JP4771593B2 - 無線通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムに係り、更に上記システムにおいて使用される主局と従局、及び上記システムを動作させる方法に係る。本願明細書は、汎用移動通信システム（ＵＭＴＳ）を特に参照したシステムを説明するが、斯かる技術は他の移動無線システムにおける使用にも等しく適用可能であることが理解されるべきである。
【０００２】
【従来技術】
無線通信システムにおいて、基地局（ＢＳ）と移動局（ＭＳ）との間で必要とされる通信には２つの基本タイプがある。第１は、スピーチやパケットデータのようなユーザトラフィックである。第２は、ＢＳとＭＳが、必要なユーザトラフィックを交換することを可能にする送信チャネルの様々なパラメータを設定及びモニタするために必要な制御情報である。
【０００３】
多くの通信システムにおいて、制御情報の１つの機能は、電力制御を可能にすることである。ＭＳからＢＳに送信される信号の電力制御は、ＢＳが異なるＭＳからの信号を略同じ電力レベルで受信する一方で、各ＭＳによって要求される送信電力を最小化させるために必要となる。ＢＳによりＭＳに送信される信号の電力制御は、ＭＳがＢＳからの信号を低い誤り率で受信する一方で、他のセル及び無線システムとの干渉を減少させるため、送信電力を最小化させるために必要となる。双方向無線システムにおいて、電力制御は、閉ループで通常動作され、ＭＳはＢＳからの送信電力の所要の変化を決定し、これらの変化をＢＳにシグナルし、また、その逆も行なわれる。
【０００４】
電力制御を使用する、組み合わされた時間及び周波数分割多元接続システムの例は、汎欧州ディジタル移動電話方式（ＧＳＭ）であり、この移動方式では、ＢＳ送信器及びＭＳ送信器夫々の送信電力は、２ｄＢのステップで制御される。同様にして、スペクトラム拡散符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）技法を使用するシステムにおける電力制御の実施は、米国特許第５０５６１０９号に開示される。
【０００５】
これら公知の技法では、送信の始まりにおいて、又は、送信が中断された後、電力制御ループが充分に収束するのに時間が掛かるといった問題がある。このような収束が実現されるまで、データ送信は、データ送信の電力レベルが低すぎる場合には損なわれた状態で受信される可能性が高く、電力レベルが高すぎる場合には余分の干渉を発生させる可能性が高い。
【０００６】
【発明の開示】
本発明の目的は、上記問題に取り組むことである。
本発明の第１の態様によれば、主局と複数の従局とを有し、前記主局と前記従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムであって、前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段と、送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する手段とが設けられている無線通信システムが提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、主局と従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムに用いられる主局であって、前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段と、
送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する手段とが設けられている主局が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、主局と従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムに用いられる従局であって、前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段と、
送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する手段とが設けられている従局が提供される。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、主局と複数の従局とを有し、前記主局と前記従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムを動作させる方法であって、前記主局及び前記従局のうちの少なくとも１つは、前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段を有し、当該方法は、送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する工程を有する、無線通信システムを動作させる方法が提供される。
【００１０】
オフセットは所定でもよい。代替的に、オフセットは、送信一時停止前の（可能であれば所定の）期間に亘る送信電力の重み付けされた平均と最後の送信電力との間の差、又は、送信一時停止前に適用された電力制御コマンドの重み付けされた和から決定されてもよい。このような場合、オフセットは、適用される前に利用できる電力制御ステップサイズに量子化されなくてはならない。
【００１１】
一つ以上の電力制御ステップの大きさの使用は、例えば、日本国出願第１０２２４２９４号から公知である。しかしながら、この引用におけるその使用は、電力制御が既に確立されているが伝搬状態が迅速に変動する状況に制限される。この引用は、送信における中断の始まり、又は、中断後の電力制御の迅速な収束を得る問題に取り組まない。
【００１２】
【本発明を実施する形態】
本発明の実施例は、添付図面を参照して例によって説明する。
【００１３】
図中、同じ参照番号が対応する特徴を示すために使用される。
【００１４】
