JP4595912B2 - 送信電力制御システム、制御方法及び基地局並びに移動局 - Google Patents

Description

本発明は送信電力制御システム、制御方法及び基地局並びに移動局に関し、特にセルラ通信システムにおけるソフトハンドオーバ時に、複数の基地局からある１つの移動局に対する送信電力のバランス調整を行う場合のバランス調整開始タイミングの決定方式に関する。

符号分割多重方式のセルラシステムでは多数の回線が同一の周波数を用いているので、ある回線の信号の受信電力（希望波電力）は、他の回線に対しては妨害となる干渉波電力となる。従って、移動局が送信して基地局が受信する上り回線においては、希望波電力が所定値以上となると、干渉波電力が増加するため、回線内容量が減少する。これを防ぐため、移動局の送信電力を厳しく制御する必要がある。上り回線の送信電力制御は、基地局が希望波電力を測定して、それを制御目標値と比較して、希望波電力が大きい場合には移動局に対して上り回線の送信電力（以下「上り送信電力」とも呼ぶ。）を減少させる上り制御命令を送信し、希望波電力が小さい場合には移動局に対して上り送信電力を増加させる上り制御命令を送信する。そして、移動局はその上り制御命令に従って上り送信電力を増減させる。この送信電力制御における上り制御命令の送信は、基地局から移動局へ送信する下り回線を用いる。

一方、下り回線においても、希望波電力と干渉波電力との比が所定量となるように送信電力制御を行うことによって、高い回線容量を実現している。詳述すると、下り回線の送信電力制御では移動局が下り回線の受信品質を測定し、それを制御目標値と比較して、受信品質が制御目標値よりも高い場合には基地局に対して下り回線の送信電力（以下「下り送信電力」とも呼ぶ。）を減少させる下り制御命令を送信し、受信品質が制御目標値よりも低い場合には基地局に対して下り送信電力を増加させる下り制御命令を送信する。そして、基地局はその下り制御命令に従って下り送信電力を増減する。

しかしながら、この方法では、移動局の場所の移動に伴って移動局から基地局までの伝搬損失が急激に増加した場合に、基地局は移動局からの下り制御命令を受信できなくなる。と同時に、移動局においても基地局からの上り制御命令を受信できなくなることがある。このとき、基地局が移動局からの下り制御命令によってのみ下り回線の送信電力を制御する従来の方法では、伝搬損失が増加したままの状態が続くと、基地局が移動局からの下り制御命令を受信できない間は、基地局は下り回線の送信電力を増加させないので、移動局においても基地局からの上り制御命令を受信できなくなる状態となり、上り回線の信号の上り送信電力を増加させることがなく、基地局との間の通信が中断した状態が続くという問題が発生する。

また、一般に、基地局が受信する信号のうち、音声やデータなどのユーザ情報の部分は、受信誤りが瞬間的に発生しても誤り訂正などを行って正確に復号化できるように、比較的長い情報量をまとめて符号化して、復号化の際にも比較的長い時間をかけて長い情報量をまとめて復号化している。

しかし、移動局が高速に移動する場合において、伝搬路の高速なフェージング変動に追従させて受信品質を一定に保つような高速な送信電力制御を行う場合には、たとえユーザ情報を正確に復号化できたとしても、制御命令の判定は瞬時に行う必要があるため、制御命令の判定は誤り訂正などの効果を得ることができず、誤っていることが比較的多い。

このような制御命令の判定誤りは、伝搬損失の増減と関係して発生するため、連続して発生する可能性が比較的高い。そして、制御命令の判定誤りが連続すると、基地局は移動局からの下り制御命令に従って下り回線の信号の下り送信電力を制御できず、移動局において下り回線の信号の受信が正確に行えない状態となる可能性がある。一方、この状態では、移動局においても、下り回線の信号に含まれる基地局からの上り制御命令を受信できないため、上り回線の信号の上り送信電力も制御できなくなる可能性がある。このときには、基地局において上り回線の信号のうち、下り制御命令の判定誤りが多発するだけでなく、さらにユーザ情報も正確に受信できなくなる可能性がある。このような場合にも、基地局と移動局との間の通信が中断した状態が続くという問題が発生する。

また、セルラシステムにおいて、移動局がセル間を移動するとき、その境界付近で複数の基地局と同時に回線を設定しながらセル間で回線を切り替えるソフトハンドオーバという技術がある。この技術は、特に符号分割多重方式を採用しているセルラシステムにおいては重要な技術である。

ソフトハンドオーバ実行中の上り回線の送信電力制御は、上り回線の伝搬損失が最小となる可能性がある全ての基地局の上り制御命令が移動局で受信できるように行うことが重要である。

