JP4629292B2

JP4629292B2 - Ｃｄｍａ方式おける逆方向リンクの送信電力制御装置及び方法

Info

Publication number: JP4629292B2
Application number: JP2001533662A
Authority: JP
Inventors: ドンドリ; サンヨンリ; ビョンムキム
Original assignee: SK Telecom Co Ltd
Current assignee: SK Telecom Co Ltd
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2000-10-21
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2020-10-21
Also published as: JP2003513508A; US7200127B1; CN1241344C; EP1133846A4; EP1133846A1; CN1327659A; WO2001031824A1; KR20010038528A

Description

【０００１】
技術分野
本発明は，符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ；code division multiple access）方式におけるアップリンク（逆方向リンク）の送信電力レベルを制御する装置及び方法に関するものである。
【０００２】
背景技術
従来の方法では，逆方向リンクの閉ループ電力制御を処理するのに，移動局（ＭＳ）から送信された信号電力を基地局（ＢＴＳ）にて推定し，その推定された信号電力を，信号品質を維持するために必要とされる電力の臨界値と比較する。その比較結果に応じて基地局は，移動局の現在の送信電力レベルの増加または減少を命令する送信電力制御（ＴＰＣ；Transmit Power Control）ビットを移動局に送信する。移動局はそのＴＰＣ命令を受信，解析し，その解析結果に応じて，送信電力レベルを調整間隔１．０ｄＢで段階的に増加または減少させる。
【０００３】
図１は，従来の移動局に組み込まれた送信電力制御装置の機能ブロック図である。
【０００４】
移動局が近くの基地局より送信された順方向信号を受信すると，自動利得調整増幅器（ＡＧＣ；automatic gain controller）１１は受信信号レベルが平坦になるように信号の利得を調整し，復調器１２は受信した順方向信号から前記ＴＰＣビットを復調し，ＴＰＣ解析器１３は復調されたＴＰＣビットが要求しているのはどちらの処理かを解析する。送信電力制御器１５はその解析に基づき調整ステップＰ_closedに応じて閉ループ送信電力レベルを増加させるか減少させるかの決定を行い，決定した±Ｐ_closedを開ループ送信電力制御レベルΔＰ_openに加える。このΔＰ_openは，ＡＧＣ１１の出力信号レベルに基づきＲＳＳＩ１４によって決定される。全送信電力レベルを調整するための送信電力調整信号ΔＰ_ｔ（＝ΔＰ_open±Ｐ_closed）は，送信電力制御器１５から高出力増幅器（ＨＰＡ）１６で増幅され，新しい逆方向リンク信号の送信電力レベルはこのΔＰ_ｔによって調整される。
【０００５】
移動局から送信された送信電力制御レベルは，１．２５ミリ秒毎に推定される。この１．２５ミリ秒というのは６つのワルシュ・シンボル（Walsh symbol）の継続時間に相当し，これを電力制御グループ（ＰＣＧ；power control group）と呼ぶ。従って，２０ミリ秒長のトラフィック・フレームには，１６の電力制御グループが含まれることになる。
【０００６】
基地局は，送信電力レベルの推定に基づく１ビットのＴＰＣ命令を，電力制御グループ毎に移動局に送信する。従って，移動局の送信電力制御器１５は，もし各１．２５ミリ秒の解析値が「１」なら送信電力を１ｄＢ増加するように，もし「０」なら１ｄＢ減少するように，ＨＰＡ１６へ出力する。
【０００７】
しかしながら，１ビットのＴＰＣ命令情報は無線通信環境によってしばしば破壊されることがある。また，もし受信した電力レベルが急激に変化したり，緩慢に変化したら（送信電力レベルの変化速度は，主に移動局の移動速度に影響される），１ｄＢの増加または減少のみによる調整では，送信電力レベルの変化に追従することが困難になる。
【０００８】
例えば，基地局で受信された送信電力レベルが図２に示す曲線Ｐ_Ｒｘのようであるならば，送信電力制御器１５によって制御される送信信号電力レベルは曲線Ｐ_Ｔｘのようになるのが理想的である。しかし，１．２５ミリ秒毎に処理される従来の１ｄＢステップ（ΔＰ）による調整では，移動局の移動速度が非常に速くて送信電力レベルの変化の補償が急峻であると，図２に示すＰ_Ｔｘのように正確には追従できない。更に，送信電力レベルの変化が極めて緩慢であっても，従来の１ｄＢステップによる調整によると送信電力レベルが振動してしまうこともある。
【０００９】
発明の開示
本発明の目的は，移動局の移動速度に基づいて送信電力レベルの制御ステップサイズを調整する，ＣＤＭＡ方式における逆方向リンクの送信電力レベルを制御する装置及び方法を提供することにある。
【００１０】
