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JP4835951B2 - 無線通信システムとその送信電力制御方法 - Google Patents

無線通信システムとその送信電力制御方法 Download PDF

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JP4835951B2 JP2007542808A JP2007542808A JP4835951B2 JP 4835951 B2 JP4835951 B2 JP 4835951B2 JP 2007542808 A JP2007542808 A JP 2007542808A JP 2007542808 A JP2007542808 A JP 2007542808A JP 4835951 B2 JP4835951 B2 JP 4835951B2
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Description

本発明は、複数の移動局が無線リソースを共有してデータ送信する無線通信システムにおける送信電力制御方法に関する。
従来、Ｗ−ＣＤＭＡシステムには、Slotted ALOHA方式を用いたランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ：Random Access Channel）が存在する（例えば、非特許文献１参照）。ＲＡＣＨは、各移動局個別の無線リソースを割当てず、共通の無線リソース（周波数帯域、スクランブリングコード、時間）をセル内の移動局で共有して送信するもので、周期測定の結果を通知するような制御信号やデータ通信の開始を要求するための制御信号など、比較的サイズが小さく、継続的に送信を行わないような場合に使用するためのチャネルである。
ＲＡＣＨは、プリアンブルパートとメッセージパートと呼ばれる２つの部分からなり、同時に複数の移動局がアクセスできるようにシグニチャと呼ばれる直交したビット系列を用いて送信する。シグニチャは１６種類準備されており、移動局はこの中からランダムに１つのシグニチャを選択し、プリアンブルのスクランブリング並びにメッセージパートの拡散コードの選択に使用する。従って、偶然、同じシグニチャを選択し、同じタイミングでランダムアクセスを開始した移動局同士はメッセージパートが衝突してしまうが、異なるシグニチャを選択した移動局同士のメッセージパートは受信することが可能となっている。ただし、このような場合、一方の移動局の希望信号は他方の移動局の干渉信号となる。従って、移動局が同じ送信電力で送信をした場合は、基地局から遠くに位置する移動局、すなわち伝搬損の大きい移動局ほど、他の移動局から高い干渉を受けると共に希望波の電力が減衰するため受信電力対干渉電力（ＳＩＲ）が著しく劣化する、いわゆる遠近問題が生じる。
そこで図１に示すように、基地局における各移動局からのメッセージパートのＳＩＲが所望の値を満たす範囲で出来るだけ小さい送信電力に設定されるよう、プリアンブルパートを用いて開ループ型の送信電力制御を行う。具体的には以下のような手順である。
移動局は、所定の初期電力値Pinit [dBm]でプリアンブルを送信する。このとき、初期電力値Pinitは以下の式で計算された値を設定する（例えば、非特許文献２参照）。
Pinit = P_CPICH_Tx - CPICH_RSCP + UL_Interference + Constant_Value [dBm]
ここで、P_CPICH_Tx [dBm]は基地局が送信する共通パイロット信号(CPICH:Common Pilot Channel)の送信電力、UL_Interference [dBm]、Constant_Value [dB]は所定の電力オフセットであり、セル内の移動局に共通なシステムパラメータとして報知チャネル等でセル内の移動局に通知されている。また、CPICH_RSCP [dBm]は移動局が所定の周期で測定するCPICHの受信電力レベルである。
以上のように、PinitをCPICH_RSCHに応じて決定することにより、伝搬損の差による影響を出来るだけ排除し、基地局での受信レベルが移動局間で一定となるようにする。
しかしながら、一般に電波は距離減衰やシャドーイングに加え、マルチパス環境において移動局が移動することにより生じるフェージング変動を受ける。フェージング変動は搬送波の周波数に応じて異なるため、上下回線で異なる周波数帯域を使用するＷ−ＣＤＭＡのＦＤＤシステムにおいては、下り回線のCPICHで測定した伝搬損は、必ずしも上り回線における伝搬損とは一致しない。また、CPICH_RSCHの測定遅延もあるため、プリアンブル送信時はCPICH_RSCP測定時よりも伝搬損が移動局の移動、またはフェージングによる落ち込みなどで大きくなっている場合もある。さらには、所定の定数UL_InterferenceやConstant_Valueは上り回線の干渉を抑制するため、最適なレベルよりは小さめに設定しておく場合もある。このような要因により、プリアンブル受信電力が十分でなく基地局でプリアンブルを検知できない場合もある。
基地局がプリアンブルを受信できた場合は、プリアンブル送信タイミングから所定の時間ΔTack後に下り回線の共通制御チャネルにてプリアンブルの送達確認信号を送信する。このとき、基地局はプリアンブルを送信した移動局に対してメッセージパートの送信を許可する場合にはＡＣＫを、同時受信移動局数オーバーなどの理由によりメッセージパートの送信を許可しない場合はＮＡＣＫを送信する。
一方、移動局はプリアンブル送信タイミングから所定の時間ΔTack後に下り回線の共通制御チャネルを受信し、ＡＣＫを示す送達確認信号を受信した場合は、所定のメッセージパート送信タイミングにおいてメッセージパートを送信する。ＮＡＣＫを示す送達確認信号を受信した場合は、上位レイヤーへＮＡＣＫを受信したことを通知し、ランダムアクセスを終了する。
