JP4174488B2

JP4174488B2 - 送信電力制御システム及びその方法並びにそれに用いる基地局、プログラム

Info

Publication number: JP4174488B2
Application number: JP2005096640A
Authority: JP
Inventors: 修三柳
Original assignee: 埼玉日本電気株式会社
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2006279631A

Description

本発明は送信電力制御システム及びその方法並びにそれに用いる基地局、プログラムに関し、特にＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ）移動通信システムにおける移動機に対する上り送信電力制御方式の改良に関するものである。

ＣＤＭＡ通信方式では、送信側において、拡散符号系列を用いてビットデータを拡散変調し、受信側において、送信側で用いた拡散符号系列により受信側のタイミング同期を取った後に、逆拡散及び復調処理することによって、ビットデータを復元する通信方式である。また、このＣＤＭＡ通信方式では、複数ユーザが同一の周波数帯を共有するために、自ユーザの電力が他ユーザにとっては干渉となり、基地局に遠い位置にある移動機ほど基地局の近い位置にある移動機の受信電力の影響を受けてしまう。そのために、各移動機の受信電力を一定にするために送信電力制御方式が用いられる。

ＣＤＭＡ通信方式に用いられる電力制御方式としては、ＴＰＣ（Transmission Power Control）ビットを用いた方式が一般的に用いられる。これは、送信側において、送信データフォーマットの中に、固定のパイロットビットパターン（基準信号パターン）を周期的（スロット単位）に挿入して送信し、受信側において、このパイロットビットパターン部分を逆拡散した後、ＳＩＲ（希望電力対干渉電力比）値を推定して、ＳＩＲ値が、上位装置から指定された基準ＳＩＲ値に対して大きければ、送信電力を小さくするように、送信側のＴＰＣビットが生成される。一方、ＳＩＲ値が、上位装置から指定された基準ＳＩＲ値に対して小さければ、送信電力を大きくするように、送信側のＴＰＣビットが生成される。

従来のＣＤＭＡ通信方式における基地局装置の上り送信電力制御（移動機送信電力制御）の回路構成を、図４を参照して説明する。図４において、受信アンテナ１から入力された受信信号は、準同期検波回路２によってベースバンド処理が可能な周波数帯に変換される。この後、Ａ／Ｄコンバータ３によってＡ／Ｄ変換された後、ユーザ送受信処理ユニット４へ入力される。

このユーザ送受信処理ユニット４においては、同期捕捉回路４１により指定ユーザの拡散信号を用いてパスサーチが行われる。パスサーチされた中で、拡散符号との相関性が最も高いパスの遅延時間の情報が逆拡散回路４２へ通知される。逆拡散回路４２では、同期捕捉回路４１から得たパス遅延時間の情報を用いて受信データの逆拡散が行われ、ビット復調回路４３へ出力される。この復調回路４３ではフェージングによるビット位相調整が行われ、ＳＩＲ計算回路４４に出力される。

ＳＩＲ計算回路４４ではＳＩＲ値の計算が行われる。ＳＩＲ計算回路４４で計算されたＳＩＲ値の情報はＴＰＣビット生成回路４５に入力される。ＴＰＣビット生成回路４５では、ＳＩＲ計算値が上位装置（図示せず）からの信号１０９によって入力される基準ＳＩＲ値と比較され、基準ＳＩＲ＞ＳＩＲ計算値であれば、移動機の送信電力を大きくするようなＴＰＣビットが生成される。逆に、基準ＳＩＲ≦ＳＩＲ計算値であれば、移動機の送信電力を小さくするようなＴＰＣビットが生成される。

生成されたＴＰＣビットは送信データ生成回路４６に入力され、指定されたデータフォーマット内に挿入される。その後拡散回路４７に入力されて、拡散符号によってユーザデータが拡散され、拡散データ合成回路６によって、他ユーザの拡散データと合成され、Ｄ／Ａコンバータ７によってＤ／Ａ変換された後、直交変調回路８により無線周波数帯に変換されて送信アンテナ９から送信されることになる。

