JP5114039B2 - 送信電力制御システム及びその方法並びにそれに用いる通信装置 - Google Patents

Description

本発明は送信電力制御システム及びその方法並びにそれに用いる通信装置に関し、特に移動通信システムにおける基地局と移動通信端末との間の送信電力制御方式に関するものである。

近年の移動体通信端末（以下、端末と略記する）は、データ通信のみでなく音楽再生やテレビ機能などの多機能、高機能化が進み、消費電力が増加する傾向にある。また、データ通信よりもむしろ音楽再生やテレビ機能などを長時間使用することが主な用途になりつつあり、端末の消費電力を押さえることが重要な課題となっている。

ＣＤＭＡ通信方式により多元接続して通信を行う移動体通信システムでは、各端末からの送信電力を同じ値にすると、端末から基地局までの距離の違いにより、基地局での受信電界強度は端末によって異なるため、基地局から近い位置にある端末は、遠方にある端末にとって非常に大きな干渉源になるという問題が生じる。この問題は遠近問題と呼ばれており、この遠近問題を解消するために、一般的に、端末は基地局によりその送信電力が制御されるようになっている。

すなわち、基地局は、端末から受信した信号のＳＩＲ（Signal to Interference Ratio：信号対干渉波比）を均一にするように、各端末の送信電力を制御する。ＳＩＲの劣化時には、送信電力を上昇させる制御が働くが、端末の移動により一時的に障害物に隠れるような状況（シャドウイングの発生）において、ＳＩＲが急激に劣化した場合でも、送信電力を上昇させる制御が働くことになる。但し、シャドウイングによるＳＩＲの劣化は一過性であり、瞬間的な通信品質の劣化を許容すれば送信電力を上げる必要はないと言える。

ここで、特許文献１を参照すると、基地局において、端末からの受信品質が急激に劣化した場合に、当該端末の送信電力の上昇を抑制するために、受信ＳＩＲ値の減少が所定数以上のスロットにおいて連続して生じた時に、送信電力制御を停止するようにした技術が開示されている。
特開２００１−２９２０９５号公報

上述したように、従来の移動体通信における上り通信の送信電力の制御は、基地局が端末から受信した信号のＳＩＲを算出することにより決定される。基地局は、算出したＳＩＲが基準ＳＩＲより低ければ、送信電力を上昇させるように端末を制御し、算出したＳＩＲが基準ＳＩＲより高ければ、送信電力を下降させるように端末を制御する。

いま、端末が移動することによって、障害物の陰に入ること（シャドウイングの発生）を考えた場合、ＳＩＲは急激に劣化するために、端末からの上り送信電力の増加幅は大きなものとなる。移動によるシャドウイングの発生は、上述したように、一過性的なものであり、送信電力を上げなくても、時間経過によりＳＩＲは改善すると考えられるが、現在の送信電力制御方法では、ＳＩＲの劣化に伴って端末の上り送信電力を上昇させる制御が行われてしまうことになる。

都市部では、端末の移動と共に建物の陰に入る場合や、トラックなどの障害物が基地局と端末との見通し経路内を走行する場合など、シャドウイングは頻繁に発生し、その都度端末の上り送信電力は上昇することになる。従って、端末の消費電力が増大することになる上に、他の端末への干渉となり、移動体通信システムの一時的な通信品質、通信容量の劣化を引き起こす原因となっている。

なお、特許文献１の技術では、基地局において端末からの上り信号の受信ＳＩＲ値の減少が所定数以上のスロットにおいて連続して生じた時に、上り送信電力の制御を停止することにより、シャドウイングなどによる急激なＳＩＲの変化を吸収するというものであるが、上り信号の受信ＳＩＲ値の減少が所定数以上のスロットにおいて連続して生じるケースは、シャドウイングなどの他にも、端末が連続して基地局から遠ざかる状態の場合にも、同様な現象が生じることになる。このような場合にも、送信電力制御を停止すると、端末の通信品質が劣化してしまい、通信が困難になるという欠点がある。

本発明の目的は、シャドウイングなどの一時的なＳＩＲの劣化時に送信電力を上げる制御を防ぎ、端末の消費電力を抑えることを可能とし、また、無駄な電波干渉を抑えることを可能とし、移動体通信システム全体の通信容量、通信品質の改善を可能とした送信電力制御システム及びその方法並びにそれに用いる通信装置を提供することである。

本発明による送信電力制御システムは、
対向局からの受信信号のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなす送信電力制御システムであって、
前記ＳＩＲの変化率が所定閾値を超えた場合、前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える前のＳＩＲと基準ＳＩＲとを比較して、この比較結果に応じて前記対向局の送信電力の増減制御をなす手段を含むことを特徴とする。

