JP5573965B2 - 無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の周波数キャリアを同時に使用して通信可能な無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法に関する。

ＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution−Advanced）では、より大容量のデータを伝送可能な技術として、キャリアアグリゲーション（周波数集約：Carrier Aggregation（ＣＡ））が導入される。ＣＡでは、移動局（ＵＥ）と基地局（ｅＮＢ）が、コンポーネントキャリア（Component Carrier（ＣＣ））と呼ばれる複数のＬＴＥ無線キャリアを使用してデータの送受信を行う。

また、ＣＡによりデータの送受信を行う場合、移動局には、周波数スケジューリングによりＣＣ毎に無線品質の良好な周波数リソースが割り当てられる。そのため、ＣＡでは、ＣＣ毎に、割り当てられた周波数リソース量が異なる場合がある。

さらに、ＣＡでは、ＣＣ毎に独立した送信電力制御（ＴＰＣ：Transmission Power Control）が可能である。そのため、各ＣＣの送信電力値および電力スペクトル密度（ＰＳＤ：Power Spectral Density）がＣＣ間で異なる場合がある。

3GPP TR36.814，"Further advancements for E−UTRA physical layer aspects（Release9）"， V9.0.0（2010-03）．

しかしながら、上記ＣＡが導入された従来の無線通信システムにおいては、以下に示す問題があった。

従来の無線通信システムにおいて、移動局では、基地局から送られてくるＴＰＣコマンドに基づいてＣＣ毎に送信電力値を計算する。そして、移動局では、ＣＣ間の送信電力値の差を振幅比に換算し、その振幅比に基づいて各ＣＣの振幅調整を行う。そのため、たとえば、各ＣＣの送信電力値の差が大きい場合には、移動局において送信電力値が最大のＣＣを基準として振幅調整を行うと、送信電力値の小さいＣＣの信号の振幅レベルが小さくなり、量子化誤差が大きくなる。その結果、送信電力値の小さいＣＣの信号品質が劣化する、という問題があった。

一方、送信電力値の小さいＣＣの信号品質の劣化を回避するために、移動局において送信電力値が最小のＣＣを基準として振幅調整を行う場合には、送信電力値の大きいＣＣの信号の振幅レベルが大きくなり、ＤＡコンバータにおいてオーバーフローが発生する。すなわち、このオーバーフローにより、信号品質の劣化および不要な信号帯域外干渉を引き起こす可能性がある、という問題があった。

また、上記オーバーフロー対策としては、量子化ビット数を大きくする、という対策が考えられるが、この対策を実施した場合には、ＤＡコンバータの回路規模が増大し、さらに、回路規模の増大により消費電力が増大する、という問題があった。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、回路規模を増大させることなく、信号品質の劣化を抑制可能な無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法を提供することを目的とする。

本願の開示する無線通信システムは、複数の周波数帯域を同時に使用して無線通信可能な無線通信システムであって、移動局が、周波数帯域間の許容電力差と、自局の送信電力制御における電力制限の対象を示すモード情報と、を基地局に送信する上り送信部と、前記基地局から受信した送信電力制御コマンドに基づいて送信電力を制御する送信電力制御部と、を有し、前記基地局が、前記周波数帯域間の許容電力差および前記モード情報に基づいて送信電力制御コマンドを生成する生成部と、前記送信電力制御コマンドを前記移動局に送信する下り送信部と、を有する。

本願の開示する無線通信システムの一つの態様によれば、回路規模を増大させることなく、信号品質の劣化を抑制することができる、という効果を奏する。

図１は、キャリアアグリゲーションの一例を示す図である。 図２は、不連続なコンポーネントキャリアによるキャリアアグリゲーションの一例を示す図である。 図３は、移動局の構成例を示す図である。 図４は、基地局の構成例を示す図である。 図５は、送信電力制御部の構成例を示す図である。 図６は、ベースバンド部およびＲＦ部の構成の一例を示す図である。 図７は、ベースバンド部およびＲＦ部の構成の一例を示す図である。 図８は、キャリアアグリゲーションにおける周波数スケジューリングの一例を示す図である。 図９は、コンポーネントキャリア毎に送信電力制御を実施した場合の一例を示す図である。 図１０Ａは、送信電力値が最大のコンポーネントキャリアを基準として振幅調整を行った場合の信号の一例を示す図である。 図１０Ｂは、送信電力値が最大のコンポーネントキャリアを基準として振幅調整を行った場合の信号の一例を示す図である。 図１１Ａは、送信電力値が最小のコンポーネントキャリアを基準として振幅調整を行った場合の信号の一例を示す図である。 図１１Ｂは、送信電力値が最小のコンポーネントキャリアを基準として振幅調整を行った場合の信号の一例を示す図である。 図１２Ａは、量子化ビット数を大きくとった場合の信号の一例を示す図である。 図１２Ｂは、量子化ビット数を大きくとった場合の信号の一例を示す図である。 図１３は、実施例１の無線通信システムにおける無線通信方法の一例を示すフローチャートである。 図１４は、移動局の構成例を示す図である。 図１５は、基地局の構成例を示す図である。 図１６は、送信電力制御部の構成例を示す図である。 図１７は、実施例２の無線通信システムにおける無線通信方法の一例を示すフローチャートである。 図１８は、移動局の構成例を示す図である。 図１９は、基地局の構成例を示す図である。 図２０は、送信電力制御部の構成例を示す図である。 図２１は、実施例３の無線通信システムにおける無線通信方法の一例を示すフローチャートである。

以下に、本願の開示する無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、ＬＴＥの発展形として、ＬＴＥ−Ａの議論が行われている。ＬＴＥ−Ａでは、高速通信を実現するため、ＬＴＥシステムの無線キャリアを複数集約しこの集約された帯域を使用してより大容量のデータを伝送する技術が導入される。これは、キャリアアグリゲーション（Carrier Aggregation（ＣＡ））と呼ばれている。

