JPH11514821A - 電力制御方法及びセルラー無線システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電力制御方法、及び電力制御に使用されるセルラー無線システムに係る。セルラー無線システムは、少なくとも１つの加入者ターミナル(100)と、１つのベースステーション(200)と、電力制御に使用すべきステップサイズを変更する手段(300)とを備えている。この手段(300)は加入者ターミナル(100)の速度に関する情報を受け取りそしてセルラー無線システムはフェージングチャンネルを使用する。上記手段(300)は、チャンネルのフェージングを減少するために加入者ターミナル(100)の速度に関する情報に基づき電力制御に使用すべきステップサイズを変更する。

Description

【発明の詳細な説明】 電力制御方法及びセルラー無線システム発明の分野 本発明は、少なくとも１つの加入者ターミナル及び１つのベースステーション を備え、加入者ターミナルの速度に関する情報を受け取り、そしてフェージング チャンネルを使用するセルラー無線システムにおいて電力制御のステップサイズ を変更するのに使用する電力制御方法に係る。 本発明は、更に、電力制御に使用するセルラー無線システムであって、少なく とも１つの加入者ターミナルと、１つのベースステーションと、電力制御のステ ップサイズを変更する手段とを備え、該手段が加入者ターミナルの速度に関する 情報を受け取り、そしてセルラー無線システムがフェージングチャンネルを使用 するようなセルラー無線システムにも係る。先行技術の説明 セルラー無線システムにおいては、ベースステーションと加入者ターミナルと の間の接続の質が連続的に変化する。この変化は、無線経路の障害ファクタ、例 えば、距離の関数としての無線波の減衰にによるものである。又、加入者ターミ ナルの受信は、有効到達領域内に位置して他の加入者ターミナルにサービスする ベースステーションから送られる信号によっても障害を受ける。 セルラーネットワーク環境においては、ユーザがベースステーション及び互い に対してランダムに位置する。ベースステーションと加入者ターミナルとの間の 信号の減衰は、距離の増加と共に少なくとも徐々に増加する部分的なロスで説明 される。それ故、ベースステーションの付近に位置する加入者ターミナルは、特 に加入者ターミナルの電力制御が正確でないときには、強い信号が僅かに相関す るだけでも弱い信号の指示に大きく干渉するので、より遠くのベースステーショ ンの送信を完全にカバーすることがある。この現象は、近／遠問題と称される。 セルラー無線システムでは、電力制御は、全ての加入者ターミナルのベースステ ーションにより受け取られる電力が加入者ターミナルとベースステーションとの 間の距離に関わりなく等しくなければならないことを目的とする。又、電力制御 は、加入者ターミナルが、ベースステーションとコンタクトするときに常に受け 入れられるレベルの信号を受信することも目的とする。しかしながら、例えば、 無線チャンネルの特性が急激に変化するために正確な電力制御を行うことは困難 である。 ベースステーションと加入者ターミナルとの間の無線経路の単一ポイントでの 減衰は、例えば、距離及び周波数に基づくだけではない。受信信号においては、 時間及び場所に基づいて高速及び低速の変化が生じる。この信号変化を、信号の フェージングと称する。 高速信号フェージングは、異なる経路を経て受信器に到達する信号成分が一緒 に加算されることによるものである。信号成分間の相互の位相差に基づき、信号 成分は互いに増幅したり減衰したりする。信号成分の変化は、１０デシベル程度 にまで大きくなることがある。波長の半分以下の距離に沿って大きな変化が生じ る。高速フェージングのために、受信信号の振幅は、いわゆるレイリー分布に従 う。高速フェージングは、例えば、信号の帯域巾に基づいてフラットな又は周波 数選択性のフェージングとなる。 信号の低速フェージングは、ベースステーションと加入者ターミナルとの間の 無線経路において様々な量の障害物が余計な減衰を生じさせることによるもので ある。