図１を参照するに、周波数分割デュプレックスモードで動作可能な無線通信システムは、主局（ＢＳ）１００と複数の従局（ＭＳ）１１０とを有する。ＢＳ１００は、マイクロ制御装置（μＣ）１０２と、アンテナ手段１０６に接続された送受信器手段（Ｔｘ／Ｒｘ）１０４と、送信された電力レベルを変更する電力制御手段（ＰＣ）１０７と、ＰＳＴＮ又は他の好適なネットワークに接続される接続手段１０８とを有する。各ＭＳ１１０は、マイクロ制御装置（μＣ）１１２と、アンテナ手段１１６に接続された送受信器手段（Ｔｘ／Ｒｘ）１１４と、送信された電力レベルを変更する電力制御手段（ＰＣ）１１８とを有する。ＢＳ１００からＭＳ１１０への通信は、ダウンリンク周波数チャネル１２２上で行なわれる一方で、ＭＳ１１０からＢＳ１００への通信は、アップリンク周波数チャネル１２４上で行なわれる。
【００１５】
無線通信システムの一実施例は、ＭＳ１１０とＢＳ１００との間に通信リンクを確立するために、図２に簡略化された形態で示すスキームを使用する。このリンクは、ＭＳ１１０がアップリンクチャネル１２４上で資源の要求２０２（ＲＥＱ）を送信することによって始められる。ＢＳ１００は、要求を受信し、利用できる資源を有する場合、ダウンリンクチャネル１２２上で肯定応答２０４（ＡＣＫ）を送信し、通信を確立するのに必要な情報を提供する。肯定応答２０４が送られた後、２つの制御チャネル（ＣＯＮ）、即ち、アップリンク制御チャネル２０６及びダウンリンク制御チャネル２０８が確立され、アップリンクデータチャネル２１０がＭＳ１１０からＢＳ１００へのデータ送信のために確立される。幾つかのＵＭＴＳ実施例では、肯定応答２０４と制御及びデータチャネルの確立との間に追加のシグナリングがあってもよい。
【００１６】
このスキームでは、別々の電力制御ループが夫々アップリンク１２４及びダウンリンク１２２チャネルで動作され、各電力制御ループは、内側及び外側ループを有する。内側ループが目標電力に適合するよう受信された電力を調整する一方で、外側ループはサービスの要求された質（即ち、ビット誤り率）を維持する最小レベルにまで目標電力を調整する。しかしながら、このスキームでは、送信が制御チャネル２０６及び２０８と、データチャネル２１０上で始まるとき、初期の電力レベル及び質の目標が開ループ測定から得られるところ、これは充分に正確なものではないかもしれないという問題を有する。なぜなら、測定が行なわれたチャネルは新しく始められたチャネルと異なる特性を有する可能性が高いからである。このため、データチャネル２１０の始まりにおけるデータ送信は、非常に低い電力レベルで送信される場合には損なわれた状態で受信される可能性が高く、非常に高い電力レベルで送信される場合には余分の干渉を発生する可能性が高い。
【００１７】
この問題の一つの既知の解決策は、ＢＳ１００が要求２０２の受信された電力レベルを測定し、肯定応答２０４内でアップリンクデータ送信２１０の適当な電力レベルをＭＳ１１０に対して指示することである。これにより事は改善されるが、要求２０２とアップリンクデータ送信２１０の始まりとの間の時間の隔たりによって依然として誤りが生じる恐れがある。
【００１８】
図３は、問題の解決策を例示し、ここではアップリンクデータ送信２１０の始まりが時間３０２だけ遅延され、この時間は、ＢＳ１００によるデータ送信の満足の行く受信を可能にするよう電力制御が充分収束されるのに充分な時間である。１つ又は２つのフレーム（１０ｍｓ又は２０ｍｓ）の遅延で充分であると思われるが、より長い遅延３０２も必要であれば可能である。制御チャネル２０６及び２０８上の余分な制御情報の送信における追加のオーバーヘッドは、データチャネル２１０上でＢＳ１００が受信するユーザデータに対する減少されたＥｂ／Ｎｏ（ビット毎のエネルギー／ノイズ密度）によって均衡がとられる。遅延３０２は、所定、又は、（ダウリンク電力制御情報をモニタリングすることで収束を検出し得る）ＭＳ１１０或いはＢＳ１００のいずれかによって動的に決定されてもよい。
【００１９】
図４は、問題に対する別の解決策を示すフローチャートであり、ここでは、電力制御ステップサイズは可変である。電力制御誤りが送信の始まりにおいて又は休止時間後に最大となりやすいため、最適電力制御ステップサイズは通常の動作に使用される電力制御ステップサイズよりも大きくなる。
【００２０】
この方法は４０２から開始し、この４０２では、制御チャネル２０６、２０８、及びデータチャネル２１０の送信（又は、中断後のそれらの再送信）が始まる。受信された電力と目標電力との差は、４０４において決定される。次に、電力制御ステップサイズが最小よりも大きいか否かを決定するため４０６において試験される。最小よりも大きい場合、４１０において電力が調整される前に電力制御ステップサイズは４０８において調整される。ステップサイズにおける変化は決定論でもよく、又は、前の電力制御調整或いは何らかの質の測定に基づいてもよい。その後、電力制御ループは４０４から開始して繰り返される。
【００２１】
一実施例では、電力制御ステップサイズを初期に大きい値に設定し、（セル又は特定な適用法でもよい）通常の動作のために設定された値に到達するまで徐々に減少させることが好ましい。送信又は他の要因による誤りを訂正する可能性を残すために、連続するステップサイズの間の比が２より大きくないことが好ましい。電力制御ステップサイズは、アップリンク１２４及びダウンリンク１２２チャネルの夫々において変化され得る。
【００２２】
例として、電力制御ステップサイズが（ｄＢ単位で）３．０、２．０、１．５、１．０、０．７５、０．７５、０．５、０．５、０．２５である初期のシーケンスを考慮し、このとき、０．２５ｄＢは最小のステップサイズである。通常使用される０．２５ｄＢの最小の電力制御ステップサイズを使用した場合２．５フレームであるのと比較して、１ｍｓ毎の電力制御信号と共にこのシーケンスを使用すると、１０ｄＢまでの初期の誤りが、フレームの半分（５ｍｓ）内で訂正され得る。ここで説明するように、ステップサイズは対称的（即ち、同じステップサイズが電力の増加及び減少に対して適用可能）であるが、（例えば、米国特許第５０５６１０９号から）常に適当ではないことが公知である。実施するのにより簡単である同様の例において、所定の数の電力制御コマンドに対して初期のステップサイズ（例えば、２ｄＢ）が使用され、その後、ステップサイズが（例えば、１ｄＢに）減少される。
【００２３】
