(57)【要約】  本発明は、時分割複信方式の移動通信システムにおいて端末機の状態に応じてアップリンク電力制御モードを変更するための装置及び方法を提供する。端末機が、要請する電力制御モードに対する情報を含む電力制御変更要請メッセージを基地局に送信する。前記基地局は、前記電力制御変更要請メッセージを受信する際、前記端末機のアップリンクに適用する電力制御モードを決定し、前記決定した電力制御モードに対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する。前記端末機は、基地局からの前記電力制御変更命令メッセージを受信する際、前記電力制御変更命令メッセージから前記電力制御モードに対する情報を抽出し、前記抽出した情報に応じて電力制御方式を決定する。
2008511201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２個のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムの基地局装置において、
端末機の移動速度を推定して、移動性指数を出力する移動性推定器と、
前記移動性推定器からの移動性指数と予め決定されたしきい値とを比較して、前記少なくとも２個の電力制御方式のうち、前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定する電力制御機と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記電力制御機は、前記移動性指数が前記しきい値より大きい場合、開放ループ電力制御方式を選択し、前記移動性指数が前記しきい値より小さい場合、閉鎖ループ電力制御方式を選択することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記決定した電力制御方式が以前電力制御方式と異なる場合、前記端末機に送信する電力制御変更命令メッセージを生成するためのマック（ＭＡＣ）ブロックをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電力制御変更命令メッセージは、要請する電力制御方式を指示するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）、指示する電力制御方式を適用する開始時点を指定するためのフィールド（Ｓｔａｒｔ  Ｆｒａｍｅ）、指示する電力制御方式が閉鎖ループ電力制御の場合、端末機の送信電力に対する電力制御命令を指定するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ａｄｊｕｓｔ）、指示する電力制御方式が開放ループ電力制御の場合、端末機の送信電力を計算する時点と実際のアップリンク送信時点との差を考慮したマージン（ｍａｒｇｉｎ）を指定するためのフィールド（ＯｆｆｓｅｔｐｅｒＳＳ）を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記電力制御機は、前記電力制御方式を所定の時間周期又は前記端末機から電力制御変更要請メッセージ受信時に決定することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電力制御変更要請メッセージは、端末機が要請する電力制御方式を指示するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）、前記電力制御変更要請メッセージを送信するアップリンクバーストの送信電力値を指定するためのフィールド（ＵＬ  Ｔｘ  Ｐｏｗｅｒ）を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記移動通信システムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）−時分割複信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）方式の通信システムであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも２個のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムの端末機装置において、
基地局から電力制御変更命令メッセージを受信する際、前記メッセージから前記基地局が要請する電力制御方式に対する情報を抽出して出力するマック（ＭＡＣ）ブロックと、
前記マックブロックからの前記抽出した情報に応じて電力制御方式を設定し、前記設定された電力制御方式に応じてアップリンクバーストに適用する送信電力を決定する電力制御機と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項９】
前記電力制御変更命令メッセージは、前記基地局が要請する電力制御方式を指示するためのフィールド、指示する電力制御方式を適用する開始時点を指定するためのフィールド、指示する電力制御方式が閉鎖ループ電力制御の場合、端末機の送信電力に対する電力制御命令を指定するためのフィールド、指示する電力制御方式が開放ループ電力制御の場合、端末機の送信電力を計算する時点と実際のアップリンク送信時点との差を考慮したマージンを指定するためのフィールドを含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記端末機の移動速度を推定して移動性指数を出力する移動性推定器をさらに備え、
前記電力制御機は、前記移動性推定器からの移動性指数と予め決定されたしきい値とを比較して電力制御方式を選択し、
前記選択した電力制御方式が以前電力制御方式と異なる場合、前記マックブロックは、基地局に送信する電力制御変更要請メッセージを生成することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記電力制御変更要請メッセージは、前記端末機が要請する電力制御方式を指示するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）、前記電力制御変更要請メッセージを送信するアップリンクバーストの送信電力値を指定するためのフィールド（ＵＬ  Ｔｘ  Ｐｏｗｅｒ）を含むことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記基地局に帯域幅を要求する際、前記マックブロックは、送信電力に対する情報を含む帯域幅要求メッセージを生成することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記帯域幅要求メッセージは、アップリンク送信しようとするデータの量を指定するためのフィールド（ＢＲ：Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）及び前記帯域幅要求メッセージを送信するアップリンクバーストの送信電力値を指定するためのフィールド（ＵＬ  Ｔｘ  Ｐｏｗｅｒ）を含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記移動通信システムは、直交周波数分割多重化／直交周波数分割多重接続−時分割複信方式の通信システムであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも２個のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムにおけるアップリンク電力制御方式を適応的に決定するための方法において、
基地局が、端末機の状態に応じて前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定する過程と、
前記基地局が、前記決定した電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する過程と、
前記電力制御変更命令メッセージを受信する際、前記端末機が、前記メッセージから前記電力制御方式に対する情報を抽出し、前記抽出した情報に応じてアップリンク電力制御方式を決定する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記電力制御方式の決定は、所定の時間周期で行われることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記基地局は、前記端末機の移動速度を表す移動性指数と所定しきい値とを比較して、前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記電力制御変更命令メッセージの送信過程は、
前記決定した電力制御方式と以前電力制御方式とを比較して、変更有無を検事する過程と、
