JPH11506891A - 送信電力を制御する方法及び無線システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、１つ又は多数のベースステーション(100)がそのエリア内に位置する加入者ターミナル装置(106-110)と通信する無線システム、及びこのような無線システムにおいて送信電力を制御する方法に係る。この方法において、装置の送信電力は電力制御コマンドにより段階的に制御され、そして送信電力の変化のステップサイズは、各接続ごとに別々に調整される。正確且つ迅速な電力制御を可能とするために、本発明の方法では、多数の次々に受信した電力制御コマンドに基づいてステップサイズが調整され、検討されるべき電力制御コマンドから、異なる方向における２つの次々のコマンドの数が、その検討されるべきコマンドの数に対する割合について計算され、その計算された割合が基準値と比較され、そしてその比較に基づいてステップサイズが調整される。

Description

【発明の詳細な説明】 送信電力を制御する方法及び無線システム発明の分野 本発明は、１つ又は多数のベースステーションがそのエリア内に位置する加入 者ターミナル装置と通信するような無線システムにおける送信電力の制御方法で あって、装置の送信電力を電力制御コマンドによって段階的に制御しそして送信 電力の変化のステップサイズを各接続ごとに別々に調整することを含む送信電力 の制御方法に係る。先行技術の説明 セルラー無線環境では、通常、無線波の伝播条件が常時変化する。加入者ター ミナル装置により受信される信号及びベースステーションにより受信される信号 の両方に一定の変化即ちフェージングが生じる。信号のフェージングにおいては ２つの異なる形式の現象を区別することができる。フェージングは高速又は低速 のいずれかであり、そしてその両方の現象が通常は同時に生じる。 信号の高速フェージングは、信号が送信器と受信器との間で多数の異なるルー トに沿って伝播するというセルラー無線環境に通常起きる多経路伝播により生じ る。異なる経路で受信器に到着した信号成分は、受信器において加算されるが、 信号成分間の相互の位相差に基づいて、互いに増幅又は減衰する。信号のレベル は、波長の半分以下の距離に沿って数十デシベルまで著しく変化する。 信号の低速フェージングは、自然の障害物やビルディングのような付加的な減 衰を生じる多数の要因が無線経路に存在するために生じる。低速フェージングの 信号への影響は、その名前が示す通り、高速フェージングの場合よりゆっくりと １つのグレードで信号強度を変化させるもので、低速フェージングにより生じる 包絡線の周りに強力な電力変化を生じさせる。 上記のように、受信信号の強度が常に変化するために、加入者ターミナル装置 及びベースステーションにより使用される送信電力を常時監視し、そして各瞬間 にそれを適切に制御するよう努力を払わねばならない。電力制御の目的は、装置 の送信電力をできるだけ低く保ちながら、充分な接続の質を維持し、信号が他の 接続に干渉しないようにすると共に、特にポータブルターミナル装置の電力消費 を少なくすることである。 送信電力の制御は、一般に、受信信号の電力の監視を受信器において実行する ことに基づいている。制御は、例えば、制御装置により被制御送信器へ送信され る電力制御メッセージによって実施される。電力制御メッセージは、送信電力を ある電力量だけ段階的に増加又は減少するための命令を含む。 公知技術による電力制御の実施の一例が、「ＣＤＭＡセルラー移動電話システ ムにおいて送信電力を制御する方法及び装置(Method and apparatus for contro lling transmission power in a CDMA cellular mobile telephone system）」 と題する国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９２／０４１６１号に開示されている。該特 許出願に開示された方法では、電力制御メッセージが使用されて、被制御送信器 の送信電力が段階的に減少又は増加される。この解決策では、ステップのサイズ が一定である。 電力制御のステップサイズを一定に保つ場合には、信号レベル又は干渉レベル が連続的ではなく時々変化する状態において問題が生じる。このような状態は、 例えば、ＷＬＬ（ワイヤレスローカルループ）システムにおいて、加入者ターミ ナル装置が固定に配置されるか又は信号レベルの変化が一般的に小さい場合に生 じる。一方、干渉レベルが時々変化しても、信号対干渉比は大幅に変化する。 無線システムの電力制御が大きな固定のステップサイズにより行われる場合に は、所望の電力レベルの周りで使用電力が大幅に変動するという問題がある。こ れは、特に、チャンネル変化が通常小さいＷＬＬシステムに関連する。一方、電 力制御のステップサイズが小さい場合には、電力制御アルゴリズムが信号対干渉 比の高速変化に追従できないおそれがある。 参考としてここに取り上げる出版物Ｓｕ Ｓ．