JPWO2014112380A1 - 無線端末装置、基地局装置、および無線通信制御方法 - Google Patents

無線端末装置、基地局装置、および無線通信制御方法 Download PDF

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Abstract

周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する場合において、送信電力を必要以上に低減することなく、相互変調歪みを効果的に抑圧する無線端末装置。この無線端末装置は、周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する装置であり、送信制御部(20)を有する。送信制御部(20)は、予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力を、他の変調波の送信電力よりも小さくなるように調整する送信電力調整部(211)を有する。

Description

本発明は、周波数の異なる複数の変調波を同時に用いた通信を行う無線端末装置、基地局装置、および無線通信制御方法に関するものである。
LTE(Long Term Evolution)の後継方式として、LTE−Advanced(以下、「LTE−A」という)がある。LTE−Aは、周波数の異なる複数の変調波を同時に用いて通信を行うキャリアアグリゲーション(Carrier Aggregation:以下、「CA」という)と呼ばれる技術を使用する(例えば、非特許文献1参照)。CAで用いられる変調波は、コンポーネントキャリア(Component Carrier:以下、「CC」という)と呼ばれる。
無線端末装置が周波数の異なる複数のCCを送信する場合、送信回路の非線形性によってCC間に相互変調歪み(Inter Modulation Distortion:以下、「IMD」という)が生じることがある。このIMDは、自装置または他装置が行う他の無線通信に対する干渉となる。
そこで、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)(登録商標)などの従来の通信方式に対応した送信回路の線形性においてもIMDを抑える仕組みが考えられている。この仕組みは、例えば、LTEに導入されているMPR(Maximum Power Reduction)とA−MPR(Additional-Maximum Power Reduction)が知られている(例えば非特許文献2参照)。MPRは、送信信号の送信条件(例えば、変調方式および帯域幅など)に基づいて、各周波数帯の最大送信電力を一律に低減する技術である。A−MPRは、基地局より通知された特定の周波数帯における固有の不要輻射レベル規定を満足するために、MPRに加えてさらに、最大送信電力を低減する技術である。(以下、MPRは前記MPRとA−MPRを総合して最大送信電力を低減する技術を指す。)
LTE−Aは、マルチキャリア送信を用いることから、無線端末装置の最大送信電力は複数のCCの合計で規定されている。そのため、シングルキャリア送信を用いるLTEで有効なMPRをLTE−Aに適用した場合、以下の課題がある。この課題について、図1、図2を用いて具体例を説明する。
ここでは、無線端末装置が、周波数f1のCC1および周波数f2のCC2を同時に送信する場合を例とする。このとき、無線端末装置の送信回路の非線形性により、3次のIMDとして、IMD1が周波数2f1−f2に発生し、かつ、IMD2が周波数2f2−f1に発生する。このときのイメージを図1に示す。
図1は、CC1の送信電力とCC2の送信電力が等しい場合において、IMD1、2が発生した状態を示している。図1において、IMD1はCC1の近傍に発生し、IMD2はCC2の近傍に発生する。なお、図1において、f1、f2は、それぞれ、CC1、CC2のセンター周波数を示している。また、図1において、b1、b2は、それぞれ、CC1、CC2の帯域幅を示している。
そして、図1に示すように、2つのIMDのうち例えばIMD2が、破線で示す保護帯域に入る場合、このIMD2のレベルを、規定のレベル以下に抑える必要がある。なお、保護帯域とは、法律または規格で定められた値、あるいは、自装置の無線通信環境に基づいた値である。
ここで、IMD2を抑圧するために、MPRを適用して、CC1とCC2の合計の最大送信電力(以下、単に「最大送信電力」という)を、3dB低減する例を説明する。ここではIMD2のレベルが保護帯域の規定レベルより9dB超過していたものとする。このとき、例えば、規格で定められた最大送信電力が23dBmに対して3dB低減した場合の最大送信電力は20dBmである。CC1の送信電力とCC2の送信電力がそれぞれ20dBmであるとすると、3dB低減することで、CC1の送信電力とCC2の送信電力は、それぞれ、17dBmとなる。
このように、最大送信電力に対して3dBの抑圧を行った場合、IMD2のレベルは、3dBの3倍で9dB抑圧される。これにより、保護帯域の規定レベルを満たすことが可能となる。
次に、図2を参照して、CC2の送信電力がCC1の送信電力よりも小さい場合を例に説明する。
図2において、CC2の送信電力は、CC1の送信電力よりも、例えば3dB低いとする。このとき、IMD2のレベルは、3dBの2倍で6dB低い状態になっている。また、合計の送信電力は20dBmと17dBmを真値加算し、21.8dBmである。
ここで、図1の場合と同様にMPRを適用する。MPR3dBを適用した最大送信電力20dBmに対して、1.8dB超過しているため、CC1の送信電力とCC2の送信電力をそれぞれ1.8dB下げることで、最大送信電力を20dBmとする。この場合、IMD2のレベルは、当初の6dB低い状態からさらに1.8×3=5.4dB抑圧され、結果的に11.4dB抑圧されることになる。すなわち、IMD2を過剰に抑圧したことになり、最大送信電力を過剰に低減したことになる。
このように、CC1の送信電力とCC2の送信電力の間に差がある場合、MPRを適用すると、最大送信電力を必要以上に低減してしまう、という課題がある。その結果、無線端末装置と基地局装置との通信可能距離が短くなってしまう。