ここで、図５を参照すると、２ユーザ（＃１，＃２）が使用している場合の各ユーザの基地局での干渉波電力と各移動機の送信電力との状態が、時間的に示されている。図５のタイミングＡにおいて、ある移動機の故障等による高い電力を持つ干渉波が、ユーザ＃１、ユーザ＃２に入力されると、各ユーザ＃１，＃２のＳＩＲ値は小さくなるために、各ユーザの移動機の送信電力を大きくするようなＴＰＣビットが生成される。この状態が継続すると、ユーザ＃１、ユーザ＃２のＳＩＲ値は引き続き小さくなるために、更に各移動機の送信電力を大きくするようなＴＰＣビットが生成される。

図５のタイミングＢにおいて、高い電力を持つ干渉波がなくなったとしても、ユーザ＃１とユーザ＃２の移動機の送信電力は、既に高くなってしまっているために、ユーザ＃１の移動機の電波の基地局受信時には、ユーザ＃２の移動機の送信電力が干渉電力として無視できなくなり、ＳＩＲ値計算回路４４のＳＩＲ値は基準ＳＩＲに対して小さくなったままとなる。

同様に、ユーザ＃２についても、ユーザ＃１の移動機の送信電力が干渉電力として無視できなくなり、ＳＩＲ値計算回路４４のＳＩＲ値は基準ＳＩＲに対して小さくなったままとなる。従って、ユーザ＃１とユーザ＃２の移動機の送信電力は更に大きくなるように制御されることになる。最終的には、基地局から遠い位置にあるユーザの移動機における受信が不能になる可能性がある。

ここで、特許文献１を参照すると、基地局の個々の上りベースバンド処理部に故障検出部を設け、故障検出の場合には、それ以降は移動機からの上り信号の送信電力レベルを引く抑えることを指示するＴＰＣビットを生成して、下りデータ処理部から移動機へ送信する技術が開示されている。

また、特許文献２を参照すると、移動機の受信電力制御回路の故障により、基地局に必要以上の送信電力を発射させることを防止すべく、基地局において、測定送信電力と測定ＳＩＲ値とを用いて、移動機の故障を検出する技術が開示されている。

特開２００１−２９８７６７号公報特開２００２−３７４２０１号公報

図４に示した従来技術によるＣＤＭＡ方式の基地局の送信電力制御回路においては、図５を参照して説明した如く、移動機の故障等に起因して、使用する周波数帯に急に高い干渉波が現れた場合に、使用しているユーザ全てに対して干渉波電力が大きくなるために、基地局での受信における各ユーザのＳＩＲ値は、基準ＳＩＲ＞ＳＩＲ計算値となってしまい、移動機の送信電力を大きくするようなＴＰＣビットが生成されてしまう。

この状態が続くと、次第に各移動機からの送信電力が増大すると共に、基地局での受信処理にとっては、自ユーザにおける干渉波が、移動機の故障等による干渉波よりも、他ユーザからの干渉波の依存性が大きくなってしまい、最終的には、基地局から遠いユーザの受信ができなくなるなど、所要ユーザ処理数に影響を及ぼすことになる。このように、使用する周波数帯全般に亘る突発的な干渉波が、セル内の移動通信システムのユーザ処理能力に影響を与えてしまうという問題がある。

特許文献１の技術では、基地局のベースバンド処理部の故障に起因する上り信号の異常な電力上昇を防止するために、移動機からの上り信号の送信電力レベルを引く抑えることを指示するＴＰＣビットを生成して、下りデータ処理部から移動機へ送信するものであって、ある移動機の故障によつて、使用周波数帯全般に亘る突発的な干渉波が、セル内の移動通信システムのユーザ処理能力に影響を与えることを防止するものではない。

特許文献２の技術では、基地局において、測定送信電力と測定ＳＩＲ値とを用いて、移動機の故障を検出するものであって、ある移動機が故障した場合に、基地局での受信処理にとって、自ユーザにおける干渉波が、移動機の故障等による干渉波よりも、他ユーザからの干渉波の依存性が大きくなってしまい、最終的には、基地局から遠いユーザの受信ができなくなるなどの不都合を、積極的に解消するものではない。

