JP5271899B2 - 通信システムにおける制御システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システムに関するもので、特に通信システムにおけるアップリンク(uplink）を制御する方法及びシステムに関する。

次世代通信システムでは、多様なサービス品質(Quality of Service：以下、“ＱｏＳ”と称する）レベルを有する高速のサービスをユーザーに提供するための活発な研究が進行されている。特に、通信システムは、データ伝送容量の増大及びＱｏＳの向上のために、ダウンリンク及びアップリンクで送信電力を制御し、従って基地局(Base Station：以下、“ＢＳ”と称する)又は移動端末(Mobile Station：以下、“ＭＳ”と称する)が最小限の信号強さでデータ受信するために必要な信号対干渉雑音比(Signal to Interference and Noise Ratio：以下、“ＳＩＮＲ”と称する)を有することができる。このように送信電力を制御することによって、通信システムは、低いＳＩＮＲを有するＭＳがＢＳから通信サービスを受信できるサービス領域でより高い送信電力を有するようにして、ＢＳと安定してデータを送受信する。そうすることによって、通信システムは、ＱｏＳを向上させ、ＭＳが必要以上の高い電力で信号を送信しないようにして、同一の周波数帯域を使用し、隣接ＢＳから通信サービスを受信するＭＳのＱｏＳ低下を減少させる。

このような電力制御方式は、ＢＳ又はＭＳによって伝送された送信信号を受信器が受信する場合に、受信器が要求されるＳＩＮＲを維持できるように送信器の送信電力を制御する。特に、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:ＯＦＤＭ)/直交周波数分割多重アクセス(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:ＯＦＤＭＡ)方式を適用した通信システムは、前述したように、隣接ＢＳ間の干渉が発生しない領域、例えば隣接ＢＳと前記隣接ＢＳから通信サービスを受信するＭＳとの間のデータ送受信時に干渉信号として作用しない領域で信号の送信電力を増加し、それによって受信信号のＱｏＳを改善させる。したがって、この通信システムは、高いチャンネル品質を有するＭＳ(すなわち、所定のセルを管理するＢＳの中心領域に位置するＭＳ)と、低いチャンネル品質を有する他のＭＳ（すなわち、ＢＳの境界(boundary)領域に位置するＭＳ）に異なる電力制御条件を適用する必要がある。

例えば、ＢＳの境界領域に存在するＭＳが位置するセルを管理するＢＳとデータを送受信するためにその送信信号の送信電力を増加する場合に、ＭＳは、現在位置しているセルに隣接したセルを管理する隣接ＢＳに前記送信電力より高い強さの干渉信号を誘発する。そのため、ＢＳは、受信器またはＭＳが、データ送受信のために要求されるＳＩＮＲを維持するのに必要な最小限の送信電力で信号を送信するようにする。しかしながら、ＢＳの中心領域に位置するＭＳが、送信信号の送信電力を増加する場合に、現在位置しているセルと隣接したセルを管理する隣接ＢＳに適用される干渉信号は、低い強さである。したがって、ＢＳは、送受信信号の受信品質、すなわちＱｏＳを向上させるためにＭＳがより高い送信電力で信号を送信するようにする。それにより、前述したように通信システムでデータ送受信のための送信電力を制御する方案が必要である。

また、ＢＳは、その中心領域に位置するＭＳがより高い送信電力で信号を送信するようにして送受信データのパケット誤り率(Packet Error Rate：以下、“ＰＥＲ”と称する）を減少させ、それによってデータの受信失敗によるパケットの再伝送を減少させてリソースの浪費を防止することができる。このようにパケットの再伝送を減少させるために、ＢＳは、低いチャンネル品質を有するＭＳに残っているリソースを割り当て、この割り当てられたチャンネルを介して低いチャンネル品質を有するＭＳのパケット再伝送を増加させることによって、通信システムの性能を向上させることができる。したがって、上記のように通信システムで送信電力を制御するための方案が必要である。

したがって、本発明は上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、通信システムにおける制御方法及びシステムを提供することにある。

本発明の他の目的は、通信システムにおけるアップリンクの電力を制御する方法及びシステムを提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、通信システムにおける制御方法であって、基地局によって、基地局のサービングセルに隣接する隣接セルを管理する少なくとも一つの隣接基地局から雑音及び干渉情報を受信する段階と、サービングセル内に位置する移動端末と少なくとも一つの隣接基地局との間のチャンネル情報を移動端末から受信する段階と、受信された雑音及び干渉情報と、受信されたチャンネル情報と、移動端末に割り当てられたリソースの量と、電力オフセットと、変調及び符号化方式(ＭＣＳ)レベルとによってサービングセルに位置する移動端末の制御値を計算する段階と、計算された制御値によって要求キャリア対干渉雑音比（ＣＩＮＲ)、周波数帯域及び電力オフセットを決定する段階と、計算された制御値と決定された要求ＣＩＮＲ、周波数帯域及び電力オフセットに対応する制御情報を生成して移動端末に伝送する段階とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の態様によれば、通信システムにおける制御システムであって、基地局のサービングセルに隣接する隣接セルを管理する少なくとも一つの隣接基地局から雑音及び干渉情報を受信し、サービングセル内に位置する移動端末と少なくとも一つの隣接基地局との間のチャンネル情報を移動端末から受信し、受信された雑音及び干渉情報と、受信されたチャンネル情報と、移動端末に割り当てられたリソースの量と、電力オフセットと、変調及び符号化方式(ＭＣＳ)レベルとによりサービングセルに位置する移動端末の制御値を計算し、計算された制御値によって要求キャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ)、周波数帯域及び電力オフセットを決定し、計算された制御値と決定された要求ＣＩＮＲ、周波数帯域及び電力オフセットに対応する制御情報を生成して移動端末機に伝送する基地局を含むことを特徴とする。

本発明は、特定のセルを管理する基地局が、その特定セルに隣接した隣接セルを管理する隣接基地局から受信された雑音及び干渉情報と、移動端末と隣接基地局との間のチャンネル情報により、上記特定のセルに位置する移動端末の送信電力、ＭＣＳレベル及び割り当てリソース、及び基準電力からのオフセットを制御することができる。

また、本発明は、基地局が移動端末の送信電力、ＭＣＳレベル、及び割り当てリソースを制御することによって基地局と移動端末との間の送受信される制御メッセージの数を減少させることで、リソースの浪費を防止することができる。さらに、基地局は、移動端末の送信電力、ＭＣＳレベル及び割り当てリソースを最適化するように制御することで、システムの性能を向上させることができる。

本発明による通信システムの構造を示す図である。 本発明による通信システムにおける電力制御のためのＢＳの構造を示す図である。 本発明による通信システムにおける電力制御のためのＢＳの動作を示す図である。 本発明による通信システムにおける電力制御のためのＢＳの動作を示す図である。 本発明による通信システムにおいてＢＳから電力制御情報を受信するＭＳの構造を示す図である。 本発明による通信システムにおける電力制御のためのシステムの信号フローを示す図である。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

下記の説明において、本発明に関連した公知の機能または構成に関する具体的な説明は明瞭及び簡潔を目的として省略する。

本発明は、通信システム、例えば、広帯域無線アクセス(Broadband Wireless Access：ＢＷＡ)通信システムであるＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２．１６通信システムにおける制御方法及びシステムを提供する。ここで本発明の好ましい実施形態は、一例として、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡ方式を採用したＩＥＥＥ８０２．１６通信システムに関連して説明されるが、本発明によって提案される制御方法及びシステムは、他の通信システムにも適用されることができる。

また、本発明の好ましい実施形態は、通信システムが特定のセルを管理する基地局(ＢＳ)と、特定のセルに位置し、ＢＳから通信サービスを受信する移動端末(ＭＳ)との間のデータを送受信(exchange)する場合に、電力を制御するための方法及びシステムを提供する。後述する本発明の実施形態では、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡ方式を採用する通信システムがアップリンク伝送を遂行する場合、すなわち特定のセルを管理するＢＳから通信サービスを受信するＭＳがＢＳにデータを送信する場合に、送信電力を制御するための方法及びシステムを提供する。

