JP4633633B2 - 通信電力制御方法、移動局及び基地局 - Google Patents

Description

本発明は、通信電力制御方法、移動局及び基地局に関し、特に、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によるパケット通信等、基地局と移動局との間でパケットデータの送受信を行う通信システムにおける通信電力の制御に係るものである。

第３世代移動通信システムであるＷ−ＣＤＭＡ方式のランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）では、移動局はプリアンブル信号を送信し、基地局から該プリアンブル信号を検出したことを示す応答信号（ＡＩ：Acquisition Indicator）を受信するまで、徐々に送信電力を上げながら、複数回プリアンブル信号を繰り返し送信する。

基地局では移動局から送信されたプリアンブル信号を検出することができたとき、移動局に対して応答信号（ＡＩ）を送信する。移動局は該応答信号（ＡＩ）を受信した時点でプリアンブル信号の送信を止め、その直前に送信したプリアンブル信号の送信電力に対応した電力でメッセージ部の信号を送信する。

上述のように、小さな初期値から所定のステップ幅で次第に送信電力を増大させる所謂パワーランピングによる従来の送信電力決定のタイムチャートを図５に示す。同図の（ａ）は基地局から移動局へ送信される下りリンクの信号を示し、同図の（ｂ）は移動局から基地局へ送信される上りリンクの信号を示している。

同図に示す例では、移動局から上りリンクによる１回目のプリアンブル信号の送信（５−１）に対して、基地局からの下りリンクで応答信号（５−２）が移動局で受信されず、そのため、移動局では送信電力を所定のステップ幅だけ増大させて２回目のプリアンブル信号（５−３）を送信する。

該プリアンブル信号（５−３）の送信に対して、下りリンクで基地局からの応答信号（５−４）が移動局で受信されず、そのため、移動局では更に送信電力を所定のステップ幅だけ増大させて３回目のプリアンブル信号（５−５）を送信する。該３回目のプリアンブル信号（５−５）の送信に対して、下りリンクで基地局からの応答信号（５−６）が移動局で受信されると、移動局は、３回目のプリアンブル信号（５−５）を送信した電力で、メッセージ部（５−７）を送信する。

本発明に関連する先行技術文献として、下記の特許文献１には、オープンループパワーコントロールにより送信電力を制御する場合、伝播プロファイルで示されるパス特性から導出される初期送信電力補正値及び、送信電力増幅ステップ幅を格納した最適制御値格納部から初期送信電力補正値及び、送信電力増幅ステップ幅を選択して、選択された初期送信電力補正値及び、送信電力増幅ステップ幅と、平均伝播損失と、予め定められた、又は、基地局からの報知信号で報知された基地局受信閾値とから送信電力制御値を決定してオープンループパワーコントロールにより送信電力を適応制御することにより、パス特性毎送信電力を必要最小限にし得るランダムアクセス手段を有する移動通信装置について記載されている。

また、下記の特許文献２には、基地局と移動局との間でパケットデータの送受信を行う際に、パケットデータの送信に先立って送信されたプリアンブル信号の受信強度に基づいてパケットデータの送信電力を決定し、決定された送信電力に関する情報を移動局において取得し、取得した情報に基づいてパケットデータの送信を行うとともに、パケットデータの送信処理と並行して、後続するパケットデータの量及び種別に関する情報を予約信号として基地局に送信することにより、オーバーヘッドや制御処理遅延を増大させることなく、パケット毎の電力制御を可能とし、通信品質の向上を図った通信制御システムについて記載されている。
特開２００２−２６１６８９公報 特開２００３−１６３９６２公報

前述のようなパワーランピングにより送信電力を決定する場合、プリアンブル信号の送信から該プリアンブル信号の検出結果の受信までを１回の試行時間としたとき、プリアンブル信号の送信毎に送信電力を増加させ、基地局でプリアンブル信号が検出されるまで、プリアンブル信号の送信をｎ回試行する従来の手法では、メッセージ部の信号の送信電力が決定されるまでに、ｎ試行時間を要することになる。本発明はこの送信電力を決定するまでに要する時間を短縮することを目的とする。

本発明の通信電力制御方法は、基地局と移動局との間でパケットデータの送受信を行う際に、移動局は、基地局へ送信する送信電力決定用パケットを複数の無線フレームに時分割的に分割し、かつ、分割したフレーム毎に送信電力を順次増加させて送信し、基地局は、前記分割されたフレーム毎に送信電力決定用パケットの検出処理を行い、該送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報を保有する応答信号を移動局に送信し、前記移動局は、前記基地局からの応答信号に含まれる分割フレームの識別情報を基に送信電力を決定し、メッセージ部を該送信電力で送信することを特徴とする。

