(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局と、それに対応するセル及び複数の移動局を有する移動通信システムにおいて、無線通信チャネルを介して移動局と基地局間の通信を改善するためのオープンループ電力制御を行う方法であって、
所望の通信信号及びアップリンク干渉信号間で所定関係を確立するステップと、
前記セルの内の１つのセル内のアップリンク干渉に対応する干渉値を判定するステップと、
前記セル内の無線経路に関連する信号損失要素を判定するステップと、
前記セル内の現在のトラフィック負荷に依存するセル固有オフセットと、移動体ユーザの加入タイプに依存するユーザ固有オフセットと、装置関連要素に依存する装置固有オフセットとの少なくとも１つを含む電力変数を判定するステップと、
低トラフィック負荷で送信電力レベルが高くなり、高トラフィック負荷で送信電力レベルが低くなるように、前記所定関係、前記干渉値、前記信号損失要素及び前記電力変数に基づいて、前記無線通信チャネルを介する送信時の送信電力を計算するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電力変数は、前記１つのセル内の干渉の関数を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記干渉は、前記移動局から前記基地局へのアップリンク方向のものである
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記干渉は、前記１つのセル及び少なくとも１つの隣接セル内の干渉の関数である
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
更に、低トラフィック負荷に対し、前記無線通信チャネルを介する送信に対しより高い電力を設定するステップを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
更に、高トラフィック負荷に対し、前記無線通信チャネルを介する送信に対しより低い電力を設定するステップを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記無線通信チャネルは、アクセスチャネルである
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記アクセスチャネルは、前記セル内の前記移動局から前記基地局へのアップリンクランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）である
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記所定関係は、前記基地局で判定されるキャリヤ対干渉率である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記信号損失要素は、前記セル内の前記移動局及び前記基地局間のチャネル上で判定される経路損失要素である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
１つ以上の前記ユーザ固有オフセットは、前記移動局と前記基地局間で採用されるデータ接続のタイプを含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記電力変数は、前記データパケット通信のタイプが前記移動局に専用される専用接続を含む場合により大きく、前記電力変数は前記データパケット通信のタイプが複数の移動局によって共有される共通接続を含む場合により小さい
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
１つ以上の前記装置関連要素は、前記判定された経路損失要素の誤差あるいは前記判定された干渉値の誤差を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
１つ以上の前記装置関連要素は、前記送信電力レベルの誤差を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
１つ以上の前記装置関連要素は、前記移動局の温度を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
更に、前記移動局の現在の温度を検出するステップと、
前記検出された現在の温度に対応する前記電力変数を判定するステップと
を備えることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
１つ以上の前記装置関連要素は、装置関連誤差及び物理的な条件に対する補償値を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記セルのエリア内の前記トラフィック負荷に基づいて送信電力を適応することによって、対応する地理的セルエリアに位置する基地局と通信するために、複数の移動局に採用される共通無線通信チャネル上の遅延を削減する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
更に、低トラフィック負荷に対し、前記共通無線チャネルを介する送信に対しより高い電力を設定するステップを備える
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
更に、高トラフィック負荷に対し、前記共通無線チャネルを介する送信に対しより低い電力を設定するステップを備える
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記無線通信チャネルは、アップリンクアクセスチャネルである
