JP4867850B2

JP4867850B2 - 送信電力制御方法および送信電力制御装置

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Publication number: JP4867850B2
Application number: JP2007212891A
Authority: JP
Inventors: 真也溝口
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-08-17
Also published as: JP2009049644A

Description

本発明は、無線通信システムの移動体において、複数の信号をコード多重して送信するときの最大送信電力を制御する送信電力制御方法および装置に関する。

一般に、移動体通信では、複数の異なる情報を伝送するチャネルを同一時間に多重して無線回線で伝送する方式がある。このような方式の一つとして３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で検討されているＷ−ＣＤＭＡ方式がある（例えば特許文献１，２参照）。そして、この方式では、移動体から基地局への上りリンクでのデータ送信を行うときには、ユーザデータをＩ信号とし、制御データをＱ信号としてＱＰＳＫ直交変調を行い、コード多重して送信する。このとき、３ＧＰＰ規格であるＴＳ３４．１２１の５．２Ａ章には、ユーザデータのゲインファクタβdと制御データのゲインファクタβcとの比率βc／βdに応じて最大送信電力を段階的に減少することが許容されている。このため、移動体では、比率βc／βdが大きくなるに従って送信電力を減少させる。これにより、通信機の消費電力を減少させることができ、送信電力を一定に保持した場合に比べて通信時間の延長が可能となっている。また、比率βc／βdが大きくなるに従って、送信信号の平均電力に対してピーク電力が発生する確率が高くなる。これに対し、比率βc／βdに応じて送信電力を減少させることによって、送信回路内の電力増幅器に対する負荷の増加を防ぐ事ができる。

特開２００５−２５２３８８号公報特開２００３−３０４１９５号公報

ところで、３ＧＰＰ規格のＴＳ２５．２１４では、ゲインファクタβd，βcは、ネットワークから通知される値を使用する方法、またはネットワークから通知される複数のパラメータに基づいて算出する方法のうちいずれかの方法を用いて設定される。特に、最大送信電力性能を評価するときには、３ＧＰＰ規格のＴＳ３４．１０８では、後者のように、複数のパラメータに基づいてゲインファクタβd，βcを算出しなければならない旨を規定している。また、ゲインファクタβd，βcを算出方法は、３ＧＰＰ規格のＴＳ２５．２１４によって決められている。しかし、実際に３ＧＰＰ規格に基づいてゲインファクタβd，βcを算出すると、ネットワークから指示された値と実際の算出値とが相違することがある。このため、移動体は、誤ったゲインファクタβd，βcの算出値に基づいて不用意に送信電力を設定すると、例えば送信電力を段階的に切換える境界でゲインファクタβd，βcの誤認が生じたときには、送信電力を過度に低下させてしまうことがある。この結果、通信が不安定になると共に、十分な通信が可能となる通信エリアが狭くなり、通信品質が劣化するという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ゲインファクタの算出値に誤認が生じたときでも、送信電力が過度に低下するのを防ぐことができる送信電力制御方法および装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、データ伝送のための第１の伝送チャネルおよび制御情報を伝送するための第２の伝送チャネルの各信号をコード多重して送信するときに、第１，第２の各伝送チャネルの信号に対する重み付けを行う第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdに基づいて最大送信電力を複数段階に低減する送信電力制御方法であって、前記第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdを演算する工程と、第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdの演算結果が１３／１５となるときに、第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdが１２／１５となったときと同じ最大送信電力を設定する工程とを備える構成としている。

請求項２の発明は、データ伝送のための第１の伝送チャネルおよび制御情報を伝送するための第２の伝送チャネルの各信号をコード多重して送信するときに、第１，第２の各伝送チャネルの信号に対する重み付けを行う第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdに基づいて最大送信電力を複数段階に低減する送信電力制御装置であって、前記第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdを演算し、第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdの演算結果が１３／１５となるときに、第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdが１２／１５となったときと同じ最大送信電力を設定する構成としている。

請求項１，２の発明によれば、３ＧＰＰ規格に従って第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdを演算し、第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdの演算結果が１３／１５になるか否かを判定する。そして、比率βc／βdの演算結果が１３／１５になるときには、ネットワークから指示された比率βc／βdは１２／１５である可能性がある。

