JPH1065612A - セルラー無線システムの端末装置および基地局における送信電力制御方法 - Google Patents

セルラー無線システムの端末装置および基地局における送信電力制御方法

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JPH1065612A
JPH1065612A JP9155488A JP15548897A JPH1065612A JP H1065612 A JPH1065612 A JP H1065612A JP 9155488 A JP9155488 A JP 9155488A JP 15548897 A JP15548897 A JP 15548897A JP H1065612 A JPH1065612 A JP H1065612A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パケット交換リンクの特別の必要性を考慮に
入れてセルラー無線システムにおける送信電力を少ない
信号量で制御できるようにする。 【解決手段】 接続形成前及びパケット間の長い休止の
間、端末装置は基地局からの制御信号を測定し（３０、
３１）、その信号電力（Ｒ０）を基地局が保持する目標
レベルと比較する。基地局は制御信号で送信電力も知ら
せ、端末装置は同じ電力を該目標レベルとリンクの測定
された質との差（ｔ０−Ｒ０）だけ補正して送信電力と
する（３２）。リンクの測定された質（ＲＸＱＵＡＬ）
も肯定応答メッセージで送られ、送信側では質が一定の
目標レベルになるように送信電力を変更する。変更の最
大幅はパケットの長さにより決定される。ダウンリンク
方向のパケット転送では、基地局は初めに最大電力を使
用し、その後は端末装置から送られた肯定応答内の測定
情報に基づいて送信電力を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セルラー無線シス
テムの端末装置または基地局における送信電力制御方法
に関し、特にパケット交換リンクの特徴を考慮に入れて
送信電力を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】無線通信に基づくセルラー通信網は最も
広く普及した移動双方向データ転送の形となっている。
端末装置と基地局との間のリンクは回線交換されるのが
最も一般的である、即ち、問題のリンクが連続的データ
転送を必要とするか否かに関わらず、その単一の活動中
のデータ転送リンクの使用のために一定の転送容量を完
全に保留しておかなければならないのが最も一般的であ
る。この出願においてセルラーシステムの例として取り
上げるＧＳＭシステム（Global System for Mobile Com
munications （広域移動通信システム））では、１つの
リンクのために保留されるべきデータ転送容量は、受信
周波数と同じく送信周波数で循環的に反復される１つの
ＴＤＭＡタイムスロット（時分割多重アクセス）により
形成される１つのトラヒックチャネルである。
【０００３】回線交換データ転送では、無線周波数が充
分にあるか無いかが問題となる。或る回線交換リンクが
実際のデータ転送を時折必要とするだけであるならば、
そのために保留されている容量は、残りの時間には無駄
に保留されることになる。問題は、データコールのよう
な通信の場合に特に明らかである。パケットの形でのデ
ータ転送が解決策として開発されており、その場合、転
送されるべきデータは、受信装置についての情報を含ん
でいて不規則な間隔で転送されることのできる別々のパ
ケットとされる。パケット同士の間では、それらを転送
するために使われる容量を他のリンクにより使用される
ように処理することができる。
【０００４】しかし、無線送信の送信電力の制御のため
に、パケットの形でのデータ転送は、回線交換リンクと
の関係で知られている方法によっては解決できない問題
を引き起こす。本発明の背景を明らかにするために、公
知の回線交換セルラー無線システムにおける送信電力の
制御と、それに影響を及ぼす要素について次に手短に解
説をする。
【０００５】セルラーシステムは中央制御装置と、基地
局と、基地局との無線インターフェースを有する端末装
置とから成る。各基地局及び各端末装置に対して無線送
信電力に一定の限界を設定するのが好ましい。端末装置
では、送信電力の制限は、他の無線リンクに対する干渉
を減少させること、及び装置の電力消費量を減少させる
こと、の両方を狙っている。基地局の送信電力を制限す
るための決定的な要素は、干渉の減少である。ノイズ及
び干渉による顕著なエラーや歪みを伴わずに受信側の装
置が送信を受信できる範囲で、送信側の無線装置の送信
電力をなるべく小さく制限するのが有益である。電力の
制限は無線リンクの質を維持することと密接に関連して
いて、受信された信号の質を表す種々のパラメータが一
般にそれに使用される。リンクの質について設定される
要件は、そのリンクで転送されなければならない情報の
種類に依存する。
【０００６】送信電力の制御を開ループ又は閉ループに
基づいて行うことができる。開ループ制御では、データ
転送は双方向であり、送信側の装置は到着した信号の質
に関する如何なる情報もフィードバックとして入手せ
ず、自分が受信した信号のレベルを測定することによっ
て送信電力を変化させることに関する決定を行う。この
方法が役に立つのは、送信周波数と受信周波数とが同じ
で、経路減衰量が両方向で同じであるか、或いは非常に
近いので経路減衰量が少なくとも強く相関しているとい
う事実に基づいている。閉ループ制御では、受信側の装
置は自分が受け取った信号の質を測定し、それを表すパ
ラメータを送信側の装置に送り返す。閉ループ制御は信
頼できる方法であるけれども、信号の受信、質を表すパ
ラメータの処理、送信側の装置への情報の返送に時間が
かかる。また、閉ループ制御は、無線リンクのために必
要な通信量を増大させる。
【０００７】電力制御と関係のある、信号の減衰に起因
するファクターは低速のものと高速のものとに分類され
る。低速のフェージングは、端末装置と基地局との間の
距離が変化することや、或いは、何らかの物体又は無線
波の伝播を妨げる何らかの地形に起因して受信が困難に
