JP4835465B2 - 無線通信システムおよび端末 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信において、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）を採用する無線通信方式であって、セルラ通信を実現する方式に関わる。

無線通信の高速化、大容量化を目的として、ＯＦＤＭを採用する無線通信方式の研究開発が進んでいる。ＯＦＤＭは、伝送するデータを周波数領域で生成し、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により時間領域の信号に変換して無線信号として送信する。受信側では、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により、時間領域から周波数領域の信号に変換して元の情報を取り出す。

通信を行う際には、基地局の受ける干渉電力を制御するため、端末が基地局に信号を送信するための上り回線における端末の送信電力制御が必要となる。

標準化団体であるＩＥＥＥ８０２．２０では、ＯＦＤＭをベースとした無線通信方式が提案されており、非特許文献１では、上記無線通信方式の上り送信電力制御方法が定義されている。

標準化団体である３ＧＰＰでは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）として、ＯＦＤＭをベースとした無線通信方式が提案されており、非特許文献２では、上記無線通信方式の上り送信電力制御方法が定義されている。

標準化団体である３ＧＰＰ２では、ＵＭＢ（Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ）として、ＯＦＤＭをベースとした無線通信方式が提案されており、非特許文献３では、上記無線通信方式の上り送信電力制御方法が定義されている。

ＩＥＥＥ８０２．２０やＵＭＢにおける端末の上り送信電力制御では、特定の制御信号を送信するためのチャネル（複数の種類が存在する）に対しては、所定の受信電力が得られるように、基地局が送信電力を決定して端末に指示を行う。一方、ユーザデータや音声など、上記特定の制御信号に属さない情報を送信するためのＯＦＤＭデータチャネルに対しては、各セクタの干渉状況を示す指標ＯＳＩ（Ｏｔｈｅｒ Ｓｅｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）に応じて、端末がＴ２Ｐ（Ｔｒａｆｆｉｃ‐ｔｏ‐Ｐｉｌｏｔ）ゲインを増減することで、ＯＦＤＭ信号の送信電力を調整する。ここで、セクタとは、ビームによる基地局の論理的な分割単位であり、端末は直接的にはセクタと通信を行う。また、Ｔ２Ｐゲインとは、パイロット送信電力に対するＯＦＤＭデータチャネル送信電力の大きさを示し、ＯＦＤＭのサブキャリア当りの送信電力、すなわち電力スペクトル密度で定義される。

まず各セクタが、干渉電力および熱雑音電力を計測し、これらを用いてＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｖｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ）を計算する。ここで、ＩｏＴとは、各セクタが受信する、自セクタをＲＬＳＳ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｌｉｎｋ Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｓｅｃｔｏｒ）としない端末からの干渉電力と、雑音電力の比である。ＲＬＳＳとは、端末が上り回線でデータを送信しようとするセクタである。

各セクタは、計算したＩｏＴから、干渉状況を０、１、２の３状態に判定し、これをＯＳＩとして端末に通知する。ここで、ＯＳＩ＝０は干渉が小さい、ＯＳＩ＝１は干渉が大きい、ＯＳＩ＝２は干渉が非常に大きい状況を示す。

また、ＯＳＩは、Ｆ‐ＯＳＩＣＨ（Ｆｏｒｗａｒｄ ＯＳＩ Ｃｈａｎｎｅｌ）やＦ‐ＦＯＳＩＣＨ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｆａｓｔ ＯＳＩ Ｃｈａｎｎｅｌ）などを通じて、セクタから端末に通知される。

端末は、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔで規定されるセクタから送信されるＯＳＩを検出し、ＯＳＩが０ならばＴ２Ｐゲインを増加し、ＯＳＩが１もしくは２ならばＴ２Ｐゲインを減少する方針で動作する。ここで、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔとは、端末が予め定めた、ＲＬＳＳを除く近隣セクタからなる集合である。

詳細には、端末は、ＯＳＩの値が０であれば、電力を上げる確率を求め、その確率に従って、電力を上げるか、変化させないかのいずれかを決定する。ＯＳＩが１の場合には、電力を下げる確率を求め、その確率に従って、電力を下げるか、変化させないかのいずれかを決定する。これらの電力の増減の確率は、端末の現在の送信電力、および基地局における干渉への寄与の大きさを反映して計算される。ＯＳＩが２の場合には、常に電力を下げるという決定を下す。電力増加、減少、増減なしの決定には、予め定められた３つの判定値がそれぞれ対応している。

ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに属するそれぞれのセクタについて、上記の判定値を求めると、端末は、距離が近いセクタの寄与が大きくなるよう、判定値を各セクタから端末までの伝搬減衰で重み付けした平均を求める。