−Ｌ、Ｓｈｉｅｈ Ｓ．−Ｓの 「ＣＤＭＡセルラーネットワークの逆リンク電力制御戦略(Reverse-Link Power Control Strategies for CDMA Cellular Network)」、第６回、ＩＥＥＥ Ｉｎ ｔ．シンポジウム・オン・パーソナル、インドア・アンド・モービルコミュニケ ーションズ、ＰＩＭＲＣ’９５、トロント、１９９５年９月２７−２９日に は、送信電力を段階的に制御しそしてステップサイズを各接続ごとに別々に調整 することのできる方法が開示されている。この方法においては、２つの次々の電 力制御コマンドが使用され、これに基づいてステップサイズが変更される。この 方法は、一定のステップを用いる従来の方法よりも優れているが、制御は依然と しておおまかである。発明の要旨 本発明の目的は、所望の電力レベルの周りで著しい変動を生じることがなくそ して所望の信号レベルの変化に迅速に追従できるような無線システムの電力制御 を実現することである。 これは、冒頭で述べた形式の方法において、多数の次々に受信した電力制御コ マンドに基づいてステップサイズを調整する段階を含み、検討されるべき電力制 御コマンドから、異なる方向における２つの次々のコマンドの数をその検討され るべきコマンドの数に対する割合について計算し、その計算された割合を１つ又 は多数の所定の基準値と比較し、そしてその比較に基づいてステップサイズを調 整することを特徴とする方法により達成される。 更に、本発明は、トランシーバが電力制御コマンドにより変化するステップで 各接続ごとに別々に送信電力を段階的に制御するような無線システムにも係る。 本発明の無線システムは、そのトランシーバが、次々の電力制御コマンドに関連 した情報を記憶する手段と、その記憶された情報から、検討されるべきコマンド の数に対する異なる方向における２つの次々のコマンドの数の割合を計算する手 段と、その得られた割合を所定の基準値と比較する手段と、この比較に基づいて ステップサイズを調整する手段とを備えている。 本発明の方法により、迅速で且つ正確な電力制御が達成される。本発明の好ま しい実施形態では、信号の信号対干渉比を追跡し、そして干渉レベルが大きくな るか又は小さくなる傾向に基づいてステップサイズを変更する。余計な信号を伴 わずにステップサイズを変更することができる。 本発明の別の実施形態においては、電力制御コマンドから、ステップサイズが 大き過ぎるか又は小さ過ぎるかについての結論が引き出される。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１は、本発明の方法を適用できる無線システムを示す図である。 図２は、本発明によるシステムのトランシーバの構造を例示する図である。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明による方法の好ましい実施形態は、ＷＬＬシステムを一例として使用し て以下に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。対応的に、本 発明の解決策は、当業者に明らかなように、セルラー及び他の無線システムにも 適用できる。 図１は、本発明の方法を好ましく適用できるＷＬＬシステムの回路図である。 従って、ＷＬＬシステムは、従来の電話回線に取って代わるように無線電話シス テムが使用されたシステムである。ＷＬＬシステムにおいて、加入者ターミナル 装置は、従来の電話のようにユーザの施設に固定取り付けされる。システムの構 造は、従来のセルラー無線システムと同様である。図１に例示するシステムは、 ベースステーション１００を備え、このベースステーションは、デジタル転送リ ンク１０２によりベースステーションコントローラ１０４に接続されると共に、 これを経てシステムの他の部分及び固定の電話ネットワークに接続される。 更に、このシステムは、多数の加入者ターミナル装置１０６ないし１１０を備 え、これらは、通常の電話と同様に、例えば各加入者の住居に固定取り付けされ る。ターミナル装置は、無線経路を経てベースステーションと通信し、通常は、 最良の接続の質を与えるベースステーションと通信する。実際のシステムにおい ては、ターミナル装置の数は、当然、図１の例よりも実質的に多数であることを 考慮されたい。 本発明の電力制御方法は、ベースステーション及び加入者ターミナル装置の両 方に適用することができる。以下、ダウン転送方向即ちベースステーションから ターミナル装置への方向の送信を一例として説明する。従って、ターミナル装置 が電力制御メッセージをベースステーションへ送信するものと仮定する。電力制 御メッセージは、それ自体知られたやり方で実施することができる。 ベースステーションは、加入者ターミナル装置から所与のインターバルで電力 制御メッセージを受け取る。本発明の解決策の原理は、電力増加コマンドの後に 電力減少コマンドが一般的に続く場合に、電力制御ステップが大き過ぎ、これを 小さくできるというものである。