初期のステップサイズの選択及び変化の速度は、所定又は、動的に決定されてもよい。例えば、肯定応答２０４においてシグナルされた電力レベルの調整が大きい場合、初期のステップサイズは増加され得る。別の例としては、ＭＳ１１０がＢＳ１００に対して比較的高速を有することを他の手段によって決定することができる場合、より大きいステップサイズが適当となり得る。
【００２４】
固定された電力制御調整が送信の始まりで適用され得る。これは、いかなる有効な電力制御コマンドの受信前にも行われ得るが、サイズ及び方向は所定又は例えば、受信器測定から得られたチャネル減衰の変化率のような情報を用いて動的に決定されてもよい。幾つかのチャネル状況下では、これは、性能の改善を与える。このようにして電力を増加させることは、中断後に送信を再開する場合に特に適切であり、この場合、中断前から電力制御ループの状態（例えば、現在の電力レベル）が保持されてもよい。中断は、送信における一時停止又はギャップであり、この間、１つ以上の制御及びデータチャネルが送信又は受信されないのいずれか（若しくは両方）であるが、ＢＳ１００とＭＳ１１０との間の論理的な接続は維持される。この中断は、一時的な信号の損失により故意にではなく生じ得、又は、典型的にＭＳ１１０或いはＢＳ１００が送信するデータが全くないか代替チャネルを走査するような他の機能を実施することを望むために故意に生じられ得る。
【００２５】
迅速に変化するフェージングチャネルでは、送信の一時停止の後に続くチャネル減衰は、一時停止の直前のチャネル減衰と相互に関係しない可能性が高い。このような場合、ギャップの後の初期の送信電力の最適値は、その平均値に（シャドーイングのような他のスローフェージング効果を無視すると）等しくなる。これは、初期の値とチャネルの変動による最適な瞬間的な値との間の差を最小化する。実際に、一つの装置では、ギャップの後の送信電力は、ギャップの前のある期間に亘る電力の重み付けされた平均から決定される。適切な平均期間は、特定の状況に依存するが、２０スロット（即ち、２０の電力制御サイクル）のオーダでもよい。追加的なオフセット又は固定された電力調整がこの初期の電力レベルに任意に与えられる。特定の状況に対するこのようなオフセットの最適値は経験的に決定され得る。
【００２６】
代替的な装置では、初期の電力は、送信された電力の測定ではなく電力制御コマンドの重み付けされた和から決定される。この装置では、送信ギャップの後に与えられるべき必要がある電力の変化（ｄＢ単位）は、例えば、
ΔP(t)=Poff+K1×(ΔP(t-1)- Poff )-K2×PC(t) ×PS(t)
から帰納的に計算され得、このとき、
ΔP(t)は、アクティブな送信の間に時間ｔにおいて帰納的に計算されたギャップの後に与えられる電力の変化を示し、
ΔP(0)はゼロに初期化され得、
Poffは（ゼロでもよい）追加の電力オフセットであり、
K1及びK2は、好ましくは０≦Ｋ≦１であるように経験的に決定される定数であり、これらの値は等しくてもよい。これらの定数の値は、電力の変化を計算する際に使用される効果的な平均化期間を反映するよう選択され得る。
PC(t)は、時間ｔにおいて与えられる電力制御コマンドであり、
PS(t)は、時間ｔにおいて使用される電力制御ステップサイズである。
【００２７】
ΔP(t)は、実際上、現在の電力と重み付けされた平均電力との間の差であり、使用される前に利用できる電力制御ステップサイズに量子化されるべきである。
【００２８】
ステップサイズの選択が動的に決定される実施例の一つの例は、受信された電力制御ビットの符号をステップサイズを決定するために使用する。ＭＳ１１０が電力制御コマンドを受信し始めるとき、利用できる最大ステップサイズを使用し、ステップサイズが減少されるとき反転された符号の電力制御コマンドが受信されるまでこのステップサイズを使用し続ける。この次のステップサイズは、ステップサイズが再び減少されるとき電力制御コマンドの符号が反転されるまで使用される。この処理は、最小ステップサイズに到達するまで続けられる。
【００２９】
図５は、２つのステップサイズが利用できるシステムにおけるこの方法の効果を示すグラフである。このグラフは、受信された信号電力（Ｐ）がどのようにして０ｄＢの目標電力に対して時間（Ｔ）と変化するかをｄＢ単位で示す。実線は、電力制御を用いていない場合の受信された信号電力を示す。受信された電力における変化は、例えば、ＭＳ１１０の動作により得る。一点鎖線は、１ｄＢの単一のステップサイズを有する電力制御を用いた場合の受信された電力を示す。破線は、上記方法による電力制御を用いた際の受信された電力を示す。
【００３０】
この方法において、電力制御の使用が約４ｍｓで始まると、２ｄＢといったより大きいステップサイズが使用される。最初、受信された電力が目標電力よりも低いため、全ての電力制御コマンドは電力の増加を要求し、２ｄＢのステップサイズが使用され続ける。結果的には、約６ｍｓにおいて、受信された電力が目標電力を上回る。一旦これが生じると、電力の減少を要求するために電力制御コマンドの符号は反転され、これは、ステップサイズを１ｄＢの標準ステップサイズに減少する効果も有する。このステップサイズは、その後の電力制御コマンドに対する応答において使用され続ける。
【００３１】
図５から明らかなように、説明した方法の使用は、受信された電力を単一のステップサイズを用いた場合に可能であるよりも迅速に目標に到達させることを可能にする。目標が一旦到達されると、標準ステップサイズへステップサイズを減少させることにより、正確な電力制御が維持されることを可能にする。このような方法は、収束が速く実現されるケースと共に、初期の誤りが大きいケースやチャネルが迅速に変化するケースが効果的に対処されることを可能にする。
【００３２】
上記方法は、より多数の利用可能なステップサイズと共に使用され得る。図６は、図５と同じ例を示す図であるが、破線は３つのステップサイズ４ｄＢ、２ｄＢ、及び、１ｄＢが利用可能である電力制御の使用を用いた場合の受信された電力を示す。初期に４ｄＢのステップサイズが使用され、結果として電力は前例よりもかなり迅速に目標に到達する。電力の減少を要求するために電力制御コマンドの符号が反転されるとき、ステップサイズは２ｄＢに減少される。電力の増加を要求するために電力制御コマンドが再び反転されるとき、ステップサイズは１ｄＢの標準ステップサイズに減少され、このステップサイズで維持される。
【００３３】