この値をＤｗとしたとき、Ｄｗがある閾値以下なら、端末はＴ２Ｐゲインを一定量減少させる。また、Ｄｗが別のある閾値以上なら、端末はＴ２Ｐゲインを一定量増加させる。Ｄｗがどちらの条件も満たさない場合は、端末はＴ２Ｐゲインを変化させない。上記のような動作を行うことで、セル中心に近い端末のサブキャリア当りの送信電力が高く、セル中心から離れた端末のサブキャリア当りの送信電力が低くなるように、端末の送信電力を制御することができる。

ＩＥＥＥ Ｃ８０２．２０−０６／０４ ３ＧＰＰ ＴＲ ２５．８１４ Ｖ７．０．０ （２００６‐０６） ３ＧＰＰ２ Ｃ３０−２００６０７３１−０４０Ｒ４

ＯＦＤＭをベースとした無線通信方式における代表的な上り電力制御方式の第１の課題として、電力の増減の方針が、確率に基づいて、電力増加、減少、変化なしの３通りのいずれかに決定されるため、必ずしも所望の動作を行わないことが挙げられる。

例えば、ある端末のＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに含まれるセクタが３つあり、そのうちの２つのセクタでＯＳＩ＝１、残りの１つのセクタでＯＳＩ＝０であったとする。この場合、端末は２つのセクタに干渉している可能性があるため、電力を下げることが望ましい。

しかし、確率を用いると、ＯＳＩ＝１である２つのセクタでともに、基地局からの電力減少の要求を無視する形で、電力を変化させないという決定が下され、一方でＯＳＩ＝０であるセクタで電力を上げるという決定が下される可能性がある。

これらの重み付け平均が閾値を超えると、本来は電力を下げるのが望ましいにも関わらず、端末は電力を上げてしまう。

セクタ当りの端末の数が多い状況では、少数の端末で上記の動作があったとしても、統計効果によってセクタ全体としては干渉が抑制される方向に動作することができる。

しかし、セクタ当りの端末の数が少ない場合には、統計効果が働かないため、上記の動作によって干渉状況が悪化する。

また、ＯＦＤＭをベースとした無線通信方式における代表的な上り電力制御方式の第２の課題として、電力の変動が大きくなることが挙げられる。例えば、ある端末のＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔのセクタの干渉電力が、ＯＳＩ＝０とＯＳＩ＝１の閾値付近にあっても、ＯＳＩ＝０であれば、端末は決められた量だけＴ２Ｐゲインを増加させる可能性がある。

このような状況で仮に端末が送信電力を増加させると、閾値を大きく上回る干渉が発生して、再度送信電力を下げる必要が生じ、結果的に送信電力が大きく変動することになる。

上述の目的を達成するために、本発明に係る無線通信システムでは、複数の基地局と複数の端末とを備え、上記基地局は、受信した干渉電力の強度を上記端末に通知する手段を有し、上記端末は、上記基地局のうちデータ送信先でない基地局から通知される干渉電力の強度（ＯＳＩ）を参照して、上記基地局のうちデータ送信先である基地局にデータを送信するための送信電力を制御する手段を有し、上記送信電力を制御する手段は、端末の現在の送信電力と、端末及びデータ送信先でない基地局の間の伝搬減衰とに応じて可変な、送信電力の増減の判定値を算出し、送信電力の増減量を、上記送信電力の増減の判定値に応じて可変に制御することを特徴とする。

また、上記端末は、データ送信先でない基地局との間の伝搬減衰を測定する手段と、上記干渉電力の強度が小さい場合には、現在の送信電力と上記伝搬減衰に応じて可変な電力の増加を指示する判定値を出力し、上記干渉電力の強度が大きい場合には、現在の送信電力と上記伝搬減衰に応じて可変な電力の減少を指示する判定値を出力する手段と、を備えることを特徴とする。

また、上記端末は、上記送信電力の増減の方針の強度判定値に応じて可変な、１回の送信電力の調整における電力の増減量を出力する手段を有することを特徴とする。

また、上記端末は、セクタｉにおける電力増減の判定値（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉ）として、干渉電力の強度が小さい場合には、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを、予め定められた値であるＵｐＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅと電力増減の確率であるＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの積として出力し、干渉電力の強度が大きい場合には、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを、予め定められた値である−ＤｎＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅと電力増減の確率であるＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの積として出力する手段を備えることを特徴とする。

また、上記端末は、上記基地局のうちデータ送信先でない基地局に属するセクタについてＤｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを求め、上記複数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを伝搬減衰で重み付けして平均値Ｄｗを算出し、Ｄｗが正の値の場合、送信電力を増加させ、Ｄｗが負の値をとる場合、送信電力を減少させることを特徴とする。