なっている場所に端末装置が入りこんでしまったことな
どから起こる。これらのファクターはアップリンク及び
ダウンリンクの無線接続に同様に影響を及ぼし、それぞ
れの時間スケールは数秒の範囲である。高速のフェージ
ングは、異なる経路を伝播する波の破壊的影響が無線受
信装置で起こるという事実に起因しており、そしてそれ
は通常１秒未満の間起こる。また、高速フェージングの
アップリンク及びダウンリンクの無線接続に対する影響
は相関しない。
【０００８】例えばＧＳＭシステムに適用される公知の
閉ループ制御方法では、受信された信号レベルを少なく
とも０．５秒間にわたって測定しなければならず、その
後にその結果を、即ち測定報告を、端末装置から基地局
コントローラへアップリンク方向に送るのに約０．５秒
間かかる。基地局コントローラは通常は受信した測定報
告を約２秒間にわたって平均し、受信結果を端末装置に
送るのに再び０．５秒間かかる。従って、累積遅延は数
秒間となる。
【０００９】パケットデータ通信では、一定の送信のた
めに無線チャネルは一度に約５０ｍｓないし５秒間にわ
たって保留される。上記の閉ループ制御方法は、送信側
の装置には送信が終わるまでは如何なる制御メッセージ
を受け取る時間もないので、この種の無線送信には適用
できない。制御メッセージがちょうど良いときに到着し
た場合でも、送信の電力が適正でない部分は時間に関し
て不当に長すぎる。
【００１０】当業者にとっては、この技術分野で知られ
ている方法で遅延を短くすることによって上記の閉ルー
プ制御を高速化し得ることは明かである。また、平均す
る動作を受信側の装置から送信側の装置に移すこともで
きるが、そうすると信号量が増えて送信側の装置がより
複雑となる。米国特許第５４６５３９８号から、無線ロ
ーカルネットワークの受信装置が首尾良く受信した全て
のパケットから信号電力を測定し、それを、記憶されて
いる、パケットを首尾良く受信できる最低電力値と比較
する方法が知られている。受信装置は、受信した信号電
力とその最低電力との差に関する情報を送信側の装置に
送る。送信側の装置は、受信した差から移動平均を計算
して、その差の平均値が所定の限界値に近くなるように
送信電力を調整する。
【００１１】しかし、上記刊行物が提案した電力制御方
法は、もしパケット同士の間の時間がフェージング効果
が顕著に変化し得るような長さの時間であるならば、受
信したパケットから計算した量は最早有効ではないの
で、主として連続送信や、無線信号のフェージングが時
間の経過に連れて変化しないような場合に、適用可能で
ある。そこで、上記刊行物が提案した方法は、使用地域
が一般に周囲のオフィスで端末装置が使用中基地局に関
して殆ど移動しないような無線ローカルネットワーク向
けのものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、無線
パケット交換リンクを伴う装置がそのパケット交換リン
クの特別の必要性を考慮に入れてその送信電力を制御で
きるようにする方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、開ルー
プ制御及び閉ループ制御の特徴を併合して、閉ループが
必要とするフィードバック情報を、一定のパケットが首
尾良く受信されたことを表す肯定応答パケットに添付
し、この種の肯定応答パケットを使用できないときに開
ループ制御を使用するようにすることによって、達成さ
れる。
【００１４】本発明の方法は、送信側の装置の第１状態
においては送信電力は一定のデフォルト値を有し、送信
側の装置の第２状態では、送信電力制御は、一定のデフ
ォルト値とともに、受信側の装置の肯定応答メッセージ
により与えられるデータ転送リンクの質に関するフィー
ドバック情報にも基づいて行われることを特徴とする。
端末装置の側では、このデフォルト値は基地局から規則
的に送信される信号の測定に基づいており、基地局の側
では、デフォルト値は最大電力と、前の肯定応答メッセ
ージから経過した時間とに基づく。
【００１５】本発明の方法では、送信を行う無線装置
は、送信を開始する前と、送信と送信との間とに、送信
に必要な最低電力を定期的に評価する。この評価により
決定された値は送信電力デフォルト値と呼ばれる。逆方
向の無線送信の特徴に、又は他の何らかの方法で形成さ
れる、無線波の伝播状態がどの様に変化するかに関する
仮定に基づいて、この評価を行わせることができる。送
信側の装置は、データパケットを送った後、使用されて
いるデータ転送プロトコルに従って受信側の装置から肯
定応答を受け取るが、それには送信がどの様にうまく行
われたかに関する情報が受信側の装置によって添付され
ている。送信側の装置は、前記肯定応答に含まれている
フィードバックに基づいて送信電力の補正を計算する。
同時に、送信側の装置は受信側の装置からの如何なるフ
ィードバックも無しに、送信電力の必要量を連続的に評
価する。送信電力の値は、フィードバックと、送信電力
のデフォルト値と、一定の境界値により設定される範囲
内での、フィードバックの受信からの経過時間とに基づ
いて決定される。この様に、本発明の方法は、閉ループ
制御及び開ループ制御の両方と関連する特徴を持ってい
る。
【００１６】セルラーシステムでは本発明の適用は、基
地局が関係しているか、それとも端末装置が関係してい
るかによる。即ち、公知の解決策では、基地局は連続的
に又は少なくとも非常に規則的に一定の制御メッセージ
を送り、端末装置は、自分が受け取ったその制御メッセ
ージに基づいて、無線波の伝播状態の変化に追従して、
自分が維持している送信電力のデフォルト値を更新する
ことができる。端末装置は連続的に送信を行うわけでは
ないので、基地局は全く同じ方法を使用することはでき
ない。基地局で時折行われるパケットの形での送信の電
力制御は、例えば前のパケットの送信から経過した時間
が長いほどデフォルト値が（一定の境界値内で）大きく
なるように、数値的に行われなければならない。
【００１７】次に、好ましい実施例と添付図面とを参照
して本発明を一層詳しく説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明はセルラー無線システムに
