無線通信装置および制御方法
【課題】各ＣＣ（Component Carrier）で通信が独立して行なわれる場合でも、通信に誤りが生じることを防ぐ。
【解決手段】複数のシステム周波数帯域を用い、システム周波数帯域毎に送信データに対する送信電力を制御して、送信データの送信を行なう無線通信装置であって、前記複数のシステム周波数帯域を使用して同時にデータを送信するときの最大送信電力が、一つのシステム周波数帯域を使用してデータを送信するときの送信電力よりも低くなるように低減量を設定し、該設定した低減量を用いて、前記システム周波数帯域毎の送信電力の総和が前記最大送信電力を超えないように、前記システム周波数帯域毎の送信電力を制御する送信電力制御部を備える。
【解決手段】複数のシステム周波数帯域を用い、システム周波数帯域毎に送信データに対する送信電力を制御して、送信データの送信を行なう無線通信装置であって、前記複数のシステム周波数帯域を使用して同時にデータを送信するときの最大送信電力が、一つのシステム周波数帯域を使用してデータを送信するときの送信電力よりも低くなるように低減量を設定し、該設定した低減量を用いて、前記システム周波数帯域毎の送信電力の総和が前記最大送信電力を超えないように、前記システム周波数帯域毎の送信電力を制御する送信電力制御部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の通信方式を切り替えて無線通信を行なう技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている無線通信技術においては、一般的に、アップリンク（上りまたは上りリンクとも呼称する。）とは、セルラ通信などにおいて、基地局装置と移動局装置とが通信を行なう際、移動局装置から基地局装置へデータを送信する回線を意味する。このアップリンクにおいて、基地局装置では、様々な移動局装置からの信号を同時に受信する。そのため受信電力が等しければ受信処理が容易になり、また、受信特性も優れる。これを実現するために、移動局装置が送信する信号の送信電力を制御するシステムが導入されており、これを送信電力制御（ＴＰＣ：Transmit Power Control）と呼ぶ。
【０００３】
３Ｇ（第３世代）の携帯電話で使用されている通信方式はＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）であり、複数の移動局装置は使用する符号を異にし、同じ周波数を用いて基地局装置に同時にアクセスするため、一般的に精度の高く、高速なＴＰＣが必要とされる。一方、次世代（３．９Ｇ）の携帯電話の規格では、アップリンクの通信方式としてＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭＡ（Discrete Fourier Transform-Spread-Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が使用される予定であり、ＣＤＭＡで使用されるＴＰＣのように高精度、高速のＴＰＣは必要とされていないが、隣接基地局装置への干渉量を適切に制御する目的でＴＰＣが仕様化されている（非特許文献１）。
【０００４】
ＴＰＣ方法として大きく分けて２つあり、それぞれオープンループ、クローズドループと呼称される。アップリンクでＴＰＣを使用することを想定し簡単に説明すると、オープンループのＴＰＣとは、移動局装置が移動局装置の判断で送信電力を制御するものであり、クローズドループとは基地局装置からの指示により送信電力を制御するものである。
【０００５】
オープンループには、基地局装置が送信している送信電力と実際移動局装置が受信した受信電力から信号の減衰量を推定し、推定した減衰量と基地局装置で必要となる受信電力から移動局装置の送信電力を決定する方法がある。一方、クローズドループには、基地局装置において受信電力を測定し、過不足を通知する方法や、送信される信号の誤り率などから、移動局装置の送信電力の増減を通知する方法がある。
【０００６】
さらに、次々世代（４Ｇ）では、３．９Ｇで仕様化したシステムを、複数の異なる帯域で並列に使用して１つのシステムとするＣａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎという技術が検討されている。この技術により単純にスループットを向上できるといったメリットがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】３ｇｐｐ ｔｓ ３６．２１３ ｖ８．５．０ ５．１章
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
３．９Ｇでは、端末（移動局）は送信電力を次式で示されるようなパラメータで決定する。
（送信電力）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力、ＯｐＴｘ＋ＣｌＴｘ｝…（１）
式（１）において、ＯｐＴｘは、各端末が基地局からの伝搬路損などを基に決定する値であり、ＣｌＴｘは基地局から制御チャネル等を用いて通知される値である。また、Ｍｉｎ｛Ｘ、Ｙ｝は最小値を選択する関数である。３．９Ｇの場合、端末が使用する帯域幅は可変であるため、ＯｐＴｘは帯域幅にも依存して変更される。
【０００９】
一方、４Ｇで検討されているＣａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎは、３．９Ｇで仕様化したシステムが複数使用される。また、システムを構成する１つの３．９ＧのシステムをＣＣ（Component Carrier）と呼称するが、各ＣＣは、互いに独立して制御される場合がある。このようなシステムにおいて、式（１）で送信電力を決定すると送信電力が最大送信電力に近い値で設定されている場合がある。この場合、さらに他のＣＣで送信要求がされることによって、式（１）の後者のパラメータＯｐｔｘ＋ＣｌＴｘが最大送信電力を越えてしまう。そして、端末の能力の限界である最大送信電力に送信電力が設定されるため、各ＣＣで十分な送信電力を得ることができなくなり、結果として基地局でのＣＣ毎の受信電力が低下し、通信に誤りが生じるといった問題が生じることが考えられる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、各ＣＣ（Component Carrier）で通信が独立して行なわれる場合でも、通信に誤りが生じることを防ぐことができる無線通信装置および制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信システムは、無線送信装置と無線受信装置とが複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう無線通信システムであって、前記無線送信装置は、送信データに対して前記システム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、更に、前記各システム周波数帯域で送信できる最大送信電力を異にする制御が可能であることを特徴とすることを特徴としている。
【００１２】
このように、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、更に、各システム周波数帯域で送信できる最大送信電力を異にする制御が可能であるので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。
【００１３】
（２）また、本発明の無線通信システムは、前記各システム周波数帯域に優先順位を設定し、前記優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定することを特徴としている。
【００１４】
このように、優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定するので、優先的に送信電力が割り当てられたシステム周波数帯域における通信性能を確保しつつ、複数のシステム周波数帯域を用いた広帯域通信を行なうことができ、効率の高い通信を実現することが可能となる。
【００１５】
（３）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、前記システム周波数帯域毎で通信に使用される帯域幅に応じて設定されることを特徴としている。
【００１６】