また、上記端末は、上記Ｄｗが正の値の場合には、送信電力の増加量を、予め定められた値であるＲＤＣＨＧａｉｎＵｐとＤｗの積として算出される値とし、Ｄｗが負の値の場合には、送信電力の減少量を、予め定められた値であるＲＤＣＨＧａｉｎＤｎとＤｗの積として算出される値とすることを特徴とする。

そして、本発明に係る端末は、データ送信先でない基地局から通知される干渉電力の強度（ＯＳＩ）を参照し、データ送信先である基地局にデータを送信するための送信電力を、現在の送信電力と、データ送信先でない）基地局の間の伝搬減衰とに応じて可変な、送信電力の増減の判定値を算出し、送信電力の増減量を、上記送信電力の増減の判定値に応じて可変に制御することを特徴とする。

本発明によれば、あるセクタからの要求を無視することなく、全ての近隣セクタのＯＳＩおよび干渉への影響を考慮して電力の増減を決定するので、端末が干渉状況を悪化させる方向に電力制御を行うといった問題を、解決することができる。

また、本発明によれば、電力の増減量を、現在の送信電力や近隣セクタにおける干渉への影響に応じて変化させることができる。このため、端末の送信電力が収束し、近隣セクタの干渉の強度が許容限界付近にある場合に、端末の送信電力の変動を抑制することができる。

さらに、上記の２つの効果により、端末の送信電力のＯＳＩに対する追従性が向上する。

以下、本発明を適用した第１の実施例について、図１から図９を用いて説明する。

ＯＦＤＭセルラ無線通信システムは、一般には、図１に示すように、複数の基地局装置と複数の端末装置から構成される。基地局装置１０１および１０２は、有線回線によってネットワーク１０３に接続する。端末装置１０４は無線回線によって基地局装置１０１に接続し、ネットワーク１０３との通信が可能な仕組みになっている。

ＯＦＤＭセルラ基地局における各セクタは、自セクタに宛てて通信を行っている端末からの受信信号や、他のセクタに宛てて通信を行っている端末からの干渉信号、および熱雑音を受信している。

各セクタの基地局装置は、干渉電力と熱雑音電力を測定しており、これらの比をとることで、各セクタにおけるＩｏＴを得る。

各セクタは、計算したＩｏＴから、自らの受信する干渉の強さを、ＯＳＩとして０、１、２の３段階で判定する。ＯＳＩ＝０は干渉電力が小さい状況を示し、各セクタにおける干渉源となる端末が送信Ｔ２Ｐゲインを増加させてもよいと通知することを目的とする数値である。

ＯＳＩ＝１およびＯＳＩ＝２は干渉電力が大きい状況を示し、各セクタにおける干渉源となる端末に送信Ｔ２Ｐゲインを減少するように求めることを目的とする数値である。

特に、ＯＳＩ＝２は干渉が非常に大きい状況を示しており、各セクタにおける干渉源となる端末に対して、送信Ｔ２Ｐゲインを強制的に下げさせることを意図している。各セクタは、Ｆ‐ＯＳＩＣＨを通じてＯＳＩを端末に通知する。

Ｆ−ＯＳＩＣＨは、プリアンブルの中に含まれている。プリアンブルとは、端末が基地局を捕捉できるよう、基地局から定期的に送信される信号である。具体的には、図２に示すように、プリアンブルの第６および第７ＯＦＤＭシンボルが用いられ、ＯＳＩの値が変調の位相に対応している。

端末は、Ｆ‐ＯＳＩＣＨを通じて、複数のセクタからのＯＳＩを受信している。しかし、ある端末からの送信信号は、その端末から遠いセクタほど、無線区間における伝搬減衰が大きくなるため、干渉電力への寄与が小さくなる。

そこで、端末は、伝搬減衰がある閾値より小さい近隣セクタ群を、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔとして予め定めておき、これに属するセクタからのＯＳＩのみを監視する。

図１においては、基地局装置１０１が端末装置１０４のＲＬＳＳである。また、基地局装置１０２が端末装置１０４のＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔの一つとなっているものとする。

図５は、基地局装置１０１および１０２の構成図であり、いずれも、アンテナ５０１、ＲＦ処理部５０２、通信処理部５０３、ネットワークインタフェース５０４およびＭＰＵ５０５からなる。

図６は、端末装置１０４の構成図であり、アンテナ６０１、ＲＦ処理部６０２、通信処理部６０３、アプリケーションインタフェース６０４およびＭＰＵ６０５からなる。

図７は、本発明の第１の実施例における通信手順を示したシーケンス図である。

基地局装置１０２は、定期的にＯＳＩを決定し（手順７０１）、プリアンブルにより端末に通知する（手順７０２）。

ここで、手順７０１を、図８を用いてより詳細に説明する。基地局装置１０２は、ＲＦ処理部５０２において、熱雑音電力および端末装置からの干渉電力を測定する。

熱雑音電力の測定は、一定周期で設けられた、端末から基地局への信号送信を禁止する期間に行う方法が、３ＧＰＰ２ Ｃ３０−２００６１０３０−０７３により提案されている。あるいは、熱雑音を運用中にＲＦ処理部５０２で測定する代わりに、事前の試験にて測定した熱雑音の値をメモリに保管し、運用中はそれを参照する形にしても良い。

