JP5069604B2 - 無線基地局及び送信電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局及びそれを用いた送信電力制御方法に関するものである。

従来から、キャリア信号を複数の直交するサブキャリアに分割することによって無線基地局と移動局との間での多元接続を実現するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を用いた移動通信システムが知られている。この通信方式の詳細については下記非特許文献１に記載されている。この移動通信システムでは、移動局と無線基地局との間で送信される無線信号において送信電力制御やデータ変調方式を制御する適応変調制御が行われる。
"IEEE Standard for Localand metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed and MobileBroadband Wireless Access Systems Amendment 2: Physical and Medium AccessControl Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands andCorrigendum 1"，IEEE Std， February 2006

しかしながら、上記非特許文献１に開示された通信方式においては、移動局からの上りデータを送信する送信信号に関して、移動局の送信可能な最大送信電力に関わらずに、送信信号内における上りデータの設定方法を割り当てるために、十分な送信電力で上りデータを送信することができず、無線基地局側で受信品質が低下する場合があった。

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、送信信号内の上りデータの設定方法を移動局毎に制御することにより、無線基地局における上りデータの受信品質を向上させることが可能な無線基地局及び送信電力制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の無線基地局は、直交周波数分割多元接続によって移動局との間で上りデータ及び下りデータを送受信する無線基地局において、移動局から予め通知された上りデータを含む無線信号の送信電力値を、該移動局とのコネクションに対応付けて格納する電力値格納手段と、移動局からの無線信号に関する受信信号強度を測定する信号測定手段と、制御対象の移動局とのコネクションに対応する送信電力値を電力値格納手段から読み出し、該送信電力値と制御対象の移動局に関する受信信号強度とに基づいて、制御対象の移動局との間で伝送される無線信号の伝搬損失値を算出する伝搬損失値算出手段と、無線基地局が安定して上りデータを受信するために必要とされる予め記憶された希望受信電力値と伝搬損失値に基づいて、制御対象の移動局から送信されるべき無線信号の送信電力値を示す希望送信電力値を算出し、希望送信電力値と、移動局から送信される上りデータの、無線フレーム内の周波数軸上で分散されたサブチャネル上で時間軸方向に割り当てられる符号量と、によって決まる制御対象の移動局からの上りデータを送信するための総送信電力値が、所定の最大送信電力値を超えないように、制御対象の移動局による無線信号内における上りデータの設定方法を制御する上り信号制御手段と、上り信号制御手段によって制御された設定方法に基づいて、制御対象の移動局からの無線信号から上りデータを取り出す上り信号処理手段と、を備える。

或いは、本発明の送信電力制御方法は、直交周波数分割多元接続によって無線基地局と移動局との間で上りデータ及び下りデータを送受信する際の送信電力制御方法において、無線基地局が、移動局から予め通知された上りデータを含む無線信号の送信電力値を、該移動局とのコネクションに対応付けて格納する電力値格納ステップと、無線基地局が、移動局からの無線信号に関する受信信号強度を測定する信号測定ステップと、無線基地局が、制御対象の移動局とのコネクションに対応する送信電力値を読み出し、該送信電力値と制御対象の移動局に関する受信信号強度とに基づいて、制御対象の移動局との間で伝送される無線信号の伝搬損失値を算出する伝搬損失値算出ステップと、無線基地局が、無線基地局が安定して上りデータを受信するために必要とされる予め記憶された希望受信電力値と伝搬損失値に基づいて、制御対象の移動局から送信されるべき無線信号の送信電力値を示す希望送信電力値を算出し、希望送信電力値と、移動局から送信される上りデータの、無線フレーム内の周波数軸上で分散されたサブチャネル上で時間軸方向に割り当てられる符号量と、によって決まる制御対象の移動局からの上りデータを送信するための総送信電力値が、所定の最大送信電力値を超えないように、制御対象の移動局による無線信号内における上りデータの設定方法を制御する上り信号制御ステップと、無線基地局が、上り信号制御ステップによって制御された設定方法に基づいて、制御対象の移動局からの無線信号から上りデータを取り出す上り信号処理ステップと、を備える。

