JP2020010264A

JP2020010264A - 端末装置の送信電力を制御する基地局装置、その制御方法、及びプログラム

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Publication number: JP2020010264A
Application number: JP2018131804A
Authority: JP
Inventors: 隼斗福田; Hayato Fukuda; 俊明山本; Toshiaki Yamamoto; 寺部　滋郎; Shigeo Terabe; 滋郎寺部; 元樹長谷川; Motoki Hasegawa
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-07-11
Also published as: US20210112502A1; JP6952653B2; WO2020013196A1

Abstract

【課題】端末装置は様々な環境に置かれるため、採用された送信電力制御方法が適切に動作する端末装置と、その送信電力制御方法が適切に動作しない端末装置が存在しうることから、端末装置ごとに適した送信電力制御方法を適用する。【解決手段】基地局装置は、接続されている端末装置について、その端末装置が基地局装置へ送信する上りリンクの信号に対する干渉に関する条件を満たすか否かを判定し、その条件を満たすと判定された端末装置に対して第１の方法で送信電力制御を実行する。【選択図】図４

Description

本発明は、端末装置における送信電力制御技術に関する。

ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）等のセルラ通信では、端末装置から基地局装置へ信号を送信する上りリンク方向において十分な通信品質を得るために、端末装置の送信電力制御を行うことが一般的である。送信電力制御の方法は、端末装置からの上りリンクの信号の基地局装置における信号対雑音比（ＳＮＲ）に基づく方法や、信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）に基づく方法など、複数の方法が存在する。特許文献１には、信号の再送回数に応じて、送信電力制御を実行することが記載されている。

特開平０８−００８８１７号公報

しかしながら、各送信電力方法には、それぞれ他の方法に対する利点を有する一方で不利点をも有する。これに対して、端末装置は様々な環境に置かれるため、採用された送信電力制御方法が適切に動作する端末装置と、その送信電力制御方法が適切に動作しない端末装置が存在しうるという課題があった。

本発明はかかる課題に鑑みなされたものであり、端末装置ごとに適した送信電力制御方法を適用可能とするための技術を提供する。

本発明の一態様による基地局装置は、接続されている端末装置について、当該端末装置が前記基地局装置へ送信する上りリンクの信号に対する干渉に関する条件を満たすか否かを判定する判定手段と、前記条件を満たすと判定された前記端末装置に対して第１の方法で送信電力制御を実行する実行手段と、を有する。

本発明によれば、端末装置ごとに適した送信電力制御方法を適用することができる。

無線通信システムの構成例を示す図である。基地局装置の構成例を示す図である。基地局装置の機能構成例を示す図である。基地局装置が実行する処理の流れの例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（システム構成）
図１に、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す。本無線通信システムは、一例において、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）システムや、第５世代以降のセルラ通信システムである。ただし、これに限られず、同様の構成を有する任意の無線通信システムに、以下の議論を適用することができる。

本無線通信システムは、少なくとも１つの基地局装置１０１と、その基地局装置１０１に接続する１つ以上の端末装置１０２とを含んで構成される。基地局装置１０１は、さらにコアネットワークや他の基地局装置に接続することができ、端末装置１０２とネットワーク上のサーバ等の装置や他の端末装置との間の通信を中継することができる。基地局装置１０１は、接続中の端末装置１０２に対して、下りリンク方向の制御情報やユーザデータを無線送信し、また、端末装置１０２は、接続中の基地局装置１０１に対して上りリンク方向の制御情報やユーザデータを無線送信する。