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記無線通信チャネルは、対応するセルのエリアを有する基地局と１つ以上の移動局間との通信を提供し、前記電力変数は、前記セル内でアクティブな前記移動局の１つ以上の固有特性の関数である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記無線通信チャネルは、対応するセルのエリアを有する基地局と１つ以上の移動局間の通信を提供し、前記電力変数は、前記セル内のトラフィック負荷の関数である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記無線通信チャネルは、対応するセルのエリアを有する基地局と１つ以上の移動局間の通信を提供し、前記電力変数は、前記セル内とその隣接セル内の干渉の関数である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記無線通信チャネルは、対応するセルのエリアを有する基地局と１つ以上の移動局間の通信を提供し、前記電力変数は、ユーザ固有要素の関数である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記無線通信チャネルは、対応するセルのエリアを有する基地局と１つ以上の移動局間の通信を提供し、前記電力変数は、装置関連要素の関数である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
無線チャネルを介してデータパケットを送信する送信機（６４〜７０、９０）と前記無線チャネルを介してデータパケットを受信する受信機（６４〜７０、８４、８５）を含み、地理的セル（Ｓ１〜Ｓ６）に関連する該無線チャネルを介する通信が可能な無線局（１６〜１８）であって、
コントローラ（７２、７８）を備え、
前記コントローラは、
所望の通信信号及びアップリンク干渉信号間で所定関係を確立し、
前記セルの内の１つのセル内のアップリンク干渉に対応する干渉値を判定し、
前記セル内の無線経路に関連する信号損失要素を判定し、
前記セル内の現在のトラフィック負荷に依存するセル固有オフセットと、移動体ユーザの加入タイプに依存するユーザ固有オフセットと、装置関連要素に依存する装置固有オフセットとの少なくとも１つを含む電力変数を判定し、
低トラフィック負荷で送信電力レベルが高くなり、高トラフィック負荷で送信電力レベルが低くなるように、前記所定関係、前記干渉値、前記信号損失要素及び前記電力変数に基づいて、前記無線通信チャネルを介する送信時の送信電力を計算する
ように構成されている
ことを特徴とする無線局。
【請求項２８】
前記コントローラは、前記送信機に接続される送信電力コントローラと、前記送信機、前記受信機及び送信電力コントローラを制御する局コントローラとを含んでいる
ことを特徴とする請求項２７に記載の無線局。
【請求項２９】
前記無線局は符号分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）を使用し、前記受信機はレーク受信機である
ことを特徴とする請求項２７に記載の無線局。
【請求項３０】
前記無線局は移動局であり、前記セルは基地局に関連づけられている
ことを特徴とする請求項２７に記載の無線局。
【請求項３１】
前記電力変数は、以下の２つ以上の関数である
前記移動局が位置している前記セル内のアップリンク関数、
前記移動局の現在のパケットデータモード、
前記移動局の現在の加入
前記移動局の現在の温度、
前記移動局によるランダムアクセスに対して使用されている現在の基地局
前記移動局、
前記移動局が位置している前記セルに隣接する他のセル内の前記干渉、及び
前記移動局からの信号の受信を要求している前記基地局でのターゲット信号レベル値と実際の信号強度レベル値との差
であることを特徴とする請求項２７に記載の無線局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、無線通信における電力制御に関するものであり、より詳しくは、より効率的でかつ効果的なオープンループ電力制御に関するものである。本発明の適応オープンループ電力制御方法は、特に、符号分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）セルラー無線システムの通信によく適している。
本発明の背景及び要約
電力制御は、無線通信システムにおいてかなり重要であり、特に、第３世代の広帯域符号分割多元アクセス（ＷＣＤＭＡ）セルラーシステムにおいてかなり重要である。「アップリンク」チャネルを介する送信前に、移動局は、自身の送信電力レベルを設定しなければならない。同様に、無線アクセスネットワークは、「ダウンリンクチャネル」、例えば、ページングチャネル（ＰＣＨ）、順方向アクセスチャネル（ＦＡＣＨ）、加えて、トラフィックチャネル（ＴＣＨ）上の基地局送信電力を設定しなければならない。事実、実際の電力レベルは移動局及び基地局無線送信に対して設定され、かつそれらから得られる干渉レベルはすべての移動無線通信システムにかなり関係する。
【０００２】
無線チャネルの物理的な特徴は、いくつかの理由によってかなり変更する可能性がある。例えば、無線送信機及び受信機間の信号伝搬損失は、それらの位置や、障害物、天気等の関数として変化する。その結果、異なる移動局から基地局が受信する信号強度には大きな誤差が生じる可能性がある。移動局信号の送信電力がかなり低い場合、受信基地局は弱信号を正確に復号できない可能性があるので、この信号は訂正（可能であれば）あるいは再送信されなければならない。従って、誤り受信信号は無線アクセス処理に関連する遅延を発生し、データ処理オーバヘッドを増加させ、また、その信号は再送信されなければならないので、利用可能な無線帯域幅を削減してしまう。一方、移動送信電力がかなり高い場合、移動局によって送信される信号は、システム内の他の移動局と基地局に対する干渉を生成してしまう。
【０００３】
