無線通信システム、無線通信方法、制御局装置、及び、プログラム
【課題】移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることが可能な無線通信システムを提供すること。
【解決手段】無線通信システム１００は、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含むシステムである。更に、この無線通信システム１００は、上記移動局装置が受信する無線信号の通信品質が、予め設定された所要品質を満足するように、上記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定部１０１を備える。
【解決手段】無線通信システム１００は、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含むシステムである。更に、この無線通信システム１００は、上記移動局装置が受信する無線信号の通信品質が、予め設定された所要品質を満足するように、上記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定部１０１を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この種の無線通信システムが消費する電力（消費電力）を低減するためには、無線信号の送信電力を必要最小限の大きさに設定することが好適であると考えられる。
【０００３】
ところで、この種の無線通信システムにおいては、比較的広い領域に亘って分布する基地局装置間は、バックホールリンクにより接続され、移動局装置（例えば、端末装置）と基地局装置との間は、アクセスリンクにより接続されている。
【０００４】
アクセスリンクは、複数の移動局装置と基地局装置とを無線により接続している。また、バックホールリンクは、無線、又は、光ファイバ等の有線により構成されることが可能である。バックホールリンクを無線により構成することは、通信回線網の敷設等の設備投資が不要となることから、インフラを構築する上でメリットがあると言える。
【０００５】
また、無線通信システムは、サービスエリア（以下、セルとも呼ぶ）を有する基地局装置を複数備えることにより、比較的広いサービスエリアを確保している。各基地局装置が存在するセルにおいては、他の基地局装置により送信された電波は、干渉波となる。
【０００６】
この種の無線通信システムの一つとして、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に従った無線通信システムが知られている。この無線通信システムは、ソフトハンドオーバーと呼ばれる機能を有する。
【０００７】
図７は、この無線通信システムがソフトハンドオーバーを行っている状態を示している。この状態においては、アクティブセットと呼ばれる複数の基地局装置が同時に移動局装置と通信する。更に、この状態において、移動局装置は、複数の基地局装置のそれぞれへ、同一の送信電力制御指示（ＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）コマンド）を送信する。各基地局装置は、受信した送信電力制御指示に従って、無線信号の送信電力を制御する。従って、アクティブセットを構成するすべての基地局装置の送信電力は等しい。
【０００８】
例えば、図７に示したように、移動局装置ＭＰ２と同時に通信を行っている複数の基地局装置ＢＰ１，ＢＰ２のそれぞれは、同一の送信電力Ｐ２にて無線信号を移動局装置ＭＰ２へ送信する。同様に、移動局装置ＭＰ４と同時に通信を行っている複数の基地局装置ＢＰ２，ＢＰ３のそれぞれは、同一の送信電力Ｐ４にて無線信号を移動局装置ＭＰ４へ送信する。
【０００９】
また、この種の無線通信システムの他の一つとして、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）方式に従った無線通信システムが知られている。この無線通信システムにおいては、基地局装置が移動局装置へ送信する無線信号の送信電力は、すべてが等しい。
【００１０】
また、この無線通信システムは、Ｗ−ＣＤＭＡ方式におけるソフトハンドオーバーと同様のＣＯＭＰ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）と呼ばれる機能を有する。図８に示したように、ＣＯＭＰを構成する複数の基地局装置ＢＰ１，ＢＰ２が移動局装置ＭＰ２へ送信する無線信号の送信電力Ｐは、同一である。同様に、他のＣＯＭＰを構成する複数の基地局装置ＢＰ２，ＢＰ３が移動局装置ＭＰ４へ送信する無線信号の送信電力Ｐも、同一である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２１９４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、移動局装置と基地局装置との間での電波の伝搬状態に応じて、移動局装置が受信する無線信号の品質（通信品質）は変動する。更に、通信品質は、周辺のセルを構成する基地局装置から送信された電波（干渉波）等によっても変動する。従って、ある移動局装置へ、複数の基地局装置のそれぞれが同時に無線信号を送信している場合において、当該移動局装置が受信する無線信号の品質（通信品質）が所要品質（所要通信品質）を満足するために必要な最小の送信電力は、基地局装置毎に異なる。
【００１３】
しかしながら、上述した無線通信システムにおいては、ある移動局装置と同時に通信を行う複数の基地局装置が当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力は、同一であった。このため、無線通信システムの消費電力が無駄に大きくなってしまうという問題があった。
【００１４】
このため、本発明の目的は、上述した課題である「消費電力が無駄に大きくなってしまう場合が生じること」を解決することが可能な無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる目的を達成するため本発明の一形態である無線通信システムは、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含むシステムである。
【００１６】
更に、この無線通信システムは、
上記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、上記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える。
【００１７】
また、本発明の他の形態である無線通信方法は、
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムに適用され、
上記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、上記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する方法である。
【００１８】
また、本発明の他の形態である制御局装置は、
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える。
【００１９】
また、本発明の他の形態であるプログラムは、
制御局装置に、
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を実現させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、以上のように構成されることにより、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る基地局装置の機能の概略を表すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの作動の概略を示したシーケンス図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの概略構成を表す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの作動の概略を示したシーケンス図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る無線通信システムの機能の概略を表すブロック図である。
【図７】Ｗ−ＣＤＭＡ方式に従った無線通信システムがソフトハンドオーバーを行っている状態を示した概念図である。
【図８】ＬＴＥ方式に従った無線通信システムがＣＯＭＰによる通信を行っている状態を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る、無線通信システム、無線通信方法、制御局装置、及び、プログラム、の各実施形態について図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２３】
＜第１実施形態＞
次に本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示したように、第１実施形態に係る無線通信システム１は、複数（本例では、６つ）の移動局装置Ｍ１〜Ｍ６と、複数（本例では、３つ）の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３と、を含む。無線通信システム１は、移動通信システムとも呼ばれる。本例では、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６は、携帯電話機（携帯電話端末）である。なお、移動局装置は、通話機能を有しないデータ端末等であってもよい。
【００２４】
複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３は、通信回線としてのバックホールネットワークＢＮを介して、互いに通信可能に接続されている。
各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６と、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３と、は、互いに無線通信可能に構成されている。移動局装置と基地局装置との間の接続は、アクセスリンクとも呼ばれる。
【００２５】
本例では、移動局装置Ｍ１は、基地局装置Ｂ１、基地局装置Ｂ２、及び、基地局装置Ｂ３のそれぞれと同時に無線通信を行っている。また、移動局装置Ｍ２は、基地局装置Ｂ１のみと無線通信を行っている。このように、無線通信システム１において、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６の状態は、複数の基地局装置と同時に無線通信を行う状態と、自装置が属するセル内の基地局装置（即ち、１つの基地局装置）のみと無線通信を行う状態と、のいずれかである。
【００２６】
本例では、基地局装置Ｂ１は、制御局装置を構成する。なお、本明細書において、制御局装置としての基地局装置Ｂ１は、アンカーポイントとも呼ばれる。
【００２７】
基地局装置Ｂ１の機能は、図２に示したように、送信電力制御部（送信電力制御手段）１１と、送信電力比決定部（送信電力比決定手段）１２と、目標送信電力送信部（目標送信電力送信手段）１３と、を含む。なお、基地局装置Ｂ２及び基地局装置Ｂ３のそれぞれの機能は、基地局装置Ｂ１の機能から送信電力比決定部１２及び目標送信電力送信部１３の機能を除いた機能である。
【００２８】
送信電力制御部１１は、基地局装置Ｂ１が各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を制御する。なお、送信電力制御部１１については後述する。
【００２９】
次に、送信電力比決定部１２について説明する。
ところで、基地局装置Ｂ１は、上位レイヤ（例えば、上位レイヤを構成する上位装置）から、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６に対して予め設定されたターゲットＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を取得する。ターゲットＳＩＮＲは、信号対干渉雑音比の目標値（目標信号対干渉雑音比）である。即ち、ターゲットＳＩＮＲは、移動局装置が受信する無線信号の通信品質が満足すべき通信品質（所要品質、所要通信品質）を表す。
【００３０】
また、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６は、受信した無線信号の受信電力を表すＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）情報を、基地局装置Ｂ２又は基地局装置Ｂ３を介して、或いは、直接に、基地局装置Ｂ１へ送信する。
【００３１】
基地局装置Ｂ１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６からＣＱＩ情報を受信し、当該受信したＣＱＩ情報に基づいてジオメトリを推定する。これによれば、ジオメトリを高い精度にて推定することができる。本例では、基地局装置Ｂ１は、予め設定された期間において受信されたＣＱＩ情報を平均した値に基づいてジオメトリを推定する。
【００３２】
ジオメトリは、基地局装置と移動局装置との間の電波の伝搬状態を表す値である。ジオメトリは、基地局装置と移動局装置との間のチャネルの電力利得であるチャネル電力利得が大きくなるほど大きくなる値を有する。なお、基地局装置Ｂ１は、ジオメトリを上位装置から取得するように構成されていてもよい。
【００３３】
これらの値をベクトル及び行列を用いて以下のように定義する。
今、ｋ番目の移動局装置（ユーザ）のターゲットＳＩＮＲを数式１のようにおく。
【数１】
【００３４】
更に、数式２のように、ターゲットＳＩＮＲベクトルγ＊を定義する。
【数２】
【００３５】
本例では、説明の便宜上、ターゲットＳＩＮＲの例として数式３に示した値を用いる。
なお、この値、及び、移動局装置（ユーザ）の数は、本例で示した値及び数に限定されることはない。
【数３】
【００３６】
ここで、ユーザ２（２番目の移動局装置のユーザ）、及び、ユーザ４（４番目の移動局装置のユーザ）に対するターゲットＳＩＮＲが相対的に大きな値となっている。これは、ユーザ２、及び、ユーザ４がヘビーユーザであることを想定しているためである。ここでは、ユーザ２に対して、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に相当する高次変調を用いている場合を想定し、ユーザ４に対して、６４ＱＡＭに相当する高次変調を用いている場合を想定し、その他のユーザに対して、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）における指数近似を行った場合を想定している。
【００３７】
また、ｉ番目の基地局装置（基地局装置ｉ）と、ｊ番目の移動局装置（移動局装置ｊ）と、の間の電波の伝搬状態を表すジオメトリの平方根を取った値をｈｉｊとおき、数式４に示した行列ＨＨを定義する。また、本例では、説明の便宜上、値ｈｉｊの例として数式４に示した値を用いる。
【数４】
【００３８】
