JP3333103B2

JP3333103B2 - 送信電力制御装置

Info

Publication number: JP3333103B2
Application number: JP3877197A
Authority: JP
Inventors: 雅弘西野
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2017-02-24
Also published as: JPH10242938A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信電力制御装置
に関し、例えば、スペクトル拡散通信方式を用いて通信
する移動体通信端末の送信電力制御装置に適用し得るも
のである。

【０００２】

【従来の技術】現在、無線伝送路をシェアリングして、
複数ユーザによる同時通信を可能とするマルチプルアク
セス（多元接続）方式として、符号分割マルチプルアク
セス（Code Division Multiple Access ：以下、ＣＤＭ
Ａという）方式が注目されている。ＣＤＭＡ方式は、ス
ペクトル拡散技術を使用して、同一周波数を複数のユー
ザに割り当てる方式であり、そのスペクトル拡散技術に
ついての考察が次の技術文献等に開示されている。

【０００３】文献：”ＤＳ／ＣＤＭＡにおける干渉電力
を用いる送信電力制御” 土肥智弘、佐和橋衛信学技報ＲＣＳ94-99 ，pp63-68 （1994-10 ）ＣＤＭＡ方式においては、加入者容量を増加させる上
で、高精度の送信電力制御が必須とされる。このために
用いられる手法を次に示す。

【０００４】まず、基地局において、信号対干渉波電力
比（Signal-Interference Power Ratio ：以下、ＳＩＲ
という）を観測する。次に、観測されたＳＩＲと、予め
設定しておいた要求ＳＩＲとを比較し、観測されたＳＩ
Ｒが要求ＳＩＲよりも大きい（すなわち、品質が良好）
場合、基地局から移動局に送られるフレーム中の送信電
力制御ビットに送信電力を下げる命令を挿入する。逆
に、観測されたＳＩＲが要求ＳＩＲよりも小さい（すな
わち、品質が悪い）場合、基地局から移動局に送られる
フレーム中の送信電力制御ビットに送信電力を上げる命
令を挿入する。

【０００５】なお、従来技術では、データ信号中に送信
電力制御ビットを挿入し、基地局から各々の移動局の送
信電力を制御するようになっている。移動局では、送ら
れてきたフレームを復調して送信電力制御ビットを取り
出し、そのビットに従い自局の送信電力を上げ下げす
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の送信
電力制御装置では、メディアの重要度を考慮せず、各呼
ごと独立に送信電力を制御する方法が採られている。こ
のため、呼量が大きくなると、干渉波の電力が大きくな
り、要求品質の高いメディア（通常、データ通信）であ
っても、ＳＩＲが劣化してしまう。すると、送信電力制
御装置は、要求品質の高いメディアに対する呼について
は、送信電力を上げるよう要求を発する。

【０００７】しかし、このように要求品質の高いメディ
アの呼についての送信電力が上げられると、今度は、要
求品質の低いメディアの呼についてＳｌＲの劣化が生じ
てしまう。すると、次は、低い要求品質のメディアの呼
も送信電力を上げるよう要求されることになり、最悪の
場合、これらの動作が繰り返されることによって、全て
のメディアのＳＩＲが劣化し、通信品質が維持できなく
なるおそれがあった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
考慮してなされたもので、各受信波ごとに、総受信電力
に占める電力比の要求値に対するずれ量を求め、当該ず
れ量に基づいて、各端末に対して要求する送信電力を制
御する送信電力制御装置において、以下の手段を備えた
ことを特徴とする。

【０００９】すなわち、各受信波それぞれについて求め
たずれ量ごとに、各受信波に要求される通信品質に応じ
た重みを付けて総合評価値を算出し、当該総合評価値が
小さくなるように、各端末に対して要求する送信電力を
更新する要求電力更新手段を備えるようにした。

【００１０】このように、本発明においては、各受信波
に要求される通信品質に応じて重み付けした、総受信電
力に占める各受信波の電力比の総合評価値が小さくなる
ように、各端末に対して要求する送信電力を更新するこ
とができる。

