JP4536933B2

JP4536933B2 - Ｃｄｍａ移動体通信システムにおける電力制御

Info

Publication number: JP4536933B2
Application number: JP2000600362A
Authority: JP
Inventors: ブトヴィッツ，パウルペテル，; リアズエスマイルザデ，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2020-02-08
Also published as: US6463296B1; CN1340251A; BR0008267B1; KR20010108214A; AR024244A1; CN1199370C; JP2002537712A; CA2363191A1; AU2954200A; DE60041813D1; BR0008267A; WO2000049728A1; AU760602B2; KR100656100B1; EP1151554A1; ES2323404T3; ATE426276T1; EP1151554B1; CA2363191C; TW453059B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般の移動体通信分野の、特にスペクトル拡散または符号分割多元接続（CDMA）セルラ通信システムにおける伝送電力レベル制御の方法に関する。
【従来の技術】
広帯域スペクトル拡散セルラ通信システム（しばしば、Wideband- CDMAやW-CDMAシステムと呼ぶ）においては、フェージングやシャドーイングのようなチャネルに影響を及ぼす状況変化の影響を補償するために、一定の規則のもと電力制御シンボルが送信される。たとえば、基地局は電力制御コマンドを送信することができ、その信号は移動局の電力レベルを増加または減少させる。そして移動局は、受信した電力制御コマンドに応じて伝送電力レベルを増加させるか減少させるかを決定する。
【０００２】
しかし、ソフトハンドオフ（Soft Handoff：SOHO）モードで動作中の移動局の場合、以前の基地局との通信を終える前に新しい基地局との通信を開始する。その結果、移動局の伝送電力レベルの決定は、SOHO動作中の移動局が交信している２つ（またはそれ以上）の基地局からの電力制御コマンドに基づく必要がある。同様に、ダウンリンクにおいて、各基地局は、移動局から受信する電力制御メッセージに基づいて、交信する各移動局への必要な伝送電力レベルを決定することができる。この方法によって、チャネル状況の変化の影響を最小にしている。
【０００３】
移動局がnon-SOHOモードで動作しているときは、その移動局が伝送電力レベルを増加させるか減少させるかの決定は、交信する基地局から受信する電力制御ビットまたはシンボルによる指示に基づけばよい。それは、技術標準（たとえば、Wideband-CDMA用のARIB標準や、IS-９５標準：ANSI J-STD-００８,pp.２-１３７）に含まれるように、移動局が指示される伝送電力レベルの増減量は一定値である。
【０００４】
同様の電力制御は、non-SOHOモードで動作している基地局へのダウンリンクでも行なわれている。交信している基地局がその伝送電力レベルを増加させるか減少させるかという決定は困難なものであり、それは交信している特定の移動局から伝送され、検出した電力制御ビットまたはシンボルに直接基づいている。しかし、ＥＴＳＩ標準（ヨーロッパの標準）の提案では、交信している基地局が伝送電力レベルを増減させる量は変化するが、レベルを拡張するものではない。言い換えれば、ネットワークは基地局が用いる"量"を選択することができるが、一度その量を選択すると次の変化（たとえばより高いプロトコルレベルからのトリガー）があるまで一定値のままである。
【０００５】
一方、移動局がSOHOモードで動作しているとき、伝送電力レベルを増減させるかどうかの決定は、SOHO動作で交信中の２つ（またはそれ以上）から受信する電力制御ビットまたはシンボルに基づく。ＩＳ-９５標準規格では、移動局は、SOHO動作で交信中の全ての基地局から電力増加コマンドを伝えられたときのみ、伝送電力レベルを増加させる。しかし、SOHO動作で交信している基地局のうちの１つだけからでも電力減少コマンドが伝えられたとき、移動局は伝送電力レベルを減少させる必要がある。いつでも移動局の伝送電力レベルは一定値だけ増加又は減少する。
【０００６】
また、W-CDMAシステムにおいて、移動局がSOHO動作で交信している各基地局は、移動局からの電力制御ビットまたはシンボルを独立に受信する。したがって各基地局は、移動局から受信（あるいは検出）した電力制御ビットまたはシンボルに基づいて、その移動局への伝送電力レベルを増加させるか減少させるかを他の基地局とは独立に決定することができる。
【０００７】
スペクトル拡散またはCDMAセルラーシステムにおいて、基地局または移動局が電力制御の決定を行なうときに遭遇する重要な問題は、基地局又は移動局に対し、、受信した電力制御ビットまたはシンボルの単に正確な検出だけに基づくいわゆる"厳格な"決定（すなわち正確な応答を喚起するものである）を行なうことが要求されるということである。しかし、受信する電力制御ビットまたはシンボルに誤りが検出されることは、いつでも起こりうる。その結果として、（単に正確な電力制御シンボルの検出に基づく）ハードな決定を必要とする現存の電力制御の方法は、最適なものではない。