更に、数式３に示したベクトルγｋ＊を用いて、数式５に示したように、ベクトルａを定義する。
【数５】
【００３９】
数式５におけるベクトルｖｋは、数式６に示したように、ｋ番目の移動局装置（ユーザｋ）に対して、ｋ番目の要素のみが「１」であり、それ以外の要素が「０」であるベクトルである。
【数６】
【００４０】
数式５におけるベクトルｕｋは、ｋ番目のユーザ（ユーザｋ）に対する電力配分ベクトルである。電力配分ベクトルｕｋの各要素ｕｉｋは、数式８に示したように、基地局装置ｉから移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比の平方根を取った値である。各基地局装置から、ｋ番目の移動局装置（即ち、ユーザｋ）へ送信する無線信号の送信電力の目標値である目標送信電力の平方根を取った値は、ベクトルｕｋを用いて、数式７により表される。
【数７】
【００４１】
ここで、ｐｋは、移動局装置ｋ（ユーザｋ）へ無線信号を送信する基地局装置のすべての送信電力の総和（合計）である。
【数８】
【００４２】
従って、送信電力制御による受信信号レベルｙは、すべての基地局装置から送信される、すべての移動局装置（ユーザ）への無線信号を考慮に入れると、数式９のように求められる。
【数９】
【００４３】
ここで、ｘｋは、ユーザｋへ送信される無線信号である。ここで、ジオメトリに基づいて算出された行列ＨＨは、位相を表す情報を含んでいない。しかしながら、行列ＨＨは、後述する数式において位相が相殺された状態にて用いられる。従って、問題は生じない。本例では、基地局装置が３つであり、移動局装置が６つである場合を想定しているので、数式９は、数式１０のようになる。
【数１０】
【００４４】
ところで、無線通信システム１は、複数の基地局装置と複数の移動局装置とを含む。従って、他の基地局装置により送信された無線信号が干渉波となることにより、通信品質は劣化する。
【００４５】
ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等の拡散利得を用いる場合、干渉波の影響を低減することができる。この場合、干渉低減率ρを用いて、ユーザｋの干渉成分を考慮したＳＩＮＲγｋは、数式１１のように求められる。干渉低減率ρは、干渉波を低減する程度を表す値である。
【数１１】
【００４６】
ここで、ｎは白色雑音成分を表す。拡散利得がない場合、ρ＝１となる。
次に、最適化を行うために、数式１２に示したように、行列Ｆを定義する。
【数１２】
【００４７】
また、各基地局装置から各移動局装置へ送信される無線信号の送信電力の比の平方根を取った値を表す（即ち、電力配分ベクトルｕｋを要素とする行列）電力配分行列Ｕを、数式１３に示したように定義する。
【数１３】
【００４８】
ここで、Ｋはユーザ（移動局装置）の数（本例では、６）である。これにより、行列Ｆ及びベクトルａは、行列Ｕの関数として表すことができる。
また、各移動局装置（ユーザ）に対する送信電力の総和を要素とするベクトル（送信電力ベクトル）Ｐを、数式１４に示したように定義する。各移動局装置（ユーザ）に対する送信電力の総和は、各基地局装置から当該移動局装置へ送信される無線信号の送信電力（即ち、本例において制御対象となる送信電力）の和である。なお、数式１４は、移動局装置が６つである場合におけるベクトルＰを表す。
【数１４】
【００４９】
以上に示した数式に基づいて、各移動局装置（ユーザ）が受信する無線信号の通信品質を表すＳＩＮＲが、予め設定されたターゲットＳＩＮＲよりも高くなるという条件を表す数式は、数式１５に示したように導出される。
【数１５】
【００５０】
数式１５による系が安定であるか否かを、行列Ｆ（Ｕ）の固有値に基づいて判定することができる。具体的には、行列Ｆ（Ｕ）の最大固有値（固有値の最大値、ペロン根とも呼ばれる）λｍａｘが１未満である場合、系は安定である。一方、行列Ｆ（Ｕ）の最大固有値λｍａｘが１以上である場合、系は不安定である（即ち、発散する）。
【００５１】
なお、本明細書において、行列Ｆ（Ｕ）の最大固有値λｍａｘが１未満であるという条件は、安定条件とも呼ばれる。安定条件は、ジオメトリと、目標信号対干渉雑音比と、各ユーザに対する各基地局装置の送信電力比と、によって構成される行列Ｆ（Ｕ）の固有値に基づく条件である、と言うことができる。
【００５２】
数式１５に基づいて、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３から移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信される無線信号の送信電力の総和を最小とする比（送信電力比）に対応する行列Ｕ＊を、数式１６に示したように求めることができる。
【００５３】
即ち、送信電力比決定部１２は、系が安定である（即ち、安定条件が成立する）範囲において、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３から移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信される無線信号の送信電力の総和を最小とする比（送信電力比）に対応する行列Ｕ＊を算出（決定）する。具体的には、送信電力比決定部１２は、勾配法、又は、内点法等を用いることにより、行列Ｕ＊を算出する。即ち、送信電力比決定部１２は、勾配法、又は、内点法等を用いることにより送信電力比を決定するように構成されている、と言うことができる。
【数１６】
【００５４】
なお、送信電力比決定部１２は、系が安定である範囲において、行列Ｕ＊を算出することができない場合、ターゲットＳＩＮＲベクトルγ＊を変更することが好適である。これにより、送信電力比決定部１２は、系が安定である範囲において、行列Ｕ＊を算出することができる。
【００５５】
このようにして、送信電力比決定部１２は、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６が受信する無線信号の通信品質が、予め設定された所要品質を満足する（移動局装置Ｍ１〜Ｍ６が受信する無線信号の通信品質を予め設定された閾値品質よりも高くする）ように、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれが当該移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定している、と言うことができる。更に、送信電力比決定部１２は、目標信号対干渉雑音比とジオメトリとに基づいて送信電力比を決定している、と言うこともできる。これによれば、送信電力比を適切に決定することができる。
【００５６】
目標送信電力送信部１３は、送信電力比決定部１２により決定された行列Ｕ＊（即ち、送信電力比）に従った目標送信電力を、複数の基地局装置のそれぞれに対して算出（決定）する。目標送信電力送信部１３は、決定した目標送信電力を表す無線信号を、基地局装置Ｂ２，Ｂ３のそれぞれへ送信する。
【００５７】
送信電力制御部１１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する。
【００５８】
次に、図３に示したシーケンス図を参照しながら、無線通信システム１の作動について説明する。
【００５９】
先ず、基地局装置Ｂ１は、数式１６に基づいて、安定条件が成立する範囲において、複数の基地局装置のそれぞれが移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように送信電力比を決定する（ステップＳ１０１）。具体的には、基地局装置Ｂ１は、行列Ｕ＊を算出する。
【００６０】
次いで、基地局装置Ｂ１は、算出した行列Ｕ＊と、数式１７と、に基づいて送信電力ベクトルＰを算出する。
【数１７】
【００６１】
ｐｋは、各基地局装置から移動局装置（ユーザ）ｋへ送信される無線信号の送信電力の和である。そして、基地局装置Ｂ１は、算出された送信電力ベクトルＰと、数式１８と、に基づいて、決定した送信電力比に従った目標送信電力の平方根を取った値を決定する（ステップＳ１０２）。
【数１８】
【００６２】
そして、基地局装置Ｂ１は、目標送信電力の平方根を取った値を二乗することにより、目標送信電力を算出する。次いで、基地局装置Ｂ１は、移動局装置毎に算出した目標送信電力を、各基地局装置Ｂ２，Ｂ３へ送信する（ステップＳ１０３）。具体的には、基地局装置Ｂ１は、基地局装置Ｂ２へ、移動局装置ｋに対する目標送信電力（ｕ２ｋ）２・ｐｋを送信する。また、基地局装置Ｂ１は、基地局装置Ｂ３へ、移動局装置ｋに対する目標送信電力（ｕ３ｋ）２・ｐｋを送信する。
【００６３】
各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３の送信電力制御部１１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を、基地局装置Ｂ１により決定された目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する（ステップＳ１０４ａ〜Ｓ１０４ｃ）。
【００６４】
具体的には、基地局装置Ｂ１の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ１ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。同様に、基地局装置Ｂ２の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ２ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。同様に、基地局装置Ｂ３の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ３ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。
【００６５】
このようにして、第１実施形態に係る無線通信システム１は、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
次に、この無線通信システム１に係る基地局装置が消費する電力の総和を、他の無線通信システムと比較して示す。
【００６６】
第１の比較例は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）方式に従った無線通信システムにおけるＣＯＭＰ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）である。第２の比較例は、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に従った無線通信システムにおけるソフトハンドオーバーである。シミュレーションに用いたパラメータは、上述した値である。シミュレーションによって算出された、すべての基地局装置が消費する送信電力の和（全基地局装置の総送信電力）を表１に示す。
【表１】
【００６７】
このように、第１実施形態に係る無線通信システム１に係る、全基地局装置の総送信電力は、第１の比較例、及び、第２の比較例に係る無線通信システムよりも小さい。即ち、第１実施形態に係る無線通信システム１は、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
【００６８】
更に、第１実施形態に係る無線通信システム１によれば、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３の送信電力の総和を、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６が受信する無線信号の品質が所要品質を満足する範囲において可能な限り小さくすることができる。この結果、無線通信システム１の消費電力を小さくすることができる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る無線通信システムについて説明する。第２実施形態に係る無線通信システムは、上記第１実施形態に係る無線通信システムに対して、複数の基地局装置のそれぞれが移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように送信電力比を決定する点において相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。
【００７０】
第２実施形態に係る複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３は、図４に示したように、バックホールリンクＢＬを介して、互いに無線通信可能に接続されている。各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３は、他の基地局装置へ、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の基となるデータ（共有データ）を表す無線信号を送信する。
【００７１】
無線通信システム１は、基地局装置間の通信に係る送信電力制御として、長区間の集中制御を行うとともに、基地局装置と移動局装置との間の通信に係る送信電力制御として、短区間の分散制御を行う。
【００７２】
第２実施形態に係る送信電力比決定部１２は、数式１６に代えて、数式１９を用いることにより、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３から移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信される無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータ（共有データ）を当該複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する（本例では、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３が他の基地局装置へ送信する）無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とする比（送信電力比）に対応する行列Ｕ＊を求めることができる。
【００７３】
即ち、送信電力比決定部１２は、系が安定である範囲において、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３から移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信される無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とする比（送信電力比）に対応する行列Ｕ＊を算出（決定）する。具体的には、送信電力比決定部１２は、勾配法、又は、内点法等を用いることにより、行列Ｕ＊を算出する。
【数１９】
【００７４】
ここで、ＰＢ（Ｕ）は、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信される、共有データを表す無線信号の送信電力を要素とするベクトル（バックホール送信電力ベクトル）である。送信電力比決定部１２は、バックホール送信電力ベクトルＰＢ（Ｕ）を、下記のように算出する。