このような無線基地局及び送信電力制御方法によれば、無線基地局により、移動局から予め通知された上りデータ送信時の送信電力値が、移動局とのコネクションごとに保持され、その送信電力値と制御対象の移動局からの無線信号の受信信号強度とから、その無線信号に関する伝搬損失値が計算され、その伝搬損失値に基づいて制御対象の移動局から送信されるべき無線信号の希望送信電力値が算出され、その希望送信電力値に基づいて決まる上りデータを送信するための総送信電力値が最大送信電力値を超えないように、制御対象の移動局の無線信号内における上りデータの設定方法が制御される。それと同時に、制御された上りデータの設定方法に基づいて、制御対象の移動局から送られた無線信号から上りデータが取り出される。これにより、個々の移動局から受信する無線信号の伝搬損失から無線基地局にとって望ましい希望送信電力が予測され、その希望送信電力に基づいて総送信電力値が最大送信電力を超えないような無線信号内の上りデータの設定方法が決定されるので、移動局の送信可能な最大送信電力を考慮して希望送信電力に応じた十分な送信電力で上りデータを送信可能となる結果、無線基地局における上りデータの受信品質を向上させることができる。

上り信号制御手段は、無線信号に設定される無線フレーム内の上りデータの設定領域において、周波数軸上の割当チャネル数を減少させることにより、総送信電力値が所定の最大送信電力値を超えないように制御する、ことが好ましい。

こうすれば、無線フレーム内において上りデータを割り当てる周波数軸方向の領域が減少することにより、上りデータを送信するための送信電力の総量を小さくして総送信電力値を最大送信電力値以下に抑えることができる。

また、上り信号制御手段は、無線信号に設定される無線フレーム内の上りデータの設定領域において、時間軸上の割当符号量を減少させることにより、総送信電力値が所定の最大送信電力値を超えないように制御する、ことも好ましい。

かかる構成を採れば、無線フレーム内において上りデータを割り当てる時間軸方向の領域が減少することにより、上りデータを送信するための送信電力の総量を小さくして総送信電力値を最大送信電力値以下に抑えることができる。

さらに、上り信号制御手段は、無線信号に設定される無線フレーム内の上りデータの変調方式を変更させることにより、総送信電力値が所定の最大送信電力値を超えないように制御する、ことも好ましい。

この場合、無線フレーム内における上りデータの送信電力が小さくて済むような変調方式に変更されることにより、上りデータを送信するための送信電力の総量を小さくして総送信電力値を最大送信電力値以下に抑えることができる。

本発明によれば、送信信号内の上りデータの設定方法を移動局毎に制御することにより、無線基地局における上りデータの受信品質を向上させることができる。

以下、図面とともに本発明による無線基地局及び送信電力制御方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の好適な一実施形態にかかる無線通信システム１の概略構成図である。図１に示すように、本実施形態にかかる無線通信システム１は、無線基地局２と移動局３とを含んで構成されており、IEEE802.16eに準拠した直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を使用して、無線基地局２と移動局３との間で上りデータ及び下りデータを送受信する通信システムである。ＯＦＤＭＡとは、送信キャリアの全帯域を周波数軸上でサブキャリアに分割し、無線信号を複数の狭帯域のサブキャリアの束として伝送するマルチキャリア伝送の一種である。送信キャリアの帯域幅としては、例えば５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚが選択される。ここで、無線通信システム１は、複数の無線基地局と複数の移動局とから構成されていてもよい。

次に、無線基地局２の機能構成について詳細に説明する。

無線基地局２は、受信部１１、送信部１２、信号処理部（上り信号処理手段）１３、無線信号測定部（信号測定手段）１４、マッピング処理部１５、伝搬損失値算出部（伝搬損失値算出手段）１６、電力算出部（上り信号制御手段）１７、上り変調制御部（上り信号制御手段）１８、及び情報格納部（電力値格納手段）１９を有している。

無線基地局２では、複数の移動局３に送信する対象の送信情報（ダウンリンクユーザデータ）がＤＬユーザデータ（下りデータ）として生成され、ＤＬユーザデータは、マッピング処理部１５によって無線フレーム内に設定される。無線フレームは、送信部１２により、ＯＦＤＭＡ用の無線信号に変換された後、外部の移動局３に向けてＯＦＤＭＡを用いて送信される。一方、複数の移動局３からの受信情報（アップリンクユーザデータ）が設定された無線フレームを含む無線信号が、ＯＦＤＭＡを用いて受信部１１により受信される。受信された無線信号は、信号処理部１３によって解析されることにより、無線信号から無線フレームが取り出された後、無線フレームの中からＵＬユーザデータ（上りデータ）が取り出され、復調処理及び誤り訂正復号処理が施されてそれぞれの移動局３からの受信情報に復元される。

