(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送システムにおける送信局（１０）の送信電力（Ｐ）を、受信局（２０）における信号対妨害比（ＳＩＲ）の予測に基づき制御し、該受信局（２０）の命令（ＴＰＣ）に基づき送信局（１０）における送信電力（Ｐ）を変更する形式の、
送信局（１０）における送信電力（Ｐ）の制御方法において、
送信電力（Ｐ）の変化量（ΔＰ）を、目下の送信電力（Ｐ）と送信電力（Ｐ）の時間平均値（Ｐmean）との電力比（Ｐ／Ｐmean）に依存して形成し、電力比（Ｐ／Ｐmean）の値が上昇すれば送信電力（Ｐ）の変化量（ΔＰ）も高めることを特徴とする、
送信電力制御方法。
【請求項２】
電力比（Ｐ／Ｐmean）と送信電力（Ｐ）の変化量（ΔＰ）との関係を非線形に選定する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法を実施するための送信局（１０）において、
受信ユニット（１１）が設けられており、該受信ユニット（１１）は送信局（１０）の送信電力（Ｐ）を変更（ΔＰ）する命令（ＴＰＣ）を受信局（２０）から受け取り、
評価ユニット（１３）が設けられており、該評価ユニット（１３）は受信した命令（ＴＰＣ）に依存して送信局（１０）の送信電力（Ｐ）を変更し、
送信電力（Ｐ）の変化量（ΔＰ）は、送信局（１０）の目下の送信電力（Ｐ）と送信局（１０）の送信電力（Ｐ）の時間平均値（Ｐmean）との電力比（Ｐ／Ｐmean）により形成され、送信電力（Ｐ）の変化量（ΔＰ）は電力比（Ｐ／Ｐmean）の値が上昇すると高められることを特徴とする送信局。
【請求項４】
電力比（Ｐ／Ｐmean）と送信電力（Ｐ）の変化量（ΔＰ）との関係は非線形である、請求項３記載の送信局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
まだ公開されていないドイツ連邦共和国特許出願 199 58 383.8 号明細書からすでに、伝送システムにおける送信局の送信電力を受信局における信号対妨害比の予測に依存して制御する方法が知られている。この場合、受信局の命令に基づき送信局の送信電力が変更される。
【０００２】
発明の利点
これに対して、独立請求項の特徴部分に記載の構成を備えた本発明による送信局の送信電力制御方法ならびに本発明による送信局によって得られる利点とは、送信電力変化量を実際の送信電力と送信電力の時間的平均値との電力比に依存して、この電力比の値が上昇していれば送信電力変化量も高められるように調整される。このようにして送信電力をいっそう迅速かつ精確に伝送システムの伝送チャネル特性に合わせて整合することができる。このようにして受信局において測定された信号対妨害比と所定の目標値との偏差をできるかぎり小さく抑えることができる。殊に送信局と受信局との間の相対速度が比較的高いときにこれら２つの局間の伝送チャネルにおいて発生する急速で深い減衰の落ち込みを、このようにして取り除くことができる。これにより伝送誤りが低減される。
【０００３】
さらに別の利点によれば、本発明による方法の実施のためには慣用の送信局を変更するだけでよく、その変更によれば評価ユニットが設けられており、この評価ユニットは受け取った受信局の命令に依存して本発明による方法に従い送信局の送信電力を変更する。本発明による方法の実施のために受信局の変更は不要である。
【０００４】
従属請求項により、独立請求項記載の送信局の送信電力制御方法ならびに送信局の有利な実施形態が可能である。
【０００５】
殊に有利であるのは、電力比と送信電力変化量との関係を非線形に選択することである。このようにして送信局の送信電力をさらに迅速に追従制御できるようにすることで、送信局から受信局への信号の伝送にあたり急速で深い減衰の落ち込みをいっそう迅速に補償することができる。これにより信号対妨害比の予測と所定の目標値との偏差をさらに小さく抑えることができるようになる。
【０００６】
図面