また、所定のタイミングで送達確認信号を受信できなかった場合は、基地局がプリアンブルを受信できなかったことを意味するため、所定時間の後に、再度プリアンブルを送信する。このとき、プリアンブルの送信電力Ppre_tx(k+1)[dBm]は前回の送信電力Ppre_tx(k)にプリアンブル電力増加ステップΔPP [dB]だけ加えた電力で送信する、いわゆる電力Ramp-upを行う。ここで、ｋはプリアンブルの再送回数（ｋ＝０は初回送信とする）を示す。
移動局は、送達確認信号を受信するか、再送回数ｋがシステムパラメータとして指定されている最大再送回数Ｋに到達するまで以上のような動作を繰返す。
また、現在、３ＧＰＰにおいて議論が進んでいるＥＵＴＲＡ(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)システムでも同様に、上り回線のランダムアクセスチャネルの導入が検討されている（例えば、非特許文献３参照）。
ＥＵＴＲＡシステムでは、ＦＤＭＡ(Frequency Division Multiple Access)をベースとした無線アクセス方法をベースとした議論がなされており、１周波数バンドには１移動局のみが送信することを前提としたランダムアクセスなども考えられている。従って、このような場合は、上述のようなコード多重により同一周波数バンドで複数の移動局のアクセスを可能としている場合のような遠近問題は生じないため、移動局の送信電力はセル内の移動局に共通な固定電力値を設定することも可能である。ただし、この場合、セル端に位置する移動局でも基地局で十分な品質となるような送信電力となるように設定する必要があり、言い換えると、セル端以外に位置している移動局は過剰な送信電力で送信することになる。このような状態は、隣接セルで同じ周波数バンドを用いている場合に、隣接セルへの干渉を不要に増加させることになり好ましくない。また、移動局の消費電力も不要に増加させることになるために好ましくない。従って、ＥＵＴＲＡにおいても、ＷＣＤＭＡの場合と同様に伝搬損の大きい移動局ほど高い送信電力となるよう、ＣＰＩＣＨの受信測定値に基づいた電力設定を行うことが好ましいと考えられる。ただし、ＷＣＤＭＡのような遠近問題が存在しない分、移動局が過剰な電力で送信するデメリットは小さいため、ＷＣＤＭＡのように所望の品質よりも低めの初期電力から開始し徐々に電力を増加させているような、いわゆる電力Ramp-upは行わず、初回送信から所望の品質を満足できそうな送信電力に設定し、ＲＡＣＨの送信遅延を低減することも提案されている。
3GPP TS25.214 v6.6.0 (2005-06) 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical layer procedures (FDD) (Release 6) 3GPP TS25.331 v6.6.0 (2005-06) 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Radio Resource Control (RRC); Protocol Specification (Release 6) 3GPP TR25.814 v0.2.0 (2005-08) 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical Layer Aspects for Evolved UTRA (Release7)
しかしながら、上述したようなＷＣＤＭＡシステムやＥＵＴＲＡシステムにおけるＲＡＣＨの送信電力制御には以下のような問題点がある。
ＲＡＣＨの送信電力は、基地局が指定する値（開ループ型電力制御における電力オフセット、またはセル内共通の固定電力値）に基づいて決定されるが、これを最適な値に設定することが難しい。なぜなら、干渉は自セルや隣接セルの状況により変動するため、基地局において所望のＳＩＲとなるために必要な送信電力は状況によって異なるためである。加えて、ランダムアクセスチャネルでは移動局主導でデータ送信を開始するため、基地局では正しく受信されて始めて移動局がＲＡＣＨで送信を試みていたことを認識できる。従って、ＲＡＣＨの送信中の状況に応じて適応的に送信電力を制御することができないという困難性がある。ＲＡＣＨの送信電力が適切に設定されていない場合、以下のような問題が生じる。
１．ＲＡＣＨの送信電力が低すぎる場合
ＲＡＣＨが正しく受信されるまでに要する再送回数が増加し、ＲＡＣＨの送信遅延が増加し、サービス品質が劣化するという問題点がある。特に、電力Ramp-upを行わないような場合は、受信失敗したにも関わらず常に同じ電力でしか送信できないため、電力が不足した状態でしか再送できず、最悪の場合は最大再送回数まで送信してもＲＡＣＨが正しく受信されない状況に陥り、通信不能となってしまうという問題点がある。
２．ＲＡＣＨの送信電力が高すぎる場合
隣接するセル、または自セル内の他ユーザ（ＷＣＤＭＡの場合）への干渉を増加させてしまうという問題点がある。また、移動局の消費電力も増加するという問題点もある。
そこで本発明は、セル内の状況に応じて、基地局が共通の無線リソースであるＲＡＣＨの電力設定を適切に行えるようにする無線通信システムにおける送信電力制御方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、本発明は、基地局が移動局の送信電力を制御する方法であって、基地局が、上り回線のＲＡＣＨの送信電力情報を通知し、移動局が、ＲＡＣＨにおける送信遅延推測情報を、送信電力情報に基づいた送信電力でＲＡＣＨにおいて送信し、基地局が、送信遅延推測情報に応じてＲＡＣＨの送信電力情報を変更し、移動局に通知することを特徴とする。さらに移動局は、ＲＡＣＨにおいてデータ又はプリアンブルを送信した所定時間後に、それらが正しく受信されたことを通知するＡＣＫを受信できなかった場合は、データ又はプリアンブルを再送する。
