(57)【要約】【課題】DMA方式の無線通信システムにおいて、基地局の送信電力制御を確実かつ短時間でシミュレートできる電力制御シミュレーション方法を提供する。【解決手段】無線基地局から所定の初期電力で送信した場合の各移動端末の通信品質Qを求める第１手順と、各移動端末の通信品質Qと目標品質Qtとの差分に基づいて、各移動端末の通信品質Qが所定の収束領域内に収束しているか否かを判定する第２手順と、通信品質が所定の収束領域内に収束していない移動端末への送信電力を、前記通信品質と目標品質との差分に所定の緩和係数αを乗じた補正量で補正する第３手順と、補正後の送信電力を無線基地局から送信した場合の各移動端末の通信品質を求める第４手順と、所定の収束条件が満足されるまで前記第２ないし第４手順を繰り返す第５手順とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局から各移動端末への送信電力を、前記各移動端末の通信品質に基づいて制御する電力制御のシミュレーション方法において、
無線基地局から所定の初期電力で送信した場合の各移動端末の通信品質を求める第１手順と、
各移動端末の通信品質と目標品質との差分に基づいて、前記各移動端末の通信品質が所定の収束領域内に収束しているか否かを判定する第２手順と、
通信品質が所定の収束領域内に収束していない移動端末への送信電力を、前記通信品質と目標品質との差分に所定の緩和係数を乗じた補正量で補正する第３手順と、
前記補正後の送信電力を無線基地局から送信した場合の各移動端末の通信品質を求める第４手順と、
所定の収束条件が満足されるまで前記第２ないし第４手順を繰り返す第５手順とを含むことを特徴とする無線通信システムの電力制御シミュレーション方法。
【請求項２】
前記補正量は、通信品質が収束領域の上限値を超えている場合には、前記通信品質と目標品質との差分よりも大きくなることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムの電力制御シミュレーション方法。
【請求項３】
複数の無線基地局を想定し、
前記第1手順では、各無線基地局から所定の初期電力で送信した場合の各移動端末の通信品質を求め、
前記第４手順では、前記補正後の送信電力を各無線基地局から送信した場合の各移動端末の通信品質を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システムの電力制御シミュレーション方法。
【請求項４】
無線基地局から各移動端末への送信電力を、前記各移動端末の通信品質に基づいて制御する電力制御のシミュレーション装置において、
無線基地局から所定の初期電力で送信した場合の各移動端末の通信品質を求める第1の手段と、
各移動端末の通信品質と目標品質との差分に基づいて、前記各移動端末の通信品質が所定の収束領域内に収束しているか否かを判定する第２の手段と、
通信品質が所定の収束領域内に収束していない移動端末への送信電力を、前記通信品質と目標品質との差分に所定の緩和係数を乗じた補正量で補正する第３の手段と、
前記補正後の送信電力を無線基地局から送信した場合の各移動端末の通信品質を求める第４の手段とを含み、
前記第３の手段は、所定の収束条件が満足されるまで送信電力を補正することを特徴とする無線通信システムの電力制御シミュレーション装置。
【請求項５】
前記補正量は、通信品質が収束領域の上限値を超えている場合には、前記通信品質と目標品質との差分よりも大きくなることを特徴とする請求項４に記載の無線通信システムの電力制御シミュレーション装置。
【請求項６】
複数の無線基地局を想定し、
前記第1の手段は、各無線基地局から所定の初期電力で送信した場合の各移動端末の通信品質を求め、
前記第４の手段は、前記補正後の送信電力を各無線基地局から送信した場合の各移動端末の通信品質を求めることを特徴とする請求項４または５に記載の無線通信システムの電力制御シミュレーション装置。
【請求項７】
無線基地局から各移動端末への送信電力を、前記各移動端末の通信品質に基づいて制御する電力制御のシミュレーションプログラムにおいて、
無線基地局から所定の初期電力で送信した場合の各移動端末の通信品質を求める第１手順と、
各移動端末の通信品質と目標品質との差分に基づいて、前記各移動端末の通信品質が所定の収束領域内に収束しているか否かを判定する第２手順と、
通信品質が所定の収束領域内に収束していない移動端末への送信電力を、前記通信品質と目標品質との差分に所定の緩和係数を乗じた補正量で補正する第３手順と、
前記補正後の送信電力を無線基地局から送信した場合の各移動端末の通信品質を求める第４手順と、
所定の収束条件が満足されるまで前記第２ないし第４手順を繰り返す第５手順とを、
コンピュータに実行させるための無線通信システムの電力制御シミュレーションプログラム。
【請求項８】
前記補正量は、通信品質が収束領域の上限値を超えている場合には、前記通信品質と目標品質との差分よりも大きくなることを特徴とする請求項７に記載の無線通信システムの電力制御シミュレーションプログラム。
【請求項９】
複数の無線基地局を想定し、
前記第1手順では、各無線基地局から所定の初期電力で送信した場合の各移動端末の通信品質を求め、