干渉は、特に、同一周波数上で多数の無線送受信を行うＣＤＭＡシステムにおいて問題となる。ある移動局がかなり大きい出力電力で送信する場合、移動局は干渉を発生し、受信基地局がその移動無線機からの送信を正確に復調できない地点で受信される移動無線機の信号の信号対干渉（ＳＩＲ）を低下させる。事実、移動局は基地局受信機で信号が正確に受信されるのに必要な電力レベルの２倍で信号を送信する場合、その移動信号は最適電力レベルで移動信号が送信された場合のシステム容量のほぼ２倍を必要とする。調整されがなされないと、他の移動送信の数倍の強度で基地局で受信される信号を送信する強い移動局が生じる。このような過度に「強い」移動局に対するシステム容量の損失は、許容することができない。
【０００４】
かなり過度の電力での送信に関しては更に問題がある。１つは、いわゆる「パーティ効果」である。移動局がかなり高い電力レベルで送信する場合、他の移動局は自身の電力レベルが上げることができ、そうすることによって、既に深刻な干渉問題が含んでいる状況でも「受信する（be heard）」ことができる。別の問題には、バッテリ電力を浪費してしまうことである。移動無線機の規定のバッテリ寿命を節約することはかなり重要である。距離が離れることによって、送信中には、移動局のバッテリが最大に消費されてしまう。それゆえ、任意の電力制御方法の重要な目的は、電力削減となるように、許容できない高レベルでの再送信数を増加させずに送信電力を削減することである。バッテリ消費以外は、送信電力の設定に関する上述の問題は基地局からのダウンリンク無線送信にも当てはまる。
【０００５】
２つの基本的な電力制御方法が存在し、それはオープンループとクローズドループである。オープンループ電力制御では、送信電力は１つ以上の変数に基づいて送信機で計算され、その計算値は送信電力レベルを設定するために使用される。特に、送信電力は、評価経路損失の照合のために調整されるので、所定電力レベルで信号は基地局で受信される。クローズドループ電力制御は、受信機からのフィードバックに依存するので、送信機は、例えば、どのような電力レベルで（時には、どのような干渉レベルでも）送信信号が受信されたかを把握している。このフィードバックを使用すると、送信機は自身の送信電力レベルを適切に調整する。選択的には、受信機は自身の送信電力を上げるあるいは下げることを送信機へ単に指示する。加えて、受信フィードバック情報は、クローズドループ電力制御が一般的にオープンループ電力制御よりも正確であることを意味している。
【０００６】
いくつかの移動無線機によって共有されるアップリンク及びダウンリンクの両方に対する共通チャネルは、典型的には、相対的に短い制御信号メッセージを送信するために使用され、この制御信号メッセージは遅延、信号オーバヘッド、拡散符号割当及び専用チャネルに関する帯域幅消費に関わる付加的な「コスト」を保証しない。また、共通チャネルは、その共通チャネル上で送信される典型的な制御メッセージに直接付加されるショートトラフィックデータパケットを送信するために利用される。「より低コスト」なオープンループ電力制御は、専用チャネルに対して共通に使用されるクローズドループ電力制御よりも、より高速で、より簡素で、かつより無線リソースの占有が少ない共通チャネルを介する送信によく適している。
【０００７】
移動局に共有される共通チャネルのタイプの１つにはランダムアクセスチャネルがあり、このランダムアクセスチャネルは、移動局に専用チャネルが割当られていない場合の複数の移動局と基地局間の通信を提供する。アクセスチャネルメッセージは、例えば、発呼予約、ページ応答、指示、登録及び小サイズユーザデータパケットを含むことができる。しかしながら、複数の移動局は同一時間にランダムアクセスチャネルを使用することができるので、アクセスチャネル上のたくさんの移動局送信はバックグランドノイズ及び干渉が生じ、これによって、有限なシステム容量を減らしてしまう。その結果、送信前に、移動局の出力電力を最適に設定することは重要である。
【０００８】
つまり、ランダムアクセスを実行する前に、移動局は、アップリンク方向でのランダムアクセスチャネル上で使用されるオープンループ送信電力Ｐtxを計算することで、移動局の信号は所定電力レベルで基地局に受信される。特に、移動局は、基地局でのターゲットキャリヤ対干渉率（ＣＩＲ）γtを達成することを試みる。基地局で実際に受信されるこのキャリヤ対干渉率は、受信アップリンクキャリヤ電力ＣULからアップリンク干渉ＩULを差し引いたものに対応する。受信キャリヤ電力ＣULは移動局の送信電力レベルＰtxから経路損失Ｌを差し引いたものに対応する。それゆえ、オープンループ電力制御は、ターゲットキャリヤ対干渉率γt、アップリンク干渉評価Ｉ^UL、及び経路損失評価Ｌ^の関数として、送信電力Ｐ^txを判定することができる。経路損失評価Ｌ^は、基地局によってダウンリンクチャネル上で送信される既知の受信信号（例えば、ダウンリンクパイロットあるいは他のブロードキャスト信号）電力を測定する移動局で取得することができる。既知の信号には、基地局によって送信される既知の信号の電力を移動局へ通知するメッセージが含まれる。アップリンク干渉は評価（測定）され、かつダウンリンクパイロット信号出力電力値と一緒にセルを介して基地局によってブロードキャストされる。そして、送信電力Ｐ^txは、以下のオープンループ電力制御アルゴリズムに従って、ターゲットＣＩＲγt、アップリンク干渉評価Ｉ^UL及び経路損失評価Ｌ^を使用して判定される。
【０００９】
Ｐ^tx＝γt＋Ｉ^UL＋Ｌ^      （１）