なお、本発明の好ましい実施形態は、通信システムにおけるアップリンクの電力制御方法及びシステムを提供する。また、本発明の実施形態では、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡ通信システムで特定のセルを管理するＢＳ(すなわち、サービング(serving)ＢＳ)がＭＳの送信電力を制御する方法及びシステムを提供する。サービングＢＳのサービングセルに位置する任意のＭＳがアップリンクで信号を送信する場合、サービングＢＳは、サービングセルに隣接した隣接セルを管理する隣接ＢＳの雑音及び干渉のレベルを表す雑音及び干渉レベル(Noise and Interference level：以下、“ＮＩ”と称する)情報、およびサービングセルに位置する任意のＭＳと隣接ＢＳとの間のチャンネル品質に対応するチャンネル情報、例えば伝播経路損失(propagation path loss)情報又はチャンネル品質情報(Channel Quality Information：以下、“ＣＱＩ”と称する)によってＭＳの送信電力を制御する。本発明の好ましい実施形態では、サービングＢＳが隣接ＢＳのＮＩ情報と、サービングセルに位置するＭＳと隣接ＢＳとの間のチャンネル情報、例えば伝播経路損失情報とによって電力制御情報を生成してＭＳに伝送する場合について後述されるが、本発明は、電力制御情報だけでなく、変調及び符号化方式(Modulation and Coding Scheme：以下、“ＭＣＳ”と称する)情報、リソース割り当て及び基準電力でのオフセット情報のような制御情報を生成してＭＳに伝送する場合にも適用されることができる。

ここで、‘ＮＩ情報“は、サービングＢＳがサービングセルに位置する任意のＭＳから受信する信号を除いた信号、例えば隣接セルに位置するＭＳが該当隣接ＢＳに送信する信号による雑音及び干渉に対するＮＩ情報を意味する。すなわち、サービングセルに位置するＭＳから信号を受信すると、サービングＢＳは、ＭＳから受信された信号を除いた信号によってサービングＢＳに影響するＮＩを測定し、この測定されたＮＩ情報をバックボーンネットワーク(backbone network)を介して該当隣接ＢＳに伝送する。このとき、サービングＢＳは、自分のＮＩ情報と隣接ＢＳのＮＩ情報をバックボーンネットワークを介して隣接ＢＳと送受信する。このサービングＢＳは、ＮＩ測定のために、サービングセルに位置するＭＳから受信された信号を除いた信号のレベル、すなわち雑音及び干渉のレベルを測定するか、あるいはレベルを例えばパイロットを用いて測定する。サービングＢＳは、バックボーンネットワークを介して測定結果に対応するＮＩ情報を該当隣接ＢＳに伝送する。

ここで使用される‘チャンネル情報’は、隣接ＢＳとサービングセルに位置するＭＳとの間のチャンネル品質に対応する情報を意味する。この隣接ＢＳ又はＭＳは、隣接ＢＳとＭＳとの間の伝播経路損失、受信信号強度表示(Received Signal Strength Indication：以下、“ＲＳＳＩ”と称する)、信号対干渉雑音比(ＳＩＮＲ)、又はキャリア対干渉雑音比(Carrier to Interference and Noise Ratio：以下、“ＣＩＮＲ”と称する)のようなチャンネルの品質を測定してサービングＢＳに伝送する。隣接ＢＳがサービングセルに位置するＭＳとの間のチャンネル品質を測定する場合に、チャンネル情報は、バックボーンネットワークを介してサービングＢＳに伝送される。そして、ＭＳが隣接ＢＳとの間のチャンネル品質を測定する場合に、チャンネル情報は、サービングＢＳとＭＳとの間のアップリンクを通じてサービングＢＳに伝送される。

図１は、本発明による通信システムの構造を示す。

図１を参照すると、通信システムは、多重セル構造、すなわち第１のセル１１０、第２のセル１２０、及び第３のセル１３０を有し、これらセルは各々ＢＳ１ １１２、ＢＳ２ １２２、及びＢＳ３ １３２によって制御される。ＭＳ１ １１４及びＭＳ２ １１６は、第１のセル１１０に位置し、ＢＳ１ １１２から通信サービスを受信する。ＭＳ３ １２４及びＭＳ４ １２６は、第２のセル１２０に位置し、ＢＳ２ １２２から通信サービスを受信する。ＭＳ５ １３４及びＭＳ６ １３６は、第３のセル１３０に位置し、ＢＳ３ １３２から通信サービスを受信する。各ＭＳは、移動性及び固定性を共に有する。ここでは、便宜上、ＭＳ１ １１４、ＭＳ３ １２４、及びＭＳ５ １３４は、それらのＢＳ、すなわちＢＳ１ １１２、ＢＳ２ １２２、及びＢＳ３ １３２から遠くに位置し、すなわち第１のセル１１０、第２のセル１２０、及び第３のセル１３０の境界領域に位置し、ＭＳ２ １１６、ＭＳ４ １２６、及びＭＳ６ １３６は、それらのＢＳ、すなわちＢＳ１ １１２、ＢＳ２ １２２、ＢＳ３ １３２の近くに位置し、すなわち第１のセル１１０、第２のセル１２０、及び第３のセル１３０の中心領域に位置すると仮定する。また、ＢＳ1 １１２は、他のＢＳ１２２，１３２よりＮＩが大きく、ＢＳ３ １３２は、他のＢＳ１１２，１２２よりＮＩが小さいと仮定する。なお、ＢＳ１１２，１２２，１３２と、セル１１０，１２０，１３０に位置するＭＳ１１４，１１６，１２４，１２６，１３４，１３６との間の信号送受信は、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡ方式を使用して実行されると仮定する。

ＭＳ１ １１４，ＭＳ３ １２４，ＭＳ５ １３４は、上述したように第１のセル１１０、第２のセル１２０、第３のセル１３０の境界領域に位置し、他のＭＳ、例えばＭＳ２ １１６、ＭＳ４ １２６、ＭＳ６ １３６に比べて高い送信電力で該当ＢＳに信号を送信し、ＭＳ２ １１６、ＭＳ４ １２６、ＭＳ６ １３６は、第１のセル１１０、第２のセル１２０、第３のセル１３０の中心領域に位置し、ＭＳ１ １１４、ＭＳ３ １２４、ＭＳ５ １３４に比べて低い送信電力で該当ＢＳに信号を送信する。ＭＳ１１４，１１６，１２４，１２６，１３４，１３６によって送信された信号は、隣接ＢＳに雑音及び干渉信号として作用する。特に、各セルの境界領域に位置したＭＳ１１４，１２４，１３４によって送信された信号は、隣接ＢＳに高いレベルの雑音及び干渉として作用する。したがって、ＢＳ１１２，１２２，１３２は、サービングセルに位置したＭＳ１１４，１１６，１２４，１２６，１３４，１３６の送信電力を制御する。

ＢＳ１１２，１２２，１３２は、バックボーンネットワークを介して、隣接ＢＳのＮＩ情報と、隣接ＢＳまたはサービングセルに位置したＭＳ１１４，１１６，１２４，１２６，１３４，１３６から受信された隣接ＢＳと上記ＭＳ１１４，１１６，１２４，１２６，１３４，１３６との間のチャンネル情報を用いて、ＭＳ１１４，１１６，１２４，１２６，１３４，１３６の送信電力をそれぞれ制御する。例えば、第１のセル１１０のＢＳ１ １１２は、バックボーンネットワークを介して隣接ＢＳ、すなわちＢＳ２ １２２、ＢＳ３ １３２のＮＩ情報を受信し、隣接ＢＳ、すなわちＢＳ２ １２２、ＢＳ３ １３２と第１のセル１１０に位置した各ＭＳ、すなわちＭＳ１ １１４、ＭＳ２ １１６との間のＣＱＩを受信する。ＢＳ１ １１２は、バックボーンネットワークを介して、隣接ＢＳと第１のセル１１０に位置するＭＳ１１４，１１６との間のＣＱＩを隣接ＢＳ、すなわちＢＳ２ １２２及びＢＳ３ １３２から受信し、あるいはアップリンクを通じてＭＳ、すなわちＭＳ１ １１４、ＭＳ２ １１６からＣＱＩを受信する。また、ＢＳ１ １１２は、第１のセル１１０に位置するＭＳ、すなわちＭＳ１ １１４、ＭＳ２ １１６から受信される信号を除いた信号のレベル、すなわち雑音及び干渉のレベルを測定するか、あるいはＮＩを測定する。