従って、送信電力は、より正確に希望の通りに なる。逆の場合、即ち一般的に並列のコマンドが互いに前後に到来し、例えば、 多数の電力増加コマンドが互いに前後に到来する場合には、電力制御ステップを 増加することができる。 トランシーバは、受け取った電力制御メッセージの情報を、所定の長さを有す るベクトルに記憶するものと仮定する。このベクトルには、新たなメッセージが 到来するときに常に、又は所定間隔で、新たなメッセージの情報が追加される。 それと同時に、最も古い情報が除去される。 次々の電力制御コマンドの方向変化の情報がベクトルに記憶される。電力増加 コマンドの後に電力増加コマンドが続く場合には、ベクトルの最も新しいエレメ ントの値が「１」にセットされる。電力減少コマンドの後に電力減少コマンドが 続く場合には、ベクトルの最も新しいエレメントの値が対応的に「１」にセット される。電力増加コマンドの後に電力減少コマンドが続き、又は電力減少コマン ドの後に電力増加コマンドが続く場合には、ベクトルの最も新しいエレメントの 値が「０」にセットされる。その後、ベクトルに含まれた「０」値の数ＰＲＯ₀ がベクトルの長さとの割合について計算される。この計算された割合ＰＲＯ₀が 所定のスレッシュホールド値ＴＲＥ₀と比較される。 この割合が設定スレッシュホールド値より大きい場合には、電力制御のステッ プサイズが次の式に基づいて変更される。 ＰＣ_{step size}（ｔ＋１）＝ＰＣ_{step size}（ｔ）− （ＰＲＯ₀／ＴＨＥ₀）・ＣＨ 但し、ＣＨは、ステップサイズ調整の最小電力値である。このように、ステップ サイズが小さくされる。しかしながら、ステップサイズの最小値であって、それ より小さいと、ステップサイズが減少しないところの最小値を決定することもで きる。 上記割合が設定スレッシュホールド値より小さい場合には、電力制御のステッ プサイズは、次の式に基づいて変更される。 ＰＣ_{step size}（ｔ＋１）＝ＰＣ_{step size}（ｔ）＋ 〔（１−ＰＲＯ₀）／ＴＨＥ₀〕・ＣＨ このように、ステップサイズが増加される。しかしながら、ステップサイズの最 大値であって、それより大きいと、ステップサイズが増加しないところの最大値 を決定することもできる。 上記割合が設定スレッシュホールド値に等しい場合には、電力制御のステップ サイズは不変である。 上記手順は、次の電力制御コマンドが受け取られたときに常に又は所望のイン ターバルで繰り返すことができる。ベクトルの長さがｋエレメントの場合には、 例えば、ｋ＋１の受信コマンドのインターバルで更新を行うことができる。 本発明の好ましい実施形態によれば、ステップサイズの増加及び減少に対して 異なるサイズのスレッシュホールド値ＴＨＥ₁及びＴＨＥ₂を決定することができ る。次いで、得られた割合ＰＲＯ₀がＴＨＥ₁以上であり且つＴＨＥ₂以下である 場合には、ステップサイズは不変である。 更に、本発明の別の好ましい実施形態によれば、次々の電力制御コマンドの方 向の変化の情報が記憶されるベクトルのサイズが一定でなく、状況に応じて変更 することができる。 上記変数として考えられる幾つかの値は、例えば、ステップサイズ最小値０． １ｄＢ、ステップサイズ最大値０．７ｄＢ、スレッシュホールド値０．５、ステ ップサイズ調整の最小電力値０．００５ｄＢ、及び２ないし６エレメントのベク トルサイズである。上記値は、ＷＬＬ環境におけるシュミレーションにより得ら れたものであるが、実際のシステムにおいては、これら変数は、各システム及び 環境に基づく値となり、これらの値は、一例として上記したものとは異なっても よい。 本発明による解決策の効果は、ステップサイズを本発明によりできるだけ小さ く調整することができ、これにより、電力制御が正確になるが、もし必要であれ ば、環境の変化に応じてステップサイズを迅速に増加できることから得られる。 以下、本発明の無線システムに使用されるトランシーバの構造を説明する。図 ２は、本発明の方法を適用することができる無線システムの１つのトランシーバ を示している。このトランシーバは、ベースステーション装置に配置することも できるし、又は加入者ターミナル装置に配置することもできる。装置の構造は、 その両方の場合に、本発明の重要な部分について同一である。 送信方向に、トランシーバは、送信信号をコード化する手段２１４を備え、そ の出力は、変調手段２１２の入力に作動的に接続され、その出力は、送信ユニッ ト２１０に送られる。送信ユニットにおいて、信号は高周波に変換され、そして 増幅される。送信ユニットから、信号は、二重フィルタ２０２を経てアンテナ２ ００へ送られる。 受信方向に、トランシーバは、更に、アンテナ２００により受信された信号が 二重フィルタ２０２を経て送られる受信ユニット２０４を備えている。この受信 ユニット２０４において、受信信号は中間周波に変換され、その出力信号は、コ ンバータ手段２０６の入力に作動的に接続される。このコンバータ手段２０６に おいて、信号はデジタル形態に変換される。