一方、比率βc／βdが１２／１５となる場合と１３／１５となる場合とでは、最大送信電力が切換わる。即ち、比率βc／βdが１２／１５となる場合に比べて、１３／１５となる場合には、最大送信電力が減少する。このため、ネットワークから指示された比率βc／βdが１２／１５となる場合に、比率βc／βdの演算結果が１３／１５と誤認したときには、最大送信電力を過度に低下させてしまう虞れがある。

そこで、本発明では、比率βc／βdの演算結果が１３／１５になるときには、強制的に比率βc／βdが１２／１５となったときと同じ最大送信電力を設定する。これにより、３ＧＰＰ規格に従って比率βc／βdを演算した結果、ネットワークの指示と異なって比率βc／βdを１３／１５であると誤認しても、最大送信電力は比率βc／βdが１２／１５となったときと同じ値に設定することができる。この結果、最大送信電力が過度に低下するのを防止することができ、通信の安定化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態による送信電力制御装置を移動体の無線通信装置に適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、本実施の形態に用いる上りリンクＤＰＣＨ（Dedicated Physical Channel）のフレーム構成を、図１に示す。

１無線フレーム（１０ｍｓ）は復号処理の参照単位であり、１５個のタイムスロットによって構成される。各スロットについて、ユーザデータ（データ信号）を伝送する第１の伝送チャネルとしてのＤＰＤＣＨ（Dedicated Physical Data Channel）と、制御データを伝送する第２の伝送チャネルとしてのＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Channel）が定められる。ＤＰＤＣＨは上位レイヤで生成されたデータの伝送のために使用されるチャネルであり、ＤＰＤＣＨが１つ、複数、または存在しない、の３通りの場合がある。ＤＰＣＣＨは物理レイヤでの制御データを伝送するためのチャネルであり、どのような形態においても必ず１本存在する。この制御データには、同期検波でのチャネル推定に用いる既知のパターンであるパイロットビット、送信電力制御コマンド（ＴＰＣ：Transmission Power Control）、フィードバック情報（ＦＢＩ）、伝送フォーマット組合せ識別子（ＴＦＣＩ：Transport Format Combination Indicator）が含まれる。ＦＢＩは、各種ダイバーシチの制御のために端末から基地局に対して送信される情報を含む。ＴＦＣＩは、上りリンクのＤＰＤＣＨの受信フレームにいくつのトランスポートチャネルが多重されているか、各トランスポートチャネルがどのトランスポートフォーマットを利用しているかを示す情報である。

なお、本実施の形態では、受信品質情報と受信データの受信判定結果を基地局に送信するために、ＨＳ-ＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Channel for HS-DSCH）チャネルを、従来のＷ-ＣＤＭＡ上りチャネルにコード多重して送信する。

図２に、本実施の形態による無線通信装置の上りリンクシステムの概略構成を示す。Ｗ−ＣＤＭＡシステムでは、チャネライゼーションコードとスクランブリングコードの２種類の符号を用いて拡散が行われる。チャネライゼーションコードとしては、ＯＶＳＦ（Orthogonal Variable Spreading Factor）コードを用い、該ＯＶＳＦコードは、異なる拡散率のマルチシンボルレート信号を相互に干渉することなく多重することを可能とする直交符号のセットである。上りリンクのスクランブリングコードはユーザに固有な複素符号である。

そして、演算器１〜３は、ＤＰＤＣＨ、ＤＰＣＣＨ、ＨＳ−ＤＰＣＣＨの各チャネルの信号（実数の系列）をＯＶＳＦコードを用いて拡散処理する。演算器４〜６は、拡散処理後の各チャネルの信号に対して、第１，第２，第３のゲインファクタ（ゲインパラメータ）βd，βc，βhsによる重み付けを行う。ここで、ゲインファクタβd，βc，βhsは、送信電力比に相当する重み計数を示し、その値は４ビットで指定（量子化）される。このため、ゲインファクタβd，βc，βhsが１５となったときは、設定されたＤＰＣＣＨおよび単数もしくは複数のＤＰＤＣＨのうち、瞬間的にみて最大となる送信電力に対応する。

