JP2003521833A - 受信信号を使用して送信機電力を制御するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、送信機４０が、受信機４４によって供給される目標値信号に基づく電力レベルで、前記受信機に情報を送信する通信方法に関する。目的は、受信信号の特性（γ）が常に基準特性（γ_ｒｅｆ）に等しいレベルに、送信機を維持することである。前記方法は、送信機と受信機の間の信号の伝送に遅延５０、４８が介在するので、情報が受信されたときはいつでも、その受信信号の送信電力レベルを表す信号から目標値を生成することにあることを特徴とする。前記方法は、遅延にもかかわらず、安定した制御を可能にする。特性が平滑化した信号対雑音比であるとき、本方法は、伝送ゲインの突然の変化に際し、測定される特性の振動を最小限に抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、受信機によって受信された信号が実質的に一定の品質を有するよう
に送信機の電力を制御するための方法に関する。

【０００２】 本発明は、一般的に、送信機−受信機信号伝搬チャネルが、変動するゲインを
有する通信システムに関する。

【０００３】 これは、詳細には、限定はしないが、送信機と受信機の間での信号の伝搬が、
例えば、天候の変化に起因して変動する衛星ベースの通信システムに関する。

【０００４】 そのようなシステムでは、伝送チャネルのゲイン変動は、主に、雨、シンチレ
ーション、およびマスキングによって引き起こされる。こうした変化は、良好な
条件下での伝送と比較して、受信信号の急な減衰を引き起こす。シンチレーショ
ンは、加法結合および減法結合を引き起こす信号の複数パスからもたらされる。
マスキングは、アンテナが、衛星などの移動するソースを追跡するとき、および
障害物が、伝送信号のパス上に位置しているときに発生する。

【０００５】 さらに、受信信号の雑音は、伝搬条件の変化によって、あるいは雑音ソース（
それが送信機から来るものであれ、外部干渉から来るものであれ）が可変である
ことに起因して変化する可能性がある。

【０００６】 通信システムは、最低限のサービス品質を保証しなければならない。例えば、
デジタル信号の伝送では、この条件は、ビット誤り率が常に要求レートよりも小
さいことを必要とする。この要件を満たすために、受信信号の信号対雑音比は常
に所定値よりも大きくなければならない。

【０００７】 この問題を解決するため、最も一般的な解決法は、送信電力に十分な値を割り
当てて、送信機と受信機の間の接続に関わらず、得られた信号対雑音比が常に少
なくとも最低値に等しいようにすることである。しかし、この解決法は、一般的
に、十分ではない。なぜなら、これは、送信機に対して過度な電力を供給するこ
とを意味し、これは、送信機がその一部を成すシステムの伝送容量を制限するこ
とにつながるからである。実際、伝送が、いくつかの送信機からの伝送を中継す
る衛星を介して行われるとき、この衛星で利用可能な電力は、限られており、１
つの送信機に高い電力を供給することは、他の送信機に利用可能な電力を低減す
る。言い換えれば、したがって、この衛星によって中継され得る送信機の数が減
少する。したがって、この送信電力は、過度である。

【０００８】 送信機電力の変化または雑音レベルの変化の問題に対する別の解決法は、調整
である。送信機電力は、受信機によって制御される。この目的で、受信信号の信
号対雑音比を決定する。この比率を基準値と比較して、次に、その比較結果から
、受信機から送信機に送られる目標値が生成される。前記目標値の目的は、送信
機の電力を修正して、送信信号が受信機に、伝送チャネルでの伝搬の後、その信
号対雑音比が、基準信号に等しい信号を供給するようにすることである。

【０００９】 受信機において、信号対雑音比を基準と比較するには、一般的に、比較の前に
、伝送チャネルからの雑音を制限するため、低域通過フィルタリング型の信号対
雑音比の測定の平滑化を実行する。

【００１０】 こうした調整の実施は、伝送での、および／または送信機から受信機への、お
よび受信機から送信機への信号の処理の相当な遅延が起きた場合、解決が困難な
問題を生む。実際、送信機によって受信される目標値は、受信機による目標値の
送信と送信機によるその受信との間でシフトした可能性のある状況を修正するこ
とを目的とし、この状況は、送信機によるデータ信号の送信（目標電力値を適用
する）と受信機によるその受信の間へと、さらに拡大する可能性がある。要求さ
れた修正の時点とそれが受信機によって受信される時点の間にあるこの遅れは、
伝送チャネルゲイン、すなわち、本例での伝搬条件が、伝送時間中に相当に変化
するとき、電力を調整することを不可能にする。