不幸にも、式（１）のオープンループ電力制御アルゴリズムは、受信キャリヤ対干渉率がターゲットキャリヤ対干渉率γtとを（頻繁に著しく）異ならせてしまう不安定要素の影響を受けてしまう。例えば、評価経路損失Ｌ^は、典型的には実際の経路損失Ｌとは異なる、これは、以下のようないくつかの要素によるものであり、この要素には、（１）パイロット信号を送信する基地局での実際の電力は、ブロードキャストダウンリンクパイロット信号出力電力値と異なる可能性、（２）移動局の信号強度の測定の不確性、経路損失の測定におけるフェーディング、ノイズ及び遅延がある。同様に、アップリンク干渉ＩULは著しく変化する可能性があり、これは、それが基地局によって最後に測定されるからである。オープンループ電力制御処理によって判定される送信電力Ｐ^txが合理的で正確な評価値であるとしても、移動局の送信時の実際の送信電力Ｐtxは、移動局を動作させる環境における不完全要素及びハードウェア制限によって、指定送信電力とは異なる可能性がある。例えば、移動送信電力は、移動局の環境温度及び移動局に採用されている非線形構成要素に依存して、著しく変化する。基地局での実際の受信キャリヤ対干渉率γは、以下のようになる。
【００１０】
γ＝Ｐtx−ＩUL−Ｌ      （２）
実際の送信電力Ｐtx、実際のアップリンク干渉及び実際の経路損失は確実に把握することができない。アップリンク送信に対して説明されるオープンループ電力制御の欠点は、例えば、順方向アクセスチャネル（ＦＡＣＨ）等の共通チャネル上のダウンリンク送信に対するオープンループ電力制御にも当てはまる。
【００１１】
これらの様々な要素は、受信キャリヤ対干渉率γとターゲットキャリヤ対干渉率γtとの差を＋／１０ｄｂ以上にしてしまう可能性がある。図１は、この不安定要素を、受信ＣＩＲの確率密度関数（ＰＤＦ）ｆΓ（γ）を用いて示しているものである。実際には、受信ＣＩＲの確率密度関数は、ガウス分布に類似しているのが好ましい。図１は、単に、受信ＣＩＲの分布が存在する事実を示すものである。
【００１２】
まとめると、上述のオープンループ電力制御方法の制約と実際の動作環境（例えば、温度）及び構成（例えば、非線形構成要素）は、現在の通信環境下での送信に対して最適なオープンループ送信電力を達成することを難しくしている。その結果、通信の失敗（過度に低い送信電力）あるいは不必要な干渉を招き、加えてシステム容量損失を発生する（過度に高い送信電力）。
【００１３】
上述の問題に取り組む方法では、エリクソンのＤｅｎｔによる米国特許第５，４３９，７６０号のようなパワー「ランピング（ramping）」を採用している。移動局は、低初期送信電力レベルでランダムアクセスを初期化し、かつ徐々に（例えば、増加方向に）送信電力レベルを、基地局がアクセス信号を検出し応答確認するまで上げる。一旦検出されると、メッセージの電力レベルは、その検出レベルで維持される。このパワーランピング方法の欠点の１つは、アクセス処理に著しい遅延を招くことである。具体的には、移動局が直前の送信アクセス信号の応答確認を待機している間のアクセス試行間には実質的なに遅延が発生している可能性がある。この遅延は、特に、ランダムアクセス送信によって生じる干渉の重要性が低い時の低トラフィック負荷レベルで望ましくないものになる。一方で、パワーランピングが急激に発生すると、検出信号が応答確認される時間までに、電力レベルがかなり高くなる可能性がある。別の欠点には、受信機からの応答確認が必要となることである。応答確認メッセージは、パワーランピングの継続が必要になくなると損失あるいは受信することができなくなる。最小限な構成でも、応答確認は多少複雑になる。
【００１４】
パワーランピング処理における遅延を減らすために、１９９８年８月５日に併せて出願された米国特許出願番号０９／１６６，６７９号で説明されているように、プリアンブルレベルでパワーランピングを採用しても良く、これは、参照することによって本明細書に組み込まれる。移動局は、基地局が受信プリアンブルエネルギーを検出し（全ランダムアクセスメッセージの復号とは対照的に）、かつ取得成功インジケータを移動局へ返信するまで、電力を上げながらショートプリアンブル信号だけを送信する。しかしながら、パワーランピングがいかに有効であるかに関係なく、パワーランピングを開始するための初期送信電力レベルは、上述のオープンループ電力制御に基づいて送信機によって決定されなければならない。
【００１５】
本発明の目的は、現在の送信状態を考慮する最適電力制御方法を達成することである。
【００１６】
本発明の目的は、最小干渉レベルで満足な通信品質を補償する適応電力制御技術を提供することである。
【００１７】
本発明の目的は、実際の受信ＣＩＲがターゲットＣＩＲあるいはターゲットＣＩＲに近い値となる保証送信電力レベルを判定することである。
【００１８】
本発明の目的は、電力削減となるように再送信数を増やすことなく送信電力を削減することである。
【００１９】
本発明の目的は、移動局の送信電力レベルを最小化しかつ有効送信電力レベルに制御することによって移動局のバッテリ寿命を伸ばすことである。
【００２０】
本発明の目的は、オープンループ電力制御が、特に、低トラフィック状態で、アクセス送信に採用される場合の無線アクセスにおける不必要な遅延をなくすことである。
【００２１】
本発明の目的は、予備パワーランピングが、特に、低トラフィック状態で、アクセス送信に採用される場合の無線アクセスにおける不必要な遅延をなくすことである。
【００２２】
本発明の目的は、現在の干渉レベル（群）、移動局固有変数及び電力検出応答確認信号あるいは受信機からの電力関連フィードバックを必要としない要素を考慮するフレキシブル移動局電力制御技術を提供することである。
【００２３】
本発明の目的は、ランダムアクセスの成功及び失敗の両方の基地局からの応答確認メッセージを受信する電力レベルフィードバックを認識することによってオープンループ電力設定を移動局に適応することである。
【００２４】
本発明の目的は、温度、移動局システム誤差及び基地局システム誤差を移動局に適応し保証することである。
【００２５】
