JP5081981B2 - 多重化率を考慮したアップリンク電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、広帯域無線移動通信システムに係り、特に、送信電力制御に関するものである。

次世代移動通信及び無線送信システムでは、データ転送率及びシステム容量の向上のために、複数のアンテナを用いてデータを転送する多重入出力（ｍｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉ−ｏｕｔｐｕｔ：ＭＩＭＯ）方式が用いられている。

単一ユーザＭＩＭＯ（ｓｉｎｇｌｅ ｕｓｅｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｕｔｐｕｔ）は、２個またはそれ以上のアンテナを有する一つの移動局と２個またはそれ以上のアンテナを有する基地局との間でチャネル行列Ｈを形成する。これに対し、多重ユーザＭＩＭＯまたは協力的ＭＩＭＯ（ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ＭＩＭＯ）は、“１個のアンテナを有する２つ以上の移動局”と“複数個のアンテナを有する１個の基地局”との間でチャネル行列Ｈを形成する。アップリンク協力的ＭＩＭＯの概念が、図１に示されている。この方法の利点は、第一に、移動局の立場では一つの送信経路のみあれば良いので、移動局には１個のパワーアンプのみで足りる。なお、たとえ他の移動局と共にＭＩＭＯで動作していても、一つの移動局は、一つのアンテナで送信をするので、移動局の出力をアンテナ別に分ける必要がなく、一般のＭＩＭＯにおける３ｄＢ電力損害を経験しなくて済む。第二に、上述したように、２個の移動局を適切に選択すると、移動局内に２個のアンテナを設置した場合に比べてより優れたチャネル行列Ｈを得ることができる。

１世代ＭＩＭＯ方式が、基地局と一人のユーザとの間に複数のアンテナを通じて同時に複数個の情報を転送することを仮定するものであれば、多重ユーザＭＩＭＯ方式は、図１及び図２に示すように、基地局と複数のユーザとの間でＭＩＭＯ ＳＭ（ｓｐａｔｉａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のための行列を生成するものである。ＭＩＭＯの基本概念から推考されるように、ＭＩＭＯ ＳＭのためのチャネル特性行列は、行列の内部値同士の相関度が低ければ低いほど好ましい。したがって、多数のユーザを一気に考慮すると、ユーザたちのアンテナ間ではより低い相関度が予想されるので、より優れた形態のチャネル特性行列を得ることができる。

特に、図２で、もし単一ユーザＭＩＭＯしか用いることができないとすれば、基地局は、特定瞬間に任意の移動局と２＊２行列を形成する時に、最も高い転送速度を達成するためにどの移動局と２＊２行列を形成しなければならななのかを決定しなければならない。もし、基地局がＵｓｅｒ−１とＭＩＭＯを形成すると、合計２．５Ｍｂｐｓ（２．０＋０．５）の転送速度を達成すすることができ、Ｕｓｅｒ−２とＭＩＭＯを形成すると、合計２．０Ｍｂｐｓを達成することができ、Ｕｓｅｒ−３とＭＩＭＯを形成すると、１．８Ｍｂｐｓを達成することができる。したがって、基地局は、与えられた瞬間にＵｓｅｒ−１と単一ユーザＭＩＭＯを形成することとなる。

しかしながら、もし多重ユーザＭＩＭＯを用いるとすれば、それぞれ異なる送信アンテナに載せられる信号をそれぞれ異なるユーザに転送される信号と定めることもでき、この場合は、アンテナ＃１には、Ｕｓｅｒ−１に転送される信号を載せ、アンテナ＃２には、Ｕｓｅｒ−２に転送される信号を載せることで、合計３．５Ｍｂｐｓ（２．０＋１．５）の転送速度を達成することができる。

多重ユーザＭＩＭＯシステムでも、特定瞬間に基地局と単一のユーザとの間で得られる転送速度が、すべての組合せの中から最も高い場合には、基地局と単一ユーザとの間でＭＩＭＯが形成されることもできる。したがって、多重ユーザＭＩＭＯが単一ユーザＭＩＭＯよりも広い概念であることが理解できる。

従来技術では、同一のリソース（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）を同時に用いて転送するユーザの数にかからわずに、１人のユーザのみが特定リソースを使用するとされる単一ユーザ電力制御方式を用いてきた。しかし、実際には、多重ユーザＭＩＭＯのように、同一のリソースを多数のユーザが使用する場合が発生しうる。

ところが、無線移動通信システム内で、ユーザ数が増加すると、ユーザから転送される信号の電力の和が大きくなり、その結果、システム内の各通信機器への干渉量が増加することになる。この増加した干渉量は、基地局の受信性能を低下させることにつながる。また、マルチセル環境では、特定セル内で同一リソースを使う移動局の数が増加すると、該特定セルに隣接する隣接セル内における同一リソースを使う移動局への干渉が増加することがある。そこで、同一リソースで多数のユーザが信号を転送する場合には、このような同一リソースを用いた転送における要素を電力制御方式に反映しなければならない。

本発明は、アップリンクで電力制御を行う時に、一つのリソースを２人以上のユーザが使用する多重ユーザＭＩＭＯ方式を考慮に入れることによって、単一ユーザ電力制御方式におけると同一の干渉レベルを維持することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一様相によるマルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法は、同一時間に同一のリソースが割り当てられたユーザの個数に関する情報を受信する段階と、該受信されたユーザの個数に基づいてアップリンク電力制御を行う段階と、を含む。

本発明の他の様相によるマルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法は、一つのアップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数に関する情報を基地局から受信する段階と、該受信された移動局の個数に基づいて電力調整値を算出する段階と、該算出された電力調整値を基準送信電力に加えて上記アップリンク送信電力を決定する段階と、を含み、上記基準送信電力は、上記一つのアップリンク時間−周波数リソースを１個の移動局のみ使用する場合における該１個の移動局の送信電力と同一である。

ここで、２つ以上の移動局がアップリンク時間−周波数リソースを共有するということは、２以上の移動局が同一の時間に同一の周波数を使って信号を転送するということを意味する。また、上記算出された電力調整値を基準送信電力に加える演算は、算出された電力調整値と基準送信電力値ともログスケール（ｌｏｇ ｓｃａｌｅ）で表示された場合を仮定したものである。仮に、算出された電力調整値と基準送信電力値が線形スケール（ｌｉｎｅａｒ ｓｃａｌｅ）で表示された場合には、乗算または除算を用いることができる。

好ましくは、上記算出する段階で、上記電力調整値は−Ｍ（ｄＢ）で与えられ、ここで、Ｍは、上記受信された移動局の個数でありうる。または、上記算出する段階で、上記電力調整値は、上記受信された移動局の個数及びＭＣＳ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）レベルを独立変数として含むジョイント関数（ｊｏｉｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によって算出することができる。 ここで、ジョイント関数とは、その関数のアウトプットが、互いに０または０でない相関関係を有する入力変数の値によって決定されることを意味することができる。

ここで、ジョイント関数とは、その関数のアウトプットが、互いに０または０でない相関関係を有する入力変数の値によって決定されることを意味することができる。

本発明の他の様相による、マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法は、一つのアップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数に関する情報を基地局から受信する段階と、該受信された移動局の個数及び基準送信電力を独立変数として含むジョイント関数によって上記アップリンク送信電力を決定する段階と、を含み、上記基準送信電力は、上記一つのアップリンク時間−周波数リソースを１個の移動局のみ使用する場合における該１個の移動局の送信電力と同一である。

本発明のさらに他の様相によるマルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法は、一つのアップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数を決定する段階と、該決定された移動局の個数が含まれた一つ以上のパラメータに基づいて移動局の送信電力を決定する段階と、該決定された送信電力に関する情報を含む送信電力命令メッセージを生成し、該生成された送信電力命令メッセージを上記移動局に転送する段階と、を含む。

ここで、上記決定された移動局の個数が含まれた一つ以上のパラメータには、基地局における雑音電力レベルまたは干渉信号レベルを含むことができる。この方法は、周期的または非周期的に引き続き繰り返すことができる。