本発明の目的は、移動機の故障等に起因して、使用周波数帯に急に高い干渉波が現れた場合でも、セル内の移動通信システムのユーザ処理能力に影響を与えないようにすることが可能な送信電力制御システム及びその方法並びに基地局、プロクラムを提供することである。

本発明による送信電力制御システムは、基地局から移動機に対して上り送信電力の制御をなすようにした移動通信システムにおける送信電力制御システムであって、基地局における各移動機からの受信ＳＩＲ値及び干渉波電力に応じて全ての移動機の送信電力の増大を抑止するような、複数の送信電力制御コマンドによる送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなす制御手段を含むことを特徴とする。

本発明による送信電力制御方法は、基地局から移動機に対して上り送信電力の制御をなすようにした移動通信システムにおける送信電力制御方法であって、基地局における各移動機からの受信ＳＩＲ値及び干渉波電力に応じて全ての移動機の送信電力の増大を抑止するような、複数の送信電力制御コマンドによる送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなす制御ステップを含むことを特徴とする。

本発明による基地局は、移動機に対して上り送信電力の制御をなすようにした移動通信システムにおける基地局であって、各移動機からの受信ＳＩＲ値及び干渉波電力に応じて全ての移動機の送信電力の増大を抑止するような、複数の送信電力制御コマンドによる送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなす制御手段を含むことを特徴とする。

本発明によるプログラムは、移動機に対して上り送信電力の制御をなすようにした移動通信システムにおける基地局の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、各移動機からの受信ＳＩＲ値及び干渉波電力に応じて全ての移動機の送信電力の増大を抑止するような、複数の送信電力制御コマンドによる送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなす処理を含むことを特徴とする。

本発明の作用を述べる。基地局の送信電力制御回路において、全ユーザのＳＩＲ値と干渉波電力の状態を監視して、使用中の各ユーザの干渉波電力が著しく大きくかつＳＩＲ値が小さくなった場合は、通常のＳＩＲ値に基くＴＰＣビットを生成する移動機の送信電力制御を行わずに、全ての移動機の送信電力の増大を抑止するように予め指定されたＴＰＣビットパターンを用いて送信電力制御を行う。例えば、ユーザ１とユーザ２では、送信電力の上昇及び下降を交互に行うようなＴＰＣビットパターンとし、またユーザ１とユーザ２とでは、同一のＴＰＣビットパターンにはしないように制御することで、基地局受信での他ユーザの干渉波電力の影響を小さくする。

本発明によれば、全ユーザのＳＩＲ値計算結果および干渉波電力を常時監視し、この監視結果を、移動機へ送信するＴＰＣビット生成回路に反映させるＳＩＲ値監視回路を設けているので、移動機の故障等により、使用周波数帯に突発的に高い電力値を持つ干渉波が現れた場合でも、使用しているユーザ全てに対して干渉波電力が大きくなり、かつ各ユーザのＳＩＲ値が小さくなったことを検出した場合は、ＴＰＣビットを挿入する次のスロットにおいてすべてのユーザの移動機の送信電力を大きくさせないよう、ＴＰＣビットを挿入するよう制御することにより、該干渉波が継続しても、全てのユーザの移動機の送信電力を増大させないように制御することができるという効果がある。

よって、移動機の故障等に起因して、使用周波数帯に急に高い干渉波が現れた場合でも、セル内の移動通信システムのユーザ処理能力に影響を与えないようにすることが可能となる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の基地局における一部機能ブロック図であり、図４と同等部分は同一符号により示している。なお、図１においては、図４に示したユーザ送受信処理ユニット４の部分についてのみ示している。

図１を参照すると、ユーザ送受信処理ユニット４−１〜４−ｎ（ｎは２以上の整数）はユーザ（移動機）単位の処理ユニットであり、図１のユーザ送受信処理ユニット４との相違点は、ＴＰＣビット生成回路４５と送信データ生成回路４６との間に、ＴＰＣビット出力制御回路４８を設けた点である。また、各ユーザ（移動機）の干渉波電力値５０１〜５０ｎとＳＩＲ計算値５１１〜５１ｎとを入力とし、これら入力を元に、各ユーザ（移動機）対応のＴＰＣビット出力制御回路４８へ信号を出力するＳＩＲ値監視回路５を設けている。

