JP5827194B2 - ネットワーク装置及び送信電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク装置及び送信電力制御方法に関し、特に直接モードで通信を行うネットワーク装置の送信電力を制御するネットワーク装置及び送信電力制御方法に関する。

欧州通信規格機関(the European Telecommunications Standards Institute：ＥＴＳＩ)により開発されたＩＥＥＥ１３９４規格に基づくハイパーランタイプ２（HYPERLAN type 2）の広帯域無線アクセスネットワークの構成を図３に示す。アクセスポイント（access point：ＡＰ）又は中央制御装置（central controller：ＣＣ）２０は、複数の移動端末装置（mobile terminal：ＭＴ）２１，２２，２３，２４に対し、アップリンク通信（up-link communication）及びダウンリンク通信（down-link communication）を行う。また、移動端末装置２１，２２，２３，２４は、それぞれ互いに直接通信（direct communication）を行うこともでき、この場合、アクセスポイント又は中央制御装置２０は、直接通信を行う移動端末装置、例えば第１の移動端末装置２１と第２の移動端末装置２２にリソースを提供するのみで、実際の通信には参加しない。このような２つ以上の移動端末装置間で行われる直接通信は、直接モード（direct mode）とも呼ばれる。なお、図３においては、様々なネットワーク装置が接続されるＩＥＥＥ１３９４バスを第４の移動端末２４についてのみ例示的に示している。

アクセスポイント又は中央制御装置２０を用いた無線ネットワーク、すなわちアップリンクトラフィック及びダウンリンクトラフィックにおいては、送信電力を制御する手法が知られている。この手法では、アクセスポイント又は中央制御装置２０が自らが使用する送信電力レベルと望ましい受信電力レベルとに関する情報を送信してアップリンクの送信電力を制御する。各移動端末装置２１，２２，２３，２４は、これらの値と、受信信号の信号強度の測定値とに基づいて、自らの送信電力を調整する。これによりアクセスポイント又は中央制御装置２０において一定の受信信号強度が得られる。各移動端末装置２１，２２，２３，２４は、それぞれ他の移動端末装置とは独立して、自らの送信電力を調整する。また、アクセスポイント又は中央制御装置２０の送信電力は、通常、全ての移動端末装置２１，２２，２３，２４において十分な受信信号強度が得られるように選択される。

一方、直接モードでは送信電力の制御は行われておらず、移動端末装置は、最大限の直接通信を確立するために、常に最大の送信電力を使用していた。必要以上に送信電力を高めることは、送信電力の無駄であり、直接モードにおいても、アップリンク及びダウンリンクモードと同様に送信電力を制御する手法の実現が望まれている。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、アップリンク及びダウンリンクモードのみならず、直接モードにおいてもネットワーク装置の送信電力を制御できるネットワーク装置及び送信電力制御方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明に係るネットワーク装置は、他のネットワーク装置から受信した送信電力調整のための推奨値情報に基づいて、送信電力を調整する調整手段と、他のネットワーク装置から受信した送信信号に基づいて他のネットワーク装置の送信電力調整のための推奨値情報を生成する生成手段とを備える。

本発明に係るネットワーク装置は、直接モードで接続された他のネットワーク装置との間で電力制御のための推奨値情報を含むメッセージを交換することにより送信電力を適切に設定する。

また、上述の課題を解決するために、本発明に係るネットワーク装置は、第１のネットワーク装置から上記第２のネットワーク装置にメッセージ信号を送信するステップと、第２のネットワーク装置において、第１のネットワーク装置から送信されたメッセージ信号の信号品質を測定し、第２のネットワーク装置における所定の信号品質と比較し、この比較に基づいて送信電力の調整量を示す第１の推奨値情報を生成し、第２のネットワーク装置から第１のネットワーク装置に第１の推奨値情報を送信するステップと、第１のネットワーク装置において、第２のネットワーク装置から送信されてきた推奨値情報に基づいて送信電力を調整するステップとを有する。