隣接ＢＳのＮＩ情報と隣接ＢＳとサービングセルに位置するＭＳとの間のチャンネル情報を受信すると、サービングＢＳは、サービングセルに位置するＭＳの送信電力を制御する。便宜のために、隣接ＢＳとサービングセルに位置するＭＳとの間のチャンネル情報として伝播経路損失を一例として使用し、サービングセル及び隣接セルに位置する複数のＭＳの中でサービングセルに位置するｍ番目のＭＳの送信電力を制御すると仮定する。サービングＢＳによって制御されるサービングセルに位置するＭＳの送信電力は、下記の数式(１)のように示す。

数式(１)において、Ｐ_ＵＬ，ｍは、サービングＢＳによって決定されたサービングセルに位置するｍ番目のＭＳの送信電力、すなわちアップリンクでＭＳの送信電力を意味し、Ｐ_{ＵＬ−ＭＡＸ，ｍ}は、ｍ番目のＭＳによって利用可能な最大送信電力を意味する。すなわち、サービングＢＳによって決定されたｍ番目のＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬ，ｍは、ｍ番目のＭＳの最大送信電力Ｐ_{ＵＬ−ＭＡＸ，ｍ}を超えることができない。また、Ｌ_ｍは、サービングＢＳとｍ番目のＭＳとの間の伝播経路損失、すなわちチャンネル情報を意味し、ＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}は、サービングＢＳがＭＣＳレベルでｍ番目のＭＳによって伝送されたデータを受信するために要求される受信ＣＩＮＲを意味する。すなわち、ＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}は、サービングＢＳがｍ番目のＭＳからデータを受信する場合に、所定のパケット誤り率(Packet Error Rate：以下、“ＰＥＲ”と称する）を満たすために使用される、アップリンクでサービングＢＳの要求される受信ＣＩＮＲであって、サービングＢＳは、ｍ番目のＭＳの伝送データに対するＭＣＳレベルを制御することによってＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}を制御することができる。

さらに、ＮＩ_ＵＬは、サービングＢＳによって測定されたそのＮＩ情報に含まれるサービングＢＳのＮＩを意味し、ＢＷ_ｍは、サービングＢＳがｍ番目のＭＳとデータを送受信するためにｍ番目のＭＳに割り当てられたリソースを意味し、スケジューリングを通じてｍ番目のＭＳに割り当てられた周波数帯域を表す。Ｏｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍは、サービングＢＳによって決定されたｍ番目のＭＳの基準送信電力からのオフセットを意味する。例えば、Ｏｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍが正(positive)の値である場合、ｍ番目のＭＳは、サービングＢＳの受信ＣＩＮＲを向上させるように送信電力を増加(ＵＰ)させ、所定のＰＥＲが要求される受信ＣＩＮＲ以下に維持される場合、サービングＢＳは、ｍ番目のＭＳが送信電力を減少(ＤＯＷＮ)させるようにＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍを負(negative)の値に設定し、それによってｍ番目のＭＳによる隣接セルの干渉を減少させる。

数式(１)に示すように、サービングＢＳによって決定されたｍ番目のＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬ，ｍは、伝播経路損失Ｌ_ｍのようなサービングＢＳとｍ番目のＭＳとの間のチャンネル情報、サービングＢＳの要求される受信ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}のようなｍ番目のＭＳによってデータ伝送に適用されるＭＣＳ情報、サービングＢＳのＮＩ情報ＮＩ_ＵＬ、ｍ番目のＭＳに割り当てられたリソース、すなわち周波数帯域ＢＷ_ｍと、基準送信電力からのオフセットＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍに基づいて決定される。

通信システムで使用される電力制御方式は、送信器またはＢＳが、受信器またはＭＳに電力制御情報を周期的に伝送するか否かによって、開ループ(open-loop)電力制御方式と閉ループ(closed-loop)電力制御方式に分けられる。開ループ電力制御方式は、ＢＳによって伝送されたＮＩ情報とオフセット、周波数帯域、及び要求ＣＩＮＲ、換言すればＭＣＳ情報と、ＭＳによって測定され生成された伝播経路損失情報を用いて電力を制御する。しかしながら、閉ループ電力制御方式は、ＢＳによって伝送されるＮＩ情報とオフセット、周波数帯域、及び要求ＣＩＮＲ、換言すればＭＣＳ情報と、ＢＳによって測定され生成された伝播経路損失情報を用いて、すなわち周波数帯域及びＭＣＳ情報によって送信信号を生成し、この送信信号の電力をＮＩ情報とオフセット及び受信ＣＩＮＲに含まれる伝播経路損失変動値によって制御する。

より具体的には、通信システムにおいて開ループ電力方式を使用する場合に、サービングＢＳは、数式(１)でｍ番目のＭＳがデータ伝送に適用されるＭＣＳ情報、例えばサービングＢＳの要求受信ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}、サービングＢＳのＮＩ情報ＮＩ_ＵＬ、ｍ番目のＭＳに割り当てられたリソース、すなわち周波数帯域ＢＷ_ｍ、及び基準送信電力からのオフセットＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍをｍ番目のＭＳに伝送する。ｍ番目のＭＳは、サービングＢＳとの間のチャンネル品質、例えばダウンリンクの伝播経路損失Ｌ_ＤＬ，ｍを測定する。すると、ｍ番目のＭＳは、数式(１)でのパラメータを認識するように、数式(１)を用いてアップリンクの送信電力Ｐ_ＵＬ，ｍを決定する。その後、数式(２)に示すように、ｍ番目のＭＳは、開ループ電力方式を用いてサービングＢＳに信号を送信する場合の送信電力を決定する。

数式(２)において、Ｐ_{ＵＬ，ｍ−ＯＬ}は、開ループ電力制御方式を用いて決定されたｍ番目のＭＳの送信電力を意味し、Ｐ_ＵＬ，ｍは、数式(１)によって決定されたｍ番目のＭＳの送信電力を意味し、Ｏｆｆｓｅｔ_ＭＳ，ｍは、数式(１)によって決定されたｍ番目のＭＳの送信電力、すなわち基準送信電力からオフセットを意味する。

通信システムに閉ループ電力制御方式を使用する場合に、サービングＢＳは、数式(１)でｍ番目のＭＳのデータ伝送に適用されるＭＣＳ情報、例えばサービングＢＳの要求受信ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}、ｍ番目のＭＳに割り当てられたリソース、すなわち周波数帯域ＢＷ_ｍをｍ番目のＭＳに伝送する。その後、サービングＢＳは、下記の数式(３)に示すように、ｍ番目のＭＳの送信電力変動値を計算する。

数式(３)において、ΔＰはｍ番目のＭＳの送信電力変動値を意味し、ＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}は、ｍ番目のＭＳによって伝送されたデータを受信するためにサービングＢＳが要求される受信ＣＩＮＲを意味し、ＣＩＮＲ_ＲＸ，ｍは、ｍ番目のＭＳから最近受信されたデータの受信ＣＩＮＲを意味し、そしてｍ番目のＭＳが数式(１)を用いてサービングＢＳによって決定された送信電力Ｐ_{ＵＬ，ｍ−ｏｌｄ}でサービングＢＳにデータを送信する場合のサービングＢＳの受信ＣＩＮＲを表す。

このように、サービングＢＳがｍ番目のＭＳの送信電力変動値ΔＰを計算し、ｍ番目のＭＳに伝送し、ｍ番目のＭＳは、下記の数式(４)に示すように送信電力を決定する。

数式(４)において、Ｐ_{ＵＬ，ｍ−ＣＬ}は、閉ループ電力制御方式を用いて決定されるｍ番目のＭＳの送信電力を意味し、Ｐ_{ＵＬ，ｍ−ｏｌｄ}は、数式(１)に示すように、サービングＢＳによって決定されたｍ番目のＭＳの送信電力を意味し、ｍ番目のＭＳによって最近サービングＢＳにデータを伝送時に使用される送信電力を表す。また、ΔＰは、数式(３)によって計算されたｍ番目のＭＳの送信電力変動値を意味し、Ｏｆｆｓｅｔ_ＭＳ，ｍは、数式(１)によって決定されたＭＳの送信電力、すなわち基準送信電力からのオフセットを表す。