好ましくは、上記転送する段階を、周期的に行うことができる。または、上記送信電力命令メッセージは、上記移動局に対する指定メッセージ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｍｅｓｓａｇｅ）でありうる。または、上記移動局の個数が全周波数バンドにわたって同一の値を有するように決定された場合に、上記送信電力命令メッセージは、ブロードキャストメッセージ（ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｍｅｓｓａｇｅ）でありうる。または、上記移動局の個数を決定する段階で、時点Ｔ１における移動局の個数Ｍ１及び時点Ｔ２における移動局の個数Ｍ２を算出し、該Ｍ１及びＭ２のうち、より最近に算出された移動局の個数を、上記一つのアップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数と決定することができる。

すなわち、上記の方法を数回繰り返すことができるから、上記送信電力メッセージは複数回転送することができる。該転送される送信電力メッセージ間において、同一のリソースを共有する移動局の個数は、２回以上繰り返して決定することができる。この時、送信電力命令メッセージを転送する直前に決定された移動局の個数のみを用いることができる。

本発明のさらに他の様相による、マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法は、基地局で、一つのアップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数を決定して移動局に転送する段階と、上記移動局で、上記移動局の個数を受信して該移動局の個数に基づいて電力調整値を決定する段階と、該決定された電力調整値を基準送信電力値に加えて上記アップリンク送信電力を決定する段階と、を含む。

好ましくは、上記基準送信電力値は、既に送信されたフレームのうち最後のフレームの送信電力でありうる。または、上記基準送信電力値は、上記一つのアップリンク時間−周波数リソースを１個の移動局のみ使用する場合における該１個の移動局の送信電力と同一でありうる。ここで、上記電力調整値は−Ｍ（ｄＢ）で与えられ、ここで、Ｍは上記受信された移動局の個数でありうる。または、上記算出する段階で、上記電力調整値は、上記受信された移動局の個数及びＭＣＳレベルを独立変数として含むジョイント関数（ｊｏｉｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によって算出することができる。
本発明は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法であって、
同一時間に同一のリソースが割り当てられたユーザの個数に関する情報を受信する段階と、
前記受信したユーザの個数に基づいてアップリンク電力制御を行う段階と、
を含む、アップリンク送信電力制御方法。
（項目２）
マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法であって、
アップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数に関する情報を基地局から受信する段階と、
前記受信した移動局の個数に基づいて電力調整値を算出する段階と、
前記算出された電力調整値を基準送信電力に加えて前記アップリンク送信電力を決定する段階と、
を含み、
前記基準送信電力は、前記一つのアップリンク時間−周波数リソースを１個の移動局のみが使用する場合における該１個の移動局の送信電力と同一である、アップリンク送信電力制御方法。
（項目３）
前記算出する段階で、前記電力調整値は−Ｍ（ｄＢ）で与えられ、ここで、Ｍは、前記受信した移動局の個数である、項目２に記載のアップリンク送信電力制御方法。
（項目４）
前記算出する段階で、前記電力調整値は、前記受信した移動局の個数及びＭＣＳ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）レベルを独立変数として含むジョイント関数（ｊｏｉｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によって算出される、項目２に記載のアップリンク送信電力制御方法。
（項目５）
前記基準送信電力は、以前フレームで転送された信号の送信電力と同一である、項目２に記載のアップリンク送信電力制御方法。
（項目６）
マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法であって、
一つのアップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数に関する情報を基地局から受信する段階と、
前記受信した移動局の個数及び基準送信電力を独立変数として含むジョイント関数によって前記アップリンク送信電力を決定する段階と、
を含み、
前記基準送信電力は、前記一つのアップリンク時間−周波数リソースを１個の移動局のみが使用する場合における該１個の移動局の送信電力と同一である、アップリンク送信電力制御方法。
（項目７）
マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法であって、
一つのアップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数を決定する段階と、
前記決定された移動局の個数が含まれた一つ以上のパラメータに基づいて移動局の送信電力を決定する段階と、
前記決定された送信電力に関する情報を含む送信電力命令メッセージを生成し、該生成された送信電力命令メッセージを前記移動局に転送する段階と、を含む、アップリンク送信電力制御方法。
（項目８）
前記転送する段階は、周期的に行われる、項目７に記載のアップリンク送信電力制御方法。
（項目９）
前記送信電力命令メッセージは、前記移動局に対する指定メッセージ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｍｅｓｓａｇｅ）である、項目７に記載のアップリンク送信電力制御方法。
（項目１０）
前記移動局の個数が全周波数バンドにわたって同一の値を有するように決定された場合に、前記送信電力命令メッセージは、ブロードキャストメッセージ（ｂｒｏａｄｃａｓｔ
ｍｅｓｓａｇｅ）である、項目７に記載のアップリンク送信電力制御方法。
（項目１１）
前記移動局の個数を決定する段階で、時点Ｔ１における移動局の個数Ｍ１及び時点Ｔ２における移動局の個数Ｍ２が算出され、前記Ｍ１及び前記Ｍ２のうち、より最近に算出された移動局の個数が、前記一つのアップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数として決定される、項目７に記載のアップリンク送信電力制御方法。
（項目１２）
マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法であって、
基地局で、一つのアップリンク時間−周波数リソースを共有する移動局の個数を決定して移動局に転送する段階と、
前記移動局で、前記移動局の個数を受信し、該移動局の個数に基づいて電力調整値を決定する段階と、
前記決定された電力調整値を基準送信電力値に加えて前記アップリンク送信電力を決定する段階と、
を含む、アップリンク送信電力制御方法。
（項目１３）
前記基準送信電力値は、既に転送されたフレームのうち、最後のフレームの送信電力である、項目１２に記載のアップリンク送信電力制御方法。
（項目１４）
前記基準送信電力値は、前記一つのアップリンク時間−周波数リソースを１個の移動局のみが使用する場合における該１個の移動局の送信電力と同一である、項目１２に記載のアップリンク送信電力制御方法。
（項目１５）
前記電力調整値は、−Ｍ（ｄＢ）で与えられ、ここで、Ｍは、前記受信した移動局の個数である、項目１４に記載のアップリンク送信電力制御方法。

本発明によれば、マルチセル環境の広帯域無線移動通信システムにおいて、同一の時間−周波数リソースを２以上の移動局が共に使用する場合にシステム内の干渉電力を減少させることができる。

アップリンク協力的ＭＩＭＯの概念を示す図である。 ダウンリンク多重ユーザＭＩＭＯシステムの例を示す図である。 安定した電波状態における内部ループ（ｉｎｎｅｒ ｌｏｏｐ）電力制御による端末出力の変化を示す図である。 アップリンク／ダウンリンクＤＣＨのフレーム構造とアップリンク内部ループ電力制御の動作を示す図である。 ダウンリンク内部ループ電力制御の動作を示す図である。 ダウンリンクＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨとの電力割合を示す図である。 外部ループ（ｏｕｔｅｒ ｌｏｏｐ）電力制御によるＥｂ／Ｎｏ値の変化の例を示す図である。 内部ループ及び外部ループ電力制御機能の相関関係を示す図である。 外部ループ電力制御によるターゲットＳＩＲの制御を示す図である。 ＨＳＤＰＡ物理チャネルＨＳ−ＤＰＳＣＨに対する電力割当の二つの方法を示す図である。 電力制御機能間の相関関係を示す図である。 電力制御機能の構成を示す図である。 本発明の一実施例によってシミュレーションした時に得られるＩｏＴレベルを示す図である。 本発明の一実施例によってシミュレーションした時に得られるＩｏＴレベルを示す図である。 本発明の一実施例による、送信電力制御信号の受信及びアップリンク転送との関係を示す図である。 本発明の一実施例による電力制御方法を示す図である。 本発明の一実施例による電力制御方法を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。添付の図面とともに以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのもので、本発明が実施されうる唯一の実施形態を表すためのものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を助けるために具体的な詳細事項を含むが、当業者には、本発明がこのような具体的な詳細事項なしにも実施可能であるということが理解できる。例えば、以下の説明では一定用語を中心に説明するが、これら用語に限定されることはなく、任意の用語で指称される場合にも同一の意味を示すことができる。また、本明細書全体にわたって同一のまたは類似の構成要素については同一の図面符号を使用して説明する。