送信遅延推測情報として、データ又はプリアンブルの送信回数又は再送回数を通知する、あるいはデータ又はプリアンブルの初回送信時からの経過時間を通知する、あるいはデータ又はプリアンブルの初回送信時のタイミングを通知する。
移動局は、送達確認情報を受信しなかった場合、所定の増加ステップだけ増加させた送信電力でデータ又はプリアンブルを再送する。基地局は、送信遅延推測情報に基づいた統計値が所定の目標値よりも大きい場合、ＲＡＣＨの送信電力を増加させる。
移動局は、基地局が送信するパイロット信号の受信電力に応じてＲＡＣＨの送信電力を決定する。また移動局は、送達確認情報を受信すると、送信遅延推測情報をリセットする。
以上のシーケンス・ステップによって、セル内の状況に応じて、基地局が適切なＲＡＣＨの電力設定を行うことが出来る。
本発明によれば、基地局が適切なＲＡＣＨの電力設定を行うことが可能となる。また、ＲＡＣＨの送信遅延を低減することが可能となる。また、他セルや自セルの他ユーザに対する干渉を低減することが可能となる。そのためシステム全体のスループットやキャパシティを向上することも可能となる。
従来の開ループ型の送信電力制御の説明図である。 本発明のシステム概念図である。 本発明のシステム・シーケンス図である。 本発明のシステム・シーケンス図である。 第１の実施例における移動局の構成図である。 第１の実施例における移動局のフローチャートである。 第１の実施例における移動局のフローチャートである。 第１の実施例における基地局の構成図である。 第１の実施例における基地局のフローチャートである。 第５の実施例における移動局のフローチャートである。 第６の実施例における移動局のフローチャートである。 第６の実施例における基地局のフローチャートである。 第７の実施例における移動局の構成図である。 第７の実施例における移動局のフローチャートである。
符号の説明
１１ 受信処理部
１２ 信号分離部
１３ パイロット信号測定部
１４ 電力算出部
１５ 送達確認信号判定部
１６ 送信回数計測部
１７ バッファ
１８ 信号合成部
１９ 送信処理部
２０ プリアンブル生成部
２１ 受信処理部
２２ 復号部
２３ 誤り判定部
２４ 信号分離部
２５ 送信回数算出部
２６ 電力オフセット制御部
２７ 制御信号生成部
２８ 信号合成部
２９ 送信処理部
次に、本発明の最良の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態では、現在３ＧＰＰにおいて検討中であるＥ−ＵＴＲＡシステムを仮定して説明する。
図２は、本発明の適用されるシステムの概念図である。本システムでは、複数の基地局が隣接して存在し、各基地局には複数の移動局が下り回線や上り回線のデータ送受信を行っており、下り回線はＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、上り回線はＦＤＭＡを用いている。また、移動局及び基地局は、それぞれのメモリに格納された制御プログラムによって、以下に説明する各機能を実現する。
基地局は下り回線において、
システム情報など報知情報を送信する報知チャネル（ＢＣＨ：Broadcast Channel）、
パイロット信号を送信する共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ：Common Pilot Channel）、
上り回線におけるデータ送信に対する送達確認情報を送信する送達確認チャネル（ＡＩＣＨ：Accuision Indicator Channel）
を少なくとも送信している。
図３は、上記システムのシーケンス図である。移動局は、ＢＣＨで送信されるシステム情報に基づいて送受信を行う。また、所定の周期でＣＰＩＣＨを受信して同期確保、並びにＣＰＩＣＨの受信品質を測定している。また、移動局は送信すべきユーザデータや制御信号（以後、まとめてデータと呼ぶ）が発生すると、上り回線無線チャネルの一つであるランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ：Random Access Channel）を用いてデータを送信する。これは、従来技術において説明したＲＡＣＨ送信においてメッセージパートを送信すること相当する。このときＲＡＣＨの送信電力はＢＣＨで基地局が指示する値に基づいて決定する。
移動局は、ＲＡＣＨでデータを送信すると、所定時間後にＡＩＣＨで送達確認信号を受信し、自局が送信したデータが正しく受信されたことを示す送達確認信号（ＡＣＫ信号）を受信するか、所定の最大送信回数に到達するまで、所定のタイミングでデータを再送する。
図４は、上記システムの他のシーケンス例を示す。図３と異なる点は、図４では従来技術と同様に、移動局において送信すべきデータが発生すると、まず移動局はＲＡＣＨでプリアンブルを送信し、基地局がプリアンブルを正しく受信すると、所定時間後にＡＩＣＨで送達確認信号（ＡＣＫ信号）を送信し、移動局はＡＩＣＨにおいて送達確認信号を受信した後に、データまたはプリアンブルを送信する点である。ここでプリアンブルとは、基地局が既知なビットパターンを送信するものであり、ユーザデータや制御信号など基地局において既知でない信号は送信しない。
これらのシーケンスにおいて、移動局はデータまたはプリアンブルと共に送信遅延推測情報を付してＲＡＣＨにて送信する。これにより、基地局はデータまたはプリアンブルが正しく受信されるまでに要した遅延が適切な値に制御されるよう、ＢＣＨで指示するＲＡＣＨの送信電力に関する情報を制御できるようになり、データ送信遅延を効果的に低減しつつ、移動局の送信電力を出来るだけ低くすることにより干渉を削減できるようになる。
第１の実施例における特徴は、