前記変更された場合、前記決定した電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する過程と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記電力制御変更命令メッセージは、前記基地局が要請する電力制御方式を指示するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）、指示する電力制御方式を適用する開始時点を指定するためのフィールド（Ｓｔａｒｔ  Ｆｒａｍｅ）、指示する電力制御方式が閉鎖ループ電力制御の場合、端末機の送信電力に対する電力制御命令を指定するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ａｄｊｕｓｔ）、指示する電力制御方式が開放ループ電力制御の場合、端末機の送信電力を計算する時点と実際のアップリンク送信時点との差を考慮したマージン（ｍａｒｇｉｎ）を指定するためのフィールド（ＯｆｆｓｅｔｐｅｒＳＳ）を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも２個のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムにおけるアップリンク電力制御方式を適応的に決定するための方法において、
端末機が、要請する電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更要請メッセージを基地局に送信する過程と、
前記電力制御変更要請メッセージを受信する際、前記基地局が、前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定する過程と、
前記基地局が、前記決定した電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する過程と、
前記電力制御変更命令メッセージを受信する際、前記端末機が、前記メッセージから前記電力制御方式に対する情報を抽出し、前記抽出した情報に応じて電力制御方式を決定する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記端末機が、移動速度に基づいて前記電力制御方式を変更するか否かを決定する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記基地局は、前記端末機の移動速度を表す移動性指数と所定しきい値とを比較して、前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記電力制御変更命令メッセージの送信過程は、
前記決定した電力制御方式と以前電力制御方式とを比較して、変更の有無を検事する過程と、
前記変更された場合、前記決定した電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する過程と、を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記電力制御変更要請メッセージは、前記端末機が要請する電力制御方式を指示するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）、前記電力制御変更要請メッセージを送信するアップリンクバーストの送信電力値を指定するためのフィールド（ＵＬ  Ｔｘ  Ｐｏｗｅｒ）を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記電力制御変更命令メッセージは、前記基地局が要請する電力制御方式を指示するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）、指示する電力制御方式を適用する開始時点を指定するためのフィールド（Ｓｔａｒｔ  Ｆｒａｍｅ）、指示する電力制御方式が閉鎖ループ電力制御の場合、端末機の送信電力に対する電力制御命令を指定するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ａｄｊｕｓｔ）、指示する電力制御方式が開放ループ電力制御の場合、端末機の送信電力を計算する時点と実際のアップリンク送信時点との差を考慮したマージン（ｍａｒｇｉｎ）を指定するためのフィールド（ＯｆｆｓｅｔｐｅｒＳＳ）を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも２個のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムにおける基地局のアップリンク電力制御方式の決定方法において、
端末機の移動速度を推定して、移動性指数を決定する過程と、
前記移動性指数に応じて前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定する過程と、
前記決定した電力制御方式が以前電力制御方式と異なる場合、前記決定した電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記電力制御方式の決定は、所定の時間周期又は端末機の要請により行われることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記電力制御変更命令メッセージは、前記基地局が要請する電力制御方式を指示するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）、指示する電力制御方式を適用する開始時点を指定するためのフィールド（Ｓｔａｒｔ  Ｆｒａｍｅ）、指示する電力制御方式が閉鎖ループ電力制御の場合、端末機の送信電力に対する電力制御命令を指定するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ａｄｊｕｓｔ）、指示する電力制御方式が開放ループ電力制御の場合、端末機の送信電力を計算する時点と実際のアップリンク送信時点との差を考慮したマージン（ｍａｒｇｉｎ）を指定するためのフィールド（ＯｆｆｓｅｔｐｅｒＳＳ）を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも２個のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムにおける端末機のアップリンク電力制御方式の決定方法において、
基地局から電力制御変更命令メッセージを受信する際、前記メッセージから前記基地局が指示する電力制御方式に対する情報を抽出する過程と、
前記抽出した情報に応じて電力制御方式を決定する過程と、
前記決定した電力制御方式に応じてアップリンクバーストに適用する送信電力を決定する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
前記電力制御変更命令メッセージは、前記基地局が要請する電力制御方式を指示するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）、指示する電力制御方式を適用する開始時点を指定するためのフィールド（Ｓｔａｒｔ  Ｆｒａｍｅ）、指示する電力制御方式が閉鎖ループ電力制御の場合、端末機の送信電力に対する電力制御命令を指定するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ａｄｊｕｓｔ）、指示する電力制御方式が開放ループ電力制御の場合、端末機の送信電力を計算する時点と実際のアップリンク送信時点との差を考慮したマージン（ｍａｒｇｉｎ）を指定するためのフィールド（ＯｆｆｓｅｔｐｅｒＳＳ）を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記端末機の状態に応じてアップリンク電力制御方式を決定する過程と、
前記決定した電力制御方式が以前電力制御方式と異なる場合、電力制御変更要請メッセージを前記基地局に送信する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記電力制御変更要請メッセージは、前記端末機が要請する電力制御方式を指示するためのフィールド（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）、前記電力制御変更要請メッセージを送信するアップリンクバーストの送信電力値を指定するためのフィールド（ＵＬ  Ｔｘ  Ｐｏｗｅｒ）を含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
開放ループ電力制御と閉鎖ループ電力制御を支援する広帯域無線通信システムにおけるアップリンク電力制御モードを決定するための方法において、
端末機が、前記電力制御モードを変更するために、電力制御変更要請メッセージを基地局に送信する過程と、
前記基地局が、前記開放ループ電力制御と閉鎖ループ電力制御との間で前記電力制御モードの変更を決定する過程と、
前記基地局が、前記決定した電力制御モードを含む電力制御変更応答メッセージを前記端末機に送信する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時分割複信方式の移動通信システムにおける電力制御方式を決定するための装置及び方法に関し、特に、端末機の状態に応じてアップリンク電力制御方式（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｃｈｅｍｅ）を適応的に変更するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記ＴＤＤ方式は、デュプレックス（ｄｕｐｌｅｘ）の一方法であって、端末機と基地局との間のアップ／ダウンリンクを時間で区別する方式である。前記デュプレックス方式は、代表的にＦＤＤ及びＴＤＤ方式の二種類がある。前記ＦＤＤ方式は、アップ／ダウンリンクが互いに異なる周波数により区別される方法である。
