジを確保することができる。
（実施の形態１）
本実施の形態においては、第１の方法によるFractional送信電力制御を行う場合について説明する。図１１は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の概略構成を示すブロック図である。図１１に示す無線基地局装置２００は、アンテナ２０２と、アンプ部２０４と、送受信部２０６と、ベースバンド信号処理部２０８と、呼処理部２１０と、伝送路インタフェース２１２とから主に構成されている。
このような構成の無線基地局装置２００において、上りリンクのデータについては、アンテナ２０２で受信された無線周波数信号がアンプ部２０４で、ＡＧＣ（Auto Gain Control）の下で受信電力が一定電力に補正されるように増幅される。増幅された無線周波数信号は、送受信部２０６においてベースバンド信号へ周波数変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０８で所定の処理（誤り訂正、復号など）がなされた後、伝送路インタフェース２１２を介して図示しないアクセスゲートウェイ装置に転送される。アクセスゲートウェイ装置は、コアネットワークに接続されており、各移動端末装置を管理している。また、上りリンクに関しては、上りリンクのベースバンド信号に基づいて、無線基地局装置２００で受信された無線周波数信号の受信ＳＩＮＲ及び干渉レベルが測定される。
呼処理部２１０は、上位装置の無線制御局との間で呼処理制御信号を送受信し、無線基地局装置２００の状態管理やリソース割り当てをする。なお、後述のレイヤ１処理部２０８１とＭＡＣ（Medium Access Control）処理部２０８２における処理は、呼処理部２１０において設定されている、無線基地局装置２００と移動局装置１００との間の通信状態に基づいてなされる。
下りリンクのデータについては、上位装置から伝送路インタフェース２１２を介してベースバンド信号処理部２０８に入力される。ベースバンド信号処理部２０８では、再送制御の処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化などがなされて送受信部２０６に転送される。送受信部２０６では、ベースバンド信号処理部２０８から出力されたベースバンド信号を無線周波数信号へ周波数変換する。周波数変換された信号は、その後、アンプ部２０４で増幅されてアンテナ２０２から送信される。
図１２は、図１１に示す無線基地局装置におけるベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。ベースバンド信号処理部２０８は、レイヤ１処理部２０８１と、ＭＡＣ処理部２０８２と、ＲＬＣ（Radio Link Control）処理部２０８３と、送信電力制御部２０８４とから主に構成されている。
レイヤ１処理部２０８１は、主に物理レイヤに関する処理を行う。レイヤ１処理部２０８１は、例えば、上りリンクで受信した信号に対して、チャネル復号化、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）、周波数デマッピング、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）、データ復調などの処理を行う。また、レイヤ１処理部２０８１は、下りリンクで送信する信号に対して、チャネル符号化、データ変調、周波数マッピング、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）などの処理を行う。
ＭＡＣ処理部２０８２は、上りリンクで受信した信号に対するＭＡＣレイヤでの再送制御、上りリンク／下りリンクに対するスケジューリング、ＰＵＳＣＨ／ＰＤＳＣＨの伝送フォーマットの選択、ＰＵＳＣＨ／ＰＤＳＣＨのリソースブロックの選択などの処理を行う。
ＲＬＣ処理部２０８３は、上りリンクで受信したパケット／下りリンクで送信するパケットに対して、パケットの分割、パケットの結合、ＲＬＣレイヤでの再送制御などを行う。
送信電力制御部２０８４は、上りリンクのＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の際に、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御する。
図１３は、図１２に示すベースバンド信号処理部２０８における実施の形態１に係る送信電力制御部の構成を示すブロック図である。送信電力制御部２０８４は、ＴＰＣコマンド処理部２０８４１と、ＴＰＣコマンドフォーマット処理部２０８４２とから主に構成されている。
ＴＰＣコマンド処理部２０８４１は、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の際のＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数やＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ変動数などに応じたＴＰＣコマンドを生成する。このＴＰＣコマンドは、ＴＰＣコマンドフォーマット処理部２０８４２で選択されたＴＰＣコマンドフォーマット（ビット数が拡張されたＴＰＣコマンドフォーマット）に基づいて生成される。一方、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送でない場合には、ＬＴＥシステムで規定されたＴＰＣコマンドを生成する。このＴＰＣコマンドは、ＴＰＣコマンドフォーマット処理部２０８４２で選択されたＴＰＣコマンドフォーマット（ＬＴＥシステムで規定されたＴＰＣコマンドフォーマット）に基づいて生成される。これらのＴＰＣコマンドは、ＰＤＣＣＨを介したＬ１／Ｌ２ signaling (UL grant)で移動端末装置に個別に通知される。