【００７５】
ところで、基地局装置間で送受信される共有データのシンボルあたりのビット数を要素とする供給ビット数ベクトルＢは、数式２０のように表される。
【数２０】
【００７６】
ここで、行列Ｔは、接続行列と呼ばれる。接続行列Ｔの要素であるｔｋ（ａ，ｂ）は、移動局装置ｋへ送信される無線信号の基となる共有データを、基地局装置ａから基地局装置ｂへ送信するための接続が有効（アクティブ）である場合に「１」に設定され、当該接続が無効（インアクティブ）である場合に「０」に設定される。
また、ベクトルｂは、各移動局装置に対する共有データのシンボルあたりのビット数を要素とするベクトルである。
【００７７】
従って、供給ビット数ベクトルＢは、数式２１のように求められる。ここで、供給ビット数ベクトルＢの１番目の要素は、基地局装置Ｂ１から基地局装置Ｂ２へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。同様に、供給ビット数ベクトルＢの２番目の要素は、基地局装置Ｂ１から基地局装置Ｂ３へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。
【００７８】
また、供給ビット数ベクトルＢの３番目の要素は、基地局装置Ｂ２から基地局装置Ｂ３へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。同様に、供給ビット数ベクトルＢの４番目の要素は、基地局装置Ｂ２から基地局装置Ｂ１へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。
【００７９】
また、供給ビット数ベクトルＢの５番目の要素は、基地局装置Ｂ３から基地局装置Ｂ１へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。同様に、供給ビット数ベクトルＢの６番目の要素は、基地局装置Ｂ３から基地局装置Ｂ２へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。
【数２１】
【００８０】
送信電力比決定部１２は、共有データを複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力と、当該共有データのシンボルあたりのビット数と、の関係を指数関数により近似することにより、バックホール送信電力ベクトルＰＢ（Ｕ）を算出する。これによれば、送信電力比を適切に決定することができる。
【００８１】
本例では、送信電力比決定部１２は、共有データのシンボルあたりのビット数が２だけ増える毎に、送信電力が４倍されるように、数式２２に示したように、バックホール送信電力ベクトルＰＢ（Ｕ）を算出する。ここで、ｄは、送信電力の基本値としての基本送信電力である。
【数２２】
【００８２】
従って、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信される、共有データを表す無線信号の送信電力の総和である、バックホール総送信電力Ｐｂａｌｌは、数式２３のように求められる。
【数２３】
【００８３】
本例では、バックホール総送信電力Ｐｂａｌｌは、数式２４に示したように算出される。
【数２４】
【００８４】
なお、無線通信システム１は、共有データを蓄積する送信バッファに蓄積されたデータ量に応じて、自律的に変調多値数を変更することにより、共有データを複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力を制御するように構成されていてもよい。この場合、送信電力を変更するための指示、又は、変調多値数を変更するための指示は不要である。
【００８５】
また、無線通信システム１は、共有データを複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力、又は、当該無線信号におけるシンボルあたりのビット数を、共有データを蓄積する送信バッファに蓄積されたデータ量に応じて制御するように構成されることが好適である。
【００８６】
目標送信電力送信部１３は、送信電力比決定部１２により決定された行列Ｕ＊（即ち、送信電力比）に従った目標送信電力を、複数の基地局装置のそれぞれに対して算出（決定）する。目標送信電力送信部１３は、決定した目標送信電力を表す無線信号を、基地局装置Ｂ２，Ｂ３のそれぞれへ送信する。
【００８７】
送信電力制御部１１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する。
【００８８】
次に、図５に示したシーケンス図を参照しながら、無線通信システム１の作動について説明する。
【００８９】
先ず、基地局装置Ｂ１は、数式１９に基づいて、安定条件が成立する範囲において、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれが移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となる共有データを当該複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように送信電力比を決定する（ステップＳ２０１）。具体的には、基地局装置Ｂ１は、行列Ｕ＊を算出する。
【００９０】
次いで、基地局装置Ｂ１は、算出した行列Ｕ＊と、数式１７と、に基づいて送信電力ベクトルＰを算出する。そして、基地局装置Ｂ１は、算出された送信電力ベクトルＰと、数式１８と、に基づいて、決定した送信電力比に従った目標送信電力の平方根を取った値を決定する（ステップＳ２０２）。
【００９１】
そして、基地局装置Ｂ１は、目標送信電力の平方根を取った値を二乗することにより、目標送信電力を算出する。次いで、基地局装置Ｂ１は、移動局装置毎に算出した目標送信電力を、各基地局装置Ｂ２，Ｂ３へ送信する（ステップＳ２０３）。具体的には、基地局装置Ｂ１は、基地局装置Ｂ２へ、移動局装置ｋに対する目標送信電力（ｕ２ｋ）２・ｐｋを送信する。また、基地局装置Ｂ１は、基地局装置Ｂ３へ、移動局装置ｋに対する目標送信電力（ｕ３ｋ）２・ｐｋを送信する。
【００９２】
各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３の送信電力制御部１１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を、基地局装置Ｂ１により決定された目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する（ステップＳ２０４ａ〜Ｓ２０４ｃ）。
【００９３】
具体的には、基地局装置Ｂ１の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ１ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。同様に、基地局装置Ｂ２の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ２ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。同様に、基地局装置Ｂ３の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ３ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。
【００９４】
このようにして、第２実施形態に係る無線通信システム１は、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
次に、この無線通信システム１が消費する電力の総和を、他の無線通信システムと比較して示す。
【００９５】
比較例は、複数の基地局装置のそれぞれが移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように送信電力比を決定する無線通信システムである。シミュレーションによって算出された、全基地局装置の総送信電力、及び、システムの総送信電力を表２に示す。
【表２】
【００９６】
ここで、全基地局装置の総送信電力は、すべての基地局装置が移動局装置へ無線信号を送信するために消費する送信電力の和である。また、システムの総送信電力は、すべての基地局装置が移動局装置へ無線信号を送信するために消費する送信電力の和と、すべての基地局装置が他の基地局装置へ無線信号を送信するために消費する送信電力の和と、の和である。
【００９７】
このように、第２実施形態に係る無線通信システム１に係る全基地局装置の総送信電力は、比較例に係る無線通信システムよりも大きい。しかしながら、第２実施形態に係る無線通信システム１に係るシステムの総送信電力は、比較例に係る無線通信システムよりも小さい。即ち、第２実施形態に係る無線通信システム１は、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力をより一層小さくすることができる。
【００９８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る無線通信システムについて説明する。第３実施形態に係る無線通信システムは、上記第１実施形態又は上記第２実施形態に係る無線通信システムに対して、各基地局装置が、移動局装置へ送信する無線信号の送信電力を目標送信電力へ徐々に近づけるように、当該送信電力を制御する逐次送信電力制御を行う点において相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。
【００９９】
上述したように、安定条件が成立している場合、数式２５が成立する。
【数２５】
【０１００】
この場合、数式２６に示した関係が成立する。
【数２６】
【０１０１】
更に、数式２６に基づいて数式２７が導出される。
【数２７】
【０１０２】
ここで、送信電力ベクトルＰ＊（Ｕ）は、送信電力を最小とする最適値である。即ち、無線通信システム１は、時刻ｉに対して、数式２８に示したように、逐次的な送信電力制御（逐次送信電力制御）を行うことによって、各基地局装置の送信電力を最適値に近づけることができる。
【数２８】
【０１０３】
数式２８におけるｋ行目の要素に基づいて数式２９が導出される。
【数２９】
【０１０４】
送信電力制御部１１は、数式２９に基づいて、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を制御する。具体的には、送信電力制御部１１は、ＳＩＮＲγｋ（ｉ）がターゲットＳＩＮＲγｋ＊よりも小さい場合、送信電力を増加させ、一方、ＳＩＮＲγｋ（ｉ）がターゲットＳＩＮＲγｋ＊よりも大きい場合、送信電力を減少させる。即ち、数式２９に基づく制御は、ＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）コマンドによる制御に対応している。
【０１０５】
また、送信電力制御部１１は、数式２９に代えて、数式３０を用いることにより、送信電力を制御するように構成されていてもよい。なお、下記の数式３０〜３２は、デシベル（ｄＢ）にて表記されている。
【数３０】
【０１０６】
ここで、ＰＴＰＣ１（ｉ）は、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６から受信したＴＰＣコマンドに基づく制御量である。本例では、数式３１に示したように、ＰＴＰＣ１（ｉ）は、ＴＰＣコマンドが表す値ＴＰＣ（ｉ）が「１」である場合に、＋ΔＴＰＣ１に設定され、ＴＰＣコマンドが表す値ＴＰＣ（ｉ）が「０」である場合に、−ΔＴＰＣ１に設定される。ここで、ΔＴＰＣ１は、ＰＴＰＣ１に対して予め設定されたステップ値（ステップサイズ）である。
【数３１】
【０１０７】
また、ＰＴＰＣ２（ｉ）は、送信電力比決定部１２により決定された送信電力比に基づく制御量である。本例では、ＰＴＰＣ２（ｉ）は、数式３２に示したように、求められる。
【数３２】
【０１０８】
ここで、Ｐｒｅｆは、リファレンス電力である。送信電力制御部１１は、リファレンス電力Ｐｒｅｆとして、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力を用いる。また、ΔＴＰＣ２は、ＰＴＰＣ２に対して予め設定されたステップ値（ステップサイズ）である。また、Ｐｍａｘは，ＰＴＰＣ２（ｉ）の大きさ（絶対値）の上限として予め設定された値である。更に、ｓｉｇｎ｛Ｘ｝は、変数Ｘが正の値である場合に「＋１」を戻り値とし、変数Ｘが負の値である場合に「−１」を戻り値とする関数である。
【０１０９】
送信電力制御部１１が数式２９又は数式３０に基づいて送信電力を制御することにより、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３が移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力は、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力へ徐々に近づく。そして、十分に長い時間が経過した後、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３が移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力は、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力に一致（収束）する。
【０１１０】
このように、送信電力制御部１１は、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を目標送信電力Ｐｒｅｆへ徐々に近づけるように、当該送信電力を制御する逐次送信電力制御を行う、と言うことができる。更に、送信電力制御部１１は、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力Ｐｋ（ｉ）と目標送信電力Ｐｒｅｆとの差と、予め設定されたステップ値ΔＴＰＣ２と、に基づいて当該送信電力の変更量ＰＴＰＣ１（ｉ）＋ＰＴＰＣ２（ｉ）を決定し、当該決定した変更量だけ当該送信電力を変更する、と言うことができる。
【０１１１】
なお、送信電力制御部１１は、目標送信電力に基づいてステップ値ΔＴＰＣ２を変更するように構成されていてもよい。これによれば、送信電力が目標送信電力に十分に近づくまでに要する時間を短くすることができる。
【０１１２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る無線通信システムについて図６を参照しながら説明する。
第４実施形態に係る無線通信システム１００は、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含むシステムである。
【０１１３】
更に、この無線通信システム１００は、上記移動局装置が受信する無線信号の通信品質が、予め設定された所要品質を満足するように、上記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定部（送信電力比決定手段）１０１を備える。
【０１１４】
