JP4834352B2 - 基地局、移動局及び電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に無線通信に関連し、特にパケット交換型の通信に使用される共有制御チャネルの送信電力を制御するための基地局、移動局及び方法に関連する。

ＩＭＴ−２０００のような移動通信システムでは、回線容量の拡大や移動局のバッテリの節約等の観点から送信電力制御が行われている。例えば受信側でチャネルの品質測定が行われ、受信中のチャネルが所望の品質を満たすように送信電力制御（ＴＰＣ：Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ビットが折り返しのチャネル（例えば、ＤＰＣＣＨ）で伝送される。その結果、送信電力が例えば１ｄＢずつ更新され、品質の測定及びＴＰＣビットの送受信が反復されることで、送信電力を徐々に最適値に近づけることができる。即ち、回線交換方式の通信では移動局に専用に個別チャネルが割り当てられ、送信電力に関する時間的に連続する過去の履歴に基づいて移動局の送信電力が徐々に調整される。このような送信電力制御については例えば非特許文献１に記載されている。
立川敬二、「Ｗ−ＣＤＭＡ移動通信方式」、丸善株式会社、ｐｐ．１２６−１２８

将来的な移動通信システムでは従来の回線交換型の通信方式に代えてパケット交換型の通信方式が採用される。パケット形式の無線リソースは複数のユーザで共有され、その使用の可否は基地局で適切にスケジューリングされる。このような移動通信システムでは、無線リソースが実際に割り当てられている移動局だけでなく、割り当てを希望しているが実際には未だ割り当てられていない移動局も存在する。しかもこのような状況は上下双方の回線で生じる。様々な動作状況に置かれた移動局を適切に動作させるには、共有制御チャネルが一定の品質で良好に伝送される必要がある。このため、共有制御チャネルの送信電力は適切に制御されることを要するが、上記の回線交換型の送信電力制御方法をそのまま使用することはできず、有用な手法は未だ確立されていない。

本発明の課題は、パケット交換型の通信に相応しい手法で共有制御チャネルの送信電力を制御するための基地局、移動局及び電力制御方法を提供することである。

本発明では、上りリンクの既知信号の受信品質に基づいて移動局の送信電力を導出する手段と、導出された送信電力を移動局に通知する手段と、通知された内容に従って移動局が送信した制御チャネルを受信する手段とを有し、下りリンクで既知信号及び送信電力を移動局に通知し、移動局及び基地局間の平均的な伝搬損失に基づいて移動局で導出された電力で送信された上りリンクの既知信号が受信され、上りリンクのトラフィックデータを送信している移動局には、過去の上りリンクの既知信号に基づいて導出された電力で現在の上りリンクの制御チャネルを送信させる基地局が使用される。

本発明によれば、パケット交換型の通信に相応しい手法で共有制御チャネルの送信電力を制御することができる。

本発明の一形態によれば、上りリンクのパイロットチャネルの受信品質と、制御チャネルが満たすべき受信品質又は該パイロットチャネルの送信電力値との関係から移動局が変更すべき送信電力の相対的又は絶対的な電力が導出される。こうして導出された電力が移動局に通知され、上りリンクの送信電力が適切に制御される。これにより、過去の連続時間にわたる送信電力履歴によらず、移動局は何らかのパケットを送信する毎に基地局から送信電力に関する指示を受け、送信電力を調整することができる。

移動局が未だそのような指示を受けていない場合には、ある手順の後で上りのパイロットチャネルが送信される。その手順は、下りリンクでパイロットチャネル及び送信電力が移動局に通知されること、移動局及び基地局間の平均的な伝搬損失に基づいて移動局で送信電力が導出されることである。そのように導出された電力で上りリンクのパイロットチャネルが送信され、基地局で受信される。このように、移動局から送信されたパイロットチャネルに基づいて、基地局は移動局の次回の送信電力を適切に決めることができる。

前記伝搬損失は、下りリンクのパイロットチャネルの受信品質及び送信電力値から導出されてもよい。

本発明の一形態によれば、シンボルのマッピングパターンが一定である第１のパイロットチャネル及びシンボルのマッピングパターンが可変である第２のパイロットチャネルの双方又は一方が基地局で受信される。上りのパイロットチャネルを複数種類用意することで、チャネルの推定精度及び情報の伝送効率の双方に配慮することができる。

本発明の一形態では、トラフィックデータを送信している移動局には、上りリンクのパイロットチャネルに基づいて導出された電力で制御チャネルを送信させる。未だトラフィックデータを送信していない移動局には、前記平均的な伝搬損失に基づいて導出された電力で制御チャネルを送信させる。トラフィックデータを送信している移動局数は比較的少ないので、そのような移動局に限ってＣＱＩベースのＴＰＣを適用することで、電力制御の効率化を図ることができる。

基地局は、移動局がトラフィックデータを送信するのに使用可能な周波数チャンク及び移動局の送信電力を決定する手段を更に有してもよい。送信電力が所定の閾値を越え且つより多くの周波数チャンクが使用されるように、送信電力及び周波数チャンクが決定されてもよい。これにより共有データチャネルのリソースを簡易且つ適切に設定できる。