上記方法の変形例は、電力制御コマンドの符号における変化の後に１スロットだけ大きいステップサイズを使用し続けることであり、これは、いかなる行き過ぎ量であっても訂正することを助け得る。しかしながら、これは、上記方法の平均性能に対して主な影響を与えない。
【００３４】
上記に説明した技法の組み合わせは、改善された結果を提供するために容易に使用され得る。
【００３５】
上記説明はアップリンクチャネル１２４上のデータ送信を検査したが、上記技法は、ダンウンリンクチャネル１２２上のデータ送信又は双方向送信にも同等に適用可能である。
【００３６】
本発明の実施例は、例えば、ＵＭＴＳ実施例において使用されるようにスペクトラム拡散符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）技法を用いて説明された。しかしながら、本発明はＣＤＭＡシステムにおける使用に限定されるものではないことが理解されるべきである。同様にして、本発明の実施例が周波数分割デュプレックスを仮定して説明されたが、本発明は、このようなシステムにおける使用に限定されるものではない。本発明は、他のデュプレックス方法、例えば、時分割デュプレックス（このようなシステムにおける電力制御率は送信バースト毎に一回と通常制限されるが）にも適用され得る。
【００３７】
本発明の開示を読むと、他の変形が当業者には明らかになるであろう。そのような変形は無線通信システムにおいて公知である特性及び構成素子を含んでもよく、本発明に説明された特性の代替として、又は追加して使用されるであろう。
【００３８】
本発明の説明及び請求項において単数形で示された構成素子は、その構成素子が複数存在することを排除するわけではない。更に「含む」という単語は、他の構成素子又はリストされたステップの存在を排除するわけではない。
【００３９】
本発明は、例えばＵＭＴＳのような無線通信システムの範囲において適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 無線通信システムを示すブロック図である。
【図２】 通信リンクを確立する従来のスキームを示す図である。
【図３】 データ送信における遅延開始を有する通信リンクを確立するスキームを示す図である。
【図４】 可変のステップの大きさを有する電力制御動作を実施する方法を示すフローチャートである。
【図５】 異なる電力制御アルゴリズムに対する、ｄＢで表わされる受信された信号電力（Ｐ）対ｍｓで表わされる時間（Ｔ）のグラフであり、実線は電力制御が全くない場合の結果を示し、一点鎖線は単一のステップの大きさを有する電力制御を用いた場合の結果を示し、破線は２つのステップの大きさを有する電力制御を用いた場合の結果を示す図である。
【図６】 異なる電力制御アルゴリズムに対する、ｄＢで表わされる受信された信号電力（Ｐ）対ｍｓで表わされる時間（Ｔ）のグラフであり、実線は電力制御が全くない場合の結果を示し、一点鎖線は単一のステップの大きさを有する電力制御を用いた場合の結果を示し、破線は３つのステップの大きさを有する電力制御を用いた場合の結果を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムに係り、更に上記システムにおいて使用される主局と従局、及び上記システムを動作させる方法に係る。本願明細書は、汎用移動通信システム（ＵＭＴＳ）を特に参照したシステムを説明するが、斯かる技術は他の移動無線システムにおける使用にも等しく適用可能であることが理解されるべきである。
【０００２】
【従来技術】
無線通信システムにおいて、基地局（ＢＳ）と移動局（ＭＳ）との間で必要とされる通信には２つの基本タイプがある。第１は、スピーチやパケットデータのようなユーザトラフィックである。第２は、ＢＳとＭＳが、必要なユーザトラフィックを交換することを可能にする送信チャネルの様々なパラメータを設定及びモニタするために必要な制御情報である。
【０００３】
多くの通信システムにおいて、制御情報の１つの機能は、電力制御を可能にすることである。ＭＳからＢＳに送信される信号の電力制御は、ＢＳが異なるＭＳからの信号を略同じ電力レベルで受信する一方で、各ＭＳによって要求される送信電力を最小化させるために必要となる。ＢＳによりＭＳに送信される信号の電力制御は、ＭＳがＢＳからの信号を低い誤り率で受信する一方で、他のセル及び無線システムとの干渉を減少させるため、送信電力を最小化させるために必要となる。双方向無線システムにおいて、電力制御は、閉ループで通常動作され、ＭＳはＢＳからの送信電力の所要の変化を決定し、これらの変化をＢＳにシグナルし、また、その逆も行なわれる。
【０００４】
電力制御を使用する、組み合わされた時間及び周波数分割多元接続システムの例は、汎欧州ディジタル移動電話方式（ＧＳＭ）であり、この移動方式では、ＢＳ送信器及びＭＳ送信器夫々の送信電力は、２ｄＢのステップで制御される。同様にして、スペクトラム拡散符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）技法を使用するシステムにおける電力制御の実施は、米国特許第５０５６１０９号に開示される。
【０００５】
これら公知の技法では、送信の始まりにおいて、又は、送信が中断された後、電力制御ループが充分に収束するのに時間が掛かるといった問題がある。このような収束が実現されるまで、データ送信は、データ送信の電力レベルが低すぎる場合には損なわれた状態で受信される可能性が高く、電力レベルが高すぎる場合には余分の干渉を発生させる可能性が高い。
【０００６】
【発明の開示】
本発明の目的は、上記問題に取り組むことである。
本発明の第１の態様によれば、主局と複数の従局とを有し、前記主局と前記従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムであって、前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段と、送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する手段とが設けられている無線通信システムが提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、主局と従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムに用いられる主局であって、前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段と、