ここで、無線基地局２によって送受信される無線フレームの構成について説明する。図２（ａ）には、無線基地局２のマッピング処理部１５が割り当てる無線フレームの時間軸上及び周波数軸上でのデータ配列を概念的に示す。同図に示すように、無線フレームには、サブチャネル論理番号（Subchannel Logical Number）毎に所定の基準でサブチャネルが割り当てられる。詳細には、マッピング処理部１５によって無線基地局２が伝送可能な周波数帯域内において周波数軸上に分散された複数のサブキャリアから複数組のサブキャリア群が選択され、その複数組のサブキャリア群毎にサブチャネル論理番号で識別されるサブチャネルが割り当てられる。そして、無線フレームのサブチャネル上には、時分割多重により各種テータが設定される。

また、無線フレームには、無線基地局２から移動局３に送信する下りデータを格納するダウンリンク部ＤＬと、移動局３から無線基地局２に送信する上りデータを格納するアップリンク部ＵＬとが時間的に分離して割り当てられている。このダウンリンク部ＤＬには、受信側で無線フレームの同期をとるためのプリアンブル部Ｄ_Ｐ、無線基地局２から移動局３に通知するための制御信号が設定される制御データ部Ｄ_Ｃ、及び複数の移動局３向けのＤＬユーザデータを格納するユーザデータ部Ｄ_Ｕ１が配列される。また、アップリンク部ＵＬには、複数の移動局３から無線基地局２向けのＵＬユーザデータを格納するユーザデータ部Ｄ_Ｕ２が配列される。このユーザデータ部Ｄ_Ｕ２には、複数の移動局３から無線基地局２に通知される制御信号も含まれる。

また、図２（ｂ）は、無線フレームの制御データ部Ｄ_Ｃの時間軸上でのデータ配列をより詳細に示す概念図である。同図に示すように、制御データ部Ｄ_Ｃは、無線フレームに使用されるサブチャネルを特定するためのフレームコントロールヘッダ（ＦＣＨ）Ｄ_Ｃ１と、移動局３に通知するその他の制御信号が設定されるマッピング情報Ｄ_Ｃ２とを含んでいる。

より具体的には、マッピング情報Ｄ_Ｃ２に設定される制御情報としては、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰ、ＤＣＤ等が挙げられる。ＤＬ−ＭＡＰは、ＦＣＨで指定されたサブチャネル中の移動局３毎のＤＬユーザデータの設定領域を示す下りデータ受信用制御信号である。また、ＵＬ−ＭＡＰは、ＦＣＨで指定されたサブチャネル中の移動局３毎のＵＬユーザデータの設定領域を示す上りデータ送信用制御信号である。ここで、ＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰは、無線フレームに常時設定される制御情報であり、移動局３において、無線フレーム中からＤＬユーザデータを取り出す際、および無線フレーム中にＵＬユーザデータを設定する際に参照される。

図１に戻って、信号処理部１３は、移動局３と無線基地局２との間の接続が確立され、移動局３の位置登録（イニシャルエントリ）が完了した直後に、移動局３から制御情報SBC-REQを受信する。そして、信号処理部１３は、制御情報SBC-REQ中から、該当移動局３の上りデータの変調方式毎の最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸ、及び移動局３との接続（コネクション）を特定するコネクション識別情報ＣＩＤを抽出し、変調方式毎の最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸをコネクション識別情報ＣＩＤに対応付けて情報格納部１９に記憶する。この最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸとは、移動局３から送信可能なＯＦＤＭＡ無線信号の最大電力値を示している。図３（ａ）には、情報格納部１９に格納された最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸのデータ構成の一例を示している。同図の例によれば、情報格納部１９には、変調方式“QPSK 1/2”に対する最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸ＝“Ｔｘ_ＭＡＸ１”が、コネクションＩＤ“ＩＤ１”に対応付けて格納される。

図１に戻って、信号処理部１３は、移動局３においてＵＬユーザデータが発生した際に、移動局３から帯域要求信号（Bandwidth Request）を受信し、その帯域要求信号に含まれる要求帯域ＢＲ、コネクション識別情報ＣＩＤ、及び上り送信電力値UL TxPowerを抽出する。この要求帯域ＢＲは、移動局３が送信を希望するＵＬユーザデータの容量を示すパラメータであり、上り送信電力値UL TxPowerは、移動局３から通知されるＯＦＤＭＡ無線信号の現在の送信電力を示すパラメータである。信号処理部１３は、要求帯域ＢＲをマッピング処理部１５に出力するとともに、上り送信電力値UL TxPowerをコネクション識別情報ＣＩＤに対応付けて情報格納部１９に記憶する。

無線信号測定部１４は、移動局３から受信されるＯＦＤＭＡ無線信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を測定すると同時に、受信品質、すなわち受信キャリア信号対干渉雑音比（ＣＩＮＲ：Carrierto Interference and Noise Ratio）を測定する。そして、無線信号測定部１４は、得られた受信信号強度値ＲＳＳＩ及び受信品質値ＣＩＮＲを、コネクション識別情報ＣＩＤに対応付けて情報格納部１９に記憶する。