複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう場合、使用するＲＢ（Resource Block）数が少ないシステム周波数帯域に優先的に送信電力を割り当てると、使用するＲＢ数が多いシステム周波数帯域では、誤りが発生し、再送をしなければならなくなる。すなわち、多くのＲＢが次の送信機会で使用されることとなり、通信効率が非常に悪くなることとなる。本発明によれば、優先順位は、システム周波数帯域毎で通信に使用される帯域幅に応じて設定されるので、例えば、システム周波数帯域毎にＲＢ数が異なる場合は、使用するＲＢ数がより多いシステム周波数帯域の通信に対して優先的に送信電力を割り当てることによって、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００１７】
（４）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）通信を行なうか否かに応じて設定されることを特徴としている。
【００１８】
ＭＩＭＯにおいて、各ストリームに一括の誤り訂正符号化を行なった場合、すなわち、コードワード数が１である場合、いずれかのアンテナから送信されるストリームに誤りが生ずると、他のすべてのデータにも誤りが生じてしまい、一度に多数のデータを消失することとなる。本発明によれば、優先順位は、ＭＩＭＯ通信を行なうか否かに応じて設定されるので、例えば、ＭＩＭＯを行なわないシステム周波数帯域よりもＭＩＭＯを行なうシステム周波数帯域に対して優先的に送信電力を割り当てることによって、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００１９】
（５）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、ＭＩＭＯのランクに応じて設定されることを特徴としている。
【００２０】
ＭＩＭＯにおいて、各ストリームに一括の誤り訂正符号化を行なった場合、すなわち、コードワード数が１である場合、いずれかのアンテナから送信されるストリームに誤りが生ずると、他のすべてのデータにも誤りが生じてしまい、一度に多数のデータを消失することとなる。本発明によれば、優先順位は、ＭＩＭＯのＲａｎｋに応じて設定されるので、例えば、Ｒａｎｋの高いＭＩＭＯを行なうシステム周波数帯域に対して優先的に送信電力を割り当てることによって、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００２１】
（６）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、前記システム周波数帯域の帯域幅に応じて設定されることを特徴としている。
【００２２】
複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう場合、複数の帯域幅を有する無線受信装置が、受信可能な帯域幅に合わせていずれかのシステム周波数帯域を利用することが想定される。このような場合、帯域幅が狭いシステム周波数帯域で送信電力が割り当てられないことで再送が発生すると、その帯域にしか接続できない無線受信装置に大きな影響を及ぼすこととなる。本発明によれば、優先順位は、システム周波数帯域の帯域幅に応じて設定されるので、例えば、システム周波数帯域の帯域幅が狭い順に送信電力を設定することによって、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００２３】
（７）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、再送回数に応じて設定されることを特徴としている。
【００２４】
複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう場合、各システム周波数帯域間で独立にスケジューリングを行なっていると、複数回目（ｎ回目）の再送データや初送データが、同時に異なるシステム周波数帯域で送信されるケースが想定される。本発明によれば、優先順位は、再送回数に応じて設定されるので、初送データよりも再送データを優先し、また、再送データ同士では、再送回数の大きな再送データを送信するシステム周波数帯域に優先的にデータを割り当てることによって、タイムアウトによりデータが消失することを防ぐことが可能となる。
【００２５】
（８）また、本発明の無線通信システムは、前記無線送信装置の最大送信電力、および同時に使用するシステム周波数帯域の数に基づいて、送信データに対して前記システム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうことを特徴としている。
【００２６】
各システム周波数帯域内ではＰＡＰＲ特性が良好であったとしても、複数のシステム周波数帯域を使用することによって、マルチキャリア信号を送信する場合と同様に、ＰＡＰＲ特性が劣化するという問題が生ずる。本発明によれば、無線送信装置の最大送信電力のみならず、同時に使用するシステム周波数帯域の数に基づいて、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうので、通信方式の特性が変わることによる送信電力制御への影響を抑えることが可能となる。
【００２７】
（９）また、本発明の無線送信装置は、複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう無線通信システムに適用される無線送信装置であって、送信データに対して前記システム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、周波数帯域単位で異なる最大送信電力を設定する送信電力制御部と、前記システム周波数帯域を用いて送信データを無線送信する送信部と、を備えることを特徴としている。
【００２８】
このように、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、周波数帯域単位で異なる最大送信電力を設定するので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。
【００２９】
（１０）また、本発明の無線送信装置において、前記送信電力制御部は、前記各システム周波数帯域に優先順位を設定し、前記優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定することを特徴としている。
【００３０】
このように、優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定するので、優先的に送信電力が割り当てられたシステム周波数帯域における通信性能を確保しつつ、複数のシステム周波数帯域を用いた広帯域通信を行なうことができ、効率の高い通信を実現することが可能となる。
【００３１】
（１１）また、本発明の無線送信方法は、無線送信装置と無線受信装置とが複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう無線通信システムの無線送信方法であって、送信電力制御部において、送信データに対して前記システム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうステップと、前記システム周波数帯域単位で異なる最大送信電力を設定するステップと、送信部において、前記システム周波数帯域を用いて送信データを無線送信するステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。
【００３２】
このように、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、システム周波数帯域単位で異なる最大送信電力を設定するので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。
【００３３】
（１２）また、本発明の無線送信方法において、前記送信電力制御を行なうステップでは、前記各システム周波数帯域に優先順位を設定し、前記優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定することを特徴としている。
【００３４】