これによれば、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
【０１１５】
この場合、上記送信電力比決定手段は、上記複数の基地局装置のそれぞれが上記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように上記送信電力比を決定することが好適である。
【０１１６】
これによれば、複数の基地局装置の送信電力の総和を、移動局装置が受信する無線信号の品質が所要品質を満足する範囲において可能な限り小さくすることができる。この結果、無線通信システムの消費電力を小さくすることができる。
【０１１７】
以上、上記実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成及び詳細に、本願発明の範囲内において当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。例えば、上記各実施形態の変形例に係る無線通信システムは、基地局装置以外の装置（例えば、上位装置）を制御局装置として含んでいてもよい。
【０１１８】
なお、上記各実施形態において、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３の各機能は、回路等のハードウェアにより実現されていた。ところで、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３は、処理装置と、プログラム（ソフトウェア）を記憶する記憶装置と、を備えるとともに、処理装置がそのプログラムを実行することにより、各機能を実現するように構成されていてもよい。この場合、プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。例えば、記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、及び、半導体メモリ等の可搬性を有する媒体である。
【０１１９】
また、上記実施形態の他の変形例として、上述した実施形態及び変形例の任意の組み合わせが採用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む移動通信システム等に適用可能である。
【０１２１】
＜付記＞
（付記１）
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムであって、
前記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、前記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える無線通信システム。
【０１２２】
これによれば、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
【０１２３】
（付記２）
付記１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定する無線通信システム。
【０１２４】
これによれば、複数の基地局装置の送信電力の総和を、移動局装置が受信する無線信号の品質が所要品質を満足する範囲において可能な限り小さくすることができる。この結果、無線通信システムの消費電力を小さくすることができる。
【０１２５】
（付記３）
付記１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定する無線通信システム。
【０１２６】
ところで、複数の基地局装置のそれぞれが同時に移動局装置へ無線信号を送信する場合、当該無線信号の基となるデータを複数の基地局装置のそれぞれへ送信する必要がある。従って、このデータが無線信号により送信される場合には、この無線信号を送信するための送信電力が消費される。そこで、上記のように無線通信システムを構成することにより、無線通信システムの消費電力をより一層小さくすることができる。
【０１２７】
（付記４）
付記１乃至付記３のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記複数の基地局装置のそれぞれは、前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力を、前記決定された送信電力比に従った目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する送信電力制御手段を備える無線通信システム。
【０１２８】
（付記５）
付記１乃至付記４のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記通信品質は、信号対干渉雑音比であり、
前記所要品質は、信号対干渉雑音比の目標値である目標信号対干渉雑音比であり、
前記送信電力比決定手段は、前記目標信号対干渉雑音比と、前記基地局装置と前記移動局装置との間のチャネルの電力利得であるチャネル電力利得が大きくなるほど大きくなる値を有するジオメトリと、に基づいて前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【０１２９】
ところで、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ；Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）は、通信品質をよく表す。また、ＳＩＮＲとジオメトリとは、強い相関を有する。従って、上記構成によれば、送信電力比を適切に決定することができる。
【０１３０】
（付記６）
付記１乃至付記５のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、予め設定された安定条件が成立する範囲において、前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【０１３１】
（付記７）
付記６に記載の無線通信システムであって、
前記安定条件は、前記ジオメトリと、前記目標信号対干渉雑音比と、各ユーザに対する各基地局装置の送信電力比と、によって構成される行列の固有値に基づく条件である無線通信システム。
【０１３２】
（付記８）
付記１乃至付記７のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記移動局装置が受信した無線信号の受信電力を表すＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）情報を当該移動局装置から受信し、当該受信したＣＱＩ情報に基づいて前記ジオメトリを推定するように構成された無線通信システム。
【０１３３】
ところで、ＣＱＩ情報と、ジオメトリと、は強い相関を有する。従って、上記構成によれば、ジオメトリを高い精度にて推定することができる。
【０１３４】
（付記９）
付記４乃至付記８のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力制御手段は、前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力を前記目標送信電力へ徐々に近づけるように、当該送信電力を制御する逐次送信電力制御を行う無線通信システム。
【０１３５】
（付記１０）
付記９に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力制御手段は、前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力と前記目標送信電力との差と、予め設定されたステップ値と、に基づいて当該送信電力の変更量を決定し、当該決定した変更量だけ当該送信電力を変更するように構成された無線通信システム。
【０１３６】
（付記１１）
付記１乃至付記１０のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記複数の基地局装置のそれぞれに対して、前記決定された送信電力比に従った目標送信電力を決定し、当該決定した目標送信電力を表す無線信号を当該基地局装置へ送信する目標送信電力送信手段を備える無線通信システム。
【０１３７】
（付記１２）
付記１１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段及び前記目標送信電力送信手段を備える制御局装置を含む無線通信システム。
【０１３８】
（付記１３）
付記１２に記載の無線通信システムであって、
前記制御局装置は、基地局装置である無線通信システム。
【０１３９】
（付記１４）
付記３乃至付記１３のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記基地局装置が前記移動局装置へ送信する無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力と、当該無線信号における送信シンボル当たりの送信ビット数と、の関係を指数関数により近似することにより、前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【０１４０】
ところで、基地局装置が移動局装置へ送信する無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力と、当該無線信号における送信シンボル当たりの送信ビット数と、の関係は、指数関数によりよく表される。従って、上記構成によれば、送信電力比を適切に決定することができる。
【０１４１】
（付記１５）
付記３乃至付記１４のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記基地局装置が前記移動局装置へ送信する無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力、又は、当該無線信号におけるシンボルあたりのビット数を、当該データを蓄積する送信バッファに蓄積されたデータ量に応じて制御するように構成された無線通信システム。
【０１４２】
（付記１６）
付記１乃至付記１５のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、勾配法、又は、内点法を用いることにより前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【０１４３】
（付記１７）
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムに適用され、
前記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、前記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する、無線通信方法。
【０１４４】
（付記１８）
付記１７に記載の無線通信方法であって、
前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定する、無線通信方法。
【０１４５】
（付記１９）
付記１７に記載の無線通信方法であって、
前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定する、無線通信方法。
【０１４６】
（付記２０）
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える制御局装置。
【０１４７】
（付記２１）
付記２０に記載の制御局装置であって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定する制御局装置。
【０１４８】
（付記２２）
付記２０に記載の制御局装置であって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定する制御局装置。
【０１４９】
（付記２３）
制御局装置に、
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を実現させるためのプログラム。
【０１５０】
（付記２４）
付記２３に記載のプログラムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定するプログラム。
【０１５１】
（付記２５）
付記２３に記載のプログラムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定するプログラム。
【符号の説明】
【０１５２】
１ 無線通信システム
１１ 送信電力制御部
１２ 送信電力比決定部
１３ 目標送信電力送信部
１００ 無線通信システム
１０１ 送信電力比決定部
Ｂ１〜Ｂ３ 基地局装置
Ｍ１〜Ｍ６ 移動局装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この種の無線通信システムが消費する電力（消費電力）を低減するためには、無線信号の送信電力を必要最小限の大きさに設定することが好適であると考えられる。
【０００３】
ところで、この種の無線通信システムにおいては、比較的広い領域に亘って分布する基地局装置間は、バックホールリンクにより接続され、移動局装置（例えば、端末装置）と基地局装置との間は、アクセスリンクにより接続されている。
【０００４】
アクセスリンクは、複数の移動局装置と基地局装置とを無線により接続している。また、バックホールリンクは、無線、又は、光ファイバ等の有線により構成されることが可能である。バックホールリンクを無線により構成することは、通信回線網の敷設等の設備投資が不要となることから、インフラを構築する上でメリットがあると言える。
【０００５】
また、無線通信システムは、サービスエリア（以下、セルとも呼ぶ）を有する基地局装置を複数備えることにより、比較的広いサービスエリアを確保している。各基地局装置が存在するセルにおいては、他の基地局装置により送信された電波は、干渉波となる。
【０００６】
この種の無線通信システムの一つとして、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に従った無線通信システムが知られている。この無線通信システムは、ソフトハンドオーバーと呼ばれる機能を有する。
【０００７】
図７は、この無線通信システムがソフトハンドオーバーを行っている状態を示している。この状態においては、アクティブセットと呼ばれる複数の基地局装置が同時に移動局装置と通信する。更に、この状態において、移動局装置は、複数の基地局装置のそれぞれへ、同一の送信電力制御指示（ＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）コマンド）を送信する。各基地局装置は、受信した送信電力制御指示に従って、無線信号の送信電力を制御する。従って、アクティブセットを構成するすべての基地局装置の送信電力は等しい。
【０００８】
例えば、図７に示したように、移動局装置ＭＰ２と同時に通信を行っている複数の基地局装置ＢＰ１，ＢＰ２のそれぞれは、同一の送信電力Ｐ２にて無線信号を移動局装置ＭＰ２へ送信する。同様に、移動局装置ＭＰ４と同時に通信を行っている複数の基地局装置ＢＰ２，ＢＰ３のそれぞれは、同一の送信電力Ｐ４にて無線信号を移動局装置ＭＰ４へ送信する。
