JP4577501B2

JP4577501B2 - 送信電力制御方法

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Publication number: JP4577501B2
Application number: JP2005059218A
Authority: JP
Inventors: 龍行新谷
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2025-03-03
Also published as: JP2006246045A

Description

本発明は、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Data Assistance，Personal Digital Assistants：個人向け携帯型情報通信機器）等の携帯端末装置（以下、「端末」と記す）に関し、特に、受信したデータの受信品質が与えられた目標品質に近づくように、インナーループ制御において使用されるターゲットＳＩＲを更新するアウターループ送信電力制御を行う送信電力制御方法に関する。

近年、第３世代の移動体通信手段として、Ｗ−ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）などの通信方式が開発され、サービスの提供が開始されている。

Ｗ−ＣＤＭＡにおける電力制御方式は、端末が直接電波を受けている基地局に対して短時間周期(６６０μｓ)で電力の増減を要求する「インナーループ」と、ある程度の長時間平均における品質目標値（エラー率）を元に適切な電力制御基準値（ターゲットＳＩＲ：Signal-to-Interference Ratio）を決定する「アウターループ」から構成される。

「インナーループ」の処理としては、ターゲットＳＩＲと実際に測定したＳＩＲ（受信ＳＩＲ）との間に差が生じた時、端末は受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲより低い時には基地局に送信電力を上げる要求を出し、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲより高い時には基地局に送信電力を下げる要求を出している。

また、「アウターループ」の処理として端末は、ネットワーク（基地局）から目標とする品質（エラー率１％など）を得て、目標品質よりエラーが多い時にはターゲットＳＩＲをある一定幅で上げ、エラーが目標品質より少ない時にはターゲットＳＩＲをある一定幅で下げる処理をしている（例えば、特許文献１〜４参照。）。

このような従来の送信電力制御方法では、例えば、更新後のターゲットＳＩＲをT-SIRnewとし、更新前のターゲットＳＩＲをT-SIRoldとし、下げ幅をΔdownとすると、更新後のターゲットＳＩＲ（T-SIRnew）は、下記のような式により算出している。

T-SIRnew＝T-SIRold−Δdown
また、同様にして上げ幅をΔupとすると、更新後のターゲットＳＩＲT-SIRnewは、下記のような式により算出している。

T-SIRnew＝T-SIRold＋Δup
しかし、このように、従来の送信電力制御方法では、ターゲットＳＩＲの上げ幅、下げ幅（変化幅）が固定となっているため、状況に応じた適切なターゲットＳＩＲ制御ができず、下記のような問題が発生する。

（１）ターゲットＳＩＲの下げ幅について
アウターループ電力制御において、発信直後に設定される初期ターゲットＳＩＲは、発着信成功率が劣化しないように、高めに設定される場合が多い。また、バースト的に発生したエラーなどによってターゲットＳＩＲを上限値付近まで急激に上昇させてしまう場合もある。このように、ターゲットＳＩＲが高く設定された後には、不要に基地局の送信電力を要求しないように、高速にターゲットＳＩＲを下げる必要が生じる。逆に、ターゲットＳＩＲが低く設定されているときには、不用意にターゲットＳＩＲを下げすぎないように、下げ幅をきめ細かに制御する必要がある。

（２）ターゲットＳＩＲの上げ幅について
アウターループ電力制御により、ターゲットＳＩＲが低い値に収束しているとき、急な環境変化が発生すると、バースト的にエラーが発生する。すると音声や通信中のデータ品質が劣化し、ユーザにとって好ましくない。このような場合に備えて、ターゲットＳＩＲが低い値に設定されているときは、ターゲットＳＩＲの上げ幅を大きめに設定し、品質の劣化を抑える必要が生じる。逆に、ターゲットＳＩＲが高く設定されているときには、不要にターゲットＳＩＲを上げすぎて基地局の送信電力を浪費しないように、上げ幅をきめ細かに制御する必要がある。
特開２００１−１５６７１１号公報特開２００２−１７１５５７号公報特開２００３−１８０８９号公報特開２００４−２４２１４８号公報

