(57)【要約】最小の所要電力レベルで特定の通信品質（ＱｏＳ）を満たすことができる携帯電話インフラストラクチャにおける移動体通信システムの電力制御システム外部ループのための方法及び装置。この外部ループは、確率的モデルによって特徴づけられる電波環境で所要の通信品質を満たす所望信号対干渉目標比ＳＩＲtgtの設定を担う。提案の方法は、様々な伝搬環境における様々な劣化率（ＱｏＳ）の確率密度関数の数値近似に関するニュートン・ラフソン反復法の適用に基づくものであり、その結果、この劣化率を設定し、検討された各統計の二次モーメント特性を動的に推定して、ＳＩＲメジアンを超えるマージンが得られることによって、ＳＩＲtgtが上述の劣化率に相当する。
2006511131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局又は移動局からの信号の受信と、
この信号に基づいた、電力制御システムの外部ループの所望信号対干渉目標比の計算と、によって特徴づけられる携帯インフラストラクチャを用いた移動体通信システムの電力制御システムの外部ループのための方法であって、
前記受信信号の所望信号対干渉比を推定する段階と、
前記所望信号対干渉比の以下の統計モーメント、すなわち、遅いフェージング又は対数正規フェージング成分の標準偏差、全ての干渉信号の合同統計変動を記述するガウス分布の標準偏差、及び、エミッタとレシーバ間に存在する直接信号電波の場合における前記所望信号の確定的成分と不規則成分との商であるＲｉｃｅ係数を推定する段階と、
上述の統計モーメント及び劣化率の仕様に基づいて、ニュートン・ラフソン反復法によって前記所望信号対干渉比のマージンを計算する段階と、
上述のマージンに基づいて、前記外部ループの所望信号対干渉目標比を取得する段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記エミッタと前記レシーバとの間に直接信号電波の無い状態での通信の前記所望信号対干渉比に対応する確率分布関数の数値的近似を用いて、前記遅いフェージング又は対数正規フェージング成分の標準偏差と全ての前記干渉信号の合同統計変動を記述するガウス分布の標準偏差とによって決定される統計的状況に対して、ニュートン・ラフソン法を適用して劣化率仕様を満たす前記所望信号対干渉比のマージンを取得することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エミッタと前記レシーバとの間の直接信号電波の存在に対応する非ゼロ確定的成分を有する通信の前記所望信号対干渉比に対応する前記確率分布関数の数値的近似を用いて、前記遅いフェージング又は対数正規フェージング成分の標準偏差と全ての前記干渉信号の合同統計変動を記述するガウス分布の前記標準偏差、並びに前記所望信号の確定的成分と不規則成分との商であるＲｉｃｅ係数によって決定される統計的状況に対して、ニュートン・ラフソン法を適用して前記劣化率仕様を満たす前記所望信号対干渉比のマージンを取得することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エミッタと前記レシーバとの間の直接信号電波の無い状態での通信の前記所望信号対干渉比に対応する前記確率密度関数の数値積分によって、所与の統計的状況（前記遅いフェージング又は対数正規フェージング成分の標準偏差と全ての前記干渉信号の合同統計変動を記述する前記ガウス分布の標準偏差）に関する前記劣化率の式が得られ、その結果、前記式は、前出の請求項に記載されたニュートン・ラフソン法を続いて適用するのに好適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】
前記エミッタと前記レシーバとの間の直接的信号電波の存在に対応する非ゼロ確定的成分を有する通信の前記所望信号対干渉比に対応する前記確率密度関数の数値積分によって、所与の統計的状況（前記遅いフェージング又は対数正規フェージング成分の前記標準偏差、全ての前記干渉信号の合同統計変動を記述する前記ガウス分布の標準偏差、及び前記所望信号の確定的成分と不規則成分との商であるＲｉｃｅ係数）に関する前記劣化率の式が得られ、その結果、前記式は、前出の請求項に記載されたニュートン・ラフソン法を続いて適用するのに好適であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
請求項１に記載の携帯電話インフラストラクチャを用いた移動体通信システムの電力制御システムの外部ループを実施する装置において、
基地局又は移動局からの信号を受信するレシーバと、
前記電力制御システムの外部ループの方法を実施するプロセッサと
によって特徴づけられ、
前記プロセッサは、前記所望信号対干渉比の以下の統計モーメント、すなわち、前記遅いフェージング又は対数正規フェージング成分の標準偏差、全ての干渉信号の合同統計変動を記述するガウス分布、及び前記所望信号の確定的成分と不規則成分との間の商であるＲｉｃｅ係数を推定し、これらの統計モーメント及び劣化率仕様に基づいて、前記ニュートン・ラフソン反復法によって前記所望信号対干渉比のマージンを計算し、このマージンから前記外部ループの所望信号対干渉目標比を取得することを特徴とする装置。
【請求項７】
前記装置が移動局内にある場合には電力制御情報を前記基地局に送り、前記装置が前記基地局内にある場合には前記電力制御情報を前記移動局に送るエミッタを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、前記推定された統計モーメントによって特徴づけられた統計的状況に関する所与の劣化率仕様を満たす前記ニュートン・ラフソン反復法によって前記所望信号対干渉比を計算することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信の分野に関し、更に詳細には、携帯電話ネットワークの電力制御システムの外部ループに関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９８年１月、欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ）は、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）の基本技術を採択した（ＥＴＳＩ「Ｔｈｅ  ＥＴＳＩ  ＵＭＴＳ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＵＴＲＡ）  ＩＴＵ−Ｒ  ＲＴＴ  Ｃａｎｄｉｄａｔｅ  Ｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎ」、１９９８年６月を参照）。提案された主要な無線インタフェースは、ＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多元接続）であり、その特性は、第３世代（３Ｇ）携帯電話要件の完全順守を可能にするものであった。データ伝送速度が高速であること、及び３Ｇにおける通信品質（ＱｏＳ）要件がより厳しいことにより、新しい計画戦略を策定することが必要になった。これらの中で特に最も検討されたのは、恐らく、とりわけ本システムの外部ループを実施するのに使用される方法である電力制御システムであろう。
【０００３】
このような電力制御システムについて、他のシステム構成要素から生じる、本発明で提案する方法の外部ループの機能性を以下に一般的に説明する。