【０００３】
前記ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式は、ＦＤＤ方式とは異なり、アップリンクとダウンリンクは、同じ周波数帯域を使用する。このように、同じ周波数帯域を占めるアップリンクとダウンリンクを区分するためには、アップリンクとダウンリンクを時間で区別しなければならない。すなわち、アップリンク信号が存在する時間区間とダウンリンク信号が存在する時間区間が予め定義されているため、アップリンク信号とダウンリンク信号は、それぞれの該当時間区間内でのみ通信が許される。前記ＴＤＤ方式は、周波数使用効率が高いという点で長所を持っている。
【０００４】
一方、前記移動通信システムにおける基地局は、バースト性（Ｂｕｒｓｔｙ）を有するアップ／ダウンリンクパケットをスケジューリングしなければならない。特に、基地局は、アップ／ダウンリンクパケットをスケジューリングする際に、端末機に割り当てられる資源だけでなく、割り当てられた資源に適用される変調及びコーディング方式（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｏｄｉｎｇ  ｓｃｈｅｍｅ：ＭＣＳ）を決定しなければならない。特に、前記移動通信システムにおいて、ＭＣＳ水準は、端末機の状態に依存する。また、アップリンクの場合、基地局は、スケジューリングの際、端末機の最大送信電力を考慮しなければならない。すなわち、端末機の送信電力は、一定値に制限されるため、割り当てられる資源及びこれに適用されるＭＣＳ水準、そして端末機の送信電力の限界を考慮して決定されなければならない。このために、基地局スケジューラ（ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）は、スケジューリングする端末機の電力余裕分（Ｈｅａｄｒｏｏｍ）又は送信電力に対する情報を有さなければならない。
【０００５】
一方、一般的な移動通信システムにおいて、通話容量の増大及び良質の通話品質などを得るために、ダウンリンク（基地局において端末機の方向）及びアップリンク（端末機において基地局の方向）電力制御を使用する。すなわち、全ての端末機に対する送信電力制御により、端末機の発信信号が通話品質最小要求水準の信号対干渉比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ；以下、「ＳＩＲ」とする）で基地局に受信されると、システム容量を最大化することができる。万一、端末機の信号がそれ以上の電力大きさで受信されると、その端末機の性能は向上するが、これによって、同じチャネルを使用している他の端末機に対する干渉が増大して、収容容量が減少するか、又は他の加入者の通話品質が低下する。
【０００６】
一方、最近第４世代移動通信システムに対する物理階層として、直交周波数分割多重化（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；以下、「ＯＦＤＭ」とする）／直交周波数分割多重接続（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ；以下、「ＯＦＤＭＡ」とする）方式が提案されており、前記ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式が適用されたシステムでも、上述のような電力制御は、重要な問題として台頭している。
【０００７】
前記ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６から提案している方式であり、直列に入力される変調シンボルを並列データとして送信する方式である。また、前記ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式は、デュプレックス方式として、ＴＤＤ方式を使用する。前記ＯＦＤＭ方式の場合、一般に、２５６個の変調シンボルを高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；以下、「ＦＦＴ」とする）して、一個のＯＦＤＭシンボルを構成し、前記ＯＦＤＭＡ方式の場合、より多くの個数の変調シンボルを１つのＯＦＤＭシンボルで構成する。また、前記ＩＥＥＥ  ８０２．１６から提案しているＯＦＤＭＡ方式は、一個のＯＦＤＭシンボルを構成する副搬送波（ｓｕｂ−ｃａｒｒｉｅｒ）から副チャネル（ｓｕｂ−ｃｈａｎｎｅｌ）を構成し、複数のＯＦＤＭシンボルが集まって、１個のフレームを構成する。
【０００８】
図１は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６から提案しているＯＦＤＭＡシステムのアップ／ダウンリンクフレーム構造を示す図である。ここで、横軸のインデックスは、ＯＦＤＭシンボルのインデックスを示し、縦軸のインデックスは、副チャネルのインデックスを示す。
【０００９】
図１に示すように、フレームは、時間−周波数平面において四角形の領域で表示される複数のバーストで構成される。ＴＤＤ方式によりデュプレックス（ｄｕｐｌｅｘ）されるので、前記ダウンリンク区間とアップリンク区間の長さを柔軟に調節し得る。例えば、図１に示すように、ｋ番目からｋ＋８番目までのシンボル区間は、ダウンリンクのために割り当て、ｋ＋９番目からｋ＋１２番目までのシンボル区間は、アップリンクのために割り当てることができる。詳細に、ＤＬ／ＵＬ  ＭＡＰバーストは、フレームに割り当てられる複数のアップリンク／ダウンリンクバーストに対する構成情報（位置、大きさ及びＭＣＳ水準等）を送信する。ＤＬ／ＵＬ  ＭＡＰバーストを除いた前記複数のバーストは、８０２．１６ＯＦＤＭＡシステムのＭＡＣ階層のアップリンク／ダウンリンク制御メッセージ、アップリンク／ダウンリンクデータパケットを送信するのに用いられる。特に、前記制御メッセージバーストは、各端末機の電力制御方式を制御する電力制御変更要請／命令メッセージバースト及び各端末機の送信電力を制御する電力制御メッセージバーストであり得る。前記各バーストは、端末機と基地局との間にＴＤＭＡ方式により多重接続されている。また、前記ダウンリンク区間とアップリンク区間との間にＴＴＧ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｇａｐ）、ＲＴＧ（Ｒｅｃｅｉｖｅ／Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｇａｐ）と呼ばれる送信間隔（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｇａｐ）が存在する。
【００１０】
一方、各端末機は、アップリンクバーストの時間と周波数エラーを補正し、電力の調整のために、初期レインジング及び周期的レインジングを行う。前記端末機がレインジングを試みると、基地局は、端末機の信号電力を測定した後、経路減衰及び信号電力の急激な変化による信号電力の損失補償値を所定の媒体接続制御（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；以下、「ＭＡＣ」とする）階層のメッセージを介して端末機に送信する。
【００１１】
以下、前記ＯＦＤＭＡ／ＯＦＤＭＡ  ＴＤＤ方式のシステムにおいて、正常状態でのアップリンク電力制御方法を説明する。前記アップリンク電力制御は、次の２つのステップで行われる。
【００１２】
第１のステップは、基地局で電力制御を行うステップである。このステップにおいて、基地局スケジューラは、スケジューリングされる端末機の送信電力範囲内で送信可能な資源及びＭＣＳ水準を下記の数式１を利用して決定する。
【００１３】
【数１】
2008511201.tif 000003
【００１４】
ここで、ＳＮＲｒｅｑとＢＷｒｅｑは、現在スケジューリングしようとするパケットに適用するＭＣＳ水準が必要とするＳＮＲ（信号対雑音比）と割り当てられる帯域幅をそれぞれ示す。また、ＳＮＲＵＬ，ＲＸとＢＷＲＸは、基準信号の受信ＳＮＲと基準信号に割り当てられた帯域幅を示す。前記基準信号は、以前に受信されたアップリンクバースト信号であって、データ信号又は制御信号などがなりうる。また、ＭＡＲＧＩＮＴＸは、チャネルの変化を考慮した項目である。すなわち、前記数式１を適用してスケジューリングする時点と実際のアップリンクで信号が送信される時点との差があるため、これを考慮してマージンを入れる。ヘッドルーム（Ｈｅａｄｒｏｏｍ）は、端末機の最大送信電力から現在の送信電力を引いた値であって、端末機の送信電力余裕分を示す。このとき、基地局は、端末機の最大送信電力を知っていると仮定する。一方、前記数式１を満足するΔＰは、端末機が制限された電力内でスケジューリングされた資源及びＭＣＳ水準で信号を送信し得ることを保障する。
【００１５】
第２のステップは、各端末機で電力制御を行うステップである。このステップは、電力制御実行方法によって、閉鎖ループ電力制御及び開放ループ電力制御の２種類の方法に区分する。
【００１６】
アップリンク閉鎖ループ電力制御は、基地局の命令により端末機の送信電力を制御する方法である。言い換えれば、基地局は、前記数式１を利用して決定した資源及びＭＣＳ水準を端末機に通知するとともに、このときに必要な電力の増減分ΔＰを共に通知する。