このため、各基地局からの希望波電力が移動局において等しくなるように下り回線の送信電力を制御する方法が考えられる。しかしこの方法では、移動局までの伝搬損失が大きい基地局は下り送信電力をその分だけ大きく設定するので、干渉波電力が増加し、下り回線の容量が減少する。下り回線の容量の減少を抑える方法として、それぞれの基地局の下り送信電力が互いに等しくなるように制御する方法がある。

この方法では、移動局までの伝搬損失が小さい基地局からの上り制御命令の受信電力が、伝搬損失が大きい基地局からの上り制御命令の受信電力に比べて大きく、その差が大きいときには、伝搬損失が大きい基地局からの上り制御命令の受信に失敗する確率が高くなる。このような場合は、上り回線の送信電力は、伝搬損失が小さい基地局からの上り制御命令によって主に制御されるので、余り問題にならない。一方、伝搬損失の差が小さいときには、両方の基地局に従って上り送信電力を制御することが重要である。このような場合には、それぞれの上り制御命令をほぼ等しい電力で受信できるので、両方の上り制御命令を正確に受信できる確率が高くなる。従って、上り回線の送信電力制御のために、上り回線の伝搬損失が最小となる可能性のある基地局からの上り制御命令を全て受信できることになる。

また、ソフトハンドオーバの実行中は、フェージング変動などによって、移動局からそれぞれの基地局までの伝搬損失の大小が高速に入れ替わった場合に、移動局に対して送信を行う基地局を、それに応じて高速に切り替えなくても、如何なる瞬間においても、伝搬損失が最小となっている基地局が送信を行っている。このとき、基地局の下り送信電力が互いに等しくなければ、伝搬損失が最小になる基地局が切り替わるときに、受信品質が増減するため、受信品質が劣化しやすくなる。しかし、それぞれの基地局の下り送信電力が互いに等しくなっていれば、伝搬損失が最小になる基地局が切り替わっても、受信品質がほぼ一定に保たれるダイバーシチ効果により、受信品質を一層向上させることもできる。

このような下り回線の送信電力制御では、移動局が下り回線の受信品質を測定し、それを制御目標値と比較して、受信品質が制御目標値よりも高い場合には基地局に対して下り送信電力を減少させる下り制御命令を送信し、受信品質が制御目標値よりも低い場合には基地局に対して下り送信電力を増加させる下り制御命令を送信する。ソフトハンドオーバの実行中には、移動局が送信する下り制御命令を複数の基地局が受信する。そして、それぞれの基地局は、その下り制御命令に従って下り送信電力を同じように増加または減少させながら制御する。従って、それぞれの基地局の下り送信電力の初期値が互いに等しければ、同じように増加または減少を繰り返すので、下り制御命令の受信に誤りがなければ、下り送信電力は互いに等しい状態を保ったまま制御されることになる。

しかしながら、この方法では、移動局までの伝搬損失が最も小さい基地局では、移動局からの下り制御命令をほぼ正確に受信できるが、移動局からの伝搬損失が大きい基地局では、下り制御命令の電信電力が小さいために移動局からの下り制御命令の受信に失敗することが多くなる。従って、それぞれの基地局の下り送信電力を互いに等しく保つことができなくなる。

そこで、ソフトハンドオーバ実行中に、それぞれの基地局において下り制御命令の受信に誤りが生じても、各基地局が互いにほぼ等しい電力で送信できる様にして、高い回線容量が得られる様にしたセルラ通信システムにおける送信電力制御方法が、特許文献１に提案されている。

図６にそのセルラシ通信ステムの概略構成が示されている。図６において、サービスエリアが第１および第２のセル１１，１２に分割されており、第１および第２のセルには、それぞれ、第１および第２の基地局（＃１）２１，２２（＃２）が配置されると共に、第１および第２の移動局６１，６２が存在する。第１および第２の基地局２１，２２は共通の制御局７１に接続されており、制御局７１は更に他の制御局からなる通信網（図示せず）に接続されている。尚、図示しないが、このセルラ通信システムは、他に多数の基地局を備えており、各セル内には多数の移動局が存在するものとする。

第１および第２の基地局２１，２２はそれぞれ一定の送信電力で第１および第２のパイロット信号３１，３２を送信する。各移動局６１，６２は、パイロット信号の電力を測定するためのＳＩＲ（希望波と干渉電力との比）測定器を備えており、第１および第２のパイロット信号３１，３２の受信電力をそれぞれ測定する。移動局は、パイロット信号の測定器を図７に示すような短い時間スロット単位に切り替えて、フレーム毎に複数の基地局のパイロット信号のそれぞれを１回ずつ測定する。図７の例では、１フレームに６スロットあるので、最大６つの基地局からのパイロット信号を測定できる。尚、図６において、４１，４１ａ，４１ｂ，４２は下り回線の信号、５１，５２は上り回線の信号である。