【０００４】
ＷＣＤＭＡベースの携帯電話ネットワークでは、この技術は、全ユーザが同じ周波数スペクトルを共有し且つそのコードが完全には直交していない（Ｈｏｌｍａ及びＴｏｓｋａｌａ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ：「ＷＣＤＭＡ  ｂｙ  ＵＭＴＳ，  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｔｈｉｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」を参照）ので、インタフェースによる制限を受けるという理由により電力制御システムが必要とされる。ＷＣＤＭＡシステムでの電力制御システムの最終的な目標は、最小の送信電力レベルで特定のリンク（アップリンク又はダウンリンク）に必要とされる通信品質を達成することである。本発明は、特にこの態様が中心となっている。
・遠近作用の無効化：全ての移動局が、距離又はフェージングに関係なく同じ電力を基地局に送信した場合、この基地局に近い携帯電話は、より遠くにある携帯電話に対して有意な干渉を提示することになる。
・重度のフェージングに対する保護
・結果的に容量の改善をもたらすネットワーク干渉の最小化
・移動局バッテリの持続時間の延長
【０００５】
ＷＣＭＤＡ電力制御システムは、３つの差別化されたループによって実施される。
・開ループ：接続開始時のランダムアクセス処理中に、基地局／移動局は、アップリンク／ダウンリンクにおける電力損失を推定してこれに応じてその送信電力を調整する。
・閉ループ又は内部ループ：高速電力制御（１５００Ｈｚ）としても知られており、以下の３つの段階から構成される。
・対応する受信端末（基地局又は移動体ユニット）は、所望信号対干渉受信比（ＳＩＲrec）と所望信号対干渉目標比（ＳＩＲtgt）（以下に更に説明する開ループによって決定されるこの特定のリンクに必要な通信品質に依存する）とを比較する。
・同一の受信端末が、送信電力を特定量だけ（通常は１ｄＢ）大きく（ＳＩＲrec＜ＳＩＲtgtであるか）する必要があるか又は小さく（ＳＩＲrec＞ＳＩＲtgtであるか）する必要があるか否かを示す電力制御ビットを送信する。
・送信ユニットは、予め決められた量だけ電力を大きく又は小さくする。
・外部ループ：閉ループよりもはるかに遅く（１０Ｈｚから１００Ｈｚ）、所定の品質目標の維持を可能にする所望信号対干渉目標比ＳＩＲtgtを確立する。リンク品質の１つ評価基準は、所望信号対干渉率ＳＩＲに依存するフレーム誤り率（ＦＥＲ）である。内部ループはＳＩＲをＳＩＲtgt近傍に維持することを助けるので、ＦＥＲは、最終的にはこの目標値によって決定される。従って、特定のフェード環境で通信品質を達成するためには、ＳＩＲtgtをこの環境における好適な値に調整しなければならない。
【０００６】
残念ながら、全てのフェージング環境に対して所要のＦＥＲを達成することができるＳＩＲtgtは存在しない。この理由から、この目標比を調整することが、現在の研究の目的であり、ＳＩＲtgtを相応に調整するための種々の機構がこれまで説明されている。これらの設計では、ＦＥＲを測定して所望の閾値を上回るか又は下回るかに応じてＳＩＲtgtを変更する。いずれの場合においても、ＦＥＲ測定方法は非常に時間が掛かる（約２秒）ので、これらのシステムの性能は、極めて短い時間周期にわたって変化するフェージング特性を有する動的環境においては大幅に損なわれる。
【０００７】
従って、外部ループの速度を高めるために、１９９４年１１月３０日の名称が「Ｓｙｍｂｏｌ  Ｅｒｒｏｒ  Ｂａｓｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ」（Ｃａｒｌ  Ｗｅａｖｅｒ，  Ｗｅｉ  Ｐｅｎｇ）の出願番号０８／３４６８００では、動的フェージング環境でのループ性能を向上させる符号誤り（ＳＥ）に基づく方法が説明されている。この手順は、符号誤り率（ＳＥＲ）とＦＥＲには高度に相関性があるという前提に基づくものであり、従って、ＳＥＲを所定の目標ＳＥＲ値近傍に維持する試みが行われている。前述と同様に、これは、ＳＩＲtgtの増減によって達成することができる。
【０００８】
Ｋｉｒｉａｎ  Ｍ．  Ｒｅｇｅは、２００２年８月１３日の米国特許第６，４３４，１２４号において、前述のＳＥＲとＦＥＲとの相関関係が異なる電波環境において変動し、従って、固定目標ＳＥＲに基づく上述の方法は、これらの異なる環境ではＦＥＲを目標近傍に維持することはできないことを説明している。従って、異なる電波状況下で所望のＦＥＲを達成するためには、幾つかの目標ＳＥＲが必要であると結論付けており、また、異なるフェージング状況下で所望のＦＥＲを確保する符号誤りカウントに基づく手法を提案している。
【０００９】
更に、Ｊｏｎａｓ Ｂｌｏｍ、Ｆｒｅｄｒｉｋ  Ｇｕｎｎａｒｓｏｎ及びＦｅｄｒｉｋ  Ｇｕｓｔａｆｓｓｏｎは、２００２年９月１０日の米国特許第６，４４９，４６２号において、同様にＦＥＲ測定に基づいてＳＩＲtgtを制御して異なる電波チャネル状況を表す特定のパラメータ及び干渉信号の統計的分布を推測する方法を確立している。この方法は、前述のパラメータに依存するフレーム誤り可能性として定義された品質関数の判断に基づくものである。この戦略では３０％程度の容量改善を意味しているが、前述の品質関数を取得するプロセスでは、上述のようにこの形式のモデルの性能を遅らせる遅延が導入される。更に、専門的に更に詳細にこの発明を説明している同著者による論文でＡＣＭ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓに提出された「Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｏｕｔｅｒ  Ｌｏｏｐ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」では、このシステムは電波チャネルのフェージングによって劣化する可能性があると述べている。
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願番号０８／３４６８００公報
【特許文献２】米国特許第６，４３４，１２４号公報
【特許文献３】米国特許第６，４４９，４６２号公報
【非特許文献１】Ｈｏｌｍａ及びＴｏｓｋａｌａ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ：「ＷＣＤＭＡ  ｂｙ  ＵＭＴＳ，  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｔｈｉｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」
【非特許文献２】ＡＣＭ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓに提出された「Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｏｕｔｅｒ  Ｌｏｏｐ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」