マッピング処理部１５は、信号処理部１３から出力された要求帯域ＢＲ及び無線フレーム内の空き領域に基づいて、移動局３のＵＬユーザデータ用に確保するサブチャネル数Ｎ_ＳＣ及び総シンボル数Ｎ_ＳＭを決定し、そのサブチャネル数Ｎ_ＳＣ及び総シンボル数Ｎ_ＳＭに基づいて無線フレーム内のユーザデータ部Ｄ_Ｕ２（図２（ａ）参照）に、移動局３のＵＬユーザデータ用の領域を確保する。ここで、総シンボル数Ｎ_ＳＭとは、無線フレーム内のサブチャネル上で時間軸方向に割り当てるデータ長（符号量）を意味する。また、マッピング処理部１５は、電力算出部１７からの割り当て済みサブチャネルの削除要求、又は割り当て済みシンボルの削除要求に応じて、移動局３のＵＬユーザデータ用に割り当てた無線フレーム内の領域を削除する（詳細は後述する）。

伝搬損失値算出部１６は、送信電力制御対象の移動局３とのコネクションを特定するコネクション識別情報ＣＩＤに対応する上り送信電力値UL TxPower及び受信信号強度値ＲＳＳＩを情報格納部１９から読み出し、上り送信電力値UL TxPower及び受信信号強度値ＲＳＳＩに基づいて、下記式（１）；
PLu ＝ UL TxPower − RSSI …（１）
により移動局３から伝送される無線信号の伝搬損失値ＰＬｕを算出する。そして、伝搬損失値算出部１６は、算出した伝搬損失値ＰＬｕを電力算出部１７に出力する。

電力算出部１７は、送信電力制御対象の移動局３に対して決定されている上りデータの変調方式に応じて希望受信電力D_RPを特定し、この希望受信電力D_RPと伝搬損失値算出部１６から出力された伝搬損失値ＰＬｕに基づいて、下記式（２）；
Tx_REQ ＝ D_RP ＋ PLu …（２）
を用いて希望送信電力値Tx_REQを算出する。この希望受信電力D_RPは、無線基地局２において安定して上りデータを受信するために必要とされる受信電力値であり、変調方式毎に予め情報格納部１９内に記憶されている。また、電力算出部１７により算出される希望送信電力値Tx_REQは、無線基地局２によって安定して上りデータを受信するために移動局３から送信されるべき無線信号に関する送信電力を示している。

さらに、電力算出部１７は、制御対象の移動局３とのコネクションを識別するコネクション識別情報ＣＩＤと、移動局３に対して現在決定されている変調方式とに対応する最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸを、情報格納部１９から読み出す。例えば、図３（ａ）のようなデータ構成の場合には、電力算出部１７は、コネクション識別情報ＣＩＤ＝“ＩＤ１”及び変調方式“ＱＰＳＫ １／２”に対応する最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸ＝“Ｔｘ_ＭＡＸ１”を読み出す。そして、電力算出部１７は、希望送信電力値Tx_REQとＵＬユーザデータ用に確保された総シンボル数Ｎ_ＳＭとによって決まるＵＬユーザデータを送信するために必要な総希望送信電力値が、最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸを超えているか否かを、下記式（３）；
Tx_MAX ＜ Tx_REQ × N_SM …（３）
により判断する。上記判断の結果、総希望送信電力値が最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸを超えていない場合は、移動局３に対する領域割り当てを完了し、移動局３に対して制御信号ＵＬ−ＭＡＰが送信されて上りデータが送信可能な状態にされる。一方、総希望送信電力値が最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸを超えている場合は、電力算出部１７は、移動局３に対して割り当てるサブチャネル数Ｎ_ＳＣ又は総シンボル数Ｎ_ＳＭを削減することにより、移動局３による無線フレーム内の上りデータの設定領域を減少させるように制御する（詳細は後述する。）。

上り変調制御部１８は、無線信号測定部１４によって測定された受信品質値ＣＩＮＲに応じて、無線フレーム内に移動局３によって設定される上りデータの変調方式を決定する。決定された変調方式は、無線フレーム内のＵＬ−ＭＡＰに設定されることにより移動局３に通知される。具体的には、上り変調制御部１８は、図３（ｂ）に示されるような情報格納部１９内のテーブルデータを参照し、受信品質値ＣＩＮＲの含まれる数値範囲に応じて上りデータの変調方式を決定し、例えば、受信品質値ＣＩＮＲが“CINR_２”以上“CINR_３”以下である場合は、変調方式“QPSK 3/4”に決定する。そして、上り変調制御部１８は、決定した変調方式を受信部１１に出力することにより、受信部１１及び信号処理部１３によって移動局３からの上りデータを復調可能にする。