本発明に係る送信電力制御方法によれば、受信側のネットワーク装置が送信側のネットワーク装置に推奨値情報を送り、送信側のネットワーク装置は、この推奨値情報に基づいて送信電力を高く又は低くする。これにより、受信側のネットワーク装置における受信信号の信号強度が最適化される。すなわち、受信側のネットワーク装置は、所望の受信地点において、他のネットワーク装置から送信されてくる信号の信号強度を自ら調整することができる。

最大数の移動端末装置間で直接モードの通信を実現するために必要な適切な送信電力が初期的に使用されているため、本発明に基づくネットワーク装置では最大数の直接モードの通信を確立することができる。

本発明においては、最大の送信電力レベル、又は直接モードで接続されているネットワーク装置間の無線リンク品質が既知である場合には、それに応じたより低い送信電力レベルを最適な送信電力レベルとして用いる。直接モードで接続されているネットワーク装置間の無線リンク品質に関する情報は、ネットワーク内の全てのネットワーク装置間の無線リンク品質を示すネットワークのトポロジマップから入手することができ、あるいは、無線リンクにより接続された相手方のネットワーク装置から直近にメッセージを受信している場合は、この受信信号の品質に基づいて、この無線リンクの品質を判定することもできる。

直接モードで接続された第２のネットワーク装置の送信電力の制御も、第１のネットワーク装置の送信電力の制御と同様な手法により実現される。なお、ここでは、第１のネットワーク装置は、第１のネットワーク装置の送信電力を調整するために第２のネットワーク装置から送信されてきた推奨値情報を示す信号の信号品質を測定し、これに基づいて第２のネットワーク装置の送信電力調整するための推奨値情報を示す信号を第２のネットワーク装置に送信する。

さらに、本発明の好ましい実施の形態においては、ネットワーク装置の送信電力を調整するための推奨値情報をネットワーク装置が受信する毎に、ネットワーク装置は、送信電力の制御を行う。さらに、好ましくは、受信側のネットワーク装置において、受信信号の信号強度と、望ましい信号強度との差分が所定の最大値を超えた場合、受信側のネットワーク装置は送信側のネットワーク装置に推奨値情報を送信する。これにより、外部機器、例えば中央制御装置を使用することなく、ネットワーク装置の送信電力を動的に更新することができる。

本発明は、直接モードをサポートする全ての無線ネットワークに適用されるものであるが、特に、ＩＥＥＥ１３９４規格に基づくハイパーランタイプ２（HYPERLAN type 2）ネットワークに用いて好適である。また、本発明が適用されるネットワーク装置は、移動端末装置であってもアクセスポイント又は中央制御装置であってもよい。

以上のように、本発明に係るネットワーク装置は、他のネットワーク装置から受信した送信電力調整のための推奨値情報に基づいて、送信電力を調整する調整手段と、他のネットワーク装置から受信した送信信号に基づいて他のネットワーク装置の送信電力調整のための推奨値情報を生成する生成手段とを備える。これにより、直接モードにおいて、移動端末の送信電力を適切に制御することができる。また、本発明に係る送信電力制御方法は、第１のネットワーク装置から第２のネットワーク装置にメッセージ信号を送信し、第２のネットワーク装置において、第１のネットワーク装置から送信されたメッセージ信号の信号品質を測定し、第２のネットワーク装置における所定の信号品質と比較し、この比較に基づいて送信電力の調整量を示す第１の推奨値情報を生成し、第２のネットワーク装置から第１のネットワーク装置にこの第１の推奨値情報を送信する送信し、第１のネットワーク装置において、第２のネットワーク装置から送信されてきた推奨値情報に基づいて送信電力を調整する。これにより、直接モードの通信を行う複数のネットワーク装置、例えば移動端末装置間で適切な送信電力の制御を実現することができる。

