JP5247493B2

JP5247493B2 - 無線通信システム、無線端末、および無線端末の制御方法

Info

Publication number: JP5247493B2
Application number: JP2009010511A
Authority: JP
Inventors: 浩行坪光
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: JP2010171563A

Description

本発明は、送信電力制御を行う無線通信システム、無線端末、および無線端末の制御方法に関する。

従来、受信電力対雑音比（Carrier to Noise Ratio；ＣＮＲ）の推定によって得られた受信品質情報に基づいて送信機の送信電力を制御する無線通信システムがあり、例えば、ＣＮＲ値などの受信品質情報に応じた送信電力のテーブルを送信機に予め設定しておき、送信機はこのテーブルに基づいて送信電力を決定するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

近年の３．９世代の無線通信システムなどでは、基地局装置と無線端末とで制御用チャネルおよび情報用チャネルを使い分けてＯＦＤＭのようなマルチキャリアで通信するものがある。情報用チャネルの信号の送信電力は、無線通信状況に応じて、制御用チャネルを介して制御される。制御用チャネルの信号において、特に、制御用チャネルの上り信号の送信電力については、上述のように、送信電力制御を行う無線端末に送信電力のテーブルが予め設定され、無線端末の受信品質情報に応じた送信電力で制御用チャネルの上り信号が送信される。

特開２０００−３５８０７９号公報

しかしながら、制御用チャネルの上り信号の送信電力制御を行うための送信電力のテーブルが予め設定された無線端末を用いた無線通信システムでは、情報用チャネルの影響（または無線通信環境の影響）で、基地局装置で制御用チャネルの受信の飽和レベル（制御用チャネルの受信可能なレベルの範囲）が変動することもあり、基地局装置で制御用チャネルの受信の飽和レベルが変動した場合に、基地局装置が無線端末からの信号を良好に受信できなくなってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、基地局装置で受信の飽和レベルが変動した場合でも基地局装置が無線端末からの制御用チャネルの信号を良好に受信できる無線通信システム、無線端末、および無線端末の制御方法を提供することを目的とする。

本発明の無線通信システムは、制御用チャネルおよび情報用チャネルでマルチキャリア通信する基地局装置および無線端末を有する無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、前記情報用チャネルの受信状況から前記制御用チャネルの許容受信レベルを算出し、前記無線端末は、前記基地局装置に送信する信号の電力を制御する送信電力制御部と、前記制御用チャネルの最大送信電力時の前記基地局装置の受信レベルを推測する受信レベル推測部とを備え、前記送信電力制御部は、前記受信レベル推測部で推測された推測受信レベルが前記許容受信レベルを超える場合、前記基地局装置の受信レベルが前記許容受信レベルを超えないように前記基地局装置に送信する前記制御用チャネルの信号の電力を制御する構成を有している。

この構成により、無線端末で推測された推測受信レベルが基地局装置の許容受信レベルを超える場合、基地局装置の受信レベルが許容受信レベルを超えないように無線端末が基地局装置に送信する制御用チャネルの信号の電力を制御するため、基地局装置で受信の飽和レベルが変動した場合でも基地局装置が無線端末からの制御用チャネルの信号を良好に受信できる。

本発明の無線端末は、制御用チャネルおよび情報用チャネルで基地局装置とマルチキャリア通信する無線端末において、前記基地局装置に送信する信号の電力を制御する送信電力制御部と、前記情報用チャネルの受信状況から求まった前記制御用チャネルの許容受信レベルを取得する許容受信レベル取得部と、前記制御用チャネルの最大送信電力時の前記基地局装置の受信レベルを推測する受信レベル推測部とを備え、前記送信電力制御部は、前記受信レベル推測部で推測された推測受信レベルが前記許容受信レベルを超える場合、前記基地局装置の受信レベルが前記許容受信レベルを超えないように前記基地局装置に送信する前記制御用チャネルの信号の電力を制御する構成を有している。

また、本発明の無線端末の前記送信電力制御部は、前記受信レベル推測部で推測された推測受信レベルが前記許容受信レベルを超える場合、前記基地局装置の受信レベルが前記許容受信レベルを超えないよう、かつ、前記基地局装置の受信ダイナミックレンジ内に収まるように前記基地局装置に送信する前記制御用チャネルの信号の電力を制御する構成を有している。