また、上り変調制御部１８は、電力算出部１７により総希望送信電力値が最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸを超えていると判断され、かつ、サブチャネル数Ｎ_ＳＣ及びシンボル数Ｎ_ＳＭが最小単位にまで削減された場合に、変調方式を希望送信電力値Tx_REQが少なくてすむような方式に変更することも行う。具体的には、図３（ｂ）に示すテーブルデータに含まれる変調方式を採用している場合は、上り変調制御部１８は、情報格納部１９を参照しながら上方向に１段ずつ変調方式を変更することにより、希望送信電力値Tx_REQをより小さく設定する。

次に、図４〜７を参照して、無線基地局２及び移動局３を含む無線通信システム１における送信電力制御方法について詳述する。図４〜７は、無線通信システム１における送信電力制御動作を示すフローチャートである。

まず、図４を参照して、移動局３から無線基地局２に対して接続が要求されて位置登録処理（イニシャルエントリ）が為される（ステップＳ１０１）。位置登録処理が完了すると、無線基地局２の受信部１１により移動局３から制御信号SBC-REQが受信され、信号処理部１３により、制御情報SBC-REQ中から、上りデータの変調方式毎の最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸが抽出される（ステップＳ１０２）。その後、信号処理部１３により、変調方式毎の最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸが移動局３との接続を識別するコネクション識別情報ＣＩＤに対応付けて情報格納部１９に記憶される（ステップＳ１０３）。

次に、図５を参照して、移動局３において送信すべきＵＬユーザデータが発生すると、移動局３から帯域要求Bandwidth Requestが送信され、受信部１１によって受信される（ステップＳ２０１）。そして、信号処理部１３によって、帯域要求Bandwidth Requestに次いで受信される制御信号Bandwidth Request Headerに含まれるＵＬユーザデータに必要な要求バイト数ＢＲが抽出されて、マッピング処理部１５に出力される（ステップＳ２０２）。さらに、信号処理部１３によって、制御信号Bandwidth Request Headerに含まれる上り送信電力値UL TxPowerが抽出されて、コネクション識別情報ＣＩＤに関連づけて情報格納部１９に格納される（ステップＳ２０３）。次に、無線信号測定部１４により、移動局３から受信されるＯＦＤＭＡ無線信号の受信信号強度ＲＳＳＩが測定されてコネクション識別情報ＣＩＤに対応付けて情報格納部１９に記憶されると同時に（ステップＳ２０４）、ＯＦＤＭＡ無線信号の受信品質ＣＩＮＲが測定されてコネクション識別情報ＣＩＤに対応付けて情報格納部１９に記憶される（ステップＳ２０５）。

その後、マッピング処理部１５により、信号処理部１３から出力された要求バイト数ＢＲに基づいて、移動機３の上りデータ送信用に割り当てる余り帯域が存在するか否かが判定される（ステップ２０６）。判定の結果、要求バイト数が無線フレーム内の空き容量以上の場合には（ステップＳ２０６；ＮＯ）、上りデータの割り当てを中止し（ステップＳ２０７）、次の無線フレームにおける上記判定処理を繰り返す。

一方、要求バイト数が無線フレーム内の空き容量よりも小さい場合には（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、マッピング処理部１５により、要求バイト数ＢＲに応じた上りデータの割り当て処理が開始され、他の移動局に対する領域割り当てが一時的に不可とされる（ステップＳ２０８）。次に、上り変調制御部１８により、移動局３とのコネクションにおける受信品質ＣＩＮＲが、情報格納部１９から読み出される（ステップＳ２０９）。そして、上り変調制御部１８により、その受信品質ＣＩＮＲに対応した上りデータの変調方式が決定される（ステップＳ２１０）。さらに、マッピング処理部１５により、要求バイト数ＢＲに応じて、無線フレーム内に割り当てるサブチャネル数Ｎ_ＳＣが決定されると同時に（ステップＳ２１１）、無線フレーム内に割り当てる総シンボル数Ｎ_ＳＭも決定される（ステップＳ２１２）。