【非特許文献３】Ｆ．Ｈａｎｓｅ、Ｆ．Ｌ．Ｍｅｎｏ、「Ｍｏｂｉｌｅ  Ｆａｄｉｎｇ−Ｒａｙｌｅｉｇｈ  ａｎｄ  Ｌｏｇｎｏｒｍａｌ  Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．２６、ｎｏ．４、ｐ３３２〜ｐ３３５、１９７７年１１月
【非特許文献４】Ｗａｉ−Ｍａｎ  Ｔａｍ、Ｆｒａｎｃｉｓ  Ｃ．Ｍ．  Ｌａｕ「Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ｉｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ＣＤＭＡ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．４８、ｎｏ．５、ｐ１７０６〜ｐ１７１７、１９９９年９月
【非特許文献５】Ｇ．Ｅ．  Ｃｏｒａｚｚａ、Ｆ．  Ｖａｔａｌａｒｏ、「Ａ  Ｒｉｃｅ−Ｌｏｇｎｏｒｍａｌ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ａｎｄ  Ｓａｔｔｅｌｌｉｔｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｏｄｅｌ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｖｅｈ．、ｖｏｌ．４３、ｎｏ．３、ｐ７３８〜ｐ７４２、１９９４年９月
【非特許文献６】Ａ．Ｍ．  Ｖｉｔｅｒｂｉ、Ａ．Ｊ．  Ｖｉｔｅｒｂｉ、Ｅ．  Ｚｅｈａｖｉ、「Ｏｔｈｅｒ−ｃｅｌｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｉｎ  ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｐｏｗｅｒ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＣＤＭＡ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．４２、ｎｏ．２／３／４、ｐ１５０１〜ｐ１５０４、１９９４年２月／３月／４月
【非特許文献７】Ｈｅｒｎａｎｄｏ  Ｒａｂａｎｏｓ  Ｊｏｓｅ  Ｍａｒｉａ、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｉｏｎ  ｐｏｒ  ｒａｄｉｏ」、Ｃｅｎｔｒｏ  ｄｅ  Ｅｓｔｕｄｉｏｓ  Ｒａｍｏｎ  Ａｒｅｃｅｓ，Ｓ．Ａ、１９９３年
【非特許文献８】Ｐｅｙｔｏｎ  Ｚ．Ｐｅｅｂｅｌｓ、ＪＲ．：「Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ，  Ｒａｎｄｏｍ  Ｖａｒｉａｂｌｅｓ  ，ａｎｄ  Ｒａｎｄｏｍ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ」、ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＥＤＩＴＴＩＯＮＳ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ  Ｓｅｒｉｅｓ，１９８７年
【非特許文献９】Ｈ．Ｒ．  Ｓｃｈｗａｒｚ、Ｊ．Ｗａｌｄｖｏｇｅｌ、「Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ
【非特許文献１０】Ｄｏｎ  Ｔｏｒｒｉｅｒｉ、「Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ  ａｎｄ  Ｌｏｃａｌ−Ｍｅａｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｄｉｒｅｃｔ−Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ＣＤＭＡ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」、米国陸軍研究所
【非特許文献１１】Ｓａｅｚ  Ｒｕｉｚ、Ｊｕａｎ  Ｃａｒｌｏｓ、「Ｕｎａ  Ａｒｑｕｉｔｅｃｔｕｒａ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  ｐａｒａ  ｌａ  Ｅｓｔｉｍａｃｉｏｎ  ｄｅ  ｌａ  Ｒｅｌａｃｉｏｎ  Ｓｅｎａｌ  ａ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｉａ  ｅｎ  Ｓｉｓｔｅｍａｓ  ＷＣＤＭＡ（Ａ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＡＳＩＣ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｌｕｎａ）」、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｃｉｅｎｃｅ，  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＡＳＩＣ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｌｕｎａ
【非特許文献１２】Ａｌｉ  Ａｂｄｉ、Ｇｅｏｒｇｉｏｓ  Ｂ．  Ｇｉａｎｎａｋｉｓ、Ｋａｖｅｈ  Ｍｏｓｔａｚａ：「Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｐｒｅａｄ  ａｎｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｉｎ  ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｔｏ  ｈａｎｄｏｆｆ  ａｎｄ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」、ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＡＮＤ  ＭＯＢＩＬＥ  ＣＯＭＰＵＴＩＮＧ  ２００１；  １：２２１−２４２（ＤＯＩ：１０．１００２／ＷＣＭ．１）
【非特許文献１３】Ｇ．Ｅ．  Ｃｏｒａｚｚａ、Ｆ．  Ｖａｔａｌａｒｏ、「Ａ  Ｒｉｃｅ−Ｌｏｇｎｏｒｍａｌ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ａｎｄ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｏｄｅｌ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｖｅｈ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．、ｖｏｌ．４３、ｎｏ．３、ｐ７３８〜７４２、１９９４年
【非特許文献１４】Ｔａｄｅｕｓｚ  Ａ．  Ｗｈｙｓｏｃｋｉ、Ｈａｎｓ  Ｊｕｒｇｅｎ  Ｚｅｐｅｒｎｉｃｋ、「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎｄｏｏｒ  ｒａｄｉｏ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｃｈａｎｎｅｌ  ａｔ  ２．４ＧＨｚ」、２０００年３−４月、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