前記第４手順では、前記補正後の送信電力を各無線基地局から送信した場合の各移動端末の通信品質を求めることを特徴とする請求項７または８に記載の無線通信システムの電力制御シミュレーションプログラム。
【請求項１０】
前記請求項７ないし９のいずれかに記載の電力制御シミュレーションプログラムがコンピュータによる読み取り自在に記録された無線通信システムの電力制御シミュレーションプログラムの記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの電力制御シミュレーションに係り、特に、CDMA方式の無線通信システムに好適な電力制御シミュレーション方法および装置ならびに電力制御シミュレーションプログラムおよびその記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
CDMA（Code Division Multiple Access）方式の無線通信システムでは、複数の通信が同一の周波数を共有するために、基地局からの送信電力が過剰であると電力の漏れ込みにより干渉量が増えてしまう。また、基地局の送信電力には限りがあるために、送信電力が過剰であると基地局の通信エリア（セル）内に収容可能なユーザ数が減少してしまう。したがって、CDMA方式の無線通信システムでは、一定の通信品質を満足するユーザをセル内に可能な限り多く収容するために、基地局から各ユーザ向けへの送信電力が常に適正に制御される。
【０００３】
また、このような送信電力制御の導入に際して、基地局のセル内に収容できるユーザ数を予測する容量設計においては、特許文献１に開示されているような伝送シミュレータによる評価が効率的である。
【特許文献１】特開２００２-２３７７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
CDMA方式の無線通信システムにおいて、同一セル内に複数のユーザ（移動端末）が存在する状況下で各移動端末への送信電力制御を基地局側で行う場合、ある一の移動端末の通信品質が基準レベルに達するように電力の増量制御を行うと、この電力増量分が他のユーザでは干渉量の増量となるので、当該他のユーザの通信品質を劣化させてしまう。なお、各ユーザにおける干渉量は同一セル内の他のユーザへ送信された電力の漏れ込みのみならず、他の基地局のセルからの電力の漏れ込みにも影響される。
【０００５】
このように、送信電力制御のシミュレーションでは、全ての移動端末の通信品質が基準レベルを満たすように、品質レベルが基準値に満たない移動端末に関しては電力の増量制御が行われ、品質レベルが基準値を超える移動端末に関しては電力の減量制御が行われる。このとき、品質レベルが基準値に満たない一部の移動端末に関して電力の増量制御が行われると、他の移動端末の品質レベルが干渉分により大きく変動し、その結果、全ての移動端末が所望の通信品質へ収束できず、シミュレーションが発散してしまうことが考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、CDMA方式の無線通信システムにおいて、基地局の送信電力制御を確実かつ短時間でシミュレートできる電力制御シミュレーション方法および装置ならびに電力制御シミュレーションプログラムおよびその記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明は、無線基地局から各移動端末への送信電力を、前記各移動端末の通信品質に基づいて制御する電力制御のシミュレーション方法において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
(1)初期電力における各移動端末の通信品質を求める第１手順と、各移動端末の通信品質と目標品質との差分に基づいて、前記各移動端末の通信品質が所定の収束領域内に収束しているか否かを判定する第２手順と、通信品質が所定の収束領域内に収束していない移動端末への送信電力を、前記通信品質と目標品質との差分に所定の緩和係数を乗じた補正量で補正する第３手順と、前記補正後の送信電力における各移動端末の通信品質を求める第４手順と、所定の収束条件が満足されるまで前記第２ないし第４手順を繰り返す第５手順とを含むことを特徴とする。
(2)前記補正量は、通信品質が収束領域の上限値を超えている場合には、前記通信品質と目標品質との差分よりも大きくなることを特徴とする。
(3)複数の無線基地局を想定し、前記第1手順では、各無線基地局から所定の初期電力で送信した場合の各移動端末の通信品質を求め、前記第４手順では、前記補正後の送信電力を各無線基地局から送信した場合の各移動端末の通信品質を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)目標品質[Qt]と通信品質[Qi]との差分[ΔQi]に緩和計数[α]が乗じられて電力補正量[αΔQi]が求められるので、電力補正量[αΔQi]を従来よりも抑制できる。この結果、移動端末間の与干渉量が減少するので、シミュレーションを確実かつ短時間で終了できるようになる。