また、加算器７は、ゲインファクタβc，βhsで重み付けされたＤＰＣＣＨ、ＨＳ−ＤＰＣＣＨの信号を加算する。そして、複素マッピング部８は、ゲインファクタβdで重み付けされたＤＰＤＣＨの信号をＩブランチとし、加算器７で加算されたＤＰＣＣＨ、ＨＳ−ＤＰＣＣＨの信号をＱブランチとしてＱＰＳＫ直交変調による処理を行い、複素数の系列を生成する。

演算器９は、複素マッピング部８の出力をスクランブリングコードを用いて再度拡散処理する。この演算器９の出力は、フィルタ１０により所定の帯域幅に帯域制限されて、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１１によりアナログ信号に変換された後に、変調部１２の直交変調器にて所望の周波数に変換する。この変調された信号は、自動利得制御回路（ＡＧＣ）１３を介して電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier）１４で電力増幅され、アンテナ（図示せず）を経由して無線送信される。

制御部１５は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）を有し、メモリ１６内の制御プログラムおよびデータを利用して、システム各部の制御を行う。また、制御部１５は、後述の最大送信電力の制御処理を行い、基地局から通知された各パラメータ（βdref，βcref，ＲＭi，Ｎi，Ｌref，Ｌj）を用いてゲインファクタβd，βcを算出し、比率βc／βdに応じて最大送信電力を制御する。本実施の形態では、制御部１５は、例えばＡＧＣ１３に出力する制御信号を用いてアンテナ端における最大送信電力を制御する。

なお、ＨＳ-ＤＰＣＣＨは、ＤＰＤＣＨのマルチコード数に応じてＩ相、Ｑ相のどちらに割り当てられるかが変わる。例えばＤＰＤＣＨが１本の場合には、ＨＳ−ＤＰＣＣＨは、Ｑ相に割り当てられ、ＤＰＣＣＨとコード多重される。また、制御部１５は、基地局から通知される他のパラメータを用いてゲインファクタβhsを算出するが、詳細については省略する。

本実施の形態による無線通信装置の上りリンクシステムは上述のような構成を有するもので、次に図３を参照しつつ制御部１５による最大送信電力の制御処理について説明する。

まず、最大送信電力の制御処理を開始すると、ステップ１では、３ＧＰＰ規格のＴＳ２５．２１４に従って、制御部１５は、上位レイヤとしての基地局から通知された各パラメータ（βdref，βcref，ＲＭi，Ｎi，Ｌref，Ｌj）を用いて、ゲインファクタβd，βcを算出する。ゲインファクタβd，βcの算出方法を詳述すると次のようになる。

ゲインファクタβd，βcの算出には、トランスポートチャネル（ＴｒＣＨ）毎に上位レイヤ（例えば基地局）よって予め指定されるレートマッチング値ＲＭiを使用する。任意の伝送フォーマット組合せ（ＴＦＣ）に対して、リファレンスのゲインファクタとして、βdrefとβcrefが上位レイヤから与えられる。そのリファレンスコンビネーションに対して、各トランスポートチャネル（ＴｒＣＨ）の番号をｉとし、各トランスポートチャネルｉの符号化処理後のデータ長を計算してその値をＮrefiとし、トランスポートチャネルｉに対するレートマッチング値をＲＭiとする。このとき、制御部１５は、以下の数１の式に基づいて、リファレンスコンビネーションに対する各トランスポートチャネルｉのレートマッチング処理前のデータ長ＲＭi×Ｎrefiの総和Ｋrefを求める。

同様に、ｊ番目の伝送フォーマット組合せ（ＴＦＣj）を選択した後に、以下の数２の式に基づいて、実際に送信しようとするＴＦＣjに対する各トランスポートチャネルｉのレートマッチング処理前のデータ長ＲＭi×Ｎjiの総和Ｋjを求める。

次に、基準ＴＦＣのＤＰＤＣＨの数をＬrefとし、ｊ番目のＴＦＣに使用されるＤＰＤＣＨの数をＬjとして、以下の数３の式に基づいてゲインファクタβd，βcを決定するための係数Ａjを演算する。

計算の結果、Ａj＞１の場合はβd＝１かつβc≦１／Ａjの範囲で最大のものを表１より選択する。一方、Ａj≦１の場合はβc＝１かつβd≧Ａjの範囲で最小のものを以下の表１より選択する。以上により、ゲインファクタβd，βcが求まる。