送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する手段とが設けられている主局が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、主局と従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムに用いられる従局であって、前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段と、
送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する手段とが設けられている従局が提供される。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、主局と複数の従局とを有し、前記主局と前記従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムを動作させる方法であって、前記主局及び前記従局のうちの少なくとも１つは、前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの電力を調整する電力制御手段を有し、当該方法は、送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する工程を有する、無線通信システムを動作させる方法が提供される。
【００１０】
オフセットは所定でもよい。代替的に、オフセットは、送信一時停止前の（可能であれば所定の）期間に亘る送信電力の重み付けされた平均と最後の送信電力との間の差、又は、送信一時停止前に適用された電力制御コマンドの重み付けされた和から決定されてもよい。このような場合、オフセットは、適用される前に利用できる電力制御ステップサイズに量子化されなくてはならない。
【００１１】
一つ以上の電力制御ステップの大きさの使用は、例えば、日本国出願第１０２２４２９４号から公知である。しかしながら、この引用におけるその使用は、電力制御が既に確立されているが伝搬状態が迅速に変動する状況に制限される。この引用は、送信における中断の始まり、又は、中断後の電力制御の迅速な収束を得る問題に取り組まない。
【００１２】
【本発明を実施する形態】
本発明の実施例は、添付図面を参照して例によって説明する。
【００１３】
図中、同じ参照番号が対応する特徴を示すために使用される。
【００１４】
図１を参照するに、周波数分割デュプレックスモードで動作可能な無線通信システムは、主局（ＢＳ）１００と複数の従局（ＭＳ）１１０とを有する。ＢＳ１００は、マイクロ制御装置（μＣ）１０２と、アンテナ手段１０６に接続された送受信器手段（Ｔｘ／Ｒｘ）１０４と、送信された電力レベルを変更する電力制御手段（ＰＣ）１０７と、ＰＳＴＮ又は他の好適なネットワークに接続される接続手段１０８とを有する。各ＭＳ１１０は、マイクロ制御装置（μＣ）１１２と、アンテナ手段１１６に接続された送受信器手段（Ｔｘ／Ｒｘ）１１４と、送信された電力レベルを変更する電力制御手段（ＰＣ）１１８とを有する。ＢＳ１００からＭＳ１１０への通信は、ダウンリンク周波数チャネル１２２上で行なわれる一方で、ＭＳ１１０からＢＳ１００への通信は、アップリンク周波数チャネル１２４上で行なわれる。
【００１５】
無線通信システムの一実施例は、ＭＳ１１０とＢＳ１００との間に通信リンクを確立するために、図２に簡略化された形態で示すスキームを使用する。このリンクは、ＭＳ１１０がアップリンクチャネル１２４上で資源の要求２０２（ＲＥＱ）を送信することによって始められる。ＢＳ１００は、要求を受信し、利用できる資源を有する場合、ダウンリンクチャネル１２２上で肯定応答２０４（ＡＣＫ）を送信し、通信を確立するのに必要な情報を提供する。肯定応答２０４が送られた後、２つの制御チャネル（ＣＯＮ）、即ち、アップリンク制御チャネル２０６及びダウンリンク制御チャネル２０８が確立され、アップリンクデータチャネル２１０がＭＳ１１０からＢＳ１００へのデータ送信のために確立される。幾つかのＵＭＴＳ実施例では、肯定応答２０４と制御及びデータチャネルの確立との間に追加のシグナリングがあってもよい。
【００１６】
このスキームでは、別々の電力制御ループが夫々アップリンク１２４及びダウンリンク１２２チャネルで動作され、各電力制御ループは、内側及び外側ループを有する。内側ループが目標電力に適合するよう受信された電力を調整する一方で、外側ループはサービスの要求された質（即ち、ビット誤り率）を維持する最小レベルにまで目標電力を調整する。しかしながら、このスキームでは、送信が制御チャネル２０６及び２０８と、データチャネル２１０上で始まるとき、初期の電力レベル及び質の目標が開ループ測定から得られるところ、これは充分に正確なものではないかもしれないという問題を有する。なぜなら、測定が行なわれたチャネルは新しく始められたチャネルと異なる特性を有する可能性が高いからである。このため、データチャネル２１０の始まりにおけるデータ送信は、非常に低い電力レベルで送信される場合には損なわれた状態で受信される可能性が高く、非常に高い電力レベルで送信される場合には余分の干渉を発生する可能性が高い。
【００１７】
この問題の一つの既知の解決策は、ＢＳ１００が要求２０２の受信された電力レベルを測定し、肯定応答２０４内でアップリンクデータ送信２１０の適当な電力レベルをＭＳ１１０に対して指示することである。これにより事は改善されるが、要求２０２とアップリンクデータ送信２１０の始まりとの間の時間の隔たりによって依然として誤りが生じる恐れがある。
【００１８】