図面には本発明の実施例が示されており、次にこれについて詳しく説明する。図１は送信局と受信局との間の電力制御のブロック図であり、図２は本発明による方法の動作を示すフローチャート、図３は受信局における受信電界強度と送信局の最適な送信電力の時間経過特性を示すダイアグラム、さらに図４は電力比に関連づけられて送信電力の値を変更するための非線形特性曲線を示すダイアグラムである。
【０００７】
実施例の説明
移動無線システムたとえばＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）による伝送システムの場合、電力制御は重要な要素を成している。この場合、送信電力について伝送品質と他の加入者に対する妨害との間で妥協を見出さなければならない。送信電力が大きくなるにつれて伝送品質が改善されるし、送信電力が小さくなるにつれて他の加入者に対する妨害が少なくなる。さらにこの場合、移動局は一般にバッテリー駆動されることも留意しなければならない。したがって動作持続時間は電力消費に依存し、つまりは移動局の送信電力にも依存する。
【０００８】
たとえばＵＭＴＳ移動無線システム（Universal Mobile Telecommunications System）において該当するように、妨害を制限するＣＤＭＡ伝送システムの場合に殊に、たとえば所定のコネクション品質で同時にアクティブになる加入者数として表すことのできるようなシステム容量は、送信電力の制御に左右される。この場合、送信電力制御の役割は、各移動無線コネクションごとに基地局から移動局へのダウンリンク伝送方向についても、移動局から基地局へのアップリンク伝送方向についても、基地局もしくは移動局の個々の受信アンテナにおいて信号対妨害比ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）の所定の目標値ＳＩＲＺ が維持されるよう、それぞれ調整することである。
【０００９】
以下ではＵＭＴＳ移動無線システムについて考察する。ＵＭＴＳ移動無線システムの場合、刊行物 "TS 25.201 V3.0.0: Physical Layer - General Description" 3GPPP TSG-RAN-WG1, 1999 によって知られているように、エアインタフェースを介した２つの異なるデュプレックス伝送方式が行われる。ここではＦＤＤ方式（周波数分割多重 Frequency Division Duplex）とＴＤＤ方式（時分割多重 Time Division Duplex）を対象とする。これらの両方において、少なくともダウンリンク伝送方向について送信電力制御のための制御閉ループが設けられている。
【００１０】
ここで図１には一例として、たとえばＵＭＴＳ移動無線システムなどのような移動無線システムにおいて送信電力Ｐを制御するための閉じられた制御ループのブロック図が描かれている。図１ではこの制御ループに参照符号１が付されている。これには送信局１０と受信局２０が含まれている。以下では一例として、ダウンリンク伝送方向のための送信電力Ｐの制御についてのみ考察する。さらにこの実施例では送信局１０はＵＭＴＳ移動無線ネットワークの基地局として構成されており、受信局１０はその移動局として構成されている。また、図１において基地局１０から移動局２０へのダウンリンク伝送チャネルには参照符号３１が付されており、移動局２０から基地局１０へのアップリンク伝送チャネルには参照符号３２が付されている。
【００１１】
基地局１０は第１の送信ユニット１４と第１の受信ユニット１１を有している。第１の受信ユニット１１は、第１の評価ユニット１２および第２の評価ユニット１３を介して第１の送信ユニット１４と接続されている。本発明を理解するうえで必要のない基地局１０におけるその他のモジュールは、見やすくするため図１には描かれていない。移動局２０は第２の受信ユニット２１と第２の送信ユニット２４を有している。第２の受信ユニット２１にはＳＩＲ予測器２２が接続されており、これは第３の評価ユニット２３を介して第２の送信ユニット２４と接続されている。本発明を理解するうえで必要のない移動局２０におけるその他のモジュールは、見やすくするため図１には描かれていない。