基地局装置１０１は、端末装置１０２のそれぞれが上りリンクの信号を送信する際の送信電力を制御し、端末装置１０２のそれぞれの上りリンクの通信品質を適切に設定することができる。例えば、基地局装置１０１は、複数の端末装置１０２の無線品質が最大化されるような制御を行いうる。なお、送信電力制御によって端末装置１０２の送信電力を上げると、その端末装置１０２の無線品質が改善するが、一方で、隣接セルの上りリンクでの通信に干渉してしまいうる。このため、過剰にならない範囲で、必要な無線品質を得ることができるような電力が使用されるように、電力制御が行われることが肝要である。また、基地局装置１０１は、複数の端末装置１０２においてそれぞれ得ることができるスループット値の総和が最大化するような制御を行いうる。また、基地局装置１０１は、端末装置１０２のそれぞれが、要求無線品質又は要求スループットを満たすことができる最低限の送信電力で信号を送信するように、制御を行いうる。

電力制御の方法は、例えば、端末装置１０２からの上りリンクの信号の基地局装置１０１における信号対雑音比（ＳＮＲ）や信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）に基づく方法や、信号の再送回数に応じた方法など、複数の方法が存在する。一般に、システム内では１つの電力制御方法が採用され、１つの基地局装置１０１に接続された全ての端末装置１０２の送信電力は同じ方法で制御される。一方で、端末装置１０２は、その置かれた状況ごとに適した電力制御方法が異なりうる。このため、本実施形態では、基地局装置１０１は、接続している端末装置１０２ごとに、送信電力制御の方法を決定する。

より具体的には、本実施形態に係る基地局装置１０１は、接続中の端末装置１０２のそれぞれについて、その端末装置１０２が送信する上りリンクの信号に対する干渉に関する条件を満たすか否かを判定し、その判定結果に基づいて使用する送信電力制御方法を決定する。例えば、基地局装置１０１は、その条件を満たすと判定された端末装置１０２に対して、耐干渉性能の高い第１の方法で送信電力制御を実行する。この条件は、例えば干渉によって通信品質が劣化していることが想定される条件でありうる。

第１の方法は、例えば、ある端末装置１０２が送信した上りリンクの信号の送信に連続して成功した回数又は失敗した回数に基づいて、その端末装置１０２の送信電力を制御する方法である。すなわち、第１の方法では、例えばＰＵＳＣＨ（ＰｈｙｓｉｃａｌＵｐｌｉｎｋＳｈａｒｅｄＣｈａｎｎｅｌ）やＰＵＣＣＨ（ＰｈｙｓｉｃａｌＵｐｌｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌＣｈａｎｎｅｌ）におけるＨＡＲＱ（複合自動再送制御）やＲＬＣ（無線リンク制御）の再送回数が第１の所定回数に達した場合に送信電力を一定量（例えば１ｄＢや３ｄＢ）だけ増加させる。このように、干渉が原因で通信品質が劣化していることが想定され、再送回数が多い端末装置１０２の送信電力を上げることにより、その端末装置１０２の通信品質が改善することができる。なお、送信電力を増加しても再送の回数（送信の連続失敗回数）が所定回数に達した場合には、送信電力をさらに増加させる。一方、第１の方法では、例えば、ある端末装置１０２が、ＨＡＲＱやＲＬＣの初送でのＰＵＳＣＨやＰＵＣＣＨの伝送に第２の所定回数だけ連続して成功した場合、その端末装置１０２の送信電力を一定量（例えば１ｄＢや３ｄＢ）だけ減少させる。これによれば、通信品質が十分に高いと考えられる端末装置１０２の送信電力を低下させ、他の端末装置１０２に対する与干渉を低減させることができる。なお、送信電力を低減しても初送での送信成功が所定回数連続して成功した場合には、送信電力を低減してもよい。なお、上述の処理は一例であり、例えば、再送確率が第１の所定確率を超える場合に送信電力を増加し、初送成功確率が第２の所定確率を超える場合に送信電力を低下させるなど、別の処理が実行されてもよい。