図１は、ＣＡの一例を示す図である。図１において、束ねられる各ＬＴＥ無線キャリアをそれぞれコンポーネントキャリア（Component Carrier（ＣＣ））と呼ぶ。ＬＴＥ−Ａでは、たとえば、移動局（ＵＥ）と基地局（ｅＮＢ）が、複数のＣＣを使用してデータの送受信を行う。ここでは、一例として、帯域幅２０ＭＨｚのＣＣを３個（ＣＣ＃０，ＣＣ＃１，ＣＣ＃２）用いて通信を行う場合が示されている。なお、図１では、連続した周波数帯域のＣＣを用いて通信を行う場合を示しているが、ＣＡでは、たとえば、図２に示すように、連続していない周波数帯域のＣＣを用いて通信を行うことも可能である。図２は、不連続なＣＣによるＣＡの一例を示す図である。

以下、ＣＡによりデータ伝送を行う実施例１の無線通信システムについて説明する。図３は、無線通信システムにおける移動局の構成例を示す図であり、図４は、無線通信システムにおける基地局の構成例を示す図である。なお、移動局および基地局の構成例は、説明の便宜上、本実施例の処理にかかわる構成を列挙したものであり、移動局および基地局のすべての機能を表現したものではない。

図３において、移動局は、下りリンク受信部１と上りリンク送信部２と送信電力制御部３を有する。下りリンク受信部１では、受信部１１が、アンテナ４を介して基地局から受信したＴＰＣコマンドを送信電力制御部３へ、同様に受信したスケジューリング情報を上りリンク送信部２へ、それぞれ通知する。上りリンク送信部２は、ベースバンド部２１およびＲＦ（Radio Frequency）部２２を有し、スケジューリング情報に基づき所定のＣＣに割り当てたユーザーデータ，ＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPD，制限モード情報を符号化し、アンテナ５を介して基地局へ送信する。

また、送信電力制御部３は、基地局から通知されたＴＰＣコマンドに基づいて送信電力を制御する。図５は、送信電力制御部３の構成例を示す図である。図５において、送信電力制御部３は、ＣＣ送信電力計算部３１と振幅調整係数計算部３２を有する。ＣＣ送信電力計算部３１は、ＴＰＣコマンドに基づいて各ＣＣの送信電力値を計算する。振幅調整係数計算部３２は、各ＣＣの送信電力値の比または各ＣＣの送信電力値のＰＳＤの比から振幅調整係数（振幅比）を計算し、その計算結果をベースバンド部２１へ通知する。また、振幅調整係数計算部３２は、全ＣＣ分の送信電力値の合計である総電力を計算し、その計算結果をＲＦ部２２へ通知する。すなわち、送信電力制御部３は、計算により求めた振幅調整係数および全ＣＣ分の総電力により、各ＣＣの送信電力を制御する。

なお、上記移動局において、下りリンク受信部１，上りリンク送信部２，送信電力制御部３は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）およびメモリ等で構成することが可能である。

また、図４において、基地局は、上りリンク受信部６と下りリンク送信部７を有する。上りリンク受信部６では、受信部６１が、アンテナ８を介して移動局から送られてくるＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDおよび制限モード情報を受信し、復号後のＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDおよび制限モード情報を下りリンク送信部７に通知する。また、下りリンク送信部７では、スケジューラ部７１が、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal）による通信品質の測定結果に基づきスケジューリングを行う。また、ＴＰＣコマンド生成部７２は、復号後のＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDおよび制限モード情報に基づいてＴＰＣコマンドを生成する。そして、送信部７３が、ＴＰＣコマンドおよびスケジューリング情報に対してＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調を行い、ＯＦＤＭ信号をアンテナ９を介して送信する。なお、上記基地局において、上りリンク受信部６，下りリンク送信部７は、たとえば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡおよびメモリ等で構成することが可能である。

ここで、移動局におけるベースバンド部２１およびＲＦ部２２の動作を説明する。図６は、ベースバンド部２１およびＲＦ部２２の構成の一例を示す図である。

ベースバンド部２１では、変調部１０１−１，１０１−２，１０１−３が、それぞれ対応するＣＣのデータ（ユーザーデータ，ＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPD，制限モード情報等）を個別に変調する。ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）部１０２−１，１０２−２，１０２−３は、変調シンボルに対して離散フーリエ変換を実施することにより、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１０３−１，１０３−２，１０３−３は、逆高速フーリエ変換を行い、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。アップサンプリング部１０４−１，１０４−２，１０４−３は、各ＣＣの信号のサンプリングレートを上げる。周波数シフト部１０５−１，１０５−２，１０５−３は、アップサンプリング後の各ＣＣの信号を所望の周波数帯にシフトする。その後、振幅調整部１０６−１，１０６−２，１０６−３は、送信電力制御部３から通知される振幅調整係数（振幅比）に基づいて、それぞれ対応するＣＣの振幅調整を行う。そして、合成部１０７が、振幅調整後の各ＣＣの信号を合成し、その合成信号をＲＦ部２２に出力する。

つぎに、ＲＦ部２２では、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）部１１１が、合成部１０７から受け取ったデジタルの合成信号をアナログ信号に変換する。直交変換器１１２は、受け取った信号を無線周波数帯にアップコンバートする。そして、ＰＡ（Power Amplifier）部１１３は、送信電力制御部３から通知される全ＣＣ分の総電力に基づき入力信号を増幅し、増幅後の信号をアンテナ５から送信する。

また、図７は、図６とは異なるベースバンド部２１、およびＲＦ部２２の構成例を示す図である。なお、図６と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図７の示すベースバンド部２１では、振幅調整部１２１−１，１２１−２，１２１−３が、送信電力制御部３から通知される振幅調整係数（振幅比）に基づいて、それぞれ対応するＣＣの周波数領域信号の振幅調整を行う。そして、全ＣＣを網羅する十分に大きいＦＦＴ（Fast Fourier Transform）サイズを有するＩＦＦＴ部１２２が、振幅調整後の各ＣＣの信号を周波数領域で合成し、その合成信号をＲＦ部２２に出力する。