本発明の一態様による基地局は、共通パイロットチャネルを送信する手段と、上りリンクで報告された複数の共通パイロットチャネルの受信品質に基づいて、共有制御チャネルの送信電力を複数個導出する手段と、導出された送信電力で共有制御チャネルを複数の移動局に通知する手段とを有する。

導出された複数の送信電力は、トラフィックデータを受信している複数の移動局に別々に通知されてもよい。これにより移動局毎に送信電力を制御できる。導出された複数の送信電力の内の１つが、トラフィックデータを受信している複数の移動局に通知されてもよい。これにより複数の移動局は同じ送信電力で制御される。その送信電力は複数の移動局の中で最悪のＣＱＩを基地局に報告する移動局に対する送信電力でもよい。

トラフィックデータを受信していない移動局には、一定の送信電力で共有制御チャネルが通知されてもよい。これにより上りのトラフィックデータの送信しか希望しない移動局についても、共有制御チャネルの送信電力制御を行うことができる。

基地局は、１以上の移動局用のデータを１単位として符号化する符号器を有してもよい。そして１以上の移動局用のデータが、同一の送信電力で送信されてもよい。符号化の単位と、同じ送信電力制御の行われるデータの範囲とをそろえることで、誤り訂正能力の強弱と送信電力の過不足との組み合わせを適切に設定できる。例えば電力に過不足なく符号化（復号化）を簡易にすることができるし、逆に誤り訂正能力が高く信号電力を大きくすることもできる。

下りリンクでは全ユーザに基地局から共通パイロットチャネルが報知され、下りのデータ通信を希望する移動局は共通パイロットチャネルに対する受信品質を基地局に報告することで、基地局は下りの共有制御チャネルの送信電力を決定することが期待できる。しかしながら、上りリンクではそのような共通パイロットチャネルを利用することはできない。 本実施例はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、パケット交換方式の移動通信システムにおける上り共有制御チャネルの送信電力制御手法が以下に説明される。

図１は本発明の一実施例による基地局を示す。基地局は、送信するデータを多値変調し、チャネル符号化を行う変調及び符号化部１１と、変調済みの信号及びパイロットチャネルを多重化する多重部（ＭＵＸ）１２と、多重化された信号をアンテナから送信するための信号形式に変換する無線部（ＲＦ）１３とを有し、更に基地局より上位の装置若しくは移動局から受信した情報又は基地局データに基づいて移動局の送信電力を決定する送信電力決定部１４とを有する。

図２は本発明の一実施例による移動局を示す。移動局は、アンテナで受信した信号の信号形式を変換する無線部（ＲＦ）２１と、受信した信号からパイロットチャネルとそれ以外のチャネルを分離する分離部（ＤｅＭＵＸ）２２と、パイロットチャネルを用いてチャネル推定及び伝搬損失の測定等の処理を行うパイロットチャネル処理部２３と、受信したデータの復調し、誤り訂正復号を行う復調及び復号部２４とを有する。

図３は本発明の一実施例による上りリンクの送信電力制御方法を示すフローチャートを示す。本実施例では、上りリンクチャネルに固定情報レートの共有制御（ｓｈａｒｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ）チャネルと可変レートの共有データ（ｓｈａｒｅｄ ｄａｔａ）チャネルとが用意されている。以下に説明される送信電力制御方法は、共有制御チャネルにも共有データチャネルにも使用可能である。共有制御チャネルは伝送レートが一定であるので、共有制御チャネルの受信品質を制御するには移動局の送信電力を制御することが必須である。これに対して、共有データチャネルの受信品質を制御するには、移動局の送信電力を制御することに加えて、伝送レートを調整する選択肢がある。伝送レートは、データの変調多値数や符号化率を変更することで調整できる。なお、説明の簡明化のため本実施例では共有制御チャネルの伝送レートは一定に固定されているが、別の実施例では共有制御チャネルの伝送レートは変化してもよい。

ステップ１では、基地局から移動局へ下りのパイロットチャネルが伝送され、報知チャネル又はブロードキャストチャネル（ＢＣＨ：ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ）を通じてパイロットチャネルの送信電力Ｐ_ｔも伝送される。

ステップ２に示されるように、移動局は下りのパイロットチャネル及びその送信電力を一定期間にわたって受信し、平均的な伝搬損失Ｌを算出する。伝搬損失Ｌは、主に距離変動やシャドーイングにより決定され、適切な時間にわたって平均化すると、上りリンク及び下りリンクで大きくは異ならないのが一般的である。例えば１以上のフレームに及ぶ期間のような比較的長い時間にわたって受信品質を平均化することで、フェージングのような瞬時変動の影響は除去される。瞬時的な受信ＳＩＲと平均的な受信ＳＩＲとの関係は図１０に例示されている。本実施例では受信品質はＳＩＮＲで測定されるが、ＳＩＲで測定されてもよいし、品質を表す他の量で測定されてもよい。上りチャネルを基地局が受信する場合に基地局が目標としている目標品質ＳＩＲ_ｔは、次式で表現される。