適用されるべきものであり、このシステムではパケット
の形でのデータ転送に関連する送信電力を制御する可能
性が少なくとも端末装置（例えば、移動電話）と、好ま
しくは基地局とにも、留保されている。利用可能な電力
範囲は一定の最大値と最小値とによって限定されてお
り、主たる目的は、リンクの質が一定の所要基準を達成
するように、電力を何時でもなるべく低く調整すること
である。この出願では、ＧＳＭシステムをセルラーシス
テムの例として取り上げ、ＧＰＲＳパケットプロトコル
（Global Packet Radio Service （広域パケット無線サ
ービス））をその延長として計画している。ＧＳＭ及び
ＧＰＲＳに関連する略字及び特別の用語は、本発明の見
地からは限定を目的とするものではない。
【００１９】ＧＰＲＳに関するプロトコルに従って、パ
ケットデータ・チャネルはマスターチャネルとスレーブ
チャネルとに分離される。ＭＰＤＣＨチャネル（Master
Packet Data CHannel（マスターパケットデータ・チャ
ネル））は２つの別々の論理チャネル・タイプを、即ち
ＰＣＣＣＨ（Packet Common Control CHannel （パケッ
ト共通制御チャネル））とＰＢＣＣＨ（Packet Broadca
st Control CHannel（パケット放送制御チャネル））と
を含む。ＰＢＣＣＨで、基地局は一定の放送型制御信号
を規則的に送信する。或るセルで空いているＭＰＤＣＨ
チャネルが無い場合には、パケットリンクに属する制御
メッセージは回線交換リンクに定義されている信号伝送
チャネルに沿って送られなければならない。ＳＰＤＣＨ
チャネル（Slave Packet Data CHannel （スレーブパケ
ットデータ・チャネル））も２つの別々のチャネルタイ
プを、即ちＰＤＴＣＨ（Packet Data Transfer CHannel
（パケットデータ転送チャネル））とＰＡＣＣＨ（Pack
et Associated Control CHannel(パケット関連制御チャ
ネル））とを含んでいる。これら２つのうちの後者、Ｐ
ＡＣＣＨ、は受信されたパケットに関連する肯定応答を
送るために使用される。本発明の方法は、受信された信
号の質を表していてフィードバックとして送信側の装置
に送られるべき一定の測定結果を必要とする。その測定
結果を、ＰＡＣＣＨチャネルで送られる肯定応答に容易
に添付することができる。
【００２０】図１は、“初期”状態１０と“連続”状態
１１とを描いた略状態図である。“初期”状態とは、本
発明による状態を意味しており、その状態では、送信側
の装置は受信された信号の質に関するフィードバック情
報を電力を制御するために利用することはできず、送信
電力の制御は何らかの種類の開ループ制御に基づかなけ
ればならない。受信側の装置からの肯定的又は否定的な
フィードバックＡＣＫ／ＮＡＣＫは送信側の装置を“連
続”状態に移行させ、この状態では送信電力の制御は、
少なくとも、前の送信の受信がどれだけうまくいったか
を表す情報に基づいて行われる。“連続”状態では、送
信側の装置は、自分が受信側の装置からフィードバック
情報を規則的に受け取ると考える。もし或る与えられた
時間内にフィードバック時報を受け取らなければ、送信
側の装置は矢印ＴＩＭＥＯＵＴに従って“初期”状態１
０に戻り、この状態図に描かれている動作が初めから始
まる。
【００２１】本発明の好ましい実施例では、“初期”状
態１０で送信電力のデフォルト値を形成する評価は、送
信側の装置が“連続”状態１１であるときにも続けて行
われる。その場合、“連続”状態での送信電力の値は、
送信電力のデフォルト値と受信側の装置からのフィード
バックとの両方に応じて決定される。受信側の装置によ
る肯定応答の送信からの経過時間が長いほど送信電力の
値に対する送信電力の開ループ型デフォルト値の影響が
大きく、且つ受信側の装置から送られるフィードバック
の影響は小さい。“初期”状態１０へ復帰するＴＩＭＥ
ＯＵＴは、前のフィードバックの受信から経過した時間
に基づいて生じる。前の肯定応答の受信から所定時間が
経過すると、その肯定応答に含まれるフィードバックは
完全に無効となり、送信側の装置は完全に“初期”状態
１０に移行したと見なされることができる。
【００２２】本発明においては、“初期”状態というの
は、受信側の装置から受け取った有効なフィードバック
情報を送信側の装置が送信電力を制御するために利用で
きない状態のことである。一方、“連続”状態は、送信
側の装置の見地からは、次のような状態であるとするこ
とができる、即ち、この状態では、送信側の装置はデー
タをパケットとして受信側の装置に頻繁に送るので、受
信側の装置が、パケットを受け取ったことに対する応答
として、該パケットの受信の時に分かったデータ転送リ
ンクの質に関する情報を含む肯定応答メッセージを送る
とき、送信側の装置による肯定応答メッセージの受信か
ら次のパケットまでに経過する時間が所定の限界時間よ
り長くはないような状態とすることができる。肯定応答
に含まれるフィードバック情報は、前記の所定限界時間
の間、有効であり続ける。
【００２３】以下の記述では、初めに端末装置に注目し
て“初期”状態での送信電力の制御を説明する。データ
転送リンクが未だ稼働していないとき、又は該リンクで
転送されるべきパケット同士の間に長い休止があったと
きは、送信側の装置は“初期”状態である。端末装置
は、該端末装置がＢＣＣＨチャネル（Broadcast Contro
l CHannel （放送制御チャネル））又はパケットプロト
コルに属するＰＢＣＣＨチャネル（Packet Broadcast C
ontrol CHannel（パケット放送制御チャネル））又は基
地局が無線通信に関連するデータを規則的に送信するそ
の他の対応する信号伝送チャネルで受け取った信号の電
力がどれほどかを規則的に（例えば２秒ごとに又は受信
した全てのフレームから）測定する。端末装置は、ハン
ドオーバーを行わなければならない場合には、いずれに
してもＢＣＣＨ信号及び／又はＰＢＣＣＨ信号を管理し
なければならないので、規則的受信は新しい要件を端末
装置の動作に課すものではない。
【００２４】基地局は、端末装置がパケットの送信を開
始するときに端末装置から該基地局が受け取るべき（ｄ