従来技術では、一つのリソースを一つのユーザ（ｓｉｎｇｌｅ ｕｓｅｒ）のみが使用するとして電力制御を行ってきた。したがって、一つのリソースを２以上のユーザが使用する多重ユーザ多重化方式（ｍｕｌｔｉ ｕｓｅｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）の場合には、干渉レベルが増加して通信性能が劣化する。特に、マルチセル環境では、隣接セルからの電波による干渉によって通信性能が低下することがある。同一のリソースを使用する移動局の数が増えると、その分、隣接セルに及ぶ干渉量も増加し、この場合、干渉による性能低下が大きくなることがある。したがって、多重ユーザ多重化方式を考慮した電力制御が必要である。以下、本文書では一つのユーザを一つの移動局と指称することができる。

すべてのＣＤＭＡ方式は、周波数リソースを效率的に使用するために周波数再使用率（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ｆａｃｔｏｒ）１を使用するので、同一の周波数チャネルを多数の加入者と多数の基地局が同時に共使用することができる。また、ＯＦＤＭＡのような方式においても、協力的ＭＩＭＯまたは多重ユーザＭＩＭＯのような方式を用いる場合には、同一の周波数チャネルを多数のユーザまたは多数の基地局が同時に共使用することができる。このため、同一周波数を使用する同時通話者及び基地局は、お互い干渉を引き起こすことになり、よって、システムの円滑な動作のためには上記干渉を適切に制御しなければならない。

通話者等に同一の品質を保障するという観点から、非同期無線移動通信方式ではＢＬＥＲ（Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）、同期式ではＦＥＲ（Ｆｒａｍｅ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）が品質基準となる。

電力制御は、１）自己基地局通話容量の最大化、２）移動局バッテリー寿命の延長、３）隣接基地局通話容量の最大化、４）均一な通話品質維持、のために行われる。

電力制御は、開ループ（ｏｐｅｎ ｌｏｏｐ）電力制御と閉ループ（ｃｌｏｓｅ ｌｏｏｐ）電力制御とに大別される。

開ループ電力制御において、アップリンクで通話を試みる時に及び基地局の呼出に対する応答を転送する時に、移動局は、受信したダウンリンク信号から基地局と移動局との間の経路減殺を類推することができる。基地局は、このようにして類推された経路減殺、基地局における雑音レベル、基地局における干渉レベルなどに基づいてアップリンク送信出力を決定する。このような方法で移動局出力を可能な限り最小化することによって、アップリンク通話容量及び品質に及ぼす影響を最小化する。

すべての移動局に対して同一のＭＣＳレベル及び同一の帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）が使用されとする時、同期式及び非同期式の開ループ電力制御の両方とも、基地局に近接している移動局は、低い出力で信号を送信し、基地局から遠く離れている移動局は、高い出力で信号を送信する。

同期式ＣＤＭＡにおける開ループ電力制御を数式にすると、下記の通りである。
− ｃｄｍａ ｍｏｂｉｌｅ＿ｔｘ＿ｐｏｗｅｒ ＝ −ＲＳＳＩ ＋ ＰｏｗｅｒＯｆｆｓｅｔ ＋ ＮｏｍＰｗｒ ＋ ＩｎｉＰｗｒ ＋ Ｉｎｉｔ＿ｃｏｏｒｅｃｔｉｏｎ
− ＲＳＳＩ： 移動局に受信されたすべての基地局からの受信強度
− ＰｏｗｅｒＯｆｆｓｅｔ： 周波数と拡散率（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｒａｔｅ）によるアップリンク／ダウンリンク経路減殺（ｐａｔｈ ｌｏｓｓ）補償値
− ＮｏｍＰｗｒ、ＩｎｉＰｗｅｒ： ランダムアクセス（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ）初期出力の重み値（ｗｅｉｇｈｔ）を決定する補償値
− Ｉｎｉｔ＿ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：移動局で測定されたＥｃ／Ｉｏ値によって移動局出力値を補償。

ここで、ＰｏｗｅｒＯｆｆｓｅｔは、周波数及び無線構成（Ｒａｄｉｏ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）によって定義される定数であり、Ｉｎｉｔ＿ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎは、移動局で測定されたＥｃ／Ｉｏ値によって出力を補償するパラメータである。ＮｏｍＰｗｅｒ及びＩｎｉＰｗｒは、運用者（ｏｐｅｒａｔｏｒ）によって指定される任意の補償値（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ）パラメータである。

上記の数式からわかるように、同期式ＣＤＭＡにおける開ループ電力制御は、単に基地局からの距離による受信電力の強度で決定する。しかし、実際には、移動局の受信電力は、通話量によって最大６４ｄＢまで増加する基地局の出力変動や、多数の基地局の信号が重なる地域で受信電力が増加する偏差など、様々な要素によって変わることがある。そして、このような受信電力の変化から、移動局は、基地局との距離が近づいたと誤判断し、開ループ電力制御を行うとい誤りを生じる。また、通話量増加や不特定の雑音によって基地局受信雑音レベルが増加する場合は、移動局の出力をその分増加させて送信しなければならないが、このような状態変化が移動局にはわからず、移動局は適切に出力を増加させることができない。これは、アクセスチャネルプローブ転送（ｃｈａｎｎｅｌ ｐｒｏｂｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）回数を増加させる要因となりうる。すなわち、移動局における受信電力強度だけで基地局との距離を類推する方式は、多くの誤りを生じることになる。

このような誤りの防止の側面で、非同期方式では、より高精度の開ループ電力制御機能を行うために下記の二つの要素を反映する。

第一、基地局出力が通話量によって可変することを考慮して、通話量によらずに一定の出力を維持するＣＰＩＣＨ（ｃｏｍｍｏｎ ｐｉｌｏｔ ｃｈａｎｎｅｌ）出力レベルを全移動局にブロードキャスティングし、移動局では、全体受信電力ではなくＣＰＩＣＨのみの受信コード電力（ＲＳＣＰ： Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ）を測定することで、基地局から移動局までの正確な経路減殺を算出することが可能になる。ＣＰＩＣＨ出力レベルは、ＢＣＨ（物理チャネル基準ではＰ−ＣＣＰＣＨ）のＳＩＢ ５メッセージを通じて繰り返しブロードキャスティングされる。

第二、基地局は、基地局の受信雑音レベルを、ＢＣＨ（Ｐ−ＣＣＰＣＨ）ＳＩＢ ７メッセージを通じて周期的にブロードキャスティングすることで、基地局受信雑音克服のために開ループ電力制御のレベルをどれくらい増加させて送信すべきかを、移動局に知らせる。

このような原理に基づいて決定されたＷＣＤＭＡ開ループ電力制御出力は、下記のように決定される。
− ＲＡＣＨ ｉｎｉｔｉａｌ ｐｏｗｅｒ ＝ Ｐａｔｈ＿ｌｏｓｓ＋ＢＳ＿受信雑音 ＋ ＲＡＣＨ＿Ｔａｒｇｅｔ＿Ｅｃｈｏ
＝ ＰＩＣＨ＿Ｐｗｒ ＲＳＣＰ ＋ ＵＬ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ＋ Ｃｏｎｓｔａｔｎ＿Ｖａｌｕｅ
− ＣＰＩＣＨ＿Ｐｗｒ： ＰＳＣが最も強く受信される基地局のダウンリンクＣＰＩＣＨの出力
− ＲＳＣＰ： Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ、移動局に受信されたＣＰＩＣＨチャネルの受信強度
− ＵＬ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ： 基地局受信端で測定された雑音レベル
− Ｔａｒｇｅｒ＿Ｅｃｈｏ： Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ受信のためのＥｃ／Ｉｏ目標値、Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖａｌｕｅ
ＤＰＣＣＨ Ｉｎｉｔｉａｌ ｐｏｗｅｒ ＝ ＤＰＣＣＨ＿Ｐｏｗｅｒ＿Ｏｆｆｓｅｔ − ＣＰＩＣＨ＿ＲＳＣＰ
ＤＰＣＣＨ＿Ｐｏｗｅｒ＿Ｏｆｆｓｅｔ ＝ Ｒｅｑ．Ｅｂ／Ｎｏ ＋ Ｐｒｉｍａｒｙ ＣＰＩＣＨ Ｔｘ Ｐｏｗｅｒ ＋ ＲＴＷＰ ＋ １０ｌｏｇ（Ｒ／Ｗ） ＋ １０ｌｏｇ（（ＤＰＣＣＨ／ＤＰＤＣＨ）／（１＋ＤＰＣＣＨ／ＤＰＤＣＨ）） ＋ Ｔｘ Ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ - Ｒｘ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｇａｉｎ
− ＤＰＣＣＨ＿Ｐｏｗｅｒ＿Ｏｆｆｓｔ値は、ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＳｅｔｕｐ ｍｅｓｓａｇｅで転送
− ＤＰＤＣＨ ｉｎｉｔｉａｌ ｐｏｗｅｒ ＝ ＤＰＣＣＨ ｐｏｗｅｒ ＊ （β＿ｄ／β＿ｃ）

