JP4763599B2 - 移動無線通信システム用の電力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は通信システム、とりわけユニバーサル通信システム（ＵＭＴＳ）、通信システムでのデータ伝送方法、および基地局システムに関する。

3GPP W-CDMA(FDD)セルラー無線システムの基地局で伝送されたデータは時間連続トラフィック（DCH,CCH）およびバースト状コントロールデータに分割することができる。このコントロールデータはとりわけ同期チャネル(SCH)[2]である。

SCHは、一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）との時分割多重である。伝統的ネットワーク構成は、SCHとP-CCPCHに対して等しい電力（送信電力）を仮定しており、合計電力レベル（「使用チャネルの全送信電力」も意味する）は時間に関して一定である。この状況が図1に示されている。「BS電力」は基地局での送信電力を意味する。CDMAシステム能力はそれ自体の干渉により制限され、この干渉はとりわけ不所望のすべてのユーザおよびコントロールチャネルにより生じる。従って能力は、DCHブロックのエリアを図1のトータルエリアにより割り算した比により決められる。専用ダウンリンクチャネルの送信電力の和(「専用チャネルの送信電力」、「専用ダウンリンクチャネルの全送信電力」も意味する)は1タイムスロット内で規則的に一定である。

現在では、各トラフィックチャネルのDCH電力がスロット全体（タイムスロット）の間、一定であるか、またはスロット内で固定の電力ステップによりランダムな時点で変化することが標準的要求である。この時点がランダムであるのは、多くの種々異なるDCHスロットフォーマットおよび付加的タイムオフセットが各DCHごとにSCH[2]に関連するからである。このことが図1に示されている。

「新しいセルの識別」との関連で、SCHに対してはP-CCPCHと比較して増大した電力レベルが必要であることが認識された。このことは次第に、標準的要求の変化として反映されるようになった([3]、[4]参照)。

図1と図2は破線により、基地局での最大電力増幅器（PA）レベルを示す（「増幅器電力限界」、「最大電力限界」も意味する）。このレベルは基地局の重要な設計パラメータである。なぜならこれは全基地局のコスト、サイズおよび電力消費に重大な影響を及ぼすからである。

現在、3GPP規格により、SCH電力の増大は図2に示されるようにだけ許容されている。送信される電力(「使用チャネルの全送信電力」、「基地局電力増幅器の全出力電力」、「総電力」も意味する)の時間に関しての非連続性が導入された。2つの電力変形オプションが図2に示されている。

左側のオプション1は、全電力を常に「増幅器電力限界」以下に維持する。非連続性によるBS伝送信号のスペクトル歪みは無視できる。しかしシステム能力は甚だしく低下している。なぜなら、全DCH電力(DCHブロックのエリア)が総電力と比較して低減されるからである。

図2の右側のオプション2は、基地局の全平均電力を利用し(「最大平均電力」に相当するすべてのチャネルの合計エリア)、能力損失は比較的小さい。しかしピーク電力が増大し、BS電力増幅器の非線形性のため、伝送信号のスペクトル歪みが発生する。

増大したSCHレベルに対する要求の変化はまったく新しいものである。現在のW-CDMA規格に基づき公知の解決手段が図2に示されている。これは甚だしいシステム能力の損失、または高価で大型で効率の低い電力増幅器を意味する。

前記記載に基づき本発明の課題は、通信システムにおいて信頼性のある同期を可能にする通信システム、データ伝送方法、および基地局システムを提供することである。

この課題は、独立請求項に記載された通信システム、データ伝送方法および基地局システムによって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。方法クレームと基地局システムクレームの、通信システムクレームの従属項に相応するさらなる発展も本発明の枠内である。

専用チャネルの送信電力を低減することは、異なる専用チャネル毎に異なって行うことができ、とりわけ専用チャネルに割り当てられたサービス要求の種々の品質に依存して行うことができる。

各専用チャネルは1つの移動局に関連することができる。複数の専用チャネルが同じ移動局に関連することができる。

各共通チャネルは少なくとも2つの移動局に関連することができる。

もちろん、本発明を所定の部分または通信システムの基地局システム内でだけ実行することも、所定の時間インターバルバイで実行することも本発明の枠内である。

有利には、一次共通コントロール物理チャネル(P-CCPCH)および/または複数の専用チャネル(DCH)および/または同期チャネル（SCH）を含む複数の共通チャネル（P-CCPCH,CCH）が所定の基地局または基地局システムにより実現され、同期チャネル（SCH）の伝送中に低減される専用チャネル（DCH）の送信電力は、基地局または基地局システムにより実現された専用ダウンリンクチャネルの全送信電力である。