この構成により、ほぼ確実に基地局装置に送信する信号が、受信ダイナミックレンジ内に収まるため、基地局装置が無線端末からの制御用チャネルの信号を良好に受信できる。

本発明は、基地局装置で受信の飽和レベルが変動した場合でも基地局装置が無線端末からの制御用チャネルの信号を良好に受信できる無線通信システム、無線端末、および無線端末の制御方法を提供するものである。

本実施例に係る無線通信システムの構成図である。上りＣＣＨおよび上りＴＣＨのとの関係について説明した図である。上りＣＣＨおよび上りＴＣＨのとの関係について説明した図である。本実施例に係る基地局装置のブロック図である。本実施例に係る無線端末のブロック図である。無線端末がマルチキャリア信号を送信した際に基地局装置がそのマルチキャリア信号を受信したときの信号レベルの減衰量を表す図である。本発明の実施例に係る基地局装置の動作例を示すフローチャートである。本発明の実施例に係る無線端末の動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施例に係る無線通信システムの構成図である。図１に示した無線通信システムは、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡ方式を用いて通信する無線端末１０ａ、無線端末１０ｂ、および基地局装置２０を有している。なお、無線端末１０をそれぞれ区別する場合には、無線端末１０ａ、１０ｂと記載し、それぞれを区別しない場合には、無線端末１０と記載する。

また、基地局装置２０および無線端末１０は、制御用チャネル（ＣＣＨ）および情報用チャネル（ＴＣＨ）でＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡ方式を用いて通信する。無線端末１０は、適応的に送信電力制御を行っており、電波状況に応じて適切な電力で送信を行うと共に他の端末に対する干渉電力量を低く抑えることもできる。なお、情報用チャネルの電力制御は、通常、制御用チャネルを通じた情報のやり取りで行われる。

ここで、制御用チャネル（ＣＣＨ）と情報用チャネル（ＴＣＨ）との関係について説明する。上りＣＣＨは、上りＴＣＨの状況に影響される。図２および図３は、上りＣＣＨおよび上りＴＣＨのとの関係について説明した図である。

図２に示すように、上りＴＣＨの各サブチャネルが高い（受信飽和レベルに近い）ため、上りＣＣＨは、の最大許容入力レベル（許容受信レベル）は比して低くなり、上りＣＣＨのレベルが最大許容入力レベルを超えると、上りＣＣＨの信号が正常に受信されない。

なお、受信機ダイナミックレンジは、例えば基地局装置２０が受信可能な信号レベルの範囲であり、ＣＣＨ受信ダイナミックレンジは、例えば基地局装置２０が受信可能なＣＣＨレベルの範囲である。

図３に示すように、上りＴＣＨの各サブチャネルの信号レベルは、図２で説明したものよりは高くないため、図３の上りＣＣＨの最大許容入力レベルは、図２の最大許容入力レベル（許容受信レベル）と比して高くなっている。

図４は、本実施例に係る基地局装置のブロック図である。基地局装置２０は、無線通信部２１、ネットワークインタフェース２２、および制御部２３を有している。

無線通信部２１は、無線端末１０と通信するためにアンテナ（図示していない）からマルチキャリア信号を送受信するものである。例えば、無線通信部２１は、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡ方式に準拠した通信を行うものである。無線通信部２１は、制御部２３から出力された信号を変調処理し、変調処理された信号を無線信号に変換して送信するようになっており、受信した信号を変換し、変換したものを復調処理して制御部２３に出力するようになっている。

ネットワークインタフェース２２は、インターネットや電話網との通信を行うものである。

制御部２３は、例えばプログラムを実行するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成され、許容受信レベル算出部２４および受信ダイナミックレンジ算出部２５（受信ＤＲ算出部２５）によって構成される。

許容受信レベル算出部２４は、ＣＣＨの許容受信レベルを算出するようになっている。ＣＣＨの許容受信レベルは、ＴＣＨの使用状況に影響されて変化するため、許容受信レベル算出部２４は、例えば、ＣＣＨの送出の前にＴＣＨの使用状況から推定する。