本発明の目的は、周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する場合において、送信電力を必要以上に低減することなく、相互変調歪みを効果的に抑圧することである。
本発明の一態様に係る無線端末装置は、周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する無線端末装置であって、予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力を、他の変調波の送信電力よりも小さくなるように調整する送信電力調整部を有する。
本発明の一態様に係る基地局装置は、周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する無線端末装置と通信を行う基地局装置であって、相互変調歪みを抑圧するため、予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力および当該変調波の電力スペクトラム密度の少なくとも一方を低減する制御を無線端末装置へ指示する。
本発明の一態様に係る無線端末装置は、本発明の一態様に係る基地局装置に対して、周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する無線端末装置であって、相互変調歪みを抑圧するため、基地局装置から受信した指示に基づいて、予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力および当該変調波の電力スペクトラム密度の少なくとも一方を低減する制御を実施する。
本発明の一態様に係る無線通信制御方法は、周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する無線通信制御方法であって、予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力を、他の変調波の送信電力よりも小さくなるように調整する。
本発明は、周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する場合において、送信電力を必要以上に低減することなく、相互変調歪みを効果的に抑圧することができる。
CCとIMDの一例を示す図 CCとIMDの一例を示す図 本発明の実施の形態1に係る無線端末装置の構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態1に係る無線端末装置の送信制御部の構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態1に係る無線端末装置の動作例を示すフローチャート 本発明の実施の形態2に係る無線端末装置の送信制御部の構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態3に係る無線端末装置および基地局装置の構成例を示すブロック図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
実施の形態1について説明する。
<無線端末装置100の構成>
まず、本発明の実施の形態1に係る無線端末装置の構成について、図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態の無線端末装置100の構成例を示すブロック図である。
図3において、無線端末装置100は、メモリ10、送信制御部20、第1無線送信部30、および第2無線送信部40を有する。無線端末装置100は、例えば、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータなどの移動体端末に適用できる。
メモリ10は、送信制御部20が行う処理に使用される各種データ(以下、「制御パラメータ」という)を記憶する。メモリ10は、制御パラメータを送信制御部20へ送る。
送信制御部20は、メモリ10から制御パラメータを受け取る。次に、送信制御部20は、制御パラメータに基づいて、CCごとに、送信電力、周波数、帯域幅、および変調方式を決定する。次に、送信制御部20は、CCごとに決定した結果を示す無線制御信号を、それぞれ、第1無線送信部30および第2無線送信部40へ送る。また、送信制御部20は、メモリ10から各CCのIQデータを受け取る。そして、送信制御部20は、各CCのIQデータを、それぞれ、第1無線送信部30および第2無線送信部40へ送る。
第1無線送信部30は、送信制御部20から、CC1のIQデータおよびCC1の無線制御信号を受け取る。次に、第1無線送信部30は、IQデータおよび無線制御信号に基づいて、無線送信信号を生成する。次に、第1無線送信部30は、生成した無線送信信号を電力増幅し、アンテナから送信する。
第2無線送信部40は、CC2について第1無線送信部30と同様の動作を行う。よって、その動作についての説明は省略する。
なお、図3において、送信制御部20は、メモリ10から制御パラメータあるいはIQデータを受け取る例としたが、メモリ10以外から制御パラメータあるいはIQデータを受け取るようにしてもよい。
<送信制御部20の構成>
次に、本実施の形態の送信制御部20の構成について、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態の送信制御部20の構成例を示すブロック図である。
図4において、送信制御部10は、第1IQ送信部201、第2IQ送信部202、第1送信回路設定部203、第2送信回路設定部204、電量差判定部205、IMD周波数算出部206、保護帯域判定部207、緩和値算出部208、低減値検索部209、低減値緩和部210、および送信電力調整部211を有する。
第1IQ送信部201は、メモリ10からCC1のIQデータを受け取ると、第1無線送信部30へ送る。
第2IQ送信部202は、メモリ10からCC2のIQデータを受け取ると、第2無線送信部40へ送る。