もちろん、通信システム内で他の共通チャネルまたは専用チャネルを他の基地局または他の基地局システムにより実現することも本発明の枠内である。これら基地局の1つまたは複数またはすべて、または基地局システムは、同期チャネル（SCH）がこれらの基地局の1つまたは基地局システムにより伝送される間に低減される専用チャネル（DCH）の送信電力が、この基地局または基地局システムにより実現される専用ダウンリンクチャネルの全送信電力であるように構成することもできる。

本発明の実施例の基礎となる技術思想は、すべての物理チャネルの総電力を一定レベルに維持し、DCH電力をSCH伝送の間に、この目的のために低減することである。

トラフィックチャネル削減(SCH伝送中のDCH電力の低減)により得られる利点は：SCH伝送中のトラフィックチャネル削減(SCH伝送中のDCH電力低減)がスロットに沿って総電力を調整することである。このことは(電力の制限された)増幅器のスペクトル特性を改善し、電力増幅器をより安価、より小型、より効率的にする。システム能力の低下は比較的小さい、なぜならDCHトラフィックに割り当てられた総電力が高いからである。

以下、本発明を有利な実施例を用い、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、基地局でのW-CDMA物理チャネルの伝統的電力見積もりを示す図である（従来技術）。
図2は、セルに対する新たな要求に対処した基地局でのW-CDMA物理チャネルの電力分布を示す図である（従来技術）。
図3は、DCH送信電力の低減（トラフィックチャネル削減）を概略的に示す図である。

図3は、基地局の送信増幅器の送信電力（BS電力）を時間について示すものである。

一次共通コントロール物理チャネル(P-CCPH)を含む複数の共通チャネル(P-CCPCH,CCH)の電力が、専用ダウンリンクチャネルの送信電力の和(「専用チャネルの送信電力」も意味する)と同様に示されている（DCH）。これらのチャネルはとりわけ基地局により実現される。

同期チャネル（SCH）の送信電力は、一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPH）の送信電力を上回り、この一次共通コントロール物理チャネルは同期チャネル（SCH）と時分割多重化されて送信される。

専用ダウンリンクチャネルの総送信電力(「専用チャネルの送信電力」も意味する)は同期チャネル（SCH）の送信中に低減される。

通信チャネルは、とりわけユニバーサル移動通信システム（UMTS）でのワイドバンドCDMAシステム（W-CDMA）であり、共通チャネルと専用チャネルは符号多重化されて伝送される。

専用チャネル（DCH）の送信電力の低減は、使用されるチャネルの総送信電力（基地局電力増幅器での総出力電力）が増幅器電力制限を上回らず、有利には実質的に一定であるように行われる。

専用チャネルの送信電力は、同期チャネル（SCH）の伝送中に、同期チャネル（SCH）の送信電力と一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）の送信電力の差によって低減される。

専用チャネル（DCH）の送信電力は、同期チャネル（SCH）の開始時に低減され、専用チャネル（DCH）の送信電力は同期チャネル（SCH）の終了時に増大される。

同期チャネル（SCH）の伝送中の、専用チャネル（DCH）の送信電力の低減は、同期チャネルタイミングについての情報に依存してトリガされる。この情報は有利には基地局の、または基地局に割り当てられたメモリに記憶される。

専用チャネルの送信電力の低減は、使用されるチャネルの総送信電力が実質的に一定であり、同期チャネルの伝送直前、同期チャネルの伝送直後、および同期チャネルの伝送中に増幅器電力制限を上回らないように行われる。

使用されるチャネルの総送信電力を後で、例えばトラフィック要求の低下に基づき変化することも本発明の枠内である。

専用ダウンリンクチャネル（DCH）の総送信電力は同期チャネル（SCH）の伝送中に低減され、とりわけこれにより基地局電力増幅器の総出力電力を最大電力制限より下に維持することができる。

図3に関しては、信号レベル低下がDCHスロットおよびフィールド境界と非同期で発生することに注意すべきである。

以下に基本思想の種々の択一的実施例および変形実施例を示すが、これも本発明の枠内である。
・システムが全負荷されるときと部分負荷されるときとで切り替える：DCH電力の切り捨て（SCH伝送中のDCH電力の低減）は、システムが部分負荷されている場合には中止される：その代わりに、電力バースト和（SCH）によるスペクトル劣化がクリティカルではなく、個別のリンク品質を最適に維持することができる。
・DCHレベルをSCH伝送中に、特定のサービス品質要求または所定のDCHフィールドに依存して選択する。

本発明を実現するための通信システムは１つまたは複数の基地局システムを有し、それらは相互に接続されており、および/または他の通信システムと１つまたは複数の移動交換局を介して接続されている。データはダウンリンクチャネルを介して基地局システムから移動局へ、またアップリンクチャネルを介して移動局から基地局システムへ伝送される。従って移動局間の通信がイネーブルされる。基地局システムはプロセシングユニットを有し、このプロセシングユニットは、一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）と同期チャネル（SCH）が時分割多重で伝送され、専用チャネル（DCH）の送信電力が同期チャネル（SCH）の伝送中に低減されるよう構成されている。
参考文献