ＳＩＲ_ｔ＝Ｐ_ｕｐ＋Ｌ−Ｉ_０ ［ｄＢ］
ここで、Ｐ_ｕｐは移動局が送信する送信電力（目下の制御対象）を表し、Ｉ_０は基地局で観測される上りチャネルに対する干渉電力を表す。伝搬損失Ｌは基地局での送信電力Ｐ_ｔと移動局での受信電力Ｐ_ｒとの差分で表現される。基地局から報知されている報知チャネルには、基地局での送信電力Ｐ_ｔ、上りの干渉電力Ｉ_０及び目標品質ＳＩＲ_ｔが含まれている。

図３のステップ３では移動局から基地局へパイロットチャネルが送信される。このときの送信電力は、ステップ２で算出された伝搬損失が補償されるような電力であり、上りリンクの伝搬路で受ける瞬時的なフェージングを補償するような電力ではない。

ステップ４では、基地局は、受信した上りリンクのパイロットチャネルの受信品質（受信ＳＩＮＲ）と、そのパイロットチャネルに期待される所要品質（所要ＳＩＮＲ）との差分を測定する。この差分で表される電力（電力差）は、基地局で受信されるチャネルの品質が所要品質になるように、移動局が送信電力を現在値から変更すべき電力量（相対的な電力値）を表す。電力差を導出する際に、基地局は、受信ＳＩＲ、所要ＳＩＲ、ＭＣＳ番号及び現在値から変更されるべき電力差に関するテーブルを用意していてもよい。ＭＣＳ番号は、変調多値数及び符号化率の組み合わせを特定するものである。図４は基地局から移動局に通知されたチャネル状態情報（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と、ＭＣＳ番号と、移動局の送信電力との対応関係を規定するテーブル例を示す。チャネル状態情報は典型的にはＳＩＲで測定される。図４の例では基地局で測定され基地局から通知されたＣＱＩ（ＳＩＲ）に基づいて、ＭＣＳ番号及び送信電力を導出することができる。図５は基地局からＣＱＩ情報の代わりにＭＣＳ番号が移動局に通知される場合に使用可能なテーブル例を示す。図４や図５は送信電力を決定するために使用されるテーブルの一例にすぎず、他の対応関係に基づいて送信電力が決定されてもよい。

ステップ５では、移動局が現在値から変更すべき電力差を、下りリンクの制御チャネルで基地局が移動局に通知する。

ステップ６では、その制御チャネルで通知された指示内容に従って、移動局は送信電力を調整する。この場合の調整量は、従来のＴＣＰビットによる制御とは異なり（１ｄＢずつの上げ下げではなく）、現在値を一度に目標値に合わせるような量である。

ステップ７では、調整された送信電力で制御チャネルが送信される。この送信電力は伝搬損失に加えてフェージングのような微小変動をも補償するような値である。以後、ステップ３乃至ステップ７までの手順或いはステップ７，４及び６のステップの手順をパケット毎に反復することで、その移動局に相応しい上りリンクの送信電力が適切に維持される。但し、反復される場合のステップ３では上り制御チャネルに付随するパイロットチャネルが利用される。

本発明の第２実施例では、図３のステップ３，４，５での処理内容が異なる。他のステップでの処理内容は同様であるため重複的な説明は省略される。

ステップ３では、移動局は、パイロットチャネルに加えてパイロットチャネルの送信電力値も基地局に送信する。

ステップ４では、基地局は受信したパイロットチャネルの受信品質（受信ＳＩＮＲ）を測定する。基地局は、この受信品質と所要品質とを比較し、その差分を表す電力値を算出する。この電力値と送信電力値の和は、基地局で受信されるチャネルの品質が所要品質になるように、移動局がチャネルを送信する際の電力の絶対値を表す。実施例１の場合と同様に、差分で表される電力（電力差）は、基地局で受信されるチャネルの品質が所要品質になるように、移動局が送信電力を現在値から変更すべき電力量（相対的な電力値）を表す。

ステップ５では、相対的な電力値及び絶対的な電力値の一方又は双方が下りリンクで基地局から移動局に通知される。

ステップ６では、その制御チャネルで通知された指示内容に従って、移動局は送信電力を調整する。

ステップ７では、調整された送信電力で制御チャネルが送信される。以後、ステップ３乃至ステップ７までの手順或いはステップ７，４及び６のステップの手順をパケット毎に反復することで、その移動局に相応しい上りリンクの送信電力が適切に維持される。

上りリンクのパイロットチャネルは、上りリンクのチャネル推定、受信品質測定及び同期捕捉等の目的に使用される、移動局毎に異なる個別パイロットチャネルである。刻々と変化する通信状況を緻密にモニタする観点からは多くのパイロットチャネルが伝送された方がよい。しかし、パイロットチャネルはそれ自体は既知信号なので、パイロットチャネルの伝送量が多くなるほど情報の伝送効率は低下してしまう。また、上りリンクのチャネル推定、受信品質測定及び同期捕捉等は総てが同じ頻度で行われる必要はない。

