JP4546254B2 - 無線通信の改善されたパス損失測定を行うための方法、および、装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信のパス損失測定を行うための方法、および、装置に関し、より具体的には、オープンループ電力制御を実行するために複数のチャネルを使用してパス損失測定値を取得するための方法、および、装置に関する。

通常、受信した信号の電力と送信に必要な電力の間には比例関係があるため、トランシーバのアップリンク（ＵＬ）電力要件を決定する際は、受信したダウンリンク（ＤＬ）信号を調べることで、正しいＵＬ送信電力を決定するために必要な少なくとも何らかの情報を引き出すことができる。トランシーバで受信された信号の送信電力が分かっている場合、または何らかの方法で送信電力を推定できる場合は、その送信に応答するために必要な送信電力を推定できる。

しかし、タイムスロット型通信システムといった特定の種類の通信システムでは、これらの推定値は非常に不正確になる場合がある。その理由は、信号レベル測定値の正確さは、測定期間および最終測定時からの経過時間によって左右されるからである。測定期間が短すぎると、測定された信号レベルの変動が、測定値に悪影響を与える。経過時間が長過ぎると、その間に信号に変化が起こるため、測定値は信号レベルの現状を示すのにあまり妥当なものでなくなる。

例えば、時分割多重方式（ＴＤＤ）または時分割同期符号分割多元接続（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）システム上の無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）の場合は、送信電力はタイムスロット間で、または１つのタイムスロット内でも大きく変化するおそれがある。この電力の変動は、さまざまな要因、特にＷＴＲＵの物理的移動の影響を受ける。

例えば、６０ｋｍ／ｈといった適度の速度でＷＴＲＵが移動している場合、数十ミリ秒の間に相当の信号電力が損失するおそれがある。無線フレーム長が１０ｍｓである場合、そのフレーム内でも相当の信号の変動が発生するおそれがあることを意味する。

従って、信号特性の瞬間的測定値の有効性は速やかに失われるおそれがあるため、パス損失測定値をできる限り速やかに適用することが最も重要である。しかし、電力の調整と制御の基となる基準を見つけるのは非常に難しい。

現在の多くの無線通信システムのＤＬでは、少なくとも１つのビーコン信号またはパイロット信号がすべてのＷＴＲＵに送信される。無線通信システムがタイムスロット型システムの場合は、各フレームに少なくとも１つのビーコン信号が存在する。これは、パス損失測定にビーコン信号を使用するユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）と同じケースである。

例えば、ＴＤＤシステムとＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムでは、ＷＴＲＵが、電力を供給するセルのプライマリ共通制御物理チャネル（Ｐ−ＣＣＰＣＨ）または各フレーム若しくはサブフレームの他のビーコンチャネルの希望波受信電力（ＲＳＣＰ）を測定して、ノードＢとＷＴＲＵとの間のパス損失を計算する。これには、ビーコン信号が送信された直後に正確なパス損失測定値を提供するという利点がある。ＲＳＣＰに基づくパス損失測定値は、ＵＬ物理チャネルの送信電力を決定するために使用される。このようなＵＬ物理チャネルの例としては、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）、専用物理チャネル（ＤＰＣＨ）、物理アップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）、および高速共有情報チャネル（ＨＳ−ＳＩＣＨ）が挙げられる。

ＴＤＤシステムでは、ＤＬパス損失推定値に基づくＵＬ送信のオープンループ電力制御が一般的に採用されている。ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムは通常、オープンループ電力制御を使用して、クローズドループ電力制御モードに移行する前にＵＬ初期送信電力の設定を行ったり、またはオープンループ電力制御モードに戻ったりする。

本発明の目的は、上記の従来技術によるチャネル推定方法の欠点をなくしたパス損失推定を実行することが可能な方法を提供することにある。

本発明では、ＤＬ信号とＵＬ信号との間にタイムセパレーションがある環境でＵＬチャネルなどのチャネル上の電力要件の決定を行う。ビーコンチャネルと少なくとも１つの追加チャネルの測定を行い、次に、各チャネルのパス損失を計算する。その後、計算されたパス損失を後続のＵＬタイムスロットに適用する。本発明の一実施形態では、後続のＤＬタイムスロットでさらなるパス損失計算を実行する。これらのさらなるパス損失計算とこれまでのパス損失計算とを結合して、後続のＵＬタイムスロットに適用する。