次に、図８を参照して図６に図示したセルラ通信システムにおける下り回線のための送信電力制御について説明する。図８は、ソフトハンドーバの実行中に、基地局が移動局からの下り制御命令を受けて下り回線の下り送信電力を決定するフロー図である。ここでは、下り送信電力Ｐはデシベル値で表されるとする。

尚、基地局が移動局とソフトハンドオーバを開始するとき、その基地局が以前からその移動局に対して送信を行っている主要基地局であれば、下り送信電力Ｐは、その移動局に対する送信電力の直前の値のままとし、その基地局が新たにその移動局に対して送信を開始した補助基地局であれば下り送信電力Ｐを初期値Ｐ０に設定するものとする。また、主要基地局と補助基地局は、制御局７１からソフトハンドオーバを開始するフレーム番号を通知されるものとする。初期値Ｐ０は下り送信電力の制御範囲にある任意の値とする。

先ず、制御局７１より複数基地局間の送信電力バランス制御メッセージが到着すると、基地局はフレームカウンタをＩ＝０にリセットし（ステップＳ２０１）、フレーム毎にＩを＋１する（ステップＳ２０２）。ここで、下り制御命令（ＴＰＣ：Transmission Power Control）は移動局より一定の間隔で通知されるが、この新たに通知された下り制御命令が存在して（ステップＳ２０３）、その下り制御命令が電力増加を指示している場合には（ステップＳ２０４）、下り回線の送信電力Ｐを所定の値△Ｐだけ増加させ（ステップＳ２０５）、下り制御命令が電力減少を指示している場合には、下り回線の送信電力Ｐを所定の値△Ｐだけ減少させる（Ｓ２０６）。

以上の処理Ｓ２０３〜Ｓ２０６が予め定められたバランス調整期間としてのフレーム数Ｎperiodだけ繰り返えされ、その期間が経過した場合、（ステップＳ２０７）すなわちＩ＝Ｎperiodとなった場合には、予め定めた基準電力（目標値や参照値とも称される）Ｃと更新前の下り送信電力Ｐとの差（Ｃ−Ｐ）に係数（１−ｒ）を乗じた値を下り送信電力Ｐに積算して、
Ｐ＝Ｐ＋（１−ｒ）（Ｃ−Ｐ）
とする（ステップＳ２０８）。係数ｒは予め定めた一定値であり、係数ｒは０以上１未満の値とする。また、Ｃは下り送信電力Ｐの最大電力Ｐmax と最小電力Ｐmin との中間電力とする。

もし、更新した送信電力Ｐが最大電力Ｐmax よりも大きい場合には、下り送信電力Ｐを最大電力Ｐmax とし（ステップＳ２０９，Ｓ２１０）、更新した送信電力Ｐが最小電力Ｐmin よりも小さい場合には、下り送信電力Ｐを最小電力Ｐmin とする（ステップＳ２１１，Ｓ２１２）。そして、再びステップＳ２０２より処理を繰り返すのである。

この方法によれば、ソフトハンドオーバを開始した時点では、主要基地局と補助基地局の下り送信電力の初期値が異なるので、主要基地局の下り送信電力Ｐ１と補助基地局の下り送信電力Ｐ２との間には差｜Ｐ１―Ｐ２｜がある。また、１つまたは複数の基地局が下り制御命令の受信に失敗すると、これら下り送信電力Ｐ１とＰ２の差｜Ｐ１―Ｐ２｜が増加することがある。しかし、ステップＳ２０３〜Ｓ２０６の部分の制御、即ち移動局からの下り制御命令によって下り送信電力を増加または減少させる部分では、それぞれの基地局は、同じ下り制御命令の通知を受けるので、それぞれの基地局がその下り制御命令の受信に失敗しなければ、下り送信電力Ｐ１とＰ２を同じように増加または減少させるので、これら下り送信電力ＰとＰ２の差｜Ｐ１―Ｐ２｜が変わることはない。

一方、同時にＩ＝Ｎperiodのフレーム数毎に、主要基地局と補助基地局は下り送信電力Ｐ１とＰ２を、それぞれＰ１＋（１−ｒ）（Ｃ−Ｐ１）、Ｐ２＋（１−ｒ）（Ｃ−Ｐ２）と同時に更新するから、これら下り送信電力Ｐ１とＰ２の差｜Ｐ１―Ｐ２｜は、ｒ｜Ｐ１―Ｐ２｜となる。このように、下り送信電力の差｜Ｐ１―Ｐ２｜は、時間Ｎperiod毎にｒ倍になる。そして、係数ｒは１よりも小さいから、新たな下り制御命令の受信誤りによって下り送信電力の差｜Ｐ１―Ｐ２｜が増加しない限り、制御量の差は等比級数的に減少して０に収束する。また、たとえ新たな下り制御命令の受信誤りの発生によって下り送信電力の差｜Ｐ１―Ｐ２｜が増加しても、その差｜Ｐ１―Ｐ２｜を減少させることができる。従って、下り制御命令の受信に失敗しても、基地局の間で下り送信電力に関する情報を互いにやりとりすることなく、下り回線の送信電力Ｐｉ（ｉ＝１，２）を基地局の間で相互にほぼ等しい値に合わせることができる。