ＴＰＣコマンドフォーマット処理部２０８４２は、ＴＰＣコマンドのフォーマット（accumulate型又はabsolute型）の選択、図６に示すようなビット数が拡張されたＴＰＣコマンドフォーマットやＬＴＥシステムで規定されたＴＰＣコマンドフォーマットの選択を行う。このＴＰＣコマンドフォーマットの情報は、Higher layer signalingで移動端末装置に通知される。このようにして、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報（ＴＰＣコマンド及びＴＰＣコマンドフォーマット）が無線基地局装置から移動端末装置に送信される。
図１４は、本発明の実施の形態に係る移動端末装置の概略構成を示すブロック図である。図１４に示す移動端末装置１００は、アンテナ１０２と、アンプ部１０４と、送受信部１０６と、ベースバンド信号処理部１０８と、呼処理部１１０と、アプリケーション部１１２とから主に構成されている。
このような構成の移動端末装置１００において、下りリンクのデータについては、アンテナ１０２で受信された無線周波数信号がアンプ部１０４で、ＡＧＣの下で受信電力が一定電力に補正されるように増幅される。増幅された無線周波数信号は、送受信部１０６においてベースバンド信号へ周波数変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部１０８で所定の処理（誤り訂正、復号など）がなされた後、呼処理部１１０及びアプリケーション部１１２に送られる。呼処理部１１０は、無線基地局装置２００との通信の管理などを行い、アプリケーション部１１２は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。
上りリンクのデータについては、アプリケーション部１１２からベースバンド信号処理部１０８に入力される。ベースバンド信号処理部１０８では、再送制御の処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化などがなされて送受信部１０６に転送される。送受信部１０６では、ベースバンド信号処理部１０８から出力されたベースバンド信号を無線周波数信号へ周波数変換する。周波数変換された信号は、その後、アンプ部１０４で増幅されてアンテナ１０２から送信される。
図１５は、図１４に示す移動端末装置における実施の形態１に係るベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。ベースバンド信号処理部１０８は、レイヤ１処理部１０８１と、ＭＡＣ処理部１０８２と、ＲＬＣ処理部１０８３と、送信電力設定部１０８４と、ＴＰＣコマンド受信処理部１０８５と、ＴＰＣコマンドフォーマット受信処理部１０８６とから主に構成されている。
レイヤ１処理部１０８１は、主に物理レイヤに関する処理を行う。レイヤ１処理部１０８１は、例えば、下りリンクで受信した信号に対して、チャネル復号化、離散フーリエ変換、周波数デマッピング、逆フーリエ変換、データ復調などの処理を行う。また、レイヤ１処理部１０８１は、上りリンクで送信する信号に対して、チャネル符号化、データ変調、周波数マッピング、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）などの処理を行う。
ＭＡＣ処理部１０８２は、下りリンクで受信した信号に対するＭＡＣレイヤでの再送制御（ＨＡＲＱ）、下りスケジューリング情報の解析（ＰＤＳＣＨの伝送フォーマットの特定、ＰＤＳＣＨのリソースブロックの特定）などを行う。また、ＭＡＣ処理部１０８２は、上りリンクで送信する信号に対するＭＡＣ再送制御、上りスケジューリング情報の解析（ＰＵＳＣＨの伝送フォーマットの特定、ＰＵＳＣＨのリソースブロックの特定）などの処理を行う。
ＲＬＣ処理部１０８３は、下りリンクで受信したパケット／上りリンクで送信するパケットに対して、パケットの分割、パケットの結合、ＲＬＣレイヤでの再送制御などを行う。
ＴＰＣコマンド受信処理部１０８５は、無線基地局装置から通知されるＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数などに応じたＴＰＣコマンドを受信し、そのＴＰＣコマンドの内容を判定する。ＴＰＣコマンド受信処理部１０８５は、ＴＰＣコマンドフォーマット受信処理部１０８６で受信したＴＰＣコマンドフォーマットに基づいてＴＰＣコマンドの内容を判定する。したがって、ＴＰＣコマンド受信処理部１０８５は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時においては、ビット数が拡張された（例えば、３ビット）のＴＰＣコマンドフォーマット（図６）に基づいてＴＰＣコマンドの内容を判定する。また、ＴＰＣコマンド受信処理部１０８５は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送でない場合においては、ＬＴＥシステムで規定された（２ビット）のＴＰＣコマンドフォーマットに基づいてＴＰＣコマンドの内容を判定する。ＴＰＣコマンドの情報は、送信電力設定部１０８４に送られる。
ＴＰＣコマンドフォーマット受信処理部１０８６は、無線基地局装置から通知されるＴＰＣコマンドフォーマットの信号を受信する。したがって、ＴＰＣコマンドフォーマット受信処理部１０８６は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時においては、ビット数が拡張された（例えば、３ビット）のＴＰＣコマンドフォーマット（図６）の信号を受信する。また、ＴＰＣコマンドフォーマット受信処理部１０８６は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送でない場合には、ＬＴＥシステムで規定されたＴＰＣコマンドフォーマットの信号を受信する。ＴＰＣコマンドフォーマットの情報は、送信電力設定部１０８４に送られる。
送信電力設定部１０８４は、送信電力制御用情報（ＴＰＣコマンドフォーマット及びＴＰＣコマンド）を用いて送信電力の設定を行う。すなわち、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時においては、ビット数が拡張された（例えば、３ビット）のＴＰＣコマンドフォーマット（図６）及びＴＰＣコマンドを用いて送信電力の設定を行う。また、送信電力設定部１０８４は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送でない場合においては、ＬＴＥシステムで規定されたＴＰＣコマンドフォーマット及びＴＰＣコマンドを用いて送信電力の設定を行う。