このような観点から、本発明の第３実施例では、上りリンクのパイロットチャネルが２種類用意され、１つは共有制御チャネルに付随してもしなくてもよい参照パイロットチャネルであり、もう１つは共有データチャネルに付随するチャネル推定用パイロットチャネルである。

参照パイロットチャネルは、上りリンクのチャネル推定、受信品質測定及び同期捕捉に使用されてもよく、使用目的の点では従来と同様である。しかし、一定の受信品質が維持されるように実施例１又は２による送信電力制御を行いながら送信される点で、少なくともそれは従来のものとは異なる。また、共有制御チャネルを復調するにはチャネルを推定して伝搬路を補償する必要があり、その目的には参照パイロットチャネルが共有制御チャネルに付随して伝送される。一方、上りリンクの受信品質測定には共有制御チャネルに付随しない参照パイロットチャネルが単独で送信されてもよい。但し、シンボルのマッピング位置は１通りに予め固定されている。図４（Ａ）は共有制御チャネルに付随する参照パイロットチャネル及び単独の参照パイロットチャネルが伝送される様子が示される。

チャネル推定用パイロットチャネルは、共有データチャネルに付随し、チャネル推定に使用される。図６（Ｂ）乃至（Ｄ）にはチャネル推定用パイロットチャネルのマッピング例が示される。移動局は高低様々な速度で移動可能であるので、移動局によってはチャネル状態の時間変化が大きい場合もある。この場合には、図６（Ｂ）の代わりに（Ｃ），（Ｄ）に示されるように、チャネル推定用パイロットチャネルを時間軸方向に多くマッピングすることで、高速移動ユーザに対するチャネル推定精度を向上させることができる。高速に移動していない移動局に対しては図６（Ｂ）に示されるようにチャネル推定用パイロットチャネルをなるべく少なくマッピングすることで、情報の伝送効率を向上させることができる。チャネル推定用パイロットチャネルは伝送されたりされなかったりするので、常に伝送される参照パイロットチャネルを捕捉するパイロットチャネルとも言える。このように本実施例によれば、パイロットチャネルを複数種類設け、使用目的や通信状況に応じて適応的にそれらをマッピングすることで、チャネル推定精度及び情報伝送効率を向上させることができる。

上述したように移動通信システム内には、無線リソースが実際に割り当てられている移動局だけでなく、割り当てを希望しているが実際には未だ割り当てられていない移動局も存在し、このような状況は上下双方の回線で生じる。従って共有制御チャネルにはこれらの様々な状態に関する情報が含まれている。

図７は上りリンクの共有制御チャネルに含まれてもよい情報項目を示す。（１）〜（４）の４行に示される制御情報のうち、（１）及び（２）は、共有データチャネルによる下りのデータ伝送に関する情報であり、（３）及び（４）は、共有データチャネルによる上りのデータ伝送に関する情報である。

（１）は実際に下りのトラフィックデータ伝送を行っている移動局が、下りの共有データチャネルを受信し、その応答内容を示す情報である。移動局が下りの共有データチャネルを適切に受信できれば肯定応答（ＡＣＫ）を、適切に受信できなければ否定応答（ＮＡＣＫ）を基地局に返す。

（２）は現在下りのトラフィックデータ伝送を行ってはいないが、将来行うことを希望する移動局が基地局に報告するＣＱＩ情報である。上りのデータ伝送を希望する移動局は、報知チャネルに含まれているパイロットチャネルの受信品質を測定し、測定結果をＣＱＩ情報として基地局に報告し、次回のスケジューリングを要求する。

（３）は実際に上りのトラフィックデータ伝送を行っている移動局が送信する上りの共有データチャネルに付随する情報を示す。この付随的な情報は例えば基地局での共有データチャネルの復調に使用される。具体的には付随的な情報として、変調方式、トランスポートブロックサイズ、再送制御情報及び移動局の識別子等が含まれてもよい。変調方式は、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等のような方式を特定する情報であり、変調多値数で表現されてもよい。再送制御情報は例えばハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）におけるパケットの位置を特定するプロセス番号，再送されたビットの冗長形式，パケットが新規データであるか再送パケットであるかを示す新規データインジケータ等を含んでもよい。

（４）は現在上りのトラフィックデータ伝送を行ってはいないが、将来行うことを希望する移動局が基地局に報告する情報である。この情報には移動局の送信電力やバッファ状態に関する情報が含まれてもよい。例えば送信電力情報はどの程度大きな電力でその共有制御チャネルを移動局が送信しているかを示す情報や、その移動局が最大でどの程度大きな電力で送信できるかを示す情報（最大送信電力）等が含まれてもよい。バッファ状態は移動局の送信バッファに蓄積されたデータ量（バッファの充填率）で表現されてもよく、例えばデータ量が多いほどスケジューリングの優先度が大きく設定されてもよい。

