(57)【要約】【課題】  符号分割多元接続を用いる移動通信方式において、品質を満たし、同時接続数を最大にする最適な送信電力を決定する。【解決手段】  送電力が一定値以下である拘束条件、品質を満たす不等式の条件式から線形計画法または非線形計画法により、同時接続数を最大にする最適な電力を決定する【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と移動機から構成され、多元接続として符号分割多元接続方式を用いる移動通信システムにおいて、送信電力を線形計画法を用いて同時に所用の電力を計算して決定することを特徴とする符号分割多元接続移動通信方式。
【請求項２】
基地局と移動機から構成され、多元接続として符号分割多元接続方式を用いる移動通信システムにおいて、送信電力を非線形計画法を用いて同時に所用の電力を計算して決定することを特徴とする符号分割多元接続移動通信方式。
【請求項３】
基地局と移動機から構成され、多元接続として符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）を用いる移動通信システムにおいて、各移動機への割り当て電力を、基地局で線形計画法を用いて計算し、所用の電力を割り当てることを特徴とする符号分割多元接続移動通信方式。
【請求項４】
基地局と移動機から構成され、多元接続として符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）を用いる移動通信システムにおいて、各移動機が送信すべき電力を基地局で線形計画法を用いて計算し、所用の電力を下り回線で指令することを特徴とする符号分割多元接続移動通信方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は、符号分割多元接続方式を用いる移動通信方式において、送信電力の最適配分を決定することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  符号分割多元接続では、送信電力を品質に対応して配分することが必要となる。希望移動機の信号を受信する場合、他の移動機の送信電力は干渉となるので、希望電力と干渉電力を考慮して最適化を図ることが必要である。【０００３】  さらに、移動機の位置はランダムな位置にあり、基地局との距離も移動機によって異なること、フェージングによる変動を考慮することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】従来は、送信電力の配分のため、移動機対応に個別に制御を行っていた。このため、収束するまで最適な電力にならず、容量が劣化したり品質が劣化することが課題であった。また、収束に時間がかかることも問題であった。
【発明が解決するための手段】
【０００５】  本発明では、移動機の割り当て電力を個別制御で行うのではなく、全体の条件から線形計画法または非線形計画法を用いて最適な電力配分解を一括求めて割り当てる。
【発明の効果】
１回の計算で解が求まり、制約条件を満たし、かつ目的関数を最小にする意味で最適な解となっているため、品質を満たしかつ容量も最大となる。同時接続数が最大容量以下の場合は、送信電力を低減できる。移動機と基地局間の伝搬は種々の要因により時間的に変動するが、その場合も変動速度に追随させて解を求めることにより最適化が求まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  １台の移動機に着目した場合、電力を大きくした方が、品質は良くなる。しかし、符号分割多元接続では、周波数を共用しているため、他の移動機に対しては干渉となる。このため、相互の干渉を考慮して電力を配分することが必要であり、品質を満たす必要最小限の電力配分が必要となる。復調後の品質の尺度として１ビット当りの信号エネルギー対雑音電力密度比Ｅｂ／Ｎｏがシステムの信頼性を表す重要な指標である。拡散利得をＧとする。拡散利得は、拡散帯域幅と信号伝送速度比で与えられる。
復調前の搬送波対干渉波電力比（Ｃ／Ｉ）とすると、
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あるセル内のユーザｉのＣ／Ｉ比と熱雑音密度Ｎｏは次のようになる。
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ここで、Ｐｉはユーザｉの電力密度、Ｐｏｗｎは参照セル内の他ユーザからの合計干渉電力、ＰＯＴＨＥＲＳは周辺セルからの干渉の合計電力、Ｎｏは熱雑音密度とする。Ｎｆは雑音指数、ｋはボルトマン定数、Ｔは絶対温度、Ｂはシステム帯域幅である。【０００７】基地局の送信電力は、各ユーザに配分する電力の和となる。基地局の送信電力和を目的関数とし、各移動機において品質を満たすことを制約条件として問題を設定する。制約条件を満たし、目的関数を最小にする解を線形計画法により求める。取り得る値が連続の場合は、線形計画法となり、非連続の場合は非線形計画法となる。【０００８】まず簡単化のため、シングルセルに関する線形計画法の適用を説明する。移動機ｋへの配分電力をＣｋ・Ｐｋとする。ここでＣｋは重み係数である。重みを変えることにより品質の条件変えることが可能となる。