変換された信号は、検出手段２０８ に送られ、これにより検出された信号は、受信器の他の部分へ更に送られる。こ れに加えて、装置は、上記した他のブロックの動作を制御する制御及び計算手段 ２１６を備えている。この制御及び計算手段は、通常、プロセッサ又は個別のロ ジック回路により実施される。 本発明によるトランシーバは、ベクトル形態の電力制御コマンドの方向の情報 のような次々の電力制御コマンドに関する情報を記憶する手段２１６と、その記 憶された情報から、検討されるべきコマンドの数に対する異なる方向における２ つの次々のコマンドの数の割合を計算する手段２１６と、その得られた割合を所 定の基準値と比較する手段２１６と、その割合が基準値より大きい場合には電力 制御のステップサイズを小さくし、そしてその割合が基準値より小さい場合には 電力制御のステップサイズを大きくする手段２１６とを備えている。又、手段２ １６は、計算された割合が設定基準値とどれほど相違するかに基づいてステップ サイズの変化の大きさを計算することもできる。上記の動作は、計算を実行しそ して送信器の種々の部分に情報を送信する制御プロセッサにより実施することが できる。当業者に明らかなように、それに対応する動作を個別のロジック及びメ モリ回路により実行することもできる。 添付図面を参照して本発明を以上に説明したが、本発明は、これに限定される ものではなく、請求の範囲に規定された本発明の範囲内で種々の変更がなされ得 ることが明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サロナホ オスカル フィンランド エフイーエン−00100 ヘ ルシンキ オクサセンカテュ ４ベーアー ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１つ又は多数のベースステーション(100)がそのエリア内に位置する加入者 ターミナル装置(106-110)と通信するような無線システムにおける送信電力の制 御方法であって、装置の送信電力を電力制御コマンドにより段階的に制御しそし て送信電力の変化のステップサイズを各接続ごとに別々に調整することを含む送 信電力の制御方法において、 多数の次々に受信した電力制御コマンドに基づいてステップサイズを調整し 、検討されるべき電力制御コマンドから、異なる方向における２つの次々のコマ ンドの数をその検討されるべきコマンドの数に対する割合について計算し、その 計算された割合を１つ又は多数の所定の基準値と比較し、そしてその比較に基づ いてステップサイズを調整することを特徴とする方法。 ２．上記計算された割合が所与の基準値より大きい場合には、ステップサイズが 小さくされ、上記計算された割合が基準値より小さい場合には、ステップサイズ が増加され、そして上記割合が基準値に等しい場合には、ステップサイズが不変 である請求項１に記載の方法。 ３．ステップサイズの変化の大きさは、上記計算された割合が基準値からどれほ ど相違するかに基づく請求項１に記載の方法。 ４．ステップサイズを調整するのに使用されるべき次々の電力制御コマンドの数 は一定であり、そして新たな電力制御コマンドが到着するたびに、最も古いコマ ンドが、検討されるべき数から除外される請求項１に記載の方法。 ５．ステップサイズを調整するのに使用されるべき次々の電力制御コマンドの数 は一定であり、そしてコマンドの数は、所与の時間インターバルに新たなコマン ドにより更新される請求項１に記載の方法。 ６．ステップサイズを調整するのに使用されるべき次々の電力制御コマンドの数 は、各接続ごとに調整される請求項１に記載の方法。 ７．送信電力の変化のステップサイズとして上限及び下限が設定される請求項の 前記いずれかに記載の方法。 ８．ステップサイズの変化を増加及び減少するのに異なるサイズのスレッシュホ ールド値が使用される請求項１に記載の方法。 ９．トランシーバ(100,106-110)が電力制御コマンドにより変化するステップで 各接続ごとに別々に送信電力を段階的に制御する無線システムにおいて、 上記トランシーバ(100,106-110)は、次々の電力制御コマンドに関連した情 報を記憶する手段(216)と、その記憶された情報から、異なる方向における２つ の次々のコマンドの数と、検討されるべきコマンドの数との割合を計算する手段 (216)と、その得られた割合を所定の基準値と比較する手段(216)と、この比較に 基づいてステップサイズを調整する手段(216)とを備えたことを特徴とする無線 システム。 10．上記システムのトランシーバ(100,106-110)は、上記割合が基準値より大き い場合には、電力制御のステップサイズを減少し、そして上記割合が基準値より 小さい場合には、電力制御のステップサイズを増加する手段(216)を備えた請求 項９に記載のシステム。 11．上記システムのトランシーバ(100,106-110)は、上記計算された割合が設定 基準値からどれほど相違するかに基づいてステップサイズの変化の大きさを計算 する手段(216)を備えた請求項９に記載のシステム。