JP3974545B2 - パワー制御方法および通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムにおける送信パワーの制御方法および通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムにおいては、パワー制御は信号のフェーディング、シェーディング、遠近問題、および共通チヤンネル内干渉等の防止のために重要である。パワー制御は特に、ユーザがベース局から共に近いおよび遠い位置にある場合に必要である。信号はベース局受信機に等しいパワーで到着しなければならず、それでなければ低いパワーで到着した信号は高いパワーの信号に変換されなければならない。したがって、はるか遠方に位置している送信機はベース局に近い位置にある送信機よりも高いパワーで信号を送信しなければならない。さらに、信号はできるだけ低いパワーレベルで送信されなければならないが、信号に対する品質要求のセットに合致する必要がある。
【０００３】
従来の技術のＣＤＭＡシステム（例えばＩＳ−９５，ＣＤＭＡ−ＰＣＳ，ＵＭＴＳ，ＣＤＭＡ２０００）では、例えば端末およびベース局の送信パワーは送信された信号の信号対妨害比を最初に測定し、その平均値および他の基準値によって毎回の送信パワーを調節するためのパワー制御命令を決定することによって制御される。端末は、各タイムスロット中に受信したパワー制御命令にしたがってベース局により与えられた命令にしたがって送信パワー制御を増加または減少させる。ＩＳ−９５，ＣＤＭＡ−ＰＣＳ，およびＣＤＭＡ２０００システムでは、２つのパワー制御命令“増加”および“減少”が存在する。ＵＭＴＳシステムでは、３つの（理論的には４つの）パワー制御命令“増加”“減少”および“パワーの維持”が存在する。ベース局では基準レベルが例えばビットエネルギと干渉エネルギとビットエラーレートとの比に基づいて決定され、基準レベルがパワーを制御するために使用され、すなわち必要に応じてパワーを増加または減少させる。その後ベース局は端末に送信パワーの増加または減少のいずれかの命令を送信し、それによって端末は予め定められた品質により前の送信パワーレベルを増加または減少させ、その値は通常一時に１または２デシベルである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の技術の方法の欠点は、予め定められた量、通常は一時に１または２デシベルしか増加できないために、一つのパワー制御命令によってチヤンネル状態の急速な変化に反応することができないことである。このような状態が急速に変化するフェーディングチヤンネル中で生じた場合には、適切なパワー制御レベルを得るために一度で大量の増減を迅速に行わなければならない。したがって、従来の技術の問題の１つは送信パワー変更のために必要な時間が長いことであり、それに加えて送信パワーレベルも連続的に変化する。
【０００５】
本発明の目的は、従来の技術に関連した問題が減少されるようなパワー制御方法および通信システムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、第１のトランシーバと第２のトランシーバとを備えている通信システムにおける本発明の送信パワーの制御方法によって達成される。
【０００７】
本発明のパワー制御方法では、第２のトランシーバから２以上のタイムスロットにおいて１つのパワー制御命令を第１のトランシーバに送信し、第１のトランシーバにおいては２以上のタイムスロットにおいて前記１つのパワー制御命令を受信する。
【０００８】
本発明はまた、第１のトランシーバと第２のトランシーバとを備えている通信システムに関する。本発明の通信システムにおいては、第２のトランシーバは２以上のタイムスロット中に１つのパワー制御命令を第１のトランシーバに対して送信するように構成され、第１のトランシーバは２以上のタイムスロット中に前記１つのパワー制御命令を受信するように構成されている。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態はその他の請求項に記載されている。
本発明の方法およびシステムはいくつかの利点を提供する。最適の送信パワーレベルが迅速に得られる。本発明の方法によれば、受信されたパワーレベルを安定させ、高調波を減少させ、送信パワーの変化を迅速に行うことが可能である。通信システムの性能もまた向上する。さらに、端末のパワー消費が減少し、それらの動作寿命を長くすることができる。
【００１０】