障害物は、例えば、家屋の壁や、高い地形である。低速フェージングは、 典型的に対数正規分布に従う。対数正規分布で受信される平均信号レベル（デシ ベル）は、正規分布される。セルラー無線システムでは、高速及び低速フェージ ングにより生じる信号変化は、受信信号電力がある確率で受信器のスレッシュホ ールド電力よりも高くなるように送信電力を増加するか又は無線経路を短縮する ことにより考慮される。 フェージングにより生じる信号変化を減少するために加入者ターミナルに電力 制御を使用することがこれまでに知られている。一般に、電力は、標準的なステ ップサイズで制御される。ベースステーション又は加入者ターミナルは、信号を 測定し、そしてこの測定に基づいて電力制御コマンドを送信する。電力制御コマ ンドは、例えば、送信電力を減少又は増加するコマンドである。電力制御のステ ップサイズも変更できる。ステップサイズの変更は、例えば、ベースステーショ ンの負荷又は手前の電力制御コマンドに基づく。 しかしながら、既知の電力制御方法では、チャンネルに生じるフェージングを 充分に減少できるように正確な電力制御を達成することができない。これら解決 策は、加入者ターミナルの移動により生じるフェージングプロファイルの変化を 考慮していない。既知の方法において電力制御に使用されるステップサイズは、 加入者ターミナルのいかなる速度でも特に良好でないある妥協値が選択されてい る。従って、ステップサイズは、加入者ターミナルの全ての速度において機能す るが、どの速度においても理想に近いものではない。このため、既知の電力制御 方法は、フェージングプロファイルの個々のフェージングノッチに効率的に追従 することができず、これらノッチは無線チャンネルにおいて生じるものである。 加入者ターミナルが非常にゆっくり移動するか又はある場所に留まるときは、 既知の解決策に使用される電力制御のステップサイズでは、通常は大き過ぎる。 電力制御のステップサイズが大き過ぎることにより、理想的な電力制御を充分に 効率的に且つ正確に適応させることができない。加入者ターミナルの速度が増加 するにつれて、電力制御に使用されるべきステップサイズは、特に高速フェージ ングに効率的に追従できるには、通常は小さ過ぎることになる。加入者ターミナ ルの速度が更に高くなった場合には、既知の電力制御方法では、個別のフェージ ングノッチに全く追従できなくなる。更に、フェージングノットの発生頻度は、 例えば、電力制御コマンドを送信する可能性よりも著しく高いので、このような フェージングノッチに追従することができない。この解決策において受け取られ る電力レベルは、フェージングノッチにおいてフェージングチャンネルを平均化 し、そして使用される電力制御は、主として低速フェージングに追従する。発明の要旨 本発明の目的は、チャンネルに生じるフェージングを電力制御で補償するよう に電力制御に使用すべきステップサイズを与えるような解決策を実施することで ある。 これは、冒頭で述べた形式の方法において、チャンネルのフェージングを減少 するために加入者ターミナルの速度に関する情報に基づきステップサイズが変更 されることを特徴とする方法により達成される。 本発明によるセルラー無線システムは、チャンネルのフェージングを減少する ために加入者ターミナルの速度に関する情報に基づき電力制御に使用すべきステ ップサイズを変更する手段を特徴とする。 本発明の方法により著しい効果が達成される。本発明によるセルラー無線シス テムにおいて電力制御に使用すべきステップサイズは、加入者ターミナルの速度 を考慮に入れるように決定される。このようにして、電力制御が正確なものとな る。同時に、セルラー無線システムのベースステーションと加入者ターミナルと の間の接続の質及び安全性が良好になる。従って、本発明の解決策は、電力制御 に使用すべきステップサイズがセルラー無線システムから受信される速度情報に 基づいて変更されるので、理想的な電力制御に良好に追従しそして無線経路のチ ャンネルフェージングを減少することができる。 本発明による方法の好ましい実施形態は、請求の範囲の従属請求項からも明ら かであり、そして本発明による受信器の好ましい実施形態も、請求の範囲の従属 請求項から明らかである。