閉ループ電力制御は、内部ループ（ｉｎｎｅｒ ｌｏｏｐ）電力制御と外部ループ（ｏｕｔｅｒ ｌｏｏｐ）電力制御とに分類される。

内部ループ電力制御は、アップリンクでの通話中に、移動局の出力を基地局が適切に受信可能な最小電力になるように調節することで、アップリンク通話容量を最大化し、他の基地局に及ぶ干渉影響を最小化することである。すなわち、基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）Ｅｂ／ＮｏまたはＳＩＲ値に比べて必要以上にチャネル状態が良好な移動局は、出力レベルを下げるようにし、基準値よりも現在のチャネル状態が良くない移動局は、移動局の最大出力許容値内で出力レベルを上げるようにする。また、電力制御は、移動局のバッテリー寿命を延ばす。内部ループ電力制御はＮｏｄｅ−Ｂと移動局との間で迅速になされることから、速い電力制御（ｆａｓｔ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶ。ダウンリンクで通話中のＤＣＨ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）の出力を最適化することで、ダウンリンク容量を最大化し、他の基地局領域内の移動局に及ぶ干渉影響を最小化する。

アップリンク内部ループ電力制御において、アップリンクＰＤＣＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ）パイロットシンボルのＳＩＮＲ値を測定した基地局で測定されたＳＩＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ／ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）値が、目標ＳＩＮＲ値よりも高いと、ダウンリンクＤＰＣＣＨ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ）のＴＰＣ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｍａｎｄ）命令を用いて移動局出力を下げるように命令をし、逆に、目標ＳＩＮＲ値よりも低いと、移動局出力を上げるように命令をする。ここで、移動局出力に対する制御は、アップリンクＤＰＣＣＨ電力に対する制御とさらに正確に表現することができ、ＤＰＣＣＨの電力は、指定された割合によってＤＰＣＣＨに連動して調整される（図４参照）。

ＤＰＤＣＨ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄａｔａ ｃｈａｎｎｅｌ）とＤＰＣＣＨに対するレベル設定パラメータβ_ｄ／β_ｃ値は、基地局から指定されたり、移動局内部で計算によって設定されたりすることができる。

ＨＳＤＰＡ（ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｐａｃｋｅｔ ａｃｃｅｓｓ）のアップリンクＨＳ−ＤＰＣＣＨの電力も同様、ＤＰＣＣＨに対して指定された割合β_ｈｃ値の割合で連動して調整される。

一つのＤＣＨの１０ｍｓｅｃフレームは１５個のスロットで構成されており、アップリンク電力制御はスロット単位でなされるので、アップリンク内部ループ電力制御は、１，５００回／秒の頻度で行われる。これに対し、同期式における閉ループ電力制御の速度は、８００回／秒になる。

図３は、安定した電波状態における内部ループ（ｉｎｎｅｒ ｌｏｏｐ）電力制御による端末出力の変化を示す図である。

アップリンク電力制御は、完璧に実時間で行われるとはいえず、やや時間遅延を有する閉ループ反応によって行われる。したがって、いくら安定した電波状態であると言っても、移動局の出力は完全に均一にはならず、図３に示すように、一定の周期と一定の変動幅を有する三角波形状の変動を示すことがある。このような変動幅は、閉ループ遅延に起因する一種のジッター（ｊｉｔｔｅｒ）と見なされる。

ダウンリンク内部ループ電力制御において、ダウンリンクＤＣＨ信号を受信した移動局では、ＤＰＣＣＨパイロットシンボルのＳＩＮＲを測定し、測定したＳＩＮＲ値が臨界値以下であれば、自分に割り当てられたダウンリンクＤＰＤＣＨ電力を上げるように命令し、逆に、臨界値以上であればＤＰＤＣＨ電力を下げるように命令する。

図４は、アップリンク／ダウンリンクＤＣＨのフレーム構造とアップリンク内部ループ電力制御の動作を示す図である。

図５は、ダウンリンク内部ループ電力制御の動作を示す図である。

図６は、ダウンリンクＤＰＤＣＨ及びＤＰＣＣＨの電力割合を示す図である。

アップリンク内部ループ電力制御は、アップリンクＤＰＣＣＨのレベルを制御することに比べて、ダウンリンク内部ループ電力制御は、ダウンリンクＤＰＤＣＨのレベルを制御する（図４、図５参照）。ダウンリンクＤＰＣＣＨのＴＦＣＩ（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｆｏｒｍａｔ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、ＴＰＣ、パイロットシンボルのＤＰＤＣＨに対する電力の割合は、図６に示すように、ＰＯ１、ＰＯ２、ＰＯ３パラメータと定義され、運用者によって指定される。

ＨＳＤＰＡのＨＳ−ＤＳＣＨチャネルの場合、振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）にも転送情報が含まれる１６ＱＡＭ変調手法が用いられるサブフレーム区間では、転送情報の含まれた振幅の変化が発生しないように、いかなる電力制御も行われてはいけない。

ダウンリンク電力制御は、運用者によって毎スロット単位で行われたり（ＤＰＣ＿ＭＯＤＥ＝０）、３個のスロット単位で行われたり（ＤＰＣ＿ＭＯＤＥ＝１）するように指定することができる。ハンドオーバー状態にある移動局がＤＰＣ＿ＭＯＤＥ＝１に指定されると、移動局は、アップリンクＤＰＣＣＨのＴＰＣ命令を３つのスロット単位で同一の値として転送させることができる。

通話者が実質的に感じる通話品質の基準は、ＳＩＮＲではなくＢＬＥＲ（ｂｌｏｃｋ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）またはＦＥＲ（ｆｒａｍｅ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）である。このように、ＳＩＮＲのみで内部ループ電力制御をすると、目標ＢＬＥＲ値よりも低すぎるＢＬＥＲ特性を示し、余分の移動局の過多出力により他の通話者の通話品質及び通話容量を低下させたり、逆に、自分の通話品質維持にも問題が生じうる。このように、内部ループ電力制御のＳＩＮＲ基準値を特定の値に固定させずに、電波環境に応じて１０ｍｓｅｃ単位で変化させ、実測されたＢＬＥＲ値を目標ＢＬＥＲ値に維持させる過程を、外部ループ電力制御と言う。

外部ループ電力制御は、ダウンリンク及びアップリンクの両方に適用され、一般に、１秒に数回と、低い頻度で動作が行われる。

図７は、外部ループ（ｏｕｔｅｒ ｌｏｏｐ）電力制御によるＥｂ／Ｎｏ値の変化の例を示す図である。

表１は、通話者の電波状態によってＡＭＲ（ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｕｌｔｉ ｒａｔｅ）音声サービスがＢＬＥＲ １％品質を維持するために要求されるＳＩＮＲ値を表しており、図７は、ＩＴＵ−Ｒ Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ Ａチャネルモデルにおいて、ＡＭＲ音声サービスに対するＢＬＥＲを１％と維持するために外部ループ電力制御機能によって目標Ｅｂ／Ｎｏ値が変化する例を示している。。表１に表すように、同一の通話品質を維持するために要求されるＥｂ／Ｎｏ（または、ＳＩＮＲ）値が、移動局が置かれている電波環境によって変わるため、Ｅ_ｂ／Ｎ_ｏ（または、ＳＩＮＲ）値が電力制御の最終目標になり得ないということがわかる。