【００１１】 これを補う問題は、散発的（ｓｐｏｒａｄｉｃ）なトラフィック（すなわち、
可変スループットを有する）を有する通信システムの場合、および／または目標
値が、受信機から送信機に、送信すべき実際の情報とともにのみ送信される場合
、悪化する。

【００１２】 本明細書では、受信機が、送信機にデータを送信する送信機であり、その場合
、送信機が受信機として機能するＡＴＭ（「非同期転送モード」）などの非同期
伝送システムの例を開示する。この場合、目標値は、受信機から送信機に送信さ
れる（情報または信号の）データパケットまたはセルとともにのみ送信される。
このトラフィックは、散発的であるので、一方では、目標電力値の送信機への適
用と、他方では、受信機においてこの目標値を生成するイベントの間で経過する
時間は、可変であって、高い値に達する可能性がある。さらに、送信機と受信機
の間でのトラフィックの散発性は、送信の時点と受信機での受信の間に可変の時
間を生む。

【００１３】 特に、「マルチメディア」型伝送システムでは、データトラフィックは、変動
の大きいスループットを呈する。例えば、電子メールの伝送は、ビデオデータの
伝送よりもずっと小さなスループットですむ。

【００１４】 本発明は、送信機の電力を制御するための方法に関し、また前述の問題に対す
る非常に単純な解決法を提供する。

【００１５】 本発明による方法は、受信機が送信機から情報を受信したときはいつでも、送
信機が、一方では受信信号と基準との比較により、他方では受信情報が送信され
た電力に応じて、また最後に、他方では前に送信されたが、伝送遅延のために受
信情報内に記録されていない目標値に、応じて提供することを要求される目標電
力定格をその受信機が決定することを特徴とする。

【００１６】 送信機電力は、受信機によって知られている。なぜなら、受信機が、目標値を
介して、送信機電力を決定するからである。

【００１７】 目標送信電力値が、送信機によって登録された後、その規定電力は、前に受信
済みの目標値を考慮に入れることになる。したがって、この制御は、不安定性な
く動作することが可能である。

【００１８】 受信機から送信機へのトラフィックの散発性からもたらされ得る難点は、目標
値の伝送の時間が受信機で知られており、受信機がこれを考慮に入れて、後続の
目標値を生成することができることで解決される。

【００１９】 また、送信機から受信機へのトラフィックの散発性も、悪影響を持たない。な
ぜなら、送信機の電力が、受信機によって決定され、受信機は、常時、自らが受
信する信号の送信電力を知っているからである。

【００２０】 したがって、この方法は、伝送および処理の遅延からもたらされ得る不安定性
および機能不良を克服する。

【００２１】 一実施形態では、送信機の電力を表す信号が、受信機から送信機への伝搬時間
ｔ_ｐと、目標値が送信機によって処理または確認されるのにかかる時間ｔ_ｅと、
送信機から受信機への伝搬時間ｔ_ｐとの合計に等しい時間ｔ’の間記憶される。
この時間ｔ’は既知であり、一般的に、不変である。次に、電力定格を表す信号
が、受信機から送信機に目標値が送信されるたびに毎回、更新される。新しい情
報が受信機によって受信される一方で、前に生成された目標値が送信機に送信さ
れていない場合、受信された新しい情報から生成された新しい目標値が、送信さ
れていない目標値に取って代る。

【００２２】 好ましい実施形態では、受信信号の特性は、下記のとおり決定される。この受
信信号の瞬時信号対雑音比を測定して、信号対雑音比をその受信信号の送信電力
で割り、除算の結果を平滑化して（例えば、低域フィルタを適用することによっ
て）、この平滑化した除算信号に受信信号の送信電力を掛ける。

【００２３】 平滑化の効果は、本質的に、信号の雑音を抑えることである。実際、スペクト
ル全体にわたって分散した雑音を相当に抑えることが可能であり、フィルタリン
グによって、エネルギースペクトルの低域だけが残る。

