JP5275040B2 - 無線局における送信電力制御 - Google Patents

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Description

本発明は、無線局、無線局を含む無線システム、無線局を操作する方法、及び無線局を含む無線システムを操作する方法に関する。
UMTS（Universal Mobile Telecommunication System）のためのHigh Speed Uplink Packet Access（HSUPA）のようなシステムにおいて、移動局（MS）は、不連続なデータ信号と並行して制御信号を送信し、当該制御信号は、データ信号が送信されない期間の間、送信され続ける。
データ送信が中断される期間の間、制御信号の送信電力レベルは低減されることができ、それによって、電力が節約され、制御信号の信頼性が高い受信を可能にするように、送信によって生じてデータ信号の各々の送信期間の少なくともいくつかの間に増加する平均的な干渉を低減する。
UMTSのようなシステムは閉ループ電力制御を用い、それによって、MSの送信電力は、１つ以上の基地局（BS）から受信される送信電力制御（TPC）コマンドによって、調節される。電力制御コマンドは一般的に、UEから受信される制御信号の信号対干渉比（Signal to Interference Ratio (SIR)）をターゲットレベルと比較し、SIRがターゲットレベルを超える場合に"down"コマンドを生成し、SIRがターゲットレベルを下回る場合に"up"コマンドを生成することにより、BSにおいて生成される。従って、データ信号が送信されるときに、制御信号の送信電力レベルの増加が要求される場合、MSにおいて適用される任意の電力ステップが、以前のSIRターゲットレベルを用いてBSによって生成される電力制御命令への応答よって短い時間期間の後に打ち消されることを回避するために、ターゲットSIRレベルを上げることも必要である。理想的には、SIRターゲットの調節は、上記した制御信号送信電力の各々の変更に同期して、BSにおいて適用される。これは、例えばデータ送信の開始を検出することによって、制御信号送信電力の変更がいつ適用されたのかをBSがすぐに検出することができる場合に、なし遂げられることができる。
しかしながら実際には、閉ループ電力制御が制御信号送信電力の変更を打ち消す前に制御信号送信電力の変更がいつ適用されたのかを、BSが検出するのは難しい場合がある。例えば、UMTSにおいて、電力制御コマンドは、タイムスロット（0.666ms）毎に送信される。例えば、3dBの変更が制御信号送信電力に適用され、1dBのステップが内部ループ電力制御に用いられる場合、内部ループ電力制御は3タイムスロット内に制御信号送信電力の変更を完全に打ち消す。BSが、内部ループ電力制御による如何なる打ち消しをも回避する場合には、制御信号送信電力の増加が適用されたこと検出するために、１タイムスロット未満しかない。
本発明の目的は、改善された電力制御を提供することにある。
本発明の第１の態様によれば、無線局を操作する方法が提供され、当該方法は、
連続的な制御信号と不連続のデータ信号を同時に送信し、
第１及び第２送信電力制御コマンドを受信し、
第１電力制御コマンドに応答して電力ステップ単位で送信電力を増加させ、第２電力制御コマンドに応答して電力ステップ単位で送信電力を減少させることによって、送信電力を調節し、
さらに、前記データ信号の送信の開始又は終了に応答して、前記電力制御コマンドに対する応答を一時的に修正する。
本発明の第２の態様によると、無線局が提供され、当該無線局は、
連続的な制御信号と不連続のデータ信号を同時に送信するように適応される送信機、
第１及び第２送信電力制御コマンドを受信するように適応される受信機、及び
第１電力制御コマンドに応答して電力ステップ単位で送信電力を増加させ、第２電力制御コマンドに応答して電力ステップ単位で送信電力を減少させることによって、前記送信機の送信電力を調節するように適応される電力制御手段を有し、
前記電力制御手段は、前記データ信号の送信の開始又は終了に応答して、前記電力制御コマンドに対する応答を一時的に修正するように適応される。
本発明の１つの実施の形態において、電力制御コマンドに対する修正された応答は、少なくともいくつかの電力制御コマンドに応答した送信電力の調節をやめることを含むことができる。
本発明の他の実施の形態において、電力制御コマンドに対する修正された応答は、異なるサイズの電力ステップ単位で送信電力を調節することを含む。
本発明は、例として、添付の図面を参照して以下に説明される。
本発明は、UMTSに関して説明され、データ送信局は移動局（MS）であり、データ受信局は基地局（BS）である。本発明では、MSは、データ信号の送信の開始又は終了に関連して制御信号送信電力を変更した後の特定の期間の間、電力制御コマンドに応答するために使用するアルゴリズムを修正する。