【非特許文献１５】Ｍｏｒｅｎｏ  Ｇｏｎｚａｌｅｚ  Ｊ．Ａ．、  Ｍｉｒａｎｄａ  Ｓｉｅｒｒａ  Ｊ．Ｌ．、Ｅｌｉｓｅｏ  Ｂａｒａｎｄｉｌａ  Ｔｏｒｒｅｇｒｏｓａ  Ｉ．、Ｌｏｒｃａ  Ｈｅｒｎａｎｄｏ  Ｊ．、「Ｓｉｍｕｌａｄｏｒ  ｄｅ  ｅｎｌａｃｅｓ  ｐａｒａ  ｅｌ  ｓｉｓｔｅｍａ  ＵＭＴＳ  ｅｎ  ｍｏｄｏ  ＦＤＤ（Ｌｉｎｋｓ  Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ＵＭＴＳ  ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  ＦＤＤ  ｍｏｄｅ）」、Ｔｅｌｅｆｏｎｉｃａ  Ｍｏｖｉｌｅｓ  Ｅｓｐａｎａ、Ｔｅｌｅｆｏｎｉｃａ  Ｉ＋Ｄ
【発明の開示】
【００１１】
移動体通信システムの電力制御システム外部ループに関して開示される方法及び装置は、所望信号対干渉比（Ｍ(SIR)（ｄＢ）））のフェージングマージン、従って劣化率（Ｐoutage）及び検討される電波チャネルの統計モーメント特性によって示される通信品質基準のためのＳＩＲtgtを求めることを可能にするものである。これにより、所要の最小電力レベルで上述のＱｏＳを順守することが可能になり、また、この技術が干渉によって制限されるときに、システム容量の最適化を可能にするものである。
上述のように、これまでの場合におけるようなＦＥＲではなく、本発明が基本とする品質基準は劣化率パラメータであり、これは、携帯電話インフラにおいて使用されることが多い別の品質パラメータである。Ｐoutageは、携帯電話ネットワーク計画段階で決定されることが多く、各パラメータの中でも特に、対応するセルの特性、該セル内の区域、及びリンクによって対象とされるサービスの種類に依存する。
【００１２】
本発明が基本とする理論的根拠を以下に説明する。電波は、物理特性の不規則な変動が発生する媒体内を伝搬し、この変動が信号フィールド強度に影響を与える結果、フィールド値は、トランスミッタから等距離の地点に沿った変動（位置による変動）と時間における変動（時間変動）を示す。フィールドの変動は、リンク特性に応じて様々な統計的分布によって説明される。
【００１３】
従って、所望の干渉信号のそれぞれの確率密度関数（ｐｄｆ）を組み合わせることによって取得されるｐｄｆを積分することにより、ＳＩＲrecメジアンの所与のマージン及び所与の統計モーメントに対して通信の劣化率（Ｐoutage）を求めることが可能である。最も一般的な場合としては、上述の積分が初等関数によって表現することができず、その結果、数値的手法が必要とされる。
【００１４】
本発明は、先に説明したものと逆のプロセスを解いて、ＷＣＭＤＡ電力制御システムにおける外部ループの所望信号対干渉目標比ＳＩＲtgtの取得のためにこれを適用するものである。従って、所与の環境におけるＳＩＲの変動を記述する統計データに対する数値的近似値を用いて、この特定のリンク並びに２次統計モーメント値（標準偏差など）についての劣化率仕様（ＱｏＳ）を順守するために必要なＳＩＲメジアンを上回るマージンが得られる反復法を適用する。この２次統計モーメント値は動的に推定され、従って、所与の時間における環境を特長づける様々なフェージング状況に適合するものである。説明する方法は、確率的伝搬手法に基づくものであり、従って、通信品質（ＱｏＳ）を順守するために必要な所望信号対干渉比（ＳＩＲ）の値を推定することを意図するものではないが、その代わりに、確率密度関数のメジアンを上回る所要のマージン（Ｍ(SIR)（ｄＢ）））の値が得られる点に留意されたい。
【００１５】
その結果、本発明は、ＦＥＲ測定値に基づく前述の各方法とは異なり、電波チャネルの一定の統計的変動にも応答することができる特定リンクの通信品質（ＱｏＳ）を維持するための数学的に厳密な方法を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
全ての図及びその中に含まれている全てのブロックを以下のセクションで適正に説明する。
本発明は、特定の環境における電波信号の変動に関して説明しようとするものであり、実際のシステムへの適用を意図する確率的方法に基づくものであるので、これらの方法のモデルは、数学的により複雑なものが必要とされるとしても、可能な限り正確でなければならない。
【００１７】
幾つかの電波環境下での所望信号及び干渉信号について検討する統計値を論理的な手法で以下に示す。
【００１８】
所望信号統計
本発明は、地方、郊外、及び市街地環境におけるマクロ又はマイクロセルラー・チャネルに適用可能である。
市街地のマイクロセルラー環境においては、所望信号強度の統計上の変動は、エミッタとレシーバとの間に直接信号電波が存在するか否かに応じて異なる様態で説明される。従って、第１の場合は、ＬＯＳ（見通し内）通信であり、第２の場合は、ＮＬＯＳ（見通し外）通信である。これらの状況をモデル化する統計分布を以下に説明する。
【００１９】
ＮＬＯＳ（見通し外）
スズキによるモデル（Ｆ．Ｈａｎｓｅ、Ｆ．Ｌ．Ｍｅｎｏ、「Ｍｏｂｉｌｅ  Ｆａｄｉｎｇ−Ｒａｙｌｅｉｇｈ  ａｎｄ  Ｌｏｇｎｏｒｍａｌ  Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．２６、ｎｏ．４、ｐ３３２〜ｐ３３５、１９７７年１１月を参照）に従うと、信号エンベロープは、レイリー対数正規分布で記述される。
この場合、フィールド値の変動は、対数正規の法則に従うトランスミッタから等距離にある地点（位置による変動）と、レイリー分布によって記述される、マルチパス伝搬に由来する同一地点での時間的変動とが考慮される。結果として得られる信号フェージングの種類に応じて、位置による変動は、遅いフェージング又はシャドーイングと呼ばれ、マルチパス伝搬の変動は、速いフェージング又はレイリーフェージングと呼ばれる。
電力制御の不完全性により、対数正規分布によっても記述可能な所望信号の変調が生じる（Ｗａｉ−Ｍａｎ  Ｔａｍ、Ｆｒａｎｃｉｓ  Ｃ．Ｍ．  Ｌａｕ「Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ｉｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ＣＤＭＡ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．４８、ｎｏ．５、ｐ１７０６〜ｐ１７１７、１９９９年９月を参照）。
【００２０】
ＬＯＳ（見通し内伝搬）
ここでは、モデルは、Ｎａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ−対数正規分布（Ｇ．Ｅ．  Ｃｏｒａｚｚａ、Ｆ．  Ｖａｔａｌａｒｏ、「Ａ  Ｒｉｃｅ−Ｌｏｇｎｏｒｍａｌ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ａｎｄ  Ｓａｔｔｅｌｌｉｔｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｏｄｅｌ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｖｅｈ．、ｖｏｌ．４３、ｎｏ．３、ｐ７３８〜ｐ７４２、１９９４年９月を参照）に従っている。この分布は、以下によって妥当性が示され得る。確定的成分（直接信号電波）と幾つかの不規則成分とを含む信号変動の統計的記述により、Ｎａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ分布が得られる。対数正規成分は、遅いフェージング又はシャドーイング作用を示すものとして現れ、これらは通信並びに上述の電力制御の不完全性の影響で生じる可能性がある。