図面の簡単な説明 以下、添付図面の例を参照して本発明を詳細に説明する。 図１は、本発明によるセルラー無線システムを示す図である。 図２は、加入者ターミナルの速度の関数として受信信号のフレームエラー率の 変化を使用することにより電力を制御する公知技術を示す図である。 図３は、加入者ターミナルの速度の関数として受信信号のフレームエラー率の 変化を使用することにより加入者ターミナルの速度に基づき電力制御のステップ サイズを変更するところを示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 図１は、本発明による解決策を用いたセルラー無線システムを示す。本発明の 解決策は、特にＣＤＭＡ（搬送波分割多重アクセス）技術に基づくセルラー無線 システムに使用するのに適している。図示されたセルラー無線システムは、加入 者ターミナル１００と、ベースステーション２００と、手段３００とを含む。図 示された解決策において、手段３００は、ベースステーション２００に接続され る。加入者ターミナル１００は、ベースステーション２００に接続され、そして 加入者ターミナル１００は、セルラー無線システムの個別のセルの範囲内を可変 速度で移動する。 加入者ターミナル１００は、アンテナ１０１と、高周波部分１０２と、Ｄ／Ａ 及びＡ／Ｄコンバータ部分１０３と、変調部分１０４とを含む。アンテナ１０１ は、通常、トランシーバアンテナとして機能する。加入者ターミナル１００は、 ベースステーション２００により送信された信号をアンテナ１０１で受信し、こ の信号は、高周波部分１０２へ送られる。高周波のアナログ信号は、中間周波に 変換されそしてフィルタされる。受信方向において、変調部分１０４は、広帯域 信号を狭帯域のデータ信号へとリセットする。 ベースステーション２００は、アンテナ２０１と、高周波部分２０２と、Ｄ／ Ａ及びＡ／Ｄコンバータ部分２０３と、変調部分２０４とを含む。アンテナ２０ １は、通常、トランシーバアンテナとして機能する。ベースステーション２００ は、アンテナ２０１により信号を受信し、この信号は、高周波部分２０２へ送ら れる。高周波のアナログ信号は、中間周波に変換されそしてフィルタされる。そ の後、信号は、Ａ／Ｄコンバータ部分２０３に送られ、そこでアナログ信号がデ ジタルに変換される。受信方向において、変調部分２０４は、広帯域信号を狭帯 域のデータ信号へとリセットする。 送信方向において、デジタル信号は、アナログ信号へとＤ／Ａ変換される。そ の後、アナログ信号は、変調部分２０４において広帯域の分散スペクトル信号へ と擬似ノイズコード化される。得られた分散スペクトル信号は、公知技術に基づ き高周波部分２０２において高周波へと変換され、アンテナ２０１を経て無線経 路へと送信される。ベースステーション２００に接続された手段３００は、セル ラー無線システムにおける電力制御に使用すべきステップサイズを変更する。 最初に、加入者ターミナル１００は、セルラー無線システムの範囲内を非常に ゆっくりと移動するか又はある場所に留まると仮定する。手段３００は、加入者 ターミナル１００により送信された信号を測定し、該信号から、手段３００は、 加入者ターミナル１００の移動速度に比例する測定情報を発生する。手段３００ により発生される情報は、例えば、ドップラー効果の測定から得られる測定情報 に基づくものでよい。加入者ターミナル１００が非常にゆっくり移動するので、 手段３００は、電力制御のステップサイズを小さなものに変更する。測定データ に基づき、ステップサイズは、電力制御ができるだけ正確に理想的な電力制御を たどるように小さなものに変更される。 加入者ターミナル１００の移動速度が増加する場合には、手段３００が即どの 変化を検出する。手段３００は、この状態において電力制御のステップサイズを 増加する。ステップサイズの増加は、加入者ターミナル１００により送信された 信号を手段３００が測定することに基づく。ステップサイズの増加により、電力 制御は、ベースステーション２００と加入者ターミナル１００との間の無線経路 即ちチャンネルのフェージングに追従することができる。