第1送信回路設定部203は、メモリ10から、制御パラメータとして、CC1の周波数および帯域幅を受け取る。次に、第1送信回路設定部203は、受け取った周波数および帯域幅に基づいて、第1無線送信部30の回路の設定を行う。ここでの設定は、例えば、以下の通りである。すなわち、第1送信回路設定部203は、受け取った周波数に基づいて、第1無線送信部30のシンセサイザの発振周波数を設定する。また、第1送信回路設定部203は、受け取った帯域幅に基づいて、第1無線送信部30のDA(Digital Analog)変換器のサンプリングレート、アンチエイリアスフィルタの通過帯域幅を切り替える。
第2送信回路設定部204は、メモリ10から、制御パラメータとして、CC2の周波数および帯域幅を受け取る。次に、第2送信回路設定部204は、受け取った周波数および帯域幅に基づいて、第2無線送信部40の回路の設定を行う。この設定の例は、上述した第1送信回路設定部203と同じである。
電力差判定部205は、メモリ10から、制御パラメータとして、CC1の送信電力およびCC2の送信電力を受け取る。次に、電力差判定部205は、CC1の送信電力とCC2の送信電力のどちらがどれだけ小さいかを判定する。そして、電力差判定部205は、判定の結果を示す情報(以下、「電力差判定情報」という)を、緩和値算出部208へ送る。
IMD周波数算出部206は、メモリ10から、制御パラメータとして、CC1の周波数および帯域幅と、CC2の周波数および帯域幅とを受け取る。次に、IMD周波数算出部206は、CC1の周波数および帯域幅と、CC2の周波数および帯域幅とに基づいて、発生するIMDの周波数を算出する。ここで、算出例について、以下に説明する。
上述した図1または図2に示す例を用いる。すなわち、CC1のセンター周波数をf1、CC2のセンター周波数をf2、CC1の帯域幅をb1、CC2の帯域幅をb2とする。そして、IMD周波数算出部206は、以下のように、IMDの次数が3次の場合の計算を行う。
IMD1=2f1−f2−(2b1+b2)/2〜2f1−f2+(2b1+b2)/2
IMD2=2f2−f1−(2b2+b1)/2〜2f2−f1+(2b2+b1)/2
また、IMD周波数算出部206は、以下のように、IMDの次数が5次の場合の計算も行う。
IMD3=3f1−2f2−(3b1+2b2)/2〜3f1−2f2+(3b1+2b2)/2
IMD4=3f2−2f1−(3b2+2b1)/2〜3f2−2f1+(3b2+2b1)/2
例えば、f1=1925MHz、f2=1970MHz、b1=10MHz、b2=20MHzである場合、上記各計算の結果は、
IMD1=1860MHz〜1900MHz
IMD2=1990MHz〜2040MHz
IMD3=1800MHz〜1870MHz
IMD4=2020MHz〜2100MHz
となる。
そして、IMD周波数算出部206は、以上のように算出したIMD1〜4の周波数を、保護帯域判定部207へ送る。また、このとき、IMD周波数算出部206は、CC1の周波数およびCC2の周波数も、保護帯域判定部207へ送る。
保護帯域判定部207は、IMD周波数算出部206から、IMD1〜4の周波数、ならびに、CC1の周波数およびCC2の周波数を受け取る。次に、保護帯域判定部207は、メモリ10に格納されている保護帯域周波数テーブルを読み出す。保護帯域周波数テーブルは、予め定められた保護帯域の周波数を示すテーブルである。
そして、保護帯域判定部207は、まず、IMD1〜4の周波数のいずれかが、保護帯域の周波数に含まれるか否かを判定する。判定の結果、IMD1〜4の周波数のいずれもが保護帯域の周波数に含まれない場合、保護帯域判定部207は、その旨を示す情報(以下、「保護帯域判定情報A」という)を緩和値算出部208へ送る。一方、判定の結果、IMD1〜4の周波数のいずれかが保護帯域の周波数に含まれる場合、保護帯域判定部207は、保護帯域の周波数に含まれるIMDの周波数と、CC1の周波数およびCC2の周波数とを比較する。この比較により、保護帯域判定部207は、保護帯域の周波数に含まれるIMDが、CC1とCC2のどちらの近傍に存在するかを判定する。そして、保護帯域判定部207は、保護帯域判定情報Bを緩和値算出部208へ送る。保護帯域判定情報Bとは、保護帯域の周波数に含まれるIMDはIMD1〜4のどれであるか、保護帯域の周波数に含まれるIMDの近傍に存在するCCはCC1とCC2のどちらであるか、保護帯域の周波数に含まれるIMDの次数、を示す情報である。
緩和値算出部208は、電力差判定部205から電力差判定情報を受け取り、かつ、保護帯域判定部207から保護帯域判定情報Aまたは保護帯域判定情報Bを受け取る。
ここで、保護帯域判定情報Aを受け取った場合、緩和値算出部208は、緩和値を0に決定し、その緩和値を低減値緩和部210へ送る。
一方、保護帯域判定情報Bを受け取った場合、緩和値算出部208は、電力差判定情報と保護帯域判定情報Bに基づいて、保護帯域の周波数に含まれるIMD近傍のCCは、もう一方のCCよりも送信電力が低いか否かを判定する。判定の結果、保護帯域の周波数に含まれるIMD近傍のCCの送信電力が、もう一方のCCの送信電力よりも低くない場合、緩和値算出部208は、緩和値を0に決定し、その緩和値を低減値緩和部210へ送る。一方、判定の結果、保護帯域の周波数に含まれるIMD近傍のCCの送信電力が、もう一方のCCの送信電力よりも低い場合、緩和値算出部208は、緩和値の算出を行う。すなわち、緩和値算出部208は、電力差判定情報が示す電力差と、保護帯域判定情報Bが示すIMDの次数とに基づいて、緩和値を算出する。緩和値とは、後述する低減値を緩和するための値である。また、緩和値を算出するための式は、保護帯域判定情報Bが示すIMDの次数に応じて異なる。
例えば、保護帯域の周波数に含まれるIMDがCC2の近傍にあり、CC2の送信電力P2がCC1の送信電力P1よりもΔPだけ低い場合、緩和値は、IMDの次数に応じて以下のように算出される。
まず、IMDの次数が3次の場合の計算を説明する。
P1−P2=ΔPのとき、
P1=Pmax−10log10(1+10^(−ΔP/10))
P2=P1−ΔPである。
このときのIMDは、
Q’=Q+{P1−(Pmax−3)}+2*{P2−(Pmax−3)}
=Q+(P1+2P2)−3(Pmax−3)
=Q+3P1−2ΔP−3(Pmax−3)
ここで、QはP1=P2=Pmax−3dBのときのIMDである。
IMDの変化量の1/3が緩和値となる。よって、緩和値ΔXは、以下の通りとなる。
ΔX=(Q−Q’)/3
=2ΔP/3−P1+(Pmax−3)
=2ΔP/3−(3+P1−Pmax)