以上のように、本実施例では、上記いずれかのベースバンド部２１を用いて各ＣＣの信号を合成する。なお、図６，図７では、ベースバンド部２１において３つのＣＣの信号を合成する場合について記載しているが、これに限るものではない。たとえば、２つのＣＣの信号、または４つ以上のＣＣの信号を合成することとしてもよい。

つづいて、本実施例の無線通信システムにおける無線通信方法を説明する前に、その前提となる無線通信方法について説明する。

図８は、ＣＡにおける周波数スケジューリングの一例を示す図である。ＣＡ（帯域幅２０ＭＨｚのＣＣ＃０，ＣＣ＃１，ＣＣ＃２）の上りリンクは各ＣＣがＤＦＴ−Ｓ（Spread）−ＯＦＤＭ信号であるため、移動局は、複数のＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を多重したマルチキャリア信号を送信する。この際、移動局には、周波数スケジューリングにより、ＣＣ毎に無線品質の良好な周波数リソースが割り当てられる。そのため、たとえば図８に示すように、各ＣＣに割り当てられる周波数リソース量がＣＣ間で異なる場合がある（図８のＣＣ＃０，ＣＣ＃１，ＣＣ＃２参照）。なお、上記通信品質は、移動局が送信するＳＲＳに基づき基地局により測定される。基地局は、この測定結果に基づき周波数スケジューリングを行う。また、周波数スケジューリングにより割り当てられる周波数リソース量は、「リソースブロック」という単位で制御される。

また、ＣＡでは、ＣＣ毎に独立した送信電力制御（ＴＰＣ）の適用が可能である。図９は、ＣＣ毎に送信電力制御を実施した場合の一例を示す図である。移動局は、基地局から通知されたＴＰＣコマンドに従ってＣＣ毎に送信電力の増減処理を行う。そのため、図９に示すように、各ＣＣの送信電力値および電力スペクトル密度（ＰＳＤ）がＣＣ間で異なる場合がある。なお、図９において、横軸は周波数を表し、縦軸はＰＳＤを表し、囲まれた部分の面積が各ＣＣの送信電力値を表している。

つづいて、上記図８および図９に示す無線通信方法における問題点を説明する。移動局は、基地局から送られてくるＴＰＣコマンドに基づいて各ＣＣの送信電力値を計算する。そして、移動局は、ＣＣ間の送信電力の差を振幅比に換算し、その振幅比に基づいて各ＣＣの振幅調整を行う。

そのため、たとえば、各ＣＣの送信電力値の差が大きい場合には、移動局において送信電力値が最大のＣＣを基準として振幅調整を行うと、送信電力値の小さいＣＣの信号の振幅レベルが小さくなり、量子化誤差が大きくなる。図１０Ａおよび図１０Ｂは、送信電力値が最大のＣＣを基準として振幅調整を行った場合の信号の一例を示す図であり、詳細には、図１０Ａは送信電力値が最大のＣＣの信号の一例を表し、図１０Ｂは送信電力値の小さいＣＣの信号の一例を表す。ここで、実線の波形は量子化後の信号であり、点線の波形は理想信号である。このように、移動局において送信電力値が最大のＣＣを基準として振幅調整を行った場合には、送信電力値の小さいＣＣの信号品質が劣化する可能性がある。

一方、送信電力値の小さいＣＣの信号品質の劣化を避けるために、移動局において送信電力値が最小のＣＣを基準として振幅調整を行う場合には、送信電力値の大きいＣＣの信号の振幅レベルが大きくなりすぎてＤＡＣがオーバーフローを引き起こしてしまう。図１１Ａおよび図１１Ｂは、送信電力値が最小のＣＣを基準として振幅調整を行った場合の信号の一例を示す図であり、詳細には、図１１Ａは送信電力値の大きいＣＣの信号の一例を表し、図１１Ｂは送信電力値が最小のＣＣの信号の一例を表す。図１１Ａに示すようなオーバーフローは、信号品質の劣化および不要な信号帯域外干渉を引き起こす可能性がある。

また、上記オーバーフロー対策としては、量子化ビット数を大きくする、という対策が考えられる。図１２Ａおよび図１２Ｂは、量子化ビット数を大きくとった場合（４ビット→５ビット）の信号の一例を示す図であり、詳細には、図１２Ａは送信電力値の大きいＣＣの信号の一例を表し、図１２Ｂは送信電力値の小さいＣＣの信号の一例を表す。しかしながら、このような対策は、ＤＡＣのオーバーフローを回避することは可能であるが、一方で、ＤＡＣの回路規模が増大し、さらに消費電力も増大することになる。

なお、上記では、移動局が時間領域でデジタル合成を行う場合の問題点について説明したが、移動局が周波数領域でデジタル合成を行う場合についてもＰＳＤに関して同様の問題が発生する。

そこで、本実施例では、送信電力制御に関する処理を工夫することにより、上記図１０（Ａ，Ｂ）〜図１２（Ａ，Ｂ）に示すような問題を回避する。

つづいて、本実施例の無線通信方法について説明する。本実施例では、基地局主導で送信電力制御を行う。まず、移動局は、許容可能なＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに関する情報を基地局に送信する。また、移動局は、自局の構成に応じて、ＣＣ毎の送信電力値を制限するのか（Ｐ_MPDが送信電力差であるか）またはＣＣ毎の送信電力値のＰＳＤを制限するのか（Ｐ_MPDがＰＳＤ差であるか）を示す制限モード情報を基地局に送信する。なお、ＣＣ毎の送信電力値を制限する場合の制限モードを「ＣＣ間送信電力差制限モード」と呼び、ＣＣ毎の送信電力値のＰＳＤを制限する場合の制限モードを「ＣＣ間ＰＳＤ差制限モード」と呼ぶ。たとえば、移動局が図６のように時間領域でデジタル合成を行う構成の場合、移動局は、ＣＣ間送信電力差制限モードを示す制限モード情報を基地局に送信する。また、移動局が図７のように周波数領域でデジタル合成を行う構成の場合、移動局は、ＣＣ間ＰＳＤ差制限モードを示す制限モード情報を基地局に送信する。