図６に移って、その後、伝搬損失値算出部１６により、移動局３とのコネクションに対応する上り送信電力値UL TxPower及び受信信号強度値ＲＳＳＩが情報格納部１９から読み出されて、これらの値に基づいて伝搬損失値ＰＬｕが算出される（ステップＳ２１３）。また、電力算出部１７により、移動局３とのコネクションに対して決定されている変調方式に応じて特定された希望受信電力D_RPと、伝搬損失値算出部１６によって算出された伝搬損失値ＰＬｕとを加算することによって、希望送信電力値Tx_REQが算出される（ステップＳ２１４）。さらに、電力算出部１７により、移動局３から送信された制御信号Bandwidth Request Headerに含まれるコネクション識別情報ＣＩＤに基づいて、送信対象の上りデータが制御信号であるか、ユーザデータであるか否かが判定される（ステップＳ２１５）。判定の結果、制御信号である場合には（ステップＳ２１５；ＮＯ）、IEEE802.16eで規定されている送信電力オフセットΔＰ_Ｒを希望送信電力値Tx_REQに加算する（ステップＳ２１６）。

その後、電力算出部１７により、希望送信電力値Tx_REQと総シンボル数Ｎ_ＳＭとによって決まる総希望送信電力値が、最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸを超えているか否かが判断される（ステップＳ２１７）。判断の結果、総希望送信電力値が最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸに収まっている場合に（ステップＳ２１７；ＮＯ）、移動局３に対する帯域割り当てを完了し、移動局３に対して制御信号ＵＬ−ＭＡＰが送信されて上りデータが送信可能な状態にされる（ステップＳ２１８）。

一方、総希望送信電力値が最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸを超えている場合には（ステップＳ２１７；ＹＥＳ）、移動局３に割り当てられたサブチャネル数Ｎ_ＳＣが最小単位（＝１）であるか否かがさらに判定される（ステップＳ２１９）。サブチャネル数Ｎ_ＳＣが最小単位である場合は（ステップＳ２１９；ＹＥＳ）、移動局３に割り当てられた総シンボル数Ｎ_ＳＭが最小単位（＝１）であるか否かがさらに判定される（ステップＳ２２０）。判定の結果、総シンボル数Ｎ_ＳＭが最小単位でない場合（ステップＳ２２０；ＮＯ）、総シンボル数Ｎ_ＳＭが最小単位分ほど減算されて（ステップＳ２２２）、ステップ２１７に処理が戻される。一方、総シンボル数Ｎ_ＳＭが最小単位である場合（ステップＳ２２０；ＹＥＳ）、移動局３に対する上りデータの変調方式が、希望送信電力値Tx_REQが少なくてすむような方式に変更される（ステップＳ２２１）。次に、電力算出部１７により、変更された変調方式に対応して希望送信電力値Tx_REQが再計算された後（ステップＳ２２３）、処理がステップＳ２１７に戻される。

一方、図７に移って、移動局３に割り当てられたサブチャネル数Ｎ_ＳＣが最小単位でない場合は（ステップＳ２１９；ＮＯ）、無線フレーム内に移動局３に対して割り当てられた領域において、複数サブチャネル上の同一時刻に上りデータが割り当てられているか否かが判定される（ステップＳ２２４）。判定の結果、複数サブチャネル上の同一時刻に上りデータが割り当てられていない場合には（ステップＳ２２４；ＮＯ）、サブチャネル数Ｎ_ＳＣが最小単位分ほど減算されて（ステップＳ２２５）、ステップ２１７に処理が戻される。

これに対して、複数サブチャネル上の同一時刻に上りデータが割り当てられている場合には（ステップＳ２２４；ＹＥＳ）、時間軸上の上りデータの重複が時間軸上の全送信タイミングで同一か否かがさらに判断される（ステップＳ２２６）。判断の結果、上りデータの重複が時間軸上の全送信タイミングで同一である場合には（ステップＳ２２６；ＹＥＳ）、全送信タイミングにおいて上りデータの重複数が１減少するまで総シンボル数Ｎ_ＳＭが減算されて（ステップＳ２２７）、ステップ２１７に処理が戻される。一方、上りデータの重複が時間軸上の全送信タイミングで同一でない場合には（ステップＳ２２６；ＮＯ）、全送信タイミングにおいて上りデータの重複数が一致するまで総シンボル数Ｎ_ＳＭが減算されて（ステップＳ２２８）、ステップ２１７に処理が戻される。

図８及び図９は、マッピング処理部１５によって移動局３に対して割り当てられた無線フレーム内の上りデータ用領域の一例を示す図である。

図８に示すように、マッピング処理部１５による上りデータ用領域の割り当ては、無線フレームのユーザデータ部Ｄ_Ｕ２内における既に割り当て済みの領域Ａ_１に対して、１つのサブチャネル上で時間的に後続する方向に領域Ａ_２を伸ばすように実行される。このとき、同一サブチャネル内に空き領域が無くなった場合には、次番のサブチャネル論理番号で識別されるサブチャネル上において時間軸に沿って領域を伸ばすように割り当てられる。

