JP4571948B2 - 無線通信システムにおける、上り回線／下り回線の通信の送信電力レベルを制御するための方法、アクセスポイント、およびｗｔｒｕ - Google Patents

Description

本発明は、アウターループ電力制御を使用する無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、修正されたジャンプアルゴリズムで強化したアウターループ電力制御システムに関する。

ユーザがデータの送受信のための共通周波数（common frequency）を共有する無線通信システムにおける不要な干渉を減らすことは必須である。所定の無線リンク接続について満足できる電波状態を維持する一方、効果的な電力制御により、干渉は妥当なレベルまで減少する。

電力制御は、通常、２つの段階、すなわち、アウターループ電力制御（ＯＬＰＣ）およびインナーループ電力制御（ＩＬＰＣ）から成る。ＯＬＰＣは、目標となる信号対干渉比（signal to interference ratio）（ＳＩＲ）を制御し、受信された信号の品質を目標となる品質にできるだけ近い状態にしておく。ＩＬＰＣは、送信電力を制御し、各個別チャネル（ＤＰＣＨ）の受信されたＳＩＲを、目標ＳＩＲにできるだけ近い状態にしておく。すなわち、ＯＬＰＣのアウトプットは、ＩＬＰＣのために使用される更新された目標ＳＩＲである。

通常のＯＬＰＣは、ブロック誤り率（ＢＬＥＲ）を、受信信号の品質を示すものとして測定する。ＢＬＥＲは、送信されたトランスポートブロックの総数に対する誤りのあるトランスポートブロックの数の割合である。送信データの品質目標は、ＢＬＥＲ、例えば、目標ＢＬＥＲの１％に基づいて決定される。ＯＬＰＣは、ＢＬＥＲなど、所定のサービスに要求される品質にしたがって目標ＳＩＲを定める。巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check）（ＣＲＣ）は、特定の送信において誤りが存在するか否かについて決定するために使用される。基本的に、ユーザデータは送信のためのトランスポートブロックで分割され、ＣＲＣビットは、各トランスポートブロックに付加される。このデータの仕組みは、受信機で使用され、誤りが発生したかどうかを決定する。

既知のＯＬＰＣのプロセスであるジャンプアルゴリズムは、ＢＬＥＲに基づいて目標ＳＩＲを調整することによって電力を制御する。しかし、ジャンプアルゴリズムは、高品質な要求を備える呼（call）が、所望のＢＬＥＲよりも著しく高いＢＬＥＲに悩む（experience）という点で、なお問題を含む。さらに、この問題がより頻繁に発生するのは、短い呼（short call）が、より少数のトランスポートブロックを送信する場合である。

より高い誤り率に悩む呼の頻度を著しく下げるジャンプアルゴリズムを使用してＯＬＰＣを改善することは望ましいだろう。

上り回線／下り回線の通信の送信電力レベルは、本発明による無線通信システムにおいて制御される。受信局は、送信局からの受信信号に基づいて電力制御情報を作り出し、送信局に提供する。データブロックが受信されるので、測定されたブロック誤り率（ＢＬＥＲ_msr）は、最後のＮの受信データブロックにおける誤りのあるブロックの数から求められ、目標ＳＩＲは、ＢＬＥＲ_msrおよび目標ＢＬＥＲ（ＢＬＥＲ_target）に基づいて調整される。このことにより、本発明は、目標ＳＩＲをより良く適合させ、呼が特定のＢＬＥＲ要求に合致する確率を増やすことが可能になる。

「局（station）」という用語は、ユーザ装置に限定するというわけではなく、ワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、アクセスポイント（ＡＰ）、移動局、基地局、固定式または移動式の加入者ユニット、受信局、送信局、通信局、ポケットベル、または無線環境で動作可能な他の種類の機器を含む。さらに、これらの用語の各々を、本明細書では、同じ意味で使うことができる。

図１を参照して、本発明によるＯＬＰＣを実行するために構成された通信局１００を示す。本発明を上り回線および／または下り回線において実装することができることが知られている。通信局１００は、送信局（図１に示さず）からの通信を含む、さまざまな無線周波数信号を受信する。受信された信号は、アイソレータ１１０を介して復調装置１２０に渡される。復調装置１２０は、受信された信号からベースバンド信号を作り出す。