本発明のもう一つの目的は，基地局から送信された送信電力制御命令に対する信頼度を検証し，検証した信頼度に基づいて送信電力レベルを制御する，逆方向リンクの送信電力レベルを制御する装置及び方法を提供することにある。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の逆方向リンクの閉ループ送信電力制御装置は，逆方向リンクの閉ループ送信電力制御装置であって，受信した順方向信号の特定チャネルの電力量の大きさまたは位相を推定するチャネル推定手段と；前記推定した信号の大きさまたは位相によって移動局の移動速度を推定する速度推定手段と；前記推定した移動速度によって移動局の送信電力制御のステップサイズを調整する送信電力制御ステップ調整手段と；前記受信した順方向信号から送信電力制御命令信号を復調する復調手段と；前記復調した送信電力制御命令の電力量の大きさに基づくと共に、より最近受信したＴＰＣビットにより大きな第１加重因子を付加することによって、前記復調した送信電力制御命令の信頼度を検出する手段と；検出した信頼度を第２加重因子とし，該第２加重因子を前記送信電力制御のステップサイズに乗じ，その結果によって送信電力の電力レベルを増加または減少する送信電力制御手段とから構成されることを特徴とする。
【００１２】
また，上記目的を達成するための本発明の逆方向リンクの閉ループ送信電力制御方法は，逆方向リンクの閉ループ送信電力制御方法であって，順方向信号を受信し，前記受信した順方向信号の特定チャネルの電力量の大きさまたは位相を推定し，前記受信した順方向信号から送信電力制御命令信号を復調し，前記推定した電力量の大きさまたは位相によって移動局の移動速度を推定し，前記復調した送信電力制御命令の電力量の大きさに基づくと共に、より最近受信したＴＰＣビットにより大きな第１加重因子を付加することによって、前記復調した送信電力制御命令信号の信頼度を検証し，前記推定した移動局の移動速度によって移動局の送信電力制御のステップサイズを調整し，検出した信頼度を第２加重因子とし，該第２加重因子を前記送信電力制御のステップサイズに乗じ，その結果によって逆方向信号の送信電力を増加または減少して制御することを特徴とする。
【００１３】
このような特徴を有する本発明の逆方向リンクの閉ループ送信電力制御方法によれば，逆方向信号の送信電力レベルを最適化し，また，基地局から移動局に送信されるＴＰＣ命令情報の送信エラーによる逆方向信号の品質劣化が回避できる効果がある。これによって移動局の電力消費量が低減でき，逆方向信号の品質が向上でき，また，一つの基地局で扱える移動局の数を増加させることができる。
【００１４】
発明を実施するための最良な形態
添付図面は，本発明の望ましい実施例を示し，この明細書と合わせて本発明の原理を説明することに役立っている。
【００１５】
図３は本発明の一実施例による移動局の閉ループ送信電力制御装置のブロック図である。
【００１６】
図３に示す送信電力制御装置は，近くの基地局から受信した順方向信号のレベルを平坦化するＡＧＣ３１と，前記ＡＧＣ３１から出力されるパイロットチャネルの大きさ及び／または位相を推定するチャネル推定器２３と，パイロットチャネルの大きさと位相によって移動局の移動速度を推定する速度推定器３３と，前記推定した移動局の移動速度によって送信電力制御のステップサイズ（ΔＰ）を調整するステップ調整器３４と，前記ＡＧＣ３１からのレベルが平坦化された順方向信号よりＴＰＣビットを復調する復調器３５と，前記復調器３５により復調されたＴＰＣビットの信頼度を検証するＴＰＣ検証器３６と，前記ＴＰＣ検証器３６によって信頼度が検証されたＴＰＣビットに応じた送信電力制御のステップサイズ（ΔＰ）によって新たな送信電力レベルの増加または減少を命令する送信電力制御信号を出力する送信電力制御器３７と，そして，前記送信電力制御信号に応じて変調器３８を通して変調された逆方向信号の電力レベルを出力するＨＰＡ３９とで構成されている。
【００１７】
移動局の前記推定された速度は，例えば図２のＰ_Ｒｘ曲線のように，基地局で受信された逆方向信号の送信電力レベル曲線の傾斜と強い相関がある。
【００１８】
図４は本発明の一実施例によるＣＤＭＡシステムの逆方向閉ループ電力制御方法の流れ図である。この流れ図によって，図３のように構成された送信電力制御装置における処理手順が以下のように詳細に説明できる。
【００１９】
まず，近くの基地局から送信された順方向信号は移動局で受信され，受信信号はＡＧＣ３１によって利得を調整しながら平均レベルが平坦化され，この平坦化された信号はチャネル推定器３２と復調器３５に同時に入力される（Ｓ１）。チャネル推定器３２は，順方向信号のパイロットチャネルの大きさ及び／または位相を推定する。復調器３５は，受信した順方向信号を復調し，復調信号から送信電力制御情報，即ち，ＴＰＣビットを復元する（Ｓ２）。
【００２０】
速度推定器３３は，推定されたパイロットチャネルの大きさ及び／または位相によって移動局の移動速度を推定する。この推定方法については後述する。
【００２１】
ＴＰＣ検証器３６は，ＴＰＣビットの履歴と，最近受信したＴＰＣビットのエネルギー量とを考慮して，復調されたＴＰＣビットの信頼度を検証する（Ｓ３）。例えば，最近受信したＴＰＣビットに大きな加重因子を付加する，最近受信したＴＰＣビットにより推定された電力量の大きさに信頼度は比例する，といった規則を信頼度の検証に用いることができる。このような規則を考慮して，信頼度の検証式は次式のようになる。
【００２２】
【数１】