本発明を適用した移動端末装置の具体的な構成を示すブロック図である。 中央制御装置と２つの移動端末装置間のメッセージの送受信を説明するための図である。 無線ネットワークの構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係るネットワーク装置及び送信電力制御方法について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に基づいて、直接モード（direct mode）で電力制御を行う移動端末装置の具体的な構成を示すブロック図である。この移動端末装置は、アンテナ１を備え、アンテナ１は、送信／受信切換スイッチ２の選択端子に接続している。送信／受信切換スイッチ２の２つの被選択端子は、それぞれこの移動端末装置の送信信号系及び受信信号系に接続している。送信／受信切換スイッチ２の受信信号系側の被選択端子は、受信回路（Ｒｘ）３に接続されている。受信回路３は、受信信号をダウンコンバート及び復調して、受信信号品質測定器５に供給するとともに、受信信号に基づくデータ信号及び制御信号をコントローラ６に供給する。受信信号品質測定器５は、受信回路３から供給される受信信号の信号強度を測定し、得られる受信信号強度信号をコントローラ６に供給する。

送信信号系においては、コントローラ６は、データ信号及び制御信号を送信回路（Ｔｘ）４に供給し、送信回路４は、コントローラ６から供給されるデータ信号及び制御信号を変調、アップコンバート及び所定の信号強度に増幅する。この信号強度は、コントローラ６が生成した信号強度制御信号に基づいて決定される。また、送信回路４は、以上のようにして生成した送信信号を送信／受信切換スイッチ２のもう一方の被選択端子に供給する。これによって、データ信号及び制御信号がアンテナ１から送信される。また、コントローラ６には、ユーザインターフェイス７とメモリ８が双方向に接続されている。さらに、コントローラ６には、後述する直接モード送信電力制御信号デコーダ（direct mode transmit power control decoder）９と直接モード送信電力制御信号エンコーダ（direct mode transmit power control encoder）１０が接続されている。

直接モード送信電力制御信号デコーダ９には、受信回路３からコントローラ６を介して制御信号が供給される。直接モード送信電力制御信号デコーダ９は、供給された制御信号をデコードして、送信電力レベルを変更するための推奨値情報をコントローラ６に供給する。コントローラ６は、この推奨値情報に基づいて、送信に必要な信号強度を決定し、適切な信号強度制御信号を送信回路４に供給する。送信回路４は、この信号強度制御信号に応じて送信電力を変更する。

信号品質測定器５は、上述したように、受信信号の信号強度を測定し、この信号強度を示す信号をコントローラ６に供給する。コントローラ６は、この信号強度と、予め定められている受信回路３における望ましい信号強度との差分を示す差分信号を生成し、この差分信号を直接モード送信電力制御信号エンコーダ１０に供給する。直接モード送信電力制御信号エンコーダ１０は、この差分信号に基づいて、電力制御のための推奨値情報を含む制御信号を生成し、この制御信号をコントローラ６に供給する。コントローラ６は、さらにこの制御信号を送信回路４に供給する。送信回路４は、この制御信号を送信／受信切換スイッチ２及びアンテナ１を介して、直接モードにより接続された相手方の移動端末装置に送信する。相手方の移動端末装置は、上述した方法と同じ方法で送信電力を変更する。

図２は、本発明を適用した送信電力制御方法を説明するためのメッセージのフローを示す図である。第１の移動端末装置１１には、メディアアクセス制御（medium access
control：以下、ＭＡＣという。）識別子ＭＴ＃１が付されている。第２の移動端末装置１２には、ＭＡＣ識別子ＭＴ＃２が付されている。中央制御装置１３には、ＭＡＣ識別子ＣＣが付されている。第１の移動端末装置１１と第２の移動端末装置１２との間で接続が確立されると、中央制御装置１３は、直接モードで相互に接続された移動端末装置１１、１２間で送信電力制御メッセージを交換するためのリソースを提供する。上述したように、これらのメッセージには、主に相手方の移動端末装置に対して、送信電力を所定のレベルまで高く又は低くするための推奨値情報が含まれている。さらに、メッセージに、送信側のＭＡＣ識別子及び受信側のＭＡＣ識別子、すなわちＭＴ＃１、ＭＴ＃２等を含ませてもよく、これにより受信側の移動端末装置は、有効な推奨値情報に対応するリンクを識別することができる。なお、受信側の移動端末装置は、推奨値情報の伝送に用いられているタイムスロットに基づいて、有効な推奨値情報に対応するリンクを識別することもできるので、メッセージには必ずしもＭＡＣ識別子を含める必要はない。また、必要に応じて、送信側の移動端末装置の送信電力レベル及びその望ましい受信電力レベルに関する情報をメッセージに含めてもよい。