上述した従来の送信電力制御方法では、ターゲットＳＩＲの上げ幅、下げ幅が固定となっているため、状況に応じた適切なターゲットＳＩＲの制御ができないという問題点があった。

本発明の目的は、携帯端末装置において行われる送信電力制御において、インナーループ制御において使用されるターゲットＳＩＲを状況に応じて適切に制御することにより、基地局の送信パワーをできるだけ低く抑え、通信システムの容量を増大させることが可能な送信電力制御方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の送信電力制御方法は、受信したデータの受信品質が与えられた目標品質に近づくように、インナーループ制御において使用されるターゲットＳＩＲを更新するアウターループ送信電力制御を行う送信電力制御方法において、
前記ターゲットＳＩＲの変化幅を現在のターゲットＳＩＲの大きさに応じて適応的に変化させることを特徴とする。

本発明によれば、インナーループ制御において使用されるターゲットＳＩＲの変化幅を一定値とするのではなく、現在設定されているターゲットＳＩＲの大きさに応じて適応的に変化させることにより、ターゲットＳＩＲを状況に応じて適切に制御することが可能となり、基地局の送信パワーをできるだけ低く抑え、通信システムの容量を増大させることができる。

また、前記ターゲットＳＩＲの変化幅を現在のターゲットＳＩＲの大きさに応じて適応的に変化させるステップでは、
更新後のターゲットＳＩＲをT-SIRnewとし、更新前のターゲットＳＩＲをT-SIRoldとした場合、
ターゲットＳＩＲを下げるとき
T-SIRnew ＝ T-SIRold − T-SIRold×α（０＜α＜１）
とし、
ターゲットＳＩＲを上げるとき
T-SIRnew ＝ T-SIRold ＋ β／T-SIRold（０＜β）
としてもよい。

また、ターゲットＳＩＲの変化幅を決定する前記係数α、βを、ターゲットＳＩＲの値に応じて適応的に変化させてもよいし、ネットワークから指定される目標品質の値に応じて適応的に変化させるようにしてもよい。

本発明によれば、ターゲットＳＩＲの変化幅を決定する係数α、βを、ターゲットＳＩＲの値の大きさや目標品質の大きさに応じて適応的に変化させるようにしているので、ターゲットＳＩＲのよりきめ細かな設定が可能となる

以上説明したように、本発明によれば、インナーループ制御において使用されるターゲットＳＩＲの変化幅を一定値とするのではなく、現在設定されているターゲットＳＩＲの大きさに応じて適応的に変化させることにより、ターゲットＳＩＲを状況に応じて適切に制御することが可能となるという効果を得ることができる。

先ず、本発明の実施の形態について説明する前に、図１、図２を参照してアウターループ電力制御およびインナーループ電力制御の概要について説明する。

図１は、アウターループ電力制御の概要を示すブロック図である。端末により受信された受信信号は、逆拡散器１０において逆拡散された後に、レイク（Rake）受信機２０によりレイク受信され複数のパスのデータを１つのデータに合成される。そして、レイク受信機２０により合成された受信データは、長区間品測定部３０において、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）が計算され、ＢＬＥＲ（Block Error Rate）が算出される。

そして、比較判定部４０には、ネットワーク（基地局）から、エラー率１％等の目標とする所要品質（ターゲットＢＬＥＲ）が与えられている。比較判定部４０は、この所要品質と長区間品質測定部３０により測定されたＢＬＥＲとの比較が行われる。そして、ターゲットＳＩＲ生成部５０は、この比較判定部４０における比較結果に基づき、目標品質よりエラーが多い時にはターゲットＳＩＲを上げ、エラーが目標品質より少ない時にはターゲットＳＩＲを下げる処理をしている。