【００２４】 信号対雑音比を受信信号の前記送信電力で割ったものに対して実行したこの平
滑化は、調整の品質を相当に改善することを可能にする。実際、測定される瞬時
信号対雑音比の分子は、伝送チャネルの減衰（またはゲイン）（この例では、マ
イクロ波伝搬）によって出された信号の積であり、この積に対して平滑化を実行
した場合、電力変化が積分されることになり、これは、伝送チャネルゲインの突
然の変化があると、平滑化された信号対雑音比の振動を引き起こすことになる。
測定した信号のこうした振動は、測定した信号対雑音比の、実際の値に対する不
適当な値を供給することになり、過度の目標値をもたらす。

【００２５】 したがって、受信信号の信号対雑音比を送信電力で割ったとき、こうした振動
は、ほぼ、克服され、受信信号特性の測定の正確さを向上させ、したがって、過
度ではない値を送信電力に与える。

【００２６】 この機構は、前に生成され、記憶されている目標値から目標値を生成すること
に関与する機構とは独立に使用することができる。

【００２７】 言い換えれば、本発明は、受信信号の送信電力を使用して、送信機の電力目標
値を生成することにある。受信信号の送信電力を表す信号を、前に生成された目
標値とともに使用して、新しい目標値を決定することができる。この信号は、受
信信号の送信電力を表し、測定する信号対雑音比の前記振動を制限するために、
独立に、または組合せで使用することができる。特に、目標値を生成するには、
前に生成された目標値を使用することが、常に必要不可欠であるわけではない。
これは、特に、例えば、伝搬時間が、かなり短いとき、または目標値が、受信機
から送信機に対して、かなり低い周波数で送信されているとき、または各セルが
、送信された電力に関する情報を含むときに該当する。

【００２８】 情報が受信機から送信機に送信される通信システムでは、目標値が、この情報
とともに送信されるので、受信機から送信機への送信電力と同様の制御システム
を提供することが好ましい。この場合、受信された送信電力は、送信機によって
制御されることになる。言い換えれば、この状況では、受信機と送信機のそれぞ
れが、送信と受信の二重機能を果す。

【００２９】 本発明は、送信機が情報を、受信機に対して、この受信機によって供給される
目標値に応じて変化する電力で、送信する通信方法を提供し、この目標値は、受
信信号の特性と基準特性との比較によって確立され、目標値の目的は、受信信号
の特性が常に基準特性に等しいかまたはそれと同じになるレベルに、送信機の電
力を維持することである。この方法は、送信機と受信機の間での信号の伝送で遅
延が与えられると、受信機において、情報が受信されたときはいつでも、一方で
は受信信号の特性と基準特性との比較から、他方ではその受信信号の送信電力を
表す信号から、目標値が生成されることを特徴とする。

【００３０】 一実施形態によれば、目標値は、前に生成され、送信機に送信されたが、送信
機が、伝送遅延のために登録することのできなかった目標値から生成される。

【００３１】 一実施形態によれば、特性は、受信機での平滑化した信号対雑音比であり、受
信信号の瞬時信号対雑音比を決定し、これをその受信信号の送信電力を表す信号
で割って、この比率を平滑化し、この平滑化した比率にその受信信号の送信電力
を表す信号を掛け、この乗算の結果が、基準に対して比較される特性となる。

【００３２】 一実施形態によれば、受信機での、受信信号の送信電力を表す信号の、時刻ｔ
での更新が、受信機から送信機への目標値の送信の後、時間ｔ’が経過した後に
行われ、この時間ｔ’は、受信機から送信機への伝送遅延ｔ_ｐの時間、処理また
は送信機における目標値の確認の時間ｔ_ｅ、および送信機から受信機への伝送遅
延時間ｔ_ｐの和に等しく、この更新は、前に記憶された電力に時刻ｔに送信され
た目標値を掛けることにある。

【００３３】 一実施形態によれば、目標値Ｃ（ｔ）は、次式

【００３４】

【数３】 から生成される。ここで、γ_ｒｅｆは基準特性の値であり、γ＾（ｔ）は、時刻
ｔで受信機において測定される特性の値であり、Ｔ_ｘ（ｔ）およびＴ_ｘ（ｔ＋ｔ
’）は、それぞれ、時刻ｔおよびｔ＋ｔ’で受信された信号の送信電力を表す信
号である。