Ｂスケールでの）最低信号電力がどれほどかを知ってい
るので、基地局で受信される信号の質の標準は許容可能
である。基地局は、受信電力の数個の異なるレベルを決
定しているのが最も好都合であり、その最小のものはい
わゆる感度レベルである。基地局が受信のために必要と
する電力レベルは状況に応じて変化するので、本発明の
好ましい実施例では、基地局は、ＢＣＣＨチャネル及び
／又はＰＢＣＣＨチャネルで送られるべきデータフレー
ムに、必要な電力レベルに関する情報をその都度包含さ
せる。例えば８個のレベルがあれば、それらを１個の整
数Ｔ０で記述することができ、本書ではこれをターゲッ
トレベルと称し、値０は基地局が感度レベルでの受信に
満足していることを表し、値１は感度レベルより１つ上
に対応する、等々であり、値７は最高レベルを意味す
る。
【００２５】ターゲットレベルを決定するために、基地
局は、無線リンクについて計算されるべきリンク予算が
ダウンリンク（基地局から端末装置へ）及びアップリン
ク（端末装置から基地局へ）で異なることがあるという
ことを考慮しなければならない。リンク予算同士の差
を、次のようにターゲットレベルの値Ｔ０で考慮に入れ
ることができる。感度レベルより２レベル上のレベルＴ
０＝２で基地局が受信をするのが有利であると仮定しよ
う。更に、リンク予算計算又は実際の通信に基づいて行
われる測定が、端末装置が或るターゲットレベルに関し
て知らされているときに基地局の受信の質のレベルが実
際には２レベル低いことを示していると仮定しよう。そ
こで、もし基地局がターゲットレベルがＴ０＝２である
と端末装置に知らせるならば、端末装置から送信される
べき次のパケットの質のレベルは基地局ではＴ０＝０と
なるが、これは感度レベルである。その場合には基地局
は、リンク予算の効果を考慮に入れてターゲットレベル
がＴ０＝４であることを端末装置に知らせる。当然に、
同じ原理がターゲットレベルの任意の値とリンク予算計
算に適用される。
【００２６】本発明の方法では、端末装置は、ＢＣＣＨ
チャネル及び／又はＰＢＣＣＨチャネルでの基地局の送
信電力がどれほどかを知る必要もある。送信電力の値が
システムの全ての基地局で一定でなければ、各基地局は
ＢＣＣＨチャネルで送信される全てのデータフレームに
送信電力をｄＢｍ単位で表すパラメータＳＢを添付する
のが好ましい。全ての基地局が公知の公称標準電力レベ
ルを使用していると端末装置が考え、ターゲットレベル
を決定するパラメータＴ０で実際の電力レベル同士の差
を考慮するように、基地局の送信電力に関する絶対的情
報を置き換えることができる。もし基地局がターゲット
レベルが例えばＴ０＝２であることを望んでいるけれど
も、それ自身の送信電力は１ターゲットレベル単位だけ
高いとすれば、基地局はターゲットレベル・パラメータ
Ｔ０＝３を送信する。すると、端末装置は、自分の送信
電力を、それがリンクの実際の減衰に対応することとな
るように設定する。端末装置は、基地局がもし公称標準
電力で送信をすれば受け取ることになるであろう信号レ
ベルより高い信号レベルを受信時に見ることになり、受
信されたそのより高いレベルは端末装置の送信電力を必
要なレベルより低いレベルに導くことになる。１単位だ
け高いターゲットレベル・パラメータが事態を訂正す
る。この様にして２つの別々のパラメータを送る必要が
回避されている。
【００２７】端末装置は、ＢＣＣＨチャネル及び／又は
ＰＢＣＣＨチャネルでデータフレームを受け取った後、
受信した信号電力をフレーム毎に測定して、復号によ
り、フレームに含まれているＴ０及びＳＢパラメータの
値を発見する。本発明の別の１実施例では、端末装置
は、受信した信号のＣ／Ｉ比（Carrier over Interfere
nce ratio （干渉対搬送波比））を測定して、ＧＳＭ０
５．０８規格で決められているようにＣ／Ｉ比を受信時
の電力レベルとして記述することができる。フレーム時
間は通常は非常に短いので（ＧＳＭシステムでは４．６
１５ｍｓ）、高速フェージング及び突然の外乱に起因す
る変化を、端末装置がフレーム毎の測定値を数個のフレ
ームにわたって平均するようにして補償するのが有益で
ある。代表的な平均をとる時間ｔｉは、数百ミリ秒間に
わたって持続するいわゆるマルチフレーム時間である。
しかし、測定に対する低速フェージングの強すぎる影響
を避けるために、平均を取る時間は１秒より短い。以下
の記述では、平均された受信信号電力にはＲ０という記
号を付す。基地局がＴ０パラメータを形成し、リンク予
算の効果が考慮されるのと逆の方法で端末装置はＴ０パ
ラメータをｄＢ単位に変換する。デシベルとして示され
ているＴ０パラメータにｔ０というマークを付すること
にする。すると、端末装置が自分の送信電力として計算
するデフォルト値Ｓｉ（ｔｉ）は次のようになる： Ｓｉ（ｔｉ）＝ＳＢ＋Ｄ （１） ここで Ｄ＝ｔ０−Ｒ０である。式（１）は、当然に、
それが与える結果が端末装置の送信電力について決めら
れている最小値と最大値との間にある場合に限って有効
である。端末装置は値Ｓｉ（ｔｉ）を自分のメモリーに
記憶させるので、端末装置がパケットデータの送信を開
始するときに端末装置はそれを使用することができる。
式（１）が与える値Ｓｉ（ｔｉ）が端末装置の送信電力
の最小値より小さければ、端末装置は最小値を保存し、
Ｓｉ（ｔｉ）が大き過ぎれば端末装置は最大値を記憶す
る。
【００２８】本発明の１実施例では、端末装置は、“初
期”状態において、例えば前の“連続”状態から経過し
た時間又はＢＣＣＨチャネル及び／又はＰＢＣＣＨチャ
ネルの測定されたＣ／Ｉ比に基づく補正係数により、式
（１）が与える送信電力の値を補正することができる。
もし例えば端末装置が測定したＣ／Ｉ比が一定の閾値よ
り低ければ、端末装置は送信電力を１レベル増大させる
ことができる。
【００２９】次に、“連続”状態の時の端末装置での本
発明の電力制御アルゴリズムについて説明をする。１パ
ケットが送信時に数個のブロックに分割され、それらが
更に分割されてバーストとされる。パケット無線接続を
モデル化するＯＳＩモデル（Open Structured Interfac
e （開放構造インターフェース））に従って、図２にお