図２は、インナーループ電力制御の概要を示すブロック図である。ＳＩＲ測定部６０は、レイク受信機２０により合成されたデータのＳＩＲを測定している。比較判定部７０は、アウターループ電力制御によって設定されたターゲットＳＩＲと、ＳＩＲ測定部６０により実際に測定されたＳＩＲ（受信ＳＩＲ）との比較を行っている。ＴＰＣ（Transmission Power Control）ビット生成部８０は、比較判定部７０における比較結果に基づいて、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲより低い時には基地局に送信電力を上げる要求を出し、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲより高い時には基地局に送信電力を下げる要求を出している。この送信電力を上げる要求または下げる要求は、送信側制御チャネルにマッピングされ、基地局に送信される。

本発明では、アウターループ電力制御とインナーループ電力制御を同時に動作させることによって、基地局の送信パワーを、所要品質を満たしかつ可能な限り小さくなるように適応的に制御する。それによりアウターループの精度を高め、ネットワークから指定される目標品質を満たし、かつ基地局の送信電力を低く抑えることが可能となる。

（第１の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態の送信電力制御方法を、図３のフローチャートを用いて説明する。図３のフローチャートは、図１に示したターゲットＳＩＲ生成部５０における動作を示したものである。

また、図３における各記号の意味は下記の通りである。

T-SIR：ターゲットＳＩＲ
M-BLER：測定されたＢＬＥＲ
T-BLER：目標品質
この送信電力制御方法では、まず、アウターループ電力制御によって、初期のターゲットＳＩＲが設定される。

次に、実際に測定されたＢＬＥＲ（M-BLER）と現在設定されているターゲットＳＩＲ（T-BLER）との比較が行われる（ステップ１０２）。このとき、実際に測定されたＢＬＥＲ（M-BLER）が、現在設定されているターゲットＳＩＲ（T-SIR）以上の場合には、ターゲットＳＩＲを、下記に示すターゲットＳＩＲ下げアルゴリズムに従って下げる（ステップ１０３）。

ステップ１０２において、実際に測定されたＢＬＥＲが、現在設定されているターゲットＳＩＲ（T-SIR）より低い場合には、ターゲットＳＩＲを、下記に示すターゲットＳＩＲ上げアルゴリズムに従って上げる。

本実施形態の送信電力制御方法では、ターゲットＳＩＲの上げ幅、下げ幅（変化幅）を一定の値とするのではなく、現在のターゲットＳＩＲの大きさに応じて適応的に変化させることにより、状況に応じて適切な送信電力制御を実現する。具体的には、ターゲットＳＩＲんお変化幅を現在のターゲットＳＩＲの関数として適応的に変化させる。

ここで、ターゲットＳＩＲ下げアルゴリズムの一例としては、更新後のターゲットＳＩＲをT-SIRnewとし、更新前のターゲットＳＩＲをT-SIRoldとすると、下記のような式（１）により算出される値を更新後のターゲットＳＩＲ（T-SIRnew）として設定するアルゴリズムがあげられる。

T-SIRnew＝T-SIRold − T-SIRold×α（０＜α＜１）・・・（１）
例えば、α＝１／６とすると、
T-SIRnew＝T-SIRold − T-SIRold／６
＝５／６×T-SIRold＝T-SIRold／１．２
となる。

また、例えば、α＝０．２とすると、
T-SIRnew＝T-SIRold − T-SIRold×０．２
となる。

上記のような式を用いてターゲットＳＩＲの値を更新することにより、現在設定されているターゲットＳＩＲ値が大きい場合には、下げ幅が大きくなり、現在設定されているターゲットＳＩＲ値が小さい場合には、下げ幅が小さくなる。このようにターゲットＳＩＲを下げる下げ幅を一定にするのではなく、現在設定されているターゲットＳＩＲ値の大きさに応じて変化させることにより、ターゲットＳＩＲが高いときは早く下げ、ターゲットＳＩＲが低いときは遅く下げることが可能となる。

一定の下げ幅によりターゲットＳＩＲを下げる従来の送信電力制御方法と、本実施形態の送信電力制御方法とにより、ターゲットＳＩＲの更新がどのよう行われるかを図４のグラフを参照して説明する。

この図４は、一例として、下げ幅を決定する係数α＝１／６とし、現在設定されているターゲットＳＩＲが９ｄｂの場合に、０ｄｂまで更新しようとする際の変化を示したグラフである。