【００１７】
アップリンク開放ループ電力制御は、端末機がアップリンク送信電力を決定する方法である。言い換えれば、基地局は、前記数式１を利用して決定した資源及びＭＣＳ水準のみを端末機に通知する。このとき、端末機は、次の数式２を使用して割り当てられた資源を送信するためのアップリンク送信電力を決定する。
【００１８】
【数２】
2008511201.tif 000004
【００１９】
ここで、ＰＬＵＬとＰＬＤＬは、アップリンク及びダウンリンク経路損失（Ｐａｔｈ  ｌｏｓｓ）を示す。ＴＤＤシステムであるから、この２つの値は、ほとんど似ていると仮定する。また、ＰＬＤＬは、基地局送信電力ＰＬＤＬ，ＴＸ及びダウンリンク信号の受信電力ＰＬＤＬ，ＲＸを使用して端末機が推定し得る。ＮＩＵＬ，ＲＸは、基地局受信機から測定した信号及び干渉の大きさであって、基地局が全ての端末機に共通情報として提供できる。ＳＮＲｒｅｑ及びＢＷｒｅｑは、パケットに適用するＭＣＳ水準が必要とするＳＮＲ（信号対雑音比）と割り当てられる帯域幅をそれぞれ示す。ＭＡＲＧＩＮＲＸは、数式２を適用する時点と実際のアップリンク送信時点との差を考慮したマージンである。
【００２０】
すると、ここで、前記閉鎖ループ電力制御と開放ループ電力制御をさらに詳細に説明すると、以下のとおりである。
【００２１】
図２は、従来の技術に係る閉鎖ループ電力制御手順を示す図である。
【００２２】
図２に示すように、まず端末機は、ステップ２０１において、基準信号及び前記基準信号に適用されたアップリンク送信電力情報（ＵＬ＿Ｔｘ，Ｐｏｗｅｒ）をアップリンクバーストを介して基地局に送信する。
【００２３】
前記端末機から基準信号及び基準信号に適用されたアップリンク送信電力を受信すると、基地局（スケジューラ）は、ステップ２０３において受信された基準信号から受信ＳＮＲを計算し、前記数式１を使用してスケジューリングして、前記端末機に割り当てる資源及びＭＳＣ水準、そして端末機に必要な電力増加分ΔＰを決定する。このとき、ヘッドルーム情報は、前記基準信号と共に送信された送信電力情報（ＵＬ＿Ｔｘ，Ｐｏｗｅｒ）を利用して求めることができる。
【００２４】
以後、前記基地局は、ステップ２０５においてスケジューリング決定に基づいてアップリンク資源を割り当て（ＵＬ  ＭＡＰ）、必要に応じて電力制御命令（又は電力増加分）を前記端末機に送信する。ここで、前記資源割り当て（ＵＬ  ＭＡＰ）情報は、ＵＬ−ＭＡＰバーストを介して端末機に送信され、前記電力制御命令は、所定制御メッセージを載せたＤＬバーストを介して端末機に送信される。
【００２５】
すると、前記端末機は、ステップ２０７において前記電力制御命令に応じて送信電力を決定し、ステップ２０９において前記基地局から割り当てられた資源を利用して、パケットを送信する。以後、基地局スケジューリング（ステップ２０３）から端末機のアップリンク送信（ステップ２０９）までの過程を繰り返す。
【００２６】
上述のように、閉鎖ループ電力制御を行う際、前記電力制御命令は、選択的に送信されることができる。すなわち、チャネルの状態が変更されて基地局に受信される信号のＳＮＲに変動がある場合にのみ、基地局は、電力制御命令を端末機に送信する。基地局の電力制御命令がない場合、端末機は、下記の数式３のように以前アップリンク送信電力を基準に送信電力を決定する。
【００２７】
【数３】
2008511201.tif 000005
【００２８】
ここで、ＰｎｅｗとＰＬａｓｔは、新しい必要受信ＳＮＲと以前必要受信ＳＮＲを示す。ＳＮＲＮｅｗとＳＮＲＬａｓｔは、それぞれ新しい送信電力及び以前送信電力をそれぞれ示す。ＢＷＮｅｗとＢＷＬａｓｔは、それぞれ新しい割り当て帯域幅及び以前割り当て帯域幅を示す。
【００２９】
図３は、従来の技術に係る開放ループ電力制御手順を示す図である。
【００３０】
図３に示すように、まず、端末機は、ステップ３０１において基準信号及び前記基準信号に適用されたアップリンク送信電力情報（ＵＬ＿Ｔｘ，Ｐｏｗｅｒ）をアップリンクバーストを介して基地局に送信する。
【００３１】
前記端末機から基準信号及び基準信号に適用されたアップリンク送信電力を受信すると、前記基地局（スケジューラ）は、ステップ３０３において受信された基準信号から受信ＳＮＲを計算し、前記数式１を使用してスケジューリングして、前記端末機に割り当てる資源及びＭＳＣ水準、そして端末機に必要な電力増加分ΔＰを決定する。このとき、ヘッドルーム情報は、前記基準信号と共に送信された送信電力情報（ＵＬ＿Ｔｘ，Ｐｏｗｅｒ）を利用して求めることができる。
【００３２】
以後、前記基地局は、ステップ３０５においてスケジューリング決定に基づいてアップリンク資源を割り当て（ＵＬ  ＭＡＰ）、前記アップリンク資源割り当て（ＵＬ  ＭＡＰ）情報をＵＬ−ＭＡＰバーストを介して端末機に送信する。このとき、上述の閉鎖ループ電力制御方式と異なり、電力制御命令は送信しない。その代わりに、前記数式２の計算に必要なＰＤＬ，ＴＸ及びＮＩＵＬ，ＲＸを共通情報として、ＤＬ−ＭＡＰバーストを介して全ての端末機に送信する。
【００３３】
すると、前記端末機は、ステップ３０７において基地局から受信される前記資源割り当て情報と前記数式２を使用して送信電力を決定し、ステップ３０９において前記基地局から割り当てられた資源を利用して、アップリンク信号を送信する。このとき、現在の送信電力も共に送信する。以後、基地局スケジューリング（ステップ３０３）から端末機のアップリンク送信（ステップ３０９）までの過程を繰り返す。
【００３４】
上記のように、開放ループ電力制御方式は、閉鎖ループ電力制御方式とは異なり、アップリンク送信に現在の送信電力を共に送信する。これは、閉鎖ループ電力制御方式と異なり、開放ループ電力制御方式は、端末機が任意に送信電力を変更できるようにするためである。すなわち、端末機が送信信号の電力を決定するのに使用する数式２には、基地局は知ることができないチャネルの変化を含んでいる。これにより、基地局が知らないうちに端末機のヘッドルームが変わる。したがって、端末機は、毎送信時ごとに現在の送信電力を基地局に送信して、基地局がヘッドルーム情報を更新し得るようにする。
【００３５】
これに対し、閉鎖ループ電力制御の場合、端末機の送信電力は、基地局の電力制御命令又は基地局が予測できる端末機の送信電力計算式（数式３）により変更される。したがって、基地局は、アップリンク信号から推定されたＳＮＲに含まれた送信電力変更部分とチャネル変更部分のうち、送信電力変更部分を区分けすることができる。すなわち、数式１のように、チャネル変更を考慮した電力制御を行うことができる。このとき、必要なヘッドルーム情報も、以前のヘッドルーム情報と基地局の電力制御命令又は数式３を介して基地局で予測できる端末機の送信電力を使用して計算できる。したがって、閉鎖ループ電力制御の場合、アップリンク送信時ごとに送信電力を基地局に送信する必要がない。
【００３６】
ここで、上述の２個の電力制御方式の特徴を比較すると、下記の表１のとおりである。
【００３７】
【表１】
2008511201.tif 000006
【００３８】
前記表１から分かるように、各方式の特徴的な差は、アップリンク／ダウンリンク帰還情報（ｆｅｅｄｂａｃｋ）、スケジューリングマージン及び最大超過送信電力マージンである。このうち、アップリンク／ダウンリンク帰還情報に対しては、前で詳細に説明した。前記スケジューリングマージンは、閉鎖ループ及び開放ループ電力方式の全てがＭＡＲＧＩＮＴＸである。二方式ともスケジューリング時点と実際のアップリンク送信時点とが同じであるためである。一方、前記最大超過送信電力は、受信端でＳＮＲｒｅｑを満足するために必要な送信電力対比実際の送信電力の最大差を示す。閉鎖ループ電力制御の場合、実際の送信電力は、スケジューリング時に決定されるので、ＭＡＲＧＩＮＴＸが最大超過送信電力となる。開放ループ電力制御の場合、実際の送信電力は、数式２により決定されるので、ＭＡＲＧＩＮＲＸが最大超過送信電力となる。前記スケジューリングマージンは、資源割り当ての損失を引き起こし、前記最大超過送信電力は、全体システム干渉量の増加を引き起こす。
【００３９】
一方、端末機が低速で移動する場合、全般的に閉鎖ループ電力制御方式が優れた性能を有する。端末機の移動速度が低い場合、チャネルの変化が少ない。したがって、閉鎖ループ電力制御方式の電力制御命令の発生頻度が低いから、順方向帰還情報の量が少ない。チャネルの変化量に影響を受けるＭＡＲＧＩＮＴＸも、極めて小さくなる。また、前記閉鎖ループ電力制御方式の場合、数式１のように、実際のアップリンクのチャネル状態を基準にスケジューリング及び送信電力値を決定するので、高い信頼度でアップリンク電力制御を行うことができる。
【００４０】
これに対し、端末機が高速で移動する場合、全般的に開放ループ電力制御方式が優れた性能を有する。端末機の移動速度が高い場合、チャネルの変化が大きい。したがって、閉鎖ループの電力制御命令の発生頻度と開放ループの送信電力帰還の発生頻度が類似になる。しかしながら、ＭＡＲＧＩＮＴＸ＞ＭＡＲＧＩＮＲＸであるから、閉鎖ループ電力制御方式は、チャネルの変化を追跡するために、多くの資源を使用しなければならないか、てんでチャネルの変化を追跡することができないという短所がある。これによって、端末機の高速移動状況において閉鎖ループ電力制御方式は、開放ループ電力制御方式に比べて相対的に高い干渉量を引き起こす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４１】