本実施例では共有制御チャネルの伝送内容が（１）〜（４）の何れに該当するかが基地局で判別される。その結果、実際にトラフィックデータの伝送を行っている移動局（（１），（３））については、実施例１又は２で説明済みの方法で上り共有制御チャネルの送信電力が制御される。即ち、移動局から受信したパイロットチャネルの受信品質が基地局で測定され、その品質に応じて移動局の送信電力が決定及び通知され、通知された内容で移動局は上り共有制御チャネルを送信する（この送信電力制御方法を、便宜上「ＣＱＩベースのＴＰＣ」と呼ぶことにする。）。

一方、現在上りのトラフィックデータ伝送を行ってはいないが、将来行うことを希望する移動局（（２），（４））については、図３のステップ２，３で説明された方法で上り共有制御チャネルの送信電力が制御される。即ち、パイロットチャネル及び報知チャネルが一定期間受信されることで平均的な伝搬損失が移動局で算出され、その伝搬損失及び基地局での干渉電力が補償されるように上り共有制御チャネルが送信される（この送信電力制御法を、便宜上「スロー（ｓｌｏｗ）ＴＣＰ」と呼ぶことにする。）。

ＣＱＩベースのＴＰＣは瞬時瞬時に送信電力を適応的に変更するのでそれを決定するための演算負担は大きい。従って全ての移動局の上り共有制御チャネルの送信電力をＣＱＩベースのＴＣＰで行うと、基地局の演算負担及び遅延は非常に大きくなるおそれが生じる。一方、未だトラフィックデータ伝送を行っていない（２），（４）に関する移動局に対する上り共有制御チャネルは、（１），（３）に関連するものに比べて重要度は低い。例えば再送制御の肯定応答（ＡＣＫ）が誤って判断されると、同じ内容のデータ伝送が繰り返され、無駄なトラフィックが増え、システムに悪影響を与えてしまうが、移動局のバッファ状態が誤って判断されてもさほど大きな悪影響は生じない。更に、（２），（４）に関する移動局の数は（１），（３）に関する移動局の数よりはるかに多くなる可能性がある。このような観点から、本実施例では、（１），（３）に関連する移動局に対してはＣＱＩベースのＴＰＣが行われ、瞬時的なフェージング変動にも対応可能な正確な送信電力制御が行われる。そして、（２），（４）に関連する移動局に対してはスローＴＣＰが行われ、瞬時的なフェージングは補償されず、平均的に信号品質が維持されるような緩慢な送信電力制御が行われる。これにより実施例１，２で説明されたＣＱＩベースのＴＣＰを効率的に使用することができる。

図８は本発明の第５実施例による上り共有データチャネルの無線リソース割当例を示す。図８に示される各手順は基地局で実行される。本実施例では、実際にトラフィックデータを上り共有データチャネルで伝送している移動局が存在している。この移動局は、実施例４の図７の（３）の情報項目を含む上り共有制御チャネルやパイロットチャネル等を基地局に送信している。基地局はこの移動局から送信されたパイロットチャネルを受信し、図８のフローはステップ１０に進む。

ステップ１０ではパイロットチャネルの受信品質がＣＱＩ情報として測定される。

ステップ１２では測定されたＣＱＩ情報及び移動局から受信した送信電力情報に基づいて、その移動局用の上り共有データチャネルの帯域が決定される。本実施例では使用可能な帯域は複数の周波数ブロックに分割され、周波数ブロックの各々には１以上のサブキャリアが含まれる。典型的には本発明は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式の無線通信システムに使用される。周波数ブロックは周波数チャンク又は単にチャンク（ｃｈｕｎｋ）とも呼ばれる。１以上の周波数チャンクはリソースの割当単位、再送単位、符号化の単位等の様々な基準に使用されてもよい。本実施例では１つの周ハウスチャンクがリソースの割当単位に設定されている。

図９（Ａ）〜（Ｄ）は帯域を割り当てる際に考察される複数の候補を示す。各図の横軸は周波数ｆに対応し、縦軸は電力Ｐに対応させることができる。図９（Ａ）に示されているように１０ＭＨｚの帯域が２．５ＭＨｚの４つの周波数チャンクに分けられている。図８のステップ１２では、移動局の送信電力情報から導出された電力閾値Ｐ_ｔｈを上回る電力になり、なるべく広い帯域を占めるようにリソースが決定される。例えば、移動局から通知された移動局の送信電力について、電力閾値Ｐ_ｔｈと周波数チャンクの関係が図９の各図に示されるようになったとする。この場合、図９（Ａ），（Ｂ）に示されるようなリソース割当は、電力が閾値に満たないのでこの２つの候補は除外される。図９（Ｃ），（Ｄ）に示されるものは何れも電力の閾値を超えるが、図９（Ｃ）に示されるものの方が広い周波数帯域を占めるので、それが最適なリソース割当方法として決定される。

図８のステップ１４では、ステップ１２で決定された電力に対応するＭＣＳ番号が選択される。

ステップ１６ではステップ１４で導出されたＭＣＳ番号、ステップ１２で決定された帯域（周波数チャンクを指定する情報）及び送信電力等に関する情報が、下りの共有制御チャネルを介して移動局に通知される。これにより、移動局は上り共有データチャネルを適切に送信することができる。本実施例によれば図１０に示されるように瞬時的なフェージングに対処するために適応変復調符号化（ＡＭＣ）方式が採用され、図示の例ではＴＴＩ毎にＭＣＳ番号が適応的に更新されている。平均的な受信ＳＩＲを目標値に近づけるスローＴＣＰに加えて、ＡＭＣを適用することで上り共有データチャネルの伝送品質を向上させることができる。