本発明は添付図面を参照にした以下の好ましい実施形態の説明により明瞭になるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の送信パワー制御技術は通信システムに適用されることができる。そのような通信システムの１つは拡散スペクトルデータ伝送を使用する広帯域ＷＣＤＭＡ無線システムである。以下の説明において、実施形態は例示としてＷＣＤＭＡ無線システムを使用して記載されているが、当業者に明らかなように本発明をこれらに限定するものではない。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態は例えばＷＣＤＭＡ無線システムに適用することができ、それは１以上のベース局と、１以上のベース局と通信する端末のグループとを含んでいる。ＷＣＤＭＡベースの無線システム中の装置の最も重要な機能の１つは送信パワーの制御である。距離が増加し、或いはマルチパスフェーディングが生じるとき、信号の強度もまた減衰し、ベース局に近い位置の移動体端末、或いは強い信号を送信している端末はさらに遠くの端末の信号をカバーする。端末は、ベース局に到着する信号ができるだけ等しいパワーであるように、それらの送信パワーを調節しなければならない。
【００１３】
本発明の無線システムの構成が図１に示されている。この無線システムは、ベース局100 と端末101, 102のグループとを含み、それらの端末はベース局100 に対して両方向接続111 、113 を有している。ベース局100 は端末101 、102 の接続をベース局制御装置108 に送信し、そのベース局制御装置108 はシステムの他の部分または固定されたネットワークにそれらを送信する。
【００１４】
ベース局100 は少くとも１つのトランシーバを有している。そのトランシーバは各搬送波に対して例えば９０の物理的チヤンネルを形成している。無線システムエアインターフェースの物理的チヤンネルの一般的または専用制御チヤンネルはベース局と端末との間の接続と関連したものである。専用の接続は幾つかのチヤンネルを維持するのに最適の性能を得るために特に必要とされる。専用のチヤンネルには、特に送信パワーの調節のための送信パワー制御命令の伝送が含まれている。
【００１５】
本発明のトランシーバはベース局100 または端末101 、102 であってもよい。通常１つのベース局は１つのセルをサービスするが、１つのベース局が１つのセルの複数のセクタをサービスすることも可能である。ベース局100 は無線トラフィックを送受信するために必要な電子装置を備えるだけではなく、信号プロセッサ、ＡＳＩＣおよび汎用プロセッサ等を備えていてもよく、それによってベース局制御装置108 に対するデータ伝送を行い、ベース局100 の動作を制御してもよい。
【００１６】
ベース局制御装置108 は１以上のベース局の動作を制御する。ベース局制御装置108 は、特に無線信号の品質、送信パワーを監視し、セル間またはセクタ間のハンドオーバーを処理する。端末101 、102 は少くとも１つのトランシーバを備え、それによってベース局に対する無線接続が行われる。さらに端末101 、102 はアンテナ、ユーザインターフェース、およびバッテリを備えている。
【００１７】
従来技術における送信パワーレベルの測定は、例えば通信システムのベース局100 において行われ、その結果が端末101 、102 に送り返され、それによりそれらの端末101 、102 のパワーレベルの調節が行われていた。これはまた反対に、端末101 、102 がパワーレベルを測定してベース局100 がその送信パワーを調整するように行われることも可能である。受信された信号の信号対妨害比は例えば各タイムスロットに対して測定され、その測定に基づいて他端において送信パワーを増加するか減少させるかが決定される。送信パワーの制御ビットは各タイムスロットにおけるパワー制御命令を形成し、送信パワーの調整は受信されたパワー制御命令に基づいて行われる。ＣＤＭＡ１システムにおいては、例えば１ビットは通常一時に１デシベルだけパワーをアップまたはダウンするように調整するためのパワー制御に対して使用される。
【００１８】
図１の状態では、従来技術における送信パワー制御が例えば端末101 からベース局100 へ第１の信号が送信されるような方法で行われる。次に、ベース局100 はパワー制御命令を形成するためにその受信された信号を予め定められた公称レベルと比較し、その後パワー制御命令がベース局100 から端末101 へ無線システムのメッセージ構造の各タイムスロットで送信される。それから、端末101 は受信されたパワー制御命令に基づいてその送信パワー制御を調整する。
【００１９】
次に、本発明による送信パワーを調整する方法を図１を使用して説明する。本発明による方法では、２以上のタイムスロット中に１つのパワー制御命令がベース局100 から端末101 へ送信され、このパワー制御命令が２以上のタイムスロット中に端末101 において受信される。
【００２０】