本発明による通信システムにおいて、電力制御のために、送信器またはサービングＢＳが、隣接ＢＳから隣接ＢＳのＮＩ情報を受信するだけでなく、サービングＢＳのＮＩを測定し、測定されたＮＩに対応する自分のＮＩ情報を該当隣接ＢＳに伝送する。サービングＢＳは、隣接セルに位置するＭＳ間のアップリンクのチャンネル品質を測定してＣＱＩを生成し、例えば伝播経路損失を測定して伝播経路損失情報を生成して隣接ＢＳに伝送し、この隣接ＢＳ又はサービングセルに位置するＭＳから隣接ＢＳとＭＳとの間の伝播経路損失情報を受信する。その後、サービングＢＳは、受信されたＮＩ情報と伝播経路損失情報により各ＭＳの制御値を計算し、計算された制御値を含む電力制御情報をＭＳに伝送し、それによってＭＳの電力を制御する。特に、後述する本発明では、サービングＢＳが、隣接ＢＳから受信されたＮＩ情報をＭＳにブロードキャスティングせず、サービングＢＳがＭＳの電力を制御することによって各ＭＳのＭＣＳ、リソース割り当て、及びオフセットを制御することができる。

図２は、本発明による通信システムにおける電力制御のためのＢＳの構造を示す。

図２を参照すると、ＢＳは、メディアアクセス制御(Medium Access Control：以下、“ＭＡＣ”と称する)伝送部２０１と、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３と、ＭＡＣ制御部２０５と、電力制御部２０７と、情報交換部(information exchanger)２０９とを含む。

ＭＡＣ伝送部２０１は、上位階層及びＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３と伝送データをやり取りすることによって、ＭＡＣプロトコルデータユニット(MAC Protocol Data Unit：以下、“ＭＡＣ ＰＤＵ”と称する）を生成する。すなわち、ＭＡＣ伝送部２０１は、上位階層から伝送されたデータパケットとＭＡＣ制御部２０５から制御パケットを受信し、受信されたパケットを用いてＭＡＣ ＰＤＵを生成してＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３に伝送する。また、ＭＡＣ伝送部２０１は、各ＭＳから受信されたＯＦＤＭ信号に対してＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３によって生成され伝送されたＭＡＣ ＰＤＵからペイロード(payload)部分を分離し、データパケットは上位階層に伝送し、制御パケットはＭＡＣ制御部２０５に伝送する。

ＭＡＣ制御部２０５は、サービングセルに位置するＭＳにＢＳから信号を送信するためのダウンリンク送信電力、ＭＳから獲得したアップリンク送信電力、及びＢＳのダウンリンク及びアップリンクリソース構造のようなシステム情報を管理する。また、ＭＡＣ制御部２０５は、アップリンク及びダウンリンクで伝送されるデータに対するスケジューリングを遂行して適切なＭＣＳレベルを決定し、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３を通じてデータ送受信のために使用されるリソース、例えば物理階層リソースとして周波数帯域を割り当てる。このスケジューリングの遂行後に、ＭＡＣ制御部２０５は、アップリンク及びダウンリンクで割り当て情報を生成し、この生成された割り当て情報及びＢＳのシステム情報を情報交換部２０９を通じて隣接ＢＳに伝送する。

さらに、ＭＡＣ制御部２０５は、情報交換部２０９を通じて隣接ＢＳのシステム及び割り当て情報を受信し、この受信された隣接ＢＳのシステム及び割り当て情報を自分のシステム及び割り当て情報と一緒に管理する。このシステム及び割り当て情報は、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３に伝送され、ＯＦＤＭ信号を生成し、そしてＮＩ、伝播経路損失、及び数式(３)の受信ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_ＲＸを測定する際に利用される。加えて、ＭＡＣ制御部２０５は、電力制御部２０７から伝送された電力制御メッセージ、例えば開ループ電力制御方式又は閉ループ電力制御方式情報を含む電力制御メッセージをＭＡＣメッセージとして生成してＭＡＣ伝送部２０１に伝送し、このＭＡＣ伝送部２０１は、電力制御方式情報を各ＭＳに伝送するために、生成されたＭＡＣメッセージをＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３に伝送する。ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３がＭＳと隣接ＢＳとの間のダウンリンク伝播経路損失情報をＭＳから受信すると、ＭＡＣ制御部２０５は、ＭＡＣ伝送部２０１を通じて受信された伝播経路損失情報を受信して管理する。この伝播経路損失情報は、電力制御部２０７に伝送され、上記ＭＳの送信制御値を生成するために使用される。ＭＳから受信された伝播経路損失情報を用いてＭＳの送信制御値を生成するプロセスについては、下記に詳しく説明する。

情報交換部２０９は、バックボーンネットワークを介して、電力制御に必要な情報、例えばシステム情報、リソース割り当て情報、及びＮＩ情報を隣接ＢＳと送受信する。より具体的には、情報交換部２０９は、ＭＡＣ制御部２０５からＢＳのシステム及び割り当て情報を受信し、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３によって測定及び生成されたＢＳのＮＩ情報及び隣接セルに位置するＭＳとＢＳとの間の伝播経路損失情報を、上記ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３から受信する。情報交換部２０９は、受信された情報をバックボーンネットワークを介して隣接ＢＳに伝送し、隣接ＢＳから隣接ＢＳのシステム及び割り当て情報、隣接ＢＳのＮＩ情報、及び隣接ＢＳとサービングセルに位置するＭＳとの間の伝播経路損失情報をバックボーンネットワークを介して受信する。情報交換部２０９に受信された隣接ＢＳのシステム及び割り当て情報は、ＭＡＣ制御部２０５に伝送され、隣接ＢＳのＮＩ情報、隣接ＢＳとサービングセルに位置するＭＳとの間の伝播経路損失情報は、電力制御部２０７に伝送される。

ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、ＭＡＣ伝送部２０１とＭＡＣ制御部２０５から受信されたＭＡＣ ＰＤＵと割り当て情報を用いてＯＦＤＭ信号を生成した後に各ＭＳに伝送する。このＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、各ＭＳから受信されたＯＦＤＭ信号からＭＡＣ ＰＤＵを生成し、生成されたＭＡＣ ＰＤＵをＭＡＣ伝送部２０１に伝送する。さらに、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、ＢＳのＮＩを測定し、その測定結果に対応するＢＳのＮＩ情報を電力制御部２０７及び情報交換部２０９に伝送する。また、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、隣接セルに位置するＭＳとＢＳとの間の伝播経路損失を測定し、その測定結果に対応する伝播経路損失情報を電力制御部２０７及び情報交換部２０９に伝送する。隣接ＢＳの受信器として動作するＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、ＭＡＣ伝送部２０１を通じてＭＡＣ制御部２０５から受信される、隣接ＢＳのシステム及び割り当て情報を用いて隣接セルに位置するＭＳとＢＳとの間の伝播経路損失を測定する。この伝播経路損失の測定は、隣接セルに位置するＭＳから受信される信号のＲＳＳＩ、ＳＩＮＲ、及びＣＩＮＲを測定することによって可能である。ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、ＭＡＣ制御部２０５から受信されたシステム及び割り当て情報によってサービングセルに含まれるＭＳから受信されたアップリンク信号に対する受信ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_ＲＸを測定し、この測定されたＣＩＮＲ_ＲＸを電力制御部２０７に伝送する。

電力制御部２０７は、開ループ又は閉ループ電力制御方式を用いてＭＳの電力を制御する。このとき、電力制御部２０７は、情報交換部２０９から受信された隣接ＢＳのＮＩ情報、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３又は情報交換部２０９から受信された伝播経路損失情報、及びＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３から受信されたＣＩＮＲ_ＲＸによってサービングセルに位置するＭＳの電力を制御する。以下に、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３と電力制御部２０７の動作、すなわち本発明によるＢＳの電力制御動作について具体的に説明する。

ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３に対して、隣接セルに位置するＭＳが信号を該当ＢＳに送信する場合、送信される信号は、サービングＢＳに雑音及び干渉信号として作用し、この雑音及び干渉信号に基づいたＮＩを測定した後に、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、その測定結果に対応するＢＳのＮＩ情報を情報交換部２０９及び電力制御部２０７に伝送する。ＮＩの測定は、隣接セルに位置するＭＳによって送信されるパイロット信号を用いて行われ、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、その測定結果に対応するＢＳのＮＩ情報を情報交換部２０９に伝送し、情報交換部２０９はそのＮＩ情報をバックボーンネットワークを介して隣接ＢＳに伝送する。また、隣接ＢＳの受信器として動作するＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、ＭＡＣ制御部２０５から受信される、隣接ＢＳのシステム及び割り当て情報を用いて隣接セルに位置するＭＳとＢＳとの間の伝播経路損失を測定し、その測定結果に対応する伝播経路損失情報を情報交換部２０９及び電力制御部２０７に伝送する。なお、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３は、ＭＡＣ制御部２０５から受信されるＢＳのシステム及び割り当て情報を用いてサービングセルに位置するＭＳから受信されるアップリンク信号に対して受信ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_ＲＸを測定し、その測定されたＣＩＮＲ_ＲＸを電力制御部２０７に伝送する。測定されたＣＩＮＲ_ＲＸに関しては、サービングセルに位置するＭＳからデータを受信すると、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３が、数式(３)を用いて最近受信されたデータに対するＣＩＮＲ_ＲＸを測定して電力制御部２０７に伝送する。このＣＩＮＲ_ＲＸは、数式(３)で詳細に説明した。

電力制御部２０７は、情報交換部２０９がバックボーンネットワークを介して隣接ＢＳから受信して伝送する隣接ＢＳのＮＩ情報、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３又は情報交換部２０９から受信される伝播経路損失情報、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３によって測定及び伝送されるＢＳのＮＩ情報及びＣＩＮＲ_ＲＸ、及びＭＡＣ制御部２０５から受信されるシステム情報及び割り当て情報、例えばＭＳのＭＣＳ情報、すなわち数式(１)に示したようにＭＳからＭＣＳレベルが適用されるデータを受信するためにＢＳが要求するＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}と、ＭＳの基準送信電力からのオフセットＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍと、ＭＳの周波数帯域情報のようなリソース割り当て情報とを受信する。

電力制御部２０７は、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３、ＭＡＣ制御部２０５、及び情報交換部２０９から受信された情報を用いて、数式(１)に示すように、ＭＳのアップリンク送信電力の制御値を計算することによって各ＭＳの電力制御情報を生成する。数式(１)に示すように、ＭＳの送信電力は、本発明による通信システムでは、ＢＳの電力制御部２０７の電力制御に基づいて下記の数式(５)に示すことができる。すなわち、数式(１)は、数式(５)として示すことができ、数式(１)の説明と同様に、数式(５)の説明は、複数のＭＳの中でサービングセルに位置する一つのＭＳ、すなわちｍ番目のＭＳについてなされる。

数式（５）において、Ｐ_ＵＬ，ｍは、サービングＢＳによって決定されるサービングセルに位置するｍ番目のＭＳの送信電力を意味し、Ｐ_{ＵＬ−ＭＡＸ，ｍ}はｍ番目のＭＳによって利用可能な最大送信電力を意味する。すなわち、サービングＢＳによって決定されるｍ番目のＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬ，ｍは、ｍ番目のＭＳの最大送信電力を超えることができない。Ｐ_{ＵＬ，ｍ−ｏｌｄ}は、数式(３)及び数式(４)を用いるサービングＢＳによって決定及び伝送されるｍ番目のＭＳの送信電力を意味し、ｍ番目のＭＳの最近送信電力を表し、Δ_ＵＬ，ｍは、ｍ番目のＭＳの制御値を意味する。ｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍは、下記に具体的に説明する。Ｐ_{ＵＬ，ｍ−ｏｌｄ}は、情報交換部２０９、ＭＡＣ制御部２０５、または電力制御部２０７に格納及び管理される。数式(５)において、Ｌ_ｍ，ＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}，ＮＩ_ＵＬ，ＢＷ_ｍ、Ｏｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍについては、数式(１)を参照して詳細に説明した。

数式(５)において、サービングＢＳは、情報交換部２０９がバックボーンネットワークを介して隣接ＢＳから受信される隣接ＢＳのＮＩ情報ＮＩ_ＵＬと、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３又は情報交換部２０９から受信される、隣接ＢＳとｍ番目のＭＳとの間の伝播経路損失情報Ｌ_ｍ−ｎとを用いて制御値Δ_ＵＬ，ｍを計算する。その制御値Δ_ＵＬ，ｍを計算した後に、ＢＳは、数式(５)を満たす、すなわち以前の送信電力Ｐ_{ＵＬ，ｍ−ｏｌｄ}から制御値Δ_ＵＬ，ｍに対応する送信電力変動を満足させる要求受信ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_{ｒｅｑ、ｍ}、を決定し、すなわちｍ番目のＭＳによってデータ伝送のために適用されるＭＣＳレベルと、ｍ番目のＭＳに割り当てられるリソースまたは周波数帯域ＢＷ_ｍと、基準送信電力からのオフセットＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍを決定し、その決定されたＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}、ＢＷ_ｍ、及びＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍによって開ループ電力制御方式又は閉ループ電力制御方式を用いてｍ番目のＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬ，ｍを決定するようにＭＳの電力制御情報を生成し、その生成された電力制御情報を各ＭＳに伝送する。ＢＳは、各ＭＳの電力制御情報をサービングセルに位置するすべてのＭＳに対して任意の順序で生成し、電力制御情報がすべてのＭＳに対して生成されると、ＢＳは、上記電力制御情報をすべてのＭＳに伝送する。ここでは、数式(５)を満たす電力制御情報を生成することについて説明したが、一例として、ＢＳは、ＭＣＳ情報、リソース割り当て情報、及びオフセット情報のような制御情報を生成してＭＳに伝送することもできる。

下記に、ｍ番目のＭＳに対して、情報交換部２０９がバックボーンネットワークを介して隣接ＢＳから受信した隣接ＢＳのＮＩ情報ＮＩ_ＵＬと、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部２０３から受信され、あるいは情報交換部２０９を通じて隣接ＢＳから受信される隣接ＢＳとＭＳとの間の伝播経路損失Ｌ_ｍ−ｎとを用いて、ＢＳが制御値Δ_ＵＬ，ｍを計算する動作について詳しく説明する。

隣接ＢＳが複数個であり、サービングセル及び隣接セルに位置するＭＳも複数個であるため、サービングＢＳは、複数の隣接ＢＳから受信される隣接ＢＳのＮＩ情報と、複数の隣接ＢＳ又はサービングセルに位置するｍ番目のＭＳから受信される伝播経路損失情報を受信する。すなわち、サービングＢＳは、複数のＮＩ値と複数の伝播経路損失値を有する。したがって、サービングＢＳは、下記の数式(６)に示すように、ｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍを計算し、サービングセルに位置したすべてのＭＳの制御値Δ_ＵＬを計算する。

数式(６)において、ｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍは、隣接ＢＳのＮＩ情報ＮＩ_ＵＬと、隣接ＢＳ又はｍ番目のＭＳから受信される隣接ＢＳとｍ番目のＭＳとの間の伝播経路損失情報Ｌ_ｍ−ｎに基づいて決定される。以下に、これについて具体的に説明する。

隣接ＢＳから受信された隣接ＢＳのＮＩ情報に基づいて、通信環境により隣接ＢＳのＮＩ_ＵＬがシステム又はユーザーによって設定される基準ＮＩ ＮＩ_{ＵＬ−ｒｅｆ}より大きい隣接ＢＳが複数個ある場合に、上記ＢＳは、ＮＩ＞ＮＩ_{ＵＬ−ｒｅｆ}の隣接ＢＳ、すなわち第１グループの隣接ＢＳに大きい雑音及び干渉を誘発するＭＳに高い送信電力で信号を送信するので、低い伝播経路損失Ｌ_{ｍ-ｎ_１}を有し、隣接ＢＳに高い雑音及び干渉を誘発する、すなわち通信環境に応じてシステム又はユーザーによって設定される基準伝播経路損失Ｌ_ｒｅｆより小さい伝播経路損失を有するｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍは負の値である−Δ_ＤＮを有する。このとき、低い伝播経路損失Ｌ_{ｍ−ｎ_１}を有するｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍの絶対値は、隣接ＢＳのＮＩ_ＵＬと基準ＮＩ_{ＵＬ−ｒｅｆ}との間の差の絶対値に比例し、低い伝播経路損失Ｌ_{ｍ−ｎ＿１}に反比例する。