以上、説明したように、閉鎖ループ電力制御方式と開放ループ電力制御方式は、端末機の移動速度によって、それぞれ異なる長所があることが分かる。しかしながら、既存のシステムでは、一般に前記閉鎖ループ電力制御方式と開放ループ電力制御方式のうちの１つのみをシステムに適用する。他の例として、開放ループ電力制御方式は、最初アクセスにのみ使用し、以後の動作は、閉鎖ループ電力制御方式のみを使用する。これによって、既存のシステムは、上述の閉鎖ループ電力制御方式と開放ループ電力制御方式の長所を十分に活用できないという短所がある。
【００４２】
そこで、本発明の目的は、移動通信システムにおいて、端末機の移動速度によって適応的に電力制御方式を決定するための装置及び方法を提供することにある。
【００４３】
本発明の他の目的は、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ−ＴＤＤ方式を使用する移動通信システムにおいて、端末機の移動速度によって適応的に電力制御方式を決定するための装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
上記の目的を達成すべく、本発明の一側面によれば、複数のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムの基地局装置において、端末機の移動速度を推定して、移動性指数を出力する移動性推定器と、前記移動性推定器からの移動性指数と予め決定されたしきい値とを比較して、前記少なくとも２個の電力制御方式のうち、前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定する電力制御機と、を備えることを特徴とする。
【００４５】
本発明の他の側面によれば、複数のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムの端末機装置において、基地局から電力制御変更命令メッセージを受信する際、前記メッセージから前記基地局が要請する電力制御方式に対する情報を抽出して出力するマック（ＭＡＣ）ブロックと、前記マックブロックからの前記抽出した情報に応じて電力制御方式を設定し、前記設定された電力制御方式に応じてアップリンクバーストに適用する送信電力を決定する電力制御機と、を備えることを特徴とする。
【００４６】
本発明のさらに他の側面によれば、複数のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムにおけるアップリンク電力制御方式を適応的に決定するための方法において、基地局が、端末機の状態に応じて前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定する過程と、前記基地局が、前記決定した電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する過程と、前記電力制御変更命令メッセージを受信する際、前記端末機が、前記メッセージから前記電力制御方式に対する情報を抽出し、前記抽出した情報に応じてアップリンク電力制御方式を決定する過程と、を含むことを特徴とする。
【００４７】
本発明のさらに他の側面によれば、複数のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムにおけるアップリンク電力制御方式を適応的に決定するための方法において、端末機が、要請する電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更要請メッセージを基地局に送信する過程と、前記電力制御変更要請メッセージを受信する際、前記基地局が、前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定する過程と、前記基地局が、前記決定した電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する過程と、前記電力制御変更命令メッセージを受信する際、前記端末機が、前記メッセージから前記電力制御方式に対する情報を抽出し、前記抽出した情報に応じて電力制御方式を決定する過程と、を含むことを特徴とする。
【００４８】
本発明のさらに他の側面によれば、複数のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムにおける基地局のアップリンク電力制御方式の決定方法において、端末機の移動速度を推定して、移動性指数を決定する過程と、前記移動性指数に応じて前記端末機のアップリンクに適用する電力制御方式を決定する過程と、前記決定した電力制御方式が以前電力制御方式と異なる場合、前記決定した電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する過程と、を含むことを特徴とする。
【００４９】
本発明のさらに他の側面によれば、複数のアップリンク電力制御方式を支援する移動通信システムにおける端末機のアップリンク電力制御方式の決定方法において、基地局から電力制御変更命令メッセージを受信する際、前記メッセージから前記基地局が指示する電力制御方式に対する情報を抽出する過程と、前記抽出した情報に応じて電力制御方式を決定する過程と、前記決定した電力制御方式に応じてアップリンクバーストに適用する送信電力を決定する過程と、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付した図面を参照して詳細に説明する。本発明を説明するにおいて関連した公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略すべきである。
【００５１】
本発明は、移動通信システムにおいて、端末機の状態に応じてアップリンク電力制御方式を閉鎖ループ電力制御又は開放ループ電力制御に適応的に変更するための装置及び方法を提案する。以下、本発明は、説明の便宜上、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１６ｅ通信システムを１つの例として挙げて説明するが、本発明で提案する電力制御方式を適応的に変更するための技術は、時分割複信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）方式を使用する他の通信システムでも使用され得ることはもちろんである。
【００５２】
図４は、本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムにおける基地局の構成を示している。
【００５３】
図４に示すように、本発明に係る基地局は、上位階層と接続するマックブロック（ＭＡＣ）４０１、ＴＤＤ送信モデム４０３、ＴＤＤ受信モデム４０５、送受切り替え器４０７、アップリンク電力制御機４０９、端末移動性推定器４１１及びスケジューラ４１３を備えて構成される。
【００５４】
図４に示すように、まず、前記マックブロック４０１は、上位階層から送信するデータを受信し、受信したデータを前記ＴＤＤ送信モデム４０３の接続方式に従って加工して、ＴＤＤ送信モデム４０３に伝達する役割を果たす。そして、前記マックブロック４０１は、前記ＴＤＤ受信モデム４０５からデータを受信し、受信したデータを上位階層の接続方式に従って加工して、上位階層に伝達する。
【００５５】
前記ＴＤＤ送信モデム４０３は、チャネル符号ブロック、変調ブロック、ＲＦ送信ブロックなどを含んで構成され、前記マックブロック４０１からのデータを無線区間送信に必要な形態に変換して送受切り替え器４０７に伝達する。ここで、前記変調ブロックは、例えば、ＣＤＭＡ通信システムの場合、拡散（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）変調を行い、ＯＦＤＭ通信システムの場合、ＯＦＤＭ変調（ＩＦＦＴ変換）を行う。
【００５６】
これに対し、前記ＴＤＤ受信モデム４０５は、ＲＦ受信ブロック、復調ブロック、チャネル復号ブロックなどを含んで構成され、前記送受切り替え器４０７からの無線区間信号からデータを復元して、前記マックブロック４０１に伝達する。
【００５７】
前記送受切り替え器４０７は、ＴＤＤ方式により、アンテナからの受信信号（アップリンク信号）を前記ＴＤＤ受信モデム４０５に伝達し、前記ＴＤＤ送信モデム４０３からの送信信号（ダウンリンク信号）を前記アンテナに伝達する。
【００５８】
前記スケジューラ４１３は、データ送信状況、個別端末機のチャネル状態などを考慮して、アップリンク及びダウンリンクのデータ送信を計画し指示する役割を果たす。例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１６通信システムの場合、スケジューラ４１３は、アップリンクダウンリンクの構成情報のＵＬ／ＤＬ  ＭＡＰを生成し、前記マックブロック４０１は、前記スケジューラ４１３からのＵＬ／ＤＬ  ＭＡＰに応じてアップリンクを受信し、ダウンリンクを送信する。
【００５９】
前記端末移動性推定器４１１は、無線区間を介して受信された個別端末機の受信信号から端末機の移動状態を推定して、移動性指数を決定し、前記移動性指数を前記アップリンク電力制御機４０９に伝達する。ここで、端末機の移動状態を推定するためのアルゴリズムは、複数存在し、本発明は、公知のアルゴリズムのうちの１つを使用すると仮定する。一方、本発明の実施形態では、移動性指数が大きいほど、端末機の移動速度が高いと仮定する。