図３は、問題の解決策を例示し、ここではアップリンクデータ送信２１０の始まりが時間３０２だけ遅延され、この時間は、ＢＳ１００によるデータ送信の満足の行く受信を可能にするよう電力制御が充分収束されるのに充分な時間である。１つ又は２つのフレーム（１０ｍｓ又は２０ｍｓ）の遅延で充分であると思われるが、より長い遅延３０２も必要であれば可能である。制御チャネル２０６及び２０８上の余分な制御情報の送信における追加のオーバーヘッドは、データチャネル２１０上でＢＳ１００が受信するユーザデータに対する減少されたＥｂ／Ｎｏ（ビット毎のエネルギー／ノイズ密度）によって均衡がとられる。遅延３０２は、所定、又は、（ダウリンク電力制御情報をモニタリングすることで収束を検出し得る）ＭＳ１１０或いはＢＳ１００のいずれかによって動的に決定されてもよい。
【００１９】
図４は、問題に対する別の解決策を示すフローチャートであり、ここでは、電力制御ステップサイズは可変である。電力制御誤りが送信の始まりにおいて又は休止時間後に最大となりやすいため、最適電力制御ステップサイズは通常の動作に使用される電力制御ステップサイズよりも大きくなる。
【００２０】
この方法は４０２から開始し、この４０２では、制御チャネル２０６、２０８、及びデータチャネル２１０の送信（又は、中断後のそれらの再送信）が始まる。受信された電力と目標電力との差は、４０４において決定される。次に、電力制御ステップサイズが最小よりも大きいか否かを決定するため４０６において試験される。最小よりも大きい場合、４１０において電力が調整される前に電力制御ステップサイズは４０８において調整される。ステップサイズにおける変化は決定論でもよく、又は、前の電力制御調整或いは何らかの質の測定に基づいてもよい。その後、電力制御ループは４０４から開始して繰り返される。
【００２１】
一実施例では、電力制御ステップサイズを初期に大きい値に設定し、（セル又は特定な適用法でもよい）通常の動作のために設定された値に到達するまで徐々に減少させることが好ましい。送信又は他の要因による誤りを訂正する可能性を残すために、連続するステップサイズの間の比が２より大きくないことが好ましい。電力制御ステップサイズは、アップリンク１２４及びダウンリンク１２２チャネルの夫々において変化され得る。
【００２２】
例として、電力制御ステップサイズが（ｄＢ単位で）３．０、２．０、１．５、１．０、０．７５、０．７５、０．５、０．５、０．２５である初期のシーケンスを考慮し、このとき、０．２５ｄＢは最小のステップサイズである。通常使用される０．２５ｄＢの最小の電力制御ステップサイズを使用した場合２．５フレームであるのと比較して、１ｍｓ毎の電力制御信号と共にこのシーケンスを使用すると、１０ｄＢまでの初期の誤りが、フレームの半分（５ｍｓ）内で訂正され得る。ここで説明するように、ステップサイズは対称的（即ち、同じステップサイズが電力の増加及び減少に対して適用可能）であるが、（例えば、米国特許第５０５６１０９号から）常に適当ではないことが公知である。実施するのにより簡単である同様の例において、所定の数の電力制御コマンドに対して初期のステップサイズ（例えば、２ｄＢ）が使用され、その後、ステップサイズが（例えば、１ｄＢに）減少される。
【００２３】
初期のステップサイズの選択及び変化の速度は、所定又は、動的に決定されてもよい。例えば、肯定応答２０４においてシグナルされた電力レベルの調整が大きい場合、初期のステップサイズは増加され得る。別の例としては、ＭＳ１１０がＢＳ１００に対して比較的高速を有することを他の手段によって決定することができる場合、より大きいステップサイズが適当となり得る。
【００２４】
固定された電力制御調整が送信の始まりで適用され得る。これは、いかなる有効な電力制御コマンドの受信前にも行われ得るが、サイズ及び方向は所定又は例えば、受信器測定から得られたチャネル減衰の変化率のような情報を用いて動的に決定されてもよい。幾つかのチャネル状況下では、これは、性能の改善を与える。このようにして電力を増加させることは、中断後に送信を再開する場合に特に適切であり、この場合、中断前から電力制御ループの状態（例えば、現在の電力レベル）が保持されてもよい。中断は、送信における一時停止又はギャップであり、この間、１つ以上の制御及びデータチャネルが送信又は受信されないのいずれか（若しくは両方）であるが、ＢＳ１００とＭＳ１１０との間の論理的な接続は維持される。この中断は、一時的な信号の損失により故意にではなく生じ得、又は、典型的にＭＳ１１０或いはＢＳ１００が送信するデータが全くないか代替チャネルを走査するような他の機能を実施することを望むために故意に生じられ得る。
【００２５】
迅速に変化するフェージングチャネルでは、送信の一時停止の後に続くチャネル減衰は、一時停止の直前のチャネル減衰と相互に関係しない可能性が高い。このような場合、ギャップの後の初期の送信電力の最適値は、その平均値に（シャドーイングのような他のスローフェージング効果を無視すると）等しくなる。これは、初期の値とチャネルの変動による最適な瞬間的な値との間の差を最小化する。実際に、一つの装置では、ギャップの後の送信電力は、ギャップの前のある期間に亘る電力の重み付けされた平均から決定される。適切な平均期間は、特定の状況に依存するが、２０スロット（即ち、２０の電力制御サイクル）のオーダでもよい。追加的なオフセット又は固定された電力調整がこの初期の電力レベルに任意に与えられる。特定の状況に対するこのようなオフセットの最適値は経験的に決定され得る。
【００２６】
代替的な装置では、初期の電力は、送信された電力の測定ではなく電力制御コマンドの重み付けされた和から決定される。この装置では、送信ギャップの後に与えられるべき必要がある電力の変化（ｄＢ単位）は、例えば、
ΔP(t)=Poff+K1×(ΔP(t-1)- Poff )-K2×PC(t) ×PS(t)
から帰納的に計算され得、このとき、
ΔP(t)は、アクティブな送信の間に時間ｔにおいて帰納的に計算されたギャップの後に与えられる電力の変化を示し、
ΔP(0)はゼロに初期化され得、
Poffは（ゼロでもよい）追加の電力オフセットであり、
K1及びK2は、好ましくは０≦Ｋ≦１であるように経験的に決定される定数であり、これらの値は等しくてもよい。これらの定数の値は、電力の変化を計算する際に使用される効果的な平均化期間を反映するよう選択され得る。
PC(t)は、時間ｔにおいて与えられる電力制御コマンドであり、
PS(t)は、時間ｔにおいて使用される電力制御ステップサイズである。
【００２７】