すなわち、ステップＳ２０３〜Ｓ２０６の部分での制御で、下り送信電力を増加または減少後、ステップＳ２０７〜Ｓ２１２の部分の制御にて、複数の基地局の下り送信電力の違いを少なくする（バランス調整）と共に、複数の基地局の間で共通に定めた基準電力Ｃに近づくように下り送信電力が更新されることになる。

このように、移動局がソフトハンドオーバの実行中に、それぞれの基地局が移動局に対して、上り回線の送信電力制御の上り制御命令を、基地局の間でほぼ等しい電力で送信するので、それぞれの基地局から移動局までの伝搬損失がほぼ同じで、何れの基地局にも上り回線の伝搬損失が最小となる可能性があるときには、移動局では全ての上り制御命令を受信できる。従って、移動局は、何れの基地局に対しても希望波電力が過剰にならないように上り送信電力を制御できるのである。

また、ソフトハンドオーバの実行中に、フェージング変動などによって、移動局からそれぞれの基地局までの伝搬損失の大小が高速に入れ替わった場合にも、受信品質がほぼ一定に保たれるダイバーシチ効果により、移動局における受信品質を一層向上させることもできるのである。このように、希望波電力が過剰にならないように上り送信電力を制御することにより、上り回線の回線容量が増大し、また、ダイバーシチ効果により、移動局における受信品質を向上できれば、受信品質を一定としたときの下り回線の回線容量が増大することになる。
特開平１１−３４０９１０号公報

この様に、各基地局においては、送信電力のバランス調整期間において、調整量だけ送信電力を減少させるのであるが、この調整量は調整期間の開始時点の送信電力と基準値である参照値Ｃとの差の所定の割合である。この様子を図９（ａ）に示している。図において、Ｐbali（ｉ＝１，２）が調整すべき電力量でありＴ１，Ｔ２，Ｔ３が調整タイミングを示している。なお、図においては、ｒ＝０としてPbali の幅を示している。

各基地局の送信電力は、移動局からの同一送信電力制御命令（ＴＰＣビット）に従って増減するために、送信電力制御命令に受信誤りがなけれは、同じように増減する。このとき、調整期間の開始時点が各基地局で同一タイミングであれば、２つの基地局のうち一方の基地局の送信電力が大きい時（Ｐ１＞Ｐ２）、調整期間の開始時点の送信電力と参照値Ｃとの差Ｐbal も、他方の基地局に比べて大きいために（Ｐbal1＞Ｐbal2）、調整期間には当該一方の送信電力（Ｐ１）を大きく減少させる。この様に、送信電力が大きい基地局が大きく送信電力を減少させることから、基地局間の送信電力の差は小となって、バランス調整がなされることになる。

しかしながら、図９（ｂ）に示す如く、調整期間の開始時点が基地局毎にＴ１、Ｔ１´の様に異なると、送信電力制御命令により送信電力は常時変化しているので、２つの基地局のうち、一方の基地局の送信電力が他方の基地局のそれよりも大きくても（Ｐ１＞Ｐ２）、前者の基地局の調整開始時点Ｔ１が送信電力の比較的小さい瞬間であり、後者の基地局の調整開始時点が送信電力の比較的大きい瞬間であれば、前者よりも後者の基地局の方が、調整期間の開始時点の送信電力と参照値Ｃとの差が大となり（Ｐbal1＜Ｐbal2）、調整期間の送信電力を大きく減少させることになる。そのために、基地局間の送信電力の差が大きくなって電力バランスが困難となる。その結果、基地局間の送信電力の均衡が図れず、回線容量が減少するという問題がある。

この様に、調整期間の開始時点が基地局毎にＴ１，Ｔ１´の様に異なる現象は、制御局７１から各基地局２１，２２への送信電力バランス調整のための制御メッセージが、制御局と基地局間での伝送遅延のばらつきに起因して生するものである。図２（ａ）にかかる従来の電力バランス調整のための制御メッセージの受信タイミングが基地局間で異なる場合の例を示したものである。図２（ａ）では、バランス調整期間としてＮperiod＝２とし、フレーム番号は０〜７の合計８個の番号をとるものとして、これを繰り返すものとしている。この様に、従来例では、電力バランス制御メッセージの受信タイミングの差が以降常に続くので、基地局間でのＰbal の計算タイミングが常時ずれることになって、図９（ｂ）に示した様なＰbal1とＰbal2との逆転現象が生じることになるのである。