１．移動局が送信遅延推測情報としてＲＡＣＨの再送回数、または送信回数を送信する。ここで、再送回数と送信回数の関係は、再送回数＝送信回数−１となるものとし、以後の実施形態では送信回数を用いて説明するものとする。
２．基地局がＲＡＣＨの送信電力に関する情報として、電力オフセットを通知し、移動局はＣＰＩＣＨの受信電力と電力オフセットに基づいてＲＡＣＨの電力を決定する（開ループ型電力制御）。
３．移動局はデータ再送時も同じ電力で送信する。
４．移動局は図３におけるデータ送信時に送信遅延推測情報を付して送信する。
点である。なお、実施例１から実施例６までは図３におけるシステムを用いて説明する。
以上のような特徴により、基地局はシステム内の移動局がＲＡＣＨで正しくデータ受信されるまでの平均送信回数が所望レベルに維持されているか否かを判断でき、平均送信回数が高い場合は、送信遅延を低減するためにＲＡＣＨの電力オフセットを増加させるような制御が可能となる。
次に本実施例における移動局の構成を図５に示す。本実施例における移動局は、下り回線の信号を受信し、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)などの必要な受信処理を行う受信処理部１１、受信した信号から各チャネルに分離をする信号分離部１２、分離したパイロット信号の電力強度を測定するパイロット信号測定部１３、ＲＡＣＨの電力を算出する電力算出部１４、ＡＩＣＨで受信した送達確認信号を判定する送達確認信号判定部１５、ＲＡＣＨの送信回数をカウントする送信回数計測部１６、バッファ１７、上り回線のデータと制御信号を合成する信号合成部１８、そして、信号の送信に必要な処理を行う送信処理部１９からなる。
信号分離部１２は、受信処理を施した信号から各チャネルの信号を分離し、ＣＰＩＣＨ信号をパイロット信号測定部１３へ、ＡＩＣＨ信号を送達確認信号判定部１５へ、ＢＣＨ信号を電力算出部１４へ送る。
パイロット信号測定部１３は、所定の周期でパイロット信号の平均受信電力を測定し、電力算出部へ送る。
電力算出部１４は、ＢＣＨで通知されるＣＰＩＣＨ送信電力CPICH_Tx、電力オフセットＰＯと、パイロット信号の平均受信電力CPICH_Rxから、ＲＡＣＨ送信電力P_Txを計算し、送信処理部１９へ通知する。
送達確認信号判定部１５は、送達確認情報としてＡＣＫ信号を受信したか否かを判定し、送信回数計測部１６ならびにバッファ１７へ通知する。
送信回数計測部１６は、ＡＣＫ信号を受信すると送信回数を０にリセットし、受信しなかった場合は送信回数を１増加させ、信号合成部１８へ通知する。
バッファ１７は、ＡＣＫ信号を受信すると該当するデータを破棄し、受信しなかった場合は該当するデータを信号合成部１８へ送る。
信号合成部１８は、バッファから送られたデータと送信回数情報を合成し、送信処理部１９へ送る。
図６は、本実施例における移動局がＲＡＣＨを用いてデータを送信する際のフローチャートである。
移動局の受信処理部は、ＢＣＨを受信し（ステップ１１）、システム情報として送信されているＣＰＩＣＨ送信電力CPICH_Tx、電力オフセットPO、最大送信回数などを受信する。パイロット受信電力測定部は、所定の周期でパイロット信号の平均受信電力CPICH_Rxを測定し（ステップ１２）、バッファに送信データがある場合には（ステップ１３）、送信回数算出部が送信回数情報を１に設定し（ステップ１４）、ＲＡＣＨの送信電力P_Txを算出し（ステップ１５）、ＲＡＣＨにおいてデータと共に送信回数情報を送信する（ステップ１６）。このとき、ＲＡＣＨの送信電力P_Txは、電力算出部にて以下の式に従って算出する。
P_Tx = CPICH_Tx - CPICH_Rx + PO [dBm]
所定時間の後、下り回線のＡＩＣＨを受信し（ステップ１７）、送達確認情報としてＡＣＫ信号を受信した場合は、再びステップ１１に戻り（ステップ１８でＹＥＳ）、ＡＣＫ信号を受信しなかった場合は、送信回数算出部にて送信回数情報を１増加させ（ステップ１９）、ステップ１５に戻り、先に送信したデータと同じデータを送信する。移動局は、データ送信から所定時間の後に送られるＡＩＣＨにおいてＡＣＫ信号を受信するか、所定の最大送信回数に到達するまで、以上の動作を繰り返す。
図７は、上記移動局におけるＲＡＣＨを用いたデータ送信制御の他の例である。
移動局の受信処理部は、ＢＣＨを受信し（ステップ２０）、システム情報として送信されているＣＰＩＣＨ送信電力CPICH_Tx、電力オフセットPO、最大送信回数などを受信する。パイロット受信電力測定部は、所定の周期でパイロット信号の平均受信電力CPICH_Rxを測定し（ステップ２１）、バッファに送信データがある場合には（ステップ２２）、送信回数算出部が送信回数情報を１に設定し（ステップ２３）、ＲＡＣＨの送信電力P_Txを算出し（ステップ２４）、ＲＡＣＨにおいてデータと共に送信回数情報を送信電力P_Txで送信する（ステップ２５）。
所定時間の後、下り回線のＡＩＣＨを受信し（ステップ２６）、送達確認情報としてＡＣＫ信号を受信した場合は、再びステップ２０に戻り（ステップ２７でＹＥＳ）、ＡＣＫ信号を受信しなかった場合は、再びＢＣＨ、ＣＰＩＣＨを受信し（ステップ２８）、前回受信したシステム情報と同じならば（ステップ２９でＹＥＳ）、送信回数情報を１増加させ（ステップ３０）、ステップ２４に戻り、先に送信したデータと同じデータを送信する。その後、ＢＣＨにおいてシステム情報を受信し、その中に含まれるＣＰＩＣＨ送信電力または電力オフセットの両方または一方の値が前回と異なる場合には（ステップ２９でＮＯ）、再びステップ２３に戻り、送信回数情報を１に設定して、新たに受信したデータを送信する。移動局は、データ送信から所定時間の後に送られるＡＩＣＨにおいてＡＣＫ信号を受信するか、所定の最大送信回数に到達するまで、以上の動作を繰り返す。
