JP4453288B2 - 移動体通信網、移動体端末及びそれらに用いるアウタループ電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は移動体通信網、移動体端末及びそれらに用いるアウタループ電力制御方法に関し、特に第３世代の移動体通信手段としてのＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）の電力制御方式に関する。

近年、サービスが開始されはじめているＷ−ＣＤＭＡの電力制御方式は、移動体端末が直接電波受けている基地局に対して短時間周期（６６６μＳ）で電力の増減を要求する「インナループ」と、ある程度の長時間平均における品質目標値（エラー率）を基に適切な電力制御基準値［ターゲットＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）］を決定する「アウタループ」とから構成されている。

従来、移動体端末における「インナループ」の処理では、図５に示すように、ターゲットＳＩＲ２２と、実際にＳＩＲ測定部２１で測定したＳＩＲ（受信ＳＩＲ）との間の差が比較測定部２３で検出された時、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲ２２より低くければ基地局（図示せず）に送信電力を上げる要求を出し、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲ２２より高ければ基地局に送信電力を下げる要求を出している。

この場合、移動体端末では、図５に示すように、ＳＩＲ測定部２１が逆拡散部１１及びＲａｋｅ受信部１２を介して受信した受信信号から受信ＳＩＲを測定している。また、移動体端末では、ＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ビット発生部２４で発生したＴＰＣビットを送信側制御チャネルにマッピングすることで、基地局への送信電力を上げる要求、または送信電力を下げる要求を出している。

また、移動体端末における「アウタループ」の処理では、図６に示すように、ネットワーク（基地局）（図示せず）から目標とする品質（エラー率１％等）［ターゲットＢＬＥＲ（Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｒｅ）（所要品質）１４］を得て、比較測定部１５で目標品質よりエラーが多いことが検出された時にターゲットＳＩＲ２２をある一定幅で上げ、エラーが目標品質より少ないことが検出された時にターゲットＳＩＲ２２をある一定幅で下げる処理をしている。このターゲットＳＩＲ２２は上記の「インナループ」の処理に渡される。

この場合、移動体端末では、図５に示すように、長時間品質測定部１３が逆拡散部１１及びＲａｋｅ受信部１２を介して受信した受信信号から長時間の受信品質を測定している。また、この「アウタループ」の処理は移動体端末が１台であれば問題なく、適切な電力制御が可能となる。

特表２００２−５２０９８３号公報

ところが、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の通信では、図７に示すように、他ユーザの電力が干渉となり、伝送品質に影響を与えることがある。すなわち、移動体端末Ａが「インナループ」の処理によって電力を上げる要求を出して基地局からの電力が増加すると、移動体端末Ａのために使われる電波は移動体端末Ｂにとっての干渉になり、移動体端末Ｂの受信ＳＩＲが悪化することがある。

受信ＳＩＲが悪化すると、エラー率が上がるため、「アウタループ」の処理の働きによってターゲットＳＩＲが上がる。すると、移動体端末Ｂが「インナループ」の処理にしたがって基地局の電力を上げる要求を出す。今度は、移動体端末Ｂのために使われる電波は移動体端末Ａにとっての干渉になり、移動体端末Ａの受信ＳＩＲが悪化するという悪循環に陥る場合がある。

また、基地局が最大電力で送出している時に、移動体端末が干渉を受けると、受信ＳＩＲが劣化するため、基地局に長時間電力を上げる要求を出しつづける状態に陥る。その結果、各移動体端末に対する基地局の送信電力は他の移動体端末に対する大きな干渉となり、移動体端末の受信ＳＩＲを回復することができなくなってしまう。

この悪循環によって最大電力に達した基地局は、それ以上、移動体端末を接続することができなくなり、接続可能な移動体端末の数が極端に少なくなってしまう。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、負荷を軽減することができ、１基地局に収容することができる移動体端末の数を増やすことができる移動体通信網、移動体端末及びそれらに用いるアウタループ電力制御方法を提供することにある。