また、ターゲットＳＩＲの下げ幅が一定の従来の送信電力制御方法によりターゲットＳＩＲが変化する様子を図５に示し、本実施形態の送信電力制御方法によりターゲットＳＩＲが変化する様子を図６に示す。

この図４、図５、図６を参照すると、従来の送信電力制御方法では、一定の下げ幅でターゲットＳＩＲ（T-SIR）が下がっているが、本実施形態による送信電力制御方法では、送信電力を不要に高くしている時間が短くなっていることがわかる。

また、同様にして、ターゲットＳＩＲ上げアルゴリズムの一例としては、更新後のターゲットＳＩＲをT-SIRnewとし、更新前のターゲットＳＩＲをT-SIRoldとすると、下記のような式（２）により算出される値を更新後のターゲットＳＩＲ（T-SIRnew）として設定するアルゴリズムがあげられる。

T-SIRnew ＝ T-SIRold ＋ β／T-SIRold（０＜β）・・・（２）
例えば、β＝１とすると、
T-SIRnew ＝ T-SIRold ＋１／T-SIRold
となる。

また、β＝２とすると、
T-SIRnew ＝ T-SIRold ＋２／T-SIRold
となる。

上記のような式を用いてターゲットＳＩＲの値を更新することにより、現在設定されているターゲットＳＩＲ値が小さい場合には、上げ幅が大きくなり、現在設定されているターゲットＳＩＲ値が大きい場合には、上げ幅が小さくなる。

このようにターゲットＳＩＲを上げる上げ幅を一定にするのではなく、現在設定されているターゲットＳＩＲ値の大きさに応じて変化させることにより、ターゲットＳＩＲが低いときは早く上げ、ターゲットＳＩＲが高いときは遅く上げることが可能となる。

一定の上げ幅によりターゲットＳＩＲを下げる従来の送信電力制御方法と、本実施形態の送信電力制御方法とにより、ターゲットＳＩＲの更新がどのよう行われるかを図７のグラフを参照して説明する。

この図７は、一例として、上げ幅を決定する係数β＝２とし、現在設定されているターゲットＳＩＲが０ｄｂの場合に、９ｄｂまで更新しようとする際の変化を示したグラフである。

なお、本実施形態では、ターゲットＳＩＲの変化幅を決定するためのα、βの値として具体的な値を用いて説明しているが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、他の値を用いてもよい。

本実施形態の送信電力制御方法によれば下記のような効果を得ることができる。

（ａ）設定されているターゲットＳＩＲが高い場合には、下げ幅を大きくすることにより高速にターゲットＳＩＲを下げ、上げ幅を小さくすることによりターゲットＳＩＲを小さく上げるようにするので、基地局の送信電力を適切に低く制御することが可能になる。

（ｂ）設定されているターゲットＳＩＲが低い場合には、下げ幅を小さくすることによりターゲットＳＩＲを小さく下げ、上げ幅を大きく設定することによりターゲットＳＩＲを高速に上げるようにするので、ターゲットＳＩＲが低い状態から不要にターゲットＳＩＲを下げ過ぎて、バースト的なエラーが発生するのを抑制することができる。

（ｃ）また、上記の(ａ)、(ｂ)により、ネットワークのキャパシティを増大させ、目標品質を保ちやすくなるので、多くのユーザが適切な通話、データ受信品質を確保することが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の送信電力制御方法について説明する。

上記で説明した第１の実施形態では、ターゲットＳＩＲの変化幅をターゲットＳＩＲの値に応じて変化させるものではあったが、α、βという係数については一定の値が使用されていた。本実施形態は、これらの係数をターゲットＳＩＲの値に応じて変化させるようにしたものである。

例えば、以下のようにしてターゲットＳＩＲの更新を行うようにする。

（１）ターゲットＳＩＲ＞９ｄＢの場合には、
ターゲットＳＩＲを下げるとき
T-SIRnew ＝ T-SIRold − T-SIRold×０．３
ターゲットＳＩＲを上げるとき
T-SIRnew ＝ T-SIRold ＋１／（T-SIRold）
とする。