次に本実施例に用いる基地局の構成を図８に示す。本実施例に用いる基地局は、受信処理部２１と、復号部２２と、誤り判定部２３と、信号を分離する信号分離部２４と、送信回数算出部２５と、電力オフセット制御部２６と、制御信号生成部２７と、信号合成部２８と、送信処理部２９とからなる。
誤り判定部２３は、データと送信回数情報を含むデータブロックに付加されているＣＲＣでデータブロックに誤りがないか否かを確認し、誤りなく受信できた場合は信号合成部２８へＡＣＫ信号を、信号分離部２４へデータブロックを送る。
信号分離部２４は、送信回数情報を送信回数算出部２５へ、データを上位レイヤーへ送る。
送信回数算出部２５では、各移動局の送信回数情報を収集して図示しないメモリに記録しておく。そして、所定の電力オフセット更新タイミングでメモリに記録した送信回数の平均値（以後、平均送信回数と呼ぶ）を算出し、算出結果を電力オフセット制御部２６へ送ると共に、メモリに記録された送信回数情報を消去する。
電力オフセット制御部２６では、平均送信回数が所望の目標平均送信回数に近づくように電力オフセットを更新し、更新結果を信号合成部２８へ送る。
また、制御信号生成部２７は共通パイロット信号や、その他のシステム制御情報に関する信号を生成し、信号合成部２８へ送る。
信号合成部２８は、送られてきた信号をＣＰＩＣＨ、ＢＣＨ、ＡＩＣＨの各チャネルにマッピングし、合成して送信処理部２９へ送る。
図９は、本実施例における基地局が電力オフセットを更新する際のフローチャートである。
基地局は、ＢＣＨにおいて所定の周期でシステム情報として電力オフセットを通知し（ステップ３１）、上り回線のＲＡＣＨを受信し（ステップ３２）、受信処理後にＣＲＣから受信成功か否かを確認する（ステップ３３）。成功した場合はＡＩＣＨでＡＣＫ信号を送信する（ステップ３４）と共に、受信成功したデータブロックから送信回数情報を抽出しメモリに記録しておく（ステップ３５）。所定の電力オフセット更新タイミングである場合は（ステップ３６）、それまでに抽出したセル内移動局の送信回数の平均値を計算し（ステップ３７）、平均送信回数が所望の目標平均送信回数に近づくように電力オフセットを更新する。
例えば、平均送信回数N_ave、目標送信回数N_target、現在の電力オフセットPO_current、更新後の電力オフセットPO_update、電力オフセット増加ステップΔup (Ramp-up)、電力オフセット減少ステップΔdown (Ramp-down)とすると、
If N_ave > N_target
PO_update = PO_current + Δup [dB] （ステップ３８）
If N_ave < N_target
PO_update = PO_current - Δdown [dB] （ステップ３９）
ここで、ΔupとΔdownの関係はΔup > Δdownとする。
基地局は、更新後のＰＯをＢＣＨにてセル内の移動局に通知する（ステップ４０）。
このようにして、平均送信回数が所定の目標数よりも大きい場合は、電力オフセットを増加させることができるようになる。従って、セル内の移動局のＲＡＣＨ送信電力が高く設定され、基地局におけるＲＡＣＨの受信品質が向上するので、ＲＡＣＨ受信成功までの送信回数を低減することができ、送信遅延を低減することが可能となる。また、平均送信回数が所定の目標数よりも小さい場合、すなわち、ＲＡＣＨが過剰な品質で送信されている場合は、電力オフセットを減少させることができる。従って、セル内の移動局のＲＡＣＨ送信電力が低く設定されるようになり、他セルへの干渉を低減することが可能となる。
以上に説明したように、本実施例では、移動局がＲＡＣＨ送信時に送信回数情報も一緒に通知する。従って、平均送信回数が所定の目標値よりも大きい、すなわちＲＡＣＨにおいてデータが正しく受信されるまでの遅延が大きい場合は、ＲＡＣＨの送信電力を大きく設定するよう電力オフセットを増加させてセル内の移動局に通知することができるようになる。それにより、セル内の移動局のＲＡＣＨの送信電力が大きくなり、基地局が正しく受信できる確率が高くなるので、平均送信回数が減少し、ＲＡＣＨの送信遅延を低減することができるようになる。
また、平均送信回数が所定の目標値よりも小さい場合は、移動局が過剰な品質でＲＡＣＨを送信していることを意味するため、ＲＡＣＨ送信電力が低く設定されるよう、電力オフセットを減少させてセル内の移動局に通知することができるようになる。従って、ＲＡＣＨの送信電力を削減し、他セルへの干渉を低減すると共に移動局の消費電力を低減することができるようになる。
また、本実施例では電力オフセットの増加ステップが減少ステップよりも大きくなるよう非対称に設定した。これにより、遅延が大きい場合は即座に電力を増加させることができ、その後の削減は徐々に行うため遅延が大きくなる（すなわち平均送信回数が目標送信回数よりも大きくなる）までの時間は長くなる。従って、目標遅延を安定的に満足できるようになる。しかし、本発明の実施例はこれには限らない。すなわち、電力オフセットの増加ステップと減少ステップは同じ値に設定してもよいし、減少ステップを増加ステップよりも大きく設定してもよい。
第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、基地局がＢＣＨにおいてＲＡＣＨの電力増加ステップΔPも通知し、移動局は、ＢＣＨにおいてＣＰＩＣＨ送信電力CPICH_Tx、電力オフセットＰＯの情報に加え、電力増加ステップΔPの情報を受信し、以下の式に従ってＲＡＣＨ送信電力P_Txを計算し、ＲＡＣＨの再送時にΔP [dB]だけ前回の送信電力よりも電力を増加させて送信する点である。
P_Tx = CPICH_Tx - CPICH_Rx + PO + ΔP × (送信回数-1) [dBm]
ただし、再送回数を用いる場合は、（送信回数−１）を再送回数とする。
このとき、移動局はＡＩＣＨにおいてＡＣＫ信号を受信した後に、新規データをＲＡＣＨで送信する場合は、電力オフセットとＣＰＩＣＨの受信電力から求められる初期電力に戻して送信する。それ以外の動作は、第１の実施例と同様である。