また、図９に示すように、マッピング処理部１５により、移動局３に対して仮領域Ａ_３〜Ａ_６が割り当てられた場合は、総希望送信電力値が最大送信電力値Ｔｘ_ＭＡＸに収まるまで、上記領域Ａ_３〜Ａ_６の割り当て方向とは逆の方向で、以下の手順で割り当て領域が縮小される。すなわち、仮領域Ａ_３〜Ａ_６においては上りデータの重複が時間軸上の全送信タイミングＴ_１〜Ｔ_５で同一でないので、上りデータの重複数が全送信タイミングで一致するように領域Ａ_６がまず削除される。その後、上りデータの重複数が１減少するように領域Ａ_５が削除され、次に、サブチャネルＳ＋２上の領域Ａ_４が削除される。それでも総希望送信電力値が収まらない場合は、割り当てサブチャネル数Ｎ_ＳＣが１となるので、サブチャネルＳ＋１上の領域Ａ_３内のシンボル数が１つずつ削除される。
このように、上りデータの重複が時間軸上の全送信タイミングＴ_１〜Ｔ_５で同一になるように割り当て領域をまず削除することで、同一時間で送信するキャリア数が増加してしまうことによる送信電力の分散を抑制することができるようになる。また、領域の細分化を防止するように領域の割り当て及びその削除を時間軸に沿って実行することで、複数移動局に対して効率的なデータ領域の割り当てが可能になる。

以上説明した無線基地局２及び無線基地局２による送信電力制御方法によれば、無線基地局２により、移動局３から予め通知された上り送信電力値UL TxPowerが、移動局３とのコネクションごとに保持され、その上り送信電力値UL TxPowerと制御対象の移動局３からの無線信号の受信信号強度ＲＳＳＩとから、その無線信号に関する伝搬損失値ＰＬｕが計算され、その伝搬損失値ＰＬｕに基づいて制御対象の移動局３から送信されるべき無線信号の希望送信電力値Tx_REQが算出され、その希望送信電力値Tx_REQに基づいて決まる上りデータを送信するための総送信電力値が最大送信電力値Tx_MAXを超えないように、制御対象の移動局３の無線信号内における上りデータの設定方法が制御される。それと同時に、制御された上りデータの設定方法に基づいて、制御対象の移動局３から送られた無線信号から上りデータが取り出される。これにより、個々の移動局３から受信する無線信号の伝搬損失ＰＬｕから無線基地局２にとって望ましい希望送信電力Tx_REQが予測され、その希望送信電力Tx_REQに基づいて総送信電力値が最大送信電力Tx_MAXを超えないような無線信号内の上りデータの設定方法が決定されるので、移動局３の送信可能な最大送信電力を考慮して希望送信電力に応じた十分な送信電力で上りデータを送信可能となる結果、無線基地局２における上りデータの受信品質を向上させることができる。

また、総送信電力値が最大送信電力値Tx_MAXを超える場合には、無線フレーム内の周波数軸上の割当チャネル数が減算されるので、無線フレーム内において上りデータを割り当てる周波数軸方向の領域が減少することにより、上りデータを送信するための送信電力の総量を小さくして総送信電力値を最大送信電力値Tx_MAX以下に抑えることができる。

また、総送信電力値が最大送信電力値Tx_MAXを超える場合には、無線フレーム内の時間軸上の割当符号量が減算されるので、無線フレーム内において上りデータを割り当てる時間軸方向の領域が減少することにより、上りデータを送信するための送信電力の総量を小さくして総送信電力値を最大送信電力値Tx_MAX以下に抑えることができる。

さらに、総送信電力値が最大送信電力値Tx_MAXを超える場合には、無線フレーム内の上りデータの変調方式が送信電力が小さくて済むような方式に変更されるので、上りデータを送信するための送信電力の総量を小さくして総送信電力値を最大送信電力値Tx_MAX以下に抑えることができる。

本発明の好適な一実施形態にかかる無線通信システムの概略構成図である。 図１の無線基地局によって送受信される無線フレームを示す概念図である。 図１の情報格納部に格納されたデータの構成を示す図である。 図１の無線基地局による送信電力制御処理を示すフローチャートである。 図１の無線基地局による送信電力制御処理を示すフローチャートである。 図１の無線基地局による送信電力制御処理を示すフローチャートである。 図１の無線基地局による送信電力制御処理を示すフローチャートである。 図１のマッピング処理部によって割り当てられた無線フレーム内の上りデータ用領域の一例を示す概念図である。 図１のマッピング処理部によって割り当てられた無線フレーム内の上りデータ用領域の一例を示す概念図である。