また、（２）前記基地局は、送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報として、時分割的に分割された無線フレームのスロット番号を前記応答信号に付加し、前記移動局は、基地局からの応答信号に含まれる前記スロット番号を基に送信電力を決定することを特徴とする。

また、（３）前記基地局は、送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報として、時分割的に分割された無線フレームの送信電力決定用パケットの検出タイミングに対応したタイミングで前記応答信号を送信し、前記移動局は、前記応答信号の受信タイミングを基に送信電力を決定することを特徴とする。

また、本発明の移動局は、（４）基地局へ送信する送信電力決定用パケットを複数の無線フレームに分割し、かつ、分割したフレーム毎に送信電力を増加させて送信する送信電力制御手段と、基地局から送信され、前記送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報を保有する応答信号を受信する応答信号検出手段と、前記応答信号検出手段で検出された応答信号に含まれる分割フレームの識別情報を基に送信電力を決定し、メッセージ部を該送信電力で送信するよう送信電力を制御する前記送信電力制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の基地局は（５）複数の無線フレームに分割され、かつ該無線フレーム毎に送信電力を増加させて移動局から送信された送信電力決定用パケットをフレーム毎に検出する送信電力決定用パケット検出手段と、前記送信電力決定用パケット検出手段で最初に検出された送信電力決定用パケットの分割フレームの識別情報を応答信号に保有させる送信データ制御手段と、前記を移動局に送信する手段と、前記送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報を保有する応答信号を送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、送信電力決定用パケットを複数の無線フレームに時分割的に分割し、分割したフレーム毎に送信電力を順次増加させて送信することにより、従来の手法では１回の試行で送信する送信電力決定用パケットは１個であったのに対し、本発明による手法では、１回の試行で複数個の送信電力決定用パケットを送信することができるので、送信電力決定までの時間を短縮することができる。

図１は本発明の第１の実施形態の機能ブロック図である。本発明の第１の実施形態では、移動局１が基地局２に対して上りのパケットデータ（移動局１から基地局２へのパケットデータ）の送信を要求する場合、送信データ制御部３で該送信要求を受け、連続送信するフレーム数、ステップサイズ（送信電力増幅幅）を送信電力制御部７に指定する。

送信電力決定用パケット生成部４では、送信データ制御部３からの指示を受け、スロット毎にスロット番号等の識別情報を付加した送信電力決定用パケットを生成し、該送信電力決定用パケットをフレーム分割部５へ送る。フレーム分割部５において、上り無線フレーム（移動局１から基地局２への無線フレーム）を時分割的に複数スロットに分割し、選択部（ＳＥＬ）９を通して送信部８へ該送信電力決定用パケットを送る。送信部８では、スロット毎に送信電力を順次増加させて無線フレームとして該送信電力決定用パケットを基地局２へ送信する。

基地局２では、受信部１２で上り無線フレームを受信し、フレーム分割部１３にて上り無線フレームをスロットに分割し、送信電力決定用パケット検出部１４にてスロット毎に送信電力決定用パケットの検出を行い、検出結果を送信データ制御部１５へ送る。送信データ制御部１５では、送信電力決定用パケットを検出した場合のみ、最初に検出したスロット番号に対応した識別情報（スロット番号等）を応答信号生成部１６へ送る。

応答信号生成部１６では、上記の識別情報を付加した応答信号を生成し、送信部１７を通して下り無線フレーム（基地局２から移動局１への無線フレーム）として該応答信号を移動局１へ送信する。移動局１では、受信部１０において下り無線フレームを受信し、応答信号検出部１１にて基地局２からの応答信号の検出を行い、検出結果を送信データ制御部３へ送る。ここまでを送信電力決定の１試行とする。

基地局２からの応答信号を検出した場合、送信データ制御部３は、応答信号に付加されている識別情報からこの応答信号に対応した送信電力決定用パケットの送信電力を求め、この送信電力で送信するよう送信電力制御部７に指示する。送信電力制御部７は、該指示された送信電力で、データ生成部６で生成されたメッセージ部を送信するよう、送信部８の送信電力を制御する。送信電力決定用パケットの送信とメッセージ部の送信との切替えは、送信データ制御部３の指示に応じて、送信電力決定用パケットとメッセージ部の何れか一方を選択する選択部（ＳＥＬ）９を切替えることで行う。