電力制御アルゴリズムが修正される期間は、予め定められていることができ、又はBSによってMSに通知されることができる。通知は、MSによる電力制御アルゴリズムの修正を有効／無効にするために用いられることもできる。
本発明の異なる実施の形態は、電力制御アルゴリズムに対する異なる修正を含むことができる。
一実施例において、修正は、前記期間の間、特定の閉ループ電力制御コマンドを無視するMSを含む。これは、データ信号の送信が開始したことを検出して、内部ループ電力制御によって制御信号電力オフセットが打ち消されることなくSIRターゲットを調節するための時間ウィンドウ（time window）を、BSに提供する。
前記期間内に無視される電力制御コマンドは、以下のいずれかである。
-受信される全ての電力制御コマンド
-"up"コマンドのみ
-"down"コマンドのみ
無視される電力制御コマンドの符号は、制御信号の送信電力の先行する変更の向きに依存することができる。
この実施の形態の１つの例において、MSは通常、BSから受信される電力制御コマンドに応答してタイムスロット毎に一度、その制御信号の送信電力を調節する。MSは、データ信号を送信し始めるときに、その制御信号の送信電力をさらに増加させ、データ信号の送信を停止するときに、その制御信号の送信電力をさらに減少させる。本発明のこの実施例によれば、MSは、その制御信号の送信電力をさらに増加させた後の最初のn1個のタイムスロット中に受信される"down"電力制御コマンドを無視する。MSは、この期間の間、その制御信号の送信電力を一定に保つ。
実施の形態のいくつかのバリエーションにおいて、MSはまた、その制御信号の送信電力をさらに減少させた後の最初のn2個のタイムスロット中に受信される"up"電力制御コマンドを無視することができる。
この実施の形態の更なるバリエーションにおいて、MSは、無視されているコマンドに対して反対の符号のコマンドが受信されるまでに限り、電力制御コマンドを無視することができる。無視されているコマンドと反対の符号のコマンドを受信することは、BSが首尾よくそのSIRターゲットを調節したことを示すものとして、MSによって解釈されることができる。例えば、データ信号を送信し始めることに応答して制御信号の送信電力を増加した後に、MSは、最初の"up"コマンドが受信されるまで、"down"コマンドを無視することができる。この場合、前記期間の長さの通知は、電力制御コマンド自体の中に内在することに注意すべきである。更なるバリエーションとして、MSは、"up"コマンドの受信とn1個のタイムスロットの経過のうちのどちらか早いほうまで、"down"コマンドを無視することができる。同様に、MSは、データ信号を送信するのをやめることに応答して制御信号の送信電力を減少させた後、最初の"down"コマンドが受信されるまで、又は"down"コマンドの受信とn2個のタイムスロットの経過のうちのどちらか早いほうまで、"up"コマンドを無視することができる。
上記の任意の実施の形態のバリエーションにおいて、BSは、MSが電力制御アルゴリズムの修正を終了しなければならないことを示す（SIRターゲットが調節されたことを暗示する）ための明示の信号をMSに送信することができる。
第２の実施の形態において、電力制御アルゴリズムに対する修正は、２つの予め定められた電力制御アルゴリズム間の切替え、例えば、第１のレートで電力制御コマンドに応答するアルゴリズムから第２のレートで電力制御コマンドに応答するアルゴリズムへの切替えを含む。例えば、UMTSにおいて、２つの電力制御アルゴリズムが提供される。第１のアルゴリズムにおいて、MSは、タイムスロット毎に受信される電力制御コマンドに応答し、第２のアルゴリズムにおいて、MSは、同じ向きの複数の（UMTSにおいては５つの）連続した電力制御コマンドが受信される場合にのみ、その送信電力を変更する。通常第１のアルゴリズムを用いて電力制御コマンドに応答するMSは、その制御信号の送信電力をさらに増加させた後の最初のn1個のタイムスロットにおいて、第１のアルゴリズムを用いることに戻る前に、第２のアルゴリズムを用いて応答するように切り替わる。
第２のアルゴリズムの使用を終了する同じ方法が、第１の実施の形態のように用いられることができる。
他の実施の形態において、電力制御アルゴリズムに対する修正は、電力制御ステップサイズを（例えば1dBから0.5dBに）変更することを含む。
これらの実施の形態のバリエーションにおいて、電力制御アルゴリズムの修正の特性は、制御信号に適用される送信電力の変更の大きさに依存することができる。例えば、制御信号の送信電力の変更の大きさがより小さい場合には、電力制御コマンドに対する応答のレートはより大きな量で引き下げられることができる。