【０００８】
さらに、SOHOモードで動作しているとき、SOHO動作で交信中の全ての基地局からの電力増加コマンドへの応答として、移動局が伝送電力レベル増加を決定することもまた最適な決定ではない。なぜなら、少なくとも一つの電力制御シンボルが、受信されないか誤って検出する確率は、交信する基地局の数に伴って増加するからである。それにもかかわらず、以下に詳細に述べるように、本発明は上述の問題を首尾よく解決する。
【０００９】
[発明の概要]
本発明は、スペクトル拡散またはCDMAセルラーシステムにおいて、移動局や基地局の伝送電力レベルを増加させるか減少させるかという決定に関する伝送電力制御の方法を提供し、増加か減少させる量は、現在のチャネル状況や前の電力制御コマンドの値を示す複数のファクターの重み付け結合に基づいて決定される。本発明の実施形態として、重みは、電力制御決定を行なう各チャネル状況ファクターの信頼度によって設定される。本発明の重要な技術的利点は、スペクトル拡散やCDMAシステムにおいて、基地局又は移動局が、入手できる全てのチャネル状況の情報に基づいて最適な電力制御決定を行なえるという点である。
【００１０】
本発明のもうひとつの重要な技術的利点は、SOHO状況における現存の電力制御問題において、従来の方法よりもより良い解決を与えるという点である。
【００１１】
さらに、本発明の重要な技術的利点として、スペクトル拡散やCDMAシステムにおいてシステムの電力制御パラメータを設定するより有効な方法を与えるという点がある。
【００１２】
また、本発明の重要な技術的利点として、伝送電力、システム能力等のような、スペクトル拡散やCDMAシステムにおいて利用可能な無線資源の最適な利用が可能となるという点がある。
【００１３】
さらに、本発明の重要な技術的利点として、スペクトル拡散やCDMAシステムにおいて、電力制御の決定を行なう最適な方法を与えるという点があり、これにより、チャネル状況や電力制御統計のようなファクターを十分に考慮することが可能となる。
【００１４】
本発明における方法及び装置に対するより完全な理解は、添付する図面とともに、以下の発明の実施形態の説明を参酌することにより得られるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態とその利点は図１-４から理解されるものであり、図における共通の番号は、各図面における共通若しくは対応部分について使用される。
【００１６】
本発明の本質は、スペクトル拡散またはCDMAセルラーシステムにおいて、移動局や基地局の伝送電力レベルを増減させるかどうかの決定に関する伝送電力制御の方法であり、増加か減少させる量は、現在のチャネル状況や前の電力制御コマンドの値を示す複数のファクターの重み付け結合に基づいて決定される。本発明の実施形態としては、各チャネル状況ファクターの信頼性によって重みが設定される。
【００１７】
具体的には、図１は、典型的なスペクトル拡散またはCDMAセルラーシステム１０のうち、本発明を実現するために利用される部分を単純化した図である。図１に示した典型的なセルラーシステム１０はＩＳ-９５標準に従ってスペクトル拡散システムの状況で示してあるが、本発明ではそのように限定されることを意図するものではない。たとえば、現在のチャネル状況ファクターの重み付け結合に基づく電力制御の決定という本発明の概念は、基地局およびまたは移動局の電力制御の決定が最適化されるようなあらゆるタイプの移動通信システム（たとえばW-CDMAシステムなど）に適用することができる。
【００１８】
典型的なシステム１０は、複数の基地局（たとえば１２と１４）と移動局（たとえば１６）を含む。この実施形態では、各基地局（１２、１４）はセルを定義し、さらに、セル内にセクターを定義する。異なるタイプのセルラーシステムでは、これらの送信/受信基地局は、たとえば、固定トランシーバや無線基地局装置と呼ばれている。また、移動局は移動端末と呼ばれることもあり、たとえば、ポータブルトランシーバ装置（たとえば携帯無線電話や車載無線電話）と分類することもある。
【００１９】
本発明の実施形態では、基地局（たとえば１２,１４）と移動局（たとえば１６）はお互いに、それぞれ順方向トラヒックチャネル及び逆方向トラフィックチャネル上で定期的に電力制御シンボルを送信する。各電力制御シンボルは、受信ユニット（たとえば順方向トラフィックチャネルにおける移動局と、逆方向トラフィックチャネルにおける基地局）に伝送電力レベルの増減を指示するものである。受信側では、この検出した電力制御シンボルを、その時点でのトラフィックチャネル状況を示す複数のファクターの１つとして扱うことができる。
【００２０】
現在のトラフィックチャネル状況を決定するために、基地局（たとえば１２と１４）や移動局（たとえば１６）で測定、計算およびまたは用いられる他の多数のファクターとは、前の期間に用いられた伝送電力レベル、受信信号の信号対混信比(ＳＩＲ)、受信信号空間や組合せにおける予想した位置と受信パイロットシンボル（移動局が受信したもの）との間のユークリッド距離、当該チャネルのフェージングの統計値、前の伝送電力レベルの増加量、そのチャネルの伝送経路の数と各経路それぞれの平均の電力、受信する基地局や移動局で干渉キャンセルが行なわれているかどうか、電力制御ループの遅延、受信信号と加入者の優先度、回線交換サービスであるかパケット交換サービスであるか（サービスの種類）、SOHOモードであるかnon-SOHOモードであるか（たとえば現在はSOHOモードを使っていなくても、全ての装置に含まれるファクターを考慮し、SOHOモードの時間の長さを考慮することで、移動局は、その基地局ではSOHOモードが無効なことを決定し、その基地局に向けた電力制御の要求を設定できる）である。この、電力制御の決定に用いるチャネル状況ファクターのリストは典型的なものであり、これらが全てではない。