=2ΔP/3−{3−10log10(1+10^(−ΔP/10))}
次に、IMDの次数が5次の場合の計算を説明する。
Q’=Q+(2P1+3P2)−5(Pmax−3)
=Q+5P1−3ΔP−5(Pmax−3)
ΔX=(Q−Q’)/5
=3ΔP/5−P1+(Pmax−3)
=3ΔP/5−{3−10log10(1+10^(−ΔP/10))}
なお、上記式において、2/3または3/5という係数は、理論的なIMDの特性に基づいて予め算出したものとしたが、これに限定されない。上記係数は、例えば、実際のデバイスの特性に基づいて調整したものでもよい。また、上記式は、線形関数による近似式としてもよいし、あらかじめルックアップテーブルに値を格納し、その値を参照してもよい。
そして、緩和値算出部208は、上記の式を用いて算出した緩和値を、低減値緩和部210へ送る。
低減値検索部209は、メモリ10から、制御パラメータとして、CC1とCC2のそれぞれについての送信条件、すなわち、周波数、帯域幅、RB(Resource Block)数、および変調方式を受け取る。また、低減値検索部209は、メモリ10から、低減値テーブルを読み出す。低減値テーブルとは、周波数、帯域幅、RB数、および変調方式に応じて、低減値が予め定められたテーブルである。低減値とは、最大送信電力を低減するために用いられる値であり、例えば、MPRまたはA−MPRで用いられる値が挙げられる。
そして、低減値検索部209は、低減値テーブルの中から、制御パラメータとして受け取った周波数、帯域幅、RB数、および変調方式に該当する低減値を検索する。そして、低減値検索部209は、検索した低減値を、低減値緩和部210へ送る。
低減値緩和部210は、緩和値算出部208から緩和値を受け取り、かつ、低減値検索部209から低減値を受け取る。そして、低減値緩和部210は、低減値から緩和値を減算する。これにより、低減値が緩和されることになる。減算の結果得られた値は、以下、「緩和済低減値」という。なお、減算の結果が負の数となった場合、低減値緩和部210は、緩和済低減値を0に決定する。そして、低減値緩和部210は、緩和済低減値を送信電力調整部211へ送る。
送信電力調整部211は、低減値緩和部210から緩和済低減値を受け取る。そして、送信電力調整部211は、緩和済低減値を用いて最大送信電力を調整する。この調整の結果は、「制限値」という。また、ここでいう最大送信電力は、法律または規格で定められた値、あるいは、無線端末装置100の無線通信環境に基づいた値である。
また、送信電力調整部211は、メモリ10から、制御パラメータとして、CC1の送信電力およびCC2の送信電力を受け取る。そして、送信電力調整部211は、無線端末装置100が無線送信を行うために必要な電力として、CC1の送信電力とCC2の送信電力の合計を算出する。この算出の結果は、「合計送信電力」という。
そして、送信電力調整部211は、合計送信電力が制限値より大きいか否かを判定する。判定の結果、合計送信電力が制限値より大きくない場合、送信電力調整部211は、メモリ10から制御パラメータとして受け取った各CCの送信電力を、対応する無線送信部へ通知する。すなわち、送信電力調整部211は、メモリ10から受け取ったCC1の送信電力を示す無線制御信号を第1無線送信部30へ送り、メモリ10から受け取ったCC2の送信電力を示す無線制御信号を第2無線送信部40へ送る。一方、判定の結果、合計送信電力が制限値より大きい場合、送信電力調整部211は、合計送信電力から制限値を減算することで、制限値を越えた分の値(以下、「超過値」という)を算出する。そして、送信電力調整部211は、メモリ10から制御パラメータとして受け取った各CCから、それぞれ、超過値を減算する。これにより、CC1の送信電力とCC2の送信電力とがそれぞれ調整される。そして、送信電力調整部211は、調整後のCC1の送信電力を示す無線制御信号を第1無線送信部30へ送り、調整後のCC2の送信電力を示す無線制御信号を第2無線送信部40へ送る。
<無線端末装置100の動作>
次に、無線端末装置100の動作例について説明する。図5は、本実施の形態の無線端末装置100の動作例を示すフローチャートである。図5の動作例は、送信制御部20が行う送信電力の調整動作である。
ステップS10において、電力差判定部205は、制御パラメータとして受け取ったCC1の送信電力およびCC2の送信電力に基づいて、CC1の送信電力とCC2の送信電力のどちらがどれだけ小さいかを判定する。そして、電力差判定部205は、その判定の結果を示す電力差判定情報を、緩和値算出部208へ送る。
ステップS11において、低減値検索部209は、低減値テーブルの中から、制御パラメータとして受け取ったCC1とCC2それぞれの送信条件(周波数、帯域幅、RB数、および変調方式)に該当する低減値を、検索する。そして、低減値検索部209は、検索した低減値を、低減値緩和部210へ送る。
ステップS12において、IMD周波数算出部206は、制御パラメータとして受け取ったCC1とCC2それぞれの周波数および帯域幅に基づいて、発生するIMDの周波数をそれぞれ算出する。ここで、IMD周波数算出部206は、IMDの次数(例えば、3次および5次)に応じて算出する。すなわち、IMD周波数算出部206は、3次のIMD1、2および5次のIMD3、4のそれぞれの周波数を算出する。そして、IMD周波数算出部206は、IMD1〜4の周波数を、CC1の周波数およびCC2の周波数とともに、保護帯域判定部207へ送る。
ステップS13において、保護帯域判定部207は、IMD周波数算出部206からIMD1〜4の周波数を受け取り、それらのいずれかが、予め定められた保護帯域の周波数に含まれるか否かを判定する。
ステップS13の判定の結果、IMD1〜4の周波数のいずれもが保護帯域の周波数に含まれない場合(ステップS13:NO)、フローは、ステップS14へ進む。このとき、保護帯域判定部207は、保護帯域判定情報Aを緩和値算出部208へ送る。保護帯域判定情報Aは、保護帯域の周波数に含まれるIMDが存在しない旨を示す。