図８は、アップリンク外部ループ電力制御の動作原理を説明するための図である。

図９は、外部ループ電力制御によるターゲットＳＩＲの制御を示す図である。

ＳＩＲ＿Ｄｏｗｎ＿Ｓｔｅｐ値とＳＩＲ＿Ｕｐ＿Ｓｔｅｐ値とを組み合わせると、図９のように目標ＢＬＥＲ値を推定することができる。この時、ブロックエラー（ｂｌｏｃｋ ｅｒｒｏｒ）は、外部ループ電力制御のループ遅延値の分ずつ連続して発生する。

例えば、ｌｏｏｐ ｄｅｌａｙ＝０と仮定し（すなわち、イベントが発生すると、実時間的な制御が行われるとし）、ＳＩＲ＿Ｕｐ＿Ｓｔｅｐが５ｄＢ、Ｔａｒｇｅｒ＿ＢＬＥＲ＝１％なら、９９個の良好なフレーム（ｇｏｏｄ ｆｒａｍｅ）と１個の不良なフレーム（ｂａｄ ｆｒａｍｅ）が存在する。したがって、９９個のフレーム区間で５ｄＢの減少（ｄｏｗｎ）がなされるので、Ｄｏｗｎ＿Ｓｔｅｐは５ｄＢ／９９となる。

外部ループ電力制御は、同期式、非同期式とも同一の原理及び動作手続きを有する。

表２及び表３は、アップリンク／ダウンリンクリンク内部ループ電力制御と外部ループ電力制御のために定義されるパラメータの種類と役割について説明している。すべての電力制御の窮極的な目的は、同一の品質のＢＬＥＲの維持にあるから、各種電力制御によるＢＬＥＲ目標値の設定が電力制御動作の始まりとなる。これは、主に、１％または２％に設定される。

ＨＳＤＰＡの物理チャネルであるＨＳ−ＰＤＳＣＨは、ＡＭＣが適用されるチャネルである。したがって、受信移動局の電波状態に応じてＨＳ−ＰＤＳＣＨに用いられる変調手法や有效チャネルコーディング利得を調節して、現在の電波状態が許容する最大のデータ速度を達成するように制御する。すなわち、ＨＳ−ＰＤＳＣＨのレベルは均一に維持されても（電力制御が適用されなくても）、ＡＭＣ機能によって受信機に到着するビットエネルギーは一定に維持されるから、ＡＭＣ機能をダウンリンク電力制御機能に取って代わることができる。

ＨＳＤＰＡ ＡＭＣは、３０ｄＢのダイナミックレンジを有する。したがって、３０ｄＢのチャネル電波状態の変化については一次的にＡＭＣがリンク適応方式として用いられ、この範囲を超える場合には、二次的に電力制御が用いられる。すなわち、ＡＭＣに定義された最も高い変調等級とチャネルコーディングを用いた場合にも、チャネル状態が良さ過ぎると報告された場合は、過度な電力を使っている場合であり、よって、電力制御を通じて出力レベルを下げることになる。

図１０は、ＨＳＤＰＡ物理チャネルＨＳ−ＤＰＳＣＨに対する電力割当の二つの方法を示す図である。

ＨＳ−ＰＤＳＣＨに対する電力割当は、標準規格では明確に定義されていないが、実際の具現では、図１０に説明されたように、ＨＳ−ＤＰＳＣＨ用として一定のＲＦ電力を割り当てる方法、または、既存のＷＣＨＭＡ Ｒｅｌｅａｓｅ ９９をサービスしてから残る基地局ＨＰＡ電力をすべてＨＳ−ＰＤＳＣＨに割り当てる方法があり得る。

ＨＳ−ＰＤＳＣＨの制御情報を転送する物理チャネルであるアップリンクのＨＳ−ＤＰＣＣＨに対する電力制御は、アップリンクＤＰＣＣＨに対する指定された割合で静的に設定される。

アップリンク／ダウンリンクリンクの各種物理チャネルのＲＦ電力レベルは、システム運用者による静的なレベル設定、転送速度によるレベルの変化、動的な電力制御機能などによって変動する。

図１１は、電力制御の具現原理を説明するための図である。

下記のような手順によって電力制御の具現原理が理解できる。

１段階）電力制御の目的は、同一のＢＬＥＲ（または、ＦＥＲ）を達成することにある。したがって、電力制御はターゲットＢＬＥＲを基準に行わねばならない。

２段階）しかし、一つのブロック（フレーム）時間の１０ｍｓｅｃ（同期式は、２０ｍｓｅｃ）の間に電波の受信強度は多重反射波によって極激しく且つ極速く変化するから、ブロック（フレーム）単位の移動局出力制御は無意味になりうる。したがって、これを補完するためには、一つのブロック（フレーム）内においてもチャネル変化によって敏感に動作する速い電力制御が要求され、Ｎｏｄｅ−Ｂでは、受信ターゲットＢＬＥＲを反映する値の一つであるＳＩＮＲ（または、Ｅｂ／Ｎｏ）臨界値を、新しい電力制御の目標値に設定し、内部ループ電力制御を行うこととなる。

３段階）然るに、ＢＬＥＲとＳＩＮＲ臨界値とが常に一致するわけではない。すなわち、通話者の動きによってＢＬＥＲとＳＩＮＲとの相関関係が変化する。したがって、Ｎｏｄｅ−Ｂにおける電力制御目標値であるＳＩＮＲ臨界値は、常に電力制御の最終目標であるターゲットＢＬＥＲに連動して調節することができる。

言い換えると、３ＧＰＰＷ ＣＤＭＡの電力制御は、次のように具現される。ＲＮＣでは、一定時間の間に受信品質を測定し、受信品質が目標値（目標ＢＬＥＲ）に比べて低いと、Ｎｏｄｅ−Ｂにおける目標ＳＩＮＲ値を増加させ、受信品質が目標値に比べて高すぎると、適切に目標ＳＩＮＲ値を減少させる。このように定められた目標ＳＩＮＲ値を満たすために、Ｎｏｄｅ−Ｂでは、高速の内部ループ電力制御が行われる。

図１２は、電力制御種類間の相関関係及び位置を説明するための図である。基本的に、同期式、非同期式とも、動作間の相関関係と位置は同一である。ただし、無線データ転送が重要に認識されなかった同期式ＣＤＭＡＩＳ−９５Ａ，Ｂでは、ダウンリンク電力制御の位置及び構造がやや異なる。

以上の内容は、本発明による電力制御を理解するのに役立つ内容を述べたものであり、この技術分野で実際に具現されている同期式／非同期式システムを例にして説明した。しかし、本発明の特許請求の範囲によって請求されて後述する実施例でサポートされる本発明の内容は、上記のシステムに限定して適用されるものではないということが理解できる。

以上では電力制御の概念を具体的に説明するためにＣＤＭＡシステムを取り上げたが、上述の電力制御の概念は、ＯＦＤＡ／ＯＦＤＭＡシステムにも適用可能である。

ＯＦＤＭは、シンボル間干渉效果を減殺させるために、周波数帯域を複数の直交服搬送波に分割してデータを転送する多重搬送波変調手法である。ＯＦＤＭは、直列に入力されるデータシンボルをＮ個の並列データシンボルに変換し、それぞれ分離されたＮ個の服搬送波（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）に載せて送信する。服搬送波は、周波数次元で直交性を維持するようにする。それぞれの直交チャネルは、相互独立した周波数選択的フェーディング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｆａｄｉｎｇ）を経験するようになり、転送されるシンボルの間隔が長くなり、シンボル間干渉が最小化することができる。直交周波数分割多重接続（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；以下、ＯＦＤＭＡという。）は、ＯＦＤＭを変調方式とするシステムにおいて利用可能な服搬送波の一部を各ユーザに独立して提供して、多重接続を実現する多重接続方法のことを言う。ＯＦＤＭＡは、服搬送波という周波数リソースを各ユーザに提供し、それぞれの周波数リソースは複数のユーザに独立して提供され、互いに重ならないことが一般的である。結局、周波数リソースは、ユーザごとに相互排他的に割り当てられる。したがって、ＯＦＤＭＡでは、ＣＤＭＡとは違い、全体周波数領域を複数のサブバンド（ｓｕｂ−ｂａｎｄ）に分けて処理することができる。