【００１２】
次に、一例としてＴＤＤ方式に基づき本発明について説明する。この場合、基地局１０は第１の送信ユニット１４を用いて、１つのタイムスロットにわたり一定の送信電力Ｐをもつ信号をダウンリンク伝送チャネル３１を介して移動局２０へ送信する。移動局２０は第２の受信ユニット２１を用いてこの信号を受け取る。ついでＳＩＲ予測器２２は伝送における信号対妨害比ＳＩＲを求める。そして第３の評価ユニット２３は、予測された信号対妨害比ＳＩＲとそれに対してまえもって与えられた目標値ＳＩＲZとの比較を実行し、この比較に従いＴＰＣ命令（Transmit Power Control）を発生して、基地局１０における送信電力Ｐの変更を行う。この場合、ＴＰＣ命令によって決定されるのは、送信電力Ｐを上げるのか下げるのかということだけである。アップリンク伝送チャネル３２を介してＴＰＣ命令は、第２の送信ユニット２４からの別の信号といっしょに基地局１０へ伝達される。
【００１３】
基地局１０において、ＴＰＣ命令を伴う信号は第１の受信ユニット１１により受信され、第１の評価ユニット１２へ転送される。第１の評価ユニット１２は受信信号からＴＰＣ命令を抽出する。ついで、ＴＰＣ命令および第１の送信ユニット１４においてそのつど実際に用いられている送信電力Ｐが第２の評価ユニット１３へ供給される。その後、第２の評価ユニット１３において、図２を参照しながら説明するフローチャートに従い第１の送信ユニット１４における送信電力Ｐの変化量ΔＰが求められ、その目的は送信電力Ｐをダウンリンク伝送チャネル３１の目下の特性に適応的に整合させることにある。
【００１４】
刊行物 "TS 25.214 V3.0.0: Physical Layer Procedures (FDD)", 3GPP TSG-RAN-WG1, 1999 および "TS 25.215 V3.0.0: Physical Layer Procedures (TDD)" 3GPP TSG-RAN-WG1, 1999 に準拠したＵＭＴＳ移動無線システムに関する仕様書の現状によれば、送信電力Ｐの変化量ΔＰはＴＰＣ命令を送信局１０において受け取った後、常にまえもって定められた値たとえば１ｄＢだけ生じるにすぎない。このため非線形の制御が行われることになり、この場合には信号対妨害比ＳＩＲと所定の目標値ＳＩＲZとの実際の偏差が考慮されない。ここでは、送信電力をたとえば１ｄＢというように所定値だけ上げるのか下げるのか、という決定しか行われない。このため、たとえばＴＤＤ方式などで僅かなタイムスロットのうちに約２０ｄＢというような急激な深いフェージングによる落ち込みが発生しても、送信局１０における送信電力Ｐを相応に高めたところでこれを補償することはできない。
【００１５】
図３には一例として、電力制御のない事例について第２の受信ユニット２１における受信電界強度Ｅの値が時間軸ｔ上に実線で描かれている。深い落ち込みを伴うこの経過特性は一般に高速フェージングと呼ばれ、移動無線チャネルに典型的なものである。図３に破線で描かれている線は第１の送信ユニット１４において理論的に必要とされる送信電力Ｐを表しており、これは第２の受信ユニット２１において一定の妨害電力のときに一定の信号レベルを得ることを目的としており、換言すればフェージング作用の補償を目的としている。この場合、送信電力Ｐの経過特性は時間軸ｔにおいて受信電界強度Ｅの経過特性の逆数を成している。
【００１６】