図２に示すステップＳ１において、中央制御装置１３が互いに対等な関係にある第１の移動端末装置１１と第２の移動端末装置１２に必要なリソースを提供する。

ステップＳ２において、第１の移動端末装置１１は、第２の移動端末装置１２にメッセージを送信する。このメッセージには、送信電力レベルを調整するための情報は含まれていない。なお、メッセージに、第１の移動端末装置１１の送信電力レベル及びそれ自身の望ましい受信電力レベルに関する情報と、第１の移動端末装置１１及び第２の移動端末装置１２のＭＡＣ識別子を含めてもよい。第１の移動端末装置１１は、このメッセージを、最大送信電力レベルで送信し、あるいは第２の移動端末装置１２に対するリンク品質（link quality）が既知であるときには、それに応じて最大送信電力レベルより低い送信電力で送信する。ネットワーク内の全ての移動端末装置間の無線リンクの品質に関する情報は、例えば中央制御装置１３がネットワーク較正処理において生成したトポロジマップから入手することができる。

第２の移動端末装置１２は、ステップＳ２におけるメッセージを受信し、受信信号の品質を測定し、上述した方法で送信電力レベルを調整するための推奨値情報を生成する。ステップＳ３において、第２の移動端末装置１２は、この推奨値情報を含むメッセージを第１の移動端末装置１１に返信する。なお、このメッセージに、第２の移動端末装置１２の送信電力レベル及びそれ自身の望ましい受信電力レベルに関する情報と、第１の移動端末装置１１及び第２の移動端末装置１２のＭＡＣ識別子を含めてもよい。第１の移動端末装置１１に送信電力を調整させるための推奨値は、例えば特定の値として提供される。第２の移動端末装置１２の送信電力レベルは、第１の移動端末装置１１の送信電力レベルと同等に設定される。

ステップＳ４において、第１の移動端末装置１１は、第２の移動端末装置１２に送信電力レベルを調整させるための推奨値情報を含むメッセージを、第２の移動端末装置１２に送信する。なお、このメッセージに、第１の移動端末装置１１の送信電力レベル及びその望ましい受信電力レベルに関する情報と、第１の移動端末装置１１及び第２の移動端末装置１２のＭＡＣ識別子を含めてもよい。第１移動端末装置１１は、このメッセージを、ステップＳ３において第２の移動端末装置１２から送信されてきた推奨値情報に基づいて調整した送信電力レベルで第２の移動端末装置１２に送信する。

本発明に基づく直接モード送信電力制御用のタイムスロットを各フレームに割り当てるときは、送信電力制御を行うためには３個のフレームが必要である。この間、データを、較正処理の間で決定された送信電力レベルによって送信することができる。

ここで、本発明を適用した送信電力制御方法の変形例を説明する。この変形例では、第２の移動端末装置１２は、第１の移動端末装置１１から受信したメッセージの信号品質と、望ましい受信信号品質とに基づいて適切な送信電力を決定し、ステップＳ３において、この適切な送信電力で第１移動端末装置１１に推奨値情報を含むメッセージを送信する。なお、この変形例では、ステップＳ４は冗長な処理となるため、省略してもよい。しかしながら、第１の移動端末装置１１が雑音の多い環境下に位置し、第２の移動端末装置１２からより強い信号強度で信号が送信されてくる必要があるときには、ステップＳ４を実行して第２の移動端末装置１２の送信電力レベルを調整する必要がある。