ＯＦＤＭＡシステムにおいても、基地局と端末間の距離による経路損失（ｐａｔｈ−ｌｏｓｓ）及び隣接セルからの干渉によるセル間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を減らすための一つの方法として電力制御手法を用いる。電力制御手法を用いることで、無線通信システムのサービス品質（ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ； ＱｏＳ）をある程度維持しながら最も低い電力レベルでデータを転送するように送信電力を調節することができる。

以下に説明する実施例は、ＯＦＤＭＡシステムに適用することができる。しかし、マルチセル環境において、同一の周波数帯域は、同一時間に共に使用する移動局が複数個があるシステムにも本発明を適用することができる。

＜実施例１＞ 開ループ電力制御
以下、本発明の一実施例によるアップリンク開ループ電力制御において、一つの時間−周波数領域リソースを、１個の移動局が使用する場合と２以上の移動局が同時に使用する場合における電力制御動作方法について説明する。

本実施例によって同一リソースを２以上の移動局が使用する場合に電力を制御する方法は、同時ユーザの数（Ｍ）の関数で表現される電力制御方法とする。この方法によると、基本的に、時間−周波数領域リソースを１個の移動局が使用する場合における電力制御方法で得られる干渉レベルをそのまま維持しながらも、性能低下を防止することができる。

例えば、一つのリソース領域（時間、周波数）で、１個の移動局における一つのアンテナから送信される信号が、基地局の複数のアンテナによって受信される第１方式と、２以上の移動局が同時に信号を転送する第２方式と、があり得る。以下、この明細書（ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）で、第１方式はＳＩ＿ＭＯ方式とすることができる。この場合、第２方式は、ＣＳＭ（ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｓｐａｔｉａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）またはＶＳＭ（ｖｉｒｔｕａｌ ｓｐａｔｉａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式とすることができる。第２方式では、第１方式に比べて、各基地局、またはセル／セクターで同一リソースを使って転送する移動局の個数が多くなる。このとき、第２方式における移動局当たり送信電力を、第１方式における移動局当たり送信電力と同一に設定する場合、他のセルまたはセクターに及ぶ干渉量は増加することになる。したがって、他のセルまたはセクターに及ぶ干渉量か増加することを防止するためには、同時に転送される移動局の個数を考慮する方式で送信電力を制御する必要がある。この方式による送信電力制御は、下記の数学式１で表現することができる。

（数１）
Ｔｘ＿ｐｏｗｅｒ＿ｌｅｖｅｌ（ｄＢｍ）
＝ Ｔｘ＿Ｐｏｗｅｒ_{＿ＳＩ＿ＭＯ} ＋ ｆ（Ｍ）［ｄＢｍ ｐｅｒ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ］

数学式１で、ｄＢｍ ｐｅｒ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒをｄＢｍ ｐｅｒ Ｈｚにすることもできる。この値が決定されると、移動局で転送される総電力を決定することができる。ここで、Ｔｘ＿Ｐｏｗｅｒ＿_{ＳＩ＿ＭＯ}は、第１方式によって設定される各移動局当たり送信電力を表す。ｆ（Ｍ）は、同一リソースを使って同時に転送する移動局の個数（Ｍ）に応じた送信電力の調整値（ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｖａｌｕｅ）を表す。数学式１は、転送されるＭＣＳ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）と関連することもできる。

仮に、数学式１がＭＣＳレベルと関連していない場合は、ｆ（Ｍ）は、数学式２または数学式３で表現することができる。

（数２）
Ｆ（Ｍ） ＝ −（Ｍ）ｄＢ

（数３）
ｆ（Ｍ） ＝ −（Ｍ−１）ｄＢ

この実施例による方式によれば、２以上の移動局が同一リソースを同時に使って信号を転送する場合に、隣接した他のセルまたはセクターに及ぶ干渉量は、１個の移動局が信号を転送する場合に、隣接する他のセルまたはセクターに及ぶ干渉量と同一になりうる。

仮に、数学式１がＭＣＳレベルと関連しているとすれば、数学式１は、数学式４のように修正することができる。

（数４）
Ｔｘ＿ｐｏｗｅｒ＿ｌｅｖｅｌ（ｄＢｍ）
＝ Ｔｘ＿Ｐｏｗｅｒ_{＿ＳＩ＿ＭＯ} ＋ ｆ（Ｍ，ＭＣＳ）

ここで、ｆ（Ｍ，ＭＣＳ）は、同一リソースを使って同時に転送する移動局の個数（Ｍ）及びＭＣＳレベルに応じた送信電力の調整値（ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｖａｌｕｅ）を表す。

数学式２または数学式４を一般化すると、数学式５のようになる。

（数５）
Ｔｘ＿ｐｏｗｅｒ＿ｌｅｖｅｌ（ｄＢｍ）
＝ ｆ（Ｔｘ＿Ｐｏｗｅｒ＿_{ＳＩ＿ＭＯ}， Ｍ， ＭＣＳ）

図１３Ａ及び図１３Ｂは、この実施例によってシミュレーションした時に得られるＩｏＴレベルを示す。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、ＯＦＤＭＡシステムで、移動局が上述の方式１及び方式２によって信号を送信した時に、各セクターの各時間帯におけるＩｏＴレベルのＣＤＦ（ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を示す。ここで、ＩｏＴは、熱雑音（ｔｈｅｒｍａｌ ｎｏｉｓｅ）に対する干渉（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｖｅｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｎｏｉｓｅ）を表すもので、ＩｏＴ ＝ （Ｉ＋Ｎ）／Ｎである。ここで、Ｉは、移動局が他の基地局に及ぼす総干渉量、Ｎは、熱雑音（ｔｈｅｒｍａｌ ｎｏｉｓｅ）のパワーを表す。図１３Ａは、方式１によるシミュレーション結果であり、図１３のＢは、方式２によってシミュレーションした時の結果である。

上述したように、数学式１を用いて電力制御をすると、各リソース領域で１個の移動局が信号を転送した時の平均ＩｏＴレベル及びＩｏＴの分布は、２以上の移動局が信号を転送した場合における平均ＩｏＴレベル及びＩｏＴの分布と類似になり、よって、システムの性能を改善することができる。

この場合、図１３Ａ及び図１３Ｂでは、ＩｏＴ ＝ （Ｉ＋Ｎ）／Ｎを本実施例による性能評価の基準としたが、ＮＩ（＝Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ＋ ｎｏｉｓｅ）、または単に干渉レベル（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｌｅｖｅｌ）を性能評価の基準にすることもできる。

＜実施例２＞ 閉ループ電力制御１
本発明の他の実施例による閉ループ電力制御は、数学式６または数学式７で示すことができる。

（数６）
Ｐ_ｎｅｗ ＝ Ｐ_ｌａｓｔ ＋ Δ_ＴＰＣ

（数７）
Ｐ_ｎｅｗ ＝ Ａ ＋ Δ_ＴＰＣ

数学式６で、Ｐ_ｎｅｗは、新しいフレームにおける送信電力を表し、Ｐ_ｌａｓｔは、以前フレームにおける送信電力を表し、Δ_ＴＰＣは、これら両送信電力の差を表す。数学式７で、Ａは、基準送信電力であって、１個の移動局に対する閉ループ電力制御の式と同一でありうる。Δ_ＴＰＣは、基地局によって周期的にまたは非周期的に移動局に転送することができる。Δ_ＴＰＣが周期的に転送される場合、変化周期は、サブフレーム、フレーム、無線フレーム単位とすることができるが、これに限定されるものではない。