【００２１】
１０ｌｏｇ（ｘ）関数を適用してｄＢＷで表したときに、対数正規分布に従うワットＷで測定された確率変数は、ガウス分布に従うことになる点に注目しなければならない。この特性は本明細書では以下の各式中にしばしば適用されて示される。
【００２２】
干渉信号に関する統計
ＷＣＤＭＡにおいては、干渉を生じる何人かのユーザが、同じセル（セル内）又は隣接セル（セル間）で同時に送信を行う。中心極限定理を適用すると、これらの成分の合計から得られる確率変数はガウス分布である（Ａ．Ｍ．  Ｖｉｔｅｒｂｉ、Ａ．Ｊ．  Ｖｉｔｅｒｂｉ、Ｅ．  Ｚｅｈａｖｉ、「Ｏｔｈｅｒ−ｃｅｌｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｉｎ  ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｐｏｗｅｒ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＣＤＭＡ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．４２、ｎｏ．２／３／４、ｐ１５０１〜ｐ１５０４、１９９４年２月／３月／４月を参照）。熱雑音及び人的ノイズは、上述の干渉信号によって生成されるノイズと比較すると通常は無視できるものである。
【００２３】
ＳＩＲ確率密度関数
ＳＩＲは、次式で表される。
Ｓ／Ｉ（ｄＢ）＝Ｓ（ｄＢｍ）−Ｉ（ｄＢｍ）
注：ｄＢｍ単位での測定値は、１０ｌｏｇ（ｘ）関数をｍＷ単位の測定値に適用することによって得られる。
【００２４】
上式で、Ｓ及びＩは、それぞれ、所望信号及び干渉信号の電力値である。分布メジアンに対するマージンは、その関数として劣化率が計算され、以下により示されることになる。
Ｍ(S/I)（ｄＢ）＝−Ｓ／Ｉ（ｄＢ）
【００２５】
上記を鑑みて、ＳＩＲの確率密度関数（ｐｄｆ）は、所望信号及び干渉信号のｐｄｆの畳み込みによって得られることになり、マージンの関数として次式：
2006511131.tif 000003
が得られ、所与のマージンＭ(S/I)0に対する劣化率が得られる分布関数については、
2006511131.tif 000004
となる。上式において積分順序が交換される場合には、その確率密度関数が、
2006511131.tif 000005
で積分されるので、所望信号の分布関数が得られることが分る。ここで、Ｆsは所望信号に対応する確率変数Ｓの上述の分布関数である。上述のように、これは、エミッタとレシーバとの間の直接信号電波が存在するか否かに応じて、Ｎａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ−対数正規分布、或いはレイリー対数正規分布となる。式（１）の積分は、いずれの場合においても初等関数として表すことができないので、数値計算的手法により計算しなければならない。
【００２６】
最後に、所望信号対干渉比ＳＩＲの所与のマージンに関する劣化率は以下の式となる。
2006511131.tif 000006
【００２７】
従って、この目的は、ＮＬＯＳとＬＯＳにおいて（２）の式を評価することである。これを行うためにＦｓの上述の数式を代入し、ここでｆ1は、干渉信号の確率密度関数であり、上述のように
2006511131.tif 000007
で示されるガウス分布である。上式で、σIはｄＢ単位での正規分布の標準偏差であり、以下で更に分るように、チャネルの統計的な変動を評価するために使用される動的推測パラメータの１つである。
【００２８】
所望信号分布の数値近似
レイリー対数正規（スズキモデル）
この確率分布関数は、次式によって示される。
2006511131.tif 000008
ここで、
2006511131.tif 000009
はレイリー時間変動に対応する局所平均であり、
2006511131.tif 000010
は対数正規位置変動に対応する区分平均である。この成分の標準偏差がσN（ｄＢ）であり、これは電波チャネルのフェージング状態の変化を処理するために推定される別のパラメータである。予想されるように、σNは、分布が縮退してレイリー分布になるときにはゼロである。
【００２９】
この場合には、ｄＢ単位のマージンは次式で定義される。
2006511131.tif 000011
【００３０】
自然単位系においてこのマージンは
2006511131.tif 000012
となる。
【００３１】
上記の積分をマージンの関数として表すために、以下の変数の変更を行う。
2006511131.tif 000013
その結果、
2006511131.tif 000014
が得られる。
【００３２】
予想されるように、上式で現れる積分は、数値的手法によって解く必要がある。この場合、ｘ＝０で不定が存在するため、この点の考慮を回避するために開いた積分公式を使用する。
いずれの場合においても、変数の変更は
Ｙ＝ｌｎ（ｘ）
となり、この不定は回避され、次式が得られる。
2006511131.tif 000015
【００３３】
従って、ガウス・エルミート重み関数（ｅ-x2）及び積分区間（−∞、∞）を有する積分が残るため、所望の結果を得るためにこの形式の公式を適用する。
【００３４】
既存のチャート（Ｈｅｒｎａｎｄｏ  Ｒａｂａｎｏｓ  Ｊｏｓｅ  Ｍａｒｉａ、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｉｏｎ  ｐｏｒ  ｒａｄｉｏ」、Ｃｅｎｔｒｏ  ｄｅ  Ｅｓｔｕｄｉｏｓ  Ｒａｍｏｎ  Ａｒｅｃｅｓ，Ｓ．Ａ、１９９３年を参照）との比較時に行われた誤差分析の結果、この誤差は、１２ｄＢ以下の対数正規成分の標準偏差及び３５ｄＢ未満のマージンにおいて、全劣化率の値の１０-4未満であることが分っており、すなわち最も極端な状況を含む値である。
【００３５】
Ｎａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ−対数正規
この場合、所望信号は、１つの確定的成分と幾つかの不規則成分とを含む。結果として得られる確率密度関数は、Ｎａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ関数：
2006511131.tif 000016
である。上式で、
２ｂ：不規則成分の平均２次値。
Ｃ：確定的成分の有効値
Ｉo：０次第１種変形ベッセル関数
である。
【００３６】
信号総平均電力の有効値は２ｂ＋ｃ2によって与えられ、これは一般性を損なわずに１に正規化するものと仮定することができ、すなわち
２ｂ＋ｃ2＝１
であるので、２つのパラメータの１つが特定されると、他方のパラメータは一義的に決定されることになる。
【００３７】
また、この分布は、ｄＢ単位で表現され、確定的成分と不規則成分との商によって示されるＲｉｃｅ係数Ｋの関数として表すことが一般的であるので
2006511131.tif 000017
となる。
【００３８】
Ｒｉｃｅ係数は、以下で分るように、チャネルの動的特性において推定されるパラメータである。不規則成分の平均二次値は、以下のようにＲｉｃｅ係数の関数として表すことができる。
2006511131.tif 000018
【００３９】