実施例とともに以下のような関連する図面が示された一実施形態の以下の説明により、本発明をより詳細に理解することができる。

本発明は、全体を通して数字と同様のものが要素と同様のものを表す図面を参照して説明する。

以下、本発明は、一般にタイムスロット型システムに適用されるもの、具体的にはＴＤＤシステムとＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムに適用されるものとして説明していく。ただし、本発明は特にこれらのシステムに限定されるものではないことを、当業者は理解する必要がある。

本発明は、いくつかのＤＬチャネルを使って改善されたチャネル推定方法を提供する。この方法では、以下の間の期間が最小化されるように、これらの複数のＤＬチャネル上でパス損失（ＰＬ）測定を行う：ａ）ＷＴＲＵにおけるＤＬ参照信号の受信および測定とＵＬ電力設定の計算、ならびにｂ）計算された電力設定が適用されるＵＬタイムスロット。パス損失測定値は、受信されたＤＬ信号の電力を測定し、受信された信号の送信電力を取得して、送信電力と受信電力の差異を計算することで決定する。

すべての無線フレーム、パス損失（ＰＬ_i）（ｉはフレーム番号に対応）が計算される。ＵＬタイムスロットのＷＴＲＵ送信電力の設定に使用されるパス損失は、ＤＬ〜ＵＬタイムスロットセパレーションの関数である。パス損失値は、ＤＬタイムスロットとＵＬタイムスロットの間のセパレーションが非常に小さい場合は取得される最後のＰＬ_iに、またはＤＬタイムスロットとＵＬタイムスロットセパレーションの期間が大きい場合は過去の複数のＰＬ_iの加重平均（つまり、現在のフレームで取得された一番最近のパス損失に、これまでのフレームについて計算された複数のパス損失を加えたものに基づく）のいずれかに対応することができる。短期間の推定値は無効になる可能性があるため、ＤＬタイムスロットとＵＬタイムスロットのセパレーションの期間が大きい場合にこのような加重平均を使用するのは有利である。

本発明では、少なくとも１つの他の送信されたチャネル（ビーコンチャネルとは別個のもの）の希望波受信電力（ＲＳＣＰ）の測定値が、プライマリ共通制御物理チャネル（Ｐ−ＣＣＰＣＨ）や高速物理ダウンリンク共有チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ）といったビーコンチャネルのＲＳＣＰに加えて使用される。

本発明の他の実施形態では、パス損失の計算にビーコンチャネルと他の１つの物理チャネルを使用することに加え、３つ以上の物理チャネル、またはできるだけ多くの物理チャネルについて測定を行うことができる。複数のＤＬチャネルを使用して測定を行うことで、可能な電力制御能力が大きくなり、セルのカバレッジと容量の両方が増大する。

本発明では、受信された信号の送信電力は以下の２つの方法で取得される：１）これは、ＷＴＲＵに既知の固定値であるか、または２）送信側から受信側に値として提供される。測定された信号がＷＴＲＵに既知の固定値のものである場合は、その信号のＲＳＣＰが測定されて、その既知の送信電力値に基づいて、測定された信号のパス損失が計算される。測定された信号が既知の固定値のものでない場合は、送信電力を示すために既知の信号に対するオフセット値または実際の値が送信側から提供される。

図１は、複数タイムスロットＳ₀−Ｓ₁₄で示される複数チャネルの無線フレーム内の配置を示す。これは、ビーコンチャネル、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ、およびデータ／音声チャネルを含むいくつかのＤＬチャネルを具えた一般的なＴＤＤフレーム構造の実施例である。図示されたタイムスロット番号は、実施例として示されているだけであり、タイムスロットの正確な番号は送信規格によって異なることに注意する必要がある。例えば、３ＧＰＰプロトコルのもとでの通信を含む無線通信では、示されているように各ＴＤＤフレームに１５個のタイムスロットを備える。なお、当然のことながら、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムでは、フレーム構造は異なってくる。