好ましくは、直接モードで相互に接続された移動端末装置は、必要と判断する毎に、送信電力レベルを動的に更新する。したがって、各端末装置は、受信信号の信号品質を監視して、移動端末装置が所定の閾値を超える差分を検出したときに、その移動端末装置は、相手方の送信電力レベルを増加又は減少させる推奨値情報のメッセージを相手方の移動端末装置に送信する。この閾値は、例えば必要とされる電力レベルの±３ｄＢである。

本発明が適用される無線ネットワークは、例えばＩＥＥＥ１３９４規格に基づくハイパーランタイプ２（HYPERLAN type 2）に準拠したネットワークである。なお、本発明が適用される無線ネットワークは、この他の規格に基づくネットワークであってもよい。また、本発明が適用されるネットワーク装置は、例えば直接モードにおいて送信電力制御を行う移動端末装置であるが、本発明に基づく送信電力制御を、移動端末装置と中央制御装置又はアクセスポイントとの間で行うようにしてもよい。

上述の具体例において直接モード送信電力制御信号エンコーダ１０により生成され、直接モード送信電力デコーダ９によりデコードされる制御メッセージの交換には、直接モードにおいて無線制御プロトコルメッセージの伝送に使用される専用の制御チャンネルを用いるようにしてもよい。

１ アンテナ、２ 受信／送信切換スイッチ、３ 受信回路、４ 送信回路、５受信信号強度測定器、６ コントローラ、７ ユーザインターフェイス、８メモリ、９ 直接モード送信電力制御信号デコーダ、１０ 直接モード送信電力制御信号エンコーダ

Claims (11)