本発明による方法においては、信号は最初に端末101 からベース局100 へ送信される。次に、ベース局100 はパワー制御命令を形成するために予め定められた公称レベルと受信された信号を比較し、その後ベース局100 はパワー制御命令を端末101 へ送信する。本発明による方法では、パワー制御命令が１つのタイムスロットで送信されないように機能する。その代りに１つのパワー制御命令が２以上のタイムスロット中に送信され、それによって形成されたパワー制御命令中のパワー制御ビットが例えば２つの異なったタイムスロットの全体にわたって分割される。換言すれば、本発明による方法では、例えば２つの異なったタイムスロットのパワー制御ビットは１つのパワー制御命令を形成するように機能する。記載された実施形態では、端末101 は例えば第２タイムスロット毎にパワー制御命令を受信することができる。受信されたパワー制御命令は例えば全部で４つのパワー制御ビットを含んでいる。パワー制御命令が端末101 で受信されたとき、端末101 の送信パワーはそれに基づいて調整される。以前の２ビットの代りに例えば４ビットがパワー制御命令を通知するために使用できるから、７つの異なった大きさのアップダウンステップを使用して一回で送信パワーを調節することが可能になり、また、パワー制御はより正確に調整されることができる。
【００２１】
本発明による方法では、ベース局100 が各タイムスロットでパワー制御命令を送信しないことが可能になる。その代りにベース局100 は例えば第２タイムスロット毎にパワー制御命令を送信する。第２タイムスロット毎に送信されたこのパワー制御命令は、例えば全部で２つのタイムスロットのパワー制御ビットを含んでおり、それによって端末101 は、１つのタイムスロットで受信されたパワー制御命令に基づいて７つのアップダウンステップのような多数のステップで送信パワー制御を調節することができる。本発明の方法によれば、ベース局100 は例えば第ｎ番目のタイムスロット毎のような予め定められたタイムスロット毎にパワー制御命令を送信する。ここでｎは２以上の整数であり、パワー制御命令はｍのタイムスロット中に配置され、ここでｍは２以上で最大ｎである。本発明による方法では、異なったタイムスロット中に送信されたパワー制御命令のパワー制御ビットの数は変化させることができる。パワー制御ビットが送信されないタイムスロットでは、無線システムにおける他の使用のためにパワー制御ビットを与えることが可能である。したがって、タイムスロット中では、通常２つである代りに使用される４つのパワー制御ビットが送信され、パワー制御以外のために保留された必要な２つの余分のビットを利用することが可能であり、パワー制御命令の送信のためにそれらを使用することができる。
【００２２】
次に、図２によって１つの実施例について検討する。図２は、タイムスロット200 乃至210 （水平ライン）および各タイムスロット200 乃至210 中の１０のビット組合わせを含む通信システムで使用されるメッセージ構造を示している。各タイムスロット200 乃至210 における１０のビット組合わせの一部はパワー制御のために保留されている。例えば、ＣＤＭＡ１システムにおいては、１ビットがパワー制御のために保留され、それは１つのパワー制御命令が１ステップアップダウンするようにパワーを調節ことができることを意味している。ＵＭＴＳシステムにおいては、２ビットがパワー制御のために使用され、それは各パワー制御命令が２ステップアップダウンすることによりパワーを調節ことができることを意味している。
【００２３】
図２に示されているように、既知の方法では、各タイムスロット200 乃至210 におけるパワー制御のために保留されている２ビットを有している。したがって１つのパワー制御命令は２ビットを含んでいる。従来の技術では、これらの２ビットはタイムスロット200 乃至210 のそれぞれにおいて送信され、それによって周波数は例えば１６００Ｈｚになる。図２では、パワー制御命令は例えばタイムスロット200 ではビット12と13を含み、タイムスロット202 ではビット22と23を含んでいる。従来の技術によれば、パワー制御命令は各タイムスロット200 乃至210 で受信され、その後，送信パワー制御は受信された２ビットのパワー制御命令によって調節される。
【００２４】
これに対して、本発明では、タイムスロット200 で送信されたパワー制御ビット12と13はパワー制御命令として分離して読取られるのではなく、１つのパワー制御命令がパワー制御ビット12，13と第２のタイムスロット202 のパワー制御ビット22，23とを合わせたものとして形成される。したがって、第２のタイムスロット202 は４つのビット12，13，22，23を含む１つのパワー制御命令を有している。２つの異なったタイムスロット200 乃至210 のパワー制御ビットによって形成された４つのビットを含むパワー制御命令は例えば第２のタイムスロット毎に受信される。このようにして、例えば４ビットのパワー制御命令が一時に７ステップで送信パワーを増減させることが可能になるためにパワー制御を著しく改善させることができる。この方法は無線システムの安定性を改善する。それは予め定められたエラーの大きさの代りにエラーの絶対値の大きさを考慮することができるからである。例えば、要求されるパワー制御の変化が７ステップである場合に、本発明の方法によれば変化は一時に行われることができる。それに対して従来の方法では、１つのパワー制御命令によって一時にそのような変化を行わせることはできないので、幾つかの連続したパワー制御命令を必要とする。
【００２５】