本発明による移動体通信網は、移動体端末が、直接電波受けている基地局に対して短時間周期で電力の増減を要求するインナループ処理と、ある程度の長時間平均における品質目標値を基に適切なターゲットＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を決定する所定のアウタループ処理とを行う移動体通信網であって、
前記移動体端末は、受信ＳＩＲが前記ターゲットＳＩＲに追随できない状態に陥ったかどうかを検出する手段と、前記追随できない状態に陥った時に前記ターゲットＳＩＲを変化させるステップサイズを変更させる手段と、前記追随できない状態から脱したかどうかを検出する手段とを備え、
前記ステップサイズを変更させる手段は、前記ステップサイズを緩やかに下げることで、前記ターゲットＳＩＲを徐々に前記受信ＳＩＲに近づけている。

本発明による移動体端末は、直接電波受けている基地局に対して短時間周期で電力の増減を要求するインナループ処理と、ある程度の長時間平均における品質目標値を基に適切なターゲットＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を決定する所定のアウタループ処理とを行う移動体端末であって、
受信ＳＩＲが前記ターゲットＳＩＲに追随できない状態に陥ったかどうかを検出する手段と、前記追随できない状態に陥った時に前記ターゲットＳＩＲを変化させるステップサイズを変更させる手段と、前記追随できない状態から脱したかどうかを検出する手段とを有し、
前記ステップサイズを変更させる手段は、前記ステップサイズを緩やかに下げることで、前記ターゲットＳＩＲを徐々に前記受信ＳＩＲに近づけている。

本発明によるアウタループ電力制御方法は、移動体端末が、直接電波受けている基地局に対して短時間周期で電力の増減を要求するインナループ処理と、ある程度の長時間平均における品質目標値を基に適切なターゲットＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を決定する所定のアウタループ処理とを行う移動体通信網のアウタループ電力制御方法であって、
前記移動体端末側に、受信ＳＩＲが前記ターゲットＳＩＲに追随できない状態に陥ったかどうかを検出するステップと、前記追随できない状態に陥った時に前記ターゲットＳＩＲを変化させるステップサイズを変更させるステップと、前記追随できない状態から脱したかどうかを検出するステップとを備え、
前記ステップサイズを変更させるステップにおいて、前記ステップサイズを緩やかに下げることで、前記ターゲットＳＩＲを徐々に前記受信ＳＩＲに近づけている。

すなわち、本発明のアウタループ電力制御方法は、移動体通信に用いられるアウタループ電力制御において、受信ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）がターゲットＳＩＲに追従することができなくなってしまった場合でも、基地局への過剰な電力要求をしないようにする方法を提供するものである。

また、本発明の移動体端末は、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追随できない状態に陥ったかどうかを検出する手段と、追随できない状態に陥った時にターゲットＳＩＲを変化させるステップサイズを変更させる（適切に上下させる）手段と、追随できない状態から脱したかどうかを検出する手段とを備えている。

受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲを下回ると、移動体端末は基地局の送信電力を上げるように要求するが、基地局の送信電力が最大に達してしまっている等の場合には、受信ＳＩＲを回復することができない。

すると、移動体端末は受信ＳＩＲをターゲットＳＩＲに近づけようとアップ要求を長い時間繰り返すことになり、基地局の送信電力を下げることができなくなってしまう。

電力制御によって受信ＳＩＲをターゲットＳＩＲに追従させることができない場合には、それ以上、基地局の送信電力を上げないように電力制御する必要がある。不要に基地局の送信電力を上げたままにすると、他の移動体端末にとっての干渉になるからである。

本発明のアウタループ電力制御方法では、ターゲットＳＩＲと受信ＳＩＲとの差を検出し、その検出結果に応じて適切なターゲットＳＩＲを設定している。すなわち、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追従できない場合には、通常のアウタループ電力制御におけるターゲットＳＩＲ調整を中止し、ターゲットＳＩＲを適切に下げる（または上げる）ように別のターゲットＳＩＲ調整方法を導入している。