【００２１】
次の伝送インターバル（たとえば、ＩＳ-９５ CDMA の順方向または逆方向トラフィックチャネルでは１．２５msごと）での伝送電力制御決定の準備のために、基地局（１２、１４）又は移動局（１６）は、測定、計算したチャネル状況ファクターのうちのいくつかまたは全ての重み付け結合に基づいて自身の伝送電力設定（増加させるか減少させるか、さらに、前に述べたようにその"量"は変化させることができる）を計算する。実施形態として、重み付けファクターは、測定、計算されたチャネル状況ファクターの信頼度に基づいて決める。また、基地局や移動局による伝送電力制御決定は、基地局や移動局がSOHOモードで動作中であるかどうかにかかわらず、次の伝送電力の設定を有効に行なうことができる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態として実現される、スペクトル拡散やCDMA通信システムにおいて移動局で用いられている典型的な方法１００の流れ図である。これはSOHOモードにおける移動局の伝送電力制御決定の典型的な方法を示したものであるが、本発明はそれに限定するものではなく、移動局又は基地局が伝送電力制御決定の最適化を行なうようなあらゆる移動体通信環境に適用することができる。
【００２３】
典型的な伝送電力制御方法のステップ１０４において、移動局（たとえば１６）は、順方向トラフィックチャネルおよびまたはダウンリンク制御チャネルで受信した信号のメッセージから適切な伝送電力ファクターの情報を読み込むかまたは推測する。この実施形態において電力ファクター情報とは、そのチャネルの伝送経路数、基地局の数（たとえば２個--SOHOモードでの１２と１４）、予想位置と受信したパイロットシンボルのユークリッド距離、電力制御コマンド（シンボルまたはビット）、そして、基地局が干渉キャンセルを行なっているかどうか、である。ステップ１０６において、移動局はこの情報をローカルメモリに記憶して、前の期間に記憶した同様の情報を更新する。
【００２４】
ステップ１０８において、移動局は、ステップ１０６で更新した各電力伝送ファクターに重みを割り当てる。この実施形態では、各重みはそれぞれの伝送電力ファクターに認められる信頼度に基づいて割り当てられる。そしてあるファクターに割り当てられる重みはパーセンテージで表現され、完全に重みをかけるときは１００％、全くかけないときは"ゼロ"で表される。たとえば、１０８bに含まれる基地局の数（たとえば２個）は、移動局にとって信頼できる情報であるため、１００％の完全な重みを与えることができる。（干渉キャンセル情報１０８eも同様である）。一方、伝送経路数（１０８a）やパイロットシンボル位置（１０８c）に与えられる重みは、信頼度が低い情報に基づくため、比例して低い重みが割り当てられる。このように、具体的な通信システムにおいて、その設計に基づいて全てのファクターに実際に重みが割り当てられる。
【００２５】
ステップ１１０において、移動局はステップ１０８で割り当てた重みファクターを結合させる。たとえば、従来のニューラルネットワークアルゴリズムは、移動局のローカルプロセッサにおいて、全ての重みファクターを考慮し、移動局の次の伝送インターバルにおいて電力制御決定パラメータの全部を生成することで実現される。最も単純なレベルでは、移動局はステップ１０８で割り当てられた重みファクターを代数的に結合して１つの数を作ることができ、当該１つの数はたとえばルックアップテーブルから電力制御ファクターを選択するために利用される。ステップ１１２では、移動局は、ステップ１１０で作った最新の電力制御決定パラメータをローカルメモリに記憶する。当該同一の情報は、決定アルゴリズム（１１０）における入力としてフィードバックされ、さらには、各重みファクターへバイアスをかけて決定プロセス全体の効率及び正確性を改善するために、ステップ１０６における各更新処理にフィードバックされる。ステップ１１４において、移動局は内部電力制御コマンドを生成し格納する。当該コマンドは、最終的に、移動局の送信部に対し、次のインターバルにおいて伝送電力レベルを増減させること、及びその量を指示する。言い換えると、ステップ１１０における伝送電力制御の決定は、広範囲の数字（たとえば１-１００）の中から１つの数字を生成するので、当該数字は次のインターバルにおける伝送電力レベルの設定の際の絶対値として利用される。
【００２６】
図２に示す決定アルゴリズム（１１０）は、いろいろな方法で実現できる。たとえば１つの実施形態として、移動局（たとえば１６）がSOHO動作中に伝送電力レベルを増加させるか、又は減少させるかどうかの決定は、多数決で行なうことができる。言い換えると、SOHO動作で３つの基地局と交信しているとき、そのうちの２つが伝送電力レベルを増加するように移動局に指示した場合に、アルゴリズム１１０のステップ１１４の決定に従って、移動局は伝送電力レベルをx dBだけ増加させる（たとえば"x"の値は１０８の重みファクターの結合によって決定される）。さもなければ移動局は伝送電力レベルをy dBだけ減少させる。