ここでｉの値は小さいほど最近であることを意味するので，加重因子条件ａ_ｉ＞ａ_ｉ＋１が満足される。ＮはＴＰＣビット中のサンプル数であり，Ｅ_ＴＰＣは最近に検出されたＴＰＣビットより推定された電力量の大きさであり，Ｗ_１とＷ_２は，ＴＰＣの履歴と，最近のＴＰＣビットの大きさとがそれぞれ信頼度に及ぼす影響度の比率である。Ｗ_１＜Ｗ_２の条件が満足されることが望ましい。
【００２３】
上式で検証された信頼度は，送信電力制御のステップサイズのための加重因子として用いられる。
【００２４】
ステップ調整器３４は，推定された移動局の移動速度によって送信電力制御のステップサイズ（ΔＰ）を決定し，設定する（Ｓ４）。ステップサイズは０．１ｄＢから２ｄＢのレンジ範囲から選ばれる。この決定にあたっては，もし推定された移動速度が早ければ，急峻な電力変化に素早く追従するためにステップサイズは１ｄＢ以上が選ばれ，そしてもし移動速度が遅いかまたは停止していれば，緩慢な電力変化に追従するためにステップサイズは０．２５ｄＢ以下が選ばれる。そして中間的な速度では，０．５ｄＢのステップが選ばれる。このステップサイズの調整は，１．２５ミリ秒ごとに行われる。
【００２５】
ステップ調整回路を簡略化するためには，調整できるステップサイズの種類を，０．２５ｄＢ，０．５ｄＢ，及び１ｄＢに固定することが望ましい。
【００２６】
次に，送信電力制御器３７は，検証された信頼度によってステップ調整器３４が設定したステップサイズによってＨＰＡ３９の送信電力が調整されるよう，ＨＰＡ３９を制御する（Ｓ５）。即ち，送信電力は，受信したＴＰＣビットが「１」ならば，設定されたステップサイズに検証された信頼度を乗じた値が増加され，受信したＴＰＣビットが「０」ならば，設定されたステップサイズに検証された信頼度を乗じた値が減少される。
【００２７】
前述した送信電力レベルの制御過程を数式に基づいて説明すると次のようになる。
【００２８】
速度推定器３３は，レベル・クロッシング・レート（level clossingrate;ＬＣＲ）と平均フェード時間（average fade time;ＡＦＴ）とを，推定されたパイロットチャネルの電力量の大きさから次式に基づいて算出する：
ＬＣＲ＝ｎ（γ−Ａ）＝Ｎ／Ｔ，ここで，Ａは基準レベル値であり，Ｎは，Ｔ秒間におけるクロッシングの回数である；そして，
【数２】