【００１１】従って、呼量が大きくなって、重みの小さ
い受信波についてのずれ量が大きくなっても、総合評価
値の変化はわずかであり、重みの大きい受信波に対する
送信電力の更新は少なくて済む。これにより、当該重み
の大きい受信波については、それまでの通信品質を維持
することが可能となる。一方、重みの大きい受信波につ
いてのずれ量が大きくなる場合には、総合評価値が大き
く変化するので、変化に見合った送信電力の変更が可能
であり、重みの大きい受信波に対する送信電力を適切な
状態へ速やかに変化させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（Ａ）実施形態（Ａ−１）実施形態の構成以下、図面について、本発明に係る送信電力制御装置の
一実施形態を説明する。なお、本実施形態においては、
要求品質を異にする複数種類のメディア（例えば、音
声、データ、画像、これらの複合情報等）によるサービ
スの提供が可能な移動体通信システムを例に、送信電力
制御装置の構成及び動作の詳細について説明する。

【００１３】図２は、当該移動体通信システムの全体構
成を示す図である。図２に示すように、送信電力制御装
置１は、基地局１１側に設けられている。送信電力制御
装置１１は、収容する複数の移動体端末１２、１３、１
４…それぞれの送信電力を制御し、基地局１１における
受信電力を要求する受信電力に近づけている。

【００１４】続いて、送信電力制御装置１の基本構成を
説明する。図１は、当該送信電力制御装置１の基本構成
を表したブロック図である。ただし、図１では、以下の
説明を簡単にするため、提供される要求品質の異なるメ
ディアの数が３種類の場合について表している。

【００１５】送信電力制御装置１は、受信アンテナ２、
総電力観測部３、修正ベクトル演算部４、更新量演算部
５Ａ〜５Ｃ、加算器６Ａ〜６Ｃ、分配器７Ａ〜７Ｃ、遅
延回路８Ａ〜８Ｃ、出力端子９Ａ〜９Ｃの各手段からな
る。

【００１６】受信アンテナ２は、基地局１が収容する複
数の移動体端末１２〜１４からの電波を受信するための
アンテナである。この受信アンテナ２としては、例え
ば、ダイバーシティアンテナを用いる。受信された受信
信号Ｓ１は、受信アンテナ２から総電力観測部３に出力
される。

【００１７】総電力観測部３は、受信アンテナ２で受信
された受信信号Ｓ１の総受信電力（本来の信号波のみな
らず、干渉波、雑音成分も含む）を観測する手段であ
る。その観測結果である総受信電力Ｓ２は、修正ベクト
ル演算部４に出力される。

【００１８】修正ベクトル演算部４は、この総受信電力
Ｓ２の他、前制御時刻において自装置（基地局）が各メ
ディアに要求した要求受信電力Ｓ３を入力し、次の制御
時刻において使用する修正ベクトルＳ４を算出する手段
である。ここで、修正ベクトル演算部４は、観測により
得られるＳＩＲの値と、要求されるＳＩＲの値との差の
重付け絶対値和が小さくなるように、修正ベクトルＳ４
を算出している。この実施形態においては、観測された
ＳＩＲと各メディアに要求される要求ＳＩＲとの差分の
重み付け２乗和で評価量を定義し、その勾配ベクトルの
符号を反転させることにより修正ベクトルＳ４を算出す
る。

【００１９】なお、この算出処理の際、修正ベクトル演
算部４は、優先順位の高いメディアほど大きな重みを付
し、優先順位の低いメディアほど小さい重みを付ける。
これは、優先順位の高いメディアほど、その受信電力の
要求受信電力に対する差分の影響が修正ベクトルに反映
されるようにするためである。逆に言うと、優先順位の
低いメディアについては差分が大きくなって通信品質が
劣化しても、修正ベクトルに影響が現れ難くなってい
る。これが、本実施形態に係る修正ベクトル演算部４
が、優先順位の高いメディアについての通信品質を要求
受信品質に近づけて維持する手法の特徴的な部分であ
る。

【００２０】更新量演算部５Ａ〜５Ｃは、算出された修
正ベクトルＳ４に予め決められている定数を乗算する手
段である。ここで、乗算される定数は、修正ベクトルＳ
４を要求受信電力Ｓ３に反映させるものであり、システ
ムに最適な値を予め選択することにする。なお、更新量
演算部５Ａ〜５Ｃは、各メディアごと設けられている。
従って、この実施形態の場合には、３つである。