本発明のアウタループ電力制御方法では、上記の方法によって、基地局の送信電力を安定させることが可能となり、他の移動体端末への干渉を減らし（受信品質を正常に保ち）、かつより多くの移動体端末を一つの基地局に収容することが可能になる。

本発明のアウタループ電力制御方法では、上記のような悪循環に陥った場合等、受信ＳＩＲをターゲットＳＩＲまで回復する見込みがない時に、基地局への送信電力アップ要求を抑制する方法を提供している。

これによって、本発明のアウタループ電力制御方法では、上記の方法によって、基地局の送信電力を少数の移動体端末で消費することがなくなり、１基地局の収容台数を向上させることが可能となる。

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、移動体通信網の負荷を軽減することができ、１基地局に収容することができる移動体端末の数を増やすことができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態による移動体端末のアウタループ処理部分の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の実施の形態による移動体端末のアウタループ処理部分はターゲットＳＩＲ可変処理部１６を設けた以外は図６に示す従来のアウタループ処理部分と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は上述した従来のアウタループ処理部分と同様である。

ターゲットＳＩＲ可変処理部１６は予め設定された一定時間以上、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲ１７に追従していないと判定すると、比較測定部１５による通常のアウタループ電力制御をストップし、ターゲットＳＩＲ１７のステップサイズを別のステップサイズに変更する。

また、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６はこの別のステップサイズの状態が予め設定された所定時間維持すると、比較測定部１５による通常のアウタループ電力制御を再開させる。

図２は本発明の実施の形態を適用した場合のターゲットＳＩＲ、受信ＳＩＲの挙動を示す図である。これら図１及び図２を参照して本発明の実施の形態による移動体端末のアウタループ処理部分の動作について説明する。

なんらかの理由で受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追従することができなくなり、例えば２ｄＢの差が出たままＴ１秒時間が経過すると、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６はターゲットＳＩＲ１７のステップサイズを可変に設定する。例えば、次のターゲットＳＩＲ更新時にターゲットＳＩＲを−１ｄＢとし、その次のターゲットＳＩＲ更新時にではターゲットＳＩＲを−０．５ｄＢとするように設定する。

本発明の実施の形態を適用しなかった場合には、図７に示す従来の挙動と同様に、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追従することができなくなってしまい、その間、移動体端末が基地局へ送信電力を上げるように要求し続けてしまう。

これに対し、本発明の実施の形態を適用した場合には、図２に示すように、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追従することとなり、基地局へ過大な電力を要求することがなくなる。

よって、本発明の実施の形態では、ターゲットＳＩＲを徐々に受信ＳＩＲに近づけていくことによって、インナループでの基地局への過剰な電力要求を抑制することができ、他の移動体端末への干渉になっている基地局からの過大な送信電力を抑制することができる。

図３は本発明の一実施例による移動体端末のアウタループ処理部分の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施例による移動体端末のアウタループ処理部分の構成は、上記の図１に示す本発明の実施の形態による移動体端末のアウタループ処理部分と同様の構成となっているので、図１〜図３を参照して本発明の一実施例による移動体端末のアウタループ処理部分の動作について説明する。

比較測定部１５によって通常のアウタループ電力制御（ターゲットＳＩＲのステップサイズは予め決められた固定値）が行われている時（図３ステップＡ１）、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６はある一定時間（Ｔ１秒）以上、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追従していないことを検出すると（図３ステップＡ２）、つまり、
｜（受信ＳＩＲ）−（ターゲットＳＩＲ）｜＞Ｓ０＞０
となったことを検出すると、比較測定部１５による通常のアウタループ電力制御をストップし、ターゲットＳＩＲのステップサイズＳ１を、
Ｓ１＝｛（受信ＳＩＲ）−（ターゲットＳＩＲ）｝／２
とする（図３ステップＡ３）。

その後に、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６はＳ１＝０の状態をＴ２時間維持することができると（図３ステップＡ４）、比較測定部１５による通常のアウタループ電力制御を再開する（図３ステップＡ１）。