１試行時間以内に基地局２からの応答信号が検出されない場合は、移動局１では、送信データ制御部３の指示により、送信電力制御部７を制御して送信電力を増加させて、２試行目の送信電力決定用パケットの送信を実行する。該２試行目の送信電力決定用パケットの送信も、１試行目の場合と同様に、送信電力決定用パケットを複数のスロットに分割し、スロット毎に送信電力を増加させた無線フレームとして基地局２に送信し、以降、基地局２からの応答信号が検出されるまで、送信電力を増加させながら送信電力決定用パケットの送信を繰り返し行う。なお、移動局１には、送信電力決定用パケットの初期送信電力、フレーム分割数又は送信電力増幅幅を変化させて設定する手段を備える。

図２は、本発明の第１実施形態による送信電力決定のタイムチャートを示す。同図の（ａ）は基地局から移動局へ送信される下りリンクの信号を示し、同図の（ｂ）は移動局から基地局へ送信される上りリンクの信号を示している。同図に示す例では、移動局から上りリンクによる１回目の送信電力決定用パケット（２−１）の送信において、該送信電力決定用パケットを５つのスロットに分割し、５段階のレベルに亘って順次増大する送信電力で送信電力決定用パケットを送信する。

上記送信電力決定用パケット（２−１）に対して、基地局２では、３番目のスロットフレーム以降の送信電力決定用パケットが検出され、最初に検出したスロット番号に対応した識別情報（スロット番号“３”）を付加した応答信号（２−２）を移動局１に送信する。

移動局１では、下り無線フレームを受信し、基地局２からの応答信号（２−２）を検出し、該応答信号（２−２）に付加されている識別情報（スロット番号“３”）に対応した送信電力決定用パケットの送信電力で、メッセージ部（２−３）を送信するよう、送信電力を制御する。

図３は本発明の第２の実施形態の機能ブロック図である。移動局１が基地局２に上りのパケットデータの送信を要求する場合、第１の実施形態と同様に、送信データ制御部３で送信要求を受け、連続送信するフレーム数、ステップサイズ（送信電力増幅幅）を送信電力制御部７に指定する。

送信電力決定用パケット生成部４では、第１の実施形態と同様に、送信データ制御部３からの指示を受け、スロット毎に送信電力決定用パケットを生成し、フレーム分割部５へ送り、フレーム分割部５において、上り無線フレームを複数スロットに分割し、選択部（ＳＥＬ）９を通して送信部８へ送る。

送信部８では、第１の実施形態と同様に、スロット毎に送信電力を増加させて無線フレームとして基地局２へ送信する。基地局２では、第１の実施形態と同様に、受信部１２で上り無線フレームを受信し、フレーム分割部１３にて上り無線フレームをスロットに分割し、送信電力決定用パケット検出部１４にてスロット毎に検出を行い、検出結果を送信データ制御部１５へ送る。

送信データ制御部１５では、送信電力決定用パケットを検出した場合のみ、該検出したスロット番号をフレーム分割部１８へ送る。フレーム分割部１８では、送信データ制御部１５で検出された送信電力決定用パケットのスロット番号に対応したタイミングで、応答信号生成部１６で作成された応答信号を無線フレームに載せ、送信部１７を通して下り無線フレームとして移動局１へ送信する。

移動局１では、受信部１０において下り無線フレームを受信し、フレーム分割部１９でフレーム分割を行い、分割されたフレームを応答信号検出部１１へ送る。応答信号検出部１１では、分割フレーム毎に応答信号を検出し、検出結果を送信データ制御部３へ送る。ここまでを送信電力決定の１試行とする。

基地局２からの応答信号を検出した場合は、応答信号を検出したタイミングに対応する送信電力を判定し、データ生成部６で生成されたメッセージ部を、この送信電力で送信する。１試行時間内に基地局２からの応答信号を検出しない場合は、送信電力を増加させ、２試行目を実施し、以降、基地局２からの応答信号が検出されるまで、送信電力決定用パケットの送信電力を増加させながら繰り返し試行する。なお、移動局１には、送信電力決定用パケットの初期送信電力、フレーム分割数又は送信電力増幅幅を変化させて設定する手段を備える。

図４は、本発明の第２実施形態による送信電力決定のタイムチャートを示す。同図の（ａ）は基地局から移動局へ送信される下りリンクの信号を示し、同図の（ｂ）は移動局から基地局へ送信される上りリンクの信号を示している。同図に示す例では、移動局から上りリンクによる１回目の送信電力決定用パケット（４−１）の送信において、該送信電力決定用パケットを５つのスロットに分割し、５段階のレベルに亘って順次増大する送信電力で送信電力決定用パケットを送信する。