ここで、受信機の全帯域における許容受信レベルをＰｓｔ、上りＣＣＨの許容受信レベルをＰｓｃ、上り制御用チャネルのＰＡＰＲをＭｃ、ＣＣＨの送出の前のフレームにおけるＴＣＨのサブチャネル毎のＲＳＳＩをＲｎ、サブチャネルごとの変調方式によるＰＡＰＲをＭｎとすると、ＣＣＨの許容受信レベルは、式（１）で算出される。なお、Ｐｓｃの単位はＷａｔｔ。

Psc＝(Pst−Σ（Rn・Mn）)/Mc n＝1,2,3・・・(サブチャネル数) (1)
受信ＤＲ算出部２５は、ＣＣＨの受信ダイナミックレンジを算出するようになっている。例えば、受信ＤＲ算出部２５は、ＴＣＨの使用状況に応じた上りＣＣＨのダイナミックレンジを算出する。

ここで、受信機の全帯域におけるダイナミックレンジをＤｔ、上りＣＣＨの受信ダイナミックレンジをＤｃとすると、ＣＣＨの受信ダイナミックレンジは、式（２）で算出される。なお、Ｄｃの単位はｄＢ。

Dc = Dt + 10・log(Psc/Pst) (2)
図５は、本実施例に係る無線端末のブロック図である。無線端末１０は、無線通信部１１、バッテリ１４、操作入力部１５Ａ、表示部１５Ｂ、音声入出力部１５Ｃ、および制御部１６を有している。

無線通信部１１は、送信部１２および受信部１３によって構成され、基地局装置２０と通信するためのアンテナ（図示していない）からマルチキャリア信号を送受信するものである。例えば、無線通信部１１は、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡ方式に準拠した通信を行うものである。送信部１２は、制御部１６から出力された信号を変調し、変調された信号を送信し、受信部１３は、信号を受信した場合、その信号を復調処理して制御部１６に出力するものである。

変調処理において変調方式がいくつか存在する。例えば、変調方式には、ＢＰＳＫ（Binary phase-shift keying）、ＱＰＳＫ（quadraturephase-shift keying）、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ（Quadrature amplitude modulation）、６４ＱＡＭなどがある。

無線通信部１１は、中心周波数の異なる複数のサブキャリアを利用してデータを送信するが、隣り合うサブキャリアの帯域が重なり合っても干渉することがないように、互いに直交させて送信することで周波数利用効率を高めている。無線通信部１１は、データ送信する際に、サブキャリアを用いたサブチャネルを１つ使用してもよいが、データが大量にある場合には、複数のサブチャネルを使用することで、データ伝送速度を高めるための制御を行う。

バッテリ１４は、例えば充電池であり、無線通信部１１、操作入力部１５Ａ、表示部１５Ｂ、音声入出力部１５Ｃ、および制御部１６などの各部に電力を供給するものである。

操作入力部１５Ａは、テンキーなどから構成され、利用者によって操作されたものを入力するものであり、表示部１５Ｂは、液晶ディスプレイなどのディスプレイである。音声入出力部１５Ｃは、主に通話で必要となる音声を収音するマイクロフォンや音声を出力するスピーカーである。

制御部１６は、例えばプログラムを実行するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成され、許容受信レベル取得部１７、受信レベル推測部１８、および送信電力制御部１９によって構成される。これらの部材は、プログラムのモジュールなどでもよい。また、許容受信レベル取得部１７、受信レベル推測部１８、および送信電力制御部１９は、制御部１６で制御されず、制御部１６とは異なる独自のプロセッサで実施されていてもよい。

許容受信レベル取得部１７は、ＣＣＨの許容受信レベルを基地局装置２０から取得するようになっている。例えば、基地局装置２０が、ＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃが設定された信号を送信したとき、許容受信レベル取得部１７は、その信号を受信し、受信した信号からＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃを取得する。

受信レベル推測部１８は、制御用チャネルの最大送信電力時の基地局装置２０の受信レベルを推測するようになっている。例えば、受信レベル推測部１８は、下りＣＣＨのＲＳＳＩから伝播ロス（Ｌ）を推測してから、ＣＣＨを最大送信電力で送出した場合の基地局装置２０での推測受信レベル（Ｐｒ）を推定する。

無線端末１０がマルチキャリア信号を基地局装置２０に送信したときの信号レベルは、基地局装置２０に届くまでの間に減衰するため、伝播ロス（Ｌ）は、図６に示すように、無線端末１０がマルチキャリア信号を送信した時刻の信号レベルを基準とし、基地局装置２０がそのマルチキャリア信号を受信したときの信号レベルの減衰量を表す。