本発明の目的は、制御局から基地局間の制御メッセージの伝送遅延のばらつきがあって送信電力バランス調整の開始時点が異なっても、調整期間Ｎperiodを繰返すうちに調整開始タイミングが互いに一致して同期がとれるようになって、基地局間の送信電力の均衡を図って回線容量の増大を可能とした送信電力制御システム、その方法及び基地局並びに移動局を得ることである。

本発明によれば、
複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含むセルラ通信システムにおける送信電力制御システムであって、
前記基地局の各々は、
前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御する手段と、
前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返す手段と、
前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開する手段とを有することを特徴とする送信電力制御システムが得られる。

本発明によれば、
複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含むセルラ通信システムにおける送信電力制御方法であって、
前記基地局の各々において、
前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御するステップと、
前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返すステップと、
前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開するステップとを有することを特徴とする送信電力制御方法が得られる。

本発明によれば、
複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含むセルラ通信システムにおける送信電力制御システムにおける基地局であって、
前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御する手段と、
前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返す手段と、
前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開する手段とを有することを特徴とする基地局が得られる。

本発明によれば、
複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含むセルラ通信システムにおける送信電力制御システムにおける基地局の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御する処理と、
前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返す処理と、
前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開する処理とを有することを特徴とするプログラムが得られる。

本発明によれば、
複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含み、
前記基地局の各々は、
前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御する手段と、
前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返す手段と、
前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開する手段とを有するセルラ通信システムにおける移動局であって、
前記送信電力制御をなす送信電力制御命令を前記基地局へ送信することを特徴とする移動局が得られる。

本発明の作用を述べる。ある移動局が複数の基地局とソフトハンドオーバにある時に、複数の基地局から当該移動局への送信電力のバランス調整を行う場合に、各基地局におけるバランス調整を行うためのバランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基いて定められたフレーム番号から行うよう制御するものである。これにより、制御局からのバランス制御メッセージの受信タイミングが伝送遅延のばらつきに起因して各基地局でずれた場合にも、バランス調整期間を繰り返すうちに互いにバランス調整のためのバランス計算タイミングが、基地局間で同期がとれて、基地局間の送信電力バランスが正確に可能となる。

また、移動局への送信フレームのフレーム番号が最大値から最小値（または最小値から最大値に）不連続に変化する前後で、バランス制御メッセージが各々の基地局に受信されたとき、バランス調整の周期とフレーム総数の関係に起因してバランス調整のタイミングが基地局間でずれることがある。しかし、バランス調整期間の開始をフレームを定める規則と同一の規則により定められたフレームから、前記バランス調整期間を再開することにより、フレーム番号が、最大値から最小値まで戻って繰り返しても、バランス調整期間の開始の候補となるフレーム番号は不変となる。従って、バランス計算タイミング基地局間で同期がとれて、基地局間の送信電力バランスを正確にとることが可能となる。

また、移動局への送信フレームのフレーム番号の総数をＣFN、バランス計算の周期となるバランス調整期間をＮperiodとして、このＮperiodを、ｋ×Ｎperiod＝ＣFNmax （ｋは整数）なる関係を満たすｋが存在する値に選定することにより、フレーム番号が最大値から最小値まで戻って繰り返しても、バランス調整期間の開始の候補となるフレーム番号は不変となる。従って、フレーム番号が最大値から最小値（または、最小値から最大値に）不連続に変化する前後で、バランス制御メッセージが各々の基地局に受信されても、バランス計算タイミングが基地局間で同期がとれて、基地局間の送信電力バランスを正確にとることが可能となる。

本発明によれば、制御局から基地局までの制御信号の伝送遅延にばらつきに起因する制御信号の受信タイミングが異なった場合、最初の調整期間の開始点が相違することはあっても、以降のバランス調整のタイミングは同期がとれることになるので、これにより、基地局間の送信電力のバランスが改善され、回線容量の増加につながるという効果がある。

特に、再開制御を行う発明では、Ｎperiodとしてｋ×ＣFNmax となるようなｋが存在しない値に選定しても、バランス調整のタイミングの同期がとれるため、ＣFNmax の値とは関係なくＮperiodを選定できる。基地局間の送信電力のバランスに対する所定の要求基準を満足するためには、バランス調整の頻度を所定の頻度以上にする必要があるが、ＣFNmax の値とは関係なくNperiod を選定できるため、バランス調整の頻度を所定の頻度以上で最小にできる。このため、バランス調整のタイミングの同期をとる制御の処理を少なくできるという効果がある。