第３の実施例が第１の実施例と異なる点は、第１の実施例ではＲＡＣＨの電力値をＣＰＩＣＨの受信電力と電力オフセットに基づいて決定していたが、第３の実施例では基地局が固定の送信電力値P_Txをシステム情報として通知し、セル内の移動局はP_TxでＲＡＣＨを送信する点である。基地局は、移動局から通知される送信回数に応じてP_Txを所定ステップだけ増加、または減少させる。基地局では、具体的には以下のようにP_Txを算出する。
平均送信回数N_ave、目標送信回数N_target、現在の送信電力P_Tx_current、更新後の送信電力P_Tx_update、電力増加ステップΔup、電力減少ステップΔdownとすると、
If N_ave > N_target
P_Tx_update = P_Tx_current + Δup [dB]
If N_ave < N_target
P_Tx_update = P_Tx_current - Δdown [dB]
基地局において更新されたP_Txは、ＢＣＨにおいてシステム情報として移動局に通知される。それ以外の動作は、第１の実施例と同様である。
第４の実施例は、第２の実施例と第３の実施例の組み合わせである。第２の実施例ではＲＡＣＨの初回送信電力値をＣＰＩＣＨの受信電力と電力オフセットに基づいて決定していたが、第４の実施例では基地局が固定の送信電力値P_Txをシステム情報として通知し、セル内の移動局はP_Txで初回のＲＡＣＨを送信する。その後、再送を行う際は、P_Txに所定の電力増加ステップΔPだけ加えた電力で再送する。また、基地局は移動局からの送信回数に応じて、第１の実施例で示した要領で、固定送信電力値P_Txを所定ステップだけ増加、または減少させ、ＢＣＨにおいてシステム情報として移動局に通知するようにする。それ以外の動作は、第１または２の実施例と同様である。
第５の実施例では、移動局は初回のＲＡＣＨ送信時からタイマーを動作させておき、再送送信時のタイマーの値、すなわちＲＡＣＨ送信開始からの経過時間を送信遅延推測情報として通知する。
図１０は、本実施例における移動局がＲＡＣＨを用いてデータを送信する際のフローチャートである。
移動局は、ＢＣＨを受信し（ステップ４１）、システム情報として送信されているＣＰＩＣＨ送信電力CPICH_Tx、電力オフセットPO、最大送信回数などを受信して、所定の周期でパイロット信号の平均受信電力CPICH_Rxを測定し（ステップ４２）、送信データがあれば（ステップ４３）、タイマーを０からスタートする（ステップ４４）。
移動局は、ＲＡＣＨでデータと共にタイマー情報を送信電力P_Txで送信し（ステップ４５）、所定時間の後、下り回線のＡＩＣＨを受信し（ステップ４６）、ＡＣＫ信号を受信した場合は（ステップ４７でＹＥＳ）、タイマーを停止して（ステップ４８）、再びステップ４１に戻り、ＡＣＫ信号を受信しなかった場合は、ステップ４５に戻って再びタイマー情報を先に送信したデータと共に再送する。移動局は、データ送信から所定時間の後に送られるＡＩＣＨにおいてＡＣＫ信号を受信するか、所定の最大送信回数に到達するまで、以上の動作を繰り返す。
第６の実施例では、基地局と移動局間で既知であるシステム時間を用いて、移動局はＲＡＣＨ送信開始時のシステム時間を通知し、基地局は受信成功時のシステム時間から通知された送信開始時のシステム時間を差し引くことにより送信遅延を計算する。
図１１は、本実施例における移動局がＲＡＣＨを用いてデータを送信する際のフローチャートである。
移動局は、ＢＣＨを受信し（ステップ５１）、システム情報として送信されているＣＰＩＣＨ送信電力CPICH_Tx、電力オフセットPO、最大送信回数などを受信して、所定の周期でパイロット信号の平均受信電力CPICH_Rxを測定し（ステップ５２）、送信データがあれば（ステップ５３）、現在のシステム時間T_initを記録する（ステップ５４）。
移動局は、ＲＡＣＨでデータと共にシステム時間を送信電力P_Txで送信し（ステップ５５）、所定時間の後、下り回線のＡＩＣＨを受信し（ステップ５６）、ＡＣＫ信号を受信した場合は（ステップ５７でＹＥＳ）、システム時間の記録を消去して（ステップ５８）、再びステップ５１に戻り、ＡＣＫ信号を受信しなかった場合は、ステップ５５に戻って再びシステム時間を先に送信したデータと共に再送する。移動局は、データ送信から所定時間の後に送られるＡＩＣＨにおいてＡＣＫ信号を受信するか、所定の最大送信回数に到達するまで、以上の動作を繰り返す。
図１２は、本実施例における基地局が電力オフセットを更新する際のフローチャートである。
基地局は、ＢＣＨにおいて所定の周期でシステム情報として電力オフセットを通知し（ステップ６０）、上り回線のＲＡＣＨを受信し（ステップ６１）、受信処理後にＣＲＣから受信成功か否かを確認する（ステップ６２）。成功した場合は現在のシステム情報T_currentを記録し（ステップ６３）、ＡＩＣＨでＡＣＫ信号を送信する（ステップ６４）と共に、受信したブロックからシステム時間情報T_initを抽出し、送信遅延時間Ｔ＝(T_current - T_init)を算出し、メモリに記録する（ステップ６５）。所定の電力オフセット更新タイミングである場合は（ステップ６６）、それまでに算出し記録した送信遅延時間に基づいて電力オフセットを更新する。ここでは、一例として送信遅延時間の平均値を計算し（ステップ６７）、平均送信遅延時間が所望の目標値に近づくように電力オフセットを更新する。
例えば、平均送信遅延時間T_ave、目標送信遅延時間T_target、現在の電力オフセットPO_current、更新後の電力オフセットPO_update、電力オフセット増加ステップΔup、電力オフセット減少ステップΔdownとすると、
If T_ave > T_target
PO_update = PO_current + Δup [dB] （ステップ６８）