ゲインファクタβd，βcの値は、必ずどちらかが１５となると共に、ＤＰＤＣＨおよびＤＰＣＣＨの電力値の相対比を示している。また、ゲインファクタβd，βcはユーザデータ量に応じて変化するパラメータであり、ユーザデータ量が多くなるとゲインファクタβdは１５に近くなり、ユーザデータ量が少なくなるとゲインファクタβdは０（零）に近くなり、ユーザデータがない場合は０となる。ユーザデータ量が変化しない場合はゲインファクタβd，βcは変化しない。

次に、ステップ２では、算出したゲインファクタβd，βcを演算器４，５に入力し、送信信号に反映させる。具体的には、演算器４，５を用いて、ユーザデータ（ＤＰＤＣＨの信号）と制御データ（ＤＰＣＣＨの信号）にそれぞれゲインファクタβd，βcを乗算して重み付けを行う。

次に、ステップ３では、算出したゲインファクタβd，βcの比率βc／βdが１３／１５か否かを判定する。そして、ステップ３で「ＮＯ」と判定したときには、比率βc／βdは１３／１５と一致せず、異なる値となっている。このため、ステップ４に移行して、制御部１５は、従来技術と同様に比率βc／βdが最大送信電力を切換えるポイントに該当しているか否かを判断する。具体的には、比率βc／βdが、１２／１５と１３／１５との間で変化したか否か、または１５／８と１５／７との間で変化したか否かを判定する。

そして、ステップ４で「ＮＯ」と判定したときには、最大送信電力の切換ポイントに該当していないから、ステップ５に移って最大送信電力の設定を現在の値に維持する。一方、ステップ４で「ＹＥＳ」と判定したときには、最大送信電力の切換ポイントに該当しているから、ステップ６に移って、比率βc／βdに基づいて、以下の表２に従って最大送信電力を設定する。即ち、１／１５≦βc／βd≦１２／１５ではケース１として最大送信電力を最大値に設定し、１３／１５≦βc／βd≦１５／８ではケース２として最大送信電力を中間の値に設定し、１５／７≦βc／βd≦１５／０ではケース３として最大送信電力を最小値に設定する。

なお、ケース１〜３での最大送信電力の許容値は、無線通信装置の電力等級（Power Class）に応じて異なる。例えば、送信電力が大きな無線通信装置ではクラス３の値が設定され、送信電力が小さい無線通信装置ではクラス４の値が設定されるものである。

一方、ステップ３で「ＹＥＳ」と判定したときには、比率βc／βdは１３／１５と一致している。このとき、算出した比率βc／βdは、ネットワークの要求では１２／１５と設定したのに対し、誤って１３／１５が算出された可能性が高い。このため、ステップ７に移行して、制御部１５は、最大送信電力を強制的に表２中のケース１の値に切換える。また、もし既にケース１の値に設定されていたときには、制御部１５は、現在の最大送信電力の値をそのまま維持する。

そして、制御部１５は、以上の最大送信電力の制御処理をフレーム毎に行い、各フレームの最大送信電力を制御する。

本実施の形態による無線通信装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、無線通信装置から基地局に向けてデータ（アップリンクデータ）を送信するときには、各トランスポートチャネルＴｒＣＨの送信フォーマット組合せＴＦＣを決定してＴｒＣＨのエンコード処理、ＴｒＣＨの多重処理を経て、ユーザデータをＤＰＤＣＨと定義して送信処理を行う。

このとき、制御部１５では、ネットワークから通知される各パラメータ（βdref，βcref，ＲＭi，Ｎi，Ｌref，Ｌj）を用いて、ゲインファクタβd，βcを算出する。そして、制御部１５は、この算出したゲインファクタβd，βcに基づいて、最大送信電力を決定し、この最大送信電力に応じた制御信号をＡＧＣ１３に向けて出力する。これにより、制御部１５は、ＡＧＣ１３を用いてアンテナ端における最大送信電力を制御する。

然るに、本実施の形態では、制御部１５は、３ＧＰＰ規格に従ってゲインファクタβd，βcの比率βc／βdを演算し、ゲインファクタβd，βcの比率βc／βdの演算結果が１３／１５になるか否かを判定する。そして、比率βc／βdの演算結果が１３／１５になるときには、ネットワークから指示された比率βc／βdは１２／１５である可能性がある。