また、Ｎperiodとして、ｋ×Ｎperiod＝ＣFNmax となるようなｋが存在する値に選定する発明では、フレーム総数に限りがある場合でも、再開制御が不要になるので、バランス調整のタイミングの同期をとる制御の処理を少なくできるという効果がある。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例につき説明する。図１は本発明の実施例に使用する基地局の概略構成図であり、システム構成例は図６に示したものと同一であり、また各基地局（＃１）２１及び（＃２）２２から移動局６１への下り回線のフレーム構成は図７の例と同一であって、基地局間で、同一時刻に送信されるフレームのフレーム番号は同一であるものとする。

図１を参照すると、基地局は、アンテナ２０１と、送受信共用部２０２と、受信信号の受信処理を行って受信信号を端子２０７へ出力する受信回路２０３と、下り回線のＳＩＲ測定を行うＳＩＲ測定部２０４と、このＳＩＲ測定結果等を参照して送信電力の制御を行う送信電力制御部２０５と、端子２０８からの送信信号やＳＩＲ測定結果信号を重畳して、送信電力制御部２０５からの制御に応じて増幅制御する送信回路２０６とを含んでいる。また、これ等各部の動作制御をなすためのＣＰＵ（制御装置）２０９と、このＣＰＵの動作制御のためのをプログラムが予め格納された読出し専用の記録媒体（ＲＯＭ）２１０をも含んでいるものとする。

本発明においては、図９（ｂ）で示した如く、制御局７１からの電力バランス制御メッセージが、基地局＃１と＃２とにおいて、Ｔ１やＴ１´の様にずれることに起因する基地局間の送信電力の差が大きくなってバランスしなくなることを防止するものである。そのために、図２（ｂ）の様に、基地局間で電力バランスの調整開始タイミングを同一として、互いに同期をとる様にしている。

尚、図２（ｂ）の例では、フレーム番号ＣFNが０〜７（フレーム（番号）総数をＣFNmax として、ＣFNmax −１＝７）の８フレームで構成され、これが繰り返される場合であり、調整期間をＮperiod＝２としたものが示されている。

これを一般的に表現すれば、次の３つの態様が考えられる。先ず、第一の態様としては、
ｍｏｄ（ＣFN，ｍ×Ｎperiod）＝Ｌ
（但し、ｍは自然数、Ｌは０またはｍ×Ｎperiodより小なる自然数であって全ての基地局に共通とする）となるフレーム番号ＣFNのフレームから、バランス調整期間を開始制御する場合である。すなわち、フレーム番号ＣFNをm ×Ｎperiodで割った余りが“Ｌ”となる様なフレーム番号のフレームで、バランス調整を開始するのである。以降は、Ｎperiod毎にバランス調整がなされることになる。図２（ｂ）の例では、ｍ＝１、Ｌ＝０の場合に相当する。尚、図２では、Ｐbal の計算タイミングはフレ−ムの先頭として示しているが、実際には、これ等フレ−ムの所定タイミング（例えば、Ｓスロット目）としても良いものである。

第二の態様としては、フレーム番号ＣFNをｍ×Ｎperiod進数（ｍは自然数）で表現したとき、その１桁目の数が所定値となるフレームから、バランス調整を開始するのである。以降は、同様にＮperiod毎にバランス調整がなされることになる。図２（ｂ）の例では、ｍ＝１、所定値＝０の場合に相当する。

第三の態様としては、フレーム番号ＣFNがｍ×Ｎperiod＋Ｌとなるフレームからバランス調整を開始するのである。尚、ｍは０または自然数、Ｌは全ての基地局に共通な０または自然数とする。図２（ｂ）の例では、ｍ＝１、Ｌ＝０の場合に相当している。

図３は上述した各態様における基地局の動作を示したフローチャートであり、制御局からの電力バランス制御メッセージの到着（受信）に応答して、図３の制御動作が開始される。先ず、現在のフレーム番号ＣFNを取得し（ステップＳ１１）、フレームカウンタ（特に図示せず）ＩをＩ＝ｍｏｄ（ＣFN，Ｎperiod）に設定する（ステップＳ１２）。そして、図９に示したＰbal ＝（１−ｒ）（Ｃ−Ｐ）を０にリセットする（ステップＳ１３）。尚、図９では、基準値Ｃが各基地局の送信電力Ｐ１，Ｐ２に対して小なるレベルとして描かれており、その場合にはＰbal ＝（１−ｒ）（Ｐ−Ｃ）となるが、本例では、以下基準値Ｃが各基地局の送信電力Ｐ１，Ｐ２よりも大に設定されている場合につき説明する。