第１乃至第５実施例では上りリンクの送信電力制御が説明されたが、本発明の第６実施例では下りリンクの共有制御チャネルの送信電力方法が説明される。図１１は、本発明の一実施例による送信電力制御方法を示すフローチャートである。ステップ１１２に示されるように、基地局は配下の移動局に共通パイロットチャネルを送信している。共通パイロットチャネルは全移動局に共通に伝送される点で、上りリンクで移動局毎に送信されるパイロットチャネルと異なる。ステップ１１４では移動局は受信した共通パイロットチャネルに基づいて受信信号品質をＣＱＩ情報として測定する。下りのデータ伝送を行う移動局は、測定したＣＱＩ情報をステップ１１６で上り共有制御チャネルで基地局に報告する。ステップ１１８では基地局は報告されたＣＱＩ情報に基づいて下り共有制御チャネルの送信電力を決定する。図１２に示されるようなＣＱＩ情報と送信電力との対応関係が事前に用意されている。ステップ１２０にて基地局はステップ１１８で決定された電力で下り共有制御チャネルを送信する。このように移動局で測定されたＣＱＩ情報に基づいて下り共有制御チャネルの送信電力を決定することができる（便宜上この方法を「ＣＱＩベースの下りＴＣＰ」と呼ぶことにする）。

図１３は下りの共有制御チャネルに含まれてもよい情報項目を示す。これらの情報項目は、下りリンクに関する制御情報（左列）及び上りリンクに関する制御情報（右列）に大別される。また、図中左側に示されるようにこれらの制御情報は物理レイヤに関するもの（上側）とレイヤ２（Ｌ２）に関するもの（下側）に大別される。下りリンクに関する制御情報には、復調情報、スケジューリング情報、再送制御情報（ＨＡＲＱ）が含まれてもよい。復調情報にはチャンク割当情報、データ変調情報及びトランスポートブロックサイズ情報が含まれてもよい。チャンク割当情報は、その移動局宛の下りの共有データチャネルに割り当てられる周波数チャンクを指定する情報である。データ変調情報はその共有データチャネルに適用される変調方式を指定する情報であり、ＭＣＳ番号で特定されてもよい。トランスポートブロックサイズ情報は伝送されるビット数を示し、符号化率に関連付けることができ、ＭＣＳ番号で特定されてもよい。スケジューリング情報には移動局を識別する識別情報が含まれてもよい。再送制御情報は伝送されるパケットのプロセス番号、冗長形式を示す情報及び新規データインジケータを含んでもよい。新規データインジケータはパケットが新規のパケットであるか或いは再送されたパケットであるかを示す指標である。

上りリンクに関する制御情報には、送信電力制御ビット、送信タイミング制御ビット、衝突許容型チャネルの応答ビット、スケジューリング情報及び再送制御情報（ＨＡＲＱ）等が含まれてもよい。送信電力制御ビット及び送信タイミング制御ビットは、上りの共有データチャネルを伝送する際の送信電力及び送信タイミングを示し、これらは基地局によるスケジューリングで決定されて通知されたものである。衝突許容型チャネル（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ−Ｂａｓｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）はスケジューリングなしに移動局から基地局へ送信してもよいチャネルであり、他の移動局との間で衝突が生じるかもしれないチャネルである。衝突許容型チャネルは、共有データチャネルのスケジューリングを要求する予約パケットや、サイズの小さなトラフィックデータや制御データを含む高速アクセスチャネル（Ｆａｓｔ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）等でもよい。移動局から送信された衝突許容型チャネルが基地局で適切に受信されたか否かを示す応答情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）が、応答内容として制御情報に含まれる。スケジューリング情報は移動局の識別情報、チャンク割当情報、データ変調情報及びトランスポートブロックサイズ等を含んでもよい。これらは下りリンクで説明済みのものと同様であるが、上りリンクに関する情報である点が異なる。再送制御情報（ＨＡＲＱ）は移動局から基地局へ伝送された内容が適切に基地局で受信されたか否かを示す情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を含む。

下りリンクに関する制御情報（左側）を受信する移動局は、下りの共有データチャネルで実際にトラフィックデータを受信している。従ってこの種の移動局の数はせいぜい割当可能な最大ユーザ数であるので、膨大な数ではない。従って移動局毎にＣＱＩベースの下りＴＰＣを用いて下りの共有制御チャネルの電力が制御されてもよい。或いは複数の移動局の内で最もＣＱＩの悪い移動局に対する「ＣＱＩベースの下りＴＰＣ」が他の移動局にも同様に適用されてもよい。一方、上りリンクに関する制御情報（右側）を受信する移動局には、現在又は将来に上りの共有データチャネルでトラフィックデータの送信を希望する移動局も含まれる。この内、下りリンクに関する制御情報を受信する移動局については下りの場合と同様に移動局毎にＣＱＩベースの下りＴＰＣを用いた電力制御がなされてもよいし、いずれか１つのＣＱＩの悪い移動局に対する「ＣＱＩベースの下りＴＰＣ」が他の移動局にも同様に適用されてもよい。しかしながら、下りのトラフィックデータを現在も将来も受信しない移動局（上りのデータ伝送しか希望しない移動局も含まれる）は多数存在するかもしれない。また、このような移動局は受信したパイロットチャネルの受信品質をＣＱＩ情報として基地局に報告しなくてもよいので、ＣＱＩベースの下りＴＰＣを行うことは困難である。本実施例ではこのような移動局については一定値に固定された電力で共有制御チャネルが送信される。