(２)ターゲットＳＩＲ≦９ｄＢの場合には、
ターゲットＳＩＲを下げるとき
T-SIRnew ＝ T-SIRold − T-SIRold×０．２
ターゲットＳＩＲを上げるとき
T-SIRnew ＝ T-SIRold ＋１／(T-SIRold／２)
とする。

本実施形態実施形態のように、ターゲットＳＩＲの変化幅を決定する係数を、ターゲットＳＩＲの大きさに基づいて変化させることにより、係数が一定値の場合に比べてより、ターゲットＳＩＲのきめ細かな設定が可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態の送信電力制御方法について説明する。

上記第２の実施形態では、現在のターゲットＳＩＲの大きさに基づいて、ターゲットＳＩＲの変化幅を決定する係数を変化させるものであったが、本実施形態では、ネットワークから指定される目標品質（ターゲットＢＬＥＲ）に応じてこれらの係数を調整するようにしたものである。

（１）ターゲットＢＬＥＲ＞３％の場合には、
ターゲットＳＩＲを下げるとき
T-SIRnew ＝ T-SIRold − T-SIRold×０．３
ターゲットＳＩＲを上げるとき
T-SIRnew ＝ T-SIRold ＋１／(T-SIRold)
とする。

（２）ターゲットＢＬＥＲ≦３％の場合には、
ターゲットＳＩＲを下げるとき
T-SIRnew ＝ T-SIRold − T-SIRold×０．２
ターゲットＳＩＲを上げるとき
T-SIRnew = T-SIRold ＋１／(T-SIRold／２)
とする。

本実施形態のように、ターゲットＳＩＲの変化幅を決定する係数を、ネットワークから指定される目標品質の大きさに基づいて変化させることにより、係数が一定値の場合に比べてより、ターゲットＳＩＲのきめ細かな設定が可能となる。

アウターループ電力制御の概要を示すブロック図である。インナーループ電力制御の概要を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態の送信電力制御方法を示すフローチャートである。従来の送信電力制御方法と本発明の一実施形態の送信電力制御方法とにより、ターゲットＳＩＲを下げる場合の更新がどのよう行われるかを示したグラフである。従来の送信電力制御方法によりターゲットＳＩＲを下げる際の変化を説明するための図である。本発明の一実施形態の送信電力制御方法によりターゲットＳＩＲを下げる際の変化を説明するための図である。従来の送信電力制御方法と本発明の一実施形態の送信電力制御方法とにより、ターゲットＳＩＲを上げる場合の更新がどのよう行われるかを示したグラフである。

符号の説明

１０逆拡散器
２０レイク（Rake）受信機
３０長区間品質測定部
４０比較判定部
５０ターゲットＳＩＲ生成部
６０ＳＩＲ測定部
７０比較判定部
８０ＴＰＣビット生成部
１０１〜１０４ステップ

Claims

受信したデータの受信品質が与えられた目標品質に近づくように、インナーループ制御において使用されるターゲットＳＩＲを更新するアウターループ送信電力制御を行う送信電力制御方法において、
前記ターゲットＳＩＲの変化幅を現在のターゲットＳＩＲの大きさに応じて適応的に変化させるステップを行い、
該ステップでは、
更新後のターゲットＳＩＲをT-SIRnewとし、更新前のターゲットＳＩＲをT-SIRoldとした場合、
ターゲットＳＩＲを下げるとき
T-SIRnew＝T-SIRold−T-SIRold×α（０＜α＜１）
とし、
ターゲットＳＩＲを上げるとき
T-SIRnew＝T-SIRold＋β／T-SIRold（０＜β）
とすることを特徴とする送信電力制御方法。
ターゲットＳＩＲの変化幅を決定する前記係数α、βを、ターゲットＳＩＲの値に応じて適応的に変化させる請求項１記載の送信電力制御方法。
ターゲットＳＩＲの変化幅を決定する前記係数α、βを、ネットワークから指定される目標品質の値に応じて適応的に変化させる請求項１記載の送信電力制御方法。