一方、ステップS13の判定の結果、IMD1〜4の周波数のいずれかが保護帯域の周波数に含まれる場合(ステップS13:YES)、フローは、ステップS15へ進む。このとき、保護帯域判定部207は、保護帯域の周波数に含まれるIMDの周波数と、CC1、CC2それぞれの周波数とを比較することで、保護帯域の周波数に含まれるIMDが、CC1とCC2のどちらの近傍に存在するかを判定する。そして、保護帯域判定部207は、その判定結果も反映した保護帯域判定情報Bを、緩和値算出部208へ送る。保護帯域判定情報Bは、保護帯域の周波数に含まれるIMD、そのIMDの近傍に存在するCC、そのIMDの次数を示す。
ステップS14において、緩和値算出部208は、保護帯域判定情報Aを受け取ったことで、緩和値を0に決定する。そして、緩和値算出部208は、決定した緩和値0を低減値緩和部210へ送る。
ステップS15において、緩和値算出部208は、保護帯域判定情報Bを受け取ったことで、次の判定を行う。すなわち、緩和値算出部208は、電力差判定部205からの電力差判定情報と保護帯域判定情報Bとに基づいて、保護帯域の周波数に含まれるIMD近傍のCC(以下、「IMD近傍のCC」という)は、もう一方のCCよりも送信電力が低いか否かを判定する。
ステップS15の判定の結果、IMD近傍のCCの送信電力が、もう一方のCCの送信電力よりも低くない場合(ステップS15:NO)、フローは、ステップS14へ進む。
一方、ステップS15の判定の結果、IMD近傍のCCの送信電力が、もう一方のCCの送信電力よりも低い場合(ステップS15:YES)、フローは、ステップS16へ進む。
ステップS16において、緩和値算出部208は、電力差判定情報が示す電力差と、保護帯域判定情報Bが示すIMDの次数とに基づいて、緩和値を算出する。そして、緩和値算出部208は、緩和値を、低減値緩和部210へ送る。
ステップS17において、低減値緩和部210は、低減値検索部209から受け取った低減値から、緩和値算出部208から受け取った緩和値を減算することで、緩和済低減値を算出する。ここで、減算の結果が負の数となった場合、低減値緩和部210は、緩和済低減値を0に決定する。そして、低減値緩和部210は、緩和済低減値を、送信電力調整部211へ送る。
ステップS18において、送信電力調整部211は、低減値緩和部210から受け取った緩和済低減値を用いて最大送信電力を調整することで、制限値を算出する。
ステップS19において、送信電力調整部211は、制御パラメータとして受け取ったCC1の送信電力とCC2の送信電力を加算し、合計送信電力を算出する。
ステップS20において、送信電力調整部211は、合計送信電力が制限値より大きいか否かを判定する。
ステップS20の判定の結果、合計送信電力が制限値より大きくない場合(ステップS20:NO)、フローは、終了する。このとき、送信電力調整部211は、制御パラメータとして受け取ったCC1の送信電力を示す無線制御信号を、第1無線送信部30へ送る。また、送信電力調整部211は、制御パラメータとして受け取ったCC2の送信電力を示す無線制御信号を、第2無線送信部40へ送る。
ステップS20の判定の結果、合計送信電力が制限値より大きい場合(ステップS20:YES)、フローは、ステップS21へ進む。
ステップS21において、送信電力調整部211は、合計送信電力と制限値に基づいて超過値を算出した上で、制御パラメータとして受け取った各CCから超過値を減算する。これにより、CC1の送信電力とCC2の送信電力とがそれぞれ調整される。そして、送信電力調整部211は、調整後のCC1の送信電力を示す無線制御信号を第1無線送信部30へ送り、調整後のCC2の送信電力を示す無線制御信号を第2無線送信部40へ送る。
このように、本実施の形態の無線端末装置100は、周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する場合において、CC1の送信電力とCC2の送信電力の間に差があるとき、送信電力を必要以上に低減することなく、相互変調歪みを効果的に抑圧することができる。その結果、無線端末装置100は、基地局装置との通信可能距離が短くなることを防止できる。
なお、本実施の形態において、保護帯域判定部207は、IMDの次数を緩和値算出部208へ送るとしたが、これに限られるものではない。例えば、所定の次数におけるIMDを考慮すべき旨が予め定められていれば、緩和値算出部208は、次数を受信するまでもなく、その次数に基づいて緩和値を算出すればよい。例えば、3次のIMDのみを考慮することが予め定められていれば、緩和値算出部208は、3次に対応する緩和値を算出すればよい。
また、本実施の形態では、IMD周波数算出部206は3次と5次のIMDを算出し、保護帯域判定部207は3次と5次のIMDそれぞれが保護帯域に含まれるか否かを判定しているが、これに限られるものではない。IMD周波数算出部206は更に他の次数のIMDを算出し、保護帯域判定部207はそのIMDが保護帯域に含まれるか否かを判定してもよい。
また、本実施の形態では、IMD周波数算出部206は各次数のIMDを全て算出していたが、これに限られるものではない。保護帯域は法律や規格によって定められるため、保護帯域と各CCの位置関係は既知である。したがって、IMD周波数算出部206は保護帯域に含まれる可能性のあるIMDのみを算出するとしてもよい。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について説明する。上記実施の形態1では、CC1とCC2の各送信電力を等しく低減する調整を行ったが、本実施の形態2では、CC1とCC2の各送信電力から低減する量に差をつけて調整を行う。
<無線端末装置100の構成>
本発明の実施の形態2に係る無線端末装置100の構成は、実施の形態1で説明した図3の構成と同じであるので、ここでの説明は省略する。
<送信制御部20の構成>
本実施の形態の送信制御部20の構成について、図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態の送信制御部20の構成例を示すブロック図である。また、IMDの次数は3次であるものとして説明する。
図6に示す構成は、図4に示す構成と比較して、電力差判定部205、緩和値算出部208、および低減値緩和部210を備えない点が異なる。また、送信電力調整部211以外の動作は、実施の形態1と同様であるので、ここでの説明は省略する。