【００２１】加算器６Ａ〜６Ｃは、更新量演算部５Ａ〜
５Ｃのそれぞれに対応し、所定の定数が乗算された後の
修正ベクトルＳ４に要求受信電力Ｓ３を加算する手段で
ある。この出力が次の制御時刻において出力される要求
受信電力Ｓ５となる。

【００２２】なお、要求受信電力Ｓ５は、対応する各分
配器７Ａ〜７Ｃに与えられる。

【００２３】分配器７Ａ〜７Ｃは、加算器６Ａ〜６Ｃそ
れぞれに対応し、加算器６Ａ〜６Ｃから入力される要求
受信電力Ｓ５を２つに分配する手段である。ここで、分
配された２つの信号のうち１方は出力端子９Ａ〜９Ｃに
出力され、他方は遅延回路８Ａ〜８Ｃに出力される。

【００２４】遅延回路８Ａ〜８Ｃは、分配された要求受
信電力Ｓ５を１制御間隔分遅延する手段である。この遅
延回路８Ａ〜８Ｃからの出力は、１制御時刻前に基地局
が移動局に対して要求した要求受信電力Ｓ５そのもので
ある。

【００２５】出力端子９Ａ〜９Ｃは、基地局が、次の制
御時刻において要求する要求受信電力Ｓ５を、各メディ
アに対応する移動体端末１２〜１４に対して出力する手
段であり、その先は、送信用のアンテナに電気的に接続
されている。

【００２６】（Ａ−２）実施形態の動作次に、かかる機能ブロック構成を有する基地局１１の送
信電力制御装置１による送信電力の制御動作の内容を説
明する。

【００２７】送信電力制御装置１は、受信アンテナ２に
おいて受信された各移動体端末１２〜１４からの電波を
受信信号Ｓ１として総電力観測部３に与える。

【００２８】次に、送信電力制御部１は、総電力観測部
３において、受信した電波の総電力を観測する。これ
は、自局の信号と干渉波、そして雑音の総和の電力であ
る。このように観測された総受信電力値は、修正ベクト
ル演算部４に入力される。

【００２９】修正ベクトル演算部４は、この総受信電力
（Interference ：Ｉ）と、基地局１１が１制御間隔前
に各メディアに対して要求した要求受信電力（Signal
：Ｓ）との比を求めることにより、ＳＩＲの値を求め
る。また、修正ベクトル演算部４は、各メディアごとに
接続されている端末数を数える。

【００３０】このように、各メディアのＳｌＲの値と、
端末数と、要求受信電力と、総受信電力との値が得られ
ると、修正ベクトル演算部４は、以下詳細に説明する最
急降下法を用いた修正ベクトルＳ４の算出処理に移行す
る。

【００３１】ここで、最急降下法は、評価量ｆ( ｘ) を
小さくするように働くものである。すなわち、評価量ｆ
( ｘ) を最小にするｘを求める方法で、ｘ^{( ｋ＋１)}＝
ｘ⁽ ⁾＋αｐ^{( ｋ)}とし、ｋを０、１、２…と反復計算
する方法の一つで、ｐ^{( ｋ)}評価量ｆ( ｘ) の勾配ベク
トルを符号反転したものが最急降下法である。以下、最
急降下法による処理手順を次の(a) 〜(d) に示す。

【００３２】(a) まず、適当なパラメータｘの初期値ｘ
^{( ０)}を与え、繰り返し回数を示すパラメータｋを０と
する（すなわち、ｋ＝０とする）。

【００３３】(b) 次に、評価量ｆ( ｘ^(k)) の勾配ベク
トルを演算し、この符号反転させたものをｐ^{( ｋ)}とお
く。

【００３４】(c) さらに、パラメータｘ^{( ｋ＋１)}をｘ
^{( ｋ)}＋αｐ^{( ｋ)}で更新する。

【００３５】(d) その後、ｋをｋ＋１として、(b) のス
テップに戻る。

【００３６】ここで、評価量ｆ( ・) を、各メディアの
要求されるＳＩＲと、実際のＳＩＲ値の差の２乗の重み
付け和とする。すなわち、次の(1) 式のようになる。

【００３７】

【数１】ここで、ｐ_ｉは、ｉ番目のメディアに対する基地局にお
ける要求受信電力であり、ｄＢ単位では、ｐ_ｉ＝１０lo
g ₁₀ｐ_ｉ ^’とする。また、Ｍ_ｊは、ｊ番目のメディアの
端末数、Ｑ_ｉは、ｉ番目のメディアの要求品質、ｇは他
のセルからの干渉信号等の雑音電力、Ｗ_ｉは、ｉ番目の
メディアの優先順位に対応した重み付け係数である。な
お、上記(1) 式のうち、次の(2) 式に示す部分が、観測
されたＳＩＲとなる。