【００６０】
前記アップリンク電力制御機４０９は、上述の閉鎖ループ電力制御又は開放ループ電力制御を行うためのブロックである。前記アップリンク電力制御機４０９は、各端末機が割り当てられることができる資源及びＭＳＣ水準を所定基準（例：数式１）により決定して、前記スケジューラ４１３に提供する。また、閉鎖ループ電力制御の場合、個別端末機の電力制御命令を前記マックブロック４０１に発生させる。このような電力制御方式は、前で詳細に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６１】
一方、本発明によって前記アップリンク電力制御機４０９は、前記端末移動性推定器４１１からの移動性指数に応じて、該当端末機に適用する電力制御方式を決定する。例えば、このような決定は、所定の時間周期で行われることができ、端末機の電力制御変更要請により行われることができる。万一、ある端末機に対する電力制御方式が変更されると、前記アップリンク電力制御機４０９は、前記端末機に対する電力制御変更命令を前記マックブロック４０１に伝達し、前記マックブロック４０１は、前記電力制御変更命令に従って端末機に送信する電力制御変更命令メッセージを生成して、前記ＴＤＤ送信モデム４０３に伝達する。
【００６２】
図５は、本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの基地局において、電力制御方式決定に応じる状態遷移を示す。
【００６３】
図５に示すように、状態変数ＰＭＣ（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）が存在する。ここで、状態変数ＰＭＣが「０」というのは、閉鎖ループ電力制御方式の選択を意味し、前記状態変数ＰＭＣが「１」というのは、開放ループ電力制御方式の選択を意味する。
【００６４】
ＰＭＣ＝０の状態で、前記端末移動性推定器４１１から入力された移動性指数が所定しきい値より小さいと、前記ＰＭＣ＝０の状態を維持し（５０５）、前記移動性指数が前記しきい値より大きいと、ＰＭＣ＝１の状態に遷移する（５１１）。同様に、前記ＰＭＣ＝１の状態で、前記端末移動性推定器４１１から入力された移動性指数が所定しきい値より大きいと、前記ＰＭＣ＝１の状態を維持し（５０９）、前記移動性指数が前記しきい値より小さいと、ＰＭＣ＝０の状態に遷移する（５０７）。この過程でＰＭＣの値が変更されると、以前と異なる電力制御方式が選択されたことを意味するので、端末機に電力制御変更命令を送信して、これを通報する。
【００６５】
ここで、上述の図５の状態遷移図を参照して、基地局装置の動作を説明する。
【００６６】
図６は、本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの基地局において、アップリンク電力制御方式を決定するための手順を示している。上述のように、電力制御方式の決定は、所定の時間周期又は端末機からの電力制御変更要請により行われることができ、さらに他の例として、これら２つの結合により行われることもできる。以下、所定の時間周期で行われるものと仮定して説明する。
【００６７】
図６に示すように、まず、基地局装置は、ステップ６０１において前記所定の時間周期に応じる設定時間になったか否かを検査する。前記設定時間が感知されると、前記基地局装置は、ステップ６０３において前記端末移動性推定器４１１から算出した移動性指数と予め設定されたしきい値とを比較する。以後、前記基地局装置は、ステップ６０５において前記移動性指数が前記しきい値より小さいか否かを検査する。
【００６８】
万一、前記移動性指数が前記しきい値より小さいと、前記基地局装置は、ステップ６０７に進んで、電力制御方式を表す状態変数ＰＭＣを「０」に設定する。前記移動性指数が前記しきい値より小さいというのは、端末機が低速で移動することを意味するので、電力制御方式を閉鎖ループ電力制御方式に設定する。
【００６９】
これに対し、前記移動性指数が前記しきい値より大きいと、前記基地局装置は、ステップ６０９に進んで、電力制御方式を表す状態変数ＰＭＣを「１」に設定する。前記移動性指数が前記しきい値より大きいというのは、端末機が高速で移動していることを意味するので、電力制御方式を開放ループ電力制御方式に設定する。
【００７０】
上記のように電力制御方式を設定した後、前記基地局装置は、ステップ６１１において前記状態変数がトグル（ｔｏｇｇｌｅ）されたか否かを検査する。すなわち、現在設定された電力制御方式と以前電力制御方式とを比較して、変更があるか否かを検査する。万一、前記状態変数が変更されない場合、前記基地局装置は、前記ステップ６０１に戻って、以下のステップを再び行う。万一、前記状態変数が変更された場合、前記基地局装置は、ステップ６１３において変更された電力制御方式の情報を含む電力制御変更命令メッセージを生成して、前記端末機に送信し、前記ステップ６０１に戻って、以下のステップを再び行う。前記電力制御変更命令メッセージの詳細構成は、例えば、後述の表３のとおりである。
【００７１】
上述のように、基地局が電力制御方式の変更を決定し、端末機は、基地局から受信される電力制御変更命令によってのみ、電力制御方式を変更する。
【００７２】
図７は、本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムにおいて、端末機の構成を示している。
【００７３】
図７に示すように、本発明に係る端末機は、上位階層と接続されるマックブロック（ＭＡＣブロック）７０１、ＴＤＤ送信モデム７０３、ＴＤＤ受信モデム７０５、送受切り替え器７０７、電力制御機７０９及び端末移動性推定器７１１を備えて構成される。
【００７４】
図７に示すように、前記マックブロック７０１は、上位階層から送信するデータを受信し、受信したデータを前記ＴＤＤ送信モデム７０３の接続方式に従って加工して、ＴＤＤ送信モデム７０３に伝達する役割を果たす。そして、ＴＤＤ受信モデム７０５からデータを受信し、受信したデータを上位階層の接続方式に従って加工して、上位階層に伝達する。このようなマックブロック７０１の機能は、基地局スケジューラ４１３の指示に従って行われる。例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１６通信システムの場合、スケジューラ４１３は、アップリンクダウンリンクの構成情報であるＵＬ／ＤＬ  ＭＡＰを生成して端末機に伝達し、端末機のマックブロック７０１は、前記ＭＡＰ情報に応じてダウンリンクを受信し、アップリンクを送信する。
【００７５】
前記ＴＤＤ送信モデム７０３は、チャネル符号ブロック、変調ブロック、ＲＦ送信ブロックなどを含んで構成され、送信するデータを無線区間送信に必要な形態に変換して、前記送受切り替え器７０７に伝達する。特に、前記ＴＤＤ送信モデム７０３は、前記アップリンク電力制御機７０９から入力されたアップリンク送信電力値に応じて、アップリンク信号の送信電力を調整する。
【００７６】
前記ＴＤＤ受信モデム７０５は、ＲＦ受信ブロック、復調ブロック、チャネル復号ブロックなどを含んで構成され、前記送受切り替え器７０７からの無線区間信号からデータを復元して、前記マックブロック７０１に伝達する。前記送受切り替え器７０７は、ＴＤＤ方式でアンテナからの受信信号（ダウンリンク信号）を前記ＴＤＤ受信モデム７０５に伝達し、前記ＴＤＤ送信モデム７０３からの送信信号（アップリンク信号）を前記アンテナに伝達する。
【００７７】
前記端末移動性推定器７１１は、無線区間を介して受信されるダウンリンク信号から端末機の移動状況を推定して移動性指数を決定し、前記移動性指数を前記電力制御機７０９に伝達する。ここで、端末機の移動速度を推定するためのアルゴリズムは複数存在し、本発明は、公知のアルゴリズムのうちの１つを使用すると仮定する。一方、本発明の実施形態では、移動性指数が大きいほど、端末機の移動速度が高いと仮定する。
【００７８】
前記電力制御機７０９は、上述の閉鎖ループ電力制御又は開放ループ電力制御を行うためのブロックである。閉鎖ループ電力制御の場合、基地局から伝達された電力制御命令又は上述の数式３を使用して、アップリンク送信電力を決定して、ＴＤＤ送信モデム７０３に伝達する。開放ループ電力制御の場合、上述の数式２を使用して、アップリンク送信電力を決定して、ＴＤＤ送信モデム７０３に伝達する。前記数式２と数式３などを使用して、送信電力を決定する場合、使用帯域幅、必要ＳＮＲに対した情報を必要とするが、これは、基地局から受信する資源割り当て情報（ＵＬ  ＭＡＰ）を介して獲得することができる。このような電力制御方式は、前で詳細に説明したので、説明を省略する。
【００７９】
一方、本発明によって前記電力制御機７０９は、基地局から受信される電力制御変更命令に応じて、電力制御方式を適応的に選択する。具体的に、基地局からの電力制御変更命令メッセージは、前記ＴＤＤ受信モデム７０５を介してマックブロック７０１に伝達され、前記マックブロック７０１は、前記メッセージから電力制御方式を指定する電力制御変更命令を抽出して、前記電力制御機７０９に伝達する。すると、前記電力制御機７０９は、前記マックブロック７０１からの電力制御変更命令に応じて電力制御方式を選択する。