次に、スロットカウンタ（特に図示せず）ＪをＪ＝０にリセットして（ステップＳ１４）、ＴＰＣビットの受信待ちとなる（ステップＳ１５）。ＴＰＣビットの受信に応答して、このＴＰＣビットが電力増加命令であれば（ステップＳ１６）、送信電力Ｐが所定量Ｓ１だけ増加制御され（ステップＳ１７）、逆に減少命令であれば、送信電力Ｐが所定量Ｓ１だけ減少制御される（ステップＳ１８）。そして、Ｐbal が所定量Ｓ２よりも大の場合には（ステップＳ１９）、送信電力Ｐが所定量Ｓ２だけ増加制御されると共に（ステップＳ２０）、Ｐbal は所定量Ｓ２だけ減少制御されることになる（ステップＳ２１）。

ステップＳ１９において、Ｐbal が所定量Ｓ２よりも小の場合には、Ｐbal と−Ｓ２との比較がなされ（ステップＳ２２）、−Ｓ２よりも小ならば、Ｐ−Ｓ２の処理がなされると共に（ステップＳ２３）、Ｐbal は所定量Ｓ２だけ増加制御されることになる（ステップＳ２４）。ステップＳ２ｌ、Ｓ２４の後、またステップＳ２２で“ＮＯ”の場合には、スロットカウンタＪが＋１される（ステップＳ２５）。

以上のステップＳ１５〜Ｓ２５の処理が、１フレームを構成するスロット数Ｎslotだけ繰り返されることになる（ステップＳ２６）。Ｎslotだけ繰り返されてＪ＝Ｎslotとなると、フレームカウンタＩが＋１され、次のフレームの処理に移ることになる（ステップＳ２８）。このとき、ＩがＮperiodに等しくなるまで、上記のステップＳ１４〜Ｓ２７の処理が繰り返される。

Ｉ＝Ｎperiodになると、Ｐbal の調整が開始される。すなわち、Ｐbal ＝（１−ｒ）（Ｃ−Ｐ）の計算がなされ（ステップＳ２９）、フレームカウンタＩ＝０のリセットがなされるのである（ステップＳ３０）。そして、再びステップＳ１４へ戻って、次のフレームの最初のスロットＪ＝０から、送信電力制御が開始されることになる。

以上の処理により、各スロット毎におけるＴＰＣビットによる下り回線の各基地局の送信電力の制御がなされつつ、制御局からの電力バランス制御メッセージの伝送遅延によるばらつきに起因する基地局相互間の電力バランスの開始タイミングの同期が図れることになるのである。

図３に示した動作フローは、フレーム番号ＣFNが０〜最大値（ＣFNmax −１）をとり、フレーム総数がＣFNmax 個で繰返される場合（例えば、図２では０〜７の８個のフレーム数が繰返される場合）において、ＣFNmax がＮperiodの整数倍であるときに限り成り立つ動作フローである。しかるに、ＣFNmax がＮperiodの整数倍ではない場合には、例えば、図４に示す様に、基地局＃１のＰbal の計算タイミングが、フレーム番号ＣFN＝４から開始され以後Ｎperiod＝３毎に実行されると、次の０〜７のフレームでは、フレーム番号ＣFN＝２が計算タイミングとなる。このとき、基地局＃２への電力バランス制御メッセージの到着タイミングがフレーム番号ＣFN＝１であれば、この基地局＃２では、フレーム番号ＣFN＝４からＰbal の計算タイミングが開始されることになる。すると、両基地局の計算タイミングの同期がとれなくなり、やはり問題が生ずることになる。

そこで、かかる場合には、基地局＃１において、フレーム番号ＣFNを“０”リセットして、ｍ×Ｎperiod＋Ｌ（ｍは０または自然数、Ｌは全ての基地局に共通な０または自然数）のフレーム番号から、計算タイミングを再開することで、図４に示すように、基地局＃１と＃２との同期がとれることになる。尚、図４の例では、ｍ＝０、Ｌ＝１としている。

このように、前記フレーム番号が最大値から最小値（または最小値から最大値に）不連続に変化するときには、バランス調整期間の開始のフレームを定める規則と同一の規則により定められたフレームから、前記バランス制御期間を再開することで、同期がとれることになる。

このような場合の、基地局の動作フローを図５に示しており、図３の動作フローのステップと同等ステップは同一符号を付して示している。図３と相違する部分についてのみ説明すると、ステップＳ２７の次に、フレーム番号カウンタＣFNを設けて、このフレーム番号カウンタの値を＋１する（ステップＳ３１）。そして、このフレーム番号カウンタの値が最大値ＣFNmax になったか否かを判定し（ステップＳ３２）、この判定の結果が“ＹＥＳ”であれば、フレーム番号カウンタＣFNを“０”リセットするのである（ステップＳ３３）。そして、ステップＳ２９へ移行することになる。