パス損失の計算は、特定のＤＬチャネル上で実行することができる。無線フレーム１０には、２つのビーコンタイムスロットＳ₀とＳ₇、実施態様に固有（つまりデータまたは音声）の７つのタイムスロットＳ₁、Ｓ₅、Ｓ₆、Ｓ₈、Ｓ₁₂、Ｓ₁₃、およびＳ₁₄、ならびに６つのＨＳ−ＰＤＳＣＨタイムスロットＳ₂、Ｓ₃、Ｓ₄、Ｓ₉、Ｓ_l0、およびＳ₁₁が含まれる。

図２には、本発明に従ってパス損失測定を実行するための手順１００の流れ図が示されている。ノードＢは複数のＤＬチャネルをＷＴＲＵに送信する（ステップ１０２）。ＷＴＲＵはノードＢから複数のＤＬチャネルを受信する（ステップ１０４）。ＷＴＲＵはビーコンチャネル上でＲＳＣＰを測定し（ステップ１０６）、その送信電力がレシーバ側で知られている、又はそのレシーバが送信機から送信電力が通知された物理チャネル上でＲＳＣＰを測定する（ステップ１０８）。図２に示されているようにステップ１０６と１０８を必ずしも実行する必要はないことに注意すべきである。ステップ１０８は、悪影響なしでステップ１０６の前に実行することができる。

ＷＴＲＵは両方の測定値（ステップ１１０）、あるいは一番最近の測定値（この詳細は以下に説明）に基づいてパス損失を計算する。ＷＴＲＵは次に、計算されたパス損失の結合に基づいてＵＬチャネルの送信電力を調整し（ステップ１１２）、調整された送信電力でＵＬチャネルを送信する（ステップ１１４）。

本発明では、ビーコンチャネルは、複数のビーコン信号の中の任意のものがなり得る。このビーコン信号には、あらゆる種類のブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）、プライマリ共通制御物理チャネル（Ｐ−ＣＣＰＣＨ）、フォワードアクセスチャネル（ＦＡＣＨ）、ページングチャネル（ＰＣＨ）、またはページングインジケータチャネル（ＰＩＣＨ）が含まれるが、これらに限定されない。さらに、物理チャネルには、高速物理ダウンリンク共有チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ）、セカンダリ共通制御物理チャネル（Ｓ−ＣＣＰＣＨ）、高速物理ダウンリンク共有チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ）、または高速共有制御チャネル（ＨＳ−ＳＣＣＨ）が含まれるが、これらに限定されない。

ステップ１１０におけるパス損失の計算に関しては、いくつかの代替方法がある。１番目の最もシンプルな代替方法は、ＵＬ送信電力を決定するための基準として、一番最近発生したＤＬチャネルのパス損失を計算することである。例えば、ビーコンチャネルがＴＳ０とＴＳ７にあり、ＨＳ−ＤＳＣＨがＴＳ４にあり、ＵＬチャネル（つまりＨＳ−ＳＩＣＨ）がＴＳ６にある場合は、この１番目の代替方法ではＵＬタイムスロットに最も近いタイムスロット、つまりＴＳ４のＨＳ−ＰＤＳＣＨのパス損失計算を選択する。後続のフレームで、ＵＬチャネルがＴＳ８にある場合は、一番最近のタイムスロットはＴＳ７になるため、パス損失計算はＴＳ７のビーコンチャネルに基づいて行われる。

２番目の代替方法は、同じフレームのすべてのＤＬチャネル上の計測値の関数としてパス損失を計算する方法である。優先して使用される解では、この関数は加重平均になる。ただし、この関数は、単純平均になることも、他の関数になることもあり得る。