遅いフェージング（シャドーイング）作用を考慮するために、前の状況（Ｎａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ）を記述する確率変数に対数正規分布に続く確率変数を乗算する。ｄＢ単位で機能する場合、上記は、標準偏差σNによって特徴づけられたガウス分布又は正規分布に不規則成分を追加することに等しいので、結果として得られる確率密度関数は、このガウス関数による前述のＮａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ関数の畳み込みとなる。すなわち、式（２）を得るために使用された同じ原理を適用すると、同じ式が得られ、ここで、確率変数Ｓは、ここではＮａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ形式のものであり、干渉信号の寄与を表す確率変数ＩはＮと呼ばれ、常に所望信号に対応する、正規分布としてモデル化される遅いフェージング効果を表す。従って、所与のマージンｍ0については：
2006511131.tif 000019
となり、式（３）によるＦNRは、
2006511131.tif 000020
で与えられることになる。
【００４０】
この目的は、数値積分法を用いて得られた式を前の式に導入することである。従って、まず、以下の形式のベッセル関数を近似する。
2006511131.tif 000021
【００４１】
１と−１の積分の極限を得るために変数の適切な変更を行った後、ガウス・ルジャンドル公式を適用して前の積分を数値的に解くことができる。
【００４２】
式（５）において上記の近似を行った後、１と−１の積分の極限を再度得るために繰り返してガウス・ルジャンドル公式を適用し、別の変数変更を行う。
【００４３】
最後に、分布関数ＦNR-LNに必要とされる式は、ＦNRについて取得された近似を式（４）に導入して、ｆN（ｕ）をガウス分布に対応する式と置換することによって得られる。
2006511131.tif 000022
【００４４】
適切な変数変更によって、ガウス・エルミート重み関数（ｅ-x2）を有する積分が得られ、積分区間（−∞、∞）が残り、その結果、この形式の公式が所望の結果を得るために適用される。
スズキモデルに関する前の場合と同様に、生じる誤差は、既存のチャート（Ｈｅｒｎａｎｄｏ  Ｒａｂａｎｏｓ  Ｊｏｓｅ  Ｍａｒｉａ、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｉｏｎ  ｐｏｒ  ｒａｄｉｏ」、Ｃｅｎｔｒｏ  ｄｅ  Ｅｓｔｕｄｉｏｓ  Ｒａｍｏｎ  Ａｒｅｃｅｓ，Ｓ．Ａ、１９９３年を参照）と比較することによって分析され、この生じた誤差は、２ｂパラメータ、或いはＲｉｃｅ係数Ｋ及びマージンＭ0（ｄＢ）及び当該間隔における劣化率に相当する全ての値に対して１０-4台であり、すなわち１％以下であることが立証されている。
【００４５】
ＳＩＲ確率分布関数の数値近似
この目的は、所望信号の２つの分布関数、すなわちレイリー対数正規分布（ＦR-LN）とＮａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ−対数正規分布（ＦNR-LN）に関する式（２）の積分を解くことである。
【００４６】
レイリー対数正規分布の場合、
2006511131.tif 000023
となり、この式は、数値積分という観点から、式（４）と同一の問題の形式であることが判明しているので、適切な変数の変更後にガウス・エルミート公式を適用する。
【００４７】
これにより次式となる。
2006511131.tif 000024
この式によって、所望信号対干渉比の所与のマージンＭ(S/I)0及び標準偏差σN（所望信号の遅い又は対数正規フェージングに対応）及びσI（全てのセル内及びセル間干渉信号の合同寄与を統計的に記述する）値に関するＮＬＯＳ通信の劣化率が得られる。
【００４８】
Ｎａｋａｇａｍｉ−Ｒｉｃｅ−対数正規分布（ＬＯＳ）の場合では、以下の所見を述べることができる。すなわち、所望信号の対数正規成分をモデル化する確率変数は、ガウス分布（標準偏差σNを有する）に変換され、また、干渉信号の統計分布を記述する確率変数は、標準偏差σIを有するガウス分布である。
【００４９】
ｄＢで表される所望信号及び干渉信号は、ＳＩＲ計算においては直線的に関係付けられ（減算され）、また、２つの統計的に独立したガウス分布（本明細書の場合のような）の線形の組み合わせから得られる確率変数は、畳み込み法則（Ｐｅｙｔｏｎ  Ｚ．Ｐｅｅｂｅｌｓ、ＪＲ．：「Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ，  Ｒａｎｄｏｍ  Ｖａｒｉａｂｌｅｓ  ，ａｎｄ  Ｒａｎｄｏｍ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ」、ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＥＤＩＴＴＩＯＮＳ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ  Ｓｅｒｉｅｓ，１９８７年を参照）による個々の分散の合計である分散を有するガウス分布である。従って、次式によって得られる標準偏差によって特徴づけられるｆＮ−Ｉと呼ぶ正規確率密度関数となる。
2006511131.tif 000025
【００５０】
すなわち、最終的に、ＬＯＳの場合の劣化率は、
2006511131.tif 000026
として計算される。
この式は、同様にガウス・エルミート積分公式により数値的に求まる。
【００５１】
最後に、所望信号対干渉比の所与のマージンＭ(S/I)0及び標準偏差σN（所望信号の遅い又は対数正規フェージングに対応）及びσI（全てのセル内及びセル間の干渉信号の合同寄与を確率的に記述する）値に関するＬＮＯＳ通信の劣化率を与える式：
2006511131.tif 000027
が残る。
【００５２】
（６）及び（７）によって得られる劣化率の信頼性をチェックする方法は、干渉信号の標準偏差σIがゼロである条件を与えることになっていたので、この問題は、干渉のグラフが文献中に存在する場合に帰着する。
【００５３】
逆問題の解法
この目的は、特定の統計的条件について所与の劣化率仕様Ｐoutage（ＱｏＳ）を満たすようなＭ(S/I)（ｄＢ）マージンを取得することである。これを行うために、式（６）及び（７）を使用してＬＯＳ及びＮＬＯＳの場合の劣化率を得て、以下の２つの確率が得られる。
2006511131.tif 000028
2006511131.tif 000029
【００５４】
判定基準を統一するために、上式を以下のように一般化する。
2006511131.tif 000030
ここで、ｍiは各場合に対応する二次統計モーメントを表す。これらの統計モーメントの値は、本方法が基本とする反復中は一定であるので、これ以降は、マージンM(S/I)は、Ｆの唯一の変数とみなすものとする。
【００５５】
式（８）で提示された問題を解くために、ニュートン・ラフソン法（Ｈ．Ｒ．  Ｓｃｈｗａｒｚ、Ｊ．Ｗａｌｄｖｏｇｅｌ、「Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓを参照）が選択される。
【００５６】
変数がマージンである関数ｇを
2006511131.tif 000031
として定義する。
【００５７】