目的関数
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制約条件
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制約条件をまとめると以下のような条件式（６）が導き出される。
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上記のように左辺の一番左の行列は２ｎ＋１×ｎ、Ｐの行列はｎ×１、右辺の行列は２ｎ＋１×１の行列となる。よって、上記の条件式（６）を満たし、目的関数式（４）を得るために、線形計画法を用いて解くことが可能となる。【０００９】マルチセルにおける場合
目的関数
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制約条件
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制約条件を以下にまとめる。ただし、周辺セルの基地局電力は既知であると仮定する。
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ただし、他セルの電力は既知として定数とする。式（９）の制約で式（８）の目的関数を最小にすることで電力配分を求められる。
【実施例１】
【００１０】図１のセル構成モデルにおいて、中心の１セルのみの場合の電力配分と同時接続数について示す。移動機の配置は、図２に示すように一様分布とする。他だし、中心セルのみが存在し、周辺セルがない場合とする。図３にレベルダイヤを示す。目的関数は式（４）、制約条件は（５）で与えられる。式（５）は変形すると式（６）となる。セル半径は２ｋｍとする。
基地局アンテナ高ｈｂ：３５（ｍ）
移動機アンテナ高ｈｍ：１．５（ｍ）
周波数ｆｃ：２０００ＭＨｚ
として、伝搬損失は次のように表すことができる。
Ｌｐ＝１３４．２６＋３４．７ｌｏｇ１０（ｒ）・・・・・・・・・・・（１０）
移動機数を１から順次増やして、基地局の必要な最小電力を計算する。制約条件を満たし、目的関数を最小にする解を線形計画法により求めた結果を図５に示す。同図では音声アクティベーション（ｖａ）がない場合とある場合の２通りを示してある。音声アクティベーションとは、通信時間に対して音声の発生確率を表し、無音の時は他のユーザが通信に使えることとなる。このため同時接続数はその分増大する。同図では発生確率を０．３５に設定した場合である。
【実施例２】
【００１１】  図１のセル構成モデルにおいて、下り回線における中心のセル１において、品質を満たすための電力配分と同時接続数を示す。セル半径は２ｋｍとし、伝搬損失は式（１０）と同じ式を用いる。
各移動機において、周辺のセルの基地局からは干渉電力が伝搬減衰を経て加わることとなる。伝送信号は音声信号とし、その条件を表１に示す。また、ユーザ分布は一様とし、その様子を図２に示す。回線のパラメータを表２に示す。基地局の最大送信電力は４３ｄＢｍである。図３に基地局と移動機間のパスロスの関係を示す。▲１▼から▲８▼は表２の各項目に対応している。式（８）の各項目を求め、式（９）に変形する。式（９）に対して線形計画法により電力配分を求める。図４に計算のフローチャートを示す。移動機数を１から順次増やして、基地局の必要な最小電力を計算する。解が存在する場合に最適かつ最小の電力が求まる。解が存在しない場合は劣化となる。伝搬のパスロスは、デシベル正規分布の確率変数となっているため、移動機数が同じでも解が存在する場合と存在しない場合がある。これは、劣化の確率として表現される。図６に同時接続数と劣化率の関係を示す。同図１点鎖線は、各移動機に同一の電力を割り当てた場合で、同図の凡例には距離として表示してある。この方式は最も遠方の移動機を基準として電力を決定するため電力的には無駄が生じるが最も簡単かつ安定な方法である。点線は希望波電力と干渉電力比が所用の値、即ち式（１）を満たす場合であり、個別制御を行った場合である。実線は本発明による場合で、線形計画法により一括解を求めて割り当てた場合である。凡例で括弧の数字は、周辺の各セルにおける移動機の下図である。同図から明らかなように本発明による方法が同じ劣化率に対して動じ接続数が最大となることを示している。このことから本発明の有効性が示された。【００１２】
【表１】
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【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施例におけるセル構成モデルを示す。
【図２】各セルにおける移動機（ユーザ）の配置を示す。
【図３】基地局から移動機への回線設計モデルを示す。
【図４】電力配分を求めるフローチャート
【図５】本発明による同時接続数と劣化率の関係を示す。
【符号の説明】
【００１４】１−１９  セル番号
２１  基地局、２２  移動機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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