３番目の代替方法は、２番目の代替方法に似ているが、ただし、パス損失は、現在のフレームの一部または全部のＤＬチャネルおよびこれまでのフレームのＤＬチャネルの一部についての測定値の関数として計算される。古い推定値に対する重みが新しい推定値に対する重みより小さくなるように加重関数を実施できることを当業者は理解されるであろう。

最後の４番目の代替方法では、パス損失を計算するために以下の方程式を使用する。
ＵＬ Ｔｘ Ｐｗｒ＝干渉値＋制御可能オフセット＋ＳＩＲ＋ＰＬ；方程式（１）
この場合、ＳＩＲは信号と干渉との間の定量で、パス損失（ＰＬ）は以下のようにして得られる：ＰＬ＝（ビーコンチャネルの送信電力）−（ビーコンチャネルのＲＳＣＰ）、または、ＨＳ−ＰＤＳＣＨの場合は、ＰＬ＝（ビーコンチャネルの送信電力）−（電力オフセット）−（ＨＳ−ＰＤＳＣＨの合計ＲＳＣＰ）、ここで電力オフセット＝（ビーコンチャネルの送信電力）−（ＨＳ−ＰＤＳＣＨの合計送信電力である。

例えば、ビーコンチャネルが２０ｄＢｍという固定電力（Ｔｘｐｗｒｌ）で送信されている場合に、ＨＳ−ＰＤＳＣＨが常に１０ｄＢ少ないときは、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｔｘｐｗｒ２）の送信電力は１０ｄＢｍになる。特定フレームで観察されたＰＬが９０ｄＢの場合は、ＷＴＲＵは、ビーコンチャネルのタイムスロット上ではＲＳＣＰ１＝（２０−９０）＝−７０ｄＢｍとなるが、ＨＳ−ＰＤＳＣＨのタイムスロットではＲＳＣＰ２＝（１０−９０）＝−８０ｄＢｍとなる。ＷＴＲＵが、送信された２つのチャネルの間の送信電力の差異（つまりデルタ、デルタ＝Ｔｘｐｗｒｌ−Ｔｘｐｗｒ２）あるいはＴｘｐｗｒｌとＴｘｐｗｒ２の値を送信機側から通知された場合は、ＷＴＲＵは曖昧さなしにパス損失を決定することができる。

本発明の他の実施形態では、ビーコンチャネルともう１つの他のチャネルを使用することに加え、パス損失の計算のためのＲＳＣＰ測定は可能な限り多数のチャネル上で実行される。ビーコンチャネルは全体に渡って参照されるが、本発明では１つまたは複数の物理チャネルなどビーコンチャネル以外のチャネルを利用できることに注意する必要がある。ビーコンチャネルは必須ではない。

図３は、本発明の他の実施形態を示す。この処理２００は、図２に示す処理１００と類似しており、同じこれらのステップには同じ参照番号が付番されている。この実施形態では、ステップ２０８と２１０を採用して、複数のチャネル上のＲＳＣＰを測定し（ステップ２０８）、複数の測定値に基づいてパス損失を計算している（ステップ２１０）。

例えば、合計送信電力が一定である複数のＨＳ−ＰＤＳＣＨのＲＳＣＰから、追加のパス損失測定値を取得することができる。ＨＳ−ＰＤＳＣＨ測定値の結果をビーコンチャネル測定値と相関付けした場合、測定値の差異は本発明の操作により説明される。

本発明の利点は、以下の２つのことを前提としている：１）一番最近のパス損失推定値は実際の値に時間的により近く、したがって最後の測定が行われてから実際のパス損失が変動する時間が少なくなるため、一番最近のパス損失推定値を適用するのが有用である。２）パス損失測定値あたりの測定期間を長くとるほうが、パス損失推定値の品質のために良い。パス損失推定のためのフレーム１つあたりにタイムスロットを２つ以上備えることで、他方の方向のリンク（現在の例ではＵＬ）の実際のパス損失値により近い推定値を得ることができる。