図1は、基地局でのW-CDMA物理チャネルの伝統的電力見積もりを示す図である（従来技術）。 図2は、セルに対する新たな要求に対処した基地局でのW-CDMA物理チャネルの電力分布を示す図である（従来技術）。 図3は、DCH送信電力の低減（トラフィックチャネル削減）を概略的に示す図である。

Claims (11)

1. 通信システムが、
   ・一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）を含む複数の共通チャネル（P-CCPCH、CCH）と、
   ・複数の専用チャネル（DCH）と、
   ・１つの同期チャネル（SCH）とを有し、
   ・前記一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）と前記同期チャネル（SCH）は時分割多重方式で伝送され、
   ・前記複数の専用チャネル（DCH）の送信電力が、前記同期チャネル（SCH）の伝送中に低減される通信システムにおいて、
   専用チャネル（DCH）の送信電力の低減は、使用されるチャネルの総送信電力が実質的に一定であるように行われ、
   専用チャネル（DCH）の送信電力は、同期チャネル（SCH）の開始時に低減され、専用チャネル（DCH）の送信電力は同期チャネル（SCH）の終了時に増大される、
   ことを特徴とする通信システム。
2. 請求項１記載の通信システムにおいて、共通チャネルと専用チャネルは符号多重化されて伝送される通信システム。
3. 請求項１または２記載の通信システムにおいて、通信システムはワイドバンドCDMAシステム（W-CDMA）である通信システム。
4. 請求項１から３までのいずれか一項記載の通信システムにおいて、通信システムはユニバーサル移動通信システム（UMTS）である通信システム。
5. 請求項１から４までのいずれか一項記載の通信システムにおいて、専用チャネルの送信電力の低減は、使用されるチャネルの総送信電力が実質的に一定であり、かつ増幅器電力制限を上回らないように行われる通信システム。
6. 請求項１から５までのいずれか一項記載の通信システムにおいて、専用チャネルの送信電力は、同期チャネル（SCH）の伝送の間、同期チャネル（SCH）の送信電力と一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）の送信電力との差によって低減される通信システム。
7. 請求項１から６までのいずれか一項記載の通信システムにおいて、
   同期チャネル（SCH）の伝送中の、専用チャネル（DCH）の送信電力の低減は、同期チャネルタイミングについての情報に依存してトリガされる通信システム。
8. 請求項１から７までのいずれか一項記載の通信システムにおいて、
   専用チャネルの送信電力の低減は、使用されるチャネルの総送信電力が実質的に一定であり、同期チャネルの伝送直前、同期チャネルの伝送直後、および同期チャネルの伝送中に増幅器電力制限を上回らないように行われる通信システム。
9. 請求項１から８までのいずれか一項記載の通信システムにおいて、
   専用ダウンリンクチャネル（DCH）の総送信電力は同期チャネル（SCH）の伝送中に低減され、これにより基地局電力増幅器の総出力電力を最大電力制限より下に維持することができる通信システム。
10. データ通信システムでのデータ伝送方法であって、
    前記通信システムは、
    ・一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）を含む複数の共通チャネル（P-CCPCH、CCH）と、
    ・複数の専用チャネル（DCH）と、
    ・同期チャネル（SCH）とを有し、これにより、
    前記一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）と同期チャネル（SCH）は時分割多重で伝送され、
    専用チャネル（DCH）の送信電力が、同期チャネル（SCH）の伝送中に低減されるデータ伝送方法において、
    専用チャネル（DCH）の送信電力の低減は、使用されるチャネルの総送信電力が実質的に一定であるように行われ、
    専用チャネル（DCH）の送信電力は、同期チャネル（SCH）の開始時に低減され、専用チャネル（DCH）の送信電力は同期チャネル（SCH）の終了時に増大される、
    ことを特徴とするデータ伝送方法。
11. データ通信システムでデータ伝送するための基地局システムであって、
    前記通信システムは、
    ・一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）を含む複数の共通チャネル（P-CCPCH、CCH）と、
    ・複数の専用チャネル（DCH）と、
    ・同期チャネル（SCH）とを有し、
    ・基地局システムは、
    ・前記一次共通コントロール物理チャネル（P-CCPCH）と同期チャネル（SCH）は時分割多重で伝送され、
    専用チャネル（DCH）の送信電力が、同期チャネル（SCH）の伝送中に低減されるように構成されている基地局システムにおいて、
    専用チャネル（DCH）の送信電力の低減は、使用されるチャネルの総送信電力が実質的に一定であるように行われ、
    専用チャネル（DCH）の送信電力は、同期チャネル（SCH）の開始時に低減され、専用チャネル（DCH）の送信電力は同期チャネル（SCH）の終了時に増大される、
    ことを特徴とする基地局システム。

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