いて符号２０が付されている、データ転送通信網の側の
ＲＬＣプロトコル層（Radio Link Control（無線リンク
制御）は、全体として送られる各パケットに関して肯定
応答を送る。パケットの長さは数バーストから数百バー
ストまで変化し得るので、１パケットを送るのにかかる
時間は例えばＧＰＲＳシステムでは最短で１８，４６ｍ
ｓであり、最長で１秒を上回る。以下の記述ではパケッ
トの持続時間にはｔｃという符号を付する。
【００３０】端末装置はデフォルト電力Ｓｉ（ｔｉ）を
使って送信を開始するが、その計算については上で説明
してある。基地局（又は肯定応答を処理するデータ転送
通信網の他の装置）は第１の肯定応答を形成し、それ
に、パケットに含まれているバーストから受信された信
号の平均の質のレベルに関する情報を添付する。肯定応
答メッセージは次のようにして形成されるのが好まし
い、即ち、基地局は、全てのバーストから質のレベルを
測定し、端末装置から送信されて基地局から更に通信網
のＳＧＳＮ装置（Serving GPRS Support Node （サービ
ングＧＰＲＳ支援ノード））に送られるバーストに基づ
いて基地局で収集されているパケットに平均された情報
を添付し、そこから該肯定応答メッセージはその測定結
果とともにダウンリンク方向に基地局から端末装置へと
送られるのが好ましい。
【００３１】本発明のこの実施例では、基地局が受信し
たバーストの質のレベルに関する情報は、ＲＬＣレベル
の肯定応答メッセージの代わりに、基地局から端末装置
への長いパケットのアップリンク送信中に送られる制御
メッセージに添付される。この実施例は、パケットの平
均の長さが余りに長いためにＲＬＣレベルの肯定応答メ
ッセージを待っていると端末装置へのフィードバック情
報の発送に余りにも大きな遅れを生じさせてしまう場合
に有利である。この実施例に必要な条件は、送信のマル
チフレーム構造がパケットに含まれているフレーム間で
送信電力を変更することを可能にするようなフレーム構
造であること、並びに、基地局から送られる制御メッセ
ージに必要な情報を添付できることである。
【００３２】上記のようにターゲットレベルｔ０が基地
局のメモリーに記憶されており、前記ターゲットレベル
は基地局の受信の追求されている質のレベルをデシベル
として記述する。端末装置は、フィードバックを、即ち
測定された質のレベルに関する情報を、基地局から受信
すると、ターゲットレベルと測定されたレベルとの差を
デシベルとして計算する。この差を符号Ｄ１で表すこと
にしよう。もし測定された質のレベルがターゲットレベ
ルより高ければ、差Ｄ１は負であり、基地局により測定
された質のレベルがターゲットレベルより低ければ、差
Ｄ１は正である。閉ループ制御に従って、基地局の送信
電力の次の値は、数値的に補正された送信電力、即ち、
前に使われた送信電力とＤ１との合計（符号Ｓｃ（ｔ
ｃ）で表す）となる。換言すると、端末装置は、基地局
が受信する質のレベルがターゲットレベルに近くなるよ
うに、その送信電力を補正する。
【００３３】しかし、本発明の方法では、“連続”状態
の電力制御は、パケットの送信間に経過する時間も考慮
に入れる。上で説明したように、端末装置は、“連続”
状態の時にも送信電力の開ループ型デフォルト値Ｓｉ
（ｔｉ）を更新する。端末装置の次の送信電力値Ｓ
（ｔ）は、数値的に補正された送信電力Ｓｃ（ｔｃ）
と、平均の受信の質のレベルに関連する平均時間ｔｃ
と、送信電力の更新されたデフォルト値Ｓｉ（ｔｉ）
と、デフォルト値の決定のために使用される平均時間ｔ
ｉとを考慮に入れた式により決定される。数学的にそれ
を次のように表すことができる： S(t) = f(Sc(tc), t-tc, Si(ti), t - ti) （２） 換言すると、次の送信電力値Ｓ（ｔ）は関数ｆであり、
その引数は上記のファクターである。端末装置は、次の
パケットの送信の時に対応する、任意の時ｔに送信電力
Ｓ（ｔ）を計算する。その時の値ｔが大きければ、換言
すると前の肯定応答の受信から次のパケットの送信まで
に割合に長い時間が経過したならば、送信電力の値Ｓ
（ｔ）は送信電力の最新のデフォルト値Ｓｉ（ｔｉ）に
好ましく近づく。当然に、新しい送信電力の値Ｓ（ｔ）
は端末装置により決定される最小値と最大値との間にな
ければならないという制限を式（２）に設けなければな
らない。最小及び最大電力限界には２種類がある、即
ち、端末装置の構成による固定された限界値と、しばし
ばセル毎に異なる、通信網により決定されるセル毎の限
界値と、がある。非常に小さいセルでは、基地局は、そ
のセルの領域にある端末装置が一定の電力限界値より高
い電力で送信することを禁止する。この禁止は、この技
術分野で公知の方法で信号伝送として端末装置に伝えら
れる。
【００３４】関数ｆの可能な形として、値Ｓｉ（ｔｉ）
に指数関数的に近づく関数がある： S(t) = Si(ti) + (Sc(tc) - Si(ti))*e −α（ｔ−ｔｃ） （３） ここでαは正のパラメータであり、その最も適当な値は
試験により見いだすことができる。
【００３５】端末装置は、電力値Ｓ（ｔ）をメモリーに
記憶させ、次のパケットのブロックを担うバーストを送
信電力Ｓ（ｔ）を使って送信する。次の肯定応答メッセ
ージを受け取った後、次のパケットを送信する準備をす
るとき、端末装置は再び新しい電力値を計算する。別の
実施例では、端末装置は、“連続”状態において最後の
電力値だけではなくて一定数の最新の電力値を考慮に入
れることができる。更に別の実施例では、一定のフレー
ム又はパケットが既に再送された回数に関する限り、端
末装置は送信電力の値Ｓ（ｔ）を最高許容電力Ｓｍａｘ
へ向けて大きくすることができる。再送は、普通は、送
信電力を高めることによって防止することのできるデー
タ転送エラーの結果である。
【００３６】最後の肯定応答の受信から所定限界時間よ
り長い時間が経過したならば、その肯定応答に含まれて
いるフィードバック情報は有効でなくなり、大きな制御
エラーの確率があるために、それは端末装置が閉ループ
制御に従って送信電力を補正するためには役に立たなく
なる。その場合には次の送信電力は式１により決定され
ることになる、換言すれば、端末装置は、図１の印に従
って“初期”状態に復帰している。数学的には、このこ