ステップサイズの増加 の程度は、加入者ターミナル１００の移動速度がいかに高いかをベースとするの で、標準的なステップサイズを使用したときに可能である以上に加入者ターミナ ル１００の移動速度が高いときに本発明の解決策によりフェージングに追従する ことができる。 加入者ターミナル１００の速度が更に増加する場合には、更にフェージングが チャンネルに生じ始める。ステップサイズを小さくしない限りステップサイズを 増加するだけでは、個別のフェージングにもはや首尾よく追従することができな い。ステップサイズを小さくした後に、電力制御は、特に低速のフェージングに 再び効率的に追従することになる。更に、電力制御に使用すべきステップサイズ は、加入者ターミナル１００の移動速度以外のセルラー無線システムのパラメー タに基づいて決定することもできる。 加入者ターミナル１００の移動速度に関する情報を受け取ると、手段３００は セルラー無線システムの電力制御に使用すべきステップサイズを変更する。手段 ３００は、例えば、信号を送信するために加入者ターミナル１００により使用さ れる電力制御のステップサイズを変更する。又、手段３００は、信号を送信する ためにセルラー無線システムのベースステーション２００により使用される電力 制御のステップサイズも変更する。ベースステーション２００及び加入者ターミ ナル１００の電力制御のステップサイズを個別に変更することができるので、本 発明による解決策は、セルラー無線システムのための効率的で且つ正確な電力制 御を与える。 図２は、加入者ターミナル１００の速度の関数として公知の方法により発生さ れる信号のフレームエラー率（ＦＥＲ）の変化を示す。公知技術の電力制御は、 一般に、標準的なステップサイズを使用する。図から明らかなように、順方向の 接続、即ち加入者ターミナル１００からベースステーション２００への接続は、 逆方向の接続よりも、加入者ターミナル１００の各移動速度において低いフレー ムエラーを有する。逆方向接続は、この場合に、ベースステーション２００から 加入者ターミナル１００への転送方向を意味する。図のケースにおいては、１６ ないし３２ｋｍ／ｈの速度範囲内で最大フレームエラー率が与えられる。 図３は、加入者ターミナル１００の速度の関数として本発明の方法により発生 される信号のフレームエラー率の変化を示す。本発明の方法は、加入者ターミナ ル１００の移動速度に比例する電力制御のステップサイズを使用する。又、この 場合に、最大フレームエラー率は、１６ないし３２ｋｍ／ｈの速度範囲内で達成 される。しかしながら、図から明らかなように、本発明の方法は、加入者ターミ ナル１００の移動速度の全ての値において公知の解決策よりも著しく低いフレー ムエラー率の指数を与える。従って、本発明による解決策は、セルラー無線シス テムの無線経路のチャンネルに生じるフェージングを減少しそしてそれらを公知 解決策よりも著しく大きく補償することができる。 添付図面の例を参照して本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるも のではなく、請求の範囲に述べる本発明の考え方において多数の変更がなされ得 ることが明らかとなろう。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年４月３０日 【補正内容】請求の範囲 １．少なくとも１つの加入者ターミナル(100)及び１つのベースステーション(20 0)を備え、加入者ターミナル(100)の速度に関する情報を受け取り、そしてフェ ージングチャンネルを使用するセルラー無線システムにおいて電力制御のステッ プサイズを変更するのに使用する電力制御方法において、上記ベースステーショ ン(200)及び／又は加入者ターミナル(100)の電力制御が、加入者ターミナル(100 )の速度に基づくステップサイズを使用することを特徴とする方法。 ２．加入者ターミナル(100)の速度の増加と共にステップサイズを増加する請求 項１に記載の方法。 ３．加入者ターミナル(100)の速度の減少と共にステップサイズを減少する請求 項１に記載の方法。 ４．