このように、優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定するので、優先的に送信電力が割り当てられたシステム周波数帯域における通信性能を確保しつつ、複数のシステム周波数帯域を用いた広帯域通信を行なうことができ、効率の高い通信を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、無線送信装置の最大送信電力に基づいて、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅａｇｔｉｏｎの概念を示す図である。
【図２】ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下、移動局装置から基地局装置へデータを送信するアップリンクを用いて説明するが、基地局装置から移動局装置へデータを送信するダウンリンクにも当然適用可能である。まず、Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅａｇｔｉｏｎ（以下、単に「ＣＡ」と呼称する。）について説明する。図１は、ＣＡの概念を示す図である。図１では、３つのシステム周波数帯域をＣＡして使用する場合を示している。各システム周波数帯域は、制御チャネル帯域Ｃとデータチャネル帯域Ｄとから構成され、制御チャネル帯域Ｃはデータチャネル帯域Ｄの両端に配置される。各システム周波数帯域の間にはガード帯域Ｇを示しているが、必ずしも必要とされるものではない。さらに、システム周波数帯域より広いガード帯域が設定される場合も想定できる。また、各システム周波数帯域幅は、図１に示すように、同一である必要はない。また、同一であっても問題ない。
【００３８】
以下の実施形態では、ＣＡを構成する１つのシステムをＣＣ（Component Carrier）と呼称し、１つのＣＣが利用する周波数帯域をシステム周波数帯域と呼称する。
【００３９】
［第１の実施形態］
第１の実施形態では、図１に示すＣＡを行なうことを前提とする。図２は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置の概略構成を示すブロック図である。但し、図２では、説明を簡単にするため、本発明を説明するために必要となる最小限のブロックを示している。スクランブル部１００−１〜１００−３は、データに対しランダム性を加えるため、あるいは、データの秘匿性を加えるためにスクランブルを施す。変調部１０１−１〜１０１−３は、ＱＰＳＫ等の変調を行なう。ＤＦＴ部１０２−１〜１０２−３は、複数のデータに対してＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）を行なう。ＤＦＴは、ＤＦＴＰｒｅ−Ｃｏｄｉｎｇと呼ばれる場合もある。
【００４０】
リソースマップ部１０３−１〜１０３−３は、使用するリソースブロック（Resource Block：以下、「ＲＢ」と呼称する。）にデータを割り当てる。ここで、ＲＢとは、１つ以上のサブキャリアから構成され、移動局装置が基地局装置にアクセスする際の最小単位である。ＯＦＤＭ信号生成部１０４−１〜１０４−３は、リソースマップ部１０３−１〜１０３−３において、使用するＲＢの連続になっている場合は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成する一方、リソースマップ部１０３−１〜１０３−３において、使用するＲＢが離散的になっている場合はＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成する。従って、図２に示す送信装置では、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭＡ、ＣｌｕｓｔｅｒｅｄＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭＡの２つのアクセス方式を切り替えることが可能になる。
【００４１】
送信電力制御部１０５−１〜１０５−３は、システム周波数帯域毎に送信電力制御を行なう。ただし、この送信電力制御部１０５−１〜１０５−３を、ＯＦＤＭ信号生成部１０４−１〜１０４−３内に組み込まれるＩＤＦＴ部（逆ＤＦＴ部）の前に配置させ、サブキャリア毎の電力を変更することによっても同じ機能を実現可能である。以上説明した各ブロックは、ハイフンで１から３まで３つのブロックで示されているが、これは、図１のＣＡにおいて、３つのシステム周波数帯域を前提としているためである。ＲＦ部１０６は、入力される３つの信号を合成し、図示しないアンテナに対して出力する。
【００４２】
送信電力制御（Transmission Power Control：以下、「ＴＰＣ」と呼称する。）には、大きく分けて２つの方式がある。一つは、基地局装置から通知される制御情報に基づいて送信電力を制御するクローズドループによるＴＰＣであり、他の一つは、移動局装置で基地局装置との距離等から減衰量を推定し、移動局装置で送信電力を制御するオープンループのＴＰＣである。この２つのＴＰＣを併用することもある。送信電力を決定するには、例えば、次の式を用いる方法がある。
（送信電力）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力、ＯｐＴｘ＋ＣｌＴｘ｝…（１）
【００４３】
式（１）において、ＯｐＴｘは、移動局装置毎で決定する送信電力、ＣｌＴｘは、基地局装置からの通知による送信電力の補正値である。また、ＣｌＴｘには、複数の通知方法があり、ＯｐＴｘからの差分で通知する方法、通知されるＣｌＴｘを累積していく方法、これらの併用する方法等がある。式（１）においてＭｉｎは｛｝内で示される値の最も小さい値を選ぶという関数である。
【００４４】
ＣＡを想定としたシステムでは、ＣＡ単位でデータが独立にスケジューリング、すなわち、移動局装置に対してＲＢの割り当てが行なわれる場合が想定される。このような想定の下で、最大送信電力に近い送信電力を使用している場合、同時にこれまで使用していないＣＣで同時に通信が開始されると、送信電力が急激に不足してデータが誤ったり、クローズドループの送信電力制御が適格に動作しなくなったりするといった問題が生じる。
【００４５】
そこで、各ＣＣで独立に送信電力制御を行ない、総送信電力が最大送信電力を越えないように制御することで、このような問題を解決することができる。次の式で示されるＴｘＰ（ｃｃ１）からＴｘＰ（ｃｃ３）は、図１のＣＣ１からＣＣ３（図２の送信電力制御部１０５−１〜１０５−３）の送信電力を決定するための式である。
ＴｘＰ（ｃｃ１）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力−ＴｘＰ（ｃｃ２）×ａ−ＴｘＰ（ｃｃ３）×ｂ、ＯｐＴｘ（ｃｃ１）＋ＣｌＴｘ（ｃｃ１）｝…（２）
ＴｘＰ（ｃｃ２）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力−ＴｘＰ（ｃｃ１）×ｃ−ＴｘＰ（ｃｃ３）×ｄ、ＯｐＴｘ（ｃｃ２）＋ＣｌＴｘ（ｃｃ２）｝…（３）
ＴｘＰ（ｃｃ３）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力−ＴｘＰ（ｃｃ１）×ｅ−ＴｘＰ（ｃｃ２）×ｆ、ＯｐＴｘ（ｃｃ３）＋ＣｌＴｘ（ｃｃ３）｝…（４）
【００４６】
式（２）から（４）において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは０か１の定数であり、どのＣＣに対して優先的に電力を割り当てるかによって決定される。例えば、優先順位がＣＣ１、ＣＣ２、ＣＣ３である場合、ａ＝ｂ＝ｄ＝０、ｃ＝ｅ＝ｆ＝１となる。式（１）に対し、式（２）から（４）ではＯｐＴｘ、ＣｌＴｘがＣＣ毎に決定される値となっているが、これは、ＣＣ毎に通信特性が異なることを考慮し、独立に制御できることを意味している。ただし、ＯｐＴｘ、ＣｌＴｘとも独立である必要はなく、ＣｌＴｘは全てのＣＣで共通の値としてもよい。
【００４７】
このように、ＣＣ毎に独立して送信電力を決定することにより、ＣＣ単位で個別の制御が行なうことが可能となり、基地局装置で要求する受信レベル等もＣＣ単位で設定できるようになる。例えば、端末毎の優先的に使用するＣＣが決められているようなシステムでは、そのＣＣに対して優先的に電力が割り当てられるようにａからｆの定数を設定することによって、他のＣＣにおいて同時に送信要求が発生しても、優先的に使用するＣＣに対する影響を抑えることが可能になる。
【００４８】
また、式（２）から（４）で送信電力を算出した結果、Ｍｉｎ｛Ｘ、Ｙ｝で示されるＸが負の値になることもある。この場合は、そのＣＣではデータを送信することできないことを意味する。
【００４９】