とは、実例としての関数では、式（３）で (Sc(tc) - S
i(ti)*e −α（ｔ−ｔｃ）の項が意味がないほど小さい
ことに対応する。
【００３７】送信電力の変化では、一定の限界ファクタ
ーを使用するのが得策であるが、これは送信電力の単一
の最大許容変化を意味し、そのサイズは例えば２ｄＢで
ある。この限界ファクターを使用することにより、電力
レベルの動揺を防止しようとするのである。即ち、電力
レベルが急速に大きく変化すると、同一の又は隣り合う
周波数で互いの近くに位置するセル同士の動作に影響を
及ぼすいわゆる同一チャネル干渉に、それに対応する急
速な変化が生じる。急速で大きな変化は、初めに、他方
の、近くに位置するセルに補正反応を起こさせ、そして
この補正反応は同一チャネル干渉として元のセルに跳ね
返ってゆき、そのためにシステムが不安定になる可能性
がある。
【００３８】限界ファクターＭは標準サイズを持つこと
もでき、またそれをそれぞれ送信されるべきパケットの
サイズに合わせても良い：長いパケットの送信の時には
肯定応答は希にしか送られず、それに対応する送信電力
の補正も希に行われるだけなので、短いパケットを送信
するときよりは補正量が大きくなる可能性がある（ファ
クターＭがより大きくなる可能性がある）。回線交換Ｇ
ＳＭリンクでは送信電力制御は３０ｄＢの広い範囲で６
０ミリ秒毎に２ｄＢずつ行われる。そこで、公知のＧＳ
Ｍ端末装置は許容範囲の一方の境界値から他方へ約１秒
で電力を変化させることができる。もしＧＰＲＳで転送
されるべきパケットが最大３ブロックの長さを持ってい
れば、限界ファクターＭは２ｄＢとなり得る。いずれに
せよ、最大で８ブロックの長さの、より長いパケットで
は、Ｍの値は４ｄＢとなることができ、極端に長い（例
えば８０ブロック）パケットの場合には限界ファクター
Ｍは３０ｄＢもの大きさとなり得る。
【００３９】基地局が受信時に測定した質情報をデータ
転送通信網が全く提供しないのであれば、端末装置は自
動的に開ループ制御だけを使用する。通信網が運ぶパラ
メータで、端末装置がその経過後に“連続”状態から
“初期”状態に移行する限界時間を実質的に無限大に設
定することができ、その場合、端末装置は常時“連続”
状態であるが、肯定応答情報に基づいて計算された電力
値と開ループ原理によって計算された電力値との比は式
（３）又はこの目的のために使用される他の関数のパラ
メータに依存する。純粋な閉ループ型の制御での最初の
送信の電力レベルは、例えばターゲットレベルＴ０の最
大値を使って最大電力として設定されることができる。
【００４０】データ転送通信網は、電力制御に影響を及
ぼす全てのパラメータを基地局を通して放送型の送信と
して全ての端末装置に送ることができる。その場合、電
力制御の制御権は通信網に維持されるが、電力制御アル
ゴリズムは端末装置で作用する。
【００４１】本発明の送信電力制御方法を、以上の記述
ではセルラー無線システムの端末装置との関係で説明し
た。以下の記述では、この送信電力制御方法のセルラー
無線システムの基地局への適用について説明する。従来
技術の説明の項で述べたように、基地局での電力制御
は、可能なあらゆる方法で電力消費をなるべく少なくし
ようとする端末装置での電力制御ほど重要ではない。基
地局は、端末装置からの規則的ＢＣＣＨ又はＰＢＣＣＨ
型の送信を全く使用することができないので、基地局は
開ループ制御の基礎を端末装置と同じアルゴリズムに置
くことは出来ない。本発明の方法には２つの選択肢があ
る。基地局は、パケットの送信を開始するときには常
に、該基地局に対して決められている最大電力を使用す
ることができ、また、前のパケットの送信に関連してメ
モリーに保存されている電力値を維持して、それをその
まま、或いは一定のデフォルトだけ変更して、使用する
こともできる。この種の１つのデフォルトは、前のパケ
ットの送信から経過した時間が長いほど端末装置が大き
く移動した確率が高くなって、より大きな送信電力を必
要とする不利な状況に変化している可能性があるような
デフォルトである。その場合には、基地局のメモリーに
保存されている前のデフォルト値は、該基地局のために
決められている最大送信電力と一致するまで、規則的間
隔で大きく補正されてゆくことになる。
【００４２】閉ループ型制御では、基地局は、端末装置
がパケットを受け取った後、端末装置からＲＬＣレベル
に応じた肯定応答を受け取る。１つのパケットを送るの
に必要なバーストの数は、数個から数百個の範囲にわた
る。端末装置は、受け取ったパケットのバーストの平均
の質のレベルについての情報を肯定応答メッセージに包
含させる。基地局システム又は基地局コントローラは、
端末装置の動作に関して上で述べたのと同じようにして
電力値Ｓｃ（ｔｃ）を計算する。基地局は、規則的に受
信される制御信号に基づいて計算される端末装置のそれ
と同じ種類のＳｉ（ｔｉ）値を利用できないので、基地
局は適当な関数を使って次の送信電力の値を決定し、そ
の場合、送信電力の値は少なくとも値Ｓｃ（ｔｃ）の大
きさであって、やがて最大電力Ｓｍａｘに近づいてゆ
く。当業者であれば、適当な関数を幾つか容易に与える
ことができる。
【００４３】図３を参照すると、本発明の方法が略フロ
ーチャートとして示されている。値Ｓｉ（ｔｉ）の決定
が本書で解説されているので、この図の符号は特に端末
装置に関連している。基地局に当てはめる場合には、値
Ｓｉ（ｔｉ）は図では値Ｓｍａｘと置き換えられなけれ
ばならず、その場合ブロック３０及び３１は不要であ
る。“初期”状態では、端末装置はブロック３０、３
１、３２、３３から成るループを回る。ブロック３４で
パケットを送信し、ブロック３５でＲＬＣレベルの肯定
応答を受け取った後、端末装置は“連続”状態に移行す
る。ブロック３６及び３７で、閉ループ制御に従って数
値補正された電力値Ｓｃ（ｔｃ）が計算される。ここで
は肯定応答メッセージとともに送信される受信された信
号の質の測定された結果は項ＲＸＱＵＡＬで表されてい
る。パケットの送信と送信との間に短い中断があれば、
端末装置はブロック３８及び４０から成るループを回り
続け、この巡回は、新しいパケットが送信されるか又は
“連続”状態について予め決められている限界時間が過