上記の式において、「（受信ＳＩＲ）−（ターゲットＳＩＲ）」を２で除算しているのは、急激なターゲットＳＩＲの変化が好ましくないためである。特に、Ｓ０＝１、Ｓ１＝０と設定した場合には、受信ＳＩＲとターゲットＳＩＲ１７との差が１ｄＢ以上になったらターゲットＳＩＲ１７を変化させないという動作になる。この設定でも十分効果のあることが確認されている。

より具体的に説明すると、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６はなんらかの理由で受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追従することができなくなり、例えば２ｄＢの差が出たままＴ１秒時間が経過すると、ターゲットＳＩＲのステップサイズを上記の式のように可変に設定する。

この場合、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６は次のターゲットＳＩＲ更新時にターゲットＳＩＲを−１ｄＢとし、その次のターゲットＳＩＲ更新時にターゲットＳＩＲを−０．５ｄＢとする。

本発明の一実施例によるアウタループ処理を適用しなかった場合には、図７に示す従来の挙動と同様に、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追従することができなくなってしまい、その間、移動体端末が基地局へ送信電力を上げるように要求し続けてしまう。

これに対し、本発明の一実施例によるアウタループ処理を適用した場合には、図２に示すように、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追従することとなり、基地局へ過大な電力を要求することがなくなる。

このように、本実施例では、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６がターゲットＳＩＲを徐々に受信ＳＩＲに近づけていくことによって、インナループでの基地局への過剰な電力要求を抑制することができ、他の移動体端末への干渉になっている基地局からの過大な送信電力を抑制することができる。

図４は本発明の他の実施例による移動体端末のアウタループ処理部分の動作を示すフローチャートである。本発明の他の実施例による移動体端末のアウタループ処理部分の構成は、上記の図１に示す本発明の実施の形態による移動体端末のアウタループ処理部分と同様の構成となっているので、図１と図２と図４とを参照して本発明の他の実施例による移動体端末のアウタループ処理部分の動作について説明する。

比較測定部１５によって通常のアウタループ電力制御（ターゲットＳＩＲのステップサイズは予め決められた固定値）が行われている時（図４ステップＡ１１）、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６はある一定時間（Ｔ１秒）以上、受信ＳＩＲがターゲットＳＩＲに追従していないことを検出すると（図４ステップＡ１２）、つまり、
｜（受信ＳＩＲ）−（ターゲットＳＩＲ）｜＞Ｓ０＞０
となったことを検出すると、比較測定部１５による通常のアウタループ電力制御をストップし、ターゲットＳＩＲのステップサイズＳ１を、
Ｓ１＝｛（受信ＳＩＲ）−（ターゲットＳＩＲ）｝／２
とする（図４ステップＡ１３）。

この後、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６は（受信ＳＩＲ）−（ターゲットＳＩＲ）＜Ｓ０となった場合（図４ステップＡ１４）、ターゲットＳＩＲをＳ１ｄＢ／秒で下げていく（図４ステップＡ１５）。

また、ターゲットＳＩＲ可変処理部１６は（受信ＳＩＲ）−（ターゲットＳＩＲ）＞Ｓ０となった場合（図４ステップＡ１４）、ターゲットＳＩＲをＳ１ｄＢ／秒で上げていく（図４ステップＡ１６）。

ターゲットＳＩＲ可変処理部１６は受信ＳＩＲ＝ターゲットＳＩＲの状態をＴ２時間維持することができると（図４ステップＡ１７）、比較測定部１５による通常のアウタループ電力制御を再開する（図４ステップＡ１１）。

このように、本発明では、基地局の送信電力を不必要に要求しなくなるので、移動体通信網の負荷を軽減することができ、１基地局に収容することができる移動体端末の数を増やすことができる。

尚、本発明では、ターゲットＳＩＲのステップサイズをターゲットＢＬＥＲ（基地局から指定される所要品質）と実際に測定しているＢＬＥＲ（ブロック誤り率）との差によって決定することも可能である。