本発明の適応電力制御は、上述の問題を解決し、かつ上述の目的及びそれ以外の目的を満足する。実施形態では、対応する地理的セルエリア内に位置する基地局と通信するために複数の移動局によって採用される共通無線通信チャネル上の遅延は、トラフィック負荷に基づいて送信電力を適応することによって最小化される。低トラフィック負荷に対しては、より高い送信電力が許容される。高トラフィック負荷に対しては、より低い電力レベルが設定される。
【００２６】
送信電力レベルは、例えば、ターゲットＣＩＲのような所望信号率、無線通信チャネルを介する送信経路損失及び干渉値を使用して判定される。また、適合電力変数を導入して、１つ以上の現在の通信状態及び／あるいは移動局の特性に基づいて送信電力制御を適応する。例えば、適応電力変数は、基地局の単独セル内の現在の干渉あるいは１つ以上の隣接セルの現在の干渉の組み合わせの関数であっても良い。また、適応電力変数は、ランダムアクセス後の移動局と基地局間に採用されるべきデータパケット接続のタイプ、移動局の加入、移動局の現在の温度、移動局によって使用される現在の基地局、移動局と基地局間の現在の評価経路損失、及び／あるいは他の要素を考慮することができる。
図面の詳細説明
以下の記載は、説明を目的とし、かつ限定を目的とするものではなく、本発明の全体の理解を示すために、例えば、特定実施形態、技術、変数等で詳細説明を行うものである。しかしながら、本発明は、これらの特定実施形態から逸脱しない他の実施形態で実現されても良いことは当業者には明らかであろう。例えば、本発明は、ＣＤＭＡ通信システムのアップリンクのランダムアクセスチャネル上の移動送信に対して有効に適用されるものであるが、本発明は、例えば、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ等の任意のタイプの通信システムにおける任意のタイプの特定チャネルを介する任意の方法での無線送信電力の制御に有効に適用することもできる。本発明は、ランダムアクセスタイプの共通チャネルで説明されるが、本発明は、他の共通チャネル及び専用チャネルに同様に適用することができる。実際に、本発明は、任意の送信電力制御状況に適用することができる。他の例では、本発明の説明を不明瞭にしないために、詳細を必要としない周知の方法、インタフェース、装置及び信号技術の詳細説明は省略する。
【００２７】
実施形態１は、図２に示される電力制御ルーチン（ブロック２）で説明する。最初に、送信無線機は、予備送信電力を判定する（ブロック４）。しかしながら、この判定された予備送信電力に基づく無線送信電力レベルの設定は、望ましくないキャリヤ対干渉率、即ち、かなり高いあるいはかなり低いＣＩＲの信号を無線受信機が受信する可能性がある。従って、ブロック４での予備送信電力は、１つ以上の現在のトラフィック状態を考慮する適応変数を使用して調整される（ブロック６）。本実施形態では、適応変数は、この無線通信に影響を与えている現在のトラフィック負荷を考慮している。次に、無線機の送信電力は、調整された送信電力値に基づいて制御される（ブロック８）。より具体的には、低トラフィック負荷で、適応変数値は、より高い送信電力値となるようにより高く設定される。一方、高トラフィック負荷で、適応電力変数値はより低く設定され、おそらくは、他の隣接無線機への妨害を最小化する負値と同等になる。そうでなければ、いくつかの場合には、最大送信電力に到達するまで、過度の送信電力は制御不能な別の無線機送信電力（即ち、パーティ効果）の増加を招いてしまう。
【００２８】
図３はターゲットＣＩＲγt及び様々な適応変数値の効果に関連する受信キャリヤ対干渉率γの確率密度関数ｆΓ（γ）のグラフを示している。高適応電力変数値は、ｆΓ（γ）グラフを右にシフトしている、この右にシフトとは、ターゲットＣＩＲより大きい密度の受信ＣＩＲが存在することを意味している。これは、通信の成功の可能性をより大きくし、かつその通信に関連する遅延を小さくする。低適応電力変数値は、送信の成功確率が低くなる各ユーザによって生じる干渉量を減らすために、グラフを左にシフトする。また、本発明は、温度、移動局のシステム誤差、及び基地局システム誤差によって適応電力変数を変更する機能を移動局に与え、そうすることによって、確率密度関数ｆΓ（γ）の幅を縮めることができる。
【００２９】
一方、本発明は、任意の方向、例えば、アップリンク及びダウンリンクでの任意の無線通信に適用することができ、本発明の次の実施形態は、共通チャネル、特に、ランダムアクセスチャネル上で１つ以上の移動局からのアップリンク通信で説明する。このような共通ランダムアクセスチャネルは、例えば、広帯域ＣＤＭＡに基づく第３世代セルラーシステムで採用される。図４は、ＣＤＭＡあるいは広帯域ＣＤＭＡ通信システムであり得る移動無線セルラー通信システム１０を示している。無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ群）１２及び１４は、例えば、無線アクセスベアラー設定、ダイバーシティハンドオーバ等を含む様々な無線ネットワーク機能を制御する。無線ネットワークコントローラ１２は、複数の基地局１６、１８及び２０に接続されている。無線ネットワークコントローラ１４は、基地局２２、２４及び２６に接続されている。各基地局は、セルとして参照される地理的領域を管理し、セルは複数のセクタに分割されていても良い。基地局２６は、６つのアンテナセクタＳ１〜Ｓ６を持つように示されている。基地局は、専用電話線、光ファイバリンク、マイクロ波リンク等の様々な手段によって対応する無線ネットワークコントローラに接続されている。無線ネットワークコントラーラ１２及び１４の両方は、公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）、インターネット等のような外部ネットワークと、１つ以上の移動交換局かつ／あるいはパケット無線サービスノード（不図示）を介して接続されている。ＲＮＣは、適切な基地局（群）を介して移動局へ発呼を行う。
【００３０】