図１において、Ａ／Ｄコンバータ（図４の３参照）によってＡ／Ｄ変換された受信データは、同期捕捉回路４１によって指定ユーザの拡散信号を用いてパスサーチが行われる。パスサーチされた中で、拡散符号との相関性が最も高いパスの遅延量情報が逆拡散回路４２に出力される。逆拡散回路４２では、同期捕捉回路４１から得たパス遅延量を用いて受信データの逆拡散が行われ、ビット復調回路４３に出力される。このビット復調回路４３では、フェージングによるビット位相調整が行われ、ＳＩＲ計算回路４４に出力される。

このＳＩＲ計算回路４４では、ＳＩＲ値の計算が行われ、このＳＩＲ計算値５１１はＴＰＣビット生成回路４５へ出力されると共に、ＳＩＲ値監視回路５へ干渉波電力値５０１と共に出力される。ＴＰＣビット生成回路４５では、ＳＩＲ計算値５１１が、上位装置からの信号１０９によって入力される基準ＳＩＲ値と比較され、基準ＳＩＲ＞ＳＩＲ計算値であれば、送信電力を大きくするようなＴＰＣビットが生成される。逆に、基準ＳＩＲ＜ＳＩＲ計算値であれば、送信電力を小さくするようなＴＰＣビットが生成され、ＴＰＣビット出力制御回路４８へ出力される。

ＳＩＲ値監視回路５では、各ユーザのＳＩＲ計算結果５１１〜５１ｎと干渉波電力値５０１〜５０ｎとを用いて、各ユーザのＴＰＣビット生成回路４５の出力結果を使用してもよいかどうかを判定し、各ユーザのＴＰＣビット生成回路４５の出力を使用してもよい場合は、使用ＯＫ信号５７１〜５７ｎがＴＰＣビット出力制御回路４８へ出力される。

ここで、もし、突発的な高い電力の干渉波が入力され、かつ各ユーザのＳＩＲ計算値が小さくなった場合には、ＴＰＣビット生成回路４５の出力結果を使用せず、指定したＴＰＣビットを使用するように、各ユーザのＴＰＣ出力制御回路４８へ指示信号５６１〜５６ｎが出力される。

各ユーザのＴＰＣビット出力制御回路４８では、ＳＩＲ値監視回路５から使用ＯＫ信号５７１〜５７ｎが入力された場合は、ＴＰＣ生成回路４５からのＴＰＣビットが、送信データ生成回路４６へ出力され、またＳＩＲ値監視回路５からＴＰＣビットが指定された場合は（指示信号５６１〜５６ｎが出力された場合は）、この指示ＴＰＣビットが送信データ生成回路４６へ出力されることになる。

なお、ＴＰＣビット生成回路４５とＴＰＣビット出力制御回路４８とを、ＳＩＲ値監視回路５内部に入れた構成でも実現可能であることは明白である。

図２はＳＩＲ値監視回路５の構成の例を示す図である。各ユーザからのＳＩＲ計算回路４４から出力されるＳＩＲ計算値５１１〜５１ｎは、それぞれ閾値判定回路５３１〜５３ｎへ入力され、前回計算されたＳＩＲ計算値との差分が求められ、その差分値が予め決められた閾値よりも大きい場合は、次段の判定回路５４１へＳＩＲ値が小さい値となったことが通知される。同様にして、各ユーザからのＳＩＲ計算回路４４から出力される干渉波電力値５０１〜５０ｎについても、それぞれ閾値判定回路５２１〜５２ｎに入力され、前回の干渉波電力値との差分が求められ、その差分値が予め決められた閾値よりも大きい場合は、次段の判定回路５４１へ干渉波電力が大きくなったことが通知される。