ΔP(t)は、実際上、現在の電力と重み付けされた平均電力との間の差であり、使用される前に利用できる電力制御ステップサイズに量子化されるべきである。
【００２８】
ステップサイズの選択が動的に決定される実施例の一つの例は、受信された電力制御ビットの符号をステップサイズを決定するために使用する。ＭＳ１１０が電力制御コマンドを受信し始めるとき、利用できる最大ステップサイズを使用し、ステップサイズが減少されるとき反転された符号の電力制御コマンドが受信されるまでこのステップサイズを使用し続ける。この次のステップサイズは、ステップサイズが再び減少されるとき電力制御コマンドの符号が反転されるまで使用される。この処理は、最小ステップサイズに到達するまで続けられる。
【００２９】
図５は、２つのステップサイズが利用できるシステムにおけるこの方法の効果を示すグラフである。このグラフは、受信された信号電力（Ｐ）がどのようにして０ｄＢの目標電力に対して時間（Ｔ）と変化するかをｄＢ単位で示す。実線は、電力制御を用いていない場合の受信された信号電力を示す。受信された電力における変化は、例えば、ＭＳ１１０の動作により得る。一点鎖線は、１ｄＢの単一のステップサイズを有する電力制御を用いた場合の受信された電力を示す。破線は、上記方法による電力制御を用いた際の受信された電力を示す。
【００３０】
この方法において、電力制御の使用が約４ｍｓで始まると、２ｄＢといったより大きいステップサイズが使用される。最初、受信された電力が目標電力よりも低いため、全ての電力制御コマンドは電力の増加を要求し、２ｄＢのステップサイズが使用され続ける。結果的には、約６ｍｓにおいて、受信された電力が目標電力を上回る。一旦これが生じると、電力の減少を要求するために電力制御コマンドの符号は反転され、これは、ステップサイズを１ｄＢの標準ステップサイズに減少する効果も有する。このステップサイズは、その後の電力制御コマンドに対する応答において使用され続ける。
【００３１】
図５から明らかなように、説明した方法の使用は、受信された電力を単一のステップサイズを用いた場合に可能であるよりも迅速に目標に到達させることを可能にする。目標が一旦到達されると、標準ステップサイズへステップサイズを減少させることにより、正確な電力制御が維持されることを可能にする。このような方法は、収束が速く実現されるケースと共に、初期の誤りが大きいケースやチャネルが迅速に変化するケースが効果的に対処されることを可能にする。
【００３２】
上記方法は、より多数の利用可能なステップサイズと共に使用され得る。図６は、図５と同じ例を示す図であるが、破線は３つのステップサイズ４ｄＢ、２ｄＢ、及び、１ｄＢが利用可能である電力制御の使用を用いた場合の受信された電力を示す。初期に４ｄＢのステップサイズが使用され、結果として電力は前例よりもかなり迅速に目標に到達する。電力の減少を要求するために電力制御コマンドの符号が反転されるとき、ステップサイズは２ｄＢに減少される。電力の増加を要求するために電力制御コマンドが再び反転されるとき、ステップサイズは１ｄＢの標準ステップサイズに減少され、このステップサイズで維持される。
【００３３】
上記方法の変形例は、電力制御コマンドの符号における変化の後に１スロットだけ大きいステップサイズを使用し続けることであり、これは、いかなる行き過ぎ量であっても訂正することを助け得る。しかしながら、これは、上記方法の平均性能に対して主な影響を与えない。
【００３４】
上記に説明した技法の組み合わせは、改善された結果を提供するために容易に使用され得る。
【００３５】
上記説明はアップリンクチャネル１２４上のデータ送信を検査したが、上記技法は、ダンウンリンクチャネル１２２上のデータ送信又は双方向送信にも同等に適用可能である。
【００３６】
本発明の実施例は、例えば、ＵＭＴＳ実施例において使用されるようにスペクトラム拡散符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）技法を用いて説明された。しかしながら、本発明はＣＤＭＡシステムにおける使用に限定されるものではないことが理解されるべきである。同様にして、本発明の実施例が周波数分割デュプレックスを仮定して説明されたが、本発明は、このようなシステムにおける使用に限定されるものではない。本発明は、他のデュプレックス方法、例えば、時分割デュプレックス（このようなシステムにおける電力制御率は送信バースト毎に一回と通常制限されるが）にも適用され得る。
【００３７】
本発明の開示を読むと、他の変形が当業者には明らかになるであろう。そのような変形は無線通信システムにおいて公知である特性及び構成素子を含んでもよく、本発明に説明された特性の代替として、又は追加して使用されるであろう。
【００３８】
本発明の説明及び請求項において単数形で示された構成素子は、その構成素子が複数存在することを排除するわけではない。更に「含む」という単語は、他の構成素子又はリストされたステップの存在を排除するわけではない。
【００３９】
本発明は、例えばＵＭＴＳのような無線通信システムの範囲において適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 無線通信システムを示すブロック図である。
【図２】 通信リンクを確立する従来のスキームを示す図である。
【図３】 データ送信における遅延開始を有する通信リンクを確立するスキームを示す図である。
【図４】 可変のステップの大きさを有する電力制御動作を実施する方法を示すフローチャートである。
【図５】 異なる電力制御アルゴリズムに対する、ｄＢで表わされる受信された信号電力（Ｐ）対ｍｓで表わされる時間（Ｔ）のグラフであり、実線は電力制御が全くない場合の結果を示し、一点鎖線は単一のステップの大きさを有する電力制御を用いた場合の結果を示し、破線は２つのステップの大きさを有する電力制御を用いた場合の結果を示す図である。
【図６】 異なる電力制御アルゴリズムに対する、ｄＢで表わされる受信された信号電力（Ｐ）対ｍｓで表わされる時間（Ｔ）のグラフであり、実線は電力制御が全くない場合の結果を示し、一点鎖線は単一のステップの大きさを有する電力制御を用いた場合の結果を示し、破線は３つのステップの大きさを有する電力制御を用いた場合の結果を示す図である。
Claims (8)