基準ＮＩ ＮＩ_{ＵＬ−ｒｅｆ}より低いＮＩ_ＵＬを有する隣接ＢＳが複数個である場合、ＢＳは、ＮＩ＜ＮＩ_{ＵＬ-ｒｅｆ}の隣接ＢＳ、すなわち第２グループの隣接ＢＳに低い雑音及び干渉を誘発するＭＳに低い送信電力で信号を送信するので、高い伝播経路損失Ｌ_{ｍ−ｎ_２}を有し、隣接ＢＳに低い雑音及び干渉を与える、すなわち基準伝播経路損失Ｌ_ｒｅｆより大きい伝播経路損失を有するｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍは正の値であるΔ_ＵＰを有する。高い伝播経路損失Ｌ_{ｍ−ｎ_２}を有するｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍの絶対値は隣接ＢＳのＮＩ_ＵＬと基準ＮＩ_{ＵＬ−ｒｅｆ}間の差の絶対値に比例し、高い伝播経路損失Ｌ_{ｍ-n_２}に反比例する。

基準ＮＩ ＮＩ_{ＵＬ−ｒｅｆ}より低いＮＩ_ＵＬを有する隣接ＢＳが複数個である場合に、ＢＳは、ＮＩ＞ＮＩ_{ＵＬ-ｒｅｆ}の隣接ＢＳ、すなわち第３グループの隣接ＢＳに低い雑音及び干渉を誘発するＭＳに低い送信電力で信号を送信するので、高い伝播経路損失Ｌ_{ｍ−ｎ＿３}を有し、隣接ＢＳに低い雑音及び干渉を与える、すなわち基準伝播経路損失Ｌ_ｒｅｆより高い伝播経路損失を有するｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍは正の値であるΔ_ＵＰを有する。高い伝播経路損失Ｌ_{ｍ−ｎ_３}を有するｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍの絶対値は隣接ＢＳのＮＩ_ＵＬと基準ＮＩ_{ＵＬ-ｒｅｆ}との差の絶対値に反比例し、高い伝播経路損失Ｌ_{ｍ−ｎ_３}に比例する。

上記した関係を考慮して決定されたｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍは、下記の数式(７)のように示される。

数式(７)において、ｗ_ｍは、複数の隣接ＢＳの中で任意の一つのＢＳを考慮する場合のｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍを意味し、数式(７)のｗ_ｍ-ｎに対して、すべてのＮ個の隣接ＢＳを考慮したｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍは、下記の数式(８)のように示される。

数式(８)において、ｅ_ｍは、Ｎ個の隣接ＢＳを考慮する場合に、ｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍを意味し、この制御値Δ_ＵＬ，ｍは、上記通信環境に従ってシステム又はユーザーによって設定される下限しきい値ＤＮ_ＴＨと上限しきい値ＵＰ_ＴＨを考慮して、下記の数式(９)のように示される。

数式(９)において、Δ_ＤＮとΔ_ＵＰは、制御値Δ_ＵＬ，ｍの変動値を意味する。

数式(６)に示すように、ｍ番目のＭＳの制御値Δ_ＵＬ，ｍを計算すると、ＢＳは、計算された制御値Δ_ＵＬ，ｍによって数式(５)を満たすＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}、ＢＷ_ｍ、及びＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍを決定し、開ループ電力制御方式又は閉ループ電力制御方式を用いてｍ番目のＭＳの送信電力を制御する電力制御情報を生成する。ＢＳは、ｍ番目のＭＳの送信電力を制御する電力制御情報を生成する方式でサービングセルに位置するすべてのＭＳの電力制御情報を生成した後に、その生成された電力制御情報をサービングセルに位置するすべてのＭＳに伝送する。以下に、ＢＳが計算された制御値Δ_ＵＬ，ｍによって数式(５)を満足させるＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}、ＢＷ_ｍ、及びＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ，ｍを決定し、ｍ番目のＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬ，ｍを制御する電力制御情報を生成する好ましい動作について詳細に説明する。

例えば、数式(６)を用いて計算された制御値Δ_ＵＬ，ｍが３ｄＢである場合、最近送信電力Ｐ_{ＵＬ，ｍ−ｏｌｄ}を決定したサービングＢＳのＮＩ情報ＮＩ_ＵＬ、Ｌ_ｍ、及びＢＷ_ｍが同一であると、ＢＳは、現在スケジューリングするＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}とＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ、mを調節して数式(５)を満たすＰ_ＵＬ，ｍを制御するように電力制御情報を生成する。より具体的に、Ｐ_{ＵＬ，ｍ−ｏｌｄ}でＭＣＳレベルによるＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}が１０ｄＢで、ターゲットＭＣＳレベルによるＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}が８ｄＢであると、ＢＳは、Ｏｆｆｓｅｔ_ＢＳ、mを−1ｄＢに設定して要求される−３ｄＢの制御値Δ_ＵＬ，ｍを満たすことができる。それによって、ＢＳは、数式(５)で制御値Δ_ＵＬ，ｍを満たすＣＩＮＲ_{ｒｅｑ，ｍ}、ＢＷ_ｍ、及びＯｆｆｓｅｔ_ＢＳ、mによって開ループ又は閉ループ電力制御方式を用いてｍ番目のＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬ，ｍを制御する電力制御情報を生成し、その生成された電力制御情報をＭＳに伝送する。

ここでは、数式(５)を満たす電力制御情報を生成することについて説明したが、一例として、ＢＳは、ＭＣＳ、リソース割り当て情報及びオフセット情報のような制御情報を生成してＭＳに伝送することもできる。

図３は、本発明による通信システムにおける電力制御のためのＢＳの動作を示す。図３には、隣接ＢＳとサービングセルに位置するＭＳとの間の伝播経路損失情報をバックボーンネットワークを介して隣接ＢＳから受信する場合のＢＳの動作を示す。

図３を参照すると、ＢＳは、ステップ３０１で、バックボーンネットワークを介して隣接ＢＳから隣接ＢＳのＮＩ情報を受信する。ＢＳは、ステップ３０３で、隣接ＢＳのＮＩ情報を受信する場合のように、バックボーンネットワークを介して隣接ＢＳからサービングセルに位置するＭＳと隣接ＢＳとの間の伝播経路損失情報と隣接ＢＳのシステム及び割り当て情報を受信する。また、ＢＳは、そのＮＩを測定してＮＩ情報を生成し、隣接セルに位置するＭＳとの間の伝播経路損失を測定して伝播経路損失情報を生成する。ＮＩ情報及び伝播経路損失情報を生成して送受信するＢＳ動作と、システム情報及び割り当て情報を送受信する動作は、上記で具体的に説明した。

次に、ＢＳは、ステップ３０５で、ステップ３０１で受信した隣接ＢＳのＮＩ情報と、ステップ３０３で受信した伝播経路損失情報によって任意のＭＳに対する制御値を計算する。すなわち、ＢＳは、数式(６)を用いて任意のＭＳに対する制御値を計算する。その後、ＢＳは、ステップ３０７で、ステップ３０５で計算された制御値により、数式(５)を満たす要求ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_ｒｅｑ、周波数帯域ＢＷ_ｍ、及びオフセットＯｆｆｓｅｔ_ＢＳを決定する。ＢＳは、ステップ３０９で、計算された制御値、要求ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_ｒｅｑ、周波数帯域ＢＷ_ｍ、及びオフセットＯｆｆｓｅｔ_ＢＳにより、数式(５)に示すようにＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬを制御するための電力制御情報を生成する。