図３には第１の時点ｔ１が描かれており、そこでは受信電界強度Ｅの値が高いので送信電力Ｐはそれに応じて低くなっている。この場合、ＳＩＲ予測器２２により測定された信号対妨害比ＳＩＲを所定の目標値ＳＩＲZに整合させるために、たとえば１ｄＢなどのような送信出力Ｐの変化量ΔＰは最良の事例では不要である。さて、本発明によれば、送信電力Ｐが上昇したときに送信電力Ｐの変化量ΔPが大きくなるようにする。送信電力Ｐの上昇は、補償する必要のある受信電界強度Ｅに減衰の落ち込みが存在する徴候である。図３によれば、必要とされる送信電力Ｐは第１の時点ｔ１後、第４の時点ｔ４における最大値まで連続的に上昇している。図３によれば第２の時点ｔ２と第３の時点ｔ３において送信電力Ｐの中間値がとられ、ここでｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４であって、受信電界強度Ｅの補償に必要とされる送信電力Ｐはさしあたり勾配が増大しながら非線形に大きくなる。つまり図３に描かれている送信出力Ｐの経過特性を実現し、ひいてはＳＩＲ予測器２２において求められた信号対妨害比ＳＩＲをできるかぎり迅速に所定の目標値ＳＩＲZに整合させる目的で、変化量ΔＰの値も第１の時点ｔ１から第４の時点ｔ４まで上昇させる必要のあることを意味する。
【００１７】
したがってここでたとえば必要となる可能性のあるのは、第１の時点ｔ１で行われた変化量ΔＰより大きい送信電力Ｐの変化量ΔＰたとえば２ｄＢを、第３の時点ｔ３ですでにとらせることである。そして第４の時点ｔ４において送信電力Ｐの変化量ΔＰについて、第３の時点ｔ３で選定された送信電力Ｐの以前の変化量ΔＰよりもさらに大きい値たとえば４ｄＢが選ばれることになるかもしれない。
【００１８】
したがって図３に描かれているように送信電力Ｐをできるかぎり迅速に追従制御してフェージングによる落ち込みを補償するためには、第１の送信ユニット１４における目下の送信電力Ｐが大きくなるよう調整すればするほど、送信電力Ｐの変化量ΔＰもいっそう大きく選定しなければならない。このことはたとえば図４に示す非線形の特性曲線によって行うことができる。この図によれば一例として、変化量ΔＰがｄＢとして第１の送信ユニット１４の送信電力Ｐに依存して描かれており、ここでは送信電力Ｐは送信電力Ｐの時間平均値Ｐmeanに関連づけられている。送信電力Ｐを時間平均値Ｐmeanに関連づけなければならない理由は、送信電力Ｐの絶対値は移動局２０から基地局１０までの距離に依存しており、したがってそれだけでは受信電界強度Ｅの経過特性における落ち込みついて表現しきれないからである。この場合、送信電力Ｐの時間平均値Ｐmeanは、第１の送信ユニットにおけるダウンリンク伝送チャネル３１中の先行のタイムスロットの送信電力Ｐの値から形成される。
【００１９】
図４には、送信電力Ｐの変化量ΔＰの値の経過特性が送信電力Ｐと時間平均値Ｐmeanの商から形成される電力比Ｐ／Ｐmeanに依存して、一組の値（１／１）のところに頂点をもつ放物線カーブとして描かれている。０と１との間の電力比Ｐ／Ｐmeanの値について、図４によれば送信電力Ｐの変化量ΔＰに対し１ｄＢが選ばれる。しかし送信電力Ｐの変化量ΔＰと電力比Ｐ／Ｐmeanとの間で別の非線形の関係をとるようにしてもよい。変化量ΔＰと電力比Ｐ／Ｐmeanとの非線形の関係により、ＳＩＲ予測器２２において予測された信号対妨害比ＳＩＲを所定の目標値ＳＩＲZに非常に迅速に追従できるようになる。とはいえ変化量ΔＰと電力比Ｐ／Ｐmean との間で線形の関係を選択してもよい。しかし線形関係の場合、急峻なフェージングによる落ち込みが発生したときに非線形関係の場合のように迅速には所定の目標値ＳＩＲZへの整合を追従制御できない。
【００２０】
次に、図２に示されているフローチャートを参照しながら本発明による送信電力Ｐの制御方法について説明する。基地局１０と移動局２０との間で通信コネクションが確立された後、まずはじめにプログラムポイント４０において送信電力Ｐの初期値と送信電力Ｐの変化量ΔＰのステップ幅が決められる。このステップ幅は図４に示されているようにたとえば１ｄＢとすることができる。その際、送信電力Ｐに対する初期値と送信電力Ｐの変化量ΔＰのステップ幅に対する初期値は、たとえば第１の送信ユニット１４により選定することができる。ついてプログラムポイント４１において第１の受信ユニット１１は、基地局１０と移動局２０との間のコネクションがまだ存続しているか否かをチェックする。