データ評価機器１３０は、ベースバンド信号からデータを修復する。誤り検出機器１４０は、修復データの誤りを検出する。プロセッサ１５０は、検出された誤りを分析し、受信された通信におけるＢＬＥＲなどの誤り率を決定する。誤り率は、目標ＳＩＲジェネレータ１６０へのインプットであり、目標ＳＩＲジェネレータ１６０は、プロセッサ１５０によって提供される誤り率に基づいて目標ＳＩＲを生成する。目標ＳＩＲは、電力制御情報ジェネレータ１７０へのインプットである。電力制御情報ジェネレータ１７０は、どんな種類のＩＬＰＣが、通信局１００が動作しているシステムによって利用されているかによってある程度決まる、適切な電力制御情報を生成する。例えば、ＵＭＴＳ ＴＤＤは、下り回線においてオープンループＩＬＰＣを使用するのに対し、他の種類の無線システムは、クローズドループＩＬＰＣを使用する。

クローズドループＩＬＰＣが使用されるところでは、電力制御情報ジェネレータ１７０は、受信したフレーム／ブロックの測定ＳＩＲと目標ＳＩＲジェネレータ１６０によって生成されたＳＩＲ目標を比較し、かつ目標電力制御（ＴＰＣ）命令を生成する。ＴＰＣ命令により、通信局１００と通信する送信機が、自らの電力を増加すべきか、または減少すべきかが表示される。例えば、測定ＳＩＲが目標ＳＩＲよりも小さい所では、ＴＰＣ命令は、送信機が自らの電力を増加すべきであることを示し、測定ＳＩＲが目標ＳＩＲよりも大きい所では、ＴＰＣ命令は、送信機が自らの電力を減少すべきであることを示す。

オープンループＩＬＰＣが使用されるところでは、電力制御情報ジェネレータ１７０は、目標ＳＩＲジェネレータ１６０から提供される目標ＳＩＲを単に出力する。この場合、通信局１００と通信する送信機は、送信機が自らの電力設定をどのように変更し、目標ＳＩＲを達成すべきかを決定することを担当する。

電力制御情報ジェネレータ１７０によって生成された電力制御情報（すなわち、ＳＩＲ目標またはＴＰＣ命令）は、変調装置１８０へのインプットである。変調装置１８０は、送信局（図示せず）への送信情報を調節する。

図２を参照して、本発明によるＯＬＰＣプロセス２００を示す。一旦、受信局１００が通信信号を受信すると（ステップ２１０）、受信された通信信号は処理され、一連のデータブロックにおけるＢＬＥＲは測定される（ステップ２２０）。

測定ＢＬＥＲ（ＢＬＥＲ_msr）は、最後のＮの受信ブロックに基づき、かつ受信ブロックの総数（Ｎ）に対する、誤りを有する受信ブロックの数（Ｎ_e）の割合である（すなわち、Ｎ_e／Ｎ）。Ｎは、ＢＬＥＲが測定される間のスライドウィンドウの幅である。例えば、最近のデータブロックのトラックを保持するために、Ｎを以下のように決定することができる。

方程式（１）：Ｎ＝Ｋ／ＢＬＥＲ_target
Ｋは定数であり、例えば１より大きいまたは等しい。ＢＬＥＲ_targetは、目標ＢＬＥＲの値である。本発明は、最近のＮのデータブロックの誤り率を使用するので、目標ＳＩＲは、呼がＢＬＥＲ要求に合致する確率を増やす。

受信された通信信号のＢＬＥＲが測定された後、目標ＳＩＲ（ＳＩＲ_target）は、ＢＬＥＲの値（すなわち、ＢＬＥＲ_msrおよびＢＬＥＲ_target）に基づいて調整される（ステップ２３０）。目標ＳＩＲの調整は、ＣＲＣまたは前方誤り訂正（Forward Error Correction）（ＦＥＣ）などの受信されたデータブロックの誤り検査に基づく。他の誤り検査の仕組みを、本発明の精神および範囲から離れることなく使用可能であるということは当業者によって理解されるだろう。

データブロックの誤り検査結果が許容範囲にある場合、目標ＳＩＲ（ＳＩＲ_target）は、方程式２から４によって決定されることが望ましい。
方程式（２）：ＳＩＲ_target＝ＳＩＲ_target*−ＳＴＥＰ_down
方程式（３）：ＳＴＥＰ_down＝（１＋ＢＬＥＲ_down）×ＢＬＥＲ_target×ＳＴＥＰ_size
方程式（４）：ＢＬＥＲ_down＝ｍａｘ（−１，１−ＢＬＥＲ_msr／ＢＬＥＲ_target）
ＳＩＲ_target*は、以前の目標ＳＩＲであり、ＳＴＥＰ_sizeは、ジャンプアルゴリズムの収束スピードを決定するパラメータである。

