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