なお、上述の第１の所定回数及び第２の所定回数は、設定可能な値でありうる。すなわち、基地局装置１０１は、状況や第１の方法を適用する端末装置１０２の属性に応じて、第１の所定回数及び第２の所定回数を設定してもよい。例えば、無線リソースの使用率が一定値より高い場合に、干渉が急に増加しないように第１の所定回数を高く、また、干渉源となる信号の送信電力をできるだけ早期に低減するために第２の所定回数を低く設定しうる。また、例えば、基地局装置１０１は、端末装置１０２に対して優先度付けを行い、優先度の高い端末装置１０２に対しては、早期に送信電力が上昇するように、上述の第１の所定回数を小さく設定しうる。一方、基地局装置１０１は、優先度の低い端末装置１０２に対しては、送信電力が上昇する速度が早くなりすぎないように、第１の所定回数を大きく設定しうる。また、基地局装置１０１は、優先度の高い端末装置１０２に対しては第２の所定回数を大きく設定し、優先度の低い端末装置１０２に対しては第２の所定回数を大きく設定してもよい。

ある端末装置１０２についての干渉に関する条件は、例えば、その端末装置１０２が送信する上りリンクの信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）が第１の所定値を超えないことを含む。すなわち、ＳＩＮＲが十分に低く、干渉による影響が強い端末装置１０２については第１の方法を用いうるが、ＳＩＮＲが第１の所定値以上である場合には、第１の方法を用いないようにする。例えば、ある端末装置１０２について第１の方法で送信電力を増加し続けた結果、ＳＩＮＲが第１の所定値以上となった場合、その端末装置１０２については、第１の方法での送信電力制御を停止し、第１の方法と異なる第２の方法で送信電力制御を行うようにする。これにより、端末装置１０２の送信電力が干渉電力と比して十分に大きいにも関わらず、その端末装置１０２の送信電力を過剰に増加し続けてしまうことを防ぐことができる。なお、第１の所定値は、最低限の通信を実行可能であることが想定されるＳＩＮＲ値でありうる。また、ある端末装置１０２についての干渉に関する条件は、例えば、その端末装置１０２が送信する上りリンクに対する干渉の電力が第２の所定値を超えることを含む。すなわち、干渉の影響を強く受ける端末装置１０２について、上述の第１の方法で送信電力制御を実行しうるが、干渉の影響が強くないことが分かっている端末装置１０２については送信電力制御に第１の方法を用いない。このように、干渉の影響が強い端末装置１０２に対して干渉の影響が再送回数等によって考慮される第１の方法で送信電力制御を実行することにより、干渉の影響で生じる再送の発生確率を低減することができる。一方で、ＳＩＮＲが十分高い場合や干渉電力が低い端末装置１０２については、干渉を考慮した送信電力制御方法を用いる必要がないため、第１の方法と異なる第２の方法を用いうる。

なお、基地局装置１０１は、上述のような干渉に関する複数の条件に基づいて送信電力制御方法を決定する場合は、その複数の条件を全て満たす端末装置１０２について第１の方法を用いるようにし、複数の条件のいずれかを満たさない端末装置１０２については第２の方法を用いるようにしうる。

また、基地局装置１０１は、さらに、端末装置が無線リソースの使用状況に関する第２の条件を満たすか否かを判定し、第２の条件を満たす環境において、上述の干渉に関する条件を満たす端末装置１０２について、第１の方法を用いて送信電力制御を実行するようにしてもよい。第２の条件は、例えば、基地局装置１０１に接続中の端末装置１０２の数が所定数を超えないことと、その基地局装置１０１における上りリンクのリソースブロックの使用率が第３の所定値を超えないことと、ＣｏｎｔｒｏｌＣｈａｎｎｅｌＥｌｅｍｅｎｔ（ＣＣＥ）の使用率が第４の所定値を超えないこととの少なくともいずれかを含む。この第２の条件が満たされない場合、無線リソースの使用率が高いため、第１の方法で送信電力制御を行うことによる電力の増加で隣接する他の基地局装置に対する干渉が強くなる可能性がある。このため、第２の条件が満たされない場合には、いずれの端末装置１０２に対しても第１の方法を用いないようにしうる。なお、上述の説明では、基地局装置１０１における無線リソースの使用状況に基づいて、その基地局装置１０１に接続している端末装置１０２に対して第１の方法を用いるか否かを判定する例について説明したが、これに限られない。基地局装置１０１は、端末装置１０２のそれぞれの無線リソースの使用状況に応じて第２の条件の判定を行ってもよい。例えば、端末装置１０２に割り当てられているリソースブロックの量などの無線リソースの使用量が所定の量以上である場合には、第１の方法を用いないことが決定されうる。