【００３８】

【数２】さて、最急降下法では、その評価量の勾配ベクトルを求
める必要がある。そこで、(1) 式の勾配ベクトルを求め
ると、次の(3) 式が得られる。

【００３９】

【数３】これを符号反転させたものが修正ベクトルとなる。とこ
ろで、メディアｋについて得られるパラメータは、メデ
ィアｋの観測されたＳＩＲ_ｋ、端末数Ｍ_ｋ、要求受信電
力ｐ_ｋ、総電力ｐａであるから、これらを上記(3) 式に
入力して書き換えると、次の(4) 式となる。

【００４０】

【数４】従って、総電力観測部３から入力される総電力ｐａ、遅
延回路８ｋ（この例の場合では、ｋはＡ〜Ｃのいずれ
か）から入力される要求受信電力ｐ_ｋ、修正ベクトル演
算部４内部で演算されるメディアｋのＳＩＲ値であるＳ
ＩＲ_ｋ及び端末数Ｍ_ｋから、(4) 式を用いて演算される
メディアｋの勾配ベクトルを符号反転させて修正ベクト
ルを得る。

【００４１】この修正ベクトルは、更新量演算部５Ａ〜
５Ｃに入力される。更新量演算部５Ａ〜５Ｃでは、修正
ベクトルを送信電力に反映できるよう、予め最適な定数
αを選択しておき、その値と修正ベクトルとの乗算を行
い、これを各メディアの送信電力の更新量とする。すな
わち、ｉ番目のメディアに対する基地局の要求受信電力
の時刻ｎの値をｐ_ｉ( ｎ) 、更新量を▽とすると、時刻
( ｎ＋１) の基地局における要求受信電力の算出方法
は、次の(5) 式のようになる。

【００４２】ｐ_ｉ( ｎ＋１) ＝ｐ_ｉ( ｎ) ＋α …(5 ) 更新量演算部５Ａ〜５Ｃからの出力は、加算器６Ａ〜６
Ｃにそれぞれ入力される。

【００４３】加算器６Ａ〜６Ｃでは、１制御間隔前に基
地局が要求した要求受信電力と更新量演算部５Ａ〜５Ｃ
の出力とをそれぞれ加算し、次の制御時刻における基地
局の要求受信電力とする。加算器６Ａ〜６Ｃの出力は、
分配器７Ａ〜７Ｃに入力される。

【００４４】分配器７Ａ〜７Ｃは、入力された要求受信
電力を２系統に分配し、一方を、次の制御時刻において
各メディアに対する基地局の要求受信電力として出力す
るために設けられている出力端子９Ａ〜９Ｃへ出力し、
他方を、基地局による次回の要求受信電力の算出のため
遅延回路８Ａ〜８Ｃへと出力する。

【００４５】遅延回路８Ａ〜８Ｃは、１制御間隔だけ、
分配器７Ａ〜７Ｃからの入力を保持し、その後、加算器
６Ａ〜６Ｃへ出力する。

【００４６】出力端子９Ａ〜９Ｃからは、基地局におけ
る要求受信電力値がそれぞれ出力される。図では省略し
てあるが、電力制御命令送信部では、出力端子９Ａ〜９
Ｃからの要求受信電力値を受け取り、要求受信電力値と
実際の受信電力との比較に基づき、各メディアの移動局
に送信電力を変えるよう命令を送る。

【００４７】（Ａ−３）実施形態の効果以上のように本実施形態によれば、メディアの優先順位
に対応して重み付けされた評価量を設定し、その評価量
ができるだけ小さくなるように要求受信電力を制御する
ので、呼量が大きくなっても、優先順位の高いメディア
の品質は要求品質に維持されるようになる。

【００４８】（Ｂ）他の実施形態なお、上述の実施形態においては、評価量を各メディア
の観測ＳＩＲと要求ＳＩＲの差分の重み付け２乗和で定
義したが、評価量は他の手法によって定義しても良い。
例えば、差分絶対値の重み付け和でも良い。