このように、ＣＣの優先順位に従って送信電力を決定することによって、優先的に電力が割り当てられたＣＣにおける通信性能を確保しつつ、複数のＣＣを用いた広帯域通信を行なうことができ、結果的に効率の良い通信が可能となる。
【００５０】
本実施形態では、式（２）から（４）を使用し、適用的に最大送信電力を設定する場合について示したが、あらかじめＣＣ単位で最大送信電力を設定しておくことも可能である。また、テーブル等を用意し、状況によって、最大送信電力をＣＣ毎に設定することも可能である。
【００５１】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、ＣＣの優先順位に従って送信電力を決定する方法について示したが、本実施形態では、優先順位を決める方法とその効果について説明する。
【００５２】
＜優先順位を決める手法１＞
３．９Ｇでは、周波数分割多重により端末が基地局装置にアクセスし、端末がアクセスする周波数帯域幅は可変である。従って、ＣＡを行なう際には、アクセスを行なう単位（ＲＢ数）はＣＣ毎に基本的に同一とはならない。この場合、使用するＲＢ数が少ないＣＣに優先的に電力を割り当てると、多いＲＢ数を使用するＣＣでは誤りが発生し、再送になってしまう。すなわち、多くのＲＢが次の送信機会で使用されることになる。これは、非常に通信効率が悪いと言える。従って、ＣＣ毎にＲＢ数が異なる場合は、使用するＲＢ数のより多いＣＣの通信に対し優先的に電力を割り当てることで、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００５３】
＜優先順位を決める手法２＞
次世代以降の通信では、アップリンクでも高速なデータ伝送を実現するため、送受信で複数のアンテナを用いるＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）伝送が使用される見込みである。ＣＡが各ＣＣで独立してデータをスケジューリングすることを考慮すると、ＣＣによってＭＩＭＯを行なったり、行なわなかったり、ＭＩＭＯのＲａｎｋが異なったりすることが想定される。ここで、「Ｒａｎｋ（ランク）」とは、ＭＩＭＯ伝送において同時に送信するストリーム数を指す。この場合は、ＭＩＭＯを行なわないＣＣよりはＭＩＭＯを行なうＣＣに対して優先的に電力を割り当てる。また、ＭＩＭＯのＲａｎｋが異なる場合は、Ｒａｎｋの高いＭＩＭＯ伝送を行なうＣＣに対して優先的に電力を割り当てる。これにより、より効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００５４】
ＭＩＭＯにおいて各ストリームに一括の誤り訂正符号化を行なった場合（コードワード数が１の場合）、いずれかのアンテナから送信されるストリームに誤りが生じると、全ての他のデータにも誤りが生じてしまい、一度に多くのデータを消失することになる。従って、ＭＩＭＯしないＣＣよりはＭＩＭＯを行なうＣＣ、また、よりＲａｎｋの高いＭＩＭＯが使用されるＣＣに優先的に電力を割り当てることで大量にデータが消失することを回避できる。
【００５５】
＜優先順位を決める手法３＞
第１の実施形態の図１でも示しているが、ＣＡを行なう際、各ＣＣの帯域幅が同一であるとは限らない。また、ＣＡを行なうシステムでは複数の帯域幅を持つ端末が、受信可能な端末幅に合わせてＣＣを利用することが想定される。このような場合、システム周波数帯域幅の狭いＣＣで、電力が割り当てられないことで再送が発生すると、その帯域にしか接続できない端末に大きな影響を及ぼすことになる。それに対してシステム周波数帯域幅が広いＣＣでは、その影響が少ない。従って、システム周波数帯域幅の狭いＣＣで行なわれる送信に対し、優先的に電力を割り当てることで、効率的な通信を行なうことが可能となる。更に詳細に優先順位を決めるために、システム周波数帯域幅と送信帯域幅の比（送信帯域幅／システム周波数帯域幅）が大きい順に優先順位を決める方法もある。
【００５６】
＜優先順位を決める手法４＞
通常、無線通信では有線通信と比べて誤りが発生する確率が高いため、そのことを担保する方法として再送が重要な技術となる。ＣＣ間で独立にスケジューリングを行なっていると、ｎ回目の再送データや初送データが同時に異なるＣＣで送信されるケースが想定される。この場合は、初送データよりも再送データ、再送データ同士では、ｎの大きな再送データを送信するＣＣに優先的に電力を割り当てることで、タイムアウトによりデータが消失することを防ぐことが可能になる。
【００５７】
［第３の実施形態］
第１の実施形態および第２の実施形態では、ＣＡを行なうことによって、送信データ量がＣＡしない場合より多くなるため、送信電力が不足する場合について考え、その対応について示した。一方、ＣＡ数よりも端末のＲＦ部内の増幅器が少ない場合、ＣＡを行なうことで送信信号の形式が変わってしまうといった問題がある。
【００５８】
シングルキャリア形式は、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性が良好な通信方式として知られている。また、マルチキャリア形式は、ＰＡＰＲ特性が良好ではない通信方式として知られている。ここで、ＣＣ内では、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭにより、シングルキャリア形式であっても、ＣＡにより複数のＣＣが信号を送信することで、マルチキャリア信号になってしまう。しかも、ＰＡＰＲ特性はＣＣを行なう数によって変化する。
【００５９】
この場合、上記の式（２）から式（４）の最大送信電力を以下に示すＰＡＰＲを考慮して最大送信電力に変更することで、通信方式の特性が変わることによるＴＰＣへの影響を抑えることができる。
（ＰＡＰＲを考慮した最大送信電力）＝最大送信電力−ＣＭ ×（ＣＣ数） …（５）
【００６０】
ここで、ＣＭとは、ＣＣ数が１つ増えることで劣化するＰＡＰＲ特性の影響を考慮した送信電力の減衰分である。ここでは、ＣＡを行なう事で劣化するＰＡＰＲ特性の影響がＣＣ数に比例すると近似したが、詳細には比例するとはいえない。従って、ＣＣの数に依存した減衰量のテーブルを持ち、ＣＣ数に応じて適用するといった方法もある。
【００６１】
以上、第１の実施形態から第３の実施形態では、ＣＣ数、通信方式を限定して説明を行なってきたが、それに限られることはなく、例えば通信方式としてはＯＦＤＭを使用することも可能である。
【００６２】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、無線送信装置の最大送信電力に基づいて、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。また、優先順位（優先度）の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定するので、優先的に送信電力が割り当てられたシステム周波数帯域における通信性能を確保しつつ、複数のシステム周波数帯域を用いた広帯域通信を行なうことができ、効率の高い通信を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１００−１〜１００−３ スクランブル部
１０１−１〜１０１−３ 変調部
１０２−１〜１０２−３ ＤＦＴ部
１０３−１〜１０３−３ リソースマップ部
１０４−１〜１０４−３ ＯＦＤＭ信号生成部
１０５−１〜１０５−３ 送信電力制御部
１０６ ＲＦ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の通信方式を切り替えて無線通信を行なう技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている無線通信技術においては、一般的に、アップリンク（上りまたは上りリンクとも呼称する。）とは、セルラ通信などにおいて、基地局装置と移動局装置とが通信を行なう際、移動局装置から基地局装置へデータを送信する回線を意味する。このアップリンクにおいて、基地局装置では、様々な移動局装置からの信号を同時に受信する。そのため受信電力が等しければ受信処理が容易になり、また、受信特性も優れる。これを実現するために、移動局装置が送信する信号の送信電力を制御するシステムが導入されており、これを送信電力制御（ＴＰＣ：Transmit Power Control）と呼ぶ。
【０００３】