【００８０】
また、前記電力制御機７０９は、アップリンク電力制御方式の変更を基地局に要請することができる。具体的に、前記電力制御機７０９は、前記端末移動性推定器７１１からの移動性指数に応じて電力制御方式を選択し、前記選択した電力制御方式が既存と異なる場合、前記電力制御変更要請を前記マックブロック７０１に伝達する。すると、前記マックブロック７０１は、前記電力制御機７０９の要請によって電力制御変更要請メッセージを生成して、基地局に送信する。このように、端末機は、電力制御変更の要請をするだけで、電力制御変更の最終決定は基地局で行われる。
【００８１】
図８は、本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの端末機において、電力制御方式決定に応じる状態遷移を示す。
【００８２】
図８に示すように、状態変数ＰＭＣ（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ）が必要である。ここで、前記状態変数ＰＭＣが「０」というのは、閉鎖ループ電力制御方式の選択を意味し、前記状態変数ＰＭＣが「１」というのは、開放ループ電力制御方式の選択を意味する。
【００８３】
ＰＭＣ＝０（閉鎖ループ電力制御）状態で、基地局から受信された電力制御変更命令が閉鎖ループ電力制御の場合、前記ＰＭＣ＝０（閉鎖ループ電力制御）状態を維持し（８０５）、前記受信された電力制御変更命令が開放ループ電力制御であると、ＰＭＣ＝１（開放ループ電力制御）状態に遷移する（８１１）。同様に、前記ＰＭＣ＝１（開放ループ電力制御）状態で、前記基地局から受信された電力制御変更命令が開放ループ電力制御であると、前記ＰＭＣ＝１（開放ループ電力制御）状態を維持し（８０９）、前記受信された電力制御変更命令が閉鎖ループ電力制御であると、前記ＰＭＣ＝０（閉鎖ループ電力制御）状態に遷移する（８０７）。このように、端末機は、基地局から電力制御変更命令に応じて電力制御方式を決定する。
【００８４】
ここで、上述の図８の状態遷移図を参照して、端末機の動作を説明すると、以下のとおりである。
【００８５】
図９は、本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの端末機において、電力制御方式を決定するための手順を示している。
【００８６】
図９に示すように、まず、端末機は、ステップ９０１において基地局から電力制御変更命令メッセージが受信されるか否かを検査する。前記電力制御変更命令が受信されると、前記端末機は、ステップ９０３に進んで、前記メッセージ内の電力制御変更命令を確認する。
【００８７】
そして、前記端末機は、ステップ９０５において前記電力制御変更命令が閉鎖ループ電力制御を指定しているか否かを検査する。万一、前記閉鎖ループ電力制御を指定している場合、前記端末機は、ステップ９０７に進んで、電力制御方式を示す状態変数ＰＭＣを０（閉鎖ループ電力制御方式）に設定し、前記ステップ９０１に戻って、以下のステップを再び行う。これに対し、前記電力制御変更命令が開放ループ電力制御を指定していると、前記端末機は、ステップ９０９に進んで、前記状態変数ＰＭＣを１（開放ループ電力制御方式）に設定し、前記ステップ９０１に戻って、以下のステップを再び行う。
【００８８】
図１０は、本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの端末機から基地局に電力制御変更を要請するための手順を示している。
【００８９】
図１０に示すように、まず、端末機は、ステップ１００１において前記端末移動性推定器７１１から算出した移動性指数と予め設定されたしきい値とを比較する。以後、前記端末機は、ステップ１００３において前記移動性指数が前記しきい値より小さいか否かを検査する。
【００９０】
万一、前記移動性指数が前記しきい値より小さいと、前記端末機は、ステップ１００５に進んで、電力制御方式を示す状態変数ＰＭＣを０（閉鎖ループ電力制御方式）に設定する。前記移動性指数が前記しきい値より小さいというのは、端末機が低速で移動することを意味するので、電力制御方式を閉鎖ループ電力制御方式に設定する。
【００９１】
これに対し、前記移動性指数が前記しきい値より大きいと、前記端末機は、ステップ１００７に進んで、電力制御方式を示す状態変数ＰＭＣを１（開放ループ電力制御方式）に設定する。前記移動性指数が前記しきい値より大きいというのは、端末機が高速で移動していることを意味するので、電力制御方式を開放ループ電力制御方式に設定する。
【００９２】
上記のように電力制御方式を設定した後、前記端末機は、ステップ１００９に進んで、前記状態変数がトグル（ｔｏｇｇｌｅ）されたか否かを検査する。すなわち、現在設定された電力制御方式ＰＭＣ’と以前電力制御方式ＰＭＣとを比較して、異なるか否かを検査する。万一、前記状態変数が変更されない場合、前記端末機は、前記ステップ１００１に戻って、以下のステップを再び行う。万一、前記状態変数が変更された場合、前記端末機は、ステップ１０１１において変更された電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更要請メッセージを生成して前記基地局に送信し、前記ステップ１００１に戻って、以下のステップを再び行う。前記電力制御変更要請メッセージの詳細構成は、例えば、後述の表２のとおりである。
【００９３】
図１１は、本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式の通信システムにおいて、基地局と端末機との間で交換されるメッセージを示す。特に、図１１は、端末機が基地局に電力制御変更要請をし、前記基地局が前記電力制御変更要請によって電力制御方式を決定する場合を説明するためである。
【００９４】
図１１に示すように、電力制御方式の変更が必要な場合、前記端末機は、ステップ１１０１において端末機が要求する電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更要請メッセージを基地局に送信する。前記電力制御変更要請メッセージの詳細構成は、後述の表２に詳細に示されている。
【００９５】
前記電力制御変更要請メッセージが受信されると、前記基地局は、ステップ１１０３において前記端末機の移動性指数に基づいて電力制御方式を決定する。前記決定した電力制御方式が以前の電力制御方式と異なる場合、前記基地局は、ステップ１１０５において前記決定した電力制御方式に対する情報を含む電力制御変更命令メッセージを前記端末機に送信する。前記電力制御変更命令メッセージの詳細構成は、例えば、後述の表３のとおりである。
【００９６】
前記電力制御変更命令メッセージが受信されると、前記端末機は、ステップ１１０７において、前記メッセージ内に含まれている電力制御変更命令に応じて電力制御方式を設定する。
【００９７】
上記のように、端末機が電力制御変更を要請し、基地局がこれに対する応答として電力制御変更命令を端末機に送信することができる。他の例として、基地局は、端末機の要請がなくても端末機の移動性指数に応じて電力制御変更命令を端末機に送信することができる。ここで、前記電力制御変更要請メッセージは、図１のアップリンクバースト（ＵＬ  ｂｕｒｓｔ＃）を介して基地局に送信され、前記電力制御変更命令メッセージは、ダウンリンクバースト（ＤＬ  ｂｕｒｓｔ＃）を介して端末機に送信される。一方、前記アップリンクバーストに対する構成情報は、ＵＬ−ＭＡＰバーストを介して端末機に送信され、前記ダウンリンクバーストに対する構成情報は、ＤＬ−ＭＡＰバーストを介して端末機に送信される。すなわち、端末機は、基地局から受信されたＭＡＰ情報を利用して電力制御変更要請メッセージを送信し、電力制御変更命令メッセージを受信する。
【００９８】
下記の表２は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６通信システムで使用できる図１１の電力制御変更要請メッセージに該当する端末機の電力制御変更要請メッセージの一例を示す。これは、基地局にアップリンクバーストを介して伝達される。
【００９９】
【表２】
2008511201.tif 000007
【０１００】
前記表２を参照すると、「Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｔｙｐｅ」は、８０２．１６システムにおいてメッセージを区分するために付けた一連番号であって、規格制定によって変更され得る。「Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ」は、要請する電力制御方式を指示し、閉鎖ループ電力制御は「０」に、開放ループ電力制御は「１」に設定する。「ＵＬ  Ｔｘ  ｐｏｗｅｒ」は、電力制御変更要請を送信するアップリンクバーストの送信電力値である。この送信電力値の具体的な符号化方法は、８０２．１６に従い、ここでは、詳細に説明しない。基地局は、前記送信電力値を利用して、電力制御変更要請を送信するアップリンクバーストを電力制御に使用することができる。「Ｒｅｓｅｒｖｅｄ」は、メッセージの全体大きさがバイト（Ｂｙｔｅ）単位になり得るように挿入したビットである。
【０１０１】