図１４は本実施例による電力制御の一例を示す。この例では、５ユーザのうち、ユーザ＃１〜＃３は下りのトラフィックデータを受信しているユーザである。従ってユーザ＃１に対する下り共有制御チャネルは、ＣＱＩベースの下りＴＰＣで制御されてもよく、その送信電力はＰ_１で示されている。ユーザ＃２，＃３についても同様に、ＣＱＩベースの下りＴＰＣで別々に制御されてもよく、その送信電力はＰ_２，Ｐ_３で示されている。或いは、これら３ユーザの中で最も悪いＣＱＩを報告している移動局についての送信電力制御が他の移動局に適用されてもよい。この場合の送信電力Ｐ_α（α＝１，２又は３）はユーザ＃１〜＃３に共通する。また、図示の例では５ユーザの残りのユーザ＃４，＃５は下りのトラフィックデータの受信を行わないユーザであり、これらの移動局に対する下り共有制御チャネルは固定された電力Ｐ_ＦＩＸで送信される。

ところで、送信機から送信されるデータは符号化され、変調され、無線リソースにマッピングされ、送信シンボル（例えばＯＦＤＭシンボル）に変換されて送信される。符号化は誤り訂正能力をもたせるために行われ、畳み込み符号化やターボ符号化等が行われてもよい。符号化を行う単位はチャンク毎でもよいし、複数のチャンク分のデータがまとめて符号化されてもよい。本実施例に関しては、同じ送信電力制御が行われるデータを単位として符号化が行われることが望ましい。例えば送信電力制御がユーザ毎に行われるならば、符号化もユーザ毎に行われることが望ましい。送信電力制御が３ユーザまとめて行われるならば、３ユーザ分のデータがまとめて符号化されることが望ましい。

例えば図１４で説明された状況で、ユーザ＃１，＃２，＃３の３ユーザのリソース割当が図１５（１）に示されるようになっていたとする。ユーザ＃１には１チャンクが割り当てられ、ユーザ＃２には３チャンクが割り当てられ、ユーザ＃３には４チャンクが割り当てられている。符号化はユーザ毎に行われ、図中太い線で囲まれた３つの範囲内のデータが別々に符号化される。これらのデータについては３ユーザ別々に「ＣＱＩベースの下りＴＰＣ」で制御され、送信電力はそれぞれＰ_１，Ｐ_２，Ｐ_３で示される。図１５（２）も同様にユーザ毎に符号化及び電力制御がなされる様子を示すが、チャンクの割当の様子が異なる。図１５（３）に示される例では、３ユーザ分のデータがまとめて符号化され、いずれか１つのユーザに関する制御法（ＣＱＩベースの下りＴＰＣ）が他のユーザにも適用される。送信電力はＰ_αで示され（α＝１，２又は３）、最悪のＣＱＩを報告するユーザに関する送信電力である。なお、ユーザ数や符号化でまとめる単位は一例に過ぎず、様々な数が採用されてもよい。一般に符号化の単位が大きくなるほど誤り訂正能力を高めることができるが、演算負担は増大する傾向がある。従って図１５（１）に示される例では符号化及び復号化の演算負担が少なくて済み、送信電力は過不足がなく最適に制御される。これに対して図１５（３）に示される例では符号化及び復号化の演算負担は大きくなるが、それだけ大きな誤り訂正能力を期待でき、しかも３ユーザのうち２人については電力が過剰になるのでデータの高品質化を期待できる。このように処理の簡易化を図ることや、高品質化を図ることを強化する観点からは、本実施例のように符号化の１単位に含まれるデータについて同一の電力制御を適用することが望ましい。

本発明の一実施例による基地局の概略ブロック図を示す。 本発明の一実施例による移動局の概略ブロック図を示す。 本発明の一実施例による送信電力制御方法を示すフローチャートである。 ＣＱＩ，ＭＣＳ番号及び送信電力の対応関係の一例を示す図である。 ＣＱＩ，ＭＣＳ番号及び送信電力の対応関係の一例を示す図である。 パイロットチャネルのマッピング例を示す図である。 上りリンクの共有制御チャネルに含まる情報項目を示す図である。 上り共有データチャネルのリソース割当例を示す図である。 帯域を割り当てる際に考察される複数の候補を示す。 ＡＭＣの動作原理に関する説明図である。 本発明の一実施例による送信電力制御方法を示すフローチャートである。 受信品質と送信電力の対応関係を例示する図である。 下りリンクの共有制御チャネルに含まる情報項目を示す図である。 本発明の一実施例による電力制御の一例を示す図である。 無線リソース及び符号化の単位を示す図である。

