JPWO2006098440A1 - 送信電力制御方法、移動局、無線基地局及び無線回線制御局 - Google Patents
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Abstract
本発明は、移動局から無線基地局に対して上りユーザデータを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法であって、移動局が、送信バッファに送信すべき上りユーザデータがない場合であっても、定期的に、前記無線基地局に対して制御情報を有する送信データブロック送信する工程と、前記無線基地局が、前記送信データブロックの再送回数を無線回線制御局に対して通知する工程と、前記無線回線制御局が、通知された前記再送回数に基づいて、無線基地局における個別物理制御チャネルの目標SIRを決定して該無線基地局に通知する工程と、前記無線基地局が、通知された前記目標SIRに基づいて、前記移動局における個別物理制御チャネルの送信電力を制御する工程と、前記無線回線制御局が、通知された前記再送回数に基づいて、上りユーザデータチャネルと前記個別物理制御チャネルとの送信振幅比を決定して前記移動局に通知する工程を有する。
Description
本発明は、移動局から無線基地局に対して上りユーザデータを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法、移動局、無線基地局及び無線回線制御局に関する。
従来の移動通信システムでは、無線回線制御局RNCが、移動局UEから無線基地局NodeBに対する上りリンクにおいて、無線基地局NodeBの無線リソースや、上りリンクにおける干渉量や、移動局UEの送信電力や、移動局UEの送信処理性能や、上位のアプリケーションが必要とする伝送速度等を鑑みて、個別チャネルの伝送速度を決定し、レイヤ3(Radio Resource Control Layer)のメッセージによって、移動局UE及び無線基地局NodeBのそれぞれに対して、決定した個別チャネルの伝送速度を通知するように構成されている。
ここで、無線回線制御局RNCは、無線基地局NodeBの上位に存在し、無線基地局NodeBや移動局UEを制御する装置である。
一般的に、データ通信は、音声通話やTV通話と比べて、トラヒックがバースト的に発生することが多く、本来は、データ通信に用いられるチャネルの伝送速度を高速に変更することが望ましい。
しかしながら、無線回線制御局RNCは、図1に示すように、通常、多くの無線基地局NodeBを統括して制御しているため、従来の移動通信システムでは、処理負荷や処理遅延等の理由により、高速な(例えば、1〜100ms程度の)チャネルの伝送速度の変更制御を行うことは困難であるという問題点があった。
また、従来の移動通信システムでは、高速なチャネルの伝送速度の変更制御を行うことができたとしても、装置の実装コストやネットワークの運用コストが大幅に高くなるという問題点があった。
そのため、従来の移動通信システムでは、数100ms〜数sオーダーでのチャネルの伝送速度の変更制御を行うのが通例である。
したがって、従来の移動通信システムでは、図2(a)に示すように、バースト的なデータ送信を行う場合、図2(b)に示すように、低速、高遅延及び低伝送効率を許容してデータを送信するか、又は、図2(c)に示すように、高速通信用の無線リソースを確保して、空き時間の無線帯域リソースや無線基地局NodeBにおけるハードウエアリソースが無駄になるのを許容してデータを送信することとなる。
ただし、図2(b)及び(c)において、縦軸の無線リソースには、上述の無線帯域リソース及びハードウエアリソースの両方が当てはめられるものとする。
そこで、第3世代移動通信システムの国際標準化団体である「3GPP」及び「3GPP2」において、無線リソースを有効利用するために、無線基地局NodeBと移動局UEとの間のレイヤ1及びMACサブレイヤ(レイヤ2)における高速な無線リソース制御方法が検討されてきた。以下、かかる検討又は検討された機能を総称して「上り回線エンハンスメント(EUL:Enhanced Uplink)」と呼ぶこととする。
従来から「上り回線エンハンスメント」の中で検討されてきた無線リソース制御方法は、以下のように大きく3つに分類され得る。以下、かかる無線リソース制御方法について概説する。
第1に、「Time & Rate Control」と呼ばれる無線リソース制御方法が検討されている。
かかる無線リソース制御方法では、無線基地局NodeBが、所定のタイミング毎に、ユーザデータの送信を許可する移動局UE及びユーザデータの伝送速度を決定し、移動局IDと共に、ユーザデータの伝送速度(又は、ユーザデータの最大許容伝送速度)に係る情報を報知する。
そして、無線基地局NodeBによって指定された移動局UEは、指定されたタイミング及び伝送速度(又は、最大許容伝送速度の範囲内)で、ユーザデータの送信を行う。
第2に、「Rate Control per UE」と呼ばれる無線リソース制御方法が検討されている。