判定回路５４１では、各ユーザからのＳＩＲ計算値と干渉波電力との各前回計算値との差分結果が集計され、例えば、使用している全ユーザのＳＩＲ計算値が小さくなり、かつ全ユーザの干渉波電力が大きくなった場合には、ＴＰＣビットを生成する様に、次段のＴＰＣビット生成回路５５１へ通知が出されることになる。ＴＰＣビット生成回路５５１では、この通知に応答して、使用ユーザ数を考慮しつつ送信すべきＴＰＣビット５６１〜５６ｎがユーザ毎に決定され、各ユーザへ送信されるのである。

次に、図２のＳＩＲ値監視回路５の動作について、図３に示すタイムチャートを使用して説明する。図３は、２ユーザ（＃１，＃２）が使用している場合の各ユーザにおける基地局での干渉波電力と移動機送信電力との状態を、時間的に示している。図３のタイミングＡにおいて、ある移動機の故障等によって、高い電力を有する干渉波がユーザ＃１、ユーザ＃２に入力されるまでは、ＳＩＲ値監視回路５は各ユーザのＳＩＲ値計算回路４４から得られたＴＰＣビット生成回路４５の出力を使用するように、ＴＰＣビット出力制御回路４８へ使用ＯＫ信号５７１〜５７ｎが出力されている。

タイミングＡにおいて、移動機の故障等による突発的な高電力の干渉波が入力された場合、ユーザ＃１とユーザ＃２のＳＩＲ計算回路４４において、ＳＩＲ計算値５１１，５１２が小さくなると共に、干渉波電力５０１，５０２も増大する。従って、ＳＩＲ値監視回路５では、各ユーザのＴＰＣビット生成回路４５の結果を使用せず、タイミングＣおよびＥで指定されたＴＰＣビット５６１，５６２を使用するように、ＴＰＣビット出力制御回路４８へ通知されることになる。

この場合、ユーザ＃１は送信電力を上げるようなＴＰＣビットとし、ユーザ＃２は送信電力を下げるようなＴＰＣビットとする。タイミングＡ以降も高い電力の干渉波が継続しているので、ユーザ＃１とユーザ＃２共に、ＳＩＲ値監視回路５から指定されＴＰＣビット５６１，５６２を使用するよう、ＴＰＣビット出力制御回路４８へ通知される。

なお、この期間において、ユーザ＃１とユーザ＃２では、送信電力を上げることと、送信電力を下げることとを、交互に行うようなＴＰＣビットパターンとし、またユーザ＃１とユーザ＃２とでは、同一のＴＰＣビットパターンにはしないように制御することにより、基地局受信での他ユーザの干渉波電力の影響を小さくする。

図３のタイミングＢにおいて電力の高い干渉波がなくなった場合には、ＳＩＲ値計算回路４４で計算されたＳＩＲ計算値は、前ＳＩＲ計算値よりも大きくなり、かつ干渉波電力値も小さくなる。従って、ＳＩＲ値監視回路５では、各ユーザのＴＰＣビット生成回路４５の結果を使用する動作を再開し、タイミングＤ，Ｆにおいて、ＴＰＣビット生成回路４５の出力を使用するように、ＴＰＣビット出力制御回路４８へ使用ＯＫ信号５７１，５７２を出力する。

本発明の他の実施例として、基本的構成は上記の通りであるが、図２のＳＩＲ値監視回路５内の判定回路５４１については、各ユーザ毎のＳＩＲ計算値と干渉波電力値のそれぞれの閾値判定回路の出力結果を重み付けした後で、上述した判定をなすように構成にしても良いものである。例えば、もともとＳＩＲ計算値が小さいユーザに関しては、ＳＩＲ計算値における閾値判定回路からの出力結果は無視し、干渉波電力値の閾値判定回路からの出力結果だけを使用しても適用可能である。

以上の実施の形態においては、ＳＩＲ値監視回路５の動作は、予めその動作手順をプログラムとしてＲＯＭなどの記録媒体に格納しておき、これをコンピュータ（ＣＰＵ）により読取らせて実行するよう構成できることは明白である。