【０００９】
また、この種の無線通信システムの他の一つとして、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）方式に従った無線通信システムが知られている。この無線通信システムにおいては、基地局装置が移動局装置へ送信する無線信号の送信電力は、すべてが等しい。
【００１０】
また、この無線通信システムは、Ｗ−ＣＤＭＡ方式におけるソフトハンドオーバーと同様のＣＯＭＰ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）と呼ばれる機能を有する。図８に示したように、ＣＯＭＰを構成する複数の基地局装置ＢＰ１，ＢＰ２が移動局装置ＭＰ２へ送信する無線信号の送信電力Ｐは、同一である。同様に、他のＣＯＭＰを構成する複数の基地局装置ＢＰ２，ＢＰ３が移動局装置ＭＰ４へ送信する無線信号の送信電力Ｐも、同一である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２１９４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、移動局装置と基地局装置との間での電波の伝搬状態に応じて、移動局装置が受信する無線信号の品質（通信品質）は変動する。更に、通信品質は、周辺のセルを構成する基地局装置から送信された電波（干渉波）等によっても変動する。従って、ある移動局装置へ、複数の基地局装置のそれぞれが同時に無線信号を送信している場合において、当該移動局装置が受信する無線信号の品質（通信品質）が所要品質（所要通信品質）を満足するために必要な最小の送信電力は、基地局装置毎に異なる。
【００１３】
しかしながら、上述した無線通信システムにおいては、ある移動局装置と同時に通信を行う複数の基地局装置が当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力は、同一であった。このため、無線通信システムの消費電力が無駄に大きくなってしまうという問題があった。
【００１４】
このため、本発明の目的は、上述した課題である「消費電力が無駄に大きくなってしまう場合が生じること」を解決することが可能な無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる目的を達成するため本発明の一形態である無線通信システムは、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含むシステムである。
【００１６】
更に、この無線通信システムは、
上記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、上記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える。
【００１７】
また、本発明の他の形態である無線通信方法は、
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムに適用され、
上記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、上記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する方法である。
【００１８】
また、本発明の他の形態である制御局装置は、
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える。
【００１９】
また、本発明の他の形態であるプログラムは、
制御局装置に、
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を実現させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、以上のように構成されることにより、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る基地局装置の機能の概略を表すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの作動の概略を示したシーケンス図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの概略構成を表す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの作動の概略を示したシーケンス図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る無線通信システムの機能の概略を表すブロック図である。
【図７】Ｗ−ＣＤＭＡ方式に従った無線通信システムがソフトハンドオーバーを行っている状態を示した概念図である。
【図８】ＬＴＥ方式に従った無線通信システムがＣＯＭＰによる通信を行っている状態を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る、無線通信システム、無線通信方法、制御局装置、及び、プログラム、の各実施形態について図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２３】
＜第１実施形態＞
次に本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示したように、第１実施形態に係る無線通信システム１は、複数（本例では、６つ）の移動局装置Ｍ１〜Ｍ６と、複数（本例では、３つ）の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３と、を含む。無線通信システム１は、移動通信システムとも呼ばれる。本例では、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６は、携帯電話機（携帯電話端末）である。なお、移動局装置は、通話機能を有しないデータ端末等であってもよい。
【００２４】
複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３は、通信回線としてのバックホールネットワークＢＮを介して、互いに通信可能に接続されている。
各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６と、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３と、は、互いに無線通信可能に構成されている。移動局装置と基地局装置との間の接続は、アクセスリンクとも呼ばれる。
【００２５】
本例では、移動局装置Ｍ１は、基地局装置Ｂ１、基地局装置Ｂ２、及び、基地局装置Ｂ３のそれぞれと同時に無線通信を行っている。また、移動局装置Ｍ２は、基地局装置Ｂ１のみと無線通信を行っている。このように、無線通信システム１において、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６の状態は、複数の基地局装置と同時に無線通信を行う状態と、自装置が属するセル内の基地局装置（即ち、１つの基地局装置）のみと無線通信を行う状態と、のいずれかである。
【００２６】
本例では、基地局装置Ｂ１は、制御局装置を構成する。なお、本明細書において、制御局装置としての基地局装置Ｂ１は、アンカーポイントとも呼ばれる。
【００２７】
基地局装置Ｂ１の機能は、図２に示したように、送信電力制御部（送信電力制御手段）１１と、送信電力比決定部（送信電力比決定手段）１２と、目標送信電力送信部（目標送信電力送信手段）１３と、を含む。なお、基地局装置Ｂ２及び基地局装置Ｂ３のそれぞれの機能は、基地局装置Ｂ１の機能から送信電力比決定部１２及び目標送信電力送信部１３の機能を除いた機能である。
【００２８】
送信電力制御部１１は、基地局装置Ｂ１が各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を制御する。なお、送信電力制御部１１については後述する。
【００２９】
次に、送信電力比決定部１２について説明する。
ところで、基地局装置Ｂ１は、上位レイヤ（例えば、上位レイヤを構成する上位装置）から、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６に対して予め設定されたターゲットＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を取得する。ターゲットＳＩＮＲは、信号対干渉雑音比の目標値（目標信号対干渉雑音比）である。即ち、ターゲットＳＩＮＲは、移動局装置が受信する無線信号の通信品質が満足すべき通信品質（所要品質、所要通信品質）を表す。
【００３０】
また、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６は、受信した無線信号の受信電力を表すＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）情報を、基地局装置Ｂ２又は基地局装置Ｂ３を介して、或いは、直接に、基地局装置Ｂ１へ送信する。
【００３１】
基地局装置Ｂ１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６からＣＱＩ情報を受信し、当該受信したＣＱＩ情報に基づいてジオメトリを推定する。これによれば、ジオメトリを高い精度にて推定することができる。本例では、基地局装置Ｂ１は、予め設定された期間において受信されたＣＱＩ情報を平均した値に基づいてジオメトリを推定する。
【００３２】
ジオメトリは、基地局装置と移動局装置との間の電波の伝搬状態を表す値である。ジオメトリは、基地局装置と移動局装置との間のチャネルの電力利得であるチャネル電力利得が大きくなるほど大きくなる値を有する。なお、基地局装置Ｂ１は、ジオメトリを上位装置から取得するように構成されていてもよい。
【００３３】
これらの値をベクトル及び行列を用いて以下のように定義する。
今、ｋ番目の移動局装置（ユーザ）のターゲットＳＩＮＲを数式１のようにおく。
【数１】
【００３４】
更に、数式２のように、ターゲットＳＩＮＲベクトルγ＊を定義する。
【数２】
【００３５】
本例では、説明の便宜上、ターゲットＳＩＮＲの例として数式３に示した値を用いる。
なお、この値、及び、移動局装置（ユーザ）の数は、本例で示した値及び数に限定されることはない。
【数３】
【００３６】
ここで、ユーザ２（２番目の移動局装置のユーザ）、及び、ユーザ４（４番目の移動局装置のユーザ）に対するターゲットＳＩＮＲが相対的に大きな値となっている。これは、ユーザ２、及び、ユーザ４がヘビーユーザであることを想定しているためである。ここでは、ユーザ２に対して、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に相当する高次変調を用いている場合を想定し、ユーザ４に対して、６４ＱＡＭに相当する高次変調を用いている場合を想定し、その他のユーザに対して、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）における指数近似を行った場合を想定している。
【００３７】
また、ｉ番目の基地局装置（基地局装置ｉ）と、ｊ番目の移動局装置（移動局装置ｊ）と、の間の電波の伝搬状態を表すジオメトリの平方根を取った値をｈｉｊとおき、数式４に示した行列ＨＨを定義する。また、本例では、説明の便宜上、値ｈｉｊの例として数式４に示した値を用いる。
【数４】
【００３８】
更に、数式３に示したベクトルγｋ＊を用いて、数式５に示したように、ベクトルａを定義する。
【数５】
【００３９】
数式５におけるベクトルｖｋは、数式６に示したように、ｋ番目の移動局装置（ユーザｋ）に対して、ｋ番目の要素のみが「１」であり、それ以外の要素が「０」であるベクトルである。
【数６】
【００４０】
数式５におけるベクトルｕｋは、ｋ番目のユーザ（ユーザｋ）に対する電力配分ベクトルである。電力配分ベクトルｕｋの各要素ｕｉｋは、数式８に示したように、基地局装置ｉから移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比の平方根を取った値である。各基地局装置から、ｋ番目の移動局装置（即ち、ユーザｋ）へ送信する無線信号の送信電力の目標値である目標送信電力の平方根を取った値は、ベクトルｕｋを用いて、数式７により表される。
【数７】
【００４１】
ここで、ｐｋは、移動局装置ｋ（ユーザｋ）へ無線信号を送信する基地局装置のすべての送信電力の総和（合計）である。
【数８】
【００４２】
従って、送信電力制御による受信信号レベルｙは、すべての基地局装置から送信される、すべての移動局装置（ユーザ）への無線信号を考慮に入れると、数式９のように求められる。
【数９】
【００４３】
ここで、ｘｋは、ユーザｋへ送信される無線信号である。ここで、ジオメトリに基づいて算出された行列ＨＨは、位相を表す情報を含んでいない。しかしながら、行列ＨＨは、後述する数式において位相が相殺された状態にて用いられる。従って、問題は生じない。本例では、基地局装置が３つであり、移動局装置が６つである場合を想定しているので、数式９は、数式１０のようになる。
【数１０】
【００４４】
ところで、無線通信システム１は、複数の基地局装置と複数の移動局装置とを含む。従って、他の基地局装置により送信された無線信号が干渉波となることにより、通信品質は劣化する。
【００４５】
ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等の拡散利得を用いる場合、干渉波の影響を低減することができる。この場合、干渉低減率ρを用いて、ユーザｋの干渉成分を考慮したＳＩＮＲγｋは、数式１１のように求められる。干渉低減率ρは、干渉波を低減する程度を表す値である。
【数１１】
【００４６】
ここで、ｎは白色雑音成分を表す。拡散利得がない場合、ρ＝１となる。
次に、最適化を行うために、数式１２に示したように、行列Ｆを定義する。
【数１２】
【００４７】
また、各基地局装置から各移動局装置へ送信される無線信号の送信電力の比の平方根を取った値を表す（即ち、電力配分ベクトルｕｋを要素とする行列）電力配分行列Ｕを、数式１３に示したように定義する。
【数１３】
【００４８】
ここで、Ｋはユーザ（移動局装置）の数（本例では、６）である。これにより、行列Ｆ及びベクトルａは、行列Ｕの関数として表すことができる。
また、各移動局装置（ユーザ）に対する送信電力の総和を要素とするベクトル（送信電力ベクトル）Ｐを、数式１４に示したように定義する。各移動局装置（ユーザ）に対する送信電力の総和は、各基地局装置から当該移動局装置へ送信される無線信号の送信電力（即ち、本例において制御対象となる送信電力）の和である。なお、数式１４は、移動局装置が６つである場合におけるベクトルＰを表す。
【数１４】
【００４９】
以上に示した数式に基づいて、各移動局装置（ユーザ）が受信する無線信号の通信品質を表すＳＩＮＲが、予め設定されたターゲットＳＩＮＲよりも高くなるという条件を表す数式は、数式１５に示したように導出される。
【数１５】
【００５０】