もしも、各タイムスロット200 乃至210 が例えば２つのパワー制御ビットを含んでいれば、パワー制御命令は200 と202 のような連続する２つのタイムスロットのパワー制御ビットから形成される。そのような状態を数字の組合わせ２．２として示す。それにおいては第１の文字はタイムスロット200 におけるパワー制御ビットの数を表し、第２の文字はタイムスロット202 におけるパワー制御ビットの数を表している。また、タイムスロット200 でただ１つのパワー制御ビットが送信され、次のタイムスロット202 で３つのパワー制御ビットが送信されることも可能であり、その状態は数字の組合わせ１．３で示される。また、タイムスロット200 でパワー制御ビットが全く送信されないで、次のタイムスロット202 で４つのパワー制御ビットの全てが送信されることも可能であり、その状態は数字の組合わせ０．４で示される。
【００２６】
したがって、本発明の方法はまた、タイムスロット200 のような所定のタイムスロットにおいて、パワー制御ビット12，13が使用されないように行われることができる。使用されないビット12，13は無線システム中で他の目的に使用されることができる。対応してタイムスロット202 のような別のタイムスロットは、タイムスロット200 が幾つかのビット位置を放棄したことのために他の使用のために最初から意図しているビット位置を使用することができる。したがって、例えば４つのパワー制御ビット22乃至25はタイムスロット202 で一時に送信される。タイムスロット202 は本来ただ２つのビット22，23しか有していないから、これはタイムスロット200 がビット対12，13を放棄したことにより使用される別の２つのパワー制御ビット24，25を与える。４つのビット22乃至25からなるパワー制御命令は、そのパワー制御命令を受信したトランシーバの送信パワーを一時に７ステップのような多くのステップで増減させることが可能になる。
【００２７】
各パワー制御命令が全部で４個のパワー制御ビットで構成される場合には、例えば第２のタイムスロット200, 204, 208 毎にそれぞれ４個のパワー制御ビットを送信し、残りのタイムスロット202, 206, 210 にはパワー制御ビットを送信しない。この状態は数字の組合わせ４．０で示される。これはまた反対に、第２のタイムスロット200, 204, 208 ではパワー制御ビットの送信は行われず、残りのタイムスロット202, 206, 210 においてそれぞれ４個のパワー制御ビットが送信されるように構成されることもできる。この状態は数字の組合わせ０．４で示される。
【００２８】
各パワー制御命令が例えば全部で６個のパワー制御ビットで構成される場合には、異なったオプションの数はさらに増加される。各タイムスロット200 乃至210 は例えば２つのパワー制御ビットを含み、パワー制御命令は３つの連続するタイムスロット200, 202, 204 の予め定められたパワー制御ビットとして形成されることができる。この状態は２．２．２で示される。それはまた、タイムスロット200 で全部で６個のパワー制御ビットを送信することも可能である。その場合には２つの後続するタイムスロット202, 204ではパワー制御ビットは送信されない。この状態は６．０．０で示される。上述の数字の組合わせにより、別の幾つかの方法が説明できる。それにおいて、パワー制御命令は別の６個のパワー制御ビットで構成される。この種の方法は組合わせ４．２．０；２．４．０；０．６．０；０．０．６；１．５．０；１．４．１；および２．３．１で示される。この方法において、所望の大きさを有するセクションでパワー制御命令を送信することが可能である。例えば、予め定められた方法でｎ番目のタイムスロット毎に送信することが可能であり、それにおいてｎは２以上の整数である。
【００２９】
上記の実施例において、２つのパワー制御ビットの平均が各タイムスロットに対して使用される。送信されるパワー制御命令が例えば異なったタイムスロット中のパワー制御ビットの数が変化するように構成されている場合には、タイムスロット中で無線システム中で他の目的に対するパワー制御ビットによって要求されるスペースをフリーにすることが可能であり、それにおいて、パワー制御ビットの数はパワー制御ビットの平均数よりも小さい。それと対応して、パワー制御ビットの数がパワー制御ビットの平均数よりも大きいタイムスロットにおいては、余分のパワー制御ビットをリザーブしておくことが可能である。
【００３０】
次に、図３のＡおよびＢの送信パワー制御の動作例について検討する。図３のＡおよびＢにおいて、Ｘ軸は使用されるタイムスロットＴを示し、Ｙ軸は送信パワー制御の変化を示しており、その変化は１デシベルであってよい。図３のＡは従来の技術によるパワー制御の１例を示している。従来技術によれば、送信パワー制御は１タイムスロット中に最大で２ステップ増減されることができるから、図３のＡの例では６デシベル送信パワー制御を調節するためには３個のタイムスロットの時間が必要である。図３のＢは本発明の方法によるパワー制御を示している。一時に７ステップの送信パワー制御の増加が可能であるから、６ステップの送信パワーの増加は１タイムスロット中に得ることができる。図３のＡとＢとを比較することによって、従来の技術と本発明の方法との間の明瞭な相違が注目される。本発明の方法では、所望の送信パワーの６ステップの増加は従来よりも迅速に達成される。