送信電力調整部211は、低減値検索部209から低減値を用いて最大送信電力を調整し、制限値を算出する。
送信電力調整部211は、上述した実施の形態1と同様に、合計送信電力の算出、合計送信電力が制限値より大きいか否かの判定、および超過値の算出を行う。この後、送信電力調整部211は、以下の計算を行う。以下では、超過値を、AdBとして説明する。
送信電力調整部211は、低減値検索部209から低減値を受け取り、かつ、保護帯域判定部207から保護帯域判定情報Aまたは保護帯域判定情報Bを受け取る。
ここで、保護帯域判定情報Aを受け取った場合、送信電力調整部211は、CC1とCC2の送信電力をそれぞれAdB低減し、合計送信電力が前記調整値と等しくなるように調整する。
保護帯域判定情報Bを受け取った場合、送信電力調整部211は、保護帯域の周波数に含まれるIMDの近傍に存在するCC(以下、「IMD近傍のCC」という)の送信電力Pxを、2×A(dB)低減し、Px−2Aとする。また、送信電力調整部211は、もう一方のCCの送信電力Pyを、制限値からIMD近傍のCCの送信電力Px−2Aを真値にて減算して求める。このように、本実施の形態の送信電力調整部211は、2つのCCの送信電力の低減量に差をつけて調整を行う。
なお、送信電力調整部211は、処理を簡略化するために、もう一方のCCの送信電力Pyを、A/2(dB)低減するようにしてもよい。
また、送信電力調整部211は、上記2Aに対して、例えばA+1(dB)などのオフセットを加えてもよい。
また、送信電力調整部211は、CC1とCC2のそれぞれに適用する低減値の配分(予めテーブルに格納)を参照してもよい。その場合、送信電力調整部211は、IMD近傍のCCの送信電力がもう一方のCCの送信電力よりも大きく抑圧されるような低減値を選択する。
このように、本実施の形態の無線端末装置100は、実施の形態1の効果に加えて、以下の効果を得られる。すなわち、本実施の形態の無線端末装置100は、MPRを適用する際において、各CCの送信電力から等しい値を低減する実施の形態1に比べ、IMD近傍のCCの送信電力に対する低減量を、もう一方のCCの送信電力に対する低減量よりも大きくできる。したがって、本実施の形態の無線端末装置100は、抑圧したいIMDが自端末の受信信号に干渉してしまう場合に、より干渉電力を抑圧することができ、受信性能を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、CC1およびCC2の両方の送信電力を低減させたが、これに限られるものではない。例えば、IMDの近傍にあるCCが他方のCCよりも送信電力が非常に大きい場合、IMDの近傍にあるCCのみ電力を低減させてもよい。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態は、無線端末装置が行うべき制御方法を基地局装置が判断し、無線端末装置は基地局装置が判断した制御方法を実行する。なお、本実施の形態でいう「制御」は、「制限」と換言してもよい。
<無線通信システムの構成>
本発明の実施の形態3に係る無線通信システムの構成について説明する。図7は、本実施の形態の無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
図7において、無線通信システムは、基地局装置101と、無線端末装置100とを有する。基地局装置101と無線端末装置100は、例えばLTE−Aにより無線通信を行う。
図7において、基地局装置101は、第1無線受信部51、第2無線受信部61、上り回線品質推定部71、上り回線スケジューラ11、上り回線制御部21、第1無線送信部31、および第2無線送信部41を有する。
第1無線受信部51および第2無線受信部61は、無線端末装置100から上り無線信号を受信し、それを上り回線品質推定部71へ送る。
上り回線品質推定部71は、上り無線信号に基づいて上り回線品質を推定し、それを上り回線スケジューラへ通知する。また、上り回線品質推定部71は、無線端末装置100が要求する上りデータ量(以下、「要求上りデータ量」という)を、上り回線スケジューラ11へ通知する。
上り回線スケジューラ11は、上り回線の回線品質および要求上りデータ量に基づいて、無線端末装置100が行う無線送信にかかる無線リソースの割り当てを行う。この割り当ての結果を示す情報は、以下、「リソース割当情報」という。
また、上り回線スケジューラ11は、上り回線の回線品質および要求上りデータ量に基づいて、無線端末装置100が行うべき制御方法を判定する。ここでいう制御方法は、無線端末装置100が送信するCC間で発生しうるIMDを抑圧するために、帯域幅または送信電力の少なくとも一方を制御する方法である。よって、上り回線スケジューラ11は、無線端末装置100が、帯域幅を制御するのか、送信電力を制御するのか、または、帯域幅と送信電力の両方を制御するのかを判定する。この判定の結果を示す情報は、以下、「制御方法情報」という。
そして、上り回線スケジューラ11は、リソース割当情報および制御方法情報を、上り回線制御部21に通知する。
上り回線制御部21は、リソース割当情報および制御方法情報を、上り回線制御信号に変換し、それを第1無線送信部31および第2無線送信部41へ送る。
第1無線送信部31および第2無線送信部41は、無線端末装置100に対し、ユーザデータおよび上り回線制御信号を含む下り無線信号を送信する。
図7において、無線端末装置100は、図3に示す構成に加え、第1無線受信部50、第2無線受信部60、および制御信号受信部70を有する。
第1無線受信部50および第2無線受信部60は、基地局装置101から下り無線信号を受信し、それを制御信号受信部70へ送る。
制御信号受信部70は、下り無線信号から上り回線制御信号を取り出し、それを制御パラメータとしてメモリ10へ格納する。
送信制御部20は、実施の形態1、2で説明した動作に加えて、以下の動作を行う。すなわち、送信制御部20は、上り回線制御信号に含まれる制御方法情報に基づいて、帯域幅を制御するか、送信電力を制御するか、帯域幅と送信電力の両方を制御するか、を決定する。そして、送信制御部20は、決定した制御方法を実行する。
上記制御方法において、送信電力を制御する動作は、実施の形態1で説明した送信電力の調整動作、または、実施の形態2で説明した送信電力の調整動作のいずれかである。一方、帯域幅を制御する動作は、以下に説明する。