数式１５による系が安定であるか否かを、行列Ｆ（Ｕ）の固有値に基づいて判定することができる。具体的には、行列Ｆ（Ｕ）の最大固有値（固有値の最大値、ペロン根とも呼ばれる）λｍａｘが１未満である場合、系は安定である。一方、行列Ｆ（Ｕ）の最大固有値λｍａｘが１以上である場合、系は不安定である（即ち、発散する）。
【００５１】
なお、本明細書において、行列Ｆ（Ｕ）の最大固有値λｍａｘが１未満であるという条件は、安定条件とも呼ばれる。安定条件は、ジオメトリと、目標信号対干渉雑音比と、各ユーザに対する各基地局装置の送信電力比と、によって構成される行列Ｆ（Ｕ）の固有値に基づく条件である、と言うことができる。
【００５２】
数式１５に基づいて、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３から移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信される無線信号の送信電力の総和を最小とする比（送信電力比）に対応する行列Ｕ＊を、数式１６に示したように求めることができる。
【００５３】
即ち、送信電力比決定部１２は、系が安定である（即ち、安定条件が成立する）範囲において、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３から移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信される無線信号の送信電力の総和を最小とする比（送信電力比）に対応する行列Ｕ＊を算出（決定）する。具体的には、送信電力比決定部１２は、勾配法、又は、内点法等を用いることにより、行列Ｕ＊を算出する。即ち、送信電力比決定部１２は、勾配法、又は、内点法等を用いることにより送信電力比を決定するように構成されている、と言うことができる。
【数１６】
【００５４】
なお、送信電力比決定部１２は、系が安定である範囲において、行列Ｕ＊を算出することができない場合、ターゲットＳＩＮＲベクトルγ＊を変更することが好適である。これにより、送信電力比決定部１２は、系が安定である範囲において、行列Ｕ＊を算出することができる。
【００５５】
このようにして、送信電力比決定部１２は、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６が受信する無線信号の通信品質が、予め設定された所要品質を満足する（移動局装置Ｍ１〜Ｍ６が受信する無線信号の通信品質を予め設定された閾値品質よりも高くする）ように、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれが当該移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定している、と言うことができる。更に、送信電力比決定部１２は、目標信号対干渉雑音比とジオメトリとに基づいて送信電力比を決定している、と言うこともできる。これによれば、送信電力比を適切に決定することができる。
【００５６】
目標送信電力送信部１３は、送信電力比決定部１２により決定された行列Ｕ＊（即ち、送信電力比）に従った目標送信電力を、複数の基地局装置のそれぞれに対して算出（決定）する。目標送信電力送信部１３は、決定した目標送信電力を表す無線信号を、基地局装置Ｂ２，Ｂ３のそれぞれへ送信する。
【００５７】
送信電力制御部１１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する。
【００５８】
次に、図３に示したシーケンス図を参照しながら、無線通信システム１の作動について説明する。
【００５９】
先ず、基地局装置Ｂ１は、数式１６に基づいて、安定条件が成立する範囲において、複数の基地局装置のそれぞれが移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように送信電力比を決定する（ステップＳ１０１）。具体的には、基地局装置Ｂ１は、行列Ｕ＊を算出する。
【００６０】
次いで、基地局装置Ｂ１は、算出した行列Ｕ＊と、数式１７と、に基づいて送信電力ベクトルＰを算出する。
【数１７】
【００６１】
ｐｋは、各基地局装置から移動局装置（ユーザ）ｋへ送信される無線信号の送信電力の和である。そして、基地局装置Ｂ１は、算出された送信電力ベクトルＰと、数式１８と、に基づいて、決定した送信電力比に従った目標送信電力の平方根を取った値を決定する（ステップＳ１０２）。
【数１８】
【００６２】
そして、基地局装置Ｂ１は、目標送信電力の平方根を取った値を二乗することにより、目標送信電力を算出する。次いで、基地局装置Ｂ１は、移動局装置毎に算出した目標送信電力を、各基地局装置Ｂ２，Ｂ３へ送信する（ステップＳ１０３）。具体的には、基地局装置Ｂ１は、基地局装置Ｂ２へ、移動局装置ｋに対する目標送信電力（ｕ２ｋ）２・ｐｋを送信する。また、基地局装置Ｂ１は、基地局装置Ｂ３へ、移動局装置ｋに対する目標送信電力（ｕ３ｋ）２・ｐｋを送信する。
【００６３】
各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３の送信電力制御部１１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を、基地局装置Ｂ１により決定された目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する（ステップＳ１０４ａ〜Ｓ１０４ｃ）。
【００６４】
具体的には、基地局装置Ｂ１の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ１ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。同様に、基地局装置Ｂ２の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ２ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。同様に、基地局装置Ｂ３の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ３ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。
【００６５】
このようにして、第１実施形態に係る無線通信システム１は、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
次に、この無線通信システム１に係る基地局装置が消費する電力の総和を、他の無線通信システムと比較して示す。
【００６６】
第１の比較例は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）方式に従った無線通信システムにおけるＣＯＭＰ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）である。第２の比較例は、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に従った無線通信システムにおけるソフトハンドオーバーである。シミュレーションに用いたパラメータは、上述した値である。シミュレーションによって算出された、すべての基地局装置が消費する送信電力の和（全基地局装置の総送信電力）を表１に示す。
【表１】
【００６７】
このように、第１実施形態に係る無線通信システム１に係る、全基地局装置の総送信電力は、第１の比較例、及び、第２の比較例に係る無線通信システムよりも小さい。即ち、第１実施形態に係る無線通信システム１は、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
【００６８】
更に、第１実施形態に係る無線通信システム１によれば、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３の送信電力の総和を、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６が受信する無線信号の品質が所要品質を満足する範囲において可能な限り小さくすることができる。この結果、無線通信システム１の消費電力を小さくすることができる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る無線通信システムについて説明する。第２実施形態に係る無線通信システムは、上記第１実施形態に係る無線通信システムに対して、複数の基地局装置のそれぞれが移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように送信電力比を決定する点において相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。
【００７０】
第２実施形態に係る複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３は、図４に示したように、バックホールリンクＢＬを介して、互いに無線通信可能に接続されている。各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３は、他の基地局装置へ、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の基となるデータ（共有データ）を表す無線信号を送信する。
【００７１】
無線通信システム１は、基地局装置間の通信に係る送信電力制御として、長区間の集中制御を行うとともに、基地局装置と移動局装置との間の通信に係る送信電力制御として、短区間の分散制御を行う。
【００７２】
第２実施形態に係る送信電力比決定部１２は、数式１６に代えて、数式１９を用いることにより、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３から移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信される無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータ（共有データ）を当該複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する（本例では、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３が他の基地局装置へ送信する）無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とする比（送信電力比）に対応する行列Ｕ＊を求めることができる。
【００７３】
即ち、送信電力比決定部１２は、系が安定である範囲において、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３から移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信される無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とする比（送信電力比）に対応する行列Ｕ＊を算出（決定）する。具体的には、送信電力比決定部１２は、勾配法、又は、内点法等を用いることにより、行列Ｕ＊を算出する。
【数１９】
【００７４】
ここで、ＰＢ（Ｕ）は、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信される、共有データを表す無線信号の送信電力を要素とするベクトル（バックホール送信電力ベクトル）である。送信電力比決定部１２は、バックホール送信電力ベクトルＰＢ（Ｕ）を、下記のように算出する。
【００７５】
ところで、基地局装置間で送受信される共有データのシンボルあたりのビット数を要素とする供給ビット数ベクトルＢは、数式２０のように表される。
【数２０】
【００７６】
ここで、行列Ｔは、接続行列と呼ばれる。接続行列Ｔの要素であるｔｋ（ａ，ｂ）は、移動局装置ｋへ送信される無線信号の基となる共有データを、基地局装置ａから基地局装置ｂへ送信するための接続が有効（アクティブ）である場合に「１」に設定され、当該接続が無効（インアクティブ）である場合に「０」に設定される。
また、ベクトルｂは、各移動局装置に対する共有データのシンボルあたりのビット数を要素とするベクトルである。
【００７７】
従って、供給ビット数ベクトルＢは、数式２１のように求められる。ここで、供給ビット数ベクトルＢの１番目の要素は、基地局装置Ｂ１から基地局装置Ｂ２へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。同様に、供給ビット数ベクトルＢの２番目の要素は、基地局装置Ｂ１から基地局装置Ｂ３へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。
【００７８】
また、供給ビット数ベクトルＢの３番目の要素は、基地局装置Ｂ２から基地局装置Ｂ３へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。同様に、供給ビット数ベクトルＢの４番目の要素は、基地局装置Ｂ２から基地局装置Ｂ１へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。
【００７９】
また、供給ビット数ベクトルＢの５番目の要素は、基地局装置Ｂ３から基地局装置Ｂ１へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。同様に、供給ビット数ベクトルＢの６番目の要素は、基地局装置Ｂ３から基地局装置Ｂ２へ送信される共有データのシンボルあたりのビット数である。
【数２１】
【００８０】
送信電力比決定部１２は、共有データを複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力と、当該共有データのシンボルあたりのビット数と、の関係を指数関数により近似することにより、バックホール送信電力ベクトルＰＢ（Ｕ）を算出する。これによれば、送信電力比を適切に決定することができる。
【００８１】
本例では、送信電力比決定部１２は、共有データのシンボルあたりのビット数が２だけ増える毎に、送信電力が４倍されるように、数式２２に示したように、バックホール送信電力ベクトルＰＢ（Ｕ）を算出する。ここで、ｄは、送信電力の基本値としての基本送信電力である。
【数２２】
【００８２】
従って、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信される、共有データを表す無線信号の送信電力の総和である、バックホール総送信電力Ｐｂａｌｌは、数式２３のように求められる。
【数２３】
【００８３】
本例では、バックホール総送信電力Ｐｂａｌｌは、数式２４に示したように算出される。
【数２４】
【００８４】
なお、無線通信システム１は、共有データを蓄積する送信バッファに蓄積されたデータ量に応じて、自律的に変調多値数を変更することにより、共有データを複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力を制御するように構成されていてもよい。この場合、送信電力を変更するための指示、又は、変調多値数を変更するための指示は不要である。
【００８５】