３Ｇ（第３世代）の携帯電話で使用されている通信方式はＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）であり、複数の移動局装置は使用する符号を異にし、同じ周波数を用いて基地局装置に同時にアクセスするため、一般的に精度の高く、高速なＴＰＣが必要とされる。一方、次世代（３．９Ｇ）の携帯電話の規格では、アップリンクの通信方式としてＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭＡ（Discrete Fourier Transform-Spread-Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が使用される予定であり、ＣＤＭＡで使用されるＴＰＣのように高精度、高速のＴＰＣは必要とされていないが、隣接基地局装置への干渉量を適切に制御する目的でＴＰＣが仕様化されている（非特許文献１）。
【０００４】
ＴＰＣ方法として大きく分けて２つあり、それぞれオープンループ、クローズドループと呼称される。アップリンクでＴＰＣを使用することを想定し簡単に説明すると、オープンループのＴＰＣとは、移動局装置が移動局装置の判断で送信電力を制御するものであり、クローズドループとは基地局装置からの指示により送信電力を制御するものである。
【０００５】
オープンループには、基地局装置が送信している送信電力と実際移動局装置が受信した受信電力から信号の減衰量を推定し、推定した減衰量と基地局装置で必要となる受信電力から移動局装置の送信電力を決定する方法がある。一方、クローズドループには、基地局装置において受信電力を測定し、過不足を通知する方法や、送信される信号の誤り率などから、移動局装置の送信電力の増減を通知する方法がある。
【０００６】
さらに、次々世代（４Ｇ）では、３．９Ｇで仕様化したシステムを、複数の異なる帯域で並列に使用して１つのシステムとするＣａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎという技術が検討されている。この技術により単純にスループットを向上できるといったメリットがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】３ｇｐｐ ｔｓ ３６．２１３ ｖ８．５．０ ５．１章
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
３．９Ｇでは、端末（移動局）は送信電力を次式で示されるようなパラメータで決定する。
（送信電力）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力、ＯｐＴｘ＋ＣｌＴｘ｝…（１）
式（１）において、ＯｐＴｘは、各端末が基地局からの伝搬路損などを基に決定する値であり、ＣｌＴｘは基地局から制御チャネル等を用いて通知される値である。また、Ｍｉｎ｛Ｘ、Ｙ｝は最小値を選択する関数である。３．９Ｇの場合、端末が使用する帯域幅は可変であるため、ＯｐＴｘは帯域幅にも依存して変更される。
【０００９】
一方、４Ｇで検討されているＣａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎは、３．９Ｇで仕様化したシステムが複数使用される。また、システムを構成する１つの３．９ＧのシステムをＣＣ（Component Carrier）と呼称するが、各ＣＣは、互いに独立して制御される場合がある。このようなシステムにおいて、式（１）で送信電力を決定すると送信電力が最大送信電力に近い値で設定されている場合がある。この場合、さらに他のＣＣで送信要求がされることによって、式（１）の後者のパラメータＯｐｔｘ＋ＣｌＴｘが最大送信電力を越えてしまう。そして、端末の能力の限界である最大送信電力に送信電力が設定されるため、各ＣＣで十分な送信電力を得ることができなくなり、結果として基地局でのＣＣ毎の受信電力が低下し、通信に誤りが生じるといった問題が生じることが考えられる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、各ＣＣ（Component Carrier）で通信が独立して行なわれる場合でも、通信に誤りが生じることを防ぐことができる無線通信装置および制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信システムは、無線送信装置と無線受信装置とが複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう無線通信システムであって、前記無線送信装置は、送信データに対して前記システム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、更に、前記各システム周波数帯域で送信できる最大送信電力を異にする制御が可能であることを特徴とすることを特徴としている。
【００１２】
このように、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、更に、各システム周波数帯域で送信できる最大送信電力を異にする制御が可能であるので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。
【００１３】
（２）また、本発明の無線通信システムは、前記各システム周波数帯域に優先順位を設定し、前記優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定することを特徴としている。
【００１４】
このように、優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定するので、優先的に送信電力が割り当てられたシステム周波数帯域における通信性能を確保しつつ、複数のシステム周波数帯域を用いた広帯域通信を行なうことができ、効率の高い通信を実現することが可能となる。
【００１５】
（３）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、前記システム周波数帯域毎で通信に使用される帯域幅に応じて設定されることを特徴としている。
【００１６】
複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう場合、使用するＲＢ（Resource Block）数が少ないシステム周波数帯域に優先的に送信電力を割り当てると、使用するＲＢ数が多いシステム周波数帯域では、誤りが発生し、再送をしなければならなくなる。すなわち、多くのＲＢが次の送信機会で使用されることとなり、通信効率が非常に悪くなることとなる。本発明によれば、優先順位は、システム周波数帯域毎で通信に使用される帯域幅に応じて設定されるので、例えば、システム周波数帯域毎にＲＢ数が異なる場合は、使用するＲＢ数がより多いシステム周波数帯域の通信に対して優先的に送信電力を割り当てることによって、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００１７】
（４）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）通信を行なうか否かに応じて設定されることを特徴としている。
【００１８】
ＭＩＭＯにおいて、各ストリームに一括の誤り訂正符号化を行なった場合、すなわち、コードワード数が１である場合、いずれかのアンテナから送信されるストリームに誤りが生ずると、他のすべてのデータにも誤りが生じてしまい、一度に多数のデータを消失することとなる。本発明によれば、優先順位は、ＭＩＭＯ通信を行なうか否かに応じて設定されるので、例えば、ＭＩＭＯを行なわないシステム周波数帯域よりもＭＩＭＯを行なうシステム周波数帯域に対して優先的に送信電力を割り当てることによって、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００１９】
（５）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、ＭＩＭＯのランクに応じて設定されることを特徴としている。
【００２０】
ＭＩＭＯにおいて、各ストリームに一括の誤り訂正符号化を行なった場合、すなわち、コードワード数が１である場合、いずれかのアンテナから送信されるストリームに誤りが生ずると、他のすべてのデータにも誤りが生じてしまい、一度に多数のデータを消失することとなる。本発明によれば、優先順位は、ＭＩＭＯのＲａｎｋに応じて設定されるので、例えば、Ｒａｎｋの高いＭＩＭＯを行なうシステム周波数帯域に対して優先的に送信電力を割り当てることによって、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００２１】