図１４は、送信電力制御信号の受信とアップリンク転送との関係を示す図である。

本実施例による閉ループ電力制御の場合、基地局は、一定の周期によってまたは非周期的に移動局にＴＰＣ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｍａｎｄ）メッセージを転送することができる。この場合、図１４に示すように、一つの時間−周波数領域のリソースを同時に使用する移動局の個数Ｍが、ＴＰＣメッセージを受信する周期よりも頻繁に変化することがある。例えば、図１４で、ＴＰＣが３回転送される間に、Ｍは４回変化する。この場合、アップリンクを用いてデータを転送する移動局は、送信パワーを決定する時にＭ値を反映することができる。Ｍ値は、基地局が決定して移動局に転送することができる。

例えば、ＴＰＣメッセージは、特定時間−周波数領域のリソースを使用する１個の移動局に対する電力変更量を、ｄＢ単位で表したものとすることができる。または、ＴＰＣメッセージは、特定時間−周波数領域のリソースを使用する２個以上の移動局のそれぞれに対する電力変更量を、ｄＢ単位で表したものとすることもできる。したがって、例えば、図１４の各ＴＰＣ１４０１，１４０２，１４０３は、１個の移動局に対する電力変更量をｄＢ単位で表したものである。各ＴＰＣ１４０１，１４０２，１４０３はそれぞれ、そのＴＰＣが転送される直前に決定された移動局の個数Ｍに基づいて決定される。例えば、ＴＰＣ １４０１、ＴＰＣ １４０２、ＴＰＣ １４０３はそれぞれ、Ｍ＝２（１４０４）、Ｍ＝４（１４０５）、Ｍ＝３（１４０７）に基づいて決定される。

時間−周波数領域のリソースを使用する移動局の多重化率（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｒａｔｉｏ）Ｍに基づいて送信パワーレベルを調節することができる。多重化率Ｍは、基地局から特定指示子／メッセージ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ／ｍｅｓｓａｇｅ）を受信することによってわかる。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、本発明の一実施例による電力制御方法を示す図である。

図１５Ａは、図１４による電力制御方法を他の方式で示す図である。段階１５０１Ａで、基地局は、同一リソースを同時に使用する移動局の個数Ｍ１を決定する。段階１５０２Ａで、基地局は、決定された移動局の個数Ｍ１が含まれたパラメータに基づいてＴＰＣ１を決定する。ここで、このパラメータは、基地局における雑音及び干渉レベルを含むことができる。段階１５０３Ａで、基地局は、決定されたＴＰＣ１を移動局に転送する。段階１５０４Ａで、移動局は、受信したＴＰＣ１に応じて送信電力を調節する。

図１５Ｂは、図１５Ａによる方法を変形したものであり、移動局が自分で電力調節量を計算して送信電力を調節することができる。段階１５０１Ｂ〜１５０４Ｂは、図１５Ａの段階１５０１Ａ〜１５０４Ａと同一である。段階１５０５Ｂで、基地局は、同一リソースを同時に使用する移動局の個数Ｍ２を再び計算する。段階１５０６Ｂで、基地局は移動局にＭ２を転送する。段階１５０７Ｂで、移動局は、受信したＭ２に基づいて送信電力を調節することができる。この時、数学式１乃至数学式７のうち一つ以上によって送信電力を調節することができる。

図示してはいないが、段階１５０３Ｂでは、ＴＰＣ１の他に、Ｍ１に関する情報も一緒に転送することができる。これにより、段階１５０７Ｂでは、Ｍ２とＭ１との差値を用いて送信電力を調節することができる。

図１５Ａ及び図１５Ｂではそれぞれ１個のＭＳにのみ制御信号を転送するとしたが、他のＭＳにも同一の信号を指定信号（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ）またはブロードキャスト信号として転送することができる。

本実施例において、特定時間−周波数リソースごとに多重化率Ｍ_ｋが異なる場合には、上記のメッセージは、指定メッセージ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｍｅｓｓａｇｅ）タイプとすることができる。例えば、全体周波数帯域がＮ個のサブバンドに分けられるとする。この場合、サブバンド＃０で多重化される移動局の個数をＭ１個とし、サブバンド＃Ｎ−１で多重化される移動局の個数をＭ２個とすれば、このＭ１個の移動局には指定メッセージ＃０を転送し、Ｍ２個の移動局には指定メッセージ＃Ｎ−１を転送することができる。

これと違い、特定時間で或いは時区間で全周波数にわたって単一多重化率Ｍが使用されるとすれば、上記のメッセージはブロードキャストメッセージタイプとすることができる。例えば、全体周波数帯域がＮ個のサブバンドに分けられるとする。この場合、各サブバンドごとに多重化される移動局の個数がいずれもＭ個であるとすれば、すべての移動局に同一のメッセージを転送すれば足りる。したがって、ブロードキャストメッセージタイプとして転送することができる。この場合、制御オーバーヘッド（ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｖｅｒｈｅａｄ）の量が減少する。

移動局がこのような指定メッセージまたはブロードキャストメッセージを基地局から受信すると、上記の数学式１乃至数学式７のように、多重化率の考慮された結果値を、単一ユーザのための電力制御数学式に反映することができる。

表４及び表５には、上記の指定メッセージのタイプの例を表す。

表４は、数学式１のｆ（Ｍ）がｆ（Ｍ） ＝ −（Ｍ）ｄＢの場合を表し、表５は、数学式２のｆ（Ｍ）がｆ（Ｍ） ＝ −（Ｍ）ｄＢと異なる数式で表現される場合を表す。表４及び表５で、第１行（ｃｏｌｕｍｎ）は、指定メッセージに含まれるフィールドを表す。第２行は、各フィールドを構成するビットの個数を表す。表４によるメッセージタイプは、常にｆ（Ｍ） ＝ −（Ｍ）ｄＢと仮定する。表５によるメッセージタイプでは、ｆ（Ｍ） ＝ −（Ｍ）ｄＢが適用されず、電力調節値ｆ（Ｍ）が、Ｍに対する様々な関数のいずれか一つで表現される。表４及び表５は、指定メッセージタイプを表したものであるから、ユーザＩＤを表すＵｓｅｒ ＩＤフィールドが必要である。また、多重化率Ｍそのものが転送されたり、以前フレームの多重化率と現在フレームの多重化率との差値が転送されたりすることができる。表３は、常にｆ（Ｍ） ＝ −（Ｍ）ｄＢと仮定する。しかし、電力調節値が、Ｍに対する複数の関数のいずれか一つで表現される場合には、表５のように、どの関数が使われるのかを表すフィールドを含むことができる。また、転送されたＭの値が適用される時区間を表すために、時間領域における開始時刻及び終了時刻を表すフィールドを含むことができる。

表６及び表７には、上述のブロードキャストメッセージの例を表す。

表６及び表７は、ブロードキャストメッセージの例を表したものであるから、ユーザＩＤを表すフィールドは含まなくても良い。表４は、常にｆ（Ｍ） ＝ −（Ｍ）ｄＢと仮定する。しかし、電力調節値がＭに対する複数の関数のいずれか一つで表現される場合には、表７のように、どの関数が使われるのかを表すフィールドを含むことができる。