【００４９】また、上述の実施形態においては、最急降
下法を用いて修正ベクトルを算出する場合について述べ
たが、他のアルゴリズムを用いて修正ベクトルを求める
ようにしても良い。例えば、最小二乗平均（ＬＭＳ：le
ast mean-square ）アルゴリズムや再帰最小二乗（ＲＬ
Ｓ：excess least squares）アルゴリズムを用いるよう
にしても良い。

【００５０】さらに、上述の実施形態においては、重要
度が高いほど重みを重く、また重要度が低いほど重みを
小さくする場合について述べたが、重みの付け方は、重
要度に対して非線形の関係になるように付しても良く、
また、複数の重要度に対して一つの重みを割り当てるよ
うにしても良い。

【００５１】さらに、上述の実施形態においては、各メ
ディアごとに優先順位を決定し、当該優先順位に応じて
重みを付したが、各伝送チャネルごとに要求品質の優先
順位を設定するようにしても良い。

【００５２】さらに、上述の実施形態においては、移動
体通信システムを例に、その基地局に送信電力制御装置
を設ける場合について述べたが、適用システムは移動体
通信システムに限らなくても良い。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、各受信
波それぞれについて求めたずれ量に、各受信波に要求さ
れる通信品質に応じた重みを付けて総合評価値を算出
し、当該総合評価値が小さくなるように、各端末に対し
て要求する送信電力を更新する要求電力更新手段を設け
ることにより、呼量が大きくなっても、重みの大きい受
信波については、それまでの通信品質を維持することが
できる送信電力制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る送信電力制御装置の内部構成を
示すブロック図である。

【図２】実施形態に係る送信電力制御装置を適用する移
動体通信システムの概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…送信電力制御装置、２…受信アンテナ、３…総電力
観測部、４…修正ベクトル演算部、５Ａ〜５Ｃ…更新量
演算部、６Ａ〜６Ｃ…加算器、７Ａ〜７Ｃ…分配器、８
Ａ〜８Ｃ…遅延回路、９Ａ〜９Ｃ…出力端子。

フロントページの続き (56)参考文献特開平９−307499（ＪＰ，Ａ) 特開平８−149563（ＪＰ，Ａ) 特開平８−125604（ＪＰ，Ａ) 特開平８−181653（ＪＰ，Ａ) 特開平10−247892（ＪＰ，Ａ) 特表平４−502841（ＪＰ，Ａ) 西野雅弘（外１名），ＣＤＭＡ移動通信におけるメディアの優先度を考慮した上りリンク送信電力制御法，電子情報通信学会技術研究報告，1997年10月16日, Ｖｏｌ．97 Ｎｏ．322，ｐｐ．15−20, ＲＣＳ97−115 西野雅弘（外１名），マルチメディアＣＤＭＡシステムにおける送信電力制御の一検討，総合大会講演論文集，電子情報通信学会，1997年３月６日，通信１, ｐ．465，Ｂ−５−78 西野雅弘（外１名），ＣＤＭＡ移動通信におけるメディアの優先度を考慮した送信電力制御法，通信ソサイエティ大会講演論文集，電子情報通信学会，1997年８月13日，１，ｐ．267，Ｂ−５−14 西野雅弘（外１名），マルチメディアＣＤＭＡシステムにおける下りリンク送信電力制御の一検討，通信ソサイエティ大会講演論文集，電子情報通信学会, 1999年８月16日，１，ｐ．265，Ｂ−５ −30 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04J 13/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713 H04B 7/26 102

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】各受信波ごとに、総受信電力に占める電
力比の要求値に対するずれ量を求め、当該ずれ量に基づ
いて、各端末に対して要求する送信電力を制御する送信
電力制御装置において、各受信波それぞれについて求めたずれ量ごとに、各受信
波に要求される通信品質に応じた重みを付けて総合評価
値を算出し、当該総合評価値が小さくなるように、各端
末に対して要求する送信電力を更新する要求電力更新手
段を備えることを特徴とする送信電力制御装置。
【請求項２】上記重みは、要求される通信品質が高い
ほど値が大きくなるように設定されていることを特徴と
する請求項１に記載の送信電力制御装置。
【請求項３】上記重みは、各端末との間で送受される
メディアの種類に応じて設定されていることを特徴とす
る請求項１に記載の送信電力制御装置。