かかる無線リソース制御方法では、各移動局UEが、無線基地局NodeBに対して送信すべきユーザデータがあれば当該ユーザデータを送信できるが、当該ユーザデータの最大許容伝送速度に関しては、送信フレーム毎又は複数の送信フレーム毎に、無線基地局NodeBによって決定されて各移動局UEに通知されたものを用いる。
ここで、無線基地局NodeBは、当該最大許容伝送速度を通知する際は、そのタイミングにおける最大許容伝送速度そのもの、若しくは、当該最大許容伝送速度の相対値(例えば、Up/Down/Holdの3値)を通知する。
第3に、「Rate Control per Cell」と呼ばれる無線リソース制御方法が検討されている。
かかる無線リソース制御方法では、無線基地局NodeBが、通信中の移動局UEに共通なユーザデータの伝送速度、又は、当該伝送速度を計算するために必要な情報を報知し、各移動局が、受信した情報に基づいて、ユーザデータの伝送速度を決定する。
「Time & Rate Control」及び「Rate Control per UE」は、理想的には、上りリンクにおける無線容量を改善させるために最も良い制御方法となり得るが、移動局UEのバッファに滞留しているデータ量や移動局UEにおける送信電力等を把握した上で、ユーザデータの伝送速度を割り当てする必要があるため、無線基地局NodeBによる制御負荷が増大するという問題点という問題点があった。
また、これらの無線リソース制御方法では、制御信号のやりとりによるオーバーヘッドが大きくなるという問題点があった。
一方、「Rate Control per Cell」は、無線基地局NodeBが、セルに共通した情報を報知し、各移動局UEが、受信した情報に基づいて、ユーザデータの伝送速度を自律的に求めるため、無線基地局NodeBによる制御負荷が少ないという利点がある。
しかしながら、無線基地局NodeBは、どの移動局UEが、上りリンクにおけるユーザデータを送信してきても受信できるように構成される必要があるため、上りリンクにおける無線容量を有効に利用するためには、無線基地局NodeBの装置規模が増大するという問題点があった。
そこで、例えば、非特許文献1に示すように、移動局UEが、予め通知された初期伝送速度から、所定のルールに従ってユーザデータの伝送速度を増加させていくことで、無線基地局NodeBによる過度な無線容量の割当を防ぎ、結果的に、無線基地局NodeBの装置規模の増大を防ぐ方式(Autonomous ramping法)が提案されている。
かかる方式では、無線基地局NodeBが、各セルにおけるハードウエアリソースや無線リソース(例えば、上りリンクにおける干渉量)に基づいて、最大許容伝送速度(又は、最大許容伝送速度に関するパラメータ。以下、同様。)を決定し、通信中の移動局におけるユーザデータの伝送速度を制御する。以下、ハードウエアリソースに基づく制御方式及び上りリンクにおける干渉量に基づく制御方式について具体的に説明する。
ハードウエアリソースに基づく制御方式では、無線基地局NodeBが、配下のセルに接続している移動局UEに対して、最大許容伝送速度を報知するように構成されている。
無線基地局NodeBは、配下のセルに接続している移動局UEにおけるユーザデータの伝送速度が高くなり、ハードウエアリソースが足りなくなってきた場合には、最大許容伝送速度を低く設定し、ハードウエアリソース不足が生じないようにしている。
一方、無線基地局NodeBは、配下のセルに接続している移動局UEにおけるユーザデータ伝送が終了した場合等、ハードウエアリソースに余裕が出てきた場合には、再び最大許容伝送速度を高く設定する。
また、上りリンクにおける干渉量に基づく制御方式では、無線基地局NodeBが、配下のセルに接続している移動局UEに対して、最大許容伝送速度を報知するように構成されている。
無線基地局NodeBは、配下のセルに接続している移動局UEにおけるユーザデータの伝送速度が高くなり、上りリンクにおける測定干渉量(例えば、ノイズライズ)が許容値(例えば、最大許容ノイズライズ)を超えた場合には、最大許容伝送速度を低く設定し、上りリンクにおける干渉量が許容値内に収まるようにしている(図3参照)。
一方、無線基地局NodeBは、配下のセルに接続している移動局UEにおけるユーザデータ伝送が終了した場合等、上りリンクにおける干渉量(例えば、ノイズライズ)が許容値(例えば、最大許容ノイズライズ)内に収まっており余裕が出ている場合には、再び最大許容伝送速度を高く設定する(図3参照)。
また、図4を参照して、「上り回線エンハンスメント」を用いた移動通信システムにおける送信電力制御について説明する。なお、図4は、かかる送信電力制御の仕組みを簡略化したものであり、RF部やアンテナ部等の本発明の説明に必要の無い部分については省略している。
移動局UEの送信部101は、常時、パイロット信号やTPCコマンド等のレイヤ1制御情報がマッピングされている個別物理制御チャネル(DPCCH:Dedicated Physical Control Channel)を送信するように構成されている。
また、移動局UEの送信部101は、送信すべき上りユーザデータの有無や送信機会割当の有無に応じて、当該上りユーザデータやレイヤ2以上の制御情報がマッピングされている個別物理データチャネル(DPDCH:Dedicated Physical Data Channel)又はエンハンスト個別物理データチャネル(E−DPDCH:Enhanced−Dedicated Physical Data Channel)を送信するように構成されている。