ＣＣＨの伝播ロス（Ｌ）は、上下で同周波数を用いることから、上下で共通である。下りＣＣＨの送信電力（規定値）をＰｔｃｃｈ、下りＣＣＨのＲＳＳＩをＰｒｃｃｈとすると、下りＣＣＨの伝播ロス（Ｌ）は、式（３）で算出される。上りＣＣＨの伝播ロスも同様である。なお、Ｌの単位はｄＢ。

L ＝ Ptcch − Prcch (3)
推測受信レベル（Ｐｒ）は、上りＣＣＨの無線端末１０の最大送信電力をＰｔとすると、式（４）で算出される。なお、Ｐｒの単位はｄＢｍ／１ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ。

Pr = Pt − L (4)
送信電力制御部１９は、基地局装置２０に送信するマルチキャリア信号の電力を制御するようになっている。例えば、送信電力制御部１９は、受信レベル推測部１８で推測された推測受信レベルＰｒが許容受信レベルＰｓｃを超える場合、許容受信レベルＰｒをこえないように基地局装置２０に送信するＣＣＨの信号の電力を制御する。

以上のように構成された無線端末１０および基地局装置２０の動作について図面を用いて説明する。

図７は、本発明の実施例に係る基地局装置２０の動作例を示すフローチャートである。まず、例えば時分割多重にてフレーム単位で通信しているような場合、制御部２３は、ＣＣＨの信号を次のフレームで送信するか否か確認する（Ｓ１）。なお、ステップＳ１については、ステップＳ２以降を実行する契機となっているが、その契機は、フレームの送信に限定されず、一定時間が経過した場合（定期的に行う）、または、特定の無線端末１０とのＴＣＨリンク確立前でもよい。

ステップＳ１でＹｅｓの場合、許容受信レベル算出部２４は、前フレームの上りのＴＣＨの信号の受信状況から、上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃを算出する（Ｓ２）。次に、受信ＤＲ算出部２５は、上りのＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃから、上りＣＣＨの受信ダイナミックレンジＤｃを算出する（Ｓ３）。

基地局装置２０の無線通信部２１は、算出された上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃおよび上りＣＣＨの受信ダイナミックレンジＤｃを、下りＣＣＨにて通信対象となる無線端末１０に送信する（Ｓ４）。

図８は、本発明の実施例に係る無線端末１０の動作例を示すフローチャートである。まず、無線端末１０の無線通信部１１は、信号を受信したとき、その信号に上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃが含まれているか否かを確認する（Ｓ１１）。

ステップＳ１１でＹｅｓの場合、受信レベル推測部１８は、下りＣＣＨのＲＳＳＩから上りＣＣＨの伝播ロスＬを推測する（Ｓ１２）。次に、受信レベル推測部１８は、上りＣＣＨの無線端末１０の最大送信電力Ｐｔおよび上りＣＣＨの伝播ロスＬに基づいて、推測受信レベルＰｒを推測する（Ｓ１３）。

推測受信レベルＰｒが上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃよりも大きい場合（Ｓ１４）、送信電力制御部１９は、特定の送信電力制御を行う（Ｓ１５）。例えば、送信電力制御部１９は、「上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃ＋上りＣＣＨの伝播ロスＬ」になるような送信電力で上りＣＣＨの信号を送信する。なお、送信電力は、この和を超えないようにする。

また、送信電力制御部１９は、「上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃ＋上りＣＣＨの伝播ロスＬ＋上りＣＣＨの受信ダイナミックレンジＤｃ」を越えるような送信電力で上りＣＣＨの信号を送信する。すなわち、送信電力制御部１９は、基地局装置２０の受信レベルが上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃを超えずに上りＣＣＨの受信ダイナミックレンジＤｃ内に収まるように送信電力を制御する。

推測受信レベルＰｒが上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃよりも小さい場合（Ｓ１４）、送信電力制御部１９は、上りＣＣＨの無線端末１０の最大送信電力Ｐｔで上りＣＣＨの信号を送信する（Ｓ１６）。