<帯域幅の制御>
上り回線スケジューラ11は、どの時間帯(サブフレーム)・システム帯域内のどの周波数帯(RB)を使って送信すべきか(無線リソース)を決定する。この決定は、無線端末装置100が送信するSRS(Sounding Reference Signal)の信号品質と、無線端末装置100が要求してくる送信データ量とに基づいて決定される。そして、無線端末装置100へ、通信を許可する制御信号を送信する。
その一方で、無線端末装置100は、基地局装置101の無線受信部51、61にて他の無線端末装置の送信信号と干渉が起こることを防ぐため、無線受信部51、61での電力スペクトラム密度がほぼ等しくなるように、無線端末装置100の送信電力を制御する。したがって、帯域幅と送信電力は、ほぼ比例の関係にある。
よって、基地局装置101が、無線端末装置100の帯域幅を制御する(例えば、図1に示すb1またはb2を狭くする)ことで、結果的に送信電力を制御することになる。よって、無線端末装置100は、帯域幅の制御だけを行った場合でも、送信電力を制御したことになるため、実施の形態1、2と同様の効果を得られる。なお、CCの帯域幅の制御による間接的な送信電力の制御に加え、更に当該CCの各キャリアの送信電力を直接的に低減することで、当該CCの送信電力を更に低減するとしてもよい。
また、無線端末装置100は、制御された帯域幅に基づいて送信電力を再計算し、さらに、実施の形態1または2で説明した送信電力の調整を行うことで、帯域幅の制御と送信電力の制御の両立を実現できる。
このように、本実施の形態の基地局装置101は、回線品質および送信データ量に応じて、IMDを抑圧するための制御方法(帯域幅の制御および/または送信電力の制御)を選択し、その制御方法の実行を無線端末装置100へ指示する。そして、本実施の形態の無線端末装置100は、基地局装置101で選択された制御方法を実行し、無線送信を行う。これにより、本実施の形態の無線通信システムは、上りの伝送性能への影響を最小限に抑えながら、効果的に干渉を抑圧することができる。
また、IMDを抑圧するための制御方法の他の例として、以下のような制御方法を用いることもできる。すなわち、基地局装置101の上り回線スケジューラ11は、上りの回線品質およびトラヒックに余裕がある場合は、抑圧したいIMDの近傍に存在するCCの送信電力が増えない範囲で、当該CCの割り当て帯域幅を増やし、かつ、当該CCの電力スペクトラム密度を下げるように制御する。このように制御することで、IMDの帯域幅が広がり、IMDの電力密度が低下するため、より効果的に干渉を抑圧することができる。
また、基地局装置101の上り回線スケジューラ11は、抑圧したいIMDの近傍に存在するCCの電力スペクトラム密度を下げる制御と、当該CCの送信電力を下げる制御の両方を含む制御を無線端末装置100に指示してもよいし、いずれか一方のみを指示してもよい。なお、上り回線スケジューラ11によって指示される当該CCの送信電力を下げる制御としては、CCを構成する各キャリアの電力を下げる制御と、CCの電力スペクトラム密度を変えずに帯域幅を減らす制御とが考えられる。前者の制御は、本実施の形態の「送信電力の制御」に相当し、後者の制御は、本実施の形態の「帯域幅の制御」に相当する。
<実施の形態の変形例>
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、上記説明は一例であり、種々の変形が可能である。以下、各実施の形態の変形例について説明する。
例えば、上記実施の形態1〜3では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連係においてソフトウェアでも実現することも可能である。
2013年1月18日出願の特願2013−006835の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明は、周波数の異なる複数の変調波を同時に用いた通信を行う端末装置、基地局装置、無線通信システム、無線通信方法、および無線通信プログラムとして有用である。
10 メモリ
11 上り回線スケジューラ
20 送信制御部
21 上り回線制御部
30、31 第1無線送信部
40、41 第2無線送信部
50、51 第1無線受信部
60、61 第2無線受信部
70 制御信号受信部
71 上り回線品質推定部
100 無線端末装置
101 基地局装置
201 第1IQ送信部
202 第2IQ送信部
203 第1送信回路設定部
204 第2送信回路設定部
205 電力差判定部
206 IMD周波数算出部
207 保護帯域判定部
208 緩和値算出部
209 低減値検索部
210 低減値緩和部
211 送信電力調整部

Claims (16)

  1. 周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する無線端末装置であって、
    予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力を、他の変調波の送信電力よりも小さくなるように調整する送信電力調整部を有する、
    無線端末装置。
  2. 第1変調波の送信電力と第2変調波の送信電力との電力差を判定する電力差判定部と、
    前記保護帯域に含まれる相互変調歪みの周波数を算出する相互変調歪み周波数算出部と、
    前記保護帯域に含まれる相互変調歪みが前記第1変調波または前記第2変調波のどちらの近傍に存在するかを判定する保護帯域判定部と、
    前記電力差判定部の判定結果および前記保護帯域判定部の判定結果に基づいて、前記保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する前記第1変調波または前記第2変調波の送信電力が、前記第1変調波または前記第2変調波のもう一方の変調波の送信電力よりも低いと判定した場合、前記電力差に基づいて緩和値を算出する緩和値算出部と、
    前記第1変調波と前記第2変調波のそれぞれの送信条件に基づいて予め定められた低減値から、前記緩和値を減算することで、緩和済低減値を算出する低減値緩和部と、を有し、
    前記送信電力調整部は、