無線基地局NodeBのSIR計算部202は、受信した個別物理制御チャネル(DPCCH)の受信信号対干渉電力比(受信SIR)を計算して、設定されている目標SIRと受信SIRとを比較する。
受信SIRが目標SIRよりも大きい場合、無線基地局NodeBの送信部203が、移動局UEに対して「Down」コマンドを送信し、受信SIRが目標SIRを下回る場合、無線基地局NodeBの送信部203が、移動局UEに対して「Up」コマンドを送信するように構成されている。
以上のような一連の動作を「インナーループ送信電力制御」と呼ぶ。
一方、無線回線制御局RNCの受信部301は、エンハンスト個別物理データチャネル(E−DPDCH)(又は個別物理データチャネル(DPDCH))の受信品質を測定するように構成されている。
そして、無線回線制御局RNCの制御部302は、測定結果に基づいて、無線基地局NodeBにおける目標SIRを設定すると共に、移動局UEによって送信されるエンハンスト個別物理データチャネル(E−DPDCH)と個別物理制御チャネル(DPCCH)との送信振幅比(以下、ゲインファクタと呼ぶ)を決定して当該移動局UEに通知するように構成されている。
以上のような一連の動作を「アウターループ送信電力制御」と呼ぶ。
従来の「上り回線エンハンスメント」を用いた移動通信システムでは、「アウターループ送信電力制御」は、移動局UEがソフトハンドオーバ状態に入る際や、移動局UEの移動速度が変わった場合や、建物等により電波が遮られる場合等、様々な無線環境の変動に適応できるように構成されている。
しかしながら、エンハンスト個別物理データチャネル(E−DPDCH)を介して送信すべき上りユーザデータがない場合には、「アウターループ送信電力制御」が行われず「インナーループ送信電力制御」のみが行われるため、伝播環境が変わっても適切なゲインファクタ又は目標SIRを設定することができず、再開時に上りユーザデータを適切な送信電力で送信することができないため、無線品質の劣化が起こる可能性があるという問題点があった。
3GPP TSG RAN R2−042010
3GPP TSG RAN R2−042010
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、移動局の送信バッファに送信すべき上りユーザデータが無い場合においても、定期的に、移動局の状態(送信電力の空き具合やバッファの状態等)を格納した制御情報(MACレイヤ制御情報)を有する送信データブロックを生成して無線基地局に送信することによって、アウターループ送信電力制御を定期的に効かせて、送信される送信データブロックがとぎれることによる無線品質劣化を抑えることが可能な移動通信方法、移動局及び基地局を提供することを目的とする。
本発明の第1の特徴は、移動局から無線基地局に対して上りユーザデータを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法であって、前記移動局が、該移動局の送信バッファに送信すべき上りユーザデータがない場合であっても、定期的に、前記無線基地局に対して制御情報を有する送信データブロック送信する工程と、前記無線基地局が、前記送信データブロックの再送回数を無線回線制御局に対して通知する工程と、前記無線回線制御局が、通知された前記再送回数に基づいて、無線基地局における個別物理制御チャネルの目標SIRを決定して該無線基地局に通知する工程と、前記無線基地局が、通知された前記目標SIRに基づいて、前記移動局における個別物理制御チャネルの送信電力を制御する工程と、前記無線回線制御局が、通知された前記再送回数に基づいて、上りユーザデータチャネルと前記個別物理制御チャネルとの送信振幅比を決定して前記移動局に通知する工程を有することを要旨とする。
本発明の第2の特徴は、移動局から無線基地局に対して上りユーザデータチャネルを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法で用いられる移動局であって、送信バッファに送信すべき上りユーザデータがない場合であっても、定期的に、前記無線基地局に対して制御情報を有する送信データブロック送信するように構成されている送信部と、無線回線制御局から通知された上りユーザデータチャネルと個別物理制御チャネルとの送信振幅比と、前記無線基地局によって制御された該個別物理制御チャネルの送信電力とに基づいて、該上りユーザデータチャネルの送信電力を制御するように構成されている制御部とを具備することを要旨とする。
本発明の第3の特徴は、移動局から無線基地局に対して上りユーザデータチャネルを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法で用いられる無線基地局であって、前記移動局によって送信された制御情報を含む送信データブロックの再送回数を無線回線制御局に対して通知するように構成されている通知部と、前記無線回線制御局によって通知された前記無線基地局における個別物理制御チャネルの目標SIRに基づいて、前記移動局における個別物理制御チャネルの送信電力を制御するように構成されている制御部とを具備することを要旨とする。