【００３１】
上述の方法において、従来技術の送信周波数はパワー制御命令を形成するタイムスロットの数にしたがって、公式ｆ／ｎにしたがって減少される。ここでｆは送信周波数であり、ｎは１つのパワー制御命令を送信するために必要なタイムスロット数である。
【００３２】
本発明は添付図面により実施形態を参照に説明したが、当業者はここに図示され記載された実施形態に限定されることなく、種々の変形、変更が、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われることができることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による通信システムの例示的な実施形態の概略図。
【図２】通信システムで使用されるメッセージの構造図。
【図３】従来技術によるパワー制御と本発明によるパワー制御の動作例を示す図。

Claims (14)

1. 第１のトランシーバと第２のトランシーバとを具備している通信システムにおいて、タイムスロットを含むメッセージ構造を使用し、第１のトランシーバの送信パワーを第２のトランシーバから受信されたパワー制御命令に基づいて制御する送信パワーの制御方法において、
   第１のトランシーバへ送信される１つのパワー制御命令を２以上の部分に分割してそれらの分割された部分により構成されたパワー制御命令を２以上のタイムスロットを使用して前記第２のトランシーバから前記第１のトランシーバに送信し、
   前記２以上のタイムスロットを使用して送信された前記分割された部分により構成された前記１つのパワー制御命令を前記第１のトランシーバにおいて受信し、前記２以上の部分が組合わされて前記１つのパワー制御命令が再形成されることを特徴とする送信パワーの制御方法。
2. ｍ＝２，３，…ｎとして１つのパワー制御命令をｍ個のタイムスロット中に位置させて送信し、ここでｎは２以上の整数である請求項１記載の方法。
3. 異なったタイムスロットにおけるパワー制御ビットの数が変化するようにパワー制御命令が送信される請求項１記載の方法。
4. タイムスロットにおける他の使用のためにパワー制御ビットによって必要とされるスペースをフリーにし、それにおけるパワー制御ビットの数はパワー制御ビットの平均数よりも少ない請求項３記載の方法。
5. タイムスロットにおいて余分のパワー制御ビットを保留し、それにおけるパワー制御ビットの数はパワー制御ビットの平均数よりも大きい請求項３記載の方法。
6. 第２のトランシーバによって受信された信号に基づいて前記パワー制御命令を形成する請求項１記載の方法。
7. 毎回の第２のタイムスロットにおいて前記パワー制御命令を送信する請求項１記載の方法。
8. 第１のトランシーバと第２のトランシーバとを具備し、タイムスロットを構成しているメッセージ構造が使用され、第１のトランシーバは第２のトランシーバから受信されたパワー制御命令に基づいて送信パワーを制御するように構成されている通信システムにおいて、
   第２のトランシーバは、第１のトランシーバへ送信される１つのパワー制御命令を２以上の部分に分割してそれらの分割された部分により構成されたパワー制御命令を２以上のタイムスロットを使用して前記第１のトランシーバへ送信するように構成され、
   第１のトランシーバは、前記２以上のタイムスロットを使用して送信された前記分割された部分により構成された前記１つのパワー制御命令を受信し、前記２以上の部分が組合わされて前記１つのパワー制御命令が再形成されるように構成されている通信システム。
9. ｍ＝２，３，…ｎとして１つのパワー制御命令をｍ個のタイムスロット中に位置させて送信し、ここでｎは２以上の整数である請求項８記載のシステム。
10. 第２のトランシーバは、異なったタイムスロットにおけるパワー制御ビットの数が変化するようにパワー制御命令が送信されるように構成されている請求項８記載のシステム。
11. 第２のトランシーバは、タイムスロットにおける他の使用のためにパワー制御ビットによって必要とされるスペースをフリーにするように構成され、それにおけるパワー制御ビットの数はパワー制御ビットの平均数よりも少ない請求項１０記載のシステム。
12. 第２のトランシーバは、タイムスロットにおいて余分のパワー制御ビットを保留するように構成され、それにおけるパワー制御ビットの数はパワー制御ビットの平均数よりも大きい請求項１１記載のシステム。
13. 第２のトランシーバはそのトランシーバによって受信された信号に基づいて前記パワー制御命令を形成するように構成されている請求項８記載のシステム。
14. 第２のトランシーバは毎回の第２のタイムスロットにおいて１つのパワー制御命令を送信するように構成されている請求項８記載のシステム。

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