なお、基地局装置１０１は、例えば、送信電力が第５の所定値以上の端末装置１０２に対しては、第１の方法を用いないようにしうる。これは、送信電力が十分に高い端末装置１０２について第１の方法で送信電力を増加すると、その端末装置１０２から送信された信号が干渉源となる確率が高くなる。このため、このような端末装置１０２の送信電力が大きくなりすぎないように、この端末装置１０２についての送信電力制御方法を第２の方法とする。

上述のように、基地局装置１０１は、干渉に関する条件を満たす（場合によってはこの条件に加えて第２の条件を満たす）端末装置の送信電力制御を、第１の方法を用いて実行する。これに対して、基地局装置１０１は、第１の方法を用いない他の端末装置１０２については、第１の方法と異なる第２の方法を用いて送信電力制御を行いうる。ここで、第２の方法は、例えば、基地局装置１０１において上りリンクを測定した際の受信電力に基づいて、端末装置１０２の送信電力を制御する方法である。このように、例えば、干渉の影響が強くない場合、又は、無線リソースの使用率が高い場合には、第２の方法を用いることにより、２つ以上の端末装置１０２の１つが送信電力を増加したことにより他の端末装置への干渉が増えて、それらの他の端末装置がその干渉の影響でさらに送信電力を増やし続けることなどを防ぐことができる。

以下では、上述の処理を実行する基地局装置の構成と、実行される処理の流れについて説明する。

（ハードウェア構成）
図２に、基地局装置１０１のハードウェア構成例を示す。基地局装置１０１は、一例において、図２に示すようなハードウェア構成を有し、例えば、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、外部記憶装置２０４、及び通信回路２０５を有する。基地局装置１０１では、例えばＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及び外部記憶装置２０４のいずれかに記録された、上述のような基地局装置１０１の各機能を実現するプログラムがＣＰＵ２０１により実行される。

そして、基地局装置１０１は、例えばＣＰＵ２０１により通信回路２０５を制御して、他の装置と通信を行う。なお、基地局装置１０１の通信回路２０５は、例えば、有線回線を通じて、他の基地局装置や他のネットワークノードと通信を行うことができる。また、基地局装置１０１の通信回路２０５は、１つ以上（複数）のビームを形成して端末装置１０２との間で無線通信することが可能でありうる。なお、図２の構成において、基地局装置１０１は、１つの通信回路２０５を有するような概略図を示しているが、これに限られず、複数の通信回路を有してもよい。例えば、基地局装置１０１は、他の基地局装置との有線通信のための第１の通信回路と、端末装置１０２との無線通信のための第２の通信回路とを有しうる。

なお、基地局装置１０１は、各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部をハードウェアで実行し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の部分を実行してもよい。また、全機能がコンピュータとプログラムにより実行されてもよい。

（機能構成）
図３に、基地局装置１０１の機能構成例を示す。基地局装置１０１は、例えば、通信部３０１、条件判定部３０２、制御方法設定部３０３、及び、電力制御実行部３０４を有する。