【００２７】
他の典型的な実施形態として、全ての基地局（たとえば"m"個の基地局）が移動局（たとえば１６）に伝送電力レベルを増加させるように指示した場合に、決定アルゴリズム１１０に従って移動局は伝送電力レベルをx dBだけ増加させる。同様に、もし全ての基地局が伝送電力を減少させるように指示した場合に、移動局は伝送電力レベルをy dBだけ減少させる。しかし、（全部でm個のうちの）n個の基地局が移動局に伝送電力レベルを減少させるように指示し、他の(m-n)個の基地局が伝送電力レベルを増加させる指示のままであった場合には、決定アルゴリズム１１０に従って、移動局は増加量を((m-n)/m)x-(n/m)y dBと設定する。さらに好ましくは、この実施形態では、これと同様の手続が各伝送インターバルにおいて決定アルゴリズム１１０によって適用される。
【００２８】
図３は、図２に示す決定アルゴリズム１１０を、移動局（たとえば１６）のプロセッサで実現する方法を説明する典型的なロジック（２００）の概要図である。本発明はネットワーク側（たとえば基地局）でも実現することができる。この図２と図３に示す実施形態において、複数の基地局（たとえばBS_１-BS_N）は、周期的に電力制御コマンド（たとえばシンボル）を順方向トラフィックチャネルで送信するが、これは、受信ユニット（移動局）に対し、伝送電力レベルを増加又は減少するように指示するものである。送信された移動局は、複数の電力制御コマンド（２０１−２０２_N）を検出する。移動局は、受信各電力制御コマンドそれぞれについて、（従来の検出技術を用いて）正確に検出された確率（２０３−２０４_N）を決定する。検出された各電力制御コマンドのそれぞれについて、移動局は（たとえば１以上の正規化ファクター２０５-２０６_Nに基づいて）重みを割り当てる。そして、移動局は重み付けされた電力制御ファクター（２０８）を（たとえば代数的な加算で）結合し、その値を含まれる基地局の数で除算する（２１０）。移動局は、次のインターバルで利用されるであろう伝送電力レベル設定を決定する為に、求められた電力制御ファクターを利用する。
【００２９】
図４は、本発明の第２の実施形態として、図２に示す移動局（たとえば１６）における決定アルゴリズム１１０の実現方法を説明する典型的なロジック（３００）の概要図である。この実施形態では、ロジック（アルゴリズム）３００は１番目のＯＲゲート３０２と、２番目のＯＲゲート３０４と、複数のＯＲゲート（３０６_1-m）を含む。各ＯＲゲート（３０２-３０６_m）は、１対の入力端子と１つの出力端子を持つ。各入力端子対は、それぞれ基地局から伝送電力レベル制御信号を受信する。各入力端子対の一方の端子"T"は、基地局から受信した以前の伝送電力レベル制御信号を与えるものであり、他方の入力端子は、それぞれ基地局から受信した最新の（現在の）伝送電力レベル制御信号を与えるものである。言い換えると、各ＯＲゲートは、それぞれの基地局から受信した現在と以前の２つのコマンドを考慮している。そして、各ＯＲゲート３０２−３０６_mの出力は、ＡＮＤゲート３０８の入力に接続されている。その結果、もし、基地局から移動局の伝送電力レベルを減少させるコマンドを両方の入力に受け取ったＯＲゲート３０２-３０６_mが１つでもあった場合は、ＡＮＤゲート３０８からの出力信号は"０"（移動局の電力レベル"減少"の決定）となる。一方、もし全ての"m"個の基地局が（現在の指示か前の指示で）増加の指示をした場合、ANDゲート３０８からの出力信号は"１"（移動局の電力レベル"増加"の決定）となる。
【００３０】
本発明の方法と装置の好適な実施形態は、添付する図面に示されているとともに、発明の詳細な説明に記載されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲において定義される本発明の精神から外れることなく、多数の変更、修正及び置換が可能であることは、容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における、典型的なスペクトル拡散やCDMAセルラーシステムの一部を単純化した概念図である。
【図２】本発明の実施形態における、スペクトル拡散やCDMA通信システムにおける移動局で利用されている典型的な方法の流れ図である。
【図３】本発明の実施形態における、移動局において図２に示す決定アルゴリズムを実現するために利用される典型的なロジックの概要図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における、図２に示す決定アルゴリズムがどのように実現されるかを示すために利用される典型的なロジックの概要図である。

Claims

移動体通信システム（１０）における伝送電力制御決定を行なう方法（１００）であって、
複数のチャネル状況ファクター（１０６）を受信する工程と、
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）の各々に重み（１０８）を割り当てる工程と、
前記割り当てられた複数の重み（１０８）を結合する工程と、
前記割り当てられた複数の重み（１０８）の結合に基づいて、前記伝送電力制御決定を行なう工程と
を備え、