上記送信電力決定用パケット（２−１）に対して、基地局２では、３番目のスロットフレーム以降の送信電力決定用パケットが検出されたとすると、該送信電力決定用パケットが検出されたスロット番号３以降の検出タイミングに対応したタイミングで、応答信号（４−１）を移動局１に送信する。なお、基地局２では応答信号の送信タイミングを５つのスロットに分割し、送信電力決定用パケット（２−１）が検出されたタイミングと対応したタイミングで応答信号（４−１）を下り無線フレームに載せて送信する。

移動局１では、下り無線フレームを受信し、基地局２からの応答信号（４−１）を検出し、該応答信号（４−１）の受信タイミングに応じて送信電力決定用パケットの送信電力を判定し、該送信電力でメッセージ部（４−２）を送信するよう、送信電力を制御する。

（付記１）
基地局と移動局との間でパケットデータの送受信を行う際に、移動局は、基地局へ送信する送信電力決定用パケットを複数の無線フレームに時分割的に分割し、かつ、分割したフレーム毎に送信電力を順次増加させて送信し、
基地局は、前記分割されたフレーム毎に送信電力決定用パケットの検出処理を行い、該送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報を保有する応答信号を移動局に送信し、
前記移動局は、前記基地局からの応答信号に含まれる分割フレームの識別情報を基に送信電力を決定し、メッセージ部を該送信電力で送信することを特徴とする通信電力制御方法。
（付記２）
前記基地局は、送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報として、時分割的に分割された無線フレームのスロット番号を前記応答信号に付加し、
前記移動局は、基地局からの応答信号に含まれる前記スロット番号を基に送信電力を決定することを特徴とする付記１に記載の通信電力制御方法。
（付記３）
前記基地局は、送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報として、時分割的に分割された無線フレームの送信電力決定用パケットの検出タイミングに対応したタイミングで前記応答信号を送信し、
前記移動局は、前記応答信号の受信タイミングを基に送信電力を決定することを特徴とする付記１に記載の通信電力制御方法。
（付記４）
基地局へ送信する送信電力決定用パケットを複数の無線フレームに分割し、かつ、分割したフレーム毎に送信電力を増加させて送信する送信電力制御手段と、
基地局から送信され、前記送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報を保有する応答信号を受信する応答信号検出手段と、
前記応答信号検出手段で検出された応答信号に含まれる分割フレームの識別情報を基に送信電力を決定し、メッセージ部を該送信電力で送信するよう送信電力を制御する前記送信電力制御手段と、
を備えたことを特徴とする移動局。
（付記５）
複数の無線フレームに分割され、かつ該無線フレーム毎に送信電力を増加させて移動局から送信された送信電力決定用パケットをフレーム毎に検出する送信電力決定用パケット検出手段と、
前記送信電力決定用パケット検出手段で最初に検出された送信電力決定用パケットの分割フレームの識別情報を応答信号に保有させる送信データ制御手段と、
前記を移動局に送信する手段と、
前記送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報を保有する応答信号を送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする基地局。
（付記６）
前記基地局の送信データ制御手段は、送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報として、時分割的に分割された無線フレームのスロット番号を前記応答信号に付加する手段を備えたことを特徴とする付記５に記載の基地局。
（付記７）
前記基地局の送信データ制御手段は、送信電力決定用パケットが最初に検出された分割フレームの識別情報として、時分割的に分割された無線フレームの送信電力決定用パケットの検出タイミングに対応したタイミングで前記応答信号を送信する手段を備えたことを特徴とする付記５に記載の基地局。
（付記８）
前記移動局の応答信号検出手段は、基地局からの応答信号に含まれる分割フレームのスロット番号を検出する手段を有し、該移動局は該スロット番号を基に送信電力を決定することを特徴とする付記４に記載の移動局。
（付記９）
前記移動局の応答信号検出手段は、基地局からの応答信号の受信タイミングを検出する手段を有し、該移動局は該受信タイミングを基に送信電力を決定することを特徴とする付記４に記載の移動局。
（付記１０）
前記移動局は、送信電力決定用パケットの初期送信電力、フレーム分割数又は送信電力増幅幅を変化させて設定する手段を備えたことを特徴とする付記４記載の移動局。

本発明の第１の実施形態の機能ブロックを示す図である。 本発明の第１実施形態による送信電力決定のタイムチャートを示す図である。 本発明の第２の実施形態の機能ブロックを示す図である。 本発明の第２実施形態による送信電力決定のタイムチャートを示す図である。 従来の送信電力決定のタイムチャートを示す図である。