（６）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、前記システム周波数帯域の帯域幅に応じて設定されることを特徴としている。
【００２２】
複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう場合、複数の帯域幅を有する無線受信装置が、受信可能な帯域幅に合わせていずれかのシステム周波数帯域を利用することが想定される。このような場合、帯域幅が狭いシステム周波数帯域で送信電力が割り当てられないことで再送が発生すると、その帯域にしか接続できない無線受信装置に大きな影響を及ぼすこととなる。本発明によれば、優先順位は、システム周波数帯域の帯域幅に応じて設定されるので、例えば、システム周波数帯域の帯域幅が狭い順に送信電力を設定することによって、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００２３】
（７）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記優先順位は、再送回数に応じて設定されることを特徴としている。
【００２４】
複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう場合、各システム周波数帯域間で独立にスケジューリングを行なっていると、複数回目（ｎ回目）の再送データや初送データが、同時に異なるシステム周波数帯域で送信されるケースが想定される。本発明によれば、優先順位は、再送回数に応じて設定されるので、初送データよりも再送データを優先し、また、再送データ同士では、再送回数の大きな再送データを送信するシステム周波数帯域に優先的にデータを割り当てることによって、タイムアウトによりデータが消失することを防ぐことが可能となる。
【００２５】
（８）また、本発明の無線通信システムは、前記無線送信装置の最大送信電力、および同時に使用するシステム周波数帯域の数に基づいて、送信データに対して前記システム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうことを特徴としている。
【００２６】
各システム周波数帯域内ではＰＡＰＲ特性が良好であったとしても、複数のシステム周波数帯域を使用することによって、マルチキャリア信号を送信する場合と同様に、ＰＡＰＲ特性が劣化するという問題が生ずる。本発明によれば、無線送信装置の最大送信電力のみならず、同時に使用するシステム周波数帯域の数に基づいて、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうので、通信方式の特性が変わることによる送信電力制御への影響を抑えることが可能となる。
【００２７】
（９）また、本発明の無線送信装置は、複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう無線通信システムに適用される無線送信装置であって、送信データに対して前記システム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、周波数帯域単位で異なる最大送信電力を設定する送信電力制御部と、前記システム周波数帯域を用いて送信データを無線送信する送信部と、を備えることを特徴としている。
【００２８】
このように、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、周波数帯域単位で異なる最大送信電力を設定するので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。
【００２９】
（１０）また、本発明の無線送信装置において、前記送信電力制御部は、前記各システム周波数帯域に優先順位を設定し、前記優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定することを特徴としている。
【００３０】
このように、優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定するので、優先的に送信電力が割り当てられたシステム周波数帯域における通信性能を確保しつつ、複数のシステム周波数帯域を用いた広帯域通信を行なうことができ、効率の高い通信を実現することが可能となる。
【００３１】
（１１）また、本発明の無線送信方法は、無線送信装置と無線受信装置とが複数のシステム周波数帯域を用いて通信を行なう無線通信システムの無線送信方法であって、送信電力制御部において、送信データに対して前記システム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうステップと、前記システム周波数帯域単位で異なる最大送信電力を設定するステップと、送信部において、前記システム周波数帯域を用いて送信データを無線送信するステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。
【００３２】
このように、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行ない、システム周波数帯域単位で異なる最大送信電力を設定するので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。
【００３３】
（１２）また、本発明の無線送信方法において、前記送信電力制御を行なうステップでは、前記各システム周波数帯域に優先順位を設定し、前記優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定することを特徴としている。
【００３４】
このように、優先順位の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定するので、優先的に送信電力が割り当てられたシステム周波数帯域における通信性能を確保しつつ、複数のシステム周波数帯域を用いた広帯域通信を行なうことができ、効率の高い通信を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、無線送信装置の最大送信電力に基づいて、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅａｇｔｉｏｎの概念を示す図である。
【図２】ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下、移動局装置から基地局装置へデータを送信するアップリンクを用いて説明するが、基地局装置から移動局装置へデータを送信するダウンリンクにも当然適用可能である。まず、Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅａｇｔｉｏｎ（以下、単に「ＣＡ」と呼称する。）について説明する。図１は、ＣＡの概念を示す図である。図１では、３つのシステム周波数帯域をＣＡして使用する場合を示している。各システム周波数帯域は、制御チャネル帯域Ｃとデータチャネル帯域Ｄとから構成され、制御チャネル帯域Ｃはデータチャネル帯域Ｄの両端に配置される。各システム周波数帯域の間にはガード帯域Ｇを示しているが、必ずしも必要とされるものではない。さらに、システム周波数帯域より広いガード帯域が設定される場合も想定できる。また、各システム周波数帯域幅は、図１に示すように、同一である必要はない。また、同一であっても問題ない。
【００３８】
以下の実施形態では、ＣＡを構成する１つのシステムをＣＣ（Component Carrier）と呼称し、１つのＣＣが利用する周波数帯域をシステム周波数帯域と呼称する。
【００３９】
［第１の実施形態］
第１の実施形態では、図１に示すＣＡを行なうことを前提とする。図２は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置の概略構成を示すブロック図である。但し、図２では、説明を簡単にするため、本発明を説明するために必要となる最小限のブロックを示している。スクランブル部１００−１〜１００−３は、データに対しランダム性を加えるため、あるいは、データの秘匿性を加えるためにスクランブルを施す。変調部１０１−１〜１０１−３は、ＱＰＳＫ等の変調を行なう。ＤＦＴ部１０２−１〜１０２−３は、複数のデータに対してＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）を行なう。ＤＦＴは、ＤＦＴＰｒｅ−Ｃｏｄｉｎｇと呼ばれる場合もある。