本発明の実施の形態による移動体端末のアウタループ処理部分の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態を適用した場合のターゲットＳＩＲ、受信ＳＩＲの挙動を示す図である。 本発明の一実施例による移動体端末のアウタループ処理部分の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施例による移動体端末のアウタループ処理部分の動作を示すフローチャートである。 従来の移動体端末のインナループ処理部分の構成を示すブロック図である。 従来の移動体端末のアウタループ処理部分の構成を示すブロック図である。 従来のターゲットＳＩＲ、受信ＳＩＲの挙動を示す図である。

符号の説明

１１ 逆拡散部
１２ Ｒａｋｅ受信部
１３ 長時間品質測定部
１４ ターゲットＢＬＥＲ
１５ 比較測定部
１６ ターゲットＳＩＲ可変処理部
１７ ターゲットＳＩＲ

Claims (6)

1. 移動体端末が、直接電波受けている基地局に対して短時間周期で電力の増減を要求するインナループ処理と、ある程度の長時間平均における品質目標値を基に適切なターゲットＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を決定する所定のアウタループ処理とを行う移動体通信網であって、
   前記移動体端末は、受信ＳＩＲが前記ターゲットＳＩＲに追随できない状態に陥ったかどうかを検出する手段と、前記追随できない状態に陥った時に前記ターゲットＳＩＲを変化させるステップサイズを変更させる手段と、前記追随できない状態から脱したかどうかを検出する手段とを有し、
   前記ステップサイズを変更させる手段は、前記ステップサイズを緩やかに下げることで、前記ターゲットＳＩＲを徐々に前記受信ＳＩＲに近づけていくことを特徴とする移動体通信網。
2. 前記ステップサイズを変更させる手段は、前記所定のアウタループ処理を抑止して前記ステップサイズを変更させることを特徴とする請求項１記載の移動体通信網。
3. 直接電波受けている基地局に対して短時間周期で電力の増減を要求するインナループ処理と、ある程度の長時間平均における品質目標値を基に適切なターゲットＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を決定する所定のアウタループ処理とを行う移動体端末であって、
   受信ＳＩＲが前記ターゲットＳＩＲに追随できない状態に陥ったかどうかを検出する手段と、前記追随できない状態に陥った時に前記ターゲットＳＩＲを変化させるステップサイズを変更させる手段と、前記追随できない状態から脱したかどうかを検出する手段とを有し、
   前記ステップサイズを変更させる手段は、前記ステップサイズを緩やかに下げることで、前記ターゲットＳＩＲを徐々に前記受信ＳＩＲに近づけていくことを特徴とする移動体端末。
4. 前記ステップサイズを変更させる手段は、前記所定のアウタループ処理を抑止して前記ステップサイズを変更させることを特徴とする請求項４記載の移動体端末。
5. 移動体端末が、直接電波受けている基地局に対して短時間周期で電力の増減を要求するインナループ処理と、ある程度の長時間平均における品質目標値を基に適切なターゲットＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を決定する所定のアウタループ処理とを行う移動体通信網のアウタループ電力制御方法であって、
   前記移動体端末側に、受信ＳＩＲが前記ターゲットＳＩＲに追随できない状態に陥ったかどうかを検出するステップと、前記追随できない状態に陥った時に前記ターゲットＳＩＲを変化させるステップサイズを変更させるステップと、前記追随できない状態から脱したかどうかを検出するステップとを有し、
   前記ステップサイズを変更させるステップにおいて、前記ステップサイズを緩やかに下げることで、前記ターゲットＳＩＲを徐々に前記受信ＳＩＲに近づけていくことを特徴とするアウタループ電力制御方法。
6. 前記ステップサイズを変更させるステップにおいて、前記所定のアウタループ処理を抑止して前記ステップサイズを変更させることを特徴とする請求項７記載のアウタループ電力制御方法。

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