個別のチャンネルのフェージングがチャンネルの使用を禁止するときに、電 力制御がチャンネルのフェージングを再び減少するまでステップサイズを減少す る請求項１に記載の方法。 ５．電力制御に使用するセルラー無線システムであって、少なくとも１つの加入 者ターミナル(100)と、１つのベースステーション(200)と、電力制御に使用すべ きステップサイズを変更する手段(300)とを備え、この手段(300)が加入者ターミ ナル(100)の速度に関する情報を受け取りそしてセルラー無線システムがフェー ジングチャンネルを使用するようなセルラー無線システムにおいて、上記手段(3 00)は、加入者ターミナル(100)の速度に基づいてベースステーション(200)及び ／又は加入者ターミナル(100)の電力制御に使用すべきステップサイズを決定す ることを特徴とするセルラー無線システム。 ６．上記手段(300)は、加入者ターミナル(100)の速度の増加と共にステップサイ ズを増加する請求項５に記載のセルラー無線システム。 ７．上記手段(300)は、加入者ターミナル(100)の速度の減少と共にステップサイ ズを減少する請求項５に記載のセルラー無線システム。 ８．個別のチャンネルのフェージングがチャンネルの使用を禁止するときに、上 記手段(300)は、電力制御がチャンネルのフェージングを再び減少するまでス テップサイズを減少する請求項５に記載のセルラー無線システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの加入者ターミナル(100)及び１つのベースステーション(20 0)を備え、加入者ターミナル(100)の速度に関する情報を受け取り、そしてフェ ージングチャンネルを使用するセルラー無線システムにおいて電力制御のステッ プサイズを変更するのに使用する電力制御方法において、チャンネルのフェージ ングを減少するために加入者ターミナル(100)の速度に関する情報に基づきステ ップサイズを変更することを特徴とする方法。 ２．加入者ターミナル(100)の速度の増加と共にステップサイズを増加する請求 項１に記載の方法。 ３．加入者ターミナル(100)の速度の減少と共にステップサイズを減少する請求 項１に記載の方法。 ４．個別のチャンネルのフェージングがチャンネルの使用を禁止するときに、電 力制御がチャンネルのフェージングを再び減少するまでステップサイズを減少す る請求項１に記載の方法。 ５．上記方法において加入者ターミナル(100)の電力制御のステップサイズを変 更する請求項１に記載の方法。 ６．上記方法においてベースステーション(200)の電力制御のステップサイズを 変更する請求項１に記載の方法。 ７．電力制御に使用するセルラー無線システムであって、少なくとも１つの加入 者ターミナル(100)と、１つのベースステーション(200)と、電力制御のステップ サイズを変更する手段(300)とを備え、この手段(300)が加入者ターミナル(100) の速度に関する情報を受け取りそしてセルラー無線システムがフェージングチャ ンネルを使用するようなセルラー無線システムにおいて、上記手段(300)は、チ ャンネルのフェージングを減少するために加入者ターミナル(100)の速度に関す る情報に基づき電力制御に使用すべきステップサイズを変更することを特徴とす るセルラー無線システム。 ８．上記手段(300)は、加入者ターミナル(100)の速度の増加と共にステップサイ ズを増加する請求項７に記載のセルラー無線システム。 ９．上記手段(300)は、加入者ターミナル(100)の速度の減少と共にステップサ イズを減少する請求項７に記載のセルラー無線システム。 10．個別のチャンネルのフェージングがチャンネルの使用を禁止するときに、上 記手段(300)は、電力制御がチャンネルのフェージングを再び減少するまでステ ップサイズを減少する請求項７に記載のセルラー無線システム。 11．上記手段(300)は、加入者ターミナル(100)の電力制御のステップサイズを変 更する請求項７に記載のセルラー無線システム。 12．上記手段(300)は、ベースステーション(200)の電力制御のステップサイズを 変更する請求項７に記載のセルラー無線システム。