（８）及び（９）から推論することができるように、この目的は、関数ｇのゼロを求めることである。これを行うために、マージンＭ(S/I)0|0の初期値から、以下の式を適用する。
2006511131.tif 000032
【００５８】
同様に、マージンＭ(S/I)|i+1をＭ(S/I)|iの関数として計算する。
【００５９】
このプロセスは、マージンについて求めた２つの最終値の差が所与の値（この場合は１０-4に設定）より小さいときに終了する。
【００６０】
式（１０）は、式（６）及び（７）のマージンに対する導関数の計算を示し、実際に（９）を考慮すると、次式：
2006511131.tif 000033
であることは明らかである。
【００６１】
上記の方法によって決定されたマージン値は、ダイバーシティ手法又はＲＡＫＥレセプタが使用される場合には、対応する係数によって補正しなければならない（Ｄｏｎ  Ｔｏｒｒｉｅｒｉ、「Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ  ａｎｄ  Ｌｏｃａｌ−Ｍｅａｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｄｉｒｅｃｔ−Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ＣＤＭＡ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」、米国陸軍研究所を参照）。
【００６２】
ここで図１を検討すると、ＷＣＤＭＡ移動体通信システム（１００）の一部が示されている。本発明だけでなく、図に示す要素は周知のものであるので詳細な説明は割愛する。従って、基地局１０２は、プロセッサ、メモリ、インタフェースカード、及び組み込みソフトウェアプログラムを含む。図は、他の機能の中で特に通話を処理するＲＮＣ（遠隔ネットワーク制御装置）１０１、２つの基地局１０２、１０３、及び車両アイコンによって表される１つの移動局１０４を含む。２つの基地局と移動局とは、無線インタフェースの終点を代表するものである。各基地局は、地上通信線１０５及び１０８を介して１つのＲＮＣ１０１と関連づけられるものとする。これより以降、移動局１０４は、ダウンリンク信号１０７及びアップリンク信号１０８を介して基地局１０２と通信するものと仮定する。
【００６３】
図２は、本発明が基本とする原理を含む両方の局（１０２及び１０４）の一部を示す。本発明とは関係がない本図に示す要素は、公知であり、説明は行わない。基地局及び移動局の両方は、制御装置２０１、エミッタ２０２、及びレシーバ２０３を備える。従って、基地局１０２の場合、受信信号はアップリンク１０８に対応するものであり、移動局１０４の場合には、受信信号はダウンリンク信号１０７であり、両方共にレシーバ２０３を介して制御装置２０１に到達する。電力制御システムは、以下で説明する最適化方法の結果に応じて電力を増減するよう他方の局に指示するコマンドをエミッタ２０２を介して送出し、該最適化方法は、この電力制御システムの閉ループにおける閾値として機能する目標所望信号対干渉比を設定するものである。
この電力制御システムの構成要素の１つは、上述のように、本発明で新規の方法を提案する外部ループである。
制御装置２０１において行われ、且つこの外部ループに対応する段階を図３に詳細に示す。
【００６４】
本発明によれば、基地局１０２及び移動局１０４の両方は、所望信号対干渉比受信ＳＩＲrec（Ｓａｅｚ  Ｒｕｉｚ、Ｊｕａｎ  Ｃａｒｌｏｓ、「Ｕｎａ  Ａｒｑｕｉｔｅｃｔｕｒａ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  ｐａｒａ  ｌａ  Ｅｓｔｉｍａｃｉｏｎ  ｄｅ  ｌａ  Ｒｅｌａｃｉｏｎ  Ｓｅｎａｌ  ａ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｉａ  ｅｎ  Ｓｉｓｔｅｍａｓ  ＷＣＤＭＡ（Ａ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＡＳＩＣ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｌｕｎａ）」、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｃｉｅｎｃｅ，  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＡＳＩＣ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｌｕｎａ）に従った所望信号、並びに各通信形式に対応する統計パラメータを推定する（Ａｌｉ  Ａｂｄｉ、Ｇｅｏｒｇｉｏｓ  Ｂ．  Ｇｉａｎｎａｋｉｓ、Ｋａｖｅｈ  Ｍｏｓｔａｚａ：「Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｐｒｅａｄ  ａｎｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｉｎ  ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｔｏ  ｈａｎｄｏｆｆ  ａｎｄ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」、ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＡＮＤ  ＭＯＢＩＬＥ  ＣＯＭＰＵＴＩＮＧ  ２００１；  １：２２１−２４２（ＤＯＩ：１０．１００２／ＷＣＭ．１））。ＮＬＯＳの場合、所望信号σNの対数正規フェージングに対応する標準偏差、及び干渉信号σIの変動を記述するガウス分布に対応する標準偏差が推定され、ＬＯＳの場合では、上記のパラメータに加えて、ＲＩＣＥ  Ｋ係数が推定される。次いで、所与の劣化率（Ｐoutage）については、上述のＱｏＳを満たすために必要とされるｄｂマージンを求めるために、上述のニュートン・ラフソン反復法を使用する。前回のマージンは、新しい所望信号対干渉目標比ＳＩＲtgtを計算するために使用し、ＳＩＲtgtは、電力制御システムの閉ループの基準閾値とする。
【００６５】
利用される全てのパラメータを以下で定義するが、その一部は既に説明済みである。
σN＝所望信号（ｄＢ単位）の対数正規フェージングの標準偏差
σI＝干渉信号（ｄＢ単位）の変動を記述するガウス確率変数の標準偏差
Ｋ＝Ｒｉｃｅ係数（ｄＢ単位）
Ｔn＝チャネルに関する統計特性を推定する外部ループ期間（秒単位）
Ｐoutage＝所望劣化率。この場合、リンクの通信品質を定義するもの。
Ｍ(S/I)|0＝ＳＩＲマージンの初期値（ｄＢ単位）
Ｍ(S/I)|i＝ニュートン・ラフソン反復法（ｄＢ単位）の前段階でのマージンの値
Ｍ(S/I)|i+1＝ニュートン・ラフソン反復法（ｄＢ単位）におけるマージンの更新値
ｇ（ｘ）＝ニュートン・ラフソン法の解がゼロである関数
ＳＩＲtgt|n＝現在の期間における目標ＳＩＲの推定値（ｄＢ単位）
ＳＩＲmax＝検討中のリンクの最大許容ＳＩＲ値（ｄＢ単位）
ＳＩＲmin＝検討中のリンクの最小許容ＳＩＲ値（ｄＢ単位）
【００６６】
本方法の各段階について、図３のブロックを参照して以下に定義する。