If T_ave < T_target
PO_update = PO_current - Δdown [dB] （ステップ６９）
ここで、ΔupとΔdownの関係はΔup > Δdownとする。
基地局は、更新後のＰＯをＢＣＨにてセル内の移動局に通知する（ステップ７０）。
第７の実施例は、図４で説明したプリアンブルを送信後にメッセージパートにてデータを送信するシステムで用いられるものである。ＡＣＫ信号受信前のプリアンブルでは送信遅延推定情報を送信せず、ＡＣＫ信号受信後のプリアンブルまたはデータを送信する際に送信遅延情報を付して送信するようにしたものである。
それ以外の動作は、実施例１から６における動作を適用することが可能であり、ここでは、送信遅延情報としてはプリアンブルの送信回数、ＲＡＣＨの電力計算は実施例２において説明したように、ＣＰＩＣＨの送信電力、ＣＰＩＣＨの受信電力、所定電力オフセット、そして送信回数に基づいて決定するものとする。例えば、図１では、プリアンブルを３回送信した後にメッセージパートを送信しているため、メッセージパートにおいて送信遅延情報として「送信回数＝３」を送信する。
図１３は、実施例７における移動局の構成を示す。実施例７における移動局の構成は実施例１（図５）の移動局にプリアンブル生成部を加えた点が異なる。
バッファにデータが到着すると、バッファからプリアンブル生成部へデータ到着を通知し、プリアンブル生成部は所定のビット系列を生成して信号合成部へ送ると共に、送信回数計測部へプリアンブルを送信することを通知する。生成されたビット系列は送信処理部において必要な処理を施された後、プリアンブルとして送信する。
また、送達信号確認部はプリアンブル送信の所定時間後のＡＩＣＨにおいてＡＣＫ信号を受信したか否かをプリアンブル生成部へ通知する。
プリアンブル生成部は、ＡＣＫ信号を受信しなかった場合、所定のビット系列を生成し前述と同様にプリアンブルとして送信すると共に、送信回数計測部へプリアンブル送信を通知する。送信回数計測部は、プリアンブル送信の通知を受けると、記録している回数を１増加させる。
また、送達信号確認部がＡＣＫ信号を受信した場合、プリアンブル生成部はプリアンブルを生成せず、プリアンブル送信を停止することを送信回数計測部へ通知する。送信回数計測部は、プリアンブル送信の停止の通知を受信すると、記録している送信回数を送信回数情報として信号合成部へ送る。また、送達確認部がＡＣＫ信号を受信したことはバッファへも通知され、バッファはデータブロックを信号合成部へ送る。
信号合成部は、データブロックと送信回数情報を合成し、送信処理部において必要な処理を施した後に送信する。
図１４は、本実施例における移動局がＲＡＣＨを用いてデータを送信する際のフローチャートである。
移動局は、受信処理部はＢＣＨを受信し（ステップ７１）、システム情報として送信されているＣＰＩＣＨ送信電力CPICH_Tx、電力オフセットPO、最大送信回数などを受信し、パイロット受信電力測定部は所定の周期でパイロット信号の平均受信電力CPICH_Rxを測定し（ステップ７２）、バッファに送信データがある場合は（ステップ７３）、送信回数算出部は送信回数情報を１に設定し（ステップ７４）、ＲＡＣＨの送信電力P_Txを算出し（ステップ７５）、ＲＡＣＨにおいてプリアンブルを送信する（ステップ７６）。このとき、ＲＡＣＨの送信電力は、電力算出部において以下の式に従って算出する。
P_Tx = CPICH_Tx - CPICH_Rx + PO + ΔP × (送信回数-1) [dBm]
所定時間の後、下り回線のＡＩＣＨを受信し（ステップ７７）、送達確認情報としてＡＣＫ信号を受信した場合は（ステップ７８，８０でＹＥＳ）、ＲＡＣＨにてデータと送信回数情報を送信し（ステップ８１）、再びステップ７１に戻る。ＡＣＫ信号を受信せず、且つ最大送信回数より送信回数が小さい場合は（ステップ７８でＮＯ）、送信回数算出部において送信回数情報を１増加させ（ステップ７９）、ステップ７５に戻る。また、ＡＣＫ信号を受信せず、且つ送信回数が最大送信回数に達した場合は（ステップ８０でＮＯ）、再びステップ７１に戻る。
以上の第１から第７の実施例ではＲＡＣＨにおいてデータを送信するとしたが、これはユーザデータのみには限らない。例えば、ユーザデータを送信するための上り回線の無線リソースの割当てを要求するためのリソース予約要求(Reservation Request)信号を送信してもよいし、下り回線のデータ送信に必要な制御信号、例えば、下り回線の無線チャネルの品質を報告する信号（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）などを送信する場合などに適用してもよい。
また、以上の第１から第７の実施例では無線アクセス方法として下り回線にＯＦＤＭ、上り回線にＦＤＭＡを使用するとしたが、本発明の範囲はこれらには限らない。例えば、現行のＷＣＤＭＡシステムのように上り／下り回線ともにＣＤＭＡを用いたシステムに適用してもよいし、上り／下り回線共にＯＦＤＭを用いたシステムなどに適用してもよい。
また、以上の第１から第７の実施例では上り回線の無線チャネルとしてランダムアクセスチャネルに適用するとしたが、本発明の範囲はこれには限らず、基地局が移動局に対して送信電力情報を設定し、移動局は指定された送信電力情報に基づいた電力で任意のタイミングにおいて上り回線の送信をするような無線チャネル全般に適用することができる。
また、以上の第１から第７の実施例では基地局がＲＡＣＨの送信電力情報をシステム情報としてＢＣＨで送信するとしたが、本発明の範囲はこれには限らない。例えば、基地局は個別制御信号を用いて、各移動局個別にＲＡＣＨの送信電力情報を通知してもよい。