なお、制限モードは、上記のように、移動局のベースバンド部２１の構成に応じて一意に決定される。したがって、移動局が基地局から送られてくるＴＰＣコマンドに基づいて送信電力を制御する場合には、移動局は、基地局に対して一度だけ制限モードおよび許容可能なＣＣ間の最大電力差を通知しておけばよい。また、移動局が図６および図７に示す両方のベースバンド部２１を備えるような構成の場合には、通信に使用されるベースバンド部２１の構成に応じて、制限モードを適宜変更することとしてもよい。

一方、基地局は、移動局から受信したＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに関する情報および制限モード情報に基づいて、ＴＰＣコマンドを生成する。たとえば、制限モードがＣＣ間送信電力差制限モードの場合、基地局は、各ＣＣの送信電力値の比較でＣＣ間の送信電力差がＰ_MPD以内となるようにＴＰＣコマンドを生成する。また、制限モードがＣＣ間ＰＳＤ差制限モードの場合、基地局は、各ＣＣのＰＳＤの比較でＣＣ間のＰＳＤ差がＰ_MPD以内となるようにＴＰＣコマンドを生成する。

図１３は、実施例１の無線通信システムにおける無線通信方法の一例を示すフローチャートである。

まず、移動局において、上りリンク送信部２は、ＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに関する情報と、ＣＣ間送信電力差制限モードまたはＣＣ間ＰＳＤ差制限モードを示す制限モード情報とを、アンテナ５を介して基地局に送信する（Ｓ１）。

基地局では、上りリンク受信部６の受信部６１が、アンテナ８を介して移動局から受信した、ＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに関する情報および制限モード情報を、下りリンク送信部７に通知する（Ｓ２）。下りリンク送信部７では、スケジューラ部７１が、各ＣＣの通信品質に基づきスケジューリングを行い、スケジューリング情報を送信部７３に通知する（Ｓ３）。また、ＴＰＣコマンド生成部７２は、移動局から送られてきた制限モード情報で示されている情報がＣＣ間送信電力差制限モードであるかまたはＣＣ間ＰＳＤ差制限モードであるかの確認を行う（Ｓ４）。確認の結果、ＣＣ間送信電力差制限モードの場合（Ｓ４，Ｙｅｓ）、ＴＰＣコマンド生成部７２は、各ＣＣの送信電力値の比較でＣＣ間の送信電力差がＰ_MPD以内となるように電力調整を行い、その調整結果に基づいてＴＰＣコマンドを生成する（Ｓ５）。一方、確認の結果、ＣＣ間ＰＳＤ差制限モードの場合（Ｓ４，Ｎｏ）、ＴＰＣコマンド生成部７２は、各ＣＣのＰＳＤの比較でＣＣ間のＰＳＤ差がＰ_MPD以内となるように電力調整を行い、その調整結果に基づいてＴＰＣコマンドを生成する（Ｓ６）。そして、送信部７３は、上記スケジューリング情報および上記ＴＰＣコマンドを、アンテナ９を介して移動局に送信する（Ｓ７）。

移動局では、受信部１１が、アンテナ４を介して基地局から送られてくるスケジューリング情報およびＴＰＣコマンドを受信する（Ｓ８）。そして、スケジューリング情報を上りリンク送信部２に通知する。これにより、上りリンク送信部２は、スケジューリング情報に基づいてユーザーデータを各ＣＣに割り当てることが可能となる。また、受信部１１は、基地局から受信したＴＰＣコマンドを送信電力制御部３に通知する。

送信電力制御部３では、ＣＣ送信電力計算部３１が、ＴＰＣコマンドに基づいて対応するＣＣの送信電力値を計算し、その計算結果を振幅調整係数計算部３２に通知する（Ｓ９）。振幅調整係数計算部３２は、自局がＣＣ間送信電力差制限モードに対応する場合、各ＣＣの送信電力値の比から振幅調整係数を計算し、その計算結果をベースバンド部２１の各振幅調整部へ通知する（Ｓ９）。一方、自局がＣＣ間ＰＳＤ差制限モードに対応する場合、振幅調整係数計算部３２は、各ＣＣの送信電力値をそれぞれＰＳＤに換算し、各ＣＣのＰＳＤの比から振幅調整係数を計算し、その計算結果をベースバンド部２１の各振幅調整部へ通知する（Ｓ９）。また、振幅調整係数計算部３２は、各ＣＣの送信電力値から全ＣＣ分の総電力を計算し、その計算結果をＲＦ部２２のＰＡへ通知する（Ｓ９）。

たとえば、ＣＣ間送信電力差制限モードに対応する移動局においては、ベースバンド部２１が、ＣＣ毎に振幅調整を行ったユーザーデータ信号を時間領域でデジタル合成する。そして、ＲＦ部２２が、合成後のユーザーデータ信号を全ＣＣ分の総電力に増幅し、増幅後の信号を、アンテナ５を介して基地局に送信する（Ｓ１０）。一方、ＣＣ間ＰＳＤ差制限モードに対応する基地局においては、ベースバンド部２１が、ＣＣ毎に振幅調整を行ったユーザーデータ信号を周波数領域でデジタル合成する。そして、ＲＦ部２２が、合成後のユーザーデータ信号を全ＣＣ分の総電力に増幅し、増幅後の信号を、アンテナ５を介して基地局に送信する（Ｓ１０）。