符号の説明

１ 移動局
２ 基地局
３ 送信データ制御部
４送信電力決定用パケット生成部
５ フレーム分割部
６ データ生成部
７ 送信電力制御部
８ 送信部
９ 選択部（ＳＥＬ）
１０ 受信部
１１ 応答信号検出部
１２ 受信部
１３ フレーム分割部
１４ 送信電力決定用パケット検出部
１５ 送信データ制御部
１６ 応答信号生成部
１７ 送信部
１８ フレーム分割部
１９ フレーム分割部

Claims (6)

1. 基地局と移動局との間で通信電力の制御を行う通信電力制御方法であって、
   移動局は、基地局への送信電力決定用信号の送信から該送信電力決定用信号の検出結果の受信までを１回の試行とした場合に当該１回の試行において、前記送信電力決定用信号を複数の無線フレームに時分割的に分割し、かつ、分割したフレーム毎に送信電力を順次増加させて送信し、
   基地局は、前記分割されたフレーム毎に送信電力決定用信号の検出処理を行い、該送信電力決定用信号が最初に検出された分割フレームの識別情報を保有する応答信号を移動局に送信し、
   前記移動局は、前記基地局からの応答信号に含まれる分割フレームの識別情報を基に送信電力を決定し、メッセージ部を該送信電力で送信することを特徴とする通信電力制御方法。
2. 基地局と移動局との間で通信電力の制御を行う通信電力制御方法であって、
   移動局は、基地局への送信電力決定用信号の送信から該送信電力決定用信号の検出結果の受信までを１回の試行とした場合に当該１回の試行において、前記送信電力決定用信号を複数の無線フレームに時分割的に分割し、かつ、分割したフレーム毎に送信電力を順次増加させて送信し、
   基地局は、前記分割されたフレーム毎に送信電力決定用信号の検出処理を行い、該送信電力決定用信号が最初に検出された分割フレームの検出タイミングで応答信号を送信し、
   前記移動局は、前記応答信号の受信タイミングを基に送信電力を決定することを特徴とする通信電力制御方法。
3. 基地局への送信電力決定用信号の送信から該送信電力決定用信号の検出結果の受信までを１回の試行とした場合に当該１回の試行において、前記送信電力決定用信号を複数の無線フレームに時分割的に分割し、かつ、分割したフレーム毎に送信電力を増加させて送信する送信電力制御手段と、
   基地局から送信され、前記送信電力決定用信号が最初に検出された分割フレームの識別情報を保有する応答信号を受信する応答信号検出手段と、
   前記応答信号検出手段で検出された応答信号に含まれる分割フレームの識別情報を基に送信電力を決定し、メッセージ部を該送信電力で送信するよう送信電力を制御する前記送信電力制御手段と、
   を備えたことを特徴とする移動局。
4. 基地局への送信電力決定用信号の送信から該送信電力決定用信号の検出結果の受信までを１回の試行とした場合に当該１回の試行において、前記送信電力決定用信号を複数の無線フレームに時分割的に分割し、かつ、分割したフレーム毎に送信電力を増加させて送信する送信電力制御手段と、
   基地局から前記送信電力決定用信号が最初に検出された分割フレームの検出タイミングに対応したタイミングで送信される応答信号を受信する応答信号検出手段と、
   前記応答信号検出手段で検出された応答信号の受信タイミングを基に送信電力を決定し、メッセージ部を該送信電力で送信するよう送信電力を制御する前記送信電力制御手段と、
   を備えたことを特徴とする移動局。
5. 送信電力決定用信号の送信から該送信電力決定用信号の検出結果の受信までを１回の試行とした場合に当該１回の試行において、複数の無線フレームに分割され、かつ該無線フレーム毎に送信電力を増加させて移動局から送信された送信電力決定用信号をフレーム毎に検出する送信電力決定用信号検出手段と、
   前記送信電力決定用信号検出手段で最初に検出された送信電力決定用信号の分割フレームの識別情報を応答信号に保有させる送信データ制御手段と、
   前記送信電力決定用信号が最初に検出された分割フレームの識別情報を保有する応答信号を送信する送信手段と、
   を備えたことを特徴とする基地局。
6. 送信電力決定用信号の送信から該送信電力決定用信号の検出結果の受信までを１回の試行とした場合に当該１回の試行において、複数の無線フレームに分割され、かつ該無線フレーム毎に送信電力を増加させて移動局から送信された送信電力決定用信号をフレーム毎に検出する送信電力決定用信号検出手段と、
   前記送信電力決定用信号検出手段で最初に検出された送信電力決定用信号の分割フレームの検出タイミングに対応したタイミングで応答信号を送信する送信手段と、
   を備えたことを特徴とする基地局。

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