データブロックの誤り検査結果が許容範囲にない場合、目標ＳＩＲ（ＳＩＲ_target）は、方程式５から７によって決定される。
方程式（５）：ＳＩＲ_target＝ＳＩＲ_target*＋ＳＴＥＰ_up
方程式（６）：ＳＴＥＰ_up＝（１＋ＢＬＥＲ_up）×（１−ＢＬＥＲ_target）×ＳＴＥＰ_size
方程式（７）：ＢＬＥＲ_up＝ｍｉｎ（２，ＢＬＥＲ_msr／ＢＬＥＲ_target−１）
ＳＩＲ_target*は、以前の目標ＳＩＲであり、ＳＴＥＰ_sizeは、ジャンプアルゴリズムの収束スピードを決定するパラメータである。ＳＩＲ目標の調整のステップの大きさ（ＳＴＥＰ_size）は、測定ＢＬＥＲ（ＢＬＥＲ_msr）と目標ＢＬＥＲ（ＢＬＥＲ_target）との差異によって決まる。例として、ＢＬＥＲ_targetが１％に定められると仮定し、１００の最後のブロックのＣＲＣ状態は、メモリに保持され、測定ＢＬＥＲを計算する（すなわち、Ｎ＝１００）。１．０ｄＢの基本的なＳＴＥＰ_sizeを使用すると、（ＣＲＣ誤りの場合の）実際のステップの大きさ上昇であるＳＴＥＰ_upは、以下の値をとることができる。
１．１番目の誤りが、過去１００ブロック以内で発生した場合、０．９９ｄＢ
２．２番目の誤りが、過去１００ブロック以内で発生した場合、１．９８ｄＢ
３．３番目の（またはそれより大きい）誤りが、過去１００ブロック以内で発生した場合、２．９７ｄＢ

結果として、ＳＩＲ目標は、複数の誤りが発生する場合、より積極的に増加し、もっと迅速な修復時間を保証する。同様に、（ＣＲＣ成功の場合の）ステップの大きさ減少であるＳＴＥＰ_downは、以下の値をとることができる。
１．最後の１００ブロックで誤りが発生していなかった場合、０．０２ｄＢ
２．最後の１００ブロックで１つの誤りが発生していた場合、０．０１ｄＢ
３．最後の１００ブロックで１より多い誤りが発生していた場合、０ｄＢ

方程式２から７にしたがって、高いＢＬＥＲ_msrについて、ＢＬＥＲ_upは増加し、ＳＴＥＰ_upは、低いＢＬＥＲ_msrについてよりも大きくなる。結果として、ＳＩＲ_targetの増加は、ＢＬＥＲ_msrが増加するので、より大きい。他方、ＢＬＥＲ_downが減少する場合、ＳＴＥＰ_downは、低いＢＬＥＲ_msrについてよりも高いＢＬＥＲ_msrについてより小さくなる。結果として、ＢＬＥＲ_msrは増加するので、ＳＩＲ_targetは、以前の値であるＳＩＲ_target*からほとんど変化しない。

ＳＴＥＰ_upが増加するのは、複数のＳＩＲ_targetの増加が最近起こった場合であり、ＳＴＥＰ_downが増加するのは、ＳＩＲ_targetの増加が最近起こらなかった場合である。加えて、各データブロックのＢＬＥＲの変化についてのＳＩＲ調整の量は、より大きいので、目標ＱｏＳにもっと迅速に収束する。ＯＬＰＣは、短い呼に応答することができ、短い呼は、少数のトランスポートブロックを即座に送信する。

他の実施形態では、ＢＬＥＲ_targetへの収束は、以下の方程式８および９のように、ＳＩＲ_targetのＳＴＥＰ_downの形成を変えることによって改善される。
方程式（８）：ＳＴＥＰ_down＝（２×ＢＬＥＲ_target−ＢＬＥＲ_msr）×ＳＴＥＰ_size
方程式（９）：ＳＴＥＰ_up＝ＳＴＥＰ_size−ＳＴＥＰ_down