基地局では、受信部６１が、アンテナ８を介して移動局から送られてくるユーザーデータ信号を受信する（Ｓ１１）。

このように、本実施例では、移動局が、ＣＣ間の許容最大電力差および制限モードを基地局に通知し、基地局が、制限モードに応じて、ＣＣ間の送信電力差（またはＰＳＤ差）が許容最大電力差以内になるようにＴＰＣコマンドを生成することとした。これにより、量子化ビット数の範囲内で送信電力制御（ＴＰＣ）が可能となるため、ＤＡＣの回路規模を増大させることなく、信号品質の劣化を抑制することができる。

実施例２の無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法について説明する。実施例１では、移動局が、ＣＣ間の送信電力差（またはＰＳＤ差）が許容最大電力差以内になるように生成されたＴＰＣコマンドに基づいて、送信電力制御を行っていた。本実施例では、移動局が、基地局からＴＰＣコマンドを受信した場合に、自律的に送信電力を制御する。

図１４は、無線通信システムにおける移動局の構成例を示す図であり、図１５は、無線通信システムにおける基地局の構成例を示す図である。なお、移動局および基地局の構成例は、説明の便宜上、本実施例の処理にかかわる構成を列挙したものであり、移動局および基地局のすべての機能を表現したものではない。また、前述した実施例１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１５に示す基地局は、上りリンク受信部６ａの受信部６１ａが移動局から送られてくるデータの受信処理を行い、下りリンク送信部７ａのＴＰＣコマンド生成部７２ａが、制限モードによらず、既知のＴＰＣコマンド生成処理を行うものとする。

図１４において、移動局は、下りリンク受信部１と上りリンク送信部２ａと送信電力制御部３ａを有する。上りリンク送信部２ａは、ベースバンド部２１およびＲＦ部２２を有し、スケジューリング情報に基づき所定のＣＣに割り当てたユーザーデータを符号化し、アンテナ５を介して基地局へ送信する。

また、送信電力制御部３ａは、基地局からＴＰＣコマンドが通知された場合に、自律的に送信電力を制御する。図１６は、送信電力制御部３ａの構成例を示す図である。図１６において、送信電力制御部３ａは、ＣＣ送信電力計算部３１とＣＣ間電力制限部３３と振幅調整係数計算部３２を有する。ＣＣ間電力制限部３３は、許容可能なＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに基づいて、各ＣＣの送信電力値または各ＣＣのＰＳＤを調整（制限）する。なお、上記移動局において、下りリンク受信部１，上りリンク送信部２ａ，送信電力制御部３ａは、たとえば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡおよびメモリ等で構成することが可能である。

ここで、本実施例の無線通信方法をフローチャートに従って説明する。図１７は、実施例２の無線通信システムにおける無線通信方法の一例を示すフローチャートである。

まず、基地局において、下りリンク送信部７ａの送信部７３が、ＴＰＣコマンド生成部７２ａで生成されたＴＰＣコマンドおよびスケジューラ部７１で生成されたスケジューリング情報を、アンテナ９を介して移動局に送信する（Ｓ２１）。

移動局では、下りリンク受信部１の受信部１１が、アンテナ４を介して基地局から送られてくるスケジューリング情報およびＴＰＣコマンドを受信する（Ｓ２２）。そして、受信部１１は、スケジューリング情報を上りリンク送信部２ａに通知する。これにより、上りリンク送信部２ａは、スケジューリング情報に基づいてユーザーデータを各ＣＣに割り当てることが可能となる。また、受信部１１は、基地局から受信したＴＰＣコマンドを送信電力制御部３ａに通知する。

送信電力制御部３ａでは、ＣＣ送信電力計算部３１が、通知されたＴＰＣコマンドに基づいて対応するＣＣの送信電力値Ｐ_i（ｉ＝０，１，…，Ｎ_cc−１）を計算する（Ｓ２３）。そして、ＣＣ送信電力計算部３１は、その計算結果をＣＣ間電力制限部３３に通知する。なお、Ｐ_iはｉ番目のＣＣの送信電力値を表し、Ｎ_ccはＣＣの数を表す。

つぎに、ＣＣ間電力制限部３３は、自局に対応する制限モードがＣＣ間送信電力差制限モードであるかまたはＣＣ間ＰＳＤ差制限モードであるかを判断する（Ｓ２４）。その結果、ＣＣ間送信電力差制限モードの場合（Ｓ２４，Ｙｅｓ）、ＣＣ間電力制限部３３は、まず、各ＣＣの送信電力値Ｐ_iの中から最小値Ｐ_minを求める。そして、ＣＣ間電力制限部３３は、ｉ番目のＣＣの送信電力値Ｐ_iが、最小値Ｐ_minに最大電力差Ｐ_MPDを加算した値「Ｐ_min＋Ｐ_MPD」を超える場合に、Ｐ_i（＝Ｐ_i ^(act)）を「Ｐ_min＋Ｐ_MPD」に制限する（Ｓ２５）。なお、「Ｐ_min＋Ｐ_MPD」を超えない場合には制限を行わない。すなわち、ＣＣ間電力制限部３３は、下記（１）式の処理を実行する。

なお、上記（１）式は下記（２）式のように表すこともできる。

一方、上記Ｓ２４による判断の結果、ＣＣ間ＰＳＤ差制限モードの場合（Ｓ２４，Ｎｏ）、ＣＣ間電力制限部３３は、まず、送信電力値Ｐ_iをリソースブロック当たりの電力値に換算する（ｉ番目のリソースブロック数をＭ_iとする）。各ＣＣの換算値（ＰＳＤ）は「Ｐ_i−１０ｌｏｇ₁₀Ｍ_i」である。つぎに、ＣＣ間電力制限部３３は、各ＣＣのＰＳＤの中から最小値Ｐ_min´を求める。そして、ＣＣ間電力制限部３３は、ｉ番目のＣＣのＰＳＤが、最小値Ｐ_min´に最大電力差Ｐ_MPDを加算した値「Ｐ_min´＋Ｐ_MPD」を超える場合に、そのＣＣのＰＳＤを「Ｐ_min´＋Ｐ_MPD」に制限する。なお、「Ｐ_min´＋Ｐ_MPD」を超えない場合には制限を行わない。その後、ＣＣ間電力制限部３３は、求めた各ＣＣのＰＳＤを送信電力値Ｐ_i（＝Ｐ_i ^(act)）に換算する（Ｓ２６）。すなわち、ＣＣ間電力制限部３３は、下記（３）式の処理を実行する。