1. 無線ネットワーク用のネットワーク装置であって、
   中央制御装置からリソース供給メッセージを受信する手段であって、前記リソース供給メッセージは送信電力制御メッセージを交換するためのリソースを前記ネットワーク装置及び他のネットワーク装置に供給する、受信手段と、
   第１のメッセージを前記他のネットワーク装置へ直接送信する手段と、
   第２のメッセージを前記他のネットワーク装置から受信する手段であって、前記第２のメッセージは、前記他のネットワーク装置を識別するための媒体アクセス制御（ＭＡＣ）識別子を含み、前記第２のメッセージは、前記ネットワーク装置のための送信電力の規制のための第１の推奨を含み、前記第１の推奨は、前記第１のメッセージの信号品質及び前記他のネットワーク装置における望ましい受信信号品質に基づく、受信手段と、
   前記他のネットワーク装置から受信された前記第１の推奨に基づいて、前記ネットワーク装置の前記送信電力を調整する手段と、
   前記第２のメッセージの信号品質及び前記他のネットワーク装置から前記ネットワーク装置において受信された望ましい受信信号品質に基づいて、前記他のネットワーク装置のための送信電力の規制のための第２の推奨を生成する手段と、
   前記第２の推奨を前記他のネットワーク装置へ直接送信する手段であって、前記第２の推奨は前記ネットワーク装置を識別するためのＭＡＣ識別子とともに送信される、送信手段と
   を備え、
   前記ネットワーク装置は、受信されたメッセージの信号品質と望ましい受信信号品質との間の差が所定の閾値を超える度に、前記他のネットワーク装置に前記他のネットワーク装置の前記送信電力の増加又は減少を通知するように構成されること
   を特徴とするネットワーク装置。
2. 前記他のネットワーク装置から送信電力制御信号を受信し、前記送信電力制御信号から前記ネットワーク装置の前記送信電力の変更量を示している前記第１の推奨をデコードする送信電力制御デコーダであって、前記送信電力制御信号は前記第２のメッセージに含まれる、送信電力制御デコーダを備える請求項１記載のネットワーク装置。
3. 前記受信したメッセージの信号強度と望ましい受信信号強度との間の差を生成し、及び前記差から送信電力制御信号にエンコードする送信電力制御エンコーダを備える請求項１又は２記載のネットワーク装置。
4. 前記ネットワーク装置は、移動端末装置又は中央制御装置であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のネットワーク装置。
5. 前記ネットワーク装置は、ＩＥＥＥ１３９４に準拠するハイパーランタイプ２ネットワークにて使用されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載のネットワーク装置。
6. 無線ネットワークの第１のネットワーク装置及び第２のネットワーク装置間の送信電力制御を実行するための方法であって、
   中央制御装置から前記第１のネットワーク装置及び前記第２のネットワーク装置へリソース供給メッセージを送信することであって、前記リソース供給メッセージは、送信電力制御メッセージを交換するためのリソースを前記第１のネットワーク装置及び前記第２のネットワーク装置に供給する、送信することと、
   前記第１のネットワーク装置から前記第２のネットワーク装置へ、第１のメッセージを直接送信することであって、前記第１のメッセージは前記第１のネットワーク装置の送信電力レベル及び望ましい受信電力レベルを含む、送信することと、
   前記第２のネットワーク装置内で、受信した前記第１のメッセージを運んだ信号の信号品質を測定することと、
   前記第２のネットワーク装置内で、前記測定された信号品質を望ましい受信信号品質と比較することと、
   前記比較に基づいて、前記第１のネットワーク装置の送信電力をどのように調整するかを示す第１の推奨を生成し、前記第２のネットワーク装置から前記第１のネットワーク装置へ前記第１の推奨を直接送信することであって、前記第１の推奨は前記第２のネットワーク装置を識別するための媒体アクセス制御（ＭＡＣ）識別子とともに送信される、送信することと、
   前記第２のネットワーク装置から受信された前記第１の推奨に基づいて前記第１のネットワーク装置の前記送信電力を調整することと
   を含み、
   前記第１の推奨は、測定したメッセージの信号品質と望ましい受信信号品質との間の差が所定の閾値を超える度に、前記第２のネットワーク装置から供給されること
   を特徴とする方法。
7. 前記第１のネットワーク装置内で、受信した前記第１の推奨を運んだ信号の信号品質を測定することと、
   前記第１のネットワーク装置内で、前記測定した信号品質を望ましい受信信号品質と比較することと、
   前記比較に基づいて、前記第２のネットワーク装置の送信電力をどのように調整するかを示す第２の推奨を生成し、前記第１のネットワーク装置から前記第２のネットワーク装置へ前記第２の推奨を送信することであって、前記第２の推奨は前記第１のネットワーク装置を識別するためのＭＡＣ識別子とともに送信される、送信することと、
   前記第１のネットワーク装置から受信した前記第２の推奨に基づいて、前記第２のネットワーク装置の前記送信電力を調整することと
   を含む請求項６記載の方法。
8. 前記第１のネットワーク装置から前記第２のネットワーク装置への前記第１の推奨及び／又は前記第１のネットワーク装置のための前記第１の推奨を運ぶ前記信号は、前記第１のネットワーク装置の最大送信電力レベルを有することを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
9. 前記第１のネットワーク装置から前記第２のネットワーク装置への前記第１の推奨及び／又は前記第１のネットワーク装置のための前記第１の推奨を運ぶ前記信号は、前記無線ネットワーク内の各ネットワーク装置の接続品質を示す無線ネットワークのトポロジマップに基づいて決定された送信電力レベルを有することを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
10. 前記第１ネットワーク装置のための前記第１の推奨を運ぶ前記信号は、前記望ましい受信電力レベルと、前記第１のネットワーク装置から前記第２のネットワーク装置に送信された前記第１のメッセージとともに送信された前記第１のネットワーク装置の前記送信電力レベルと、前記第２のネットワーク装置における前記第１のメッセージの受信電力レベルとを示す情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
11. 請求項１乃至５いずれか１項記載のネットワーク装置内で実行されることを特徴とする請求項６乃至１０いずれか１項記載の方法。

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