ぎたならば中断される。図を明確にするために、値Ｓｉ
（ｔｉ）の更新は“連続”状態においても続けて行われ
るという事実はこの流れ図には含まれていないけれど
も、上の解説に基づいて、ブロック３９で、常に最新
の、更新されたＳｉ（ｔｉ）値が送信電力を計算するた
めに使われることは明かである。
【００４４】本発明の方法に、送信電力を増大させるこ
とによるエラー状態からの回復を付け加えることもでき
る。その場合には、メッセージを送る装置は、もしパケ
ットの転送が失敗すれば、送信電力が不十分だったので
送信電力は最大許容補正幅（限界ファクターＭと同じ）
だけ上向きに補正されることになると自動的に考える。
チャネル割り当て要求、即ち、パケットの実際の転送の
前に端末装置から送られるいわゆるランダムアクセスメ
ッセージが本発明に従って開ループ制御により決定され
た電力レベルで送信される場合にも、重要なチャネル割
り当て要求の自動的優先順位格付けも本発明の方法に付
け加えることができる。例えば緊急メッセージに関連し
ていたり或いはその他の意味で特別に重要であるような
チャネル割り当て要求を端末装置が送らなければならな
い場合には、端末装置は、式（１）が与える送信電力の
有効なデフォルト値より数デシベルだけ大きい値に送信
電力を自動的にセットすることができる。
【００４５】その後で端末装置が“初期”状態に戻るこ
とになる限界時間も動的に決定することができるのであ
り、例えばもし送信電力が１パケット交換リンク中に何
回も補正されたならば、限界時間は送信電力が長時間に
わたって同じに保たれた場合より短くセットされる。同
じ動的変更の可能性が、式（３）の全てのパラメータ
Ａ、Ｂ、α及びβに、また式（３）の代わりに関数ｆの
他の式が使われる場合には、種々の補正ファクターの重
要度に影響を及ぼす他のパラメータに、関わる。
【００４６】前のパケットの送信から経過した時間の長
さに関わらず、次のパケットを送信するための送信電力
のデフォルト値を送信側の装置は常に知っているので、
送信側の装置は、送信されるべきパケットが送信可能と
なったときに送信を直ちに開始することができるので、
本発明は従来技術より有利である。これは、基地局が初
めにデータ転送リンクの質を測定し、その測定に基づい
て電力制御コマンドを端末装置に与え、それに応じて端
末装置がパケットを送信する前にその送信電力を適正に
制御しなければならないシステムと比べて、顕著な改善
である。本発明の方法は、開ループ制御及び閉ループ制
御の有益な特徴を結びつけるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理の略状態図を示す。
【図２】ＧＰＲＳシステムにおける公知のプロトコルス
タックを示す。
【図３】本発明の１つの好ましい実施例を流れ図として
示す。
【符号の説明】 ３０、３１…制御信号の測定 Ｒ０…信号電力 ｔ０…ターゲットレベル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハリ ヨキネン フィンランド国，エフイーエン−25370 ヒーシ，ベヘヒーデンティエ 450 (72)発明者 リチャード フェールマン フィンランド国，エフイーエン−00320 ヘルシンキ，カウッパランティエ 27−29 アー ９

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 端末装置と基地局との無線接続は択一的
    な第１状態（１０）と第２状態（１１）とから成り、そ
    の第１状態では該端末装置は該基地局から規則的に送ら
    れる信号を受信し（３０）、該第２状態では該端末装置
    はそれに加えてデータをパケットとして該基地局に送る
    （３４）様になっている、セルラー無線システムの端末
    装置における送信電力制御方法において、前記第１状態
    では前記端末装置における送信電力のデフォルト値の制
    御は該基地局から規則的に送られる信号の測定（３１、
    ３２）に基づいており、前記第２状態では前記端末装置
    における送信電力の制御はデータ転送リンクの質に関し
    て該基地局から送られるフィードバックと（３５、３
    ６、３７、３９）、該基地局から規則的に送られる他の
    信号の測定との両方に基づいて行われることを特徴とす
    るセルラー無線システムの端末装置における送信電力制
    御方法。
  2. 【請求項２】 前記第１状態では前記端末装置における
    送信電力のデフォルト値の制御は、該基地局から規則的
    に送られる信号の信号電力（Ｒ０）の測定に基づいて行
    われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記基地局が規則的に送信する前記信号
    の送信電力（ＳＢ）と、 前記端末装置が送信したパケットを前記基地局が有利に
    受信できるリンクの質のターゲットレベル（ｔ０）とを
    前記端末装置が知っているとき、前記端末装置は、自分
    の送信電力のデフォルト値を、下記の式： Si(ti) = SB + (t0 - R0) により決定される値Ｓｉ（ｔｉ）と一致するように補正
    するようになっており、ここでＳＢは前記基地局の送信
    電力であり、ｔ０はリンクの質の前記ターゲットレベル
    であり、Ｒ０は前記信号の受信時に該端末装置により測
    定された信号電力であることを特徴とする請求項２に記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第１状態では、前記端末装置におけ
    る送信電力のデフォルト値の制御は、該基地局から規則
    的に送信される信号のＣ／Ｉ比の測定に基づいて行われ
    ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第２状態では、前記端末装置の送信
    電力の制御のために、前記基地局から送信される一定の
    肯定応答メッセージにより運ばれる、データ転送リンク
    の質を表す該フィードバックの意味は、前記端末装置に
    よる問題のフィードバックの受信から経過した時間が長