本発明による送信電力制御方法は、
対向局からの受信信号のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなす送信電力制御方法であって、
前記ＳＩＲの変化率が所定閾値を超えた場合、前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える前のＳＩＲと基準ＳＩＲとを比較して、この比較結果に応じて前記対向局の送信電力の増減制御をなすステップを含むことを特徴とする。

本発明による通信装置は、
対向局からの受信信号のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなすようにした通信装置であって、
前記ＳＩＲの変化率が所定閾値を超えた場合、前記ＳＩＲの変化率が前記閾値を超える前のＳＩＲと基準ＳＩＲとを比較して、この比較結果に応じて前記対向局の送信電力の増減制御をなす手段を含むことを特徴とする。

本発明によるプログラムは、
対向局からの受信信号のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなす送信電力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記ＳＩＲの変化率が所定閾値を超えた場合、前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える前のＳＩＲと基準ＳＩＲとを比較して、この比較結果に応じて前記対向局の送信電力の増減制御をなす処理を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＳＩＲ値の変化率を用いるようにして、一時的に通信品質が劣化した時のＳＩＲ値を用いることなく送信電力制御を行うことにより、送信電力の増加を防ぐことが出来るので、端末の消費電力を抑え得るという効果がある。また、他の端末に与える干渉を減らし、移動体通信システム全体の通信品質、通信容量を改善する効果も見込める。更には、本発明を下り送信電力の制御方法に用いれば、基地局から各端末への送信（下り通信）においても、シャドウイングが発生した端末への電力制御を抑えることで、相互干渉を抑えることが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明が適用される通信システムの概略図であり、基地局（ＢＳ）１と、この基地局のサービスエリアであるセル内に位置する移動通信端末（以下、端末と略記）２とを含んで構成されている。端末２は図示の位置から矢印Ａの方向に移動し、端末２ａの位置に達し、また、この位置から矢印Ｂの方向に移動し、端末２ｂの位置へ達するものとして示している。そして、端末２ａの位置付近では、建物群（ビル群と称す）３の存在のために、上述したシャドウイングが発生して通信品質が劣化することになるものとする。

図２は本発明の実施の形態における基地局１の概略機能ブロック図であり、本発明に関連する機能ブロックのみを示している。図２を参照すると、基地局１は、無線通信部１１と、送信電力制御部１２と、一次メモリ１３と、二次メモリ１４と、破棄要求数カウンタ１５と、制御部１６と、メモリ１７とを含んで構成されている。

無線通信部１１は端末２との通信をなす機能を有する。送信電力制御部１２は、端末２からの上り送信信号の受信品質であるＳＩＲ値を測定して、この測定ＳＩＲ値に基づいて端末２の上り送信電力の制御をなす機能を有する。一次メモリ１３は測定ＳＩＲ値を保存する機能を有する。二次メモリ１４は、必要に応じて一次メモリ１３から読み出されたＳＩＲ値を保存する機能を有する。破棄要求数カウンタ１５は、一次メモリ１３に保存されているＳＩＲ値の破棄要求がある毎にカウントアップされるカウンタである。制御部１６はこれら各部を制御するＣＰＵの機能を有し、メモリ１７は、この制御部１６の作業用ＲＡＭの機能と、この制御部の動作制御プログラムを格納したＲＯＭの機能とを有する。

図３は本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートであり、基地局１の動作フロー図であり、シャドウイングによる急激なＳＩＲ値の変化が発生した時の送信電力制御の動作例について説明する。

図１において、基地局１と端末２とは同期確立済みであり、データ通信を実施しているとする。端末２が基地局１との通信を行いながら矢印Ａ上を移動し、端末２ａの位置まで移動を行うとする。移動前及び端末２ｂの位置では、基地局１から端末２までの関係は、見通しの良い位置関係にあり、端末２ａの位置では、基地局１とを結ぶ直線上にビル群３が存在して見通しの悪い位置関係にあるものとする。

図３を参照すると、先ず、基地局１の送信電力制御部１２は、端末２からの受信信号のＳＩＲ値を測定して（ステップＳ１）、この測定結果を一次メモリ１３に保持し（ステップＳ２）、しかる後に、この一次メモリ１３に保持したＳＩＲ値と、前回測定したＳＩＲ値（二次メモリ１４に保持されている値）との比較を行って、ＳＩＲ値の変化率（Δsir ）を算出する（ステップＳ３）。そして、送信電力制御部１２は、Δsir と予め設定されている所定閾値Ｓとの比較判定を行う（ステップＳ４）。

図１において、端末２が移動を行う前の状態では、基地局１と端末２との通信環境に変化がないため、Δsir は閾値Ｓを越えることはない。従って、送信電力制御部１２は、一次メモリ１３に保持したＳＩＲ値を二次メモリ１４に保存する動作を行い（ステップＳ８）、しかる後に、二次メモリ１４に保存されたＳＩＲ値と基準ＳＩＲ値（システムに合わせて任意に設定されている）とを比較する（ステップＳ９）。