ＢＳは、ステップ３１１で、サービングセルに位置するすべてのＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬを制御する電力制御情報が生成されたか否かを判定する。その結果、すべてのＭＳの電力制御情報が生成された場合に、ＢＳは、ステップ３１３で、生成された電力制御情報をＭＳに伝送する。一方、ステップ３１１で、すべてのＭＳの電力制御情報が生成されないと、ＢＳは、ステップ３０５に戻り、任意のＭＳに対する制御値を計算し、電力制御情報を生成するための上述した動作を反復する。ＢＳは、このプロセスをすべてのＭＳに対して遂行することによって、すべてのＭＳの電力制御情報を生成する。ここでは、数式(５)を満たす電力制御情報を生成することについて説明したが、一例として、ＢＳは、ＭＣＳ情報、リソース割り当て情報、及びオフセット情報のような制御情報を生成してＭＳに伝送することもできる。図４は、本発明による通信システムにおける電力制御のためのＢＳの動作を示す。図４には、ＢＳが隣接ＢＳとサービングセルに位置するＭＳとの間の伝播経路損失情報をサービングセルに位置するＭＳから受信する場合のＢＳの動作を示す。

図４を参照すると、ＢＳは、ステップ４０１で、バックボーンネットワークを介して隣接ＢＳから隣接ＢＳのＮＩ情報を受信する。ＢＳは、ステップ４０３で、サービングセルに位置するＭＳから伝播経路損失情報を受信する。また、ＢＳは、隣接ＢＳのＮＩ情報を受信する場合のように、バックボーンネットワークを介して隣接ＢＳのシステム及び割り当て情報を受信した後に、ＢＳと隣接セルに位置するＭＳとの間の伝播経路損失を測定することによって伝播経路損失情報を生成し、ＢＳのＮＩを測定してＮＩ情報を生成する。ＮＩ情報及び伝播経路損失情報を生成して送受信するＢＳの動作と、システム情報及び割り当て情報を送受信するＢＳの動作は、上記に具体的に説明した。

ステップ４０５〜４１３は、図３に示したステップ３０５〜３１３の動作と同一である。ＢＳは、ステップ４０５で、ステップ４０１で受信した隣接ＢＳのＮＩ情報と、ステップ４０３で受信した伝播経路損失情報によって任意のＭＳに対する制御値を計算する。すなわち、ＢＳは、数式(６)を用いて任意のＭＳに対する制御値を計算する。その後、ＢＳは、ステップ４０７で、ステップ４０５で計算された制御値により、数式(５)を満たす要求ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_ｒｅｑ、周波数帯域ＢＷ_ｍ、オフセットＯｆｆｓｅｔ_ＢＳを決定する。ＢＳは、ステップ４０９で、計算された制御値、要求ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_ｒｅｑ、周波数帯域ＢＷ_ｍ、オフセットＯｆｆｓｅｔ_ＢＳにより、数式(５)に示すようにＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬを制御するための電力制御情報を生成する。

ＢＳは、ステップ４１１で、サービングセルに位置するすべてのＭＳの送信電力Ｐ_ＵＬを制御する電力制御情報が生成されたか否かを判定する。その結果、すべてのＭＳの電力制御情報が生成された場合に、ＢＳは、ステップ４１３で、生成された電力制御情報をＭＳに伝送する。一方、ステップ４１１で、すべてのＭＳの電力制御情報が生成されないと、ＢＳは、ステップ４０５に戻り、任意のＭＳに対する制御値を計算し、電力制御情報を生成するための上述した動作を反復する。ＢＳは、このプロセスをすべてのＭＳに対して遂行することによって、すべてのＭＳの電力制御情報を生成する。ここでは、数式(５)を満たす電力制御情報を生成することについて説明したが、一例として、ＢＳは、ＭＣＳ情報、リソース割り当て情報、及びオフセット情報のような制御情報を生成してＭＳに伝送することもできる。

図５は、本発明による通信システムにおけるＢＳから電力制御情報を受信するＭＳの構造を示す。

図５を参照すると、ＭＳは、ＭＡＣ伝送部５０１と、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３と、ＭＡＣ制御部５０５と、電力制御部５０７とを含む。

ＭＡＣ伝送部５０１は、上位階層及びＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３と伝送データをやり取りすることによってＭＡＣ ＰＤＵを生成する。すなわち、ＭＡＣ伝送部５０１は、上位階層から伝送されたデータパケットとＭＡＣ制御部５０５から制御パケットを受信し、受信されたパケットを用いてＭＡＣ ＰＤＵを生成してＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３に伝送する。また、ＭＡＣ伝送部５０１は、各ＭＳから受信されたＯＦＤＭ信号に対してＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３によって生成され伝送されたＭＡＣ ＰＤＵからペイロード部分を分離し、データパケットは上位階層に伝送し、制御パケットはＭＡＣ制御部５０５に伝送する。換言すれば、ＭＡＣ伝送部５０１は、制御パケットに含まれたサービングＢＳ及び隣接ＢＳのシステム情報、ＭＳに対するアップリンク及びダウンリンク割り当て情報をＭＡＣ制御部５０５に伝送する。

ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３は、サービングＢＳから受信されるＯＦＤＭ信号及び制御ＭＡＣから伝達されたシステムと割り当て情報を用いて、サービングＢＳによって送信されたＭＡＣ ＰＤＵを復元し、この復元されたデータをＭＡＣ伝送部５０１に伝送する。ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３は、ＭＡＣ伝送部５０１とＭＡＣ制御部５０５から受信されたＭＡＣ ＰＤＵと、制御ＭＡＣから伝送されたシステム及び割り当て情報を用いて、ＭＡＣ ＰＤＵからＯＦＤＭ信号を生成してサービングＢＳに送信する。このＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３は、サービングＢＳから受信されたシステム情報と割り当て情報を用いてＭＳと隣接ＢＳとの間のダウンリンク伝播経路損失を測定した後に、その測定結果に従って伝播経路損失情報を生成してＭＡＣ制御部５０５に伝送する。ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３は、ＭＳと隣接ＢＳとの間のダウンリンク伝播経路損失に加えて、ＣＩＮＲ、ＳＩＮＲ、またはＲＳＳＩを測定することもできる。

ＭＡＣ制御部５０５は、サービングＢＳから受信された隣接ＢＳのシステム情報と、ＭＳに対するアップリンク及びダウンリンクの割り当て情報をＭＡＣ伝送部５０１から受信して管理する。受信された隣接ＢＳとサービングＢＳのシステム情報及び割り当て情報は、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３によってサービングＢＳからＯＦＤＭ信号を受信し、またはＭＳと隣接ＢＳとの間の伝播経路損失を測定して伝播経路損失情報を生成し、あるいは受信ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_ＲＸを測定するために使用される。サービングＢＳから受信された電力制御情報をＭＡＣ伝送部５０１から受信した後に、ＭＡＣ制御部５０５は、受信された電力制御情報を電力制御部５０７に伝送する。ＭＡＣ制御部５０５は、ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３から受信された伝播経路損失情報と受信ＣＩＮＲ ＣＩＮＲ_ＲＸとを含む制御パケットを生成してから、この生成された制御パケットをサービングＢＳに伝送するためにＭＡＣ伝送部５０１に伝送する。ＭＳは、所定のメッセージまたはハンドオーバーのためのメッセージを用いて、隣接ＢＳとのダウンリンク伝播経路損失情報、あるいは隣接ＢＳとのＣＩＮＲ又はＳＩＮＲをサービングＢＳに伝送する。

電力制御部５０７は、ＭＡＣ制御部５０５から受信された電力制御情報に従って、開ループ電力制御方式又は閉ループ電力制御方式を用いて電力制御を遂行することによって決定される送信電力をＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡモデム部５０３に伝送する。

図６は、本発明による通信システムにおける電力制御のためのシステムの信号フローを示す。

図６を参照すると、サービングＢＳ６０１と隣接ＢＳ６０５は、ステップ６１１で、ＮＩ情報、システム情報、及び割り当て情報を送受信する。この送受信については、上記で詳細に説明した。

その後、サービングＢＳ６０１は、ステップ６１３で、サービングセルに位置するＭＳ６０３から伝播経路損失情報を受信し、あるいはステップ６１５で隣接ＢＳ６０５から伝播経路損失情報を受信する。このサービングＢＳ６０１は、図３及び図４で説明したような電力制御動作を遂行することで、ＭＳ６０３の電力制御情報を生成し、ステップ６１７でこの生成された電力制御情報をＭＳ６０３に伝送する。ここでは、数式(５)を満足させる電力制御情報を生成することについて説明したが、一例として、ＢＳは、ＭＣＳ情報、リソース割り当て情報、及びオフセット情報のような制御情報を生成してＭＳに伝送することもできる。次に、サービングＢＳ６０１は、ステップ６１９で、隣接セルに位置するＭＳとの間の伝播経路損失情報を隣接ＢＳ６０５に伝送する。