任意のこれらの実施の形態において、n1及びn2の値は、同一であることができ、一緒に又は別々に通知されることができる。いくつかのバリエーションにおいて、n1及び／又はn2は、データ信号の送信の継続時間に等しくてもよい。最初の実施の形態の場合、これは、制御信号（場合によりデータ信号も）の送信電力が、データ信号の送信の継続時間の間、一定のままであることを意味する。n1の値は一般的に、閉ループ電力制御の修正された動作から生じる効率の損失と、制御チャネルに適用される電力ステップが閉ループ電力制御の動作によって低下することを防ぐ本発明の能力から生じる効率の利得との間の妥協点である。
図1を参照して、MS局100及びBS200を含む無線通信システムのブロック略図が示される。
MS100は、データ信号中に送信されるデータを受信するための入力110に結合されたプロセッサ（μP）120を含む。
プロセッサ120は、データを複数のデータパケットに再分割して、送信のためにデータパケットをエンコードして、データパケットが送信される時間を制御するように適応される。プロセッサ120は、アンテナ160を介してデータ信号を送信するために送信機（Tx）150に結合される。例えば、入力110におけるデータの到着が不連続であるために、又は、MS100が不連続な期間の間のみデータを送信する許可を与えられるために、又は、MSがハンドオーバの準備をする必要があるために、データ信号の送信は不連続である。送信のためのデータ信号は、データ信号電力調節ステージ130を介して、プロセッサ120から送信機150に供給される。
プロセッサ120は、また、制御信号（例えばBSによるチャネル推定に適した予め定められたシンボルを含むパイロット信号）を生成するように適応され、制御信号の送信電力レベルを設定する制御信号電力調節ステージ140を介して、送信機150に結合される。データ信号が送信されている間、及びデータ信号の送信が中断される間、制御信号は連続して送信される。制御信号電力調節ステージ140は、データ送信の間の制御信号の送信電力レベルを制御する（その間そのレベルはデータ信号の送信フォーマットに依存する）ための、及びデータ信号の送信が中断される間の制御信号の送信電力レベルを制御するための電力制御部170に、結合される。電力制御部170は、いつデータが送信されているかをそれに通知するプロセッサ120に結合される。
MS100は、閉ループ送信電力制御のためにBS200によって送信されるTPCコマンドを受信するためのアンテナ160に結合された受信機（Rx）180を有し、電力制御部170は、受信されたTPCコマンドをデコードするために受信機180に結合され、受信されたTPCコマンドに従って制御信号及びデータ信号の送信電力レベルを調節するために送信機150に結合される。閉ループ送信電力制御は、制御信号電力調節ステージ140によって導入される送信電力レベルの変更に重畳される。
電力制御部170は、本明細書において説明されるように、TPCコマンドに応答して送信電力を調節する際に用いられる電力ステップサイズを制御するためにも、送信機150に結合されることができる。
電力制御部170は、本明細書に説明されるように、送信電力を制御するように適応される。
BS200は、MS100によって送信される制御信号及びデータ信号を受信するためにアンテナ270に結合された受信機（Rx）210を含む。受信されたデータ信号を復調して出力230に復調されたデータを供給するためのデータ復調器（D）220が、受信機210に結合される。
例えば制御信号の受信されたパイロットシンボルに関するチャネル推定を実行するための推定手段（E）240が、受信機210に結合される。例えばデータ復調器220が位相基準を生成し、又は等化を実行できるように、チャネル推定の結果がデータの復調に用いられることを可能にするために、推定手段240の出力は、データ復調器220に結合されてもよい。
BS200は、TPCコマンドを生成するために推定手段240の出力に結合され、アンテナ270を介して第１の局100にTPCコマンドを送信するために送信機（Tx）260に結合されたプロセッサ（μP）250を含む。TPCコマンドを生成するために、推定手段240は、受信された制御信号のパラメータ（例えばSIR又はSNR）を測定して、測定されたパラメータの値をターゲット値と比較する。制御信号の送信電力レベルがデータ送信の継続期間の間にMS100によって一時的に増加される場合、BS200において追加的な基準が無く、TPCコマンドがMS100の送信電力レベルを元に戻す傾向がある。したがって、プロセッサ250は、制御信号の送信電力レベルが一時的に増加される期間の間、データ信号の送信フォーマットに依存することができる対応する量で、測定されるパラメータのターゲット値を一時的に増加させる。
本発明はUMTSを参照して説明されたが、本発明はその他の無線通信システム（例えばcdma2000）において用いられることができる。
本明細書及び請求の範囲において、単数形で言及された要素は、その要素が複数存在することを除外しない。さらに、「有する・含む」との語は、挙げられたもの以外の要素又はステップが存在することを除外しない。請求項の括弧中に含まれる引用符号は、理解を補助することを意図しており、制限することは意図されない。