符号の説明

２…無線基地局、３…移動局、１３…信号処理部（上り信号処理手段）、１４…無線信号測定部（信号測定手段）、１６…伝搬損失値算出部（伝搬損失値算出手段）、１７…電力算出部（上り信号制御手段）、１８…上り変調制御部（上り信号制御手段）、１９…情報格納部（電力値格納手段）。

Claims (5)

1. 直交周波数分割多元接続によって移動局との間で上りデータ及び下りデータを送受信する無線基地局において、
   前記移動局から予め通知された上りデータを含む無線信号の送信電力値を、該移動局とのコネクションに対応付けて格納する電力値格納手段と、
   前記移動局からの前記無線信号に関する受信信号強度を測定する信号測定手段と、
   制御対象の前記移動局とのコネクションに対応する前記送信電力値を前記電力値格納手段から読み出し、該送信電力値と前記制御対象の移動局に関する前記受信信号強度とに基づいて、前記制御対象の移動局との間で伝送される前記無線信号の伝搬損失値を算出する伝搬損失値算出手段と、
   前記無線基地局が安定して上りデータを受信するために必要とされる予め記憶された希望受信電力値と前記伝搬損失値とに基づいて、前記制御対象の移動局から送信されるべき前記無線信号の送信電力値を示す希望送信電力値を算出し、前記希望送信電力値と、前記移動局から送信される前記上りデータの、無線フレーム内の周波数軸上で分散されたサブチャネル上で時間軸方向に割り当てられる符号量と、によって決まる前記制御対象の移動局からの前記上りデータを送信するための総送信電力値が、所定の最大送信電力値を超えないように、前記制御対象の移動局による前記無線信号内における前記上りデータの設定方法を制御する上り信号制御手段と、
   前記上り信号制御手段によって制御された前記設定方法に基づいて、前記制御対象の移動局からの前記無線信号から前記上りデータを取り出す上り信号処理手段と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
2. 前記上り信号制御手段は、前記無線信号に設定される無線フレーム内の前記上りデータの設定領域において、周波数軸上の割当チャネル数を減少させることにより、前記総送信電力値が前記所定の最大送信電力値を超えないように制御する、ことを特徴とする請求項１記載の無線基地局。
3. 前記上り信号制御手段は、前記無線信号に設定される無線フレーム内の前記上りデータの設定領域において、時間軸上の割当符号量を減少させることにより、前記総送信電力値が前記所定の最大送信電力値を超えないように制御する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の無線基地局。
4. 前記上り信号制御手段は、前記無線信号に設定される無線フレーム内の前記上りデータの変調方式を変更させることにより、前記総送信電力値が前記所定の最大送信電力値を超えないように制御する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線基地局。
5. 直交周波数分割多元接続によって無線基地局と移動局との間で上りデータ及び下りデータを送受信する際の送信電力制御方法において、
   前記無線基地局が、前記移動局から予め通知された上りデータを含む無線信号の送信電力値を、該移動局とのコネクションに対応付けて格納する電力値格納ステップと、
   前記無線基地局が、前記移動局からの前記無線信号に関する受信信号強度を測定する信号測定ステップと、
   前記無線基地局が、制御対象の前記移動局とのコネクションに対応する前記送信電力値を読み出し、該送信電力値と前記制御対象の移動局に関する前記受信信号強度とに基づいて、前記制御対象の移動局との間で伝送される前記無線信号の伝搬損失値を算出する伝搬損失値算出ステップと、
   前記無線基地局が、前記無線基地局が安定して上りデータを受信するために必要とされる予め記憶された希望受信電力値と前記伝搬損失値に基づいて、前記制御対象の移動局から送信されるべき前記無線信号の送信電力値を示す希望送信電力値を算出し、前記希望送信電力値と、前記移動局から送信される前記上りデータの、無線フレーム内の周波数軸上で分散されたサブチャネル上で時間軸方向に割り当てられる符号量と、によって決まる前記制御対象の移動局からの前記上りデータを送信するための総送信電力値が、所定の最大送信電力値を超えないように、前記制御対象の移動局による前記無線信号内における前記上りデータの設定方法を制御する上り信号制御ステップと、
   前記無線基地局が、前記上り信号制御ステップによって制御された前記設定方法に基づいて、前記制御対象の移動局からの前記無線信号から前記上りデータを取り出す上り信号処理ステップと、を備えることを特徴とする送信電力制御方法。

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