図４では、複数の基地局と通信する２つの移動局２８及び３０が示されている。移動局２８は、基地局１６、１８及び２０と通信し、かつ移動局３０は基地局２０及び２２と通信する。無線ネットワークコントローラ１２と１４間の制御リンクは、基地局２０及び２２を介して移動局３０へ／からのダイバーシティ通信を可能にする。移動局及び基地局間で確立される各無線通信チャネルは、アップリンク成分及びダウンリンク成分を有している。複数の通信がＣＤＭＡ通信の同一の無線周波数を利用するので、様々な移動局と基地局間の通信を区別するために周知のＣＤＭＡ技術に従う拡散符号が使用される。本実施形態では、「チャネル」という表現は、ＲＦ周波数及び特定符号シーケンスに関して定義される、任意の移動局に対するＣＤＭＡチャネルを示している。
【００３１】
基地局及び無線ネットワークコントローラの更なる詳細を、図５で説明する。各無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）は、様々な基地局との通信を接続するネットワークインタフェース５２を含んでいる。ＲＮＣ内において、ネットワークインタフェース５２は、コントローラ５０及びダイバーシティハンドオーバユニット（ＤＨＯ）５４と接続されている。ダイバーシティハンドオーバユニット５４は、確立、維持及びダイバーシティ合成、ダイバーシティ分割のようなダイバーシティ接続の切断、電力制御及び他のリンクに関連する無線リソース制御アルゴリズムで必要とされる様々な機能を実行する。
【００３２】
各基地局は、ＲＮＣと接続する対応ネットワークインタフェース６０を含んでいる。加えて、基地局は、複数の送受信機（ＴＲＸ）６４、６６、６８及び７０と接続されるコントローラ６２と、送信電力コントローラ７２とを含んでいる。コントローラ６２は、基地局全体の動作及び、無線接続の確立、維持、解放を制御する。送受信機６４〜７０はそれぞれ、移動局との特定通信が割当られている。少なくとも１つの送受信機は、パイロット、同期あるいは他のブロードキャスト信号のような共通信号を送信する基地局を介する共通制御チャネルとして採用されている。基地局のセル内あるいはその周辺セル内にある移動局は、共通制御チャネルを監視する。
【００３３】
ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）と呼ばれる共通チャネルは、専用チャネルを要求する（アップリンク）局へ送信するために移動局によって使用され、かつ規定量のユーザデータ用に使用されても良い。共通順方向アクセスチャネル（ＦＡＣＨ）は、規定量の（ダウンリンク）ユーザデータを送信するために基地局によって使用される。ＲＡＣＨ及びＦＡＣＨのような共通チャネルに対して、オープンループ電力制御が採用されることが好ましい。送信電力コントローラ７２は、ダウンリンクに対してオープンループ電力制御を実行し、かつ送信電力コントローラは、基地局によって受信されるすべての移動送信からの送信電力を制御するために、アップリンクに対してクローズドループ電力制御を実行し、そうすることで、例えば、送信電力は、すべての移動局が同一タイプのサービスを使用することを想定する適切な同一の電力レベルとなる。
【００３４】
図６は、図４に示される移動局の更なる詳細を示している。移動局は、レーク受信機８２、送信電力コントローラ８８及び送信機９０に接続されるコントローラ８０を含んでいる。レーク受信機８２は、ダイバーシティ合成器８６と接続される複数の受信機８４及び８５（これらは補助的な受信機であっても良い）を含んでいる。１つ以上の信号強度検出器（不図示）あるいは同様の検出器（群）が移動受信機８２に採用されており、受信信号の信号強度あるいは他の変数を検出する。基地局からの送信は、ダイバーシティ合成器８６と接続する受信機８４及び８５への複数経路で受信され、１つの信号として処理される。送信電力コントローラ８８は受信ダイバーシティ合成信号の電力レベル（好ましくは、キャリヤ対干渉率（ＣＩＲ）あるいは信号対干渉率（Ｅb／Ｉo））を判定する。
【００３５】
本発明の実施形態の動作を、図７に示される適応オープンループ電力制御ルーチン（ブロック１００）をフローチャート形式で説明する。移動局３０は、ダウンリンクアクセスチャネルを介して基地局からブロードキャストされたターゲットキャリヤ対干渉率γtを検出する。ターゲットＣＩＲγtはシステムで予め定義されていても良く、ここでは、移動局に既に設定されているものとする。また、移動局３０は、対応する地理的セルを介してダウンリンクパイロット（あるいは他のブロードキャスト）信号送信電力値と、基地局によってブロードキャストされかつ測定される現在のアップリンク干渉評価Ｉ^ULを検出する。次に、移動コントローラ８０は、ダウンリンクパイロット信号が実際に基地局から送信された（ブロック１０２）時のブロードキャスト送信電力値と実際のダウンリンクパイロット信号の受信電力との差を考慮することによって、評価経路損失Ｌ^を判定する。これらの判定された変数γt、Ｉ^UL及びＬ^から、オープンループ送信電力レベルＰ^txは、上述の式（１）、即ち、Ｐ^tx＝γt＋Ｉ^UL＋Ｌ^に従って、移動コントローラ８０によって判定されても良い。
【００３６】
しかしながら、移動局３０、例えば、移動局コントローラ８０は、現在の状態及び変数に基づいて、本実施形態では電力オフセット値Δとして参照されるセル固有適応電力変数も判定する（ブロック１０４）。次に、移動局の送信電力は、以下の式に従って判定する（ブロック１０６）。
【００３７】
Ｐ^tx＝γt＋Ｉ^UL＋Ｌ^＋Δ      （３）
この電力オフセットΔは、セル内の現在のトラフィック負荷に依存するセル固有オフセットΔCであることが好ましい。例えば、ΔCは、移動局がランダムアクセスを実行するセル内の測定アップリンク干渉Ｉ^UL、かつ１つ以上の隣接セル内のアップリンク干渉の関数であり得る。つまり、電力オフセットΔCは、以下の式によって、在圏及び周辺セル内の複数の測定アップリンク干渉値の関数として定義されても良い（ブロック１０４）。