本発明の第4の特徴は、移動局から無線基地局に対して上りユーザデータを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法で用いられる無線回線制御局であって、前記移動局が、該移動局の送信バッファに送信すべき上りユーザデータがない場合であっても、定期的に、前記無線基地局に対して制御情報を有する送信データブロック送信し、前記無線基地局が、前記送信データブロックの再送回数を無線回線制御局に対して通知した場合に、通知された前記再送回数に基づいて、該無線基地局における個別物理制御チャネルの目標SIRを決定して該無線基地局に通知し、通知された前記再送回数に基づいて、上りユーザデータチャネルと前記個別物理制御チャネルとの送信振幅比を決定して前記移動局に通知するように構成されている通知部を具備することを要旨とする。
次に、図面を参照して、本発明の第1の実施形態に係る伝送速度制御システムについて説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであることに留意すべきである。
(第1の実施形態)
図5乃至図13を参照して、本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムについて説明する。
図5乃至図13を参照して、本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムについて説明する。
図5に示すように、本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムにおける移動局に設けられている移動局無線通信機能部は、バスインターフェース部と、呼処理部と、ベースバンド信号処理部と、RF部とを具備している。
また、図6に示すように、かかるベースバンド信号処理部は、RLC処理部と、MAC−d処理部と、MAC−e処理部と、レイヤ1処理部とを具備している。
また、図7に示すように、かかるMAC−e処理部は、E−TFC選択部と、HARQ処理部とを具備している。
かかるMAC−e処理部は、送信バッファに送信すべき上りユーザデータがない場合であっても、定期的に、前記無線基地局に対して制御情報(MACレイヤ制御情報)を有する送信データブロック送信するように構成されている。
この際、送信バッファに送信すべき上りユーザデータが存在しないため、MAC−e処理部は、送信電力の余剰度合いやバッファ状態等の制御情報を含む制御PDU(送信データブロック)を生成し、予め通知されている最小の送信ブロックサイズ(TBS:Transport Block Size)になるまでパディングを行って送信を行う。
また、MAC−e処理部は、無線回線制御局RNCから通知された上りユーザデータチャネル(E−DPDCH)と個別物理制御チャネル(DPCCH)との送信振幅比(ゲインファクタ)と、無線基地局によって制御された個別物理制御チャネルの送信電力とに基づいて、当該上りユーザデータチャネルの送信電力を制御するように構成されている。
図8に示すように、本発明の第1の実施形態に係る伝送速度制御システムにおける無線基地局(各セルに対応)は、HWYインターフェースと、ベースバンド信号処理部と、呼制御部と、送受信部と、アンプ部とを具備している。
また、図9に示すように、かかるベースバンド信号処理部は、MAC−eおよびレイヤ1処理部を具備している。ここで、図10に、本発明に関連するMAC−eおよびレイヤ1処理部(上り処理部)の具体的な構成例を示す。
図10に示すように、送受信部から送信された上りデータは、各RAKE部へ転送される。
DPCCH RAKE部が、DPCCHの逆拡散やRAKE合成を行い、SIR測定部が、DPCCHのパイロット部分を用いてSIR測定を行い、SIR比較部が、測定されたSIRと目標SIRとを比較する。
SIR比較部は、比較した結果に基づいて、「Up」または「Down」のTPCコマンドを下りリンクで送信するように、ベースバンド信号処理部の下り処理部へ指示する。
また、SIR比較部は、HWYインターフェースを介して無線回線制御局RNCへ接続されており、無線回線制御局RNCから目標SIRが指定される。
すなわち、無線基地局は、無線回線制御局RNCによって通知された無線基地局における個別物理制御チャネルの目標SIRに基づいて、移動局における個別物理制御チャネルの送信電力を制御する。
また、図11に示すように、MAC−eおよびレイヤ1処理部におけるMAC−e機能部は、HARQ処理部と、スケジューリング部と、受信処理命令部とを具備している。
ここで、HARQ処理部は、移動局によって送信された制御情報を含む送信データブロックの再送回数を無線回線制御局に対して通知するように構成されている。
具体的には、HARQ処理部は、復号した結果が「CRC NG」だった場合は、下りリンクを介してNackを送り、HARQバッファに受信軟判定情報を格納し、「CRC OK」だった場合には、下りリンクを介してAckを送信すると同時に、「CRC OK」となった再送回数を、無線回線制御局RNCに通知し、無線回線制御局RNCでは、通知した再送回数に基づいて無線基地局における個別物理制御チャネル(DPCCH)の目標SIRや上りユーザデータチャネル(E−DPDCH)とDPCCHの送信振幅比を決定して無線基地局に通知する。