例えば、ネットワークから無線通信装置に設定するゲインファクタβd，βcの比率βc／βdの設定値を２／１５から１５／２まで変化させたときに、３ＧＰＰ規格に従ってゲインファクタβd，βcの比率βc／βdを実際に算出した。この結果を図４に示す。

図４に示すように、比率βc／βdの設定値が１０／１５から１５／１１までの範囲では、理想的な計算結果（図４中に白丸印で図示）と実際の計算結果（図４中に黒三角印で図示）との間で算出値が異なることが分かる。ここで、算出値の異なる比率βc／βd（１０／１５〜１５／１１）のうち最大送信電力が切換るのは、比率βc／βdの設定値が１２／１５となるときだけである。即ち、従来技術のように、比率βc／βdの算出値だけに基づいて最大送信電力を設定した場合には、比率βc／βdの設定値が１２／１５となるときだけ、最大送信電力が誤って設定されることになる。

具体的に説明すると、比率βc／βdの設定値が１２／１５となるときに、その算出値は１３／１５となっている。また、比率βc／βdが１２／１５となるときには、最大送信電力はケース１の値に設定されるのに対し、比率βc／βdが１３／１５となるときには、最大送信電力はケース２の値に設定され、最大送信電力が切換わる。このため、従来技術のように、比率βc／βdの算出値に基づいて最大送信電力を設定した場合には、比率βc／βdの設定値が１２／１５となるときに、誤った算出値の１３／１５に基づいて、最大送信電力を減少させることになる。

この結果、図５中に破線（三角印のプロット）で示すように、従来技術では、比率βc／βdの設定値が１２／１５となるときに、誤って最大送信電力を減少させる。本実施の形態による無線通信装置では、例えば最大送信電力をケース１の２２ｄＢｍから２１ｄＢｍに低下させる。これにより、ケース１の送信電力の下限値（最小値）で無線通信装置が動作するから、通信が不安定になるという問題が生じる。特に、ノート型パソコン等に用いる無線通信装置では、送信電力に十分なマージンを確保することができず、上述のような問題が生じ易い傾向がある。

そこで、本実施の形態では、比率βc／βdの演算結果が１３／１５になるときには、強制的に比率βc／βdが１２／１５となったときと同じケース１の最大送信電力を設定する。これにより、図５中に実線（白丸印のプロット）で示すように、３ＧＰＰ規格に従って比率βc／βdを演算した結果、ネットワークの指示と異なって比率βc／βdを１３／１５であると誤認しても、最大送信電力は比率βc／βdが１２／１５となったときと同じケース１の値を設定することができる。この結果、最大送信電力が過度に低下するのを防止することができるから、通信の安定化を図ることができると共に、通信エリアの狭小化を防ぐことができ、良好な通信品質を確保することができる。

本発明の実施の形態に用いる上りリンクＤＰＣＨのフレーム構成を示す図である。本発明の実施の形態による無線通信装置を示すブロック図である。図２中の制御部による最大送信電力の制御処理を示す流れ図である。ゲインファクタの比率の設定値と算出値との関係を示す特性線図である。ゲインファクタの比率の設定値と最大送信電力との関係を示す特性線図である。

符号の説明

１〜６演算器
７加算器
８複素マッピング部
１３自動利得制御回路（ＡＧＣ）
１４電力増幅器（ＰＡ）
１５制御部

Claims

データ伝送のための第１の伝送チャネルおよび制御情報を伝送するための第２の伝送チャネルの各信号をコード多重して送信するときに、第１，第２の各伝送チャネルの信号に対する重み付けを行う第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdに基づいて最大送信電力を複数段階に低減する送信電力制御方法であって、
前記第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdを演算する工程と、
第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdの演算結果が１３／１５となるときに、第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdが１２／１５となったときと同じ最大送信電力を設定する工程とを備えてなる送信電力制御方法。
データ伝送のための第１の伝送チャネルおよび制御情報を伝送するための第２の伝送チャネルの各信号をコード多重して送信するときに、第１，第２の各伝送チャネルの信号に対する重み付けを行う第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdに基づいて最大送信電力を複数段階に低減する送信電力制御装置であって、
前記第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdを演算し、
第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdの演算結果が１３／１５となるときに、第１，第２のゲインファクタβd，βcの比率βc／βdが１２／１５となったときと同じ最大送信電力を設定する構成としてなる送信電力制御装置。