【００３８】
ΔC＝ｆ（Ｉ^UL、Ｉ^UL1、Ｉ^UL2、．．．、Ｉ^ULN）      （４）
アップリンク干渉Ｉ^ULは、移動局がランダムアクセスを実行するセル内で測定され、Ｉ^UL1、Ｉ^UL2、．．．、Ｉ^ULNは、Ｎ周辺セル内で測定されるアップリンク干渉値である。それゆえ、ローカルアップリンク干渉値Ｉ^ULを採用しつつ、周辺セルからのいくつかのアップリンク干渉値を使用するのが好ましい。これは、ＣＤＭＡシステムでは、すべての移動局が同一の周波数上で送受信を行うからであり、かつ周辺セル内でアップリンク干渉を生成するからである。その結果、これらのセル内の干渉レベルは、典型的には、移動局上のアップリンク干渉の全体に影響を与える。
【００３９】
式（４）の１つの単純関数例は、ΔC＝Ａ（ＩULmax−Ｉ^UL）であり、ここで、Ａは定数であり、ＩULmaxは最大許容アップリンク関数である。もちろん、他の関数が使用されても良い。一般的には、より低い干渉値（群）、より大きいΔCであり得る。好ましくは、移動局の現在のセル内の干渉は、隣接セルに対する干渉値よりΔCで受ける影響が大きい。
【００４０】
ランダムアクセスは、常に、より多くのアップリンク干渉を生成する。それゆえ、既にアクティブな移動局は、同一のターゲットＣＩＲを維持するために自身の送信電力を上げる必要があり、これによって、アップリンク干渉が平均以上に増加する。低トラフィック負荷、即ち、低ＩULでは、ＩULは、ＣＤＭＡシステムの最大アップリンク容量を定義する上述の最大許容値を増加させないので、システムはこれの発生を許容する。また、ランダムアクセスによって生成される干渉は、クローズドループ電力制御を使用して、セル内の他のアクティブな移動局において補償することができる。
【００４１】
ここで、低トラフィック負荷に対して、変数ΔCはより高い送信電力となるようにより高く設定される。上述の図３で示されるように、これは、キャリヤ対干渉率の確率密度関数をターゲットＣＩＲの右に移動させ、これによって、よりランダムアクセスの成功確率を向上し、かつパケット遅延を短くする。低トラフィック負荷の場合も、ほぼ共通していると予測され、これは、セルラーシステムは、あるビジータイム中だけに典型的に発生するより高いトラフィック負荷に対して測定されるからである。そのため、このより高い送信電力は、典型的なトラフィック状況に対してより改善されたシステムパフォーマンスをもたらす。逆に、より高いトラフィック負荷では、アップリンク干渉が最大許容値に近い場合、電力オフセットΔCはより低く設定され、おそらくは、アップリンク上の他のユーザへの過度な妨害を避けるために、図３に示される負値と等しくなる。これは、ターゲットＣＩＲでの受信確率をより低くするものであり、それゆえ、ランダムアクセスの成功確率が低くなり、かつパケット遅延が長くなる、このトレードオフは、すべてのユーザへの妨害に対する送信電力（即ち、パーティ効果）を大きくすることなく通信の継続を保証するために、高干渉期間中に必要となる。
【００４２】
上述の説明は、本発明に電力オフセットΔCがアップリンク共通チャネル（例えば、ＲＡＣＨチャネル）に対する移動送信電力の設定にどのように適用されるかを示している。加えて、電力オフセットΔCは、オープンループ電力制御（例えば、ＦＡＣＨチャネル）でダウンリンク共通チャネルに対して適用されても良い。ダウンリンク共通チャネルでは、移動局での経路損失及び干渉は移動局によって測定され、かつ無線ネットワークへ通知される。一方、移動局は、ＦＡＣＨ上の基地局送信電力レベルがブロードキャストパイロット信号送信電力レベルとどのくらいの量で比較されるべきかをネットワークへ通知する。計算されたＦＡＣＨ送信電力レベルを得た後、次に、無線ネットワークは電力オフセットΔCをその送信電力レベルに適用することができ、かつそれを上述のアップリンク送信に対する高あるいは低トラフィック負荷状態に適応させる。
【００４３】
ランダムアクセスの移動局の送信電力は、ユーザ固有変数だけあるいはそれに加えてアップリンク干渉に依存しても良い。例えば、電力オフセットは、ランダムアクセス後、移動局によって採用されるべき特定データパケットモードに依存しても良い。例えば、ランダムアクセス後、移動局が直ちに専用トラフィックチャネルに割当られる場合、電力オフセットは高速ランダムアクセスを提供するためにより高い値が設定され、これによって、専用チャネルでの高速送信を容易化する。専用トラフィックチャネルはより高い容量を有し、かつ一般的にはより正確なクローズドループ電力制御を採用し、このクローズドループ電力制御は、通常クローズドループ電力制御を採用しない共有あるいは共通トラフィックチャネルに比べて、システム全体への干渉を少なくする。加えて、電力オフセットは、移動体ユーザの加入に依存しても良い。移動体ユーザは、共通チャネル上の高速ランダムアクセス及び低遅延の可能性を向上するために、大きな電力オフセットを与える優先アクセス機能に加入することができる。ここで、ユーザ固有電力オフセットΔUは、上述のセル固有電力オフセットΔCと同様の方法で、即ち、以下の式で、移動送信電力に追加設定することができる。
【００４４】
Ｐ^tx＝γt＋Ｉ^UL＋Ｌ^＋ΔC＋ΔU      （５）
電力オフセットΔUは、ΔC及びダウンリンク共通チャネル、例えば、ＦＡＣＨチャネル上の送信電力レベルの設定なしで使用することもできる。
【００４５】
ランダムアクセスでの移動局の送信電力は、更に、他の要素に依存しても良い。上述の背景には、受信キャリヤ対干渉率（ＣＩＲ）及びターゲットＣＩＲ（γt）間の誤差の一部は、計算された送信電力Ｐ^txで実際に送信するために移動局が使用できないことによるものである。その代わり、移動局は、計算されたあるいはそれ以外の所望の電力Ｐ^txから著しく異なることがある実際の電力Ｐtxで送信することができる。以下の様々な例では、送信電力コントローラ８８が送信機９０へ所望の送信電力レベルを提供するにもかかわらず、実際の送信電力レベルにかなり影響を与えるものである。