ここで，ｔ_ｉは個々のフェード時間である。
【００２９】
これらＬＣＲとＡＦＴの二値が得られると，ＬＣＲとＡＦＴに対して移動速度を与えるための用意された速度テーブルから，対応する移動速度が選ばれる。このテーブルは，実験と，ＬＣＲとＡＦＴとはそれぞれ移動局の移動速度に比例するという理論的特徴とから作成される。
【００３０】
速度変化の位相が移動局の移動速度に比例することから，推定された位相もまた推定された大きさの代わりに移動速度の推定に用いることができる。
【００３１】
もしこのような移動速度の推定が速度推定器３３で行われると，ステップ調整器３４は選ばれた速度に対応する送信電力制御のステップサイズ（ΔＰ）を決定する。そして，送信電力制御器３７は，次式を用いて制御電力Ｐ_ＡＤＪの大きさを算出する：Ｐ_ＡＤＪ＝ＴＰＣ×Ｗ×Ｎ×ΔＰ，ここで，ＴＰＣはＴＰＣビットの符号（±１）であり，Ｗは算出されたＴＰＣビットの信頼度であり，Ｎはｍｉｎ（Ｃ，ΔＰmax／ΔＰ）で，Ｃは同一変化方向への電力量変化を示すＴＰＣビットの数で，ΔＰmaxは最大ステップサイズである。
【００３２】
制御電力Ｐ_ＡＤＪの大きさが算出された後，送信電力制御器３７は，次式に応じてＨＰＡ３９の送信電力を減少または増加させて制御する：次の電力レベル（Ｐ_ｎ）＝現在の電力レベル（Ｐ_ｎ−１）＋Ｐ_ＡＤＪ。
【図面の簡単な説明】
添付図面は，本発明の理解をよりいっそう確実にするためのものであり，本発明の望ましい実施例を示し，この明細書と合わせて本発明の原理を説明することに役立っている。
図面において：
【図１】図１は従来の移動局に組み込まれた送信電力制御装置の機能ブロック図である；
【図２】図２は基地局の受信電力曲線と，制御命令によって制御された移動局の送信電力曲線である；
【図３】図３は本発明の一実施例による逆方向閉ループ送信電力制御装置のブロック図である；
【図４】図４は本発明の一実施例による逆方向閉ループ送信電力制御方法の流れ図である。

Claims

以下の手段によって構成されることを特徴とするＣＤＭＡ方式の移動局における逆方向リンクの送信電力制御装置：
受信した順方向信号の特定チャネルの電力量の大きさ及び／または位相を推定するチャネル推定手段；
前記推定した信号の大きさ及び／または位相によって移動局の移動速度を推定する速度推定手段；
前記推定した移動速度によって送信電力制御のステップサイズを可変的に調整するステップ調整手段；
前記受信した順方向信号から送信電力制御命令を復調する復調手段；
前記復調した送信電力制御命令の電力量の大きさに基づくと共に、より最近受信したＴＰＣビットにより大きな第１加重因子を付加することによって、前記復調した送信電力制御命令の信頼度を検出する手段；
検出した信頼度を第２加重因子とし，該第２加重因子を前記送信電力制御のステップサイズに乗じ，その結果によって送信信号の電力レベルを増加または減少する送信電力制御手段。
前記特定チャネルはパイロットチャネルであることを特徴とする請求項１に記載の逆方向リンクの送信電力制御装置。
以下の段階から構成されることを特徴とするＣＤＭＡ方式の移動局における逆方向リンクの送信電力制御方法：
（ａ）順方向信号を受信する段階；
（ｂ）前記受信した順方向信号の特定チャネルの電力量の大きさ及び／または位相を推定し，前記受信した順方向信号から送信電力制御命令を復調する段階；
（ｃ）前記推定した電力量の大きさ及び／または位相から移動局の移動速度を推定する段階；
（ｄ）前記推定した移動速度から送信電力制御のステップサイズを変化させる段階；
（ｅ）前記復調した送信電力制御命令の電力量の大きさに基づくと共に、より最近受信したＴＰＣビットにより大きな第１加重因子を付加することによって、前記復調した送信電力制御命令の信頼度を検出する段階；
（ｆ）検出した信頼度を第２加重因子とし，該第２加重因子を前記送信電力制御のステップサイズに乗じ，その結果によって送信信号の電力レベルを増加または減少する段階。
前記（ｄ）送信電力制御のステップサイズを変化させる段階が，１．２５ミリ秒毎に実施されることを特徴とする請求項３に記載のＣＤＭＡ方式の移動局における逆方向リンクの送信電力制御方法。
以下の段階から構成されることを特徴とするＣＤＭＡ方式の移動局における逆方向リンクの送信電力制御方法：
（ａ）順方向信号を受信する段階；
（ｂ）前記受信した順方向信号から送信電力制御命令を復調する段階；
（ｃ）前記復調した送信電力制御命令の電力量の大きさに基づくと共に、より最近受信したＴＰＣビットにより大きな第１加重因子を付加することによって、前記復調した送信電力制御命令の信頼度を算出する段階；
（ｄ）前記算出された信頼度を第２加重因子とし，該第２加重因子を得られた送信電力制御のステップサイズに乗じ、その結果によって送信信号の電力レベルを増加または減少する段階。