次いで、通信処理部５０３において、測定した熱雑音電力および干渉電力からＩｏＴを計算し、その値を０、１、２の３段階で評価してＯＳＩとする。ＯＳＩの値は、プリアンブルの第６、第７ＯＦＤＭシンボルの位相に変換され、その位相がＲＦ処理部５０２の変調処理部に設定される。

端末装置１０４では、ＲＬＳＳおよびＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに含まれる各セクタから、プリアンブルを受信すると、上りデータ送信用のチャネルであるＲ−ＯＤＣＨ（Ｒｅｖｅｒｓｅ ＯＦＤＭ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ）のＴ２Ｐゲインを更新する（手順７０３）。

ここで、手順７０３を、図９を用いてより詳細に説明する。端末装置１０４は、ＲＦ処理部６０２において、ＲＬＳＳおよびＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに含まれる各セクタから受信したＦ−ＡＣＱＣＨ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）の受信電力を測定する。ここで、Ｆ−ＡＣＱＣＨは、図２に示すプリアンブルの第５ＯＦＤＭシンボルに含まれる。一方で、端末装置１０４は、ＲＦ処理部６０２および通信処理部６０３において、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに含まれる各セクタから受信したプリアンブルから、ＯＳＩを取得する。

通信処理部６０３では、上記により得られたＦ−ＡＣＱＣＨの受信電力、ＯＳＩおよび現在の送信電力を用いて、Ｔ２Ｐゲインを算出する。得られたＴ２Ｐゲインは、ＲＦ処理部のパワーアンプ（ＰＡ）部に設定される。

ここで、Ｔ２Ｐゲインの算出について、図３および図４を用いて説明する。図３および図４は、端末において、受信したＯＳＩからＴ２Ｐゲインを決定する処理を説明するためのフロー図である。

端末は、まず、現在のＴ２ＰゲインＲＤＣＨＧａｉｎから、以下の計算式により変数ａを計算する（手順３０１）。

ａ＝（ｍｉｎ（ＲＤＣＨＧａｉｎ，ＲＤＣＨＧａｉｎＭａｘ）−ＲＤＣＨＧａｉｎＭｉｎ）／（ＲＤＣＨＧａｉｎＭａｘ−ＲＤＣＨＧａｉｎＭｉｎ）
ここで、ＲＤＣＨＧａｉｎＭａｘ，ＲＤＣＨＧａｉｎＭｉｎは、ＲＤＣＨＧａｉｎが取り得る最大値、最小値であり、いずれも予め定められた値である。ａは０から１までの値をとり、ＲＤＣＨＧａｉｎが大きくなるに従って大きくなる。

次に、端末は、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに属するあるセクタ（以下、セクタｉとする）におけるＯＳＩを検出し、ＯＳＩ＝０またはＯＳＩ＝１であれば、セクタｉの伝搬減衰とＲＬＳＳの伝搬減衰との比ＣｈａｎＤｉｆｆ＿ｉを求める（手順３０２）。

ここで、伝搬減衰は、対象となるセクタから受信したＦ−ＡＣＱＣＨの受信電力と送信電力の比として求められる。ＣｈａｎＤｉｆｆ＿ｉが大きいほど、セクタｉの伝搬減衰が大きくなり、端末がセクタｉに及ぼす影響が小さくなる。

次に、求めたＣｈａｎＤｉｆｆ＿ｉから、以下の計算式により変数ｂを計算する（手順３０３）。

ｂ＝（ｍｉｎ（ＣｈａｎＤｉｆｆ＿ｉ，ＣｈａｎＤｉｆｆＭａｘ）−ＣｈａｎＤｉｆｆＭｉｎ）／（ＣｈａｎＤｉｆｆＭａｘ−ＣｈａｎＤｉｆｆＭｉｎ））
ここで、ＣｈａｎＤｉｆｆＭａｘ，ＣｈａｎＤｉｆｆＭｉｎは、ＣｈａｎＤｉｆｆ＿ｉが取り得る最大値、最小値であり、いずれも予め定められた値である。ｂは０から１までの値をとり、ＣｈａｎＤｉｆｆが大きくなるに従って大きくなる。なお、ＯＳＩ＝２であれば、上記のＣｈａｎＤｉｆｆ＿ｉおよびｂの計算は不要である。

次に、端末は、電力の増減の確率であるＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉを求める。ＯＳＩ＝０であれば、ＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉは以下の計算式を用いて計算される（手順３０４）。

ＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉ＝ｍａｘ（ＵｐＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄＭｉｎ，（１−ａ）＊ｂ）
ここで、ＵｐＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄＭｉｎは、ＯＳＩ＝０のときのＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの最小値であり、予め定められた値である。このとき、ＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉは、０から１までの値をとり、現在の端末の送信電力が大きくなるに従って小さくなり、またセル境界に近づくに従って小さくなる性質を有する。

ＯＳＩ＝１であれば、ＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉは以下の計算式を用いて計算される（手順３０５）。

ＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉ＝ｍａｘ（ＤｎＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄＭｉｎ，ａ＊（１−ｂ））
ここで、ＤｎＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄＭｉｎは、ＯＳＩ＝１のときのＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの最小値であり、予め定められた値である。このとき、ＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉは、０から１までの値をとり、現在の端末の送信電力が大きくなるに従って大きくなり、またセル境界に近づくに従って大きくなる性質を有する。

ＯＳＩ＝２であれば、ＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉ＝１とする（手順３０６）。

次に、セクタｉにおける電力増減の判定値であるＤｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを求める。具体的には、ＯＳＩ＝０であれば、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉをＵｐＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅとＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの積とし（手順３０７）、ＯＳＩ＝１またはＯＳＩ＝２であれば、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを−ＤｎＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅとＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの積とする（手順３０８）。

ここで、ＵｐＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅ、ＤｎＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅは予め定められた値であり、それぞれＴ２Ｐゲインの増加、減少を要求することを意味する。これにＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉを乗ずることにより、現在の端末の送信電力ならびに近隣セクタへの影響を反映した、セクタｉにおける電力の増減の要求の強さを表すことができる。

端末は、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに属する全てのセクタについてのＤｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを求めると、それらをＣｈａｎＤｉｆｆ＿ｉで重み付けして平均を取る（手順４０１）。

この値をＤｗとするとき、端末は、Ｄｗの値に応じて、Ｔ２Ｐゲインの増減量を求める。端末は、Ｄｗが正の値をとる場合には、ＲＤＣＨＧａｉｎＵｐとＤｗの積で求められる量だけＴ２Ｐゲインを増加させ（手順４０２）、Ｄｗが負の値をとる場合には、ＲＤＣＨＧａｉｎＤｎとＤｗの積で求められる量だけＴ２Ｐゲインを減少させる（手順４０３）。

ここで、ＲＤＣＨＧａｉｎＵｐおよびＲＤＣＨＧａｉｎＤｎはそれぞれ予め定められたＴ２Ｐゲインの増減量の基準値である。これにＤｗを乗ずることにより、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに属するセクタ全体としての電力増減の要求の強さに応じて、電力の増減量を調整することが可能になる。

端末は、決定したＴ２Ｐゲインや、制御チャネルを送信するためのＣＤＭＡ信号のパイロット電力などに基づいて、ＯＦＤＭサブキャリアの送信電力を決定する。

本発明では、上述のように、近隣セクタの干渉電力の強度に応じて、電力の増減の容易さを計算し、その容易さに比例する判定値を設定し、判定値の加重平均を求めている。そして、Ｔ２Ｐゲインの増減幅が判定値の加重平均に比例する関係となる。このため、電力の増減の方針を確率に基づいて行う場合では達成し得ない送信電力を上げてよい状況において確実に電力を上げるという効果、および、端末の送信電力がある水準の値に収束した状態での電力変動を抑制するという効果、が得られる。

端末装置１０４は、Ｒ−ＯＤＣＨを使用する上りトラフィックが発生すると、Ｒ−ＲＥＱＣＨ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を用いて、上記トラフィックのための周波数・時間リソースの割り当てをＲＬＳＳの基地局装置１０１に要求する（手順７０４）。

Ｒ−ＲＥＱＣＨは、端末の送信データのバッファ量などの情報を含んでいる。なお、Ｒ−ＲＥＱＣＨは制御信号を送信するチャネルであるため、その送信電力は、手順７０３にて決定した値ではなく、別途基地局により決定された値が用いられる。

端末からＲ−ＲＥＱＣＨを受信した基地局装置１０１は、端末装置１０４に対して割り当てる周波数・時間リソースを決定し、これをもとに、リソース割り当て情報メッセージＲＬＡＭ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｌｉｎｋ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ Ｍｅｓｓａｇｅ）を作成する。

ＲＬＡＭは、端末が上り回線で使用するサブキャリア情報やパケットフォーマット情報を基地局から端末に通知するメッセージであり、Ｆ−ＳＣＣＨ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を用いて基地局装置１０１から端末装置１０４に送信される（手順７０５）。