なお、上記（３）式は下記（４）式のように表すこともできる。

つぎに、送信電力制御部３ａの振幅調整係数計算部３２は、自局がＣＣ間送信電力差制限モードに対応する場合、各ＣＣの送信電力値の比から振幅調整係数を計算し、その計算結果をベースバンド部２１の各振幅調整部へ通知する（Ｓ２７）。一方、自局がＣＣ間ＰＳＤ差制限モードに対応する場合、振幅調整係数計算部３２は、各ＣＣのＰＳＤの比から振幅調整係数を計算し、その計算結果をベースバンド部２１の各振幅調整部へ通知する（Ｓ２７）。また、振幅調整係数計算部３２は、各ＣＣの送信電力値から全ＣＣ分の総電力を計算し、その計算結果をＲＦ部２２のＰＡへ通知する（Ｓ２７）。

たとえば、ＣＣ間送信電力差制限モードに対応する移動局においては、ベースバンド部２１が、ＣＣ毎に振幅調整を行ったユーザーデータ信号を時間領域でデジタル合成する。そして、ＲＦ部２２が、合成後のユーザーデータ信号を全ＣＣ分の総電力に増幅し、増幅後の信号を、アンテナ５を介して基地局に送信する（Ｓ２８）。一方、ＣＣ間ＰＳＤ差制限モードに対応する移動局においては、ベースバンド部２１が、ＣＣ毎に振幅調整を行ったユーザーデータ信号を周波数領域でデジタル合成する。そして、ＲＦ部２２が、合成後のユーザーデータ信号を全ＣＣ分の総電力に増幅し、増幅後の信号を、アンテナ５を介して基地局に送信する（Ｓ２８）。

基地局では、上りリンク受信部６ａの受信部６１ａが、アンテナ８を介して移動局から送られてくるユーザーデータ信号を受信する（Ｓ２９）。

なお、移動局は、実施例１と同様に、自局の構成に応じて、許容可能なＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに関する情報および制限モード情報（ＣＣ間送信電力差制限モードまたはＣＣ間ＰＳＤ差制限モード）を基地局に通知することとしてもよい。

このように、本実施例では、移動局が、基地局からＴＰＣコマンドを受信した場合に、自局の制限モードに応じて、ＣＣ間の送信電力差（またはＰＳＤ差）が許容最大電力差以内になるように、自律的に送信電力を制御することとした。これにより、量子化ビット数の範囲内で送信電力制御（ＴＰＣ）が可能となるため、ＤＡＣの回路規模を増大させることなく、信号品質の劣化を抑制することができる。

実施例３の無線通信システム、移動局、基地局および無線通信方法について説明する。実施例１では、移動局がＣＣ間の許容最大電力差および制限モードを基地局に通知し、基地局が制限モードに応じて生成したＴＰＣコマンドを移動局に送信していた。本実施例では、移動局がＣＣ間の許容最大電力差を基地局に通知し、制限モードを基地局に通知しない場合の処理について検討する。

図１８は、無線通信システムにおける移動局の構成例を示す図であり、図１９は、無線通信システムにおける基地局の構成例を示す図である。なお、移動局および基地局の構成例は、説明の便宜上、本実施例の処理にかかわる構成を列挙したものであり、移動局および基地局のすべての機能を表現したものではない。また、前述した実施例１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図１８において、移動局は、下りリンク受信部１と上りリンク送信部２ｂと送信電力制御部３ｂを有する。上りリンク送信部２ｂは、ベースバンド部２１およびＲＦ部２２を有し、スケジューリング情報に基づき所定のＣＣに割り当てたユーザーデータ，ＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDを符号化し、アンテナ５を介して基地局へ送信する。

また、送信電力制御部３ｂは、基地局から通知されたＴＰＣコマンド（後述する第１および第２のＴＰＣコマンドに相当）に基づいて送信電力を制御する。図２０は、送信電力制御部３ｂの構成例を示す図である。図２０において、送信電力制御部３ｂは、ＴＰＣコマンド識別部３４とＣＣ送信電力計算部３１と振幅調整係数計算部３２を有する。ＴＰＣコマンド識別部３４は、基地局が送信する第１および第２のＴＰＣコマンドから自局のベースバンド部２１の構成に対応したＴＰＣコマンドを識別し、ＣＣ送信電力計算部３１に通知する。なお、上記移動局において、下りリンク受信部１，上りリンク送信部２ｂ，送信電力制御部３ｂは、たとえば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡおよびメモリ等で構成することが可能である。

また、図１９において、基地局は、上りリンク受信部６ｂと下りリンク送信部７ｂを有する。上りリンク受信部６ｂでは、受信部６１ｂが、アンテナ８を介して移動局から送られてくるＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDを受信し、復号後のＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDを下りリンク送信部７ｂに通知する。また、下りリンク送信部７ｂでは、ＴＰＣコマンド生成部７２ｂが、復号後のＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに基づいて、ＣＣ間送信電力差制限モード（送信電力値を制限するモード）に対応する第１のＴＰＣコマンドを生成する。また同時に、ＴＰＣコマンド生成部７２ｂは、復号後のＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに基づいて、ＣＣ間ＰＳＤ差制限モード（ＰＳＤを制限するモード）に対応する第２のＴＰＣコマンドを生成する。そして、生成した各ＴＰＣコマンドを送信部７３に通知する。なお、基地局において、上りリンク受信部６ｂ，下りリンク送信部７ｂは、たとえば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡおよびメモリ等で構成することが可能である。