- 主局と複数の従局とを有し、前記主局と前記従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムであって、前記主局及び前記従局のうちの少なくとも１つは、
前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの送信電力を調整する電力制御手段と、
送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する手段と、
ΔP(t)=P off +K 1 ×(ΔP(t-1)-P off )-K 2 ×PC(t)×PS(t)の式に従って前記送信一時停止前に適用された電力制御コマンドの重み付けされた和から前記オフセットを決定する手段と、
当該通信チャネルを送信する前記主局又は前記従局によってサポートされている利用できる電力制御ステップサイズに前記オフセットΔP(t)を量子化する手段とが設けられ、
前記式において、ΔP(t)は前記送信一時停止前の最後の電力制御コマンドの時間tにおいて計算されたオフセットであり、
P off は追加の電力オフセットであり、
ΔP(t-1)は時間t-1において計算されたオフセットであり、
PC(t)は時間tにおいて適用された電力制御コマンドであり、
PS(t)は時間tにおいて適用された電力制御ステップサイズであり、
K 1 及びK 2 は定数であり、
ΔP(0)はゼロに初期化される、無線通信システム。 - P off はゼロであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
- 主局と従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムに用いられる主局であって、
前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの送信電力を調整する電力制御手段と、
送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する手段と、
ΔP(t)=P off +K 1 ×(ΔP(t-1)-P off )-K 2 ×PC(t)×PS(t)の式に従って前記送信一時停止前に適用された電力制御コマンドの重み付けされた和から前記オフセットを決定する手段と、
当該主局によってサポートされている利用できる電力制御ステップサイズに前記オフセットΔP(t)を量子化する手段とが設けられ、
前記式において、ΔP(t)は前記送信一時停止前の最後の電力制御コマンドの時間tにおいて計算されたオフセットであり、
P off は追加の電力オフセットであり、
ΔP(t-1)は時間t-1において計算されたオフセットであり、
PC(t)は時間tにおいて適用された電力制御コマンドであり、
PS(t)は時間tにおいて適用された電力制御ステップサイズであり、
K 1 及びK 2 は定数であり、
ΔP(0)はゼロに初期化される、主局。 - P off はゼロであることを特徴とする請求項３に記載の主局。
- 主局と従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムに用いられる従局であって、
前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの送信電力を調整する電力制御手段と、
送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する手段と、
ΔP(t)=P off +K 1 ×(ΔP(t-1)-P off )-K 2 ×PC(t)×PS(t)の式に従って前記送信一時停止前に適用された電力制御コマンドの重み付けされた和から前記オフセットを決定する手段と、
当該従局によってサポートされている利用できる電力制御ステップサイズに前記オフセットΔP(t)を量子化する手段とが設けられ、
前記式において、ΔP(t)は前記送信一時停止前の最後の電力制御コマンドの時間tにおいて計算された、オフセットであり、
P off は追加の電力オフセットであり、
ΔP(t-1)は時間t-1において計算されたオフセットであり、
PC(t)は時間tにおいて適用された電力制御コマンドであり、
PS(t)は時間tにおいて適用された電力制御ステップサイズであり、
K 1 及びK 2 は定数であり、
ΔP(0)はゼロに初期化される、従局。 - P off はゼロであることを特徴とする請求項５に記載の従局。
- 主局と複数の従局とを有し、前記主局と前記従局との間に、電力制御コマンドを含む制御情報を送信するためのアップリンク及びダウンリンク制御チャネルと、データを送信するためのデータチャネルとを有する通信チャネルを有する無線通信システムを動作させる方法であって、前記主局及び前記従局のうちの少なくとも１つは、前記電力制御コマンドに応じて前記制御チャネル及び前記データチャネルの送信電力を調整する電力制御手段を有し、当該方法は、前記主局及び前記従局のうちの少なくとも１つが、
送信一時停止後の最初の送信電力をオフセットによって調整された該送信一時停止前の送信電力に設定する工程と、
ΔP(t)=P off +K 1 ×(ΔP(t-1)-P off )-K 2 ×PC(t)×PS(t)の式に従って前記送信一時停止前に適用された電力制御コマンドの重み付けされた和から前記オフセットを決定する工程と、
当該通信チャネルを送信する前記主局又は前記従局によってサポートされている利用できる電力制御ステップサイズに前記オフセットΔP(t)を量子化する工程とを有し、
前記式において、ΔP(t)は前記送信一時停止前の最後の電力制御コマンドの時間tにおいて計算されたオフセットであり、
P off は追加の電力オフセットであり、
ΔP(t-1)は時間t-1において計算されたオフセットであり、
PC(t)は時間tにおいて適用された電力制御コマンドであり、
PS(t)は時間tにおいて適用された電力制御ステップサイズであり、
K 1 及びK 2 は定数であり、
ΔP(0)はゼロに初期化される、無線通信システムを動作させる方法。 - P off はゼロであることを特徴とする請求項７に記載の無線通信システムを動作させる方法。
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