以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

Claims (34)

1. 通信システムにおける制御方法であって、
   基地局によって、前記基地局のサービングセルに隣接する隣接セルを管理する少なくとも一つの隣接基地局から雑音及び干渉情報を受信する段階と、
   前記サービングセル内に位置する移動端末と前記少なくとも一つの隣接基地局との間のチャンネル情報を前記移動端末から受信する段階と、
   前記受信された雑音及び干渉情報と、前記受信されたチャンネル情報と、前記移動端末に割り当てられたリソースの量と、電力オフセットと、変調及び符号化方式(ＭＣＳ)レベルとによって前記移動端末の制御値を計算する段階と、
   前記計算された制御値によって要求キャリア対干渉雑音比（ＣＩＮＲ)、周波数帯域及び電力オフセットを決定する段階と、
   前記計算された制御値と前記決定された要求ＣＩＮＲ、周波数帯域及び電力オフセットに対応する制御情報を生成して前記移動端末に伝送する段階と、
   を有することを特徴とする制御方法。
2. 前記チャンネル情報は、前記移動端末と前記隣接基地局との間のチャンネルにおける伝播経路損失情報、受信信号強度表示(ＲＳＳＩ)情報、信号対干渉雑音比(ＳＩＮＲ)情報、及びキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ)情報のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記移動端末の制御値を計算する段階は、
   前記雑音及び干渉情報に含まれた前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルが基準雑音及び干渉レベルより高い場合、前記移動端末の中で前記隣接基地局と高いチャンネル品質を有する移動端末の制御値を負の値で計算する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
4. 前記制御値を負の値で計算する段階は、
   前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局に雑音及び干渉を提供する移動端末の制御値を負の値で計算する段階を有することを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
5. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルと前記基準雑音及び干渉レベルとの間の差の絶対値に比例することを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
6. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局と前記移動端末との間のリンクの伝播経路損失に反比例することを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
7. 前記移動端末の制御値を計算する段階は、
   前記雑音及び干渉情報に含まれた前記隣接した基地局の雑音及び干渉レベルが基準雑音及び干渉レベルより低い場合、前記移動端末のうちの前記隣接基地局と低いチャンネル品質を有する移動端末の制御値を正の値で計算する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
8. 前記制御値を正の値で計算する段階は、
   前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より低い隣接基地局に雑音及び干渉を提供する移動端末の制御値を正の値で計算する段階を有することを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
9. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルと前記基準雑音及び干渉レベルとの間の差の絶対値に比例することを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
10. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局と前記移動端末との間のリンクの伝播経路損失に比例することを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
11. 前記移動端末の制御値を計算する段階は、
    前記雑音及び干渉情報に含まれた前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルが基準雑音及び干渉レベルより高い場合、前記移動端末のうちの前記隣接基地局と低いチャンネル品質を有する移動端末の制御値を正の値で計算する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
12. 前記制御値を正の値で計算する段階は、
    前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局に雑音及び干渉を提供する移動端末の制御値を正の値で計算する段階を有することを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
13. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルと前記基準雑音及び干渉レベルとの間の差の絶対値に反比例することを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
14. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局と前記移動端末との間のリンクの伝播経路損失に比例することを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
15. 前記隣接セルに位置する移動端末との雑音及び干渉を測定し、前記測定結果によって前記基地局の雑音及び干渉情報を生成し、前記生成された雑音及び干渉情報を前記隣接基地局に伝送する段階をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
16. 前記移動端末との雑音及び干渉を測定する段階は、
    前記隣接セルに位置する各移動端末によって伝送される信号のパイロット強さを測定する段階を有することを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
17. 前記雑音及び干渉情報は、バックボーンネットワークを介して前記基地局と前記隣接基地局との間で送受信されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
18. 通信システムにおける制御システムであって、
    基地局のサービングセルに隣接する隣接セルを管理する少なくとも一つの隣接基地局から雑音及び干渉情報を受信し、前記サービングセル内に位置する移動端末と前記少なくとも一つの隣接基地局との間のチャンネル情報を前記移動端末から受信し、前記受信された雑音及び干渉情報と、前記受信されたチャンネル情報と、前記移動端末に割り当てられたリソースの量と、電力オフセットと、変調及び符号化方式(ＭＣＳ)レベルとにより前記サービングセルに位置する移動端末の制御値を計算し、前記計算された制御値によって要求キャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ)、周波数帯域及び電力オフセットを決定し、前記計算された制御値と前記決定された要求ＣＩＮＲ、周波数帯域及び電力オフセットに対応する制御情報を生成して前記移動端末機に伝送する基地局を含むことを特徴とする制御システム。
19. 前記チャンネル情報は、前記移動端末と前記隣接基地局との間のチャンネルにおける伝播経路損失情報、受信信号強度表示(ＲＳＳＩ)情報、信号対干渉雑音比(ＳＩＮＲ)情報、及びキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ)情報のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１８に記載の制御システム。
20. 前記基地局は、前記雑音及び干渉情報に含まれた前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルが基準雑音及び干渉レベルより高い場合、前記移動端末の中で前記隣接基地局と高いチャンネル品質を有する移動端末の制御値を負の値で計算することを特徴とする請求項１８に記載の制御システム。
21. 前記基地局は、前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局に雑音及び干渉を提供する移動端末の制御値を負の値で計算することを特徴とする請求項２０に記載の制御システム。
22. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルと前記基準雑音及び干渉レベルとの間の差の絶対値に比例することを特徴とする請求項２０に記載の制御システム。
23. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局と前記移動端末との間のリンクの伝播経路損失に反比例することを特徴とする請求項２０に記載の制御システム。
24. 前記基地局は、前記雑音及び干渉情報に含まれた前記隣接した基地局の雑音及び干渉レベルが基準雑音及び干渉レベルより小さい場合、前記移動端末のうちの前記隣接基地局と低いチャンネル品質を有する移動端末の制御値を正の値で計算することを特徴とする請求項１８に記載の制御システム。
25. 前記基地局は、前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より低い隣接基地局に雑音及び干渉を提供する移動端末の制御値を正の値で計算することを特徴とする請求項２４に記載の制御システム。
26. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルと前記基準雑音及び干渉レベルとの間の差の絶対値に比例することを特徴とする請求項２４に記載の制御システム。
27. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局と前記移動端末との間のリンクの伝播経路損失に比例することを特徴とする請求項２４に記載の制御システム。
28. 前記基地局は、前記雑音及び干渉情報に含まれた前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルが基準雑音及び干渉レベルより高い場合、前記移動端末のうちの前記隣接基地局と低いチャンネル品質を有する移動端末の制御値を正の値で計算することを特徴とする請求項１８に記載の制御システム。
29. 前記基地局は、前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局に雑音及び干渉を提供する移動端末の制御値を正の値で計算することを特徴とする請求項２８に記載の制御システム。
30. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の雑音及び干渉レベルと前記基準雑音及び干渉レベルとの間の差の絶対値に反比例することを特徴とする請求項２８に記載の制御システム。
31. 前記制御値の絶対値は、前記隣接基地局の中で、雑音及び干渉レベルが他の隣接基地局より高い隣接基地局と前記移動端末との間のリンクの伝播経路損失に比例することを特徴とする請求項２８に記載の制御システム。
32. 前記基地局は、前記隣接セルに位置する移動端末との雑音及び干渉を測定し、前記測定結果によって前記基地局の雑音及び干渉情報を生成し、前記生成された雑音及び干渉情報を前記隣接基地局に伝送することを特徴とする請求項１８に記載の制御システム。
33. 前記基地局は、前記移動端末との雑音及び干渉を測定するために、前記隣接セルに位置する各移動端末によって伝送される信号のパイロット強さを測定することを特徴とする請求項３２に記載の制御システム。
34. 前記雑音及び干渉情報は、バックボーンネットワークを介して前記基地局と前記隣接基地局との間で送受信されることを特徴とする請求項１８に記載の制御システム。

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