前記重み（１０８）は、前記複数のチャネル状況ファクターのそれぞれに対する信頼度に応じて割り当てられることを特徴とする方法。
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）のうちの１つは、以前のインターバルの伝送電力レベルを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）のうちの１つは、検出された電力制御シンボルを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）のうちの１つは、受信信号の信号対混信比を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）のうちの１つは、以前の伝送電力増加値を複数含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記伝送電力制御決定が、移動局（１６）で行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記伝送電力制御決定が、基地局（１４,１２）で行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記移動体通信システム（１０）は、ＣＤＭＡシステムを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記伝送電力制御決定に基づいて、伝送電力レベルを設定する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記重み（１０８）は、前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）それぞれの信頼度ファクターに応じて割り当てられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記工程が、ソフトハンドオフモードで動作している移動局（１６）で行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記決定のプロセスが、ニューラルネットワークアルゴリズムを利用して実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
移動体通信システム（１０）において伝送電力制御決定を行なうシステムであって、
１の移動局（１６）と、
前記移動局（１６）と無線リンクで結合している少なくとも１の基地局（１２-１４）とを備え、
前記移動局（１６）の少なくとも１と前記少なくとも１の基地局（１２-１４）は、
複数のチャネル状況ファクター（１０６）（の複数）を受信し、
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）のそれぞれに重み（１０８）を割り当て、
前記割り当てられた複数の重み（１０８）を結合し、
前記割り当てられた複数の重み（１０８）の結合に基づいて、前記伝送電力制御決定を行い、
前記重み（１０８）は、前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）のそれぞれの信頼度の値に応じて割り当てられることを特徴とする移動体通信システム。
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）の１つは、以前のインターバルの伝送電力レベルを含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）の１つは、検出された電力制御シンボルを含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）の１つは、受信信号の信号対混信比を含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）の１つは、以前の伝送電力増加値を複数含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記伝送電力制御決定が、前記移動局（１６）で行なわれることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記伝送電力制御決定は、前記少なくとも１の基地局（１２、１４）で行なわれることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記移動体通信システム（１０）は、ＣＤＭＡシステムを備えることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記移動局（１６）及び前記少なくとも１つの基地局（１２,１４）は、前記伝送電力制御決定に基づいて、伝送電力レベルを設定することをさらに特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記重み（１０８）は、前記複数のチャネル状況ファクター（１０６）のそれぞれの信頼度ファクターに応じて割り当てられることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記移動局（１６）は、ソフトハンドオフモードで動作していることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。