ブロック３０１において信号対干渉比ＳＩＲを推定し、ここでは対応するハードウェアアーキテクチャが含まれている。ブロック３０１で得られたＳＩＲを常時入力として扱うブロック３０２で外部ループ期間Ｔn中に二次統計モーメントを推定する。従って、ＮＬＯＳの場合、σN及びσIを推定し、直接信号電波の場合（ＬＯＳ）には、対応するＲｉｃｅ係数も同様に推定する。
【００６７】
ブロック３０３は、３０２で推定した統計上の特性について劣化率仕様ＰOUTAGEを満たすマージン（ｄＢ単位）を求めることができるニュートン・ラフソン反復法を適用する、本発明の最も代表的なブロックである。従って、初期値Ｍ(S/I)|0から、（９）に従って関数ｇ（Ｍ(S/I)|0）を計算し、（１０）を適用して、最後の２つの値、すなわちＭ(S/I)|0及びＭ(S/I)|i+1の差が１０-4より小さくなるまでマージンについて新しい値を求める。
【００６８】
期間ＴＮにおけるチャネル特性に適合させたマージンを求めた後、ブロック３０４で、ＳＩＲｔｇｔ|nと呼ぶこのマージンに対応する目標ＳＩＲを計算する。許容ＳＩＲ限界値の超過を防止するために以下の条件を設定する。
【００６９】
ＳＩＲtgt|n＞ＳＩＲtgt|maxの場合、ブロック３０５でＳＩＲをその最大値に限定する。逆にＳＩＲtgt|n＜ＳＩＲtgt|minの場合、ブロック３０６でＳＩＲをその最小値に限定する。
【００７０】
図４は、図３の本発明の方法の高レベル表示を示している。従って、ブロック４０１は、図３のブロック３０１に相当し、ブロック４０２は、３０２で記述された機能性を表し、４０３（３０３に相当）はニュートン・ラフソン反復法を含み、チャネル品質制御装置として知られている。最後に、電力最大及び最小限界値を図４の４０４で収集している。
【００７１】
ＷＣＭＤＡリンク電力制御システムの外部ループに関する新しい方法の検証
まず、ＬＯＳ及びＮＬＯＳの２つの場合における直接問題に関して得られる結果を求め、すなわち、ＮＬＯＳの場合、マージンＭ(S/I)（ｄＢ単位）及び所与の統計モーメントσN（ｄＢ単位）及びσI（ｄＢ単位）に関する劣化率Ｐoutageである。ＬＯＳの場合には、入力は、対数正規フェージング及び干渉信号のガウス分布から生じる標準偏差：
2006511131.tif 000034
であり、並びにＲｉｃｅ係数Ｋ（ｄＢ）である。
劣化率値を得た後、これは統計モーメントの前の値が維持される逆問題の入力として使用する。このようにして、直接問題の場合において入力として扱われたものに類似するマージンＭ(S/I)（ｄＢ）について値を取得すべきである。
【００７２】
ＮＬＯＳにおける直接問題
入力
Ｍ(S/I)＝２０ｄＢ
σN＝４ｄＢ
σI＝４ｄＢ
出力
Ｐoutage＝０．０２２３
ＮＬＯＳの逆問題
入力
Ｐoutage＝０．０２２３
σN＝４ｄＢ
σI＝４ｄＢ
得られた出力
Ｍ(S/I)＝２０．０００４ｄＢ
ＬＯＳの直接問題
入力
Ｍ(S/I)＝２０ｄＢ
σN-I＝４ｄＢ
Ｋ＝０ｄＢ
出力
Ｐoutage＝０．０１１３
ＬＯＳの逆問題
入力
Ｐoutage＝０．０１１３
σN-I＝４ｄＢ
Ｋ＝０ｄＢ
出力
Ｍ(S/I)＝１９．９８９１ｄＢ
【００７３】
両方の場合（ＬＯＳ及びＮＬＯＳ）において分るように、ニュートン・ラフソン法により得られた近似は、極めて正確である。生じた誤差は、約１０-3ｄＢである。
【００７４】
先の設計を用いて本発明の原理を説明している。しかしながら、同じ精神及び目的を有する、本明細書で検討していない種々の他の代替形態が可能である。例えば、本発明は離散的な機能ブロック（制御装置２０１など）によって本明細書で示されてきたが、これらのブロックのいずれかの機能は、１つ又は幾つかの適正にプログラムされたプロセッサで実行してもよい。
【００７５】
考慮した統計モデルの一般性を踏まえると、本発明は、地上、海上、又は航空衛星ベースのシステム（地球から見て静止したもの又は別のもの）に適用することができる（Ｇ．Ｅ．  Ｃｏｒａｚｚａ、Ｆ．  Ｖａｔａｌａｒｏ、「Ａ  Ｒｉｃｅ−Ｌｏｇｎｏｒｍａｌ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ａｎｄ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｏｄｅｌ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｖｅｈ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．、ｖｏｌ．４３、ｎｏ．３、ｐ７３８〜７４２、１９９４年を参照）。また、これらのモデルは、屋内伝搬状況を再現するもの（Ｔａｄｅｕｓｚ  Ａ．  Ｗｈｙｓｏｃｋｉ、Ｈａｎｓ  Ｊｕｒｇｅｎ  Ｚｅｐｅｒｎｉｃｋ、「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎｄｏｏｒ  ｒａｄｉｏ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｃｈａｎｎｅｌ  ａｔ  ２．４ＧＨｚ」、２０００年３−４月、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙを参照）であるので、本発明をこの環境で使用されるシステムの設計及び電力制御に使用することができる。
【００７６】
同じ意味で、本発明は、ＷＣＤＭＡ以外の標準規格、並びに、基地局又は移動局によって受信される任意の信号の電力制御に適用することができる。
【００７７】
シミュレーションの分野においては、オペレータは、セルラ計画段階（Ｍｏｒｅｎｏ  Ｇｏｎｚａｌｅｚ  Ｊ．Ａ．、  Ｍｉｒａｎｄａ  Ｓｉｅｒｒａ  Ｊ．Ｌ．、Ｅｌｉｓｅｏ  Ｂａｒａｎｄｉｌａ  Ｔｏｒｒｅｇｒｏｓａ  Ｉ．、Ｌｏｒｃａ  Ｈｅｒｎａｎｄｏ  Ｊ．、「Ｓｉｍｕｌａｄｏｒ  ｄｅ  ｅｎｌａｃｅｓ  ｐａｒａ  ｅｌ  ｓｉｓｔｅｍａ  ＵＭＴＳ  ｅｎ  ｍｏｄｏ  ＦＤＤ（Ｌｉｎｋｓ  Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ＵＭＴＳ  ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  ＦＤＤ  ｍｏｄｅ）」、Ｔｅｌｅｆｏｎｉｃａ  Ｍｏｖｉｌｅｓ  Ｅｓｐａｎａ、Ｔｅｌｅｆｏｎｉｃａ  Ｉ＋Ｄ）において本発明をリンクレベルシミュレータとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明が基本とする原理に関係する移動体通信システムの一部を示す図である。
【図２】本発明に関係する基地局又は移動局の一部を示す図である。
【図３】本発明の方法、すなわちＷＣＤＭＡベースのセルラー・ネットワークの電力制御システム外部ループに対応する方法を示す図である。
【図４】より高レベルでの本発明の方法、すなわちＷＣＤＭＡベースのセルラー・ネットワークの電力制御システム外部ループに対応する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１００  ＷＣＤＭＡ移動体通信システム
１０１  ＲＮＣ（遠隔ネットワーク制御装置）
１０２、１０３  基地局
１０４  移動局
１０５  地上通信線
１０７  ダウンリンク信号
１０８  アップリンク信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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