本発明の実施の形態の機能ブロック図である。図１のＳＩＲ値監視回路５の具体例を示す図である。本発明の動作例を示すタイミングチャートである。従来技術を示す機能ブロック図である。図４の従来技術の動作例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１，９アンテナ
２準同期検波回路
３Ａ／Ｄコンバータ
４，４−１〜４−ｎユーザ送受信処理ユニット
５ＳＩＲ値監視回路
６拡散データ合成回路
７Ｄ／Ａコンバータ
８直交変調回路
４１同期捕捉回路
４２逆拡散回路
４３ビット復調回路
４４ＳＩＲ計算回路
４５，５５１ＴＰＣビット生成回路
４６送信データ生成回路
４７拡散回路
４８ＴＰＣビット出力制御回路
５２１〜５２ｎ，
５３１〜５３ｎ閾値判定回路
５４１判定回路

Claims

基地局から移動機に対して上り送信電力の制御をなすようにした移動通信システムにおける送信電力制御システムであって、基地局における各移動機からの受信ＳＩＲ値及び干渉波電力に応じて全ての移動機の送信電力の増大を抑止するような、複数の送信電力制御コマンドによる送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなす制御手段を含むことを特徴とする送信電力制御システム。
前記制御手段は、全ての移動機の現在の干渉波電力が前回の干渉波電力に対して所定値より大となり、かつ全ての移動機の現在の受信ＳＩＲ値が前回のＳＩＲ値に対して所定値より小となった場合に、前記送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなすことを特徴とする請求項１記載の送信電力制御システム。
前記干渉波電力及び前記受信ＳＩＲ値の大小の判定結果に対して重み付けをなすことを特徴とする請求項２記載の送信電力制御システム。
前記送信電力制御ビットパターンは、送信電力が交互に上昇下降するようなビットパターンであることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の送信電力制御システム。
基地局から移動機に対して上り送信電力の制御をなすようにした移動通信システムにおける送信電力制御方法であって、基地局における各移動機からの受信ＳＩＲ値及び干渉波電力に応じて全ての移動機の送信電力の増大を抑止するような、複数の送信電力制御コマンドによる送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなす制御ステップを含むことを特徴とする送信電力制御方法。
前記制御ステップは、全ての移動機の現在の干渉波電力が前回の干渉波電力に対して所定値より大となり、かつ全ての移動機の現在の受信ＳＩＲ値が前回のＳＩＲ値に対して所定値より小となった場合に、前記送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなすことを特徴とする請求項５記載の送信電力制御方法。
前記干渉波電力及び前記受信ＳＩＲ値の大小の判定結果に対して重み付けをなすことを特徴とする請求項６記載の送信電力制御方法。
前記送信電力制御ビットパターンは、送信電力が交互に上昇下降するようなビットパターンであることを特徴とする請求項５〜７いずれか記載の送信電力制御方法。
移動機に対して上り送信電力の制御をなすようにした移動通信システムにおける基地局であって、各移動機からの受信ＳＩＲ値及び干渉波電力に応じて全ての移動機の送信電力の増大を抑止するような、複数の送信電力制御コマンドによる送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなす制御手段を含むことを特徴とする基地局。
前記制御手段は、全ての移動機の現在の干渉波電力が前回の干渉波電力に対して所定値より大となり、かつ全ての移動機の現在の受信ＳＩＲ値が前回のＳＩＲ値に対して所定値より小となった場合に、前記送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなすことを特徴とする請求項９記載の基地局。
前記干渉波電力及び前記受信ＳＩＲ値の大小の判定結果に対して重み付けをなすことを特徴とする請求項１０記載の基地局。
前記送信電力制御ビットパターンは、送信電力が交互に上昇下降するようなビットパターンであることを特徴とする請求項９〜１１いずれか記載の基地局。
移動機に対して上り送信電力の制御をなすようにした移動通信システムにおける基地局の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、各移動機からの受信ＳＩＲ値及び干渉波電力に応じて全ての移動機の送信電力の増大を抑止するような、複数の送信電力制御コマンドによる送信電力制御ビットパターンを用いて送信電力制御をなす処理を含むことを特徴とするプログラム。