表４乃至表７で、各フィールドを表すビットの数は、２ビットまたは３ビットとしたが、ビットの数がこれに限定されることはない。

＜実施例３＞
本発明の他の実施例による電力制御は、数学式８乃至数学式１１のように示すことができる。

（数８）
ＣＬＰＣｎｅｗ（ｄＢｍ）
＝ ＣＬＰＣｌａｓｔ（ｄＢｍ） ＋ ｇ（Ｍ）（ｄＢ）

（数９）
ＣＬＰＣｎｅｗ（ｄＢｍ）
＝ ＣＬＰＣｌａｓｔ（ｄＢｍ） ＋ ｇ（ΔＭ）（ｄＢ）

（数１０）
ＣＬＰＣｎｅｗ（ｄＢｍ）
＝ ＣＬＰＣｒｅｆｅｒｅｎｃｅ（ｄＢｍ） ＋ ｈ（Ｍ）（ｄＢ）

（数１１）
ＣＬＰＣｎｅｗ（ｄＢｍ）
＝ ＣＬＰＣｒｅｆｅｒｅｎｃｅ（ｄＢｍ） ＋ ｈ（ΔＭ）（ｄＢ）

数学式８で、ＣＬＰＣ_ｎｅｗは、現在フレームの送信電力を表し、ＣＬＰＣ_ｌａｓｔは、直前のフレームの送信電力を表し、ｇ（Ｍ）は、これら両送信電力の差値を表す。上述の数学式６に関する実施例では、両信号の送信電力の差値であるΔ_ＴＰＣ自体が転送されるが、数学式８に関する実施例では、多重化率値であるＭが転送されると、Ｍ値を用いて両信号の送信電力の差値であるｇ（Ｍ）が算出される。一方、数学式９のように、ＭではなくΔＭが転送されることもできる。ΔＭは、以前フレームにおける多重化率と現在フレームにおける多重化率との差値である。

数学式１０で、ＣＬＰＣ_{ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ}は、基準送信電力（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｗｅｒ）を表すもので、１個の移動局に対する閉ループ電力制御の数式におけるそれと同一の値である。Ｈ（Ｍ）は、多重化率Ｍによって算出される値である。上述の数学式７に関する実施例では、現在フレームの送信電力と基準送信電力との差値であるΔ_ＴＰＣそのものが転送されるが、数学式１０に関する実施例では、多重化率値であるＭが転送されると、Ｍ値を用いてΔ_ＴＰＣに対応する値であるｇ（Ｍ）を算出する。一方、数学式１１のように、ＭではなくΔＭを転送することもできる。ΔＭは、以前の多重化率と現在の多重化率との差値である。

ＭまたはΔＭは、基地局によって周期的にまたは非周期的に移動局に転送されることができる。ＭまたはΔＭが周期的に転送される場合、変化周期は、サブフレーム、フレーム、ラジオフレーム単位とすることができるが、これに限定されることはない。

数学式８乃至数学式１１に係る実施例にも、図１４を適用することができる。ただし、図１４で、ＴＣＰが転送されず、Ｍ値そのものが転送されるという点が異なる。

本発明は、マルチキャリアを使用する無線移動通信システムで用いることができる。特にＯＦＤＭＡ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ａｃｃｅｓｓ）方式、ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式、ＳＣ−ＦＤＭＡ（ｓｉｎｇｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式などにおいても使用可能である。また、マルチキャリアを使用する周波数分割多重化（ＦＤＭ）システムでも使用可能である。

以上説明してきた実施例は、本発明の構成要素及び特徴が所定の形態で結合されたものである。各構成要素または特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素または特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施されることもできる。また、一部の構成要素及び／または特徴を結合して本発明の実施例を構成することも可能である。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更可能である。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれることもでき、他の実施例の対応する構成または特徴に取って代わることもできる。特許請求の範囲で明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正によって新しい請求項として含ませたりすることができるということは明らかである。

本発明に係る実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェアまたはそれらの結合などによって具現することができる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、一つまたはそれ以上のＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどによって具現することができる。

ファームウェアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施例を、以上で説明された機能または動作を行うモジュール、手順、関数などの形態で具現することができる。ソフトウェアコードはメモリユニットに記憶してプロセッサによって駆動されることができる。このメモリユニットはプロセッサの内部または外部に設けられ、公知の様々な手段によってプロセッサとデータを交換することができる。

本発明の精神及び必須特徴を逸脱しない範囲内で、本発明を様々な特定の形態に具体化できるということは当業者には自明である。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの側面においても制限的に解釈されてはいけず、例示的なものとして考慮しなければならない。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項の合理的解釈によって定めるべきであり、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。

本発明は、マルチセル環境の広帯域無線移動通信システムに適用されることができる。

Claims (15)

1. マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいて移動局（ＭＳ）におけるアップリンク送信電力を制御する方法であって、
   前記方法は、
   所与の時間及び周波数を有する特定のリソース領域が割り当てられた移動局の個数に関する情報を基地局から受信する段階と、
   前記受信した移動局の個数に基づいて、前記特定のリソース領域のアップリンク送信電力を決定する段階と、
   を含む、方法。
2. マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法であって、
   前記方法は、
   アップリンク時間−周波数リソース領域を共有する移動局の個数に関する情報を基地局から受信する段階と、
   前記受信した移動局の個数に基づいて電力調整値を算出する段階と、
   前記算出された電力調整値を基準送信電力に加えて前記アップリンク送信電力を決定する段階と、
   を含み、
   前記基準送信電力は、前記アップリンク時間−周波数リソース領域を１個の移動局のみが使用する場合における該１個の移動局の送信電力と同一である、方法。
3. 前記算出する段階で、前記電力調整値は−Ｍ（ｄＢ）で与えられ、ここで、Ｍは、前記受信した移動局の個数である、請求項２に記載の方法。
4. 前記算出する段階で、前記電力調整値は、前記受信した移動局の個数及びＭＣＳ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）レベルを独立変数として含むジョイント関数（ｊｏｉｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によって算出される、請求項２に記載の方法。
5. 前記基準送信電力は、以前フレームで転送された信号の送信電力と同一である、請求項２に記載の方法。
6. マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法であって、
   前記方法は、
   アップリンク時間−周波数リソース領域を共有する移動局の個数に関する情報を基地局から受信する段階と、
   前記受信した移動局の個数及び基準送信電力を独立変数として含むジョイント関数によって前記アップリンク送信電力を決定する段階と、
   を含み、
   前記基準送信電力は、前記アップリンク時間−周波数リソース領域を１個の移動局のみが使用する場合における該１個の移動局の送信電力と同一である、方法。
7. マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法であって、
   前記方法は、
   アップリンク時間−周波数リソース領域を共有する移動局の個数を決定する段階と、
   前記決定された移動局の個数が含まれた一つ以上のパラメータに基づいて移動局の送信電力を決定する段階と、
   前記決定された送信電力に関する情報を含む送信電力命令メッセージを生成し、該生成された送信電力命令メッセージを前記移動局に転送する段階と、
   を含む、方法。
8. 前記転送する段階は、周期的に行われる、請求項７に記載の方法。
9. 前記送信電力命令メッセージは、前記移動局に対する指定メッセージ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｍｅｓｓａｇｅ）である、請求項７に記載の方法。
10. 前記移動局の個数を決定する段階で、時点Ｔ１における移動局の個数Ｍ１及び時点Ｔ２における移動局の個数Ｍ２が算出され、前記Ｍ１及び前記Ｍ２のうち、より最近に算出された移動局の個数が、前記アップリンク時間−周波数リソース領域を共有する移動局の個数として決定される、請求項７に記載の方法。
11. マルチセル環境で周波数分割多重化方式を用いる無線移動通信システムにおいてアップリンク送信電力を制御する方法であって、
    前記方法は、
    基地局で、アップリンク時間−周波数リソース領域を共有する移動局の個数を決定して前記決定された移動局の個数を移動局に転送する段階と、
    前記移動局で、前記移動局の個数を受信し、該受信した移動局の個数に基づいて電力調整値を決定する段階と、
    前記決定された電力調整値を基準送信電力値に加えて前記アップリンク送信電力を決定する段階と、
    を含む、方法。
12. 前記基準送信電力値は、既に転送されたフレームのうち、最後のフレームの送信電力である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記基準送信電力値は、前記アップリンク時間−周波数リソース領域を１個の移動局のみが使用する場合における該１個の移動局の送信電力と同一である、請求項１１に記載の方法。
14. 前記電力調整値は、−Ｍ（ｄＢ）で与えられ、ここで、Ｍは、前記受信した移動局の個数である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記決定されたアップリンク送信電力を用いて、前記特定のリソース領域を介して前記基地局にアップリンク信号を送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

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