下記の表３は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６通信システムで使用することができる図１１の電力制御変更命令メッセージに該当する基地局の電力制御変更命令メッセージの一例を示す。これは、端末機にダウンリンクバーストを介して伝達される。
【０１０２】
【表３】
2008511201.tif 000008
【０１０３】
前記表３を参照すると、「Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｔｙｐｅ」は、８０２．１６システムにおいてメッセージを区分するために付けた一連番号であって、規格制定によって変更され得る。「Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｏｄｅ  ｃｈａｎｇｅ」は、要請する電力制御方式を指示し、閉鎖ループ電力制御は「０」に、開放ループ電力制御は「１」に設定する。「Ｓｔａｒｔ  ｆｒａｍｅ」は、指示する電力制御方式の適用時点をＩＥＥＥ  ８０２．１６通信システムのフレーム単位で示す。指示する電力制御方式が閉鎖ループ電力制御の場合、端末機の送信電力に対する電力制御命令（Ｐｏｗｅｒ  ａｄｊｕｓｔ）を送信する。開放ループ電力制御の場合、数式２のＭＡＲＧＩＮＲＸに反映できるオフセット値（ＯｆｆｓｅｔｐｅｒＳＳ）を送信する。この値は、基地局アンテナダイバーシチ利得、チャネルの選択度に応じるリンク性能の変化のような端末機固有の値である。この場合、ＭＡＲＧＩＮＲＸは、電力制御を適用する時点までの遅延のみでなく、個別端末機固有のチャネル状態を反映する値になる。
【０１０４】
下記の表４は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６通信システムで使用することができる端末機の帯域幅要求及びアップリンク送信電力報告メッセージの一例を示す。
【０１０５】
【表４】
2008511201.tif 000009
【０１０６】
前記表４に示したように、帯域幅要求及びアップリンク送信電力報告メッセージは、既存ＩＥＥＥ  ８０２．１６の帯域幅メッセージを修正した形態を有する。一般に、ＩＥＥＥ  ８０２．１６通信システムにおいて、アップリンク通信は、端末機の帯域幅要求から始まる。既存のＩＥＥＥ  ８０２．１６通信システムでは、このために、端末機の帯域幅要求メッセージが定義されている。上述のように、一般にＩＥＥＥ  ８０２．１６通信システムにおいて、アップリンク通信は、端末機の帯域幅要求から始まるため、図２及び図３の一番最初に端末機から基地局に伝達されるアップリンクメッセージは、帯域幅要求メッセージになることができる。しかしながら、このメッセージは、アップリンク送信電力に対する情報がないため、図２と図３のように、電力制御の基準信号として使用することができない。よって、本発明は、端末機が帯域幅要求をするとき、アップリンク送信電力値も共に送信できるようにする。前記表４は、このような目的で用いられる帯域幅要求及びアップリンク送信電力報告メッセージであって、図２と図３のように電力制御の基準信号として使用することができる。特に、帯域幅要求及びアップリンク送信電力報告メッセージは、８０２．１６においてヘッダ（Ｈｅａｄｅｒ）と呼ばれる特殊な制御メッセージの形態を取る。
【０１０７】
前記表４において、「ＨＴ（Ｈｅａｄｅｒ  Ｔｙｐｅ）」は、ヘッダの種類を表す値であって、常に「１」に設定する。「ＥＣ（Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）」は、ヘッダの後にくるペイロード（Ｐａｙｌｏａｄ）に対する暗号化適用可否を示し、常に「１」に設定する。実際の帯域幅要求及びアップリンク送信電力報告メッセージは、ヘッダのみから構成され、ペイロードは存在しない。「Ｔｙｐｅ」は、ヘッダの種類を示し、規格制定によって異なる値を有することができる。「ＢＲ」は、端末機の帯域幅要求（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）を示し、端末機がアップリンクで送信しようとするデータの量をバイト（Ｂｙｔｅ）単位で示す。「ＵＬ  ＴＸ  Ｐｏｗｅｒ」は、帯域幅要求及びアップリンク送信電力報告メッセージを送信するアップリンクバーストの送信電力値である。値の具体的な符号化方法は、８０２．１６に従い、ここでは、詳細に説明しない。基地局は、前記送信電力値を利用して帯域幅要求及びアップリンク送信電力報告メッセージを送信するアップリンクバーストを電力制御に使用することができる。「ＣＩＤ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ＩＤ）」は、１６ビット長の８０２．１６固有方式の接続認識子である。「ＨＣＳ（Ｈｅａｄｅｒ  Ｃｈｅｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」は、メッセージに対する８ビットＣＲＣ値であって、メッセージが基地局に受信された後、メッセージのエラー有無を確認できるようにする。具体的なＣＲＣ方法は、８０２．１６規格に従い、ここでは、詳細に説明しない。
【０１０８】
上述のような本発明は、ＴＤＤ通信システムにおいて適応的にアップリンク電力制御方式を変更することによって、さらに効率的にアップリンク電力制御を行うことができる。すなわち、閉鎖ループ電力制御及び開放ループ電力制御の端末機移動速度に対する長所を十分に利用して、効率的なアップリンク電力制御を行うことができるという利点がある。
【０１０９】
一方、本発明の詳細な説明では、具体的な実施の形態に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内で様々な変形が可能であることはもちろんである。例えば、上述の実施の形態は、電力制御方式として「開放ループ電力制御」と「閉鎖ループ電力制御」を例に挙げて説明しているが、電力制御方式をさらに細分化して本発明を適用することもできる。したがって、本発明の範囲は、説明された実施の形態に限定されてはならず、特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものにより決まらなければならない。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】ＩＥＥＥ  ８０２．１６から提案しているＯＦＤＭＡシステムのアップ／ダウンリンクフレーム構造を示す図である。
【図２】従来の技術に係る閉鎖ループ電力制御手順を示す図である。
【図３】従来の技術に係る開放ループ電力制御手順を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムにおける基地局装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの基地局において、電力制御方式決定に応じる状態遷移を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの基地局において、アップリンク電力制御方式を決定するための手順を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムにおいて、端末機の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの端末機において、電力制御方式決定に応じる状態遷移を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの端末機において、アップリンク電力制御方式を決定するための手順を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式を使用する通信システムの端末機において、基地局装置に電力制御変更を要請するための手順を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るＴＤＤ方式の通信システムにおいて、基地局と端末機との間で交換されるメッセージを示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
４０１  マックブロック（ＭＡＣ）
４０３  ＴＤＤ送信モデム
４０５  ＴＤＤ受信モデム
４０７  送受切り替え器
４０９  アップリンク電力制御機
４１１  端末移動性推定器
４１３  スケジューラ
５０１  状態変数ＰＭＣ＝０の状態
５０３  状態変数ＰＭＣ＝１の状態
５０５  状態変数ＰＭＣ＝０の状態を維持
５０７  状態変数ＰＭＣ＝０の状態に遷移
５０９  状態変数ＰＭＣ＝１の状態を維持
５１１  状態変数ＰＭＣ＝１の状態に遷移
【図１】
2008511201.tif 000010
【図２】
2008511201.tif 000011
【図３】
2008511201.tif 000012
【図４】
2008511201.tif 000013
【図５】
2008511201.tif 000014
【図６】
2008511201.tif 000015
【図７】
2008511201.tif 000016
【図８】
2008511201.tif 000017
【図９】
2008511201.tif 000018
【図１０】
2008511201.tif 000019
【図１１】
2008511201.tif 000020
【国際調査報告】
2008511201.tif 000021
2008511201.tif 000022