    いほど、小さくなることを特徴とする請求項１から４の
    いずれか一項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第２状態になっている該端末装置
    は、最後に送信されたパケットに関するフィードバック
    の受信から該端末装置が次のパケットの送信を開始せず
    に所定限界時間が経過したときに（ＴＩＭＥＯＵＴ）、
    該第１状態に移行することを特徴とする請求項１から５
    のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記所定限界時間は、同じパケット交換
    無線接続中に以前に送信電力が補正された回数が少ない
    ほど、長いことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記第２状態において、一定の時に次の
    パケットのために計算される送信電力の値は下記の式： S(t) = Si(ti) + (Sc(tc) - Si(ti))*e −α（ｔ−ｔ
    ｃ） に従い、ここで Si(ti) は該基地局から規則的に送信さ
    れる信号の測定に基づいて計算される送信電力のデフォ
    ルト値であり、tiは Si(ti) を計算するために使われる
    平均された時間であり、Sc(tc)は該基地局から送信され
    るフィードバックに基づいて計算される送信電力であ
    り、tcは Sc(tc) を計算するために使われる平均された
    時間であり、αは正のパラメータであることを特徴とす
    る請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 該端末装置は、新しい送信電力の値を決
    定したとき、その送信電力を送信電力の前の値から送信
    電力の前記の新しい値へ向かって一定の限界ファクター
    より大きくは変化させないことを特徴とする請求項１か
    ら８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記限界ファクターは、データ転送リ
    ンクで送られるべきパケットのサイズに基づいて決定さ
    れることを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 データ転送リンクで送られるべきパケ
    ットが長いほど前記限界ファクターは大きいことを特徴
    とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記端末装置が前記第２状態で自分が
    送ったパケットに対する肯定応答を全く受け取らなけれ
    ば、前記端末装置はその送信電力を増大させることを特
    徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】 基地局と少なくとも１つの端末装置と
    の無線接続は択一的な第１状態（１０）と第２状態（１
    １）とから成り、その第１状態では該基地局は制御信号
    を規則的に送信し、該第２状態では該基地局はそれに加
    えてデータをパケットとして端末装置に送るようになっ
    ているセルラー無線システムの基地局における送信電力
    制御方法において、前記第１状態では前記基地局での送
    信電力のデフォルト値は該基地局の最大送信電力と同じ
    であり、前記第２状態では前記基地局での送信電力の制
    御は、該端末装置から送られる、データ転送リンクの質
    についてのフィードバックと（３５、３６、３７、３
    ９）、前記端末装置の前の肯定応答メッセージの該基地
    局による受信から経過した時間とに基づいて行われるこ
    とを特徴とするセルラー無線システムの基地局における
    送信電力制御方法。
  14. 【請求項１４】 前記第２状態では、前記端末装置から
    送信される、データ転送リンクの質を表すフィードバッ
    クの意味は、前記基地局による問題のフィードバックの
    受信から経過した時間が長いほど、小さくなることを特
    徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記第２状態になっている該基地局
    は、最後に送信されたパケットに関するフィードバック
    の受信から該基地局が次のパケットの送信を開始せずに
    所定限界時間が経過したときに（ＴＩＭＥＯＵＴ）該第
    １状態に移行することを特徴とする請求項１３又は１４
    に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記所定限界時間は、同じパケット交
    換無線接続中に以前に送信電力が補正された回数が少な
    いほど、長いことを特徴とする請求項１５に記載の方
    法。
  17. 【請求項１７】 該基地局は、新しい送信電力の値を決
    定したとき、その送信電力を送信電力の前の値から送信
    電力の前記の新しい値へ向かって一定の限界ファクター
    より大きくは変化させないことを特徴とする請求項１３
    から１６のいずれか一項に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記限界ファクターは、データ転送リ
    ンクで送られるべきパケットのサイズに基づいて決定さ
    れることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 データ転送リンクで送られるべきパケ
    ットが長いほど前記限界ファクターは大きくなることを
    特徴とする請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記基地局が前記第２状態で自分が送
    ったパケットに対する肯定応答を全く受け取らなけれ
    ば、前記端末装置はその送信電力を増大させることを特
    徴とする請求項１３から１９のいずれか一項に記載の方
    法。
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