ここで、本実施例の無線通信方法をフローチャートに従って説明する。図２１は、実施例３の無線通信システムにおける無線通信方法の一例を示すフローチャートである。

まず、移動局において、上りリンク送信部２ｂが、ＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに関する情報を、アンテナ５を介して基地局に送信する（Ｓ３１）。

基地局では、上りリンク受信部６ｂの受信部６１ｂが、アンテナ８を介して移動局から受信したＣＣ間の最大電力差Ｐ_MPDに関する情報を、下りリンク送信部７ｂに通知する（Ｓ３２）。下りリンク送信部７ｂでは、スケジューラ部７１が、各ＣＣの通信品質に基づきスケジューリングを行い、スケジューリング情報を送信部７３に通知する（Ｓ３）。

つぎに、基地局のＴＰＣコマンド生成部７２ｂは、各ＣＣの送信電力値の比較でＣＣ間の送信電力差がＰ_MPD以内となるように、ＴＰＣコマンドを生成する（Ｓ３３）。すなわち、ここでは、ＣＣ間送信電力差制限モードに対応する第１のＴＰＣコマンドを生成する。そして、ＴＰＣコマンド生成部７２ｂは、第１のＴＰＣコマンドと第１のＴＰＣコマンドであることを識別するための第１の識別情報とを関連付けて送信部７３に通知する（Ｓ３３）。

また、同時に、ＴＰＣコマンド生成部７２ｂは、各ＣＣのＰＳＤの比較でＣＣ間のＰＳＤ差がＰ_MPD以内となるように、ＴＰＣコマンドを生成する（Ｓ３４）。すなわち、ここでは、ＣＣ間ＰＳＤ差制限モードに対応する第２のＴＰＣコマンドを生成する。そして、ＴＰＣコマンド生成部７２ｂは、第２のＴＰＣコマンドと第２のＴＰＣコマンドであることを識別するための第２の識別情報とを関連付けて送信部７３に通知する（Ｓ３４）。

送信部７３は、上記スケジューリング情報、各ＴＰＣコマンド、および各ＴＰＣコマンドに関連付けられた識別情報を、アンテナ９を介して移動局に送信する（Ｓ３５）。なお、上記第１の識別情報および第２の識別情報は、移動局および基地局において予め既知の情報である。

移動局では、受信部１１が、アンテナ４を介して基地局から送られてくる、スケジューリング情報、各ＴＰＣコマンドおよび各ＴＰＣコマンドに関連付けられた識別情報を受信する（Ｓ３６）。そして、受信部１１は、スケジューリング情報を上りリンク送信部２ｂに通知する。これにより、上りリンク送信部２ｂは、スケジューリング情報に基づいてユーザーデータを各ＣＣに割り当てることが可能となる。また、受信部１１は、各ＴＰＣコマンドおよび各ＴＰＣコマンドに関連付けられた識別情報を送信電力制御部３ｂに通知する。

送信電力制御部３ｂでは、ＴＰＣコマンド識別部３４が、通知された識別情報に基づいて、自局の制限モードに対応する識別情報に関連付けられたＴＰＣコマンドを検出し、そのＴＰＣコマンドをＣＣ送信電力計算部３１に通知する（Ｓ３７）。ＣＣ送信電力計算部３１は、通知されたＴＰＣコマンドに基づいて、対応するＣＣの送信電力値を計算し、その計算結果を振幅調整係数計算部３２に通知する（Ｓ３７）。振幅調整係数計算部３２は、自局がＣＣ間送信電力差制限モードに対応する場合、各ＣＣの送信電力値の比から振幅調整係数を計算し、その計算結果をベースバンド部２１の各振幅調整部へ通知する（Ｓ３７）。一方、自局がＣＣ間ＰＳＤ差制限モードに対応する場合、振幅調整係数計算部３２は、各ＣＣの送信電力値をそれぞれＰＳＤに換算し、各ＣＣのＰＳＤの比から振幅調整係数を計算し、その計算結果をベースバンド部２１の各振幅調整部へ通知する（Ｓ３７）。また、振幅調整係数計算部３２は、各ＣＣの送信電力値から全ＣＣ分の総電力を計算し、その計算結果をＲＦ部２２のＰＡへ通知する（Ｓ３７）。以降、移動局は、実施例１と同様の動作で基地局に対してデータを送信する。

このように、本実施例では、まず、移動局が、ＣＣ間の許容最大電力差を基地局に通知する。つぎに、基地局が、ＣＣ間の送信電力差が許容最大電力差以内になるように第１のＴＰＣコマンドを生成し、同時に、ＣＣ間のＰＳＤ差が許容最大電力差以内になるように第２のＴＰＣコマンドを生成する。そして、移動局が、自局の制限モードに対応するＴＰＣコマンド（第１または第２のＴＰＣコマンド）を用いて送信電力を制御する。これにより、量子化ビット数の範囲内で送信電力制御（ＴＰＣ）が可能となるため、ＤＡＣの回路規模を増大させることなく、信号品質の劣化を抑制することができる。

また、本実施例では、基地局が、各ＴＰＣコマンドにそれぞれを識別するための識別情報を関連付けて送信することとした。これにより、移動局側では、自局の制限モードに対応するＴＰＣコマンドを確実に検出することが可能となる。