【００４０】
リソースマップ部１０３−１〜１０３−３は、使用するリソースブロック（Resource Block：以下、「ＲＢ」と呼称する。）にデータを割り当てる。ここで、ＲＢとは、１つ以上のサブキャリアから構成され、移動局装置が基地局装置にアクセスする際の最小単位である。ＯＦＤＭ信号生成部１０４−１〜１０４−３は、リソースマップ部１０３−１〜１０３−３において、使用するＲＢの連続になっている場合は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成する一方、リソースマップ部１０３−１〜１０３−３において、使用するＲＢが離散的になっている場合はＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成する。従って、図２に示す送信装置では、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭＡ、ＣｌｕｓｔｅｒｅｄＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭＡの２つのアクセス方式を切り替えることが可能になる。
【００４１】
送信電力制御部１０５−１〜１０５−３は、システム周波数帯域毎に送信電力制御を行なう。ただし、この送信電力制御部１０５−１〜１０５−３を、ＯＦＤＭ信号生成部１０４−１〜１０４−３内に組み込まれるＩＤＦＴ部（逆ＤＦＴ部）の前に配置させ、サブキャリア毎の電力を変更することによっても同じ機能を実現可能である。以上説明した各ブロックは、ハイフンで１から３まで３つのブロックで示されているが、これは、図１のＣＡにおいて、３つのシステム周波数帯域を前提としているためである。ＲＦ部１０６は、入力される３つの信号を合成し、図示しないアンテナに対して出力する。
【００４２】
送信電力制御（Transmission Power Control：以下、「ＴＰＣ」と呼称する。）には、大きく分けて２つの方式がある。一つは、基地局装置から通知される制御情報に基づいて送信電力を制御するクローズドループによるＴＰＣであり、他の一つは、移動局装置で基地局装置との距離等から減衰量を推定し、移動局装置で送信電力を制御するオープンループのＴＰＣである。この２つのＴＰＣを併用することもある。送信電力を決定するには、例えば、次の式を用いる方法がある。
（送信電力）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力、ＯｐＴｘ＋ＣｌＴｘ｝…（１）
【００４３】
式（１）において、ＯｐＴｘは、移動局装置毎で決定する送信電力、ＣｌＴｘは、基地局装置からの通知による送信電力の補正値である。また、ＣｌＴｘには、複数の通知方法があり、ＯｐＴｘからの差分で通知する方法、通知されるＣｌＴｘを累積していく方法、これらの併用する方法等がある。式（１）においてＭｉｎは｛｝内で示される値の最も小さい値を選ぶという関数である。
【００４４】
ＣＡを想定としたシステムでは、ＣＡ単位でデータが独立にスケジューリング、すなわち、移動局装置に対してＲＢの割り当てが行なわれる場合が想定される。このような想定の下で、最大送信電力に近い送信電力を使用している場合、同時にこれまで使用していないＣＣで同時に通信が開始されると、送信電力が急激に不足してデータが誤ったり、クローズドループの送信電力制御が適格に動作しなくなったりするといった問題が生じる。
【００４５】
そこで、各ＣＣで独立に送信電力制御を行ない、総送信電力が最大送信電力を越えないように制御することで、このような問題を解決することができる。次の式で示されるＴｘＰ（ｃｃ１）からＴｘＰ（ｃｃ３）は、図１のＣＣ１からＣＣ３（図２の送信電力制御部１０５−１〜１０５−３）の送信電力を決定するための式である。
ＴｘＰ（ｃｃ１）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力−ＴｘＰ（ｃｃ２）×ａ−ＴｘＰ（ｃｃ３）×ｂ、ＯｐＴｘ（ｃｃ１）＋ＣｌＴｘ（ｃｃ１）｝…（２）
ＴｘＰ（ｃｃ２）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力−ＴｘＰ（ｃｃ１）×ｃ−ＴｘＰ（ｃｃ３）×ｄ、ＯｐＴｘ（ｃｃ２）＋ＣｌＴｘ（ｃｃ２）｝…（３）
ＴｘＰ（ｃｃ３）＝Ｍｉｎ｛最大送信電力−ＴｘＰ（ｃｃ１）×ｅ−ＴｘＰ（ｃｃ２）×ｆ、ＯｐＴｘ（ｃｃ３）＋ＣｌＴｘ（ｃｃ３）｝…（４）
【００４６】
式（２）から（４）において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは０か１の定数であり、どのＣＣに対して優先的に電力を割り当てるかによって決定される。例えば、優先順位がＣＣ１、ＣＣ２、ＣＣ３である場合、ａ＝ｂ＝ｄ＝０、ｃ＝ｅ＝ｆ＝１となる。式（１）に対し、式（２）から（４）ではＯｐＴｘ、ＣｌＴｘがＣＣ毎に決定される値となっているが、これは、ＣＣ毎に通信特性が異なることを考慮し、独立に制御できることを意味している。ただし、ＯｐＴｘ、ＣｌＴｘとも独立である必要はなく、ＣｌＴｘは全てのＣＣで共通の値としてもよい。
【００４７】
このように、ＣＣ毎に独立して送信電力を決定することにより、ＣＣ単位で個別の制御が行なうことが可能となり、基地局装置で要求する受信レベル等もＣＣ単位で設定できるようになる。例えば、端末毎の優先的に使用するＣＣが決められているようなシステムでは、そのＣＣに対して優先的に電力が割り当てられるようにａからｆの定数を設定することによって、他のＣＣにおいて同時に送信要求が発生しても、優先的に使用するＣＣに対する影響を抑えることが可能になる。
【００４８】
また、式（２）から（４）で送信電力を算出した結果、Ｍｉｎ｛Ｘ、Ｙ｝で示されるＸが負の値になることもある。この場合は、そのＣＣではデータを送信することできないことを意味する。
【００４９】
このように、ＣＣの優先順位に従って送信電力を決定することによって、優先的に電力が割り当てられたＣＣにおける通信性能を確保しつつ、複数のＣＣを用いた広帯域通信を行なうことができ、結果的に効率の良い通信が可能となる。
【００５０】
本実施形態では、式（２）から（４）を使用し、適用的に最大送信電力を設定する場合について示したが、あらかじめＣＣ単位で最大送信電力を設定しておくことも可能である。また、テーブル等を用意し、状況によって、最大送信電力をＣＣ毎に設定することも可能である。
【００５１】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、ＣＣの優先順位に従って送信電力を決定する方法について示したが、本実施形態では、優先順位を決める方法とその効果について説明する。
【００５２】
＜優先順位を決める手法１＞
３．９Ｇでは、周波数分割多重により端末が基地局装置にアクセスし、端末がアクセスする周波数帯域幅は可変である。従って、ＣＡを行なう際には、アクセスを行なう単位（ＲＢ数）はＣＣ毎に基本的に同一とはならない。この場合、使用するＲＢ数が少ないＣＣに優先的に電力を割り当てると、多いＲＢ数を使用するＣＣでは誤りが発生し、再送になってしまう。すなわち、多くのＲＢが次の送信機会で使用されることになる。これは、非常に通信効率が悪いと言える。従って、ＣＣ毎にＲＢ数が異なる場合は、使用するＲＢ数のより多いＣＣの通信に対し優先的に電力を割り当てることで、効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００５３】
＜優先順位を決める手法２＞
次世代以降の通信では、アップリンクでも高速なデータ伝送を実現するため、送受信で複数のアンテナを用いるＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）伝送が使用される見込みである。ＣＡが各ＣＣで独立してデータをスケジューリングすることを考慮すると、ＣＣによってＭＩＭＯを行なったり、行なわなかったり、ＭＩＭＯのＲａｎｋが異なったりすることが想定される。ここで、「Ｒａｎｋ（ランク）」とは、ＭＩＭＯ伝送において同時に送信するストリーム数を指す。この場合は、ＭＩＭＯを行なわないＣＣよりはＭＩＭＯを行なうＣＣに対して優先的に電力を割り当てる。また、ＭＩＭＯのＲａｎｋが異なる場合は、Ｒａｎｋの高いＭＩＭＯ伝送を行なうＣＣに対して優先的に電力を割り当てる。これにより、より効率的な通信を行なうことが可能となる。
【００５４】