【００４６】
・移動局温度
・移動局が現在送信している時点での実際の電力レベル
・特定移動局に対する個々の電子構成要素
別の要素には、移動局が経路損失の評価におけるシステム誤差を有している可能性があることである。評価経路損失Ｌ^は、移動局の信号強度検出器の測定誤差によって実際の経路損失Ｌと異なる可能性がある。また、経路損失評価は、経路損失測定におけるフェーディング、ノイズ及び遅延によって実際の経路損失と異なる可能性がある。更に、実際にパイロット信号を送信する基地局での実際の送信電力は、経路損失評価に対して移動局によって使用されるブローキャストダウンリンクパイロット信号出力電力値と異なる可能性がある。これらの要素はそれぞれ、移動局固有誤差及び基地局固有誤差と呼ばれる。
【００４７】
このような移動局及び基地局固有誤差は、本発明では、装置固有電力オフセットΔEを使用して補償することができる。移動局固有変数の情報は、移動局へ累積しかつ記憶することができる。基地局固有誤差の情報は移動局の各基地局に累積しかつ記憶することができる。そして、移動局は、適切な補償を適用する。
【００４８】
以下の実施形態では、基地局は受信電力レベルを正確に測定し、かつ基地局パイロット信号に対するブロードキャスト電力レベルはそのパイロット信号の実際の送信電力レベルと正確に等しいと仮定する。この例は、温度ドリフト、信号強度検出におけるシステム誤差、実際の送信出力電力と割当出力電力間のシステム差分を補償する移動局を示している。送信電力誤差を生じる他の要素は、同様な方法で補償することができる。
【００４９】
ランダムアクセス送信中に、基地局は、移動局から受信ランダムアクセス信号電力Ｃを測定し、Ｃ＝Ｐtx−Ｌであり、かつ移動局へ測定値Ｃ^を返信する。移動局は、ターゲット受信ランダム信号電力ＣtがＣt＝Ｐ^tx−Ｌ^と等しくなるように試行する。これによって、移動局は、以下の式で、受信信号電力誤差Ｅを判定する。
【００５０】
Ｅ＝Ｃt−Ｃ^      （６）
Ｅが正である場合、移動送信電力はかなり低くなり、Ｅが負である場合、受信電力ターゲットＣtを達成するために必要な電力以上の電力が移動局に使用される。移動局は、現在の温度、現在の送信電力レベル及びこの固有温度及び電力レベルでのルックアップテーブルにおける信号電力誤差Ｅを測定し記憶する。次に、移動局は、ランダムアクセス送信を実行し、移動局は、実際の温度及び送信電力レベルに対する信号電力誤差をルックアップテーブルで参照し、この誤差の補償の試行を行う。この補償の実現方法にはいくつかの方法が存在する。１つの方法は、以下の式のような、時間ｔでの装置固有補償項ΔEを定義することである。
【００５１】
ΔE（ｔ）＝α・Ｅ（ｔ−１）＋（１−α）・Ｅ（ｔ−２）＝
α・［Ｃt（ｔ−１）−Ｃ^（ｔ−１）］＋（１−α）・［Ｃt（ｔ−２）−Ｃ^（ｔ−２）］      （７）
ここで、Ｅ（ｔ−１）は、現在の温度及び送信電力に対する予め受信された信号電力誤差を示し、Ｅ（ｔ−２）は、第２の既値である。係数α（＜１）は、新規データに従って更新されるΔEの度合を示している。
【００５２】
つまり、与えられる温度及び絶対電力レベルに対して、移動局は、補償項ΔEを計算し、例えば、以下の式の固有電力オフセットのすべて、あるいはそのいくつか、あるいは１つだけを使用して、上述の式（５）のセル固有オフセットΔC及びユーザ固有オフセットΔUと同様な方法で、補償項ΔEを移動送信電力に加える。
【００５３】
Ｐ^level＝γt＋Ｉ^UL＋Ｌ^＋ΔC＋ΔU＋ΔE      （８）
１つ以上の固有電力オフセットΔE値は、移動局コントローラ８０によって計算される。アップリンク共通チャネル送信に対しては、ΔC及びΔUは、ＲＮＣで計算されて移動局へブロードキャストされるのが好ましい。ダウンリンク共通チャネル送信に対しては、すべての電力オフセットは、ＲＮＣで計算されるのが好ましい。集中処理及びブロードキャストを可能にするために、各セルに対してＲＮＣコントローラ５０が計算する電力オフセットを有することが好ましい。
【００５４】
本発明は、特定実施形態で説明されているが、本発明が本明細書で説明されかつ図示される特定実施形態に限定されるものではないことが当業者には認識されるであろう。図示されかつ説明される実施形態以外の他の形態の実施形態及び適応形態ばかりでなく、多くの修正、変形及び等価構成が、本発明を実現するために使用することができる。例えば、本発明は、アップリンク及びダウンリンクの両方に適用可能である。また、本発明は、パワーランピングのような他のアプリケーションと一緒に使用することができる。パワーランピング環境では、本発明は、パワーランピングの開始からの送信電力で有効に決定することを適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  受信キャリヤ対干渉率γに対する確率密度関数の軌跡を示すグラフである。
【図２】  本発明の実施形態に従う電力制御処理を示すフローチャートである。
【図３】  本発明の実施形態に従う適応電力変数の値に対する受信キャリヤ対干渉率γの確率密度関数の効果を示すグラフである。
【図４】  本発明に有効に適用することができる無線通信システム例の機能ブロック図である。
【図５】  図４に示される無線ネットワークコントローラ及び基地局の詳細を示す機能ブロック図である。
【図６】  図４に示される移動局の詳細を示す機能ブロック図である。
【図７】  本発明の別の実施形態に従うオープンループ電力制御ルーチンを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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