端末装置１０４では、手順７０３にて設定された送信Ｔ２Ｐゲインに従って送信電力が設定され、ＲＬＡＭで通知されたリソースを用いて基地局装置１０１に上記上りトラフィックのパケットを送信する（手順７０６）。

本実施例１の効果を、シミュレーションによる実験結果により示す。シミュレーションでは、図１４に示す条件の下で、非特許文献３に記載の方式、および本発明の方式の２種類の上り送信電力制御を適用し、Ｒ−ＯＤＣＨを用いる上りトラフィックのパケットをランダムに送信した。

図１５は、ある端末におけるＴ２Ｐゲインの変動を示したグラフである。これによれば、本発明の方式は、非特許文献３の方式と比較して、送信電力の変動が抑制されている。また、１０００フレーム目から６０００フレーム目までの平均送信電力は、非特許文献３の方式では２．７０９ｄＢ、本発明の方式では２．６４８ｄＢと、両者でほぼ同じ値であるが、同じ区間の分散（真値）は、非特許文献３の方式では０．１２７２０であるのに対し、本発明の方式では０．０４６９と、大幅に小さな値となっている。このことからも、本発明方式が送信電力の変動を抑制する効果を有することが示されている。

上述のように、本実施例１では、端末が、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔの全てのセクタについて、電力の増減の容易さを計算し、送信電力を決定しているため、近隣セクタの干渉状況に適した電力での上りデータ送信が可能になるという作用効果が生じている。

本発明を適用した第２の実施例について、図１０から図１３を用いて説明する。

第２の実施例は、第１の実施例と比較して、基地局装置１０１、基地局装置１０２および端末装置１０４の装置構成は同じであるが、内部で動作するプログラムが異なっている。

図１０は、本発明の第２の実施例における通信手順を示したシーケンス図である。

基地局装置１０２は、定期的にＯＳＩを決定し（手順１００１）、プリアンブルにより端末に通知する（手順１００２）。ここで、手順１００１の詳細は、第１の実施例における手順７０１と同一である。

端末装置１０４では、ＲＬＳＳおよびＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに含まれる各セクタから、プリアンブルを受信すると、Ｔ２Ｐゲインの基準値を更新し（手順１００３）、Ｒ−ＯＤＣＨによりＲＬＳＳの基地局装置１０１に通知する（手順１００４）。

ここで、手順１００３を、図１１を用いてより詳細に説明する。端末装置１０４は、ＲＦ処理部６０２において、ＲＬＳＳおよびＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに含まれる各セクタから受信したＦ−ＡＣＱＣＨの受信電力を測定する。一方で、端末装置１０４は、ＲＦ処理部６０２および通信処理部６０３において、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに含まれる各セクタから受信したプリアンブルから、ＯＳＩを取得する。

通信処理部６０３では、上記により得られたＦ−ＡＣＱＣＨの受信電力、ＯＳＩおよび現在の送信電力を用いて、図３および図４に示した手順に従い、Ｔ２Ｐゲインの基準値を算出する。得られたＴ２Ｐゲインの基準値は、データパケットのＭＡＣヘッダに設定される。

基地局装置１０１は、手順１００４にてＴ２Ｐゲインの基準値が通知されると、その内部に保持されている基準値を、通知された値に更新する（手順１００５）。

ここで、手順１００５について、図１２を用いてより詳細に説明する。基地局装置１０１は、手順１００４にて受信したＲ−ＯＤＣＨを、ＲＦ処理部５０２にて復調した後、通信処理部５０３にて復号処理を行い、ＭＡＣヘッダに含まれるＴ２Ｐゲインの基準値を取り出す。得られた基準値は、通信処理部内のメモリに格納される。

端末装置１０４は、Ｒ−ＯＤＣＨを使用する上りトラフィックが発生すると、Ｒ−ＲＥＱＣＨを用いて、上記トラフィックのための周波数・時間リソースの割り当てをＲＬＳＳの基地局装置１０１に要求する（手順１００６）。

基地局装置１０１は、リソース割り当て、および所要ＣＩＲを表すｐＣｏＴ（ｐｉｌｏｔ Ｃａｒｒｉｅｒ ｏｖｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の決定を行い（手順１００７）、その結果をＲＬＡＭを用いて端末装置１０４に通知する（手順１００８）。

ここで、手順１００７を、図１２を用いてより詳細に説明する。基地局装置１０１は、手順１００６にて受信したＲ−ＲＥＱＣＨを、ＲＦ処理部５０２にて復調した後、通信処理部５０３にて復号処理を行い、端末が要求するリソース量を取り出す。

次いで、基地局装置１０１は、得られたリソース要求量と、手順１００５にて保持していたＴ２Ｐゲインの基準値を用いて、リソースの割り当ておよびスケジューリングを行うとともに、ｐＣｏＴを算出する。