通信部３０１は、接続中の端末装置１０２との間での無線通信を実行する。条件判定部３０２は、端末装置１０２のそれぞれについて、上述のその端末装置１０２が送信した上りリンクの信号に対する干渉に関する第１の条件を満たすか否かを判定する。また、条件判定部３０２は、場合によっては、これに加えて、無線リソースの使用状況に関する第２の条件を満たすか否かを判定しうる。すなわち、条件判定部３０２は、例えば、無線リソースの使用率が所定の程度より低い状態において干渉が強い状態にある端末装置１０２を特定するための判定を行う。制御方法設定部３０３は、条件判定部３０２による判定結果に基づいて、端末装置１０２のそれぞれに対して使用する送信電力制御方法を設定する。電力制御実行部３０４は、制御方法設定部３０３によって設定された方法によって、端末装置１０２ごとに送信電力制御を実行する。

これにより、干渉の影響が強い端末装置１０２に対しては干渉の影響を考慮した第１の方法を用いた送信電力制御を実行し、干渉の影響が弱い端末装置１０２に対しては干渉の影響を考慮しない第２の方法を用いた送信電力制御を実行することができる。また、無線リソースの使用率が高く、干渉を考慮した第１の方法で送信電力制御を行うと他の基地局装置への干渉の影響が強くなることが想定される場合には、第１の方法を使用しないようにしうる。また、送信電力が十分に高い端末装置１０２については、その端末装置１０２が送信する上りリンク信号への干渉の影響が強い場合であっても、第１の方法を使用しないようにすることで、その上りリンク信号による他の通信への干渉を抑制することができる。

（処理の流れ）
続いて、基地局装置１０１が実行する処理の流れの例について説明する。図４は、基地局装置１０１が実行する処理の流れの例を示すフローチャートである。基地局装置１０１は、例えば、１つ以上の端末装置１０２が接続されている間は図４の処理を実行し続ける。まず、基地局装置１０１は、例えば無線リソースの使用状況に関する条件（上述の第２の条件）が満たされているか否かを確認する（Ｓ４０１）。基地局装置１０１は、例えば、自装置に接続中の端末装置１０２の数が所定数を超えないこと、自装置における上りリンクのリソースブロックの使用率が第３の所定値を超えないこと、及び、ＣＣＥの使用率が第４の所定値を超えないことを確認する。基地局装置１０１は、第２の条件が満たされていない場合（Ｓ４０２でＮＯ）は、端末装置１０２における干渉に関する条件が満たされているか否かによらず、全ての端末装置１０２に対して第２の方法を用いて送信電力制御を行うことを決定し（Ｓ４０３）、処理をＳ４０１に戻す。なお、基地局装置１０１は、複数の第２の条件が設定されている場合、それらの条件の全てが満たされているか否かを判定しうる。すなわち、基地局装置１０１は、複数の条件のいずれかが満たされていない場合（例えば自装置に接続されている端末装置１０２の数が所定数以上である場合）には、第２の条件が満たされていないと判定しうる。第２の方法は、上述のように、基地局装置１０１において上りリンクを測定した際の受信電力に基づいて、（干渉を考慮せずに）端末装置１０２の送信電力を制御する方法である。この場合、基地局装置１０１は、第２の条件が満たされた状態になるまで、第１の方法を使用しない。ここで、第１の方法は、上述のように、例えば、ある端末装置１０２が送信した上りリンクの信号の送信に連続して成功した回数又は失敗した回数に基づいて、その端末装置１０２の送信電力を制御する方法である。なお、Ｓ４０１〜Ｓ４０３の処理は行われなくてもよい。すなわち、後述するＳ４０４〜Ｓ４０８の処理のみが実行されてもよい。