本発明の範囲内で特定の修正を行うことが可能である。例えば、本発明のＰＬ測定は、ビーコン信号とＨＳ−ＰＤＳＣＨとの間の電力オフセットの信号を最初に取り入れ、次にＨＳ−ＰＤＳＣＨの合計ＲＳＣＰを測定することで行うことができる。例えば、方程式１の電力制御設定では、ＳＩＲといったいくつかのパラメータを使ってＷＴＲＵの動作を制御および調整する。これらのパラメータは、ＷＴＲＵに対して個々に信号を送ることも（ＲＲＣ信号によってなど）、またはシステムのすべてのＷＴＲＵのためにＢＣＨに置くこともできる。上述した全ての修正ならびに他の同様の修正や変形は、本発明の範囲内と見なされる。

複数のタイムスロットを有する通信フレームを示す図である。 本発明によりパス損失測定と送信電力設定を実行するための方法の流れ図である。 本発明の代替実施形態によりパス損失測定と送信電力設定を実行するための方法の流れ図である。

Claims (13)

1. 無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）において使用するためのアップリンク電力要件を決定するための方法であって、
   フレームの第１のタイムスロットにおけるビーコン信号を含む第１チャネルから第１の測定値を取得するステップと、
   前記フレームの第２のタイムスロットにおける既知の送信信号強度をもつ第２チャネルから第２の測定値を取得するステップと、
   前記第１の測定値と前記第２の測定値を使用して、パス損失推定値を決定するステップと
   を具えたことを特徴とする方法。
2. 前記パス損失推定値を使用して、送信電力を決定するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記パス損失推定値を使用して、前記フレームの第３のタイムスロットにおける送信電力を制御するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記フレームの第４のタイムスロットから第３の測定値を取得するステップと、
   前記第１の測定値、前記第２の測定値、および前記第３の測定値を使用して、第２のパス損失推定値を取得するステップと
   をさらに具えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 前記第１の測定値を取得するステップと、前記第２の測定値を取得するステップは、時分割多重と時分割同期符号多元接続のいずれかを使用するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 前記第１の測定値を取得するステップと、前記第２の測定値を取得するステップは、各々、希望波受信電力の測定値を取得するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）において使用するための方法であって、
   ビーコンチャネルを受信するステップと、
   前記ビーコンチャネルと物理チャネルとの間の送信電力の差異を示す電力オフセット値を受信するステップと、
   前記ビーコンチャネルの希望波受信電力（ＲＳＣＰ）測定値を取得するステップと、
   前記物理チャネルの希望波受信電力（ＲＳＣＰ）測定値を取得するステップと、
   前記ビーコンチャネルの測定値、前記物理チャネルの測定値、および電力オフセット値に基づいて、パス損失を決定するステップと
   を具えたことを特徴とする方法。
8. アップリンクタイムスロットで使用するための前記パス損失を採用するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記物理チャネルの送信電力が一定であることを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
    測定ユニットと、
    ここで、該測定ユニットは、
    フレームの所与のタイムスロットにおけるビーコン信号を含む第１チャネルから第１の測定値を取得し、
    前記フレームの第２タイムスロットにおける第２チャネルから第２の測定値を取得するように構成され、
    前記第１の測定値と前記第２の測定値とを使用して、パス損失推定値を決定するように構成されたプロセッサと
    を具えたことを特徴とする無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
11. アップリンクタイムスロットにおける前記パス損失推定値を使用するように構成された送信機をさらに具えたことを特徴とする請求項１０記載の無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
12. 前記送信機は、送信電力を制御するために前記パス損失推定値を使用するように構成されたことを特徴とする請求項１０記載の無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
13. アップリンク電力要件を決定するための無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
    ビーコン信号を含む第１チャネル、第２チャネル、および前記第１チャネルと第２チャネルとの間の送信電力の差異を示す電力オフセット値を受信するように構成された受信回路と、
    前記第１チャネルと第２チャネルとの各々の希望波受信電力（ＲＳＣＰ）測定値を取得するように構成された測定回路と、
    前記第１チャネルの測定値、前記第２チャネルの測定値、および電力オフセット値を使用して、パス損失を決定するように構成されたパス損失回路と
    を具えたことを特徴とする無線送信／受信ユニット（ＷＴＲＵ）。

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