このやり方で、測定ＢＬＥＲが目標ＢＬＥＲを超える場合、ＳＩＲは重要な領域で減少し、ブロック誤りは、より長い時間の後に発生しやすい。これにより、過去に発生した高いＢＬＥＲを補正することができる。他方、ＢＬＥＲ_targetよりも低いＢＬＥＲ_msrを観測することはＳＴＥＰ_downの増加につながり、このため、ブロック誤りは、より短い時間の後に発生しやすい。これにより、過去に発生した低いＢＬＥＲを補正することができる。

図２を参照すると、新たな目標ＳＩＲが決定された後、オープンループＩＬＰＣまたはクローズドループＩＬＰＣが利用されているか否かしだいで、前者の場合、目標ＳＩＲを送信局に送信し、後者の場合、ＴＰＣ命令を計算し、送信局に送信する(ステップ２４０)。上記で説明したように、目標ＳＩＲおよびＴＰＣ命令を、電力制御情報として全体的に参照することができる。ステップ２５０において、送信局は、送信局に提供される電力制御情報に基づいて、送信通信信号の電力を制御する。

本発明の特徴および要素を、好適な実施形態において特定の組み合わせで説明したけれども、各特徴または要素を単独で（好適な実施形態における他の特徴および要素なしで）または本発明の他の特徴および要素を使用する、若しくは使用しない、様々な組み合わせで使用することは可能である。

本発明によるＯＬＰＣを実行するために構成された通信局のブロック図である。 本発明によるＯＬＰＣを実行する方法のフロー図である。

Claims (10)