１ 下りリンク受信部
２，２ａ，２ｂ 上りリンク送信部
３，３ａ，３ｂ 送信電力制御部
４，５，８，９ アンテナ
６，６ａ，６ｂ 上りリンク受信部
７，７ａ，７ｂ 下りリンク送信部
１１，６１，６１ａ，６１ｂ 受信部
２１ ベースバンド部
２２ ＲＦ部
３１ ＣＣ送信電力計算部
３２ 振幅調整係数計算部
３３ ＣＣ間電力制限部
３４ ＴＰＣコマンド識別部
７１ スケジューラ部
７２，７２ａ，７２ｂ ＴＰＣコマンド生成部
７３ 送信部
１０１−１，１０１−２，１０１−３ 変調部
１０２−１，１０２−２，１０２−３ ＤＦＴ部
１０３−１，１０３−２，１０３−３，１２２ ＩＦＦＴ部
１０４−１，１０４−２，１０４−３ アップサンプリング部
１０５−１，１０５−２，１０５−３ 周波数シフト部
１０６−１，１０６−２，１０６−３，１２１−１，１２１−２，１２１−３ 振幅調整部
１０７ 合成部
１１１ ＤＡＣ部
１１２ 直交変換器
１１３ ＰＡ部

Claims (9)

1. 複数の周波数帯域を同時に使用して無線通信可能な無線通信システムにおいて、
   移動局が、
   周波数帯域間の許容電力差と、自局の送信電力制御における電力制限の対象が各周波数帯域の送信電力値または各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度のいずれであるかを示すモード情報と、を基地局に送信する上り送信部と、
   前記基地局から受信した送信電力制御コマンドに基づいて送信電力を制御する送信電力制御部と、
   を有し、
   前記基地局が、
   前記周波数帯域間の許容電力差および前記モード情報に基づいて送信電力制御コマンドを生成する生成部と、
   前記送信電力制御コマンドを前記移動局に送信する下り送信部と、
   を有する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 複数の周波数帯域を同時に使用して無線信号を送受信可能な移動局において、
   周波数帯域間の許容電力差と、自局の送信電力制御における電力制限の対象が各周波数帯域の送信電力値または各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度のいずれであるかを示すモード情報を基地局に送信する送信部と、
   前記基地局から受信した前記モード情報に応じた送信電力制御コマンドに基づいて送信電力を制御する送信電力制御部と、
   を有する、
   ことを特徴とする移動局。
3. 複数の周波数帯域を同時に使用して無線信号を送受信可能な移動局において、
   基地局から送信電力制御コマンドを受信する受信部と、
   前記受信部で送信電力制御コマンドを受信した場合に、周波数帯域間の許容電力差に基づいて各周波数帯域の送信電力値または各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度を制限し、当該制限処理の結果に基づいて送信電力を制御する送信電力制御部と、
   を有する、
   ことを特徴とする移動局。
4. 複数の周波数帯域を同時に使用して無線信号を送受信可能な移動局において、
   周波数帯域間の許容電力差を基地局に送信する送信部と、
   前記基地局が、前記周波数帯域間の許容電力差に基づいて生成した各周波数帯域の送信電力値に対応する第１の送信電力制御コマンドと、並行して前記許容電力差に基づいて生成した各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度に対応する第２の送信電力制御コマンドと、を受信する受信部と、
   前記第１および第２の送信電力制御コマンドから、自局の送信電力制御における各周波数帯域の送信電力値または各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度に対応する所望の送信電力制御コマンドを検出し、当該検出結果に基づいて送信電力を制御する送信電力制御部と、
   を有する、
   ことを特徴とする移動局。
5. 複数の周波数帯域を同時に使用して無線信号を送受信可能な基地局において、
   移動局が送信する周波数帯域間の許容電力差と当該移動局の送信電力制御における電力制限の対象が各周波数帯域の送信電力値または各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度のいずれであるかを示すモード情報とに基づいて、送信電力制御コマンドを生成する生成部と、
   前記送信電力制御コマンドを前記移動局に送信する送信部と、
   を有する、
   ことを特徴とする基地局。
6. 複数の周波数帯域を同時に使用して無線信号を送受信可能な基地局において、
   移動局から受信した周波数帯域間の許容電力差に基づいて、各周波数帯域の送信電力値に対応する第１の送信電力制御コマンドを生成し、並行して、各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度に対応する第２の送信電力制御コマンドを生成する生成部と、
   前記生成部にて生成された第１および第２の送信電力制御コマンドを前記移動局に送信する送信部と、
   を有する、
   ことを特徴とする基地局。
7. 複数の周波数帯域を同時に使用して無線通信可能な無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   移動局が、周波数帯域間の許容電力差と、自局の送信電力制御における電力制限の対象が各周波数帯域の送信電力値または各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度のいずれであるかを示すモード情報とを基地局に送信し、
   前記基地局が、前記周波数帯域間の許容電力差および前記モード情報に基づいて送信電力制御コマンドを生成し、当該送信電力制御コマンドを前記移動局に送信し、
   前記移動局が、前記基地局から受信した送信電力制御コマンドに基づいて送信電力を制御する、
   ことを特徴とする無線通信方法。
8. 複数の周波数帯域を同時に使用して無線通信可能な無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   基地局が、送信電力制御コマンドを生成し、当該送信電力制御コマンドを移動局に送信し、
   前記移動局が、前記基地局から送信電力制御コマンドを受信した場合に、周波数帯域間の許容電力差に基づいて各周波数帯域の送信電力値または各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度を制限し、当該制限処理の結果に基づいて送信電力を制御する、
   ことを特徴とする無線通信方法。
9. 複数の周波数帯域を同時に使用して無線通信可能な無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   移動局が、周波数帯域間の許容電力差を基地局に送信し、
   前記基地局が、前記周波数帯域間の許容電力差に基づいて、各周波数帯域の送信電力値に対応する第１の送信電力制御コマンドを生成し、並行して、各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度に対応する第２の送信電力制御コマンドを生成し、当該第１および第２の送信電力制御コマンドを前記移動局に送信し、
   前記移動局が、前記基地局から前記第１および第２の送信電力制御コマンドを受信し、当該第１および第２の送信電力制御コマンドから、自局の送信電力制御における各周波数帯域の送信電力値または各周波数帯域の送信電力値の電力スペクトル密度に対応する所望の送信電力制御コマンドを検出し、当該検出結果に基づいて送信電力を制御する、
   ことを特徴とする無線通信方法。

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