また、送信電力制御部１９は、バッテリ１４の充電量に応じて送信電力を制御するようにしてもよい。バッテリ１４の充電量が多い場合には、送信電力制御部１９は、「上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃ＋上りＣＣＨの伝播ロスＬ」になるような送信電力で上りＣＣＨの信号を送信し、バッテリ１４の充電量が少ない場合には、送信電力制御部１９は、「上りＣＣＨの許容受信レベルＰｓｃ＋上りＣＣＨの伝播ロスＬ＋上りＣＣＨの受信ダイナミックレンジＤｃ」を越えて、充電量に応じた送信電力で上りＣＣＨの信号を送信してもよい。

以上説明したように、本実施例に係る無線通信システムでは、無線端末１０で推測された推測受信レベルが基地局装置２０の許容受信レベルを超える場合、基地局装置２０の受信レベルが許容受信レベルを超えないように無線端末１０が基地局装置２０に送信する制御用チャネルの信号の電力を制御するため、基地局装置２０で受信の飽和レベルが変動した場合でも基地局装置２０が無線端末１０からの制御用チャネルの信号を良好に受信できる。

本発明は、基地局装置で受信の飽和レベルが変動した場合でも基地局装置が無線端末からの制御用チャネルの信号を良好に受信できるという効果を有し、マルチキャリア通信で送信電力制御を行う無線通信システム等に有用である。

１０無線端末
１１無線通信部
１２送信部
１３受信部
１４バッテリ
１５Ａ操作入力部
１５Ｂ表示部
１５Ｃ音声入出力部
１６制御部
１７許容受信レベル取得部
１８受信レベル推測部
１９送信電力制御部
２０基地局装置
２１無線通信部
２２ネットワークインタフェース
２３制御部
２４許容受信レベル算出部
２５受信ＤＲ算出部

Claims

制御用チャネルおよび情報用チャネルでマルチキャリア通信する基地局装置および無線端末を有する無線通信システムにおいて、
前記基地局装置は、前記情報用チャネルの受信状況から前記制御用チャネルの許容受信レベルを算出し、
前記無線端末は、
前記基地局装置に送信する信号の電力を制御する送信電力制御部と、
前記制御用チャネルの最大送信電力時の前記基地局装置の受信レベルを推測する受信レベル推測部とを備え、
前記送信電力制御部は、前記受信レベル推測部で推測された推測受信レベルが前記許容受信レベルを超える場合、前記基地局装置の受信レベルが前記許容受信レベルを超えないように前記基地局装置に送信する前記制御用チャネルの信号の電力を制御することを特徴とする無線通信システム。
制御用チャネルおよび情報用チャネルで基地局装置とマルチキャリア通信する無線端末において、
前記基地局装置に送信する信号の電力を制御する送信電力制御部と、
前記情報用チャネルの受信状況から求まった前記制御用チャネルの許容受信レベルを取得する許容受信レベル取得部と、
前記制御用チャネルの最大送信電力時の前記基地局装置の受信レベルを推測する受信レベル推測部とを備え、
前記送信電力制御部は、前記受信レベル推測部で推測された推測受信レベルが前記許容受信レベルを超える場合、前記基地局装置の受信レベルが前記許容受信レベルを超えないように前記基地局装置に送信する前記制御用チャネルの信号の電力を制御することを特徴とする無線端末。
前記送信電力制御部は、前記受信レベル推測部で推測された推測受信レベルが前記許容受信レベルを超える場合、前記基地局装置の受信レベルが前記許容受信レベルを超えないよう、かつ、前記基地局装置の受信ダイナミックレンジ内に収まるように前記基地局装置に送信する前記制御用チャネルの信号の電力を制御することを特徴とする請求項２に記載の無線端末。
制御用チャネルおよび情報用チャネルで基地局装置とマルチキャリア通信する無線端末の制御方法において、
前記情報用チャネルの受信状況から求まった前期制御用チャネルの許容受信レベルを取得する許容受信レベル取得ステップと、
前記制御用チャネルの最大送信電力時の前記基地局装置の受信レベルを推測する受信レベル推測ステップと、
前記受信レベル推測ステップで推測された推測受信レベルが前記許容受信レベルを超える場合、前記基地局装置の受信レベルが前記許容受信レベルを超えないように前記基地局装置に送信する前記制御用チャネルの信号の電力を制御するステップとを備えたことを特徴とする無線端末の制御方法。