このような無線通信システムにおいては、マルチユーザＭＩＭＯ伝送によりユーザ間の空間分割多重を行う無線基地局装置において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御し、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報を送信し、移動端末装置において、送信電力用情報を用いて送信電力を設定し、送信電力で上りリンク信号を送信する。
すなわち、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の際に、無線基地局装置が、ＴＰＣコマンドフォーマット（ビット数が拡張されたフォーマット）を選択し、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の適用が想定される移動端末装置に対して、選択したＴＰＣコマンドフォーマットをHigher layer signalingで通知する。このとき、合わせてＴＰＣコマンドがAccumulate型であるかAbsolute型であるかを通知する。次いで、無線基地局装置は、ＴＴＩ単位で適応的にスケジューリングを行い、選択されたＴＰＣコマンドフォーマットでＴＰＣコマンドを決定し、スケジューリングされる移動端末装置に対して、Ｌ１／Ｌ２ signalingでＴＰＣコマンドを通知する。
移動端末装置においては、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重変動数又はＭＵ−ＭＩＭＯ多重数に応じたＴＰＣコマンドが無線基地局装置から通知される。移動端末装置は、通知されたＴＰＣコマンドに従い送信電力を設定し、設定した送信電力で上りデータ送信を行う。
（実施の形態２）
本実施の形態においては、第２の方法によるFractional送信電力制御を行う場合について説明する。図１６は、図１２に示すベースバンド信号処理部２０８における実施の形態２に係る送信電力制御部の構成を示すブロック図である。なお、無線基地局装置における図１１及び図１２に示す構成は実施の形態１と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
送信電力制御部２０８４は、β処理部２０８４３と、ＮＵＥ設定部２０８４４とから主に構成されている。
β処理部２０８４３は、減衰係数β（０≦β≦１）を生成する。この減衰係数βは、キャパシティとカバレッジの関係を考慮して適宜設定する。ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を適用する場合において、カバレッジを重視する場合には、β＝１とする。ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を適用しない場合には、β＝０とする（ＬＴＥシステムにおけるFractional送信電力制御）。減衰係数βは、ＰＢＣＨを介して報知されるか、あるいは、Higher layer signalingにより個別通知される。
ＮＵＥ処理部２０８４４は、ＭＡＣ処理部２０８２と同様に、移動端末装置の受信品質に応じたスケジューリングを行い、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥを設定する。ＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥの値は、ＰＤＣＣＨを介したＬ１／Ｌ２ signalingで個別に通知される。
図１７は、図１４に示す移動端末装置における実施の形態２に係るベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。図１７において図１４と同じ構成要素については図１４と同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。ベースバンド信号処理部１０８は、レイヤ１処理部１０８１と、ＭＡＣ処理部１０８２と、ＲＬＣ処理部１０８３と、送信電力設定部１０８４と、β受信処理部１０８７と、ＮＵＥ受信処理部１０８８とから主に構成されている。
β受信処理部１０８７は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時において、無線基地局装置から通知される減衰係数βの信号を受信し、その内容を判定する。減衰係数βの情報は、送信電力設定部１０８４に送られる。
ＮＵＥ受信処理部１０８８は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時において、無線基地局装置から通知されるＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥの信号を受信し、その内容を判定する。ＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥの情報は、送信電力設定部１０８４に送られる。
送信電力設定部１０８４は、送信電力制御用情報（減衰係数β及びＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥ）を用いて送信電力の設定を行う。すなわち、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送時においては、減衰係数β及びＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥを用いて上式（２）に従って送信電力の設定を行う。また、送信電力設定部１０８４は、上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送でない場合においては、上式（１）に従って送信電力の設定を行う。