また、無線通信システム１は、共有データを複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力、又は、当該無線信号におけるシンボルあたりのビット数を、共有データを蓄積する送信バッファに蓄積されたデータ量に応じて制御するように構成されることが好適である。
【００８６】
目標送信電力送信部１３は、送信電力比決定部１２により決定された行列Ｕ＊（即ち、送信電力比）に従った目標送信電力を、複数の基地局装置のそれぞれに対して算出（決定）する。目標送信電力送信部１３は、決定した目標送信電力を表す無線信号を、基地局装置Ｂ２，Ｂ３のそれぞれへ送信する。
【００８７】
送信電力制御部１１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する。
【００８８】
次に、図５に示したシーケンス図を参照しながら、無線通信システム１の作動について説明する。
【００８９】
先ず、基地局装置Ｂ１は、数式１９に基づいて、安定条件が成立する範囲において、複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれが移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となる共有データを当該複数の基地局装置Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように送信電力比を決定する（ステップＳ２０１）。具体的には、基地局装置Ｂ１は、行列Ｕ＊を算出する。
【００９０】
次いで、基地局装置Ｂ１は、算出した行列Ｕ＊と、数式１７と、に基づいて送信電力ベクトルＰを算出する。そして、基地局装置Ｂ１は、算出された送信電力ベクトルＰと、数式１８と、に基づいて、決定した送信電力比に従った目標送信電力の平方根を取った値を決定する（ステップＳ２０２）。
【００９１】
そして、基地局装置Ｂ１は、目標送信電力の平方根を取った値を二乗することにより、目標送信電力を算出する。次いで、基地局装置Ｂ１は、移動局装置毎に算出した目標送信電力を、各基地局装置Ｂ２，Ｂ３へ送信する（ステップＳ２０３）。具体的には、基地局装置Ｂ１は、基地局装置Ｂ２へ、移動局装置ｋに対する目標送信電力（ｕ２ｋ）２・ｐｋを送信する。また、基地局装置Ｂ１は、基地局装置Ｂ３へ、移動局装置ｋに対する目標送信電力（ｕ３ｋ）２・ｐｋを送信する。
【００９２】
各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３の送信電力制御部１１は、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を、基地局装置Ｂ１により決定された目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する（ステップＳ２０４ａ〜Ｓ２０４ｃ）。
【００９３】
具体的には、基地局装置Ｂ１の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ１ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。同様に、基地局装置Ｂ２の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ２ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。同様に、基地局装置Ｂ３の送信電力制御部１１は、移動局装置ｋへ送信する無線信号の送信電力を、目標送信電力（ｕ３ｋ）２・ｐｋに一致させるように、当該送信電力を制御する。
【００９４】
このようにして、第２実施形態に係る無線通信システム１は、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
次に、この無線通信システム１が消費する電力の総和を、他の無線通信システムと比較して示す。
【００９５】
比較例は、複数の基地局装置のそれぞれが移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように送信電力比を決定する無線通信システムである。シミュレーションによって算出された、全基地局装置の総送信電力、及び、システムの総送信電力を表２に示す。
【表２】
【００９６】
ここで、全基地局装置の総送信電力は、すべての基地局装置が移動局装置へ無線信号を送信するために消費する送信電力の和である。また、システムの総送信電力は、すべての基地局装置が移動局装置へ無線信号を送信するために消費する送信電力の和と、すべての基地局装置が他の基地局装置へ無線信号を送信するために消費する送信電力の和と、の和である。
【００９７】
このように、第２実施形態に係る無線通信システム１に係る全基地局装置の総送信電力は、比較例に係る無線通信システムよりも大きい。しかしながら、第２実施形態に係る無線通信システム１に係るシステムの総送信電力は、比較例に係る無線通信システムよりも小さい。即ち、第２実施形態に係る無線通信システム１は、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力をより一層小さくすることができる。
【００９８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る無線通信システムについて説明する。第３実施形態に係る無線通信システムは、上記第１実施形態又は上記第２実施形態に係る無線通信システムに対して、各基地局装置が、移動局装置へ送信する無線信号の送信電力を目標送信電力へ徐々に近づけるように、当該送信電力を制御する逐次送信電力制御を行う点において相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。
【００９９】
上述したように、安定条件が成立している場合、数式２５が成立する。
【数２５】
【０１００】
この場合、数式２６に示した関係が成立する。
【数２６】
【０１０１】
更に、数式２６に基づいて数式２７が導出される。
【数２７】
【０１０２】
ここで、送信電力ベクトルＰ＊（Ｕ）は、送信電力を最小とする最適値である。即ち、無線通信システム１は、時刻ｉに対して、数式２８に示したように、逐次的な送信電力制御（逐次送信電力制御）を行うことによって、各基地局装置の送信電力を最適値に近づけることができる。
【数２８】
【０１０３】
数式２８におけるｋ行目の要素に基づいて数式２９が導出される。
【数２９】
【０１０４】
送信電力制御部１１は、数式２９に基づいて、各移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を制御する。具体的には、送信電力制御部１１は、ＳＩＮＲγｋ（ｉ）がターゲットＳＩＮＲγｋ＊よりも小さい場合、送信電力を増加させ、一方、ＳＩＮＲγｋ（ｉ）がターゲットＳＩＮＲγｋ＊よりも大きい場合、送信電力を減少させる。即ち、数式２９に基づく制御は、ＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）コマンドによる制御に対応している。
【０１０５】
また、送信電力制御部１１は、数式２９に代えて、数式３０を用いることにより、送信電力を制御するように構成されていてもよい。なお、下記の数式３０〜３２は、デシベル（ｄＢ）にて表記されている。
【数３０】
【０１０６】
ここで、ＰＴＰＣ１（ｉ）は、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６から受信したＴＰＣコマンドに基づく制御量である。本例では、数式３１に示したように、ＰＴＰＣ１（ｉ）は、ＴＰＣコマンドが表す値ＴＰＣ（ｉ）が「１」である場合に、＋ΔＴＰＣ１に設定され、ＴＰＣコマンドが表す値ＴＰＣ（ｉ）が「０」である場合に、−ΔＴＰＣ１に設定される。ここで、ΔＴＰＣ１は、ＰＴＰＣ１に対して予め設定されたステップ値（ステップサイズ）である。
【数３１】
【０１０７】
また、ＰＴＰＣ２（ｉ）は、送信電力比決定部１２により決定された送信電力比に基づく制御量である。本例では、ＰＴＰＣ２（ｉ）は、数式３２に示したように、求められる。
【数３２】
【０１０８】
ここで、Ｐｒｅｆは、リファレンス電力である。送信電力制御部１１は、リファレンス電力Ｐｒｅｆとして、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力を用いる。また、ΔＴＰＣ２は、ＰＴＰＣ２に対して予め設定されたステップ値（ステップサイズ）である。また、Ｐｍａｘは，ＰＴＰＣ２（ｉ）の大きさ（絶対値）の上限として予め設定された値である。更に、ｓｉｇｎ｛Ｘ｝は、変数Ｘが正の値である場合に「＋１」を戻り値とし、変数Ｘが負の値である場合に「−１」を戻り値とする関数である。
【０１０９】
送信電力制御部１１が数式２９又は数式３０に基づいて送信電力を制御することにより、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３が移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力は、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力へ徐々に近づく。そして、十分に長い時間が経過した後、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３が移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力は、目標送信電力送信部１３により決定された目標送信電力に一致（収束）する。
【０１１０】
このように、送信電力制御部１１は、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力を目標送信電力Ｐｒｅｆへ徐々に近づけるように、当該送信電力を制御する逐次送信電力制御を行う、と言うことができる。更に、送信電力制御部１１は、移動局装置Ｍ１〜Ｍ６へ送信する無線信号の送信電力Ｐｋ（ｉ）と目標送信電力Ｐｒｅｆとの差と、予め設定されたステップ値ΔＴＰＣ２と、に基づいて当該送信電力の変更量ＰＴＰＣ１（ｉ）＋ＰＴＰＣ２（ｉ）を決定し、当該決定した変更量だけ当該送信電力を変更する、と言うことができる。
【０１１１】
なお、送信電力制御部１１は、目標送信電力に基づいてステップ値ΔＴＰＣ２を変更するように構成されていてもよい。これによれば、送信電力が目標送信電力に十分に近づくまでに要する時間を短くすることができる。
【０１１２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る無線通信システムについて図６を参照しながら説明する。
第４実施形態に係る無線通信システム１００は、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含むシステムである。
【０１１３】
更に、この無線通信システム１００は、上記移動局装置が受信する無線信号の通信品質が、予め設定された所要品質を満足するように、上記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定部（送信電力比決定手段）１０１を備える。
【０１１４】
これによれば、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
【０１１５】
この場合、上記送信電力比決定手段は、上記複数の基地局装置のそれぞれが上記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように上記送信電力比を決定することが好適である。
【０１１６】
これによれば、複数の基地局装置の送信電力の総和を、移動局装置が受信する無線信号の品質が所要品質を満足する範囲において可能な限り小さくすることができる。この結果、無線通信システムの消費電力を小さくすることができる。
【０１１７】
以上、上記実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成及び詳細に、本願発明の範囲内において当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。例えば、上記各実施形態の変形例に係る無線通信システムは、基地局装置以外の装置（例えば、上位装置）を制御局装置として含んでいてもよい。
【０１１８】
なお、上記各実施形態において、基地局装置Ｂ１〜Ｂ３の各機能は、回路等のハードウェアにより実現されていた。ところで、各基地局装置Ｂ１〜Ｂ３は、処理装置と、プログラム（ソフトウェア）を記憶する記憶装置と、を備えるとともに、処理装置がそのプログラムを実行することにより、各機能を実現するように構成されていてもよい。この場合、プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。例えば、記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、及び、半導体メモリ等の可搬性を有する媒体である。
【０１１９】
また、上記実施形態の他の変形例として、上述した実施形態及び変形例の任意の組み合わせが採用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む移動通信システム等に適用可能である。
【０１２１】
＜付記＞
（付記１）
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムであって、
前記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、前記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える無線通信システム。
【０１２２】
これによれば、移動局装置が受信する無線信号の品質の低下を防止しながら、消費電力を小さくすることができる。
【０１２３】
（付記２）
付記１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定する無線通信システム。
【０１２４】
これによれば、複数の基地局装置の送信電力の総和を、移動局装置が受信する無線信号の品質が所要品質を満足する範囲において可能な限り小さくすることができる。この結果、無線通信システムの消費電力を小さくすることができる。
【０１２５】
（付記３）
付記１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定する無線通信システム。
【０１２６】
ところで、複数の基地局装置のそれぞれが同時に移動局装置へ無線信号を送信する場合、当該無線信号の基となるデータを複数の基地局装置のそれぞれへ送信する必要がある。従って、このデータが無線信号により送信される場合には、この無線信号を送信するための送信電力が消費される。そこで、上記のように無線通信システムを構成することにより、無線通信システムの消費電力をより一層小さくすることができる。
【０１２７】
（付記４）