(2)通信品質[Qi]が目標品質[Qt]を上回っており、送信電力が過剰な場合には、送信電力の補正量（削減量）が増量されるので、他の移動端末に対する与干渉量が減少してシミュレーションを短時間で確実に収束させられるようになる。
(3)複数の無線基地局を想定するようにしたので、各移動端末における干渉量を、同一セル内の他の移動端末に送信された電力の漏れ込みのみならず、他の基地局のセルからの電力の漏れ込みに基づいて考慮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る無線通信システムにおける電力制御シミュレーションの第１実施形態の手順を示したフローチャートであり、図２は、各移動端末の通信品質Q[dB]が所定の収束範囲ΔQref[dB]内に収束していく様子を模式的に表現した図である。ここでは、無線通信方式としてCDMAが採用されている場合を例にして説明する。
【００１０】
ステップＳ１では、シミュレーションに必要な初期値として、基地局数、各基地局のセル内に収容されるユーザ数、および伝搬ロス等のパラメータが入力される。ステップＳ２では、通信品質の目標値（目標品質）Qt[dB]および収束範囲ΔQref、ならびに後に詳述する緩和係数αが設定される。本実施形態では、通信品質Qとして正規の信号成分Ebと雑音成分N0との比(Eb/N0)が採用され、緩和係数αは０＜α≦１の範囲で適宜に設定される。収束範囲ΔQrefは、前記目標品質Qtを中心に、その上下数％の範囲に設定される。
【００１１】
ステップＳ３では、シミュレーションの試行回数を代表する変数iに初期値「１」がセットされる。ステップＳ４では、各基地局の送信電力を所定の初期電力と仮定した場合の各移動端末の通信品質Qiが計算される。この初期電力は、前記ステップＳ１で入力されたユーザ数に基づいて基地局ごとに計算される。
【００１２】
ステップＳ５では、全ての移動端末に関して今回の通信品質Qiの計算結果が前記収束範囲ΔQref内に収まっているか否かが判定される。通信品質Qiが前記収束範囲ΔQref内に収まっていない移動端末が一つでもあればステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、試行回数iが所定の上限回数i_maxに達しているか否かが判定され、達していなければステップＳ７へ進む。
【００１３】
ステップＳ７では、通信品質Qiが前記収束範囲ΔQref内に収まっていない全ての移動端末に関して、次式(1)にしたがって、目標品質Qtと通信品質Qiとの差分ΔQiに緩和計数αを乗じて送信電力の補正量[αΔQi]が求められ、さらに今回（i回目）のシミュレーションにおける送信電力Pi[dB]が加算されて、次回のシミュレーションにおける送信電力Pi+1[dB]が求められる。
Pi+1＝α(Qt−Qi)＋Pi＝αΔQi＋Pi        (1)
【００１４】
ステップＳ８では、送信電力Pi+1の計算結果が送信電力の上限値Pmaxと比較され、Pi+1＞Pmaxであれば、ステップS９において送信電力Pi+1が上限値Pmaxに制限される。同様に、ステップＳ１０では、送信電力Pi+1の計算結果が送信電力の下限値Pminと比較され、Pi+1＜Pminであれば、ステップS１１において送信電力Pi+1が下限値Pmimに制限される。
【００１５】
ステップＳ１２では、全ての移動端末向けの次回のシミュレーションにおける送信電力に基づいて各基地局の送信電力が再計算される。ステップＳ１３では、前記再計算結果の送信電力が各移動端末向けに各基地局から送信されたと仮定して、全ての移動端末に関して通信品質Qiが計算される。ステップＳ１４では、試行回数iがインクリメントされる。その後、当該処理はステップＳ５へ戻り、ステップＳ５またはＳ６の判断が肯定となるまで上記したステップＳ５ないしＳ１４の各処理が繰り返される。
【００１６】
本実施形態によれば、目標品質Qtと通信品質Qiとの差分ΔQiに緩和計数α（０＜α≦１）が乗じられて電力補正量αΔQiが求められるので、電力補正量αΔQiを従来よりも抑制できる。この結果、移動端末間の与干渉量が減少するので、シミュレーションを確実かつ短時間で終了できるようになる。
【００１７】
ところで、上記した第１実施形態では、緩和係数αによって送信電力の補正量が抑制されるので、通信品質Qiが収束範囲ΔQrefを下回っている場合には確実かつ短時間での収束が期待できる。その反面、CDMAの電力制御シミュレーションでは、図３に一例を示したように、通信品質Qiが収束範囲ΔQrefを上回っている、すなわち送信電力が過剰側にシフトしていると、他の移動端末に対する与干渉量が増えてシミュレーションが収束しにくくなる。したがって、このような場合にも電力補正書を同様に抑制してしまうと、送信電力の過剰な状態が続くために収束しづらくなる場合がある。
【００１８】
すなわち、CDMAの電力制御シミュレーションにおける送信電力の補正量は、単に目標品質Qtと通信品質Qiとの差分の絶対値が小さくなるように決定すれば良いといったものではなく、通信品質Qiが収束範囲ΔQrefよりも小さい側から目標品質Qtへ向かって収束するように決定することが望ましい。そこで、次に説明する本発明の第２実施形態では、目標品質Qtと通信品質Qiとの大小関係に応じて緩和量を異ならせることで、常に最適な電力補正量が求められるようにしている。