符号の説明

１１ 変調及び符号化部
１２ 多重部
１３ 無線部
１４ 送信電力決定部
２１ 無線部
２２ 分離部
２３ 復調及び復号化部
２４ パイロットチャネル処理部

Claims (15)

1. 上りリンクの既知信号の受信品質に基づいて移動局の送信電力を導出する手段と、
   導出された送信電力を移動局に通知する手段と、
   通知された内容に従って移動局が送信した制御チャネルを受信する手段とを有し、
   下りリンクで既知信号及び送信電力を移動局に通知し、
   移動局及び基地局間の平均的な伝搬損失に基づいて移動局で導出された電力で送信された上りリンクの既知信号が受信され、
   上りリンクのトラフィックデータを送信している移動局には、過去の上りリンクの既知信号に基づいて導出された電力で現在の上りリンクの制御チャネルを送信させることを特徴とする基地局。
2. 未だ上りリンクのトラフィックデータを送信していない移動局には、前記平均的な伝搬損失に基づいて導出された電力で上りリンクの制御チャネルを送信させることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 上りリンクの既知信号の受信品質と、制御チャネルが満たすべき受信品質との関係から移動局が変更すべき送信電力の相対的な電力量が導出される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
4. 上りリンクの既知信号の受信品質と、該既知信号の送信電力値との関係から移動局が変更すべき送信電力の絶対的な電力量が導出される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
5. 前記伝搬損失は、下りリンクの既知信号の受信品質及び送信電力値から導出される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
6. シンボルのマッピングパターンが一定である第１の既知信号及びシンボルのマッピングパターンが可変である第２の既知信号の双方又は一方が受信される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
7. 移動局がトラフィックデータを送信するのに使用可能な周波数チャンク及び移動局の送信電力を決定する手段を更に有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
8. 送信電力が所定の閾値を越え且つより多くの周波数チャンクが使用されるように、送信電力及び周波数チャンクが決定される
   ことを特徴とする請求項７記載の基地局。
9. 基地局が上りリンクの既知信号の受信品質に基づいて移動局が変更すべき送信電力を導出する場合に、導出された送信電力を下りリンクで受信する手段と、
   通知された内容に従って送信電力を変更し、制御チャネルを送信する手段とを有し、
   下りリンクで既知信号と送信電力値を受信し、
   移動局及び基地局間の平均的な伝搬損失に基づいて送信電力を導出し、
   導出された送信電力で上りリンクの既知信号を送信し、
   上りリンクのトラフィックデータを送信している場合、過去の上りリンクの既知信号に基づいて基地局によって導出された送信電力で現在の上りリンクの制御チャネルを送信することを特徴とする移動局。
10. 未だ上りリンクのトラフィックデータを送信していない場合、前記平均的な伝搬損失に基づいて導出された電力で上りリンクの制御チャネルを送信することを特徴とする請求項９に記載の移動局。
11. シンボルのマッピングパターンが一定である第１の既知信号及びシンボルのマッピングパターンが可変である第２の既知信号の双方又は一方を送信する
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の移動局。
12. 上りリンクの既知信号の受信品質に基づいて移動局の送信電力を導出するステップと、
    導出された送信電力を移動局に通知するステップと、
    通知された内容に従って移動局が送信した制御チャネルを受信するステップとを有し、
    下りリンクで既知信号及び送信電力を移動局に通知し、
    移動局及び基地局間の平均的な伝搬損失に基づいて移動局で導出された電力で送信された上りリンクの既知信号が受信され、
    上りリンクのトラフィックデータを送信している移動局には、過去の上りリンクの既知信号に基づいて導出された電力で現在の上りリンクの制御チャネルを送信させることを特徴とする電力制御方法。
13. 未だ上りリンクのトラフィックデータを送信していない移動局には、前記平均的な伝搬損失に基づいて導出された電力で上りリンクの制御チャネルを送信させることを特徴とする請求項１２に記載の電力制御方法。
14. 基地局が上りリンクの既知信号の受信品質に基づいて移動局が変更すべき送信電力を導出する場合に、導出された送信電力を下りリンクで受信するステップと、
    通知された内容に従って送信電力を変更し、制御チャネルを送信するステップとを有し、
    下りリンクで既知信号と送信電力値を受信し、
    移動局及び基地局間の平均的な伝搬損失に基づいて送信電力を導出し、
    導出された送信電力で上りリンクの既知信号を送信し、
    上りリンクのトラフィックデータを送信している場合、過去の上りリンクの既知信号に基づいて基地局によって導出された送信電力で現在の上りリンクの制御チャネルを送信することを特徴とする電力制御方法。
15. 未だ上りリンクのトラフィックデータを送信していない場合、前記平均的な伝搬損失に基づいて導出された電力で上りリンクの制御チャネルを送信することを特徴とする請求項１４に記載の電力制御方法。

Images