付記１乃至付記３のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記複数の基地局装置のそれぞれは、前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力を、前記決定された送信電力比に従った目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する送信電力制御手段を備える無線通信システム。
【０１２８】
（付記５）
付記１乃至付記４のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記通信品質は、信号対干渉雑音比であり、
前記所要品質は、信号対干渉雑音比の目標値である目標信号対干渉雑音比であり、
前記送信電力比決定手段は、前記目標信号対干渉雑音比と、前記基地局装置と前記移動局装置との間のチャネルの電力利得であるチャネル電力利得が大きくなるほど大きくなる値を有するジオメトリと、に基づいて前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【０１２９】
ところで、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ；Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）は、通信品質をよく表す。また、ＳＩＮＲとジオメトリとは、強い相関を有する。従って、上記構成によれば、送信電力比を適切に決定することができる。
【０１３０】
（付記６）
付記１乃至付記５のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、予め設定された安定条件が成立する範囲において、前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【０１３１】
（付記７）
付記６に記載の無線通信システムであって、
前記安定条件は、前記ジオメトリと、前記目標信号対干渉雑音比と、各ユーザに対する各基地局装置の送信電力比と、によって構成される行列の固有値に基づく条件である無線通信システム。
【０１３２】
（付記８）
付記１乃至付記７のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記移動局装置が受信した無線信号の受信電力を表すＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）情報を当該移動局装置から受信し、当該受信したＣＱＩ情報に基づいて前記ジオメトリを推定するように構成された無線通信システム。
【０１３３】
ところで、ＣＱＩ情報と、ジオメトリと、は強い相関を有する。従って、上記構成によれば、ジオメトリを高い精度にて推定することができる。
【０１３４】
（付記９）
付記４乃至付記８のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力制御手段は、前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力を前記目標送信電力へ徐々に近づけるように、当該送信電力を制御する逐次送信電力制御を行う無線通信システム。
【０１３５】
（付記１０）
付記９に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力制御手段は、前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力と前記目標送信電力との差と、予め設定されたステップ値と、に基づいて当該送信電力の変更量を決定し、当該決定した変更量だけ当該送信電力を変更するように構成された無線通信システム。
【０１３６】
（付記１１）
付記１乃至付記１０のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記複数の基地局装置のそれぞれに対して、前記決定された送信電力比に従った目標送信電力を決定し、当該決定した目標送信電力を表す無線信号を当該基地局装置へ送信する目標送信電力送信手段を備える無線通信システム。
【０１３７】
（付記１２）
付記１１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段及び前記目標送信電力送信手段を備える制御局装置を含む無線通信システム。
【０１３８】
（付記１３）
付記１２に記載の無線通信システムであって、
前記制御局装置は、基地局装置である無線通信システム。
【０１３９】
（付記１４）
付記３乃至付記１３のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記基地局装置が前記移動局装置へ送信する無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力と、当該無線信号における送信シンボル当たりの送信ビット数と、の関係を指数関数により近似することにより、前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【０１４０】
ところで、基地局装置が移動局装置へ送信する無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力と、当該無線信号における送信シンボル当たりの送信ビット数と、の関係は、指数関数によりよく表される。従って、上記構成によれば、送信電力比を適切に決定することができる。
【０１４１】
（付記１５）
付記３乃至付記１４のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記基地局装置が前記移動局装置へ送信する無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力、又は、当該無線信号におけるシンボルあたりのビット数を、当該データを蓄積する送信バッファに蓄積されたデータ量に応じて制御するように構成された無線通信システム。
【０１４２】
（付記１６）
付記１乃至付記１５のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、勾配法、又は、内点法を用いることにより前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【０１４３】
（付記１７）
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムに適用され、
前記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、前記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する、無線通信方法。
【０１４４】
（付記１８）
付記１７に記載の無線通信方法であって、
前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定する、無線通信方法。
【０１４５】
（付記１９）
付記１７に記載の無線通信方法であって、
前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定する、無線通信方法。
【０１４６】
（付記２０）
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える制御局装置。
【０１４７】
（付記２１）
付記２０に記載の制御局装置であって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定する制御局装置。
【０１４８】
（付記２２）
付記２０に記載の制御局装置であって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定する制御局装置。
【０１４９】
（付記２３）
制御局装置に、
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を実現させるためのプログラム。
【０１５０】
（付記２４）
付記２３に記載のプログラムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定するプログラム。
【０１５１】
（付記２５）
付記２３に記載のプログラムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定するプログラム。
【符号の説明】
【０１５２】
１ 無線通信システム
１１ 送信電力制御部
１２ 送信電力比決定部
１３ 目標送信電力送信部
１００ 無線通信システム
１０１ 送信電力比決定部
Ｂ１〜Ｂ３ 基地局装置
Ｍ１〜Ｍ６ 移動局装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムであって、
前記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、前記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定する無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定する無線通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記複数の基地局装置のそれぞれは、前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力を、前記決定された送信電力比に従った目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する送信電力制御手段を備える無線通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記通信品質は、信号対干渉雑音比であり、
前記所要品質は、信号対干渉雑音比の目標値である目標信号対干渉雑音比であり、
前記送信電力比決定手段は、前記目標信号対干渉雑音比と、前記基地局装置と前記移動局装置との間のチャネルの電力利得であるチャネル電力利得が大きくなるほど大きくなる値を有するジオメトリと、に基づいて前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、予め設定された安定条件が成立する範囲において、前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載の無線通信システムであって、
前記安定条件は、前記ジオメトリと、前記目標信号対干渉雑音比と、各ユーザに対する各基地局装置の送信電力比と、によって構成される行列の固有値に基づく条件である無線通信システム。
【請求項８】
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムに適用され、
前記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、前記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する、無線通信方法。
【請求項９】
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える制御局装置。
【請求項１０】
制御局装置に、
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を実現させるためのプログラム。
【請求項１】
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムであって、
前記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、前記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和を最小とするように前記送信電力比を決定する無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、前記複数の基地局装置のそれぞれが前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の総和と、当該無線信号の基となるデータを当該複数の基地局装置のそれぞれへ送信する無線信号の送信電力の総和と、の和を最小とするように前記送信電力比を決定する無線通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記複数の基地局装置のそれぞれは、前記移動局装置へ送信する無線信号の送信電力を、前記決定された送信電力比に従った目標送信電力に一致させるように、当該送信電力を制御する送信電力制御手段を備える無線通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記通信品質は、信号対干渉雑音比であり、
前記所要品質は、信号対干渉雑音比の目標値である目標信号対干渉雑音比であり、
前記送信電力比決定手段は、前記目標信号対干渉雑音比と、前記基地局装置と前記移動局装置との間のチャネルの電力利得であるチャネル電力利得が大きくなるほど大きくなる値を有するジオメトリと、に基づいて前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記送信電力比決定手段は、予め設定された安定条件が成立する範囲において、前記送信電力比を決定するように構成された無線通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載の無線通信システムであって、
前記安定条件は、前記ジオメトリと、前記目標信号対干渉雑音比と、各ユーザに対する各基地局装置の送信電力比と、によって構成される行列の固有値に基づく条件である無線通信システム。
【請求項８】
移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置を含む無線通信システムに適用され、
前記移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、前記複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する、無線通信方法。
【請求項９】
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を備える制御局装置。
【請求項１０】
制御局装置に、
移動局装置が受信する無線信号の通信品質を、予め設定された所要品質を満足するように、当該移動局装置と同時に無線通信を行う複数の基地局装置のそれぞれが当該移動局装置へ送信する無線信号の送信電力の比である送信電力比を決定する送信電力比決定手段を実現させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１３５３１３（Ｐ２０１１−１３５３１３Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９２７７３（Ｐ２００９−２９２７７３）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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