本開示を読むことで、その他の変更は、当業者にとって明らかである。そのような変更は、無線通信の分野において既に知られ、本明細書において既に説明された特徴に代えて又はそれらに加えて用いられることができる他の特徴を含むことができる。
データ送信局及びデータ受信局からなる無線通信システムのブロック略図。

Claims (8)

  1. 無線局を操作する方法であって、
    連続的な制御信号と不連続なデータ信号を同時に送信し、
    第１及び第２送信電力制御コマンドを受信し、
    第１電力制御コマンドに応答して、電力ステップ単位で送信電力を増加させ、第２電力制御コマンドに応答して、電力ステップ単位で送信電力を減少させることによって、送信電力を調節し、
    前記データ信号の送信の開始又は終了に応答して、前記電力制御コマンドに対する応答を一時的に修正し、
    前記修正は、
    （ｉ）データ信号の送信の開始に応答して送信電力を増加させた後、予め定められた数のタイムスロットの間若しくは第１電力制御コマンドが受信されるまで、第２電力制御コマンドを無視し、データ信号の送信の終了に応答して送信電力を減少させた後、予め定められた数のタイムスロットの間若しくは第２電力制御コマンドが受信されるまで、第１電力制御コマンドを無視すること、
    （ｉｉ）データ信号の送信の開始若しくは終了に応答して、タイムスロット毎に受信される電力制御コマンドに応答して送信電力が調節される第１アルゴリズムと、同じ向きの電力制御コマンドが予め定められた数連続して受信された場合に送信電力が調節される第２アルゴリズムとの間で切替えること、又は
    （ｉｉｉ）データ信号の送信の開始若しくは終了に応答して、前記電力ステップを小さくすること、を含む方法。
  2. 前記データ信号の送信の開始又は終了の際に、前記制御信号の電力レベルを変更し、前記電力制御コマンドに対する応答が、前記電力レベルの変更の大きさ又は向きの関数として修正される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記電力制御コマンドに対する修正された応答が、前記データ信号の送信を終了した際に、少なくとも第１電力制御コマンドに応答した前記送信電力の調節をやめることを含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記電力制御コマンドに対する修正された応答が、前記データ信号の送信を開始した際に、少なくとも第２電力制御コマンドに応答した前記送信電力の調節をやめることを含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記電力制御コマンドに対する修正された応答が、前記データ信号の送信を終了した際に、少なくともいくつかの第１電力制御コマンドに応答して、より小さい電力ステップサイズを用いることを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記電力制御コマンドに対する修正された応答が、前記データ信号の送信を開始した際に、少なくともいくつかの第２電力制御コマンドに応答して、より小さい電力ステップサイズを用いることを含む、請求項５に記載の方法。
  7. 予め定められた数のタイムスロット後にのみ、前記電力制御コマンドに対する応答の修正を停止する、請求項１に記載の方法。
  8. 連続的な制御信号と不連続なデータ信号を同時に送信する送信機、
    第１及び第２送信電力制御コマンドを受信する受信機、及び
    第１電力制御コマンドに応答して、電力ステップ単位で送信電力を増加させ、第２電力制御コマンドに応答して、電力ステップ単位で送信電力を減少させることによって、前記送信機の送信電力を調節する電力制御手段を有し、
    前記電力制御手段が、前記データ信号の送信の開始又は終了に応答して、前記電力制御コマンドに対する応答を一時的に修正し、
    前記修正は、
    （ｉ）データ信号の送信の開始に応答して送信電力を増加させた後、予め定められた数のタイムスロットの間若しくは第１電力制御コマンドが受信されるまで、第２電力制御コマンドを無視し、データ信号の送信の終了に応答して送信電力を減少させた後、予め定められた数のタイムスロットの間若しくは第２電力制御コマンドが受信されるまで、第１電力制御コマンドを無視すること、
    （ｉｉ）データ信号の送信の開始若しくは終了に応答して、タイムスロット毎に受信される電力制御コマンドに応答して送信電力が調節される第１アルゴリズムと、同じ向きの電力制御コマンドが予め定められた数連続して受信された場合に送信電力が調節される第２アルゴリズムとの間で切替えること、又は
    （ｉｉｉ）データ信号の送信の開始若しくは終了に応答して、前記電力ステップを小さくすること、を含む無線局。
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