図12に示すように、無線回線制御局は、無線基地局IF部と、交換局IF部と、メディア信号処理部と、MACレイヤ処理部と、呼制御部と、RLCレイヤ処理部と、アウターループ送信電力制御部とを具備している。
アウターループ送信電力制御部は、無線基地局から受信する上りユーザデータと、CRC結果に従う再送回数に基づいて、目標SIRやゲインファクタを決定する。
すなわち、CRC結果がNGで再送回数が大きい場合には、目標SIRを高く設定するように、無線基地局に指示する。または、ゲインファクタを高く設定するように、無線基地局および移動局に指示する。
以上、本発明を実施例により詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本願中に説明した実施例に限定されるものではないということは明らかである。本発明の装置は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本願の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
以上説明したように、本発明によれば、移動局の送信バッファに送信すべき上りユーザデータが無い場合においても、定期的に、移動局の状態(送信電力の空き具合やバッファの状態など)を格納したMACレイヤ制御情報を有する送信データブロックを生成して無線基地局に送信することによって、アウターループ送信電力制御を定期的に効かせて、送信される送信データブロックがとぎれることによる無線品質劣化を抑えることが可能な移動通信方法、移動局及び基地局を提供することを目的とする。
Claims (4)
- 移動局から無線基地局に対して上りユーザデータを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法であって、
前記移動局が、該移動局の送信バッファに送信すべき上りユーザデータがない場合であっても、定期的に、前記無線基地局に対して制御情報を有する送信データブロック送信する工程と、
前記無線基地局が、前記送信データブロックの再送回数を無線回線制御局に対して通知する工程と、
前記無線回線制御局が、通知された前記再送回数に基づいて、無線基地局における個別物理制御チャネルの目標SIRを決定して該無線基地局に通知する工程と、
前記無線基地局が、通知された前記目標SIRに基づいて、前記移動局における個別物理制御チャネルの送信電力を制御する工程と、
前記無線回線制御局が、通知された前記再送回数に基づいて、上りユーザデータチャネルと前記個別物理制御チャネルとの送信振幅比を決定して前記移動局に通知する工程を有することを特徴とする送信電力制御方法。 - 移動局から無線基地局に対して上りユーザデータチャネルを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法で用いられる移動局であって、
送信バッファに送信すべき上りユーザデータがない場合であっても、定期的に、前記無線基地局に対して制御情報を有する送信データブロック送信するように構成されている送信部と、
無線回線制御局から通知された上りユーザデータチャネルと個別物理制御チャネルとの送信振幅比と、前記無線基地局によって制御された該個別物理制御チャネルの送信電力とに基づいて、該上りユーザデータチャネルの送信電力を制御するように構成されている制御部とを具備することを特徴とする移動局。 - 移動局から無線基地局に対して上りユーザデータチャネルを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法で用いられる無線基地局であって、
前記移動局によって送信された制御情報を含む送信データブロックの再送回数を無線回線制御局に対して通知するように構成されている通知部と、
前記無線回線制御局によって通知された前記無線基地局における個別物理制御チャネルの目標SIRに基づいて、前記移動局における個別物理制御チャネルの送信電力を制御するように構成されている制御部とを具備することを特徴とする無線基地局。 - 移動局から無線基地局に対して上りユーザデータを送信するための上りユーザデータチャネルの送信電力を制御する送信電力制御方法で用いられる無線回線制御局であって、
前記移動局が、該移動局の送信バッファに送信すべき上りユーザデータがない場合であっても、定期的に、前記無線基地局に対して制御情報を有する送信データブロック送信し、前記無線基地局が、前記送信データブロックの再送回数を無線回線制御局に対して通知した場合に、通知された前記再送回数に基づいて、該無線基地局における個別物理制御チャネルの目標SIRを決定して該無線基地局に通知し、通知された前記再送回数に基づいて、上りユーザデータチャネルと前記個別物理制御チャネルとの送信振幅比を決定して前記移動局に通知するように構成されている通知部を具備することを特徴とする無線回線制御局。
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