【００１９】
図４は、本発明に係る無線通信システムにおける電力制御シミュレーションの手順を示した第２実施形態のフローチャートであり、図５は、各移動端末の通信品質Qが所定の収束範囲ΔQref内に収束していく様子を模式的に表現した図である。
【００２０】
ステップＳ１では、シミュレーションに必要な初期値として、基地局数、各基地局のセル内に収容されるユーザ数および伝搬ロス等のパラメータが入力される。ステップＳ２では、通信の目標品質Qt、収束範囲ΔQrefおよび緩和係数αが設定される。ステップＳ３では、シミュレーションの試行回数を代表する変数iに初期値「１」がセットされる。ステップＳ４では、各基地局の送信電力を所定の初期電力と仮定した場合の各移動端末の通信品質Qiが計算される。
【００２１】
ステップＳ５では、全ての移動端末に関して今回の通信品質Qiが前記収束範囲ΔQref内に収まっているか否かが判定される。通信品質Qiが前記収束範囲ΔQref内に収まっていない移動端末が一つでもあればステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、試行回数iが所定回数i_maxに達しているか否かが判定され、達していなければステップＳ７ａへ進む。ステップＳ７ａでは、通信品質Qiと目標品質Qtとの大小関係が求められ、Qi＞Qtであれば、電力補正量（ここでは、削減量）を拡大すべくステップＳ７ｂへ進み、次式(2)にしたがって次回のシミュレーションにおける送信電力Pi+1が求められる。
Pi+1＝(２−α)(Qt−Qi)＋Pi＝(２−α)ΔQi＋Pi        (2)
【００２２】
これに対して、Qi＞Qt以外であれば、第１実施形態と同様に電力補正量（ここでは、増加量）を縮小すべくステップＳ７ｃへ進み、前記(1)式に基づいて次回のシミュレーションにおける送信電力Pi+1が求められる。ステップＳ１２以降では、前記第１実施形態と同様の手順が実行される。
【００２３】
本実施形態によれば、通信品質Qiが目標品質Qtを上回っており、送信電力が過剰な場合には、送信電力の補正量（削減量）が増量されるので、他の移動端末に対する与干渉量が減少してシミュレーションを短時間で確実に収束させられるようになる。
【００２４】
図６は、本発明に係る電力制御シミュレーション装置として機能できるコンピュータ５０の主要部の構成を示した機能ブロック図であり、オペレーティングシステム(OS)を含む基本プログラムや各種の基本データが記憶されたROM５２と、各種のプログラムやデータが記憶されるハードディスクドライブ装置(HDD)５７と、CR-ROMやDVD等の記憶メディア６１からプログラムやデータを読み出すメディアドライブ装置５６と、プログラムを実行するCPU５１と、このCPU５１にワークエリアを提供するRAM５３と、入出力インターフェース(I/F)５５を介して接続されたディスプレイ５８、キーボード５９およびマウス等のポインティングデバイス６０と、外部装置と通信するパラレル／シリアルI/F５４とを主要な構成としている。
【００２５】
本実施形態では、前記図１，４に関して説明した電力制御シミュレーションの各手順を順次に実行するプログラムが記憶メディア６１に記憶され、メディアドライブ装置５６で読み取られてHDD５７にインストールされ、その後、CPU５１により実行される。前記ユーザ数、基地局数、伝送ロス、目標品質Qt、収束範囲ΔQref、緩和係数α等のパラメータは、入出力I/F５５からオペレータにより入力されて、あるいはHDD５７から読み出されて処理される。
【００２６】
このような構成において、オペレータがキーボード５９およびポインティングデバイス６０を操作して電力制御シミュレーションプログラムを起動すると、CPU５１において当該プログラムが実行され、上記した通信品質Qの計算、送信電力の計算等の各処理が順次に実行される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る電力制御シミュレーションの第１実施形態のフローチャートである。
【図２】第１実施形態において、各移動端末の通信品質Qが所定の収束範囲ΔQref内に収束していく様子を模式的に表現した図である。
【図３】第１実施形態の特徴を説明するための図である。
【図４】本発明に係る電力制御シミュレーションの第２実施形態のフローチャートである。
【図５】第２実施形態において、各移動端末の通信品質Qが所定の収束範囲ΔQref内に収束していく様子を模式的に表現した図である。
【図６】本発明に係る電力制御シミュレーション装置として機能できるコンピュータの主要部の構成を示した機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
Qt…目標品質
ΔQref…収束範囲
α…緩和係数
Q，Qi…通信品質
i…試行回数
P…送信電力
【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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