    予め定められた最大送信電力を、前記緩和済低減値に基づいて調整することで、制限値を算出し、
    前記第1変調波の送信電力と前記第2変調波の送信電力とを加算することで、合計送信電力を算出し、
    前記合計送信電力が前記制限値を超えた分である超過値を算出し、
    前記第1変調波の送信電力と前記第2変調波の送信電力のそれぞれから、前記超過値を減算する、
    請求項1記載の無線端末装置。
  3. 前記緩和値算出部は、
    前記相互変調歪みの周波数が前記保護帯域に含まれない場合、前記緩和値を0に決定する、
    請求項2記載の無線端末装置。
  4. 前記緩和値算出部は、
    前記保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力が、もう一方の変調波の送信電力よりも低くないと判定した場合、前記緩和値を0に決定する、
    請求項2記載の無線端末装置。
  5. 前記低減値緩和部は、
    前記予め定められた低減値から前記緩和値を減算した結果が、負の数となった場合、前記緩和済低減値を0に決定する、
    請求項2記載の無線端末装置。
  6. 前記保護帯域判定部は、
    更に、前記保護帯域に含まれる相互変調歪みの次数を判定し、
    前記緩和値算出部は、
    前記保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力が、もう一方の変調波の送信電力よりも低いと判定した場合、前記電力差および前記次数に基づいて前記緩和値を算出する、
    請求項2記載の無線端末装置。
  7. 前記保護帯域に含まれる相互変調歪みの周波数を算出する相互変調歪み周波数算出部と、
    前記保護帯域に含まれる相互変調歪みが第1変調波または第2変調波のどちらの近傍に存在するかを判定する保護帯域判定部と、
    前記送信電力調整部は、
    前記保護帯域判定部の判定結果に基づいて、前記第1変調波または前記第2変調波のどちらが前記保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在するかを認識し、
    予め定められた最大送信電力を、前記第1変調波と前記第2変調波のそれぞれの送信条件に基づいて予め定められた低減値を用いて調整することで、制限値を算出し、
    前記第1変調波の送信電力と前記第2変調波の送信電力とを加算することで、合計送信電力を算出し、
    前記合計送信電力が前記制限値を超えた分である超過値を算出し、
    前記保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力が、もう一方の変調波の送信電力よりも大きく低減されるように、異なる2つの低減量を前記超過値に基づいて算出し、
    前記第1変調波の送信電力と前記第2変調波の送信電力のそれぞれ、もしくは、一方から、前記低減量を減算する、
    請求項1記載の無線端末装置。
  8. 前記送信電力調整部は、
    前記低減量に所定のオフセットを加える、
    請求項7記載の無線端末装置。
  9. 前記送信電力調整部は、
    前記予め定められた低減値として、前記保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する前記第1変調波もしくは前記第2変調波の送信電力が、もう一方の変調波の送信電力よりも大きく低減される低減値を選択する、
    請求項7記載の無線端末装置。
  10. 基地局装置から受信した、帯域幅を制御するか、送信電力を制御するか、または、帯域幅と送信電力の両方を制御するかのいずれかの指示に基づいて、制御を実行する、
    請求項1記載の無線端末装置。
  11. 周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する無線端末装置と通信を行う基地局装置であって、
    相互変調歪みを抑圧するため、予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力および当該変調波の電力スペクトラム密度の少なくとも一方を低減する制御を前記無線端末装置へ指示する、
    基地局装置。
  12. 前記変調波は複数のキャリアを用いて送信され、
    前記基地局装置は、前記送信電力の低減を含む制御を指示する場合、前記無線端末装置へ指示する制御に、前記予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信に用いられる各キャリアの送信電力を低減する制御を含ませる、請求項11記載の基地局装置。
  13. 前記基地局装置は、前記送信電力の低減を含む制御を指示する場合、前記無線端末装置へ指示する制御に、前記予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の帯域幅を低減する制御を含ませる、請求項11記載の基地局装置。
  14. 前記基地局装置は、前記電力スペクトラム密度の低減を含む制御を指示する場合、前記無線端末装置へ指示する制御に、前記予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力を増加させずに当該変調波の送信に用いられる帯域幅を増加する制御を含ませる、請求項11記載の基地局装置。
  15. 請求項11記載の基地局装置に対して、周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する無線端末装置であって、
    相互変調歪みを抑圧するため、前記基地局装置から受信した指示に基づいて、予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力および当該変調波の電力スペクトラム密度の少なくとも一方を低減する制御を実施する、
    無線端末装置。
  16. 周波数の異なる複数の変調波を同時に送信する無線通信制御方法であって、
    予め定められた保護帯域に含まれる相互変調歪みの近傍に存在する変調波の送信電力を、他の変調波の送信電力よりも小さくなるように調整する、
    無線通信制御方法。
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