ＭＩＭＯにおいて各ストリームに一括の誤り訂正符号化を行なった場合（コードワード数が１の場合）、いずれかのアンテナから送信されるストリームに誤りが生じると、全ての他のデータにも誤りが生じてしまい、一度に多くのデータを消失することになる。従って、ＭＩＭＯしないＣＣよりはＭＩＭＯを行なうＣＣ、また、よりＲａｎｋの高いＭＩＭＯが使用されるＣＣに優先的に電力を割り当てることで大量にデータが消失することを回避できる。
【００５５】
＜優先順位を決める手法３＞
第１の実施形態の図１でも示しているが、ＣＡを行なう際、各ＣＣの帯域幅が同一であるとは限らない。また、ＣＡを行なうシステムでは複数の帯域幅を持つ端末が、受信可能な端末幅に合わせてＣＣを利用することが想定される。このような場合、システム周波数帯域幅の狭いＣＣで、電力が割り当てられないことで再送が発生すると、その帯域にしか接続できない端末に大きな影響を及ぼすことになる。それに対してシステム周波数帯域幅が広いＣＣでは、その影響が少ない。従って、システム周波数帯域幅の狭いＣＣで行なわれる送信に対し、優先的に電力を割り当てることで、効率的な通信を行なうことが可能となる。更に詳細に優先順位を決めるために、システム周波数帯域幅と送信帯域幅の比（送信帯域幅／システム周波数帯域幅）が大きい順に優先順位を決める方法もある。
【００５６】
＜優先順位を決める手法４＞
通常、無線通信では有線通信と比べて誤りが発生する確率が高いため、そのことを担保する方法として再送が重要な技術となる。ＣＣ間で独立にスケジューリングを行なっていると、ｎ回目の再送データや初送データが同時に異なるＣＣで送信されるケースが想定される。この場合は、初送データよりも再送データ、再送データ同士では、ｎの大きな再送データを送信するＣＣに優先的に電力を割り当てることで、タイムアウトによりデータが消失することを防ぐことが可能になる。
【００５７】
［第３の実施形態］
第１の実施形態および第２の実施形態では、ＣＡを行なうことによって、送信データ量がＣＡしない場合より多くなるため、送信電力が不足する場合について考え、その対応について示した。一方、ＣＡ数よりも端末のＲＦ部内の増幅器が少ない場合、ＣＡを行なうことで送信信号の形式が変わってしまうといった問題がある。
【００５８】
シングルキャリア形式は、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性が良好な通信方式として知られている。また、マルチキャリア形式は、ＰＡＰＲ特性が良好ではない通信方式として知られている。ここで、ＣＣ内では、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭにより、シングルキャリア形式であっても、ＣＡにより複数のＣＣが信号を送信することで、マルチキャリア信号になってしまう。しかも、ＰＡＰＲ特性はＣＣを行なう数によって変化する。
【００５９】
この場合、上記の式（２）から式（４）の最大送信電力を以下に示すＰＡＰＲを考慮して最大送信電力に変更することで、通信方式の特性が変わることによるＴＰＣへの影響を抑えることができる。
（ＰＡＰＲを考慮した最大送信電力）＝最大送信電力−ＣＭ ×（ＣＣ数） …（５）
【００６０】
ここで、ＣＭとは、ＣＣ数が１つ増えることで劣化するＰＡＰＲ特性の影響を考慮した送信電力の減衰分である。ここでは、ＣＡを行なう事で劣化するＰＡＰＲ特性の影響がＣＣ数に比例すると近似したが、詳細には比例するとはいえない。従って、ＣＣの数に依存した減衰量のテーブルを持ち、ＣＣ数に応じて適用するといった方法もある。
【００６１】
以上、第１の実施形態から第３の実施形態では、ＣＣ数、通信方式を限定して説明を行なってきたが、それに限られることはなく、例えば通信方式としてはＯＦＤＭを使用することも可能である。
【００６２】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、無線送信装置の最大送信電力に基づいて、送信データに対してシステム周波数帯域を単位とした送信電力制御を行なうので、システム周波数帯域毎に個別に送信電力を決定することができる。これにより、各無線送信装置のスループットおよび無線領域全体のスループットの低下を防ぐことが可能となる。また、優先順位（優先度）の高い順に前記システム周波数帯域の送信電力を決定するので、優先的に送信電力が割り当てられたシステム周波数帯域における通信性能を確保しつつ、複数のシステム周波数帯域を用いた広帯域通信を行なうことができ、効率の高い通信を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１００−１〜１００−３ スクランブル部
１０１−１〜１０１−３ 変調部
１０２−１〜１０２−３ ＤＦＴ部
１０３−１〜１０３−３ リソースマップ部
１０４−１〜１０４−３ ＯＦＤＭ信号生成部
１０５−１〜１０５−３ 送信電力制御部
１０６ ＲＦ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシステム周波数帯域を用い、該システム周波数帯域毎に送信データに対する送信電力を制御して、該送信データを送信する無線通信装置であって、
前記複数のシステム周波数帯域を使用して同時に前記送信データを送信するときの最大送信電力が、一つのシステム周波数帯域を使用して前記送信データを送信するときの送信電力よりも低くなるように低減量を設定し、該設定した低減量を用いて、前記システム周波数帯域毎の送信電力の総和が前記最大送信電力を超えないように、前記システム周波数帯域毎の送信電力を制御する送信電力制御部を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
複数のシステム周波数帯域を用い、該システム周波数帯域毎に送信データに対する送信電力を制御する制御方法であって、
前記複数のシステム周波数帯域を使用して同時に前記送信データを送信するときの最大送信電力が、一つのシステム周波数帯域を使用して前記送信データを送信するときの送信電力よりも低くなるように低減量を設定し、該設定した低減量を用いて、前記システム周波数帯域毎の送信電力の総和が前記最大送信電力を超えないように、前記システム周波数帯域毎の送信電力を制御するステップを少なくとも含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１】
複数のシステム周波数帯域を用い、該システム周波数帯域毎に送信データに対する送信電力を制御して、該送信データを送信する無線通信装置であって、
前記複数のシステム周波数帯域を使用して同時に前記送信データを送信するときの最大送信電力が、一つのシステム周波数帯域を使用して前記送信データを送信するときの送信電力よりも低くなるように低減量を設定し、該設定した低減量を用いて、前記システム周波数帯域毎の送信電力の総和が前記最大送信電力を超えないように、前記システム周波数帯域毎の送信電力を制御する送信電力制御部を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
複数のシステム周波数帯域を用い、該システム周波数帯域毎に送信データに対する送信電力を制御する制御方法であって、
前記複数のシステム周波数帯域を使用して同時に前記送信データを送信するときの最大送信電力が、一つのシステム周波数帯域を使用して前記送信データを送信するときの送信電力よりも低くなるように低減量を設定し、該設定した低減量を用いて、前記システム周波数帯域毎の送信電力の総和が前記最大送信電力を超えないように、前記システム周波数帯域毎の送信電力を制御するステップを少なくとも含むことを特徴とする制御方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１９１６６６（Ｐ２０１２−１９１６６６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４３１４９（Ｐ２０１２−１４３１４９）
【出願日】平成２４年６月２６日（２０１２．６．２６）
【分割の表示】特願２０１１−５０３７４４（Ｐ２０１１−５０３７４４）の分割
【原出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２６日（２０１２．６．２６）
【分割の表示】特願２０１１−５０３７４４（Ｐ２０１１−５０３７４４）の分割
【原出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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