一方、基地局装置１０１は、第２の条件が満たされていること（すなわち、無線リソースの使用率が低い状態にあること）を確認すると（Ｓ４０２でＹＥＳ）、端末装置１０２のそれぞれから送信される上りリンク信号（ＰＵＳＣＨ／ＰＵＣＣＨ）に対する干渉に関する条件を満たしているか否かを確認する（Ｓ４０４）。基地局装置１０１は、例えば、その端末装置１０２が送信する上りリンクの信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）が第１の所定値を超えないこと、及び、その端末装置１０２が送信する上りリンクに対する干渉の電力が第２の所定値を超えることを確認しうる。基地局装置１０１は、ある端末装置１０２について干渉に関する条件が満たされていると判定した場合（Ｓ４０５でＹＥＳ）は、その端末装置１０２に対しては、第１の方法を用いて送信電力制御を実行することを決定する（Ｓ４０６）。すなわち、干渉の影響が強い状態にある端末装置１０２に対して、干渉が考慮される第１の方法が使用される。一方、基地局装置１０１は、ある端末装置１０２について干渉に関する条件が満たされていないと判定した場合（Ｓ４０５でＮＯ）は、その端末装置１０２に対しては、第２の方法を用いて送信電力制御を実行することを決定する（Ｓ４０７）。すなわち、干渉の影響が強くない状態にある端末装置１０２に対しては、干渉が考慮されない第２の方法が使用される。基地局装置１０１は、接続中の全ての端末装置１０２に対して、個別にＳ４０４〜Ｓ４０７の処理を実行し、その全ての端末装置１０２のそれぞれに対して使用する送信電力制御方法を個別に決定する（Ｓ４０８）。

以上のようにして、基地局装置１０１は、接続中の端末装置１０２のそれぞれに対して、それぞれの状況に応じて適切な送信電力制御方法を個別に設定することができ、その結果、端末装置１０２のそれぞれに適した送信電力を得ることが可能となる。

Claims

基地局装置であって、
接続されている端末装置について、当該端末装置が前記基地局装置へ送信する上りリンクの信号に対する干渉に関する条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記条件を満たすと判定された前記端末装置に対して第１の方法で送信電力制御を実行する実行手段と、
を有することを特徴とする基地局装置。
前記条件は、前記上りリンクの信号の信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）が第１の所定値を超えないことを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
前記条件は、前記上りリンクの信号に対する前記干渉の電力が第２の所定値を超えることを含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基地局装置。
前記判定手段は、さらに、無線リソースの使用状況に関する第２の条件を満たすか否かを判定し、
前記実行手段は、前記条件および前記第２の条件を満たす前記端末装置に対して前記第１の方法で送信電力制御を実行する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基地局装置。
前記第２の条件は、前記基地局装置に接続している前記端末装置の数が所定数を超えないことと、前記上りリンクのリソースブロックの使用率が第３の所定値を超えないことと、ＣｏｎｔｒｏｌＣｈａｎｎｅｌＥｌｅｍｅｎｔ（ＣＣＥ）の使用率が第４の所定値を超えないこととの少なくともいずれかを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の基地局装置。
前記第１の方法は、前記上りリンクの信号の送信に連続して成功した回数または失敗した回数に基づいて、前記端末装置の前記上りリンクの信号の送信電力を制御する方法である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の基地局装置。
前記実行手段は、前記第１の方法での送信電力制御を実行しない他の端末装置に対して、第２の方法で送信電力制御を実行する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の基地局装置。
前記第２の方法は、前記基地局装置における前記上りリンクの信号を測定した際の受信電力に基づいて、前記他の端末装置の前記上りリンクの信号の送信電力を制御する方法である、
ことを特徴とする請求項７に記載の基地局装置。
基地局装置の制御方法であって、
判定手段が、接続されている端末装置について、当該端末装置が前記基地局装置へ送信する上りリンクの信号に対する干渉に関する条件を満たすか否かを判定する判定工程と、
実行手段が、前記条件を満たすと判定された前記端末装置に対して第１の方法で送信電力制御を実行する実行工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
基地局装置に備えられたコンピュータに、
接続されている端末装置について、当該端末装置が前記基地局装置へ送信する上りリンクの信号に対する干渉に関する条件を満たすか否かを判定させ、
前記条件を満たすと判定された前記端末装置に対して第１の方法で送信電力制御を実行させる、
ためのプログラム。