端末装置１０４は、手順１００８にて基地局からｐＣｏＴを通知されると、送信Ｔ２Ｐゲインを設定し（手順１００９）、基地局に上記上りトラフィックのパケットを送信する（手順１０１０）。

ここで、手順１００９を、図１３を用いてより詳細に説明する。端末装置１０４は、手順１００８にて受信したＲＬＡＭ、Ｆ−ＩＯＴＣＨおよびＦ−ＰＱＩＣＨに対し、それぞれＲＦ処理部５０２にて復調した後、通信処理部５０３にて復号処理を行い、ｐＣｏＴおよびその他必要なパラメータを取り出す。

次いで、通信処理部５０３にて、得られたパラメータを用いて、送信Ｔ２Ｐゲインを計算し、その値をＲＦ処理部５０２のＰＡに設定する。
（上述のように、本実施例２では、端末が、ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔの全てのセクタについて、電力の増減の容易さを計算し、送信電力の基準値を基地局に通知する。そして、基地局が、端末に適用すべき送信電力を決定し、通知している。基地局では、端末から通知された送信電力の基準値を、端末の送信電力の決定に加え、送信レートの決定にも使用する。本実施例２を用いることにより、送信電力と送信レートの両方について、近隣セクタの干渉状況に適した上りデータ送信が可能になるという作用効果が生じている。

本発明によれば、特にＯＦＤＭＡをベースとするセルラ通信において、上り回線の送信電力制御を最適化して、通信品質の劣化を防止することができる。

ＯＦＤＭセルラシステムの構成図。 プリアンブルのフォーマット。 本発明における端末のＴ２Ｐゲイン決定処理の前半部分を示すフロー図。 本発明における端末のＴ２Ｐゲイン決定処理の後半部分を示すフロー図。 基地局装置のブロック図。 端末装置のブロック図。 第１の実施例における各装置間の通信手順を示すシーケンス図。 第１の実施例および第２の実施例におけるＲＬＳＳでないセクタの基地局装置の内部の信号の流れを示すブロック図。 第１の実施例における端末装置の内部の信号の流れを示すブロック図。 第２の実施例における各装置間の通信手順を示すシーケンス図。 第２の実施例におけるＲＬＳＳの基地局装置の内部の信号の流れを示すブロック図。 第２の実施例における端末装置の、Ｔ２Ｐゲイン基準値決定のときの内部の信号の流れを示すブロック図。 第２の実施例における端末装置の、送信Ｔ２Ｐゲイン決定のときの内部の信号の流れを示すブロック図。 シミュレーションの条件。 ある端末におけるＴ２Ｐゲインの変動を示したグラフ。

符号の説明

１０１…ＲＬＳＳの基地局装置
１０２…ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに属するセクタの基地局装置
１０３…ネットワーク
１０４…端末装置
３０１…変数ａを計算するステップ。
３０２…伝搬減衰比ＣｈａｎＤｉｆｆ＿ｉを計算するステップ。
３０３…変数ｂを計算するステップ。
３０４…ＯＳＩ＝０のときにＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉを求めるステップ。
３０５…ＯＳＩ＝１のときにＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉを求めるステップ。
３０６…ＯＳＩ＝２のときにＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉを求めるステップ。
３０７…ＯＳＩ＝０のときにＤｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを求めるステップ。
３０８…ＯＳＩ＝１またはＯＳＩ＝２のときにＤｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを求めるステップ。
４０１…Ｄｗを計算するステップ。
４０２…Ｔ２Ｐゲインを増加させるステップ。
４０３…Ｔ２Ｐゲインを減少させるステップ。
５０１…基地局のアンテナ。
５０２…基地局のＲＦ処理部。
５０３…基地局の通信処理部。
５０４…基地局のネットワークインタフェース。
５０５…基地局のＭＰＵ。
６０１…端末のアンテナ。
６０２…端末のＲＦ処理部。
６０３…端末の通信処理部。
６０４…端末のネットワークインタフェース。
６０５…端末のＭＰＵ。
７０１…ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに属する基地局がＯＳＩを決定するステップ。
７０２…ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに属する基地局が端末にＯＳＩを通知するステップ。
７０３…端末が送信Ｔ２Ｐゲインを更新するステップ。
７０４…端末が上りデータ送信のための周波数・時間リソースをＲＬＳＳの基地局に要求するステップ。
７０５…ＲＬＳＳの基地局が上りデータ送信のための周波数・時間リソースの割当結果をを端末に通知するステップ。
７０６…端末がＲＬＳＳの基地局にデータを送信するステップ。
１００１…ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに属する基地局がＯＳＩを決定するステップ。
１００２…ＯＳＩＭｏｎｉｔｏｒＳｅｔに属する基地局が端末にＯＳＩを通知するステップ。
１００３…端末がＴ２Ｐゲインの基準値を更新するステップ。
１００４…端末がＴ２Ｐゲインの基準値をＲＬＳＳの基地局に通知するステップ。
１００５…ＲＬＳＳの基地局がＴ２Ｐゲインの基準値を更新するステップ。
１００６…端末が上りデータ送信のための周波数・時間リソースをＲＬＳＳの基地局に要求するステップ。
１００７…ＲＬＳＳの基地局がｐＣｏＴを決定するステップ。
１００８…ＲＬＳＳの基地局が上りデータ送信のための周波数・時間リソースの割当結果をを端末に通知するステップ。
１００９…端末が送信Ｔ２Ｐゲインを決定するステップ。
１０１０…端末がＲＬＳＳの基地局にデータを送信するステップ。