このような無線通信システムにおいても、マルチユーザＭＩＭＯ伝送によりユーザ間の空間分割多重を行う無線基地局装置において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御し、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報を送信し、移動端末装置において、送信電力用情報を用いて送信電力を設定し、送信電力で上りリンク信号を送信する。
すなわち、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の際に、無線基地局装置は、セル設計ポリシーやトラヒック状況に応じて、減衰係数βを設定し、この減衰係数βを移動端末装置（ＵＥ）に報知する。次いで、無線基地局装置は、ＴＴＩ単位で適応的にスケジューリングを行い、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥを設定する。そして、無線基地局装置は、Ｌ１/Ｌ２ signalingで移動端末装置にＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥを通知する。
移動端末装置は、減衰係数β及びＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥを受信し、減衰係数β及びＭＵ−ＭＩＭＯ多重数ＮＵＥに従い送信電力を設定し、設定した送信電力で上りデータ送信を行う。
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
本発明は、ＬＴＥシステムの無線基地局装置及び送信電力制御方法に有用である。
５０ｎ セル
１００ｎ 移動端末
１０２，２０２ アンテナ
１０４，２０４ アンプ部
１０６，２０６ 送受信部
１０８，２０８ ベースバンド信号処理部
１１０，２１０ 呼処理部
１１２ アプリケーション部
２００ｎ 無線基地局装置
２１２ 伝送路インタフェース
３００ アクセスゲートウェイ装置
４００ コアネットワーク
１０８１，２０８１ レイヤ１処理部
１０８２，２０８２ ＭＡＣ処理部
１０８３，２０８３ ＲＬＣ処理部
１０８４ 送信電力設定部
１０８５ ＴＰＣコマンド受信処理部
１０８６ ＴＰＣコマンドフォーマット受信処理部
１０８７ β受信処理部
１０８８ ＮＵＥ受信処理部
２０８４ 送信電力制御部
２０８４１ ＴＰＣコマンド処理部
２０８４２ ＴＰＣコマンドフォーマット処理部
２０８４３ β処理部
２０８４４ ＮＵＥ設定部

Claims (12)

  1. 上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送によりユーザ間の空間分割多重を行う無線基地局装置であって、前記無線基地局装置は、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御する送信電力制御手段と、前記ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報を送信する送信手段と、を具備することを特徴とする無線基地局装置。
  2. 前記送信電力制御手段は、送信電力制御コマンドフォーマットを選択するフォーマット選択手段と、選択された送信電力制御コマンドフォーマットで送信電力制御コマンドを決定するコマンド決定手段と、を具備することを特徴とする請求項１記載の無線基地局装置。
  3. 前記送信手段は、前記送信電力用情報として前記送信電力制御コマンドフォーマット及び前記送信電力制御コマンドを送信することを特徴とする請求項２記載の無線基地局装置。
  4. 前記送信電力制御手段は、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数により変動する周辺セル干渉変動補正項を含む式に基づいてフラクショナル送信電力制御することを特徴とする請求項１記載の無線基地局装置。
  5. 前記周辺セル干渉変動補正項は、周辺セル干渉低減量を調整する減衰係数を含むことを特徴とする請求項４記載の無線基地局装置。
  6. 前記送信手段は、前記送信電力用情報として前記ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数及び前記減衰係数を送信することを特徴とする請求項５記載の無線基地局装置。
  7. 上りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送によりユーザ間の空間分割多重を行う無線基地局装置において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じて送信電力を制御する工程と、前記ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数に応じた送信電力用情報を送信する工程と、移動端末装置において、前記送信電力用情報を用いて送信電力を設定する工程と、前記送信電力で上りリンク信号を送信する工程と、を具備することを特徴とする送信電力制御方法。
  8. 前記無線基地局装置において、送信電力制御コマンドフォーマットを選択する工程と、選択された送信電力制御コマンドフォーマットで送信電力制御コマンドを決定する工程と、を具備することを特徴とする請求項７記載の送信電力制御方法。
  9. 前記送信電力用情報が、前記送信電力制御コマンドフォーマット及び前記送信電力制御コマンドであることを特徴とする請求項８記載の送信電力制御方法。
  10. 前記無線基地局装置において、ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数により変動する周辺セル干渉変動補正項を含む式に基づいてフラクショナル送信電力制御する工程を具備することを特徴とする請求項７記載の送信電力制御方法。
  11. 前記周辺セル干渉変動補正項は、周辺セル干渉低減量を調整する減衰係数を含むことを特徴とする請求項１０記載の送信電力制御方法。
  12. 前記送信電力用情報が、前記ＭＵ−ＭＩＭＯ多重ユーザ数及び前記減衰係数であることを特徴とする請求項１１記載の送信電力制御方法。
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