また、以上の第１から第７の実施例では基地局が送信電力情報を一つだけ設定するとしていたが、本発明の範囲はこれには限られない。例えば、基地局はセル内の移動局を複数のグループに分け、各々のグループに対して異なる送信電力情報を設定するようにしてもよい。すなわち、優先的なサービスを受けられるユーザグループには、それ以外の一般ユーザに比べて、高めのＲＡＣＨ送信電力となるように設定するなどということが考えられる。また、他の例としては、移動局が送信するデータの内容に応じてＲＡＣＨの送信電力を異なる値に設定するようにしてもよい。すなわち、上述したReservation Requestの場合の送信電力情報とユーザデータを送る場合の送信電力情報を各々異なる値として設定してもよい。
また、以上の実施例1から7における基地局は送信遅延推測情報に応じてＲＡＣＨの送信電力、または電力オフセットを更新するとしたが、本発明の範囲はこれだけには限らず、基地局は他の情報をも用いて送信電力、または電力オフセットを更新してもよい。例えば、送信遅延が大きくなる要因の一つとして、ＲＡＣＨのトラフィック量（ＲＡＣＨで送信しようとする移動局数）が多いために同じタイミングで複数の移動局がＲＡＣＨにおいてデータまたはプリアンブルを送信し衝突してしまっている場合がある。このような場合は、ＲＡＣＨの送信電力不足が送信遅延増加の原因ではない可能性が高いため、ＲＡＣＨの送信電力、または電力オフセットは増加させないようにしてもよい。言い換えれば、基地局は所定時間内にＲＡＣＨでデータまたはプリアンブルを送信成功した移動局数などからＲＡＣＨのトラフィック量を推定し、ＲＡＣＨのトラフィック量が所定の閾値以下である場合のみ、実施例１から７で説明したような送信遅延推定情報に基づいた送信電力、または電力オフセットの更新を行うようにしてもよい。

Claims (8)

  1. 移動局の送信電力を制御する方法であって、
    基地局が、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル送信電力を制御する送信電力情報を前記移動局に通知し、
    前記移動局が、前記ランダムアクセスチャネルに関するプリアンブル送信回数を含む情報を前記基地局に送信し、
    前記プリアンブルの送信回数に応じて前記送信電力情報を変更し、
    変更した送信電力情報を前記移動局に通知することを特徴とする送信電力制御方法。
  2. 基地局が移動局の送信電力を制御する無線通信システムであって、
    ランダムアクセスチャネルのプリアンブル送信電力を制御する送信電力情報を移動局に通知し、移動局から受信したプリアンブル送信回数を含む情報に応じて前記ランダムアクセスに関する前記送信電力情報を変更し、変更した送信電力情報を前記移動局に通知する基地局と、
    前記ランダムアクセスチャネルに関するプリアンブル送信回数を含む情報を送信する移動局と、
    を有することを特徴とする無線通信システム。
  3. ランダムアクセスチャネルのプリアンブル送信電力を制御する送信電力情報を移動局に通知する手段と、
    前記移動局から、前記ランダムアクセスチャネルに関するプリアンブル送信回数を含む情報を受信する手段と、
    前記プリアンブル送信回数に応じて前記送信電力情報を変更し、変更した送信電力情報を前記移動局に通知する手段と、
    を有することを特徴とする基地局。
  4. 基地局から、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル送信電力を制御する送信電力情報を受信する手段と、
    前記ランダムアクセスチャネルに関するプリアンブル送信回数を含む情報を前記基地局に送信する手段と、
    前記プリアンブル送信回数に応じて前記基地局により変更された送信電力情報に応じて、前記プリアンブル送信電力を制御する手段と、
    を有することを特徴とする移動局。
  5. 基地局が移動局の送信電力を制御する方法であって、
    ランダムアクセスチャネルのプリアンブル送信電力を制御する送信電力情報を前記移動局に通知し、
    前記移動局から、前記ランダムアクセスチャネルに関するプリアンブル送信回数を含む情報を受信し、
    前記プリアンブル送信回数に応じて前記送信電力情報を変更し、変更した送信電力情報を前記移動局に通知することを特徴とする基地局による移動局送信電力制御方法。
  6. 移動局の送信電力を制御する方法であって、
    基地局から、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル送信電力を制御する送信電力情報を受信し、
    前記ランダムアクセスチャネルに関するプリアンブル送信回数を含む情報を前記基地局に送信し、
    前記プリアンブル送信回数に応じて前記基地局により変更された送信電力情報に応じて、前記プリアンブル送信電力を制御することを特徴とする移動局の送信電力制御方法。
  7. ランダムアクセスチャネルのプリアンブル送信電力を制御する送信電力情報を移動局に通知する機能と、
    前記移動局から、前記ランダムアクセスチャネルに関するプリアンブル送信回数を含む情報を受信する機能と、
    前記プリアンブル送信回数に応じて前記送信電力情報を変更する機能と、
    変更した送信電力情報を前記移動局に通知する機能と、
    をコンピュータに実現させることを特徴とする基地局制御プログラム。
  8. 基地局から、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル送信電力を制御する送信電力情報を受信する機能と、
    前記ランダムアクセスチャネルに関するプリアンブル送信回数を含む情報を前記基地局に送信する機能と、
    前記プリアンブル送信回数に応じて前記基地局により変更された送信電力情報に応じて、前記プリアンブル送信電力を制御する機能と、
    をコンピュータに実現させることを特徴とする移動局制御プログラム。
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