1. 無線通信システムにおける送信電力レベルを制御する方法であって、
   前記方法は、
   受信局にてデータブロックを受信することと、
   最後のＮの受信データブロックにおける誤りのあるデータブロックの数をトラッキングし、測定されたブロック誤り率（ＢＬＥＲ_msr）を得ることと、
   前記ＢＬＥＲ_msrおよび目標ＢＬＥＲ（ＢＬＥＲ_target）に基づいて目標ＳＩＲ（ＳＩＲ_target）を調整することであって、新たなＳＩＲ _target は、受信データブロックの誤り検査結果が許容範囲にある場合に、以前のＳＩＲ _target からＳＴＥＰ _ｄｏｗｎ を引き算することによって定められ、および受信データブロックの誤り検査結果が許容範囲にない場合に、ＳＴＥＰ _up を以前のＳＩＲ _target に加算することによって定められ、ここで、ＳＴＥＰ _ｕｐ ＝（１＋ＢＬＥＲ _ｕｐ ）×（１−ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} ）×ＳＴＥＰ _ｓｉｚｅ であり、ＢＬＥＲ _ｕｐ ＝ｍｉｎ（２，ＢＬＥＲ _ｍｓｒ ／ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} −１）であり、ＳＴＥＰ _size が収束スピードを決定するパラメータである、ことと、
   前記受信データブロックの測定ＳＩＲと前記新たなＳＩＲ _target を比較することによって電力制御情報を生成することと、
   前記電力制御情報を、送信局の送信電力レベルの制御に用いるために、前記送信局に送信することと
   を備えたことを特徴とする方法。
2. スライドウィンドウの幅であるＮが、Ｋが１以上の定数であるとき、Ｋ／ＢＬＥＲ_targetであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ＳＴＥＰ_downが、ＢＬＥＲ_down＝ｍａｘ（−１，１−ＢＬＥＲ_msr／ＢＬＥＲ_target）である、方程式ＳＴＥＰ_down＝（１＋ＢＬＥＲ_down）×ＢＬＥＲ_target×ＳＴＥＰ_sizeによって決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ＳＴＥＰ_downは、方程式ＳＴＥＰ_down＝（２×ＢＬＥＲ_target−ＢＬＥＲ_msr）×ＳＴＥＰ_sizeによって決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記電力制御情報は、前記目標ＳＩＲ（ＳＩＲ_target）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記電力制御情報は、送信電力制御（ＴＰＣ）命令であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 無線通信システムにおける通信の送信電力レベルを制御するワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
   送信局からデータブロックを受信するように構成されたレシーバーと、
   最後のＮの受信データブロックにおける誤りのあるデータブロックの数をトラッキングし、測定されたブロック誤り率（ＢＬＥＲ_msr）を得るように構成されたプロセッサと、
   前記ＢＬＥＲ_msrおよび目標ＢＬＥＲ（ＢＬＥＲ_target）に基づいて目標ＳＩＲ（ＳＩＲ_target）を調整するように構成された前記プロセッサであって、新たなＳＩＲ _target は、受信データブロックの誤り検査結果が許容範囲にある場合に、以前のＳＩＲ _target からＳＴＥＰ _ｄｏｗｎ を引き算することによって定められ、および受信データブロックの誤り検査結果が許容範囲にない場合に、ＳＴＥＰ _up を以前のＳＩＲ _target に加算することによって定められ、ここで、ＳＴＥＰ _ｕｐ ＝（１＋ＢＬＥＲ _ｕｐ ）×（１−ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} ）×ＳＴＥＰ _ｓｉｚｅ であり、ＢＬＥＲ _ｕｐ ＝ｍｉｎ（２，ＢＬＥＲ _ｍｓｒ ／ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} −１）であり、ＳＴＥＰ _ｄｏｗｎ ＝（１＋ＢＬＥＲ _ｄｏｗｎ ）×ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} ×ＳＴＥＰ _ｓｉｚｅ であり、ＢＬＥＲ _ｄｏｗｎ ＝ｍａｘ（−１，１−ＢＬＥＲ _ｍｓｒ ／ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} ）であり、ＳＴＥＰ _size が収束スピードを決定するパラメータである、前記プロセッサと、
   前記受信データブロックの測定ＳＩＲと前記新たなＳＩＲ _target を比較することによって電力制御情報を生成するように構成された前記プロセッサと、
   前記電力制御情報を、前記送信電力レベルを制御するために使用される送信局に送信するように構成されたトランスミッタと
   を備えたことを特徴とするワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
8. スライドウィンドウの幅であるＮが、Ｋが１以上の定数であるとき、Ｋ／ＢＬＥＲ_targetであることを特徴とする請求項７に記載のワイヤレス送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
9. 送信局からの受信信号に基づいて無線通信システムにおける通信の送信電力レベルを制御するアクセスポイント（ＡＰ）であって、
   前記ＡＰは、
   データブロックを受信するように構成されたレシーバーと、
   最後のＮの受信データブロックにおける誤りのあるデータブロックの数をトラックするように構成された誤り検出機器と、
   測定されたブロック誤り率（ＢＬＥＲ _msr ）を生成するように構成されたプロセッサと、
   前記ＢＬＥＲ _msr および目標ＢＬＥＲ（ＢＬＥＲ _target ）に基づいて目標ＳＩＲ（ＳＩＲ_target）を調整するように構成された目標ＳＩＲジェネレータであって、新たなＳＩＲ _target は、受信データブロックの誤り検査結果が許容範囲にある場合に、以前のＳＩＲ _target からＳＴＥＰ _ｄｏｗｎ を引き算することによって定められ、および受信データブロックの誤り検査結果が許容範囲にない場合に、ＳＴＥＰ _up を以前のＳＩＲ _target に加算することによって定められ、ここで、ＳＴＥＰ _ｕｐ ＝（１＋ＢＬＥＲ _ｕｐ ）×（１−ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} ）×ＳＴＥＰ _ｓｉｚｅ であり、ＢＬＥＲ _ｕｐ ＝ｍｉｎ（２，ＢＬＥＲ _ｍｓｒ ／ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} −１）であり、ＳＴＥＰ _ｄｏｗｎ ＝（１＋ＢＬＥＲ _ｄｏｗｎ ）×ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} ×ＳＴＥＰ _ｓｉｚｅ であり、ＢＬＥＲ _ｄｏｗｎ ＝ｍａｘ（−１，１−ＢＬＥＲ _ｍｓｒ ／ＢＬＥＲ _{ｔａｒｇｅｔ} ）であり、ＳＴＥＰ _size が収束スピードを決定するパラメータである、目標ＳＩＲジェネレータと、
   前記受信データブロックの測定ＳＩＲと前記新たなＳＩＲ _target を比較することによって電力制御情報を生成するように構成された電力制御情報ジェネレータと、
   前記電力制御情報を、前記送信局の送信電力レベルを制御することに使用する前記送信局に送信するように構成されたトランスミッタと
   を備えたことを特徴とするＡＰ。
10. 前記電力制御情報ジェネレータは、前記ＡＰが実装されているシステムが、クローズドループのインナーループ電力制御を利用する送信電力制御（ＴＰＣ）命令を生成することを特徴とする請求項９に記載のＡＰ。

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