送信電力制御部１２は、この比較結果により、ＳＩＲ値が基準ＳＩＲ値以上であれば、上り送信電力を下降させる指示を端末へ送信する（ステップＳ１０）。すなわち、下り信号に挿入されているＴＰＣ（Transmission Power Control）ビットに、上り送信電力を所定ステップ幅だけ減少させることを指示するための情報（例えば、“０”）を重畳して、無線通信部１１から端末へ向けて送信することになる。

一方、ステップＳ９での比較結果により、ＳＩＲ値が基準ＳＩＲ値より小であれば、送信電力制御部１２は、上り送信電力を上昇させる指示を端末へ送信する（ステップＳ１１）。すなわち、下り信号に挿入されているＴＰＣビットを、上り送信電力を所定ステップ幅だけ上昇させることを指示するための情報（例えば、“１”）を重畳して、無線通信部１１から端末へ向けて送信することになる。以上の動作は通常の上り送信電力制御の動作であって、周知の技術である。

次に、図１において、端末２が端末２ａの位置へ移動を行う場合（シャドウイングが発生した場合）の送信電力制御フローについて説明する。端末２が矢印Ａ方向に移動を行って端末２ａの位置に達した時、基地局１が端末より受信する信号のＳＩＲ値は、ビル群３によるシャドウイングの影響を受けて急激に劣化することになる。

この時、図３のステップＳ３で得られたΔsir は、ステップＳ４での比較の結果、閾値Ｓを上回ることになるので、送信電力制御部１２は、破棄要求数カウンタ（一次メモリ１３に保持したＳＩＲ値を破棄するかどうかの判定に用いるカウンタ）１５を“１”インクリメントし（ステップＳ５）、しかる後に、破棄要求数カウンタ５の値ｔc と予め設定されている閾値Ｔとを比較判定する（ステップＳ６）。端末２ａの位置に達した直後（シャドウイングが発生した直後）は、破棄要求数ｔc は閾値Ｔを超えないので、送信電力制御部１２は、二次メモリ１４に保存されている前回のＳＩＲ値を用いて、基準ＳＩＲ値との比較を実施し（ステップＳ９）、ステップ１０，Ｓ１１の送信電力制御を実施することになる。

その後、端末２が図１の矢印Ｂ方向に移動し続けて端末位置２ｂの位置に達した場合、ビル群３によるシャドウイングの影響がなくなってＳＩＲ値は改善する。この時、ステップＳ３において算出されるΔsir は、シャドウイング発生前に二次メモリ１４に保存されていたＳＩＲ値と、端末２ｂの位置にて測定されたＳＩＲ値との差である。

この時のΔsir は閾値Ｓ以内であるために、送信電力制御部１２は、端末２ｂの位置にて測定されたＳＩＲ値を二次メモリ１４に保存し（ステップＳ８）、この二次メモリ１４に保存したＳＩＲ値と基準ＳＩＲ値とを比較し（ステップＳ９）、この比較結果に従って送信電力制御（ステップＳ１０，Ｓ１１）を実施することになる。この結果、シャドウイング発生時のＳＩＲ値を用いることなく、送信電力の制御が行えるため、無駄な送信電力の増加を防ぐことが可能となる。

最後に、図１において、端末２が端末２ａの位置に長時間滞在した場合の送信電力制御フローを説明する。端末２が端末２ａの位置に達した時、基地局１が端末２より受信する信号のＳＩＲ値は劣化し、Δsir 値は閾値Ｓを上回ることになる。送信電力制御部１２は破棄要求数カウンタ１５のカウントアップを行い、破棄要求数カウンタ１５の値ｔc と所定閾値Ｔとを比較判定する（ステップＳ６）。端末２ａの位置に達した直後は、破棄要求数ｔc は閾値Ｔを超えないので、送信電力制御部１２は二次メモリ１４に保存された前回のＳＩＲ値を用いて、基準ＳＩＲ値との比較を実施し（ステップＳ９）、送信電力制御（ステップＳ１０，Ｓ１１）を実施する。

端末２が端末２ａの位置にいる間中は、破棄要求数ｔc のカウントアップが発生して実行され、結果ｔc が閾値Ｔを超えることとなる。破棄要求数ｔc が閾値Ｔを超えた時点で、送信電力制御部１２は破棄要求数カウンタ１５のクリアを行い（ステップＳ７）、一次メモリ１３のＳＩＲ値を二次メモリ１４に保存して（ステップＳ８）、しかる後に、二次メモリ１４に保存されたシャドウイング発生中のＳＩＲ値と基準ＳＩＲ値とを比較し（ステップＳ９）、送信電力制御（ステップＳ１０，Ｓ１１）を実施することになる。