Claims (9)

1. 無線通信システムであって、
   複数の基地局と複数の端末とを備え、
   上記基地局は、受信した干渉電力の強度を上記端末に通知する手段を有し、
   上記端末は、データ送信先でない基地局との間の伝搬減衰を測定する手段と、
   上記基地局のうちデータ送信先でない基地局から通知される干渉電力の強度（ＯＳＩ）を参照して、上記基地局のうちデータ送信先である基地局にデータを送信するための送信電力を制御する手段と、を有し、
   上記送信電力を制御する手段は、
   上記基地局のうちデータ送信先でない基地局に属するセクタについてセクタｉにおける電力増減の判定値（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉ）を求め、
   干渉電力の強度が小さい場合には、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを、予め定められた値であるＵｐＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅと電力増減の確率であるＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの積として出力し、
   干渉電力の強度が大きい場合には、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを、予め定められた値である−ＤｎＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅと電力増減の確率であるＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの積として出力し
   上記複数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを伝搬減衰で重み付けして平均値Ｄｗを算出し、
   Ｄｗが正の値の場合、送信電力を増加させ、Ｄｗが負の値をとる場合、送信電力を減少させること
   を特徴とする無線通信システム。
2. ＯＦＤＭセルラ無線通信システムであることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 上記端末は、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉに基づいて、１回の送信電力の調整における電力の増減量を出力する手段を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 上記端末は、
   上記Ｄｗが正の値の場合には、送信電力の増加量を、予め定められた値であるＲＤＣＨＧａｉｎＵｐとＤｗの積として算出される値とし、
   Ｄｗが負の値の場合には、送信電力の減少量を、予め定められた値であるＲＤＣＨＧａｉｎＤｎとＤｗの積として算出される値とすることを特徴とする請求項１記載の無線通信
   システム。
5. データ送信先でない基地局との間の伝搬減衰を測定し、
   データ送信先でない基地局から通知される干渉電力の強度（ＯＳＩ）を参照し、
   データ送信先である基地局にデータを送信するための送信電力を、
   データ送信先でない基地局に属するセクタにおける電力増減の判定値（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉ）について、
   干渉電力の強度が小さい場合には、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを、予め定められた値であるＵｐＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅと電力増減の確率であるＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの積として出力し、 干渉電力の強度が大きい場合には、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを、予め定められた値である−ＤｎＤｅｃｉｓｉｏｎＶａｌｕｅと電力増減の確率であるＤｅｃｉｓｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｉの積として出力し、
   上記複数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉを伝搬減衰で重み付けして平均値Ｄｗを算出し、
   Ｄｗが正の値の場合、送信電力を増加させ、Ｄｗが負の値をとる場合、送信電力を減少させる送信電力制御を行うこと、
   を特徴とする端末。
6. ＯＦＤＭセルラ無線通信を行うことを特徴とする請求項５記載の端末。
7. Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｉに基づいて、１回の送信電力の調整における電力の増減量を出力する手段を有することを特徴とする請求項６記載の端末。
8. 上記Ｄｗが正の値の場合には、送信電力の増加量を、予め定められた値であるＲＤＣＨＧａｉｎＵｐとＤｗの積として算出される値とし、
   Ｄｗが負の値の場合には、送信電力の減少量を、予め定められた値であるＲＤＣＨＧａｉｎＤｎとＤｗの積として算出される値とすることを特徴とする請求項５記載の端末。
9. 端末と基地局との間で無線通信を行う無線通信方法であって、
   前記端末のうち第一の端末から前記第一の端末のデータ送信先でない前記基地局である第一の基地局が受信する干渉電力の強度を測定し、
   第一の端末と、前記第一の基地局との間の伝搬路減衰を測定し、
   前記干渉電力の強度と、前記伝搬路減衰と、前記第一の端末がデータ送信先である前記基地局である第二の基地局にデータを送信する送信電力とに基づいて、前記送信電力の増減を制御する、ことを特徴とする無線通信方法。