これはたとえば第１の受信ユニット１１が、アップリンク伝送チャネル３２を介してコネクション遮断要求を受信したか否かをチェックすることによって行うことができる。プログラムポイント４１においてコネクションがまだ存続していることを第１の受信ユニット１１が確認した場合、プログラムポイント４２へ進み（イエスの判定）、そうでなければプログラムは終了する（ノーの判定）。プログラムポイント４２において、ダウンリンク伝送チャネル３１における先行のタイムスロットの送信電力Ｐの値から、時間平均値Ｐmeanが形成される。この平均値形成は第２の評価ユニット１３において行われる。このために第２の評価ユニット１３へ、図１および図２に示されているように第１の送信ユニット１４から目下の送信電力Ｐも供給される。さらにプログラムポイント４２では第２の評価ユニット１３において、目下の送信電力Ｐとプログラムポイント４２において求められた時間平均値Ｐmeanとから電力比Ｐ／Ｐmeanが形成される。
【００２１】
図４に示されている特性曲線に従って、求められた電力比Ｐ／Ｐmeanから送信電力Ｐの変化量ΔＰに対応する値が決定される。ついでプログラムポイント４３に進む。プログラムポイント４３において第２の評価ユニッ１３は、アップリンク伝送チャネル３２を介してＴＰＣ命令を受信したか否かをチェックする。受信しているのであればプログラムポイント４４に進み、そうでなければプログラムポイント４１に戻る。プログラムポイント４４では第２の評価ユニット１３は受信したＴＰＣ命令に基づき、送信ユニット１４の送信電力Ｐを変更する必要があるという情報を得ており、その際、受信したＴＰＣ命令によってさらに第２の評価ユニット１３に対し、この変化についていずれの極性符号をもたせる必要があるのかも通知される。このようにして第２の評価ユニット１３はプログラムポイント４４において第１の送信ユニット１４に対し、プログラムポイント４２で求められた送信電力Ｐの変化量ΔＰの分だけ送信電力Ｐを変化させるよう指示する。ここで変化に対する極性符号は受信したＴＰＣ命令によって与えられる。ついでプログラムポイント４１に戻る。
【００２２】
既述の方法をもちろんアップリンク伝送方向における送信電力制御にも適用することができ、その際には参照符号１０は移動局を表し、参照符号２０は基地局を表すことになる。
【００２３】
さらにまた、これまで説明してきた本発明による電力制御方法を、アップリンク伝送方向にもダウンリンク伝送方向にも適用されるように構成可能である。この場合、受信信号のＳＩＲ予測と対応するＴＰＣ命令の生成も行い、かつ受信したＴＰＣ命令の評価と送信電力Ｐの整合も実現できるようにする目的で、基地局１０も移動局２０も第１の評価ユニット１２と第２の評価ユニット１３と第３の評価ユニット２３とＳＩＲ予測器２２を備えている必要がある。
【００２４】
また、本発明による方法をＦＤＤシステムに適用することもできる。一例にすぎないが、本発明による方法をＵＭＴＳ移動無線システムにおいて利用することも考えられる。さらにたとえば本発明による方法をＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）移動無線ネットワークにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  送信局と受信局との間の電力制御のブロック図である。
【図２】  本発明による方法の動作を示すフローチャートである。
【図３】  受信局における受信電界強度と送信局の最適な送信電力の時間経過特性を示すダイアグラムである。
【図４】  電力比に関連づけられて送信電力の値を変更するための非線形特性曲線を示すダイアグラムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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