つまり、破棄要求数カウンタ１５により、端末２がビル群３の陰に存在する時間を測定しており、この時間が所定時間を越えて端末２が端末２ａの位置に長時間滞在した場合には、送信電力を上げるタイミングを遅らせるのみで、以後の動作は通常の送信電力制御処理と同様となるのである。

このように、本発明によれば、ＳＩＲ値の変化率を用いることで、一時的に通信品質が劣化した時のＳＩＲ値を用いることなく送信電力制御を行うので、送信電力の増加を防ぐことができる。よって、端末の消費電力を抑える効果があり、また、他の端末に与える干渉を減らし、移動体通信システム全体の通信品質、通信容量を改善する効果もある。

上述の実施の形態では、上り送信電力の制御、すなわち、基地局が対向局である端末からの信号の受信品質であるＳＩＲを測定してこのＳＩＲに応じて上り送信電力の下降上昇制御を行うものであるが、これを下り送信電力の制御に用いることができる。すなわち、端末が対向局である基地局からの信号の受信品質であるＳＩＲを測定してこのＳＩＲに応じて下り送信電力の下降上昇制御を行う方式に、本発明を適用することができる。こうすることにより、基地局から各端末への送信（下り通信）においても、シャドウイングが発生した端末への電力制御を抑えることで、相互干渉を抑えることが可能となる。

図３に示した動作は、その動作手順を予めプログラムとしてＲＯＭ等の記録媒体に記録しておき、これをコンピュータ（ＣＰＵ）により読み取らせて実行させるよう構成できることは明白てある。

本発明の実施の形態が適用されるシステム構成の概略図である。 本発明の実施の形態の基地局の概略機能ブロック図である。 本発明の実施の形態の基地局の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基地局
２，２ａ，２ｂ 端末
３ ビル群
１１ 無線通信部
１２ 送信電力制御部
１３ 一次メモリ
１４ 二次メモリ
１５ 破棄要求数カウンタ
１６ 制御部（ＣＰＵ）
１７ メモリ

Claims (13)

1. 対向局からの受信信号のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなす送信電力制御システムであって、
   前記ＳＩＲの変化率が所定閾値を超えた場合、前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える前のＳＩＲと基準ＳＩＲとを比較して、この比較結果に応じて前記対向局の送信電力の増減制御をなす手段を含むことを特徴とする送信電力制御システム。
2. 前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える状態が所定時間以上続いた場合、その状態の時のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなす手段を、更に含むことを特徴とする請求項１記載の送信電力制御システム。
3. 請求項１または２記載の送信電力制御システムを用いたことを特徴とする移動通信システム。
4. 前記送信電力制御システムは基地局に設けられており、前記対向局は移動通信端末であることを特徴とする請求項３記載の移動通信システム。
5. 前記送信電力制御システムは移動通信端末に設けられており、前記対向局は基地局であることを特徴とする請求項３記載の移動通信システム。
6. 対向局からの受信信号のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなす送信電力制御方法であって、
   前記ＳＩＲの変化率が所定閾値を超えた場合、前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える前のＳＩＲと基準ＳＩＲとを比較して、この比較結果に応じて前記対向局の送信電力の増減制御をなすステップを含むことを特徴とする送信電力制御方法。
7. 前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える状態が所定時間以上続いた場合、その状態の時のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなすステップを、更に含むことを特徴とする請求項６記載の送信電力制御方法。
8. 対向局からの受信信号のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなすようにした通信装置であって、
   前記ＳＩＲの変化率が所定閾値を超えた場合、前記ＳＩＲの変化率が前記閾値を超える前のＳＩＲと基準ＳＩＲとを比較して、この比較結果に応じて前記対向局の送信電力の増減制御をなす手段を含むことを特徴とする通信装置。
9. 前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える状態が所定時間以上続いた場合、その状態の時のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなす手段を、更に含むことを特徴とする請求項８記載の通信装置。
10. 前記通信装置は移動通信システムにおける基地局であり、前記対向局は移動通信端末であることを特徴とする請求項８または９記載の通信装置。
11. 前記通信装置は移動通信システムにおける移動通信端末であり、前記対向局は基地局であることを特徴とする請求項８または９記載の通信装置。
12. 対向局からの受信信号のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなす送信電力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記ＳＩＲの変化率が所定閾値を超えた場合、前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える前のＳＩＲと基準ＳＩＲとを比較して、この比較結果に応じて前記対向局の送信電力の増減制御をなす処理を含むことを特徴とするプログラム。
13. 前記ＳＩＲの変化率が前記所定閾値を超える状態が所定時間以上続いた場合、その状態の時のＳＩＲに応じて前記対向局の送信電力制御をなす処理を、更に含むことを特徴とする請求項１２記載のプログラム。

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