尚、図４，図５の説明では、フレーム番号カウンタの値が昇順の場合であるが、逆に降順の場合にも同様に適用できるものである。

尚、図５においては、ＣFN＝０を含むＮperiodフレーム毎のフレームの最後の電力値Ｐで、Ｐbal を計算するものとして示している。また、図３及び図５の両フローにおいては、Ｐbal はＰbal ＝（１−ｒ）（Ｃ−Ｐ）として計算し、この計算毎にＰbal の更新をなすようにしているが、Ｐbal ＝Ｐbal ＋（１−ｒ）（Ｃ−Ｐ）として、積算する例であっても良いものである。

尚、Ｎperiodとして、ｋ×Ｎperiod＝ＣFNmax となる様な整数ｋが存在する値に選定しておくことにより、上記のフレーム番号カウンタＣFNを“０”リセットする実施例は不要となることは勿論である。この場合、ｋ×Ｎperiod＝ＣFNmax となる様な整数ｋが存在する値に、Ｎperiodを選択するのは基地局で行っても良いが、一般には制御局にて選定され、これが各基地局へ通知されることになる。従って各基地局では、ｍ×Ｎperiod＋Ｌとなるフレームからバランス調整を開始することで、フレーム番号ＣFNが最大値から最小値（または、その逆に最小値から最大値に戻してカウントダウンする場合も含めて）に変化したとしても、以降も両基地局の計算タイミングの同期が可能となる。例えば、ＣFNmax ＝２５６であるときには、Ｎperiodは、１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８、２５６の中から選定することになる。

また、上記図３及び図５の動作フローについては、図１に示したＲＯＭ２１０等の記録媒体に格納されたプログラムをＣＰＵ２０９が読取って実行することで、処理されることになる。制御局における機能ブロック図や動作フローについては、特に示していないが、同様に記録媒体に予め動作制御プログラムを格納してＣＰＵなどによりこれを読み取らせつつ実行させることで、送信電力バランス制御メッセージの送出やＮperiodの選定などの動作が可能であることは明白である。

本発明の実施例の基地局の概略構成図である。 本発明による送信電力バランスの計算タイミングを、従来例との対比で示す図である。 本発明の基地局の一実施例の動作を示すフローであり、ＣFNmax がＮperiodの整数倍であるときのものである。 ＣFNmax がＮperiodの整数倍ではないときの動作例を示す図である。 本発明の基地局の他の実施例の動作を示すフローであり、ＣFNmax がＮperiodの整数倍ではないときのものである。 本発明が適用されるシステム構成図である。 本発明におけるフレーム構成図である。 従来システムにおける基地局動作フロー図である。 制御局からの電力バランス制御メッセージが伝送遅延のばらつきに起因して、基地局間で違ったタイミングで到着したときに、送信電力のバランス調整が良好とはならない場合を説明する図である。

符号の説明

１１，１２ セル
２１，２２ 基地局
６１，６２ 移動局
７１ 制御局
２０１ アンテナ
２０２ 送受信共用回路
２０３ 受信回路
２０４ ＳＩＲ測定部
２０５ 送信電力制御部
２０６ 送信回路
２０９ ＣＰＵ
２１０ ＲＯＭ（記録媒体）

Claims (5)

1. 複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含むセルラ通信システムにおける送信電力制御システムであって、
   前記基地局の各々は、
   前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御する手段と、
   前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返す手段と、
   前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開する手段とを有することを特徴とする送信電力制御システム。
2. 複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含むセルラ通信システムにおける送信電力制御方法であって、
   前記基地局の各々において、
   前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御するステップと、
   前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返すステップと、
   前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開するステップとを有することを特徴とする送信電力制御方法。
3. 複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含むセルラ通信システムにおける送信電力制御システムにおける基地局であって、
   前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御する手段と、
   前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返す手段と、
   前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開する手段とを有することを特徴とする基地局。
4. 複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含むセルラ通信システムにおける送信電力制御システムにおける基地局での送信電力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御する処理と、
   前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返す処理と、
   前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開する処理とを有することを特徴とするプログラム。
5. 複数のセルと、これ等複数のセルにそれぞれ配置された複数の基地局と、これ等セル内を移動する移動局と、これ等複数の基地局に共通に設けられ、これ等基地局から前記移動局への送信電力のバランス調整をなすためのバランス調整期間を含む制御命令を前記基地局へ送出する制御局とを含み、
   前記基地局の各々は、
   前記バランス調整期間の開始を、このバランス調整期間のフレーム数に基づいて定められたフレーム番号から行うよう制御する手段と、
   前記バランス調整期間毎にバランス調整を繰り返す手段と、
   前記移動局への送信フレームのフレーム番号をＣFNとしたとき、ＣFNが０となるフレームで前記バランス調整を再開する手段とを有するセルラ通信システムにおける移動局であって、
   前記送信電力制御をなす送信電力制御命令を前記基地局へ送信することを特徴とする移動局。

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