【００３５】 一実施形態によれば、目標値Ｃ（ｔ）は、次式

【００３６】

【数４】 から生成される。ここで、γ_ｒｅｆは、基準特性の値であり、γ＾（ｔ）は、時
刻ｔに受信機で測定された特性の値であり、ΠＣは、前に送信されたが、まだ送
信機によって登録されていない目標値または目標値の積である。

【００３７】 一実施形態によれば、受信機によって送信機に送信された目標値は、情報また
は信号データと同時に送信される。

【００３８】 一実施形態によれば、受信機から送信機に送信されるデータは、セルまたはパ
ケット内のデジタルデータの形式になっており、各目標値が、そのセルまたはパ
ケットのヘッダで伝送される。

【００３９】 一実施形態によれば、送信機から受信機に送信された情報が、、セルまたはパ
ケットで伝送されるデジタルデータであり、受信信号の特性は、各セルにおいて
決定される。

【００４０】 一実施形態によれば、送信機から受信機への、または受信機から送信機への情
報のトラッフィックは、散発型のものである。

【００４１】 一実施形態によれば、送信機の目的は、受信機から情報を受信することでもあ
り、また受信機の目的は、情報を送信機に送信することでもあるので、受信機の
送信電力制御は、送信機によって供給される目標値から実行される。

【００４２】 さらに、本発明は、本発明の通信方法を実施する受信機を提供する。この受信
機もまた、信号を送信機に送信するので、これは、目標値を生成するための手段
と、受信信号の送信電力を表す信号を記憶するための手段とを含み、記憶されて
いた、受信信号の送信電力を表す信号値の更新が、信号が受信機から送信機に送
信されたときはいつでも行われる。

【００４３】 一実施形態によれば、受信機は、容量ｔ’の巡回メモリを含み、ここで、ｔ’
は、受信機から送信機までの伝送遅延ｔ_ｐと、送信機における処理時間ｔ_ｅと、
送信機から受信機までの伝送遅延ｔ_ｐとの合計である。

【００４４】 最後に、本発明は、制御局および複数の端末が設けられており、その端末と制
御局が衛星を介して通信を行う、本発明による衛星ベースの通信システムによる
通信方法の適用方法を提供する。

【００４５】 本発明の他の特徴および利点は、付随する図面を参照する、そのいくつかの実
施形態の説明に照らして、より明確となる。

【００４６】 図に関連して説明する例は、地球の表面が、ゾーン１０に分割される（図１）
通信システムに関し、このゾーンのうちの１つだけを図で示している。各ゾーン
内には、一方では中央コントロールあるいは接続局２０が存在し、他方では端末
あるいは加入者局１６、１８などが存在する。

【００４７】 端末１６、１８などは、低軌道または中軌道の衛星１４を介して相互に通信を
行う。この例では、衛星の高度は、およそ、１５００ｋｍである。この衛星１４
は、軌道１２を通って移動し、そこには、他の衛星が配置されている。地球をカ
バーするため、または地球の大部分をカバーするために、いくつかの軌道１２が
設けられている。

【００４８】 衛星１４が、ゾーン１０の視界から外れると、例えば、同一軌道１２上の次の
衛星（図示せず）が、通信を受け継ぐ。

【００４９】 制御−接続局２０は、端末１６、１８などの間の通信制御を保証する。特に、
制御−接続局は、各端末に対して、周波数リソース、電力リソース、および符号
リソースを割り当てる。この目的で、局２０は、各端末と、やはり衛星１４を介
して通信を行う。

【００５０】 端末間の通信は、局２０を介して実行される。言い換えれば、端末１６が端末
１８と通信を行うとき、端末１６が、衛星を介してデータを局２０に送信し、局
２０が、このデータをやはり衛星を介して、端末１８に再伝送する。

【００５１】 局２０は、地上ネットワーク２０に接続され、、この例では、ＡＴＭ型のもの
である。局２０は、ＡＴＭスイッチ３４を介して、広帯域ネットワーク３６、狭
帯域ネットワーク３８、およびサーバ２８に接続されている。狭帯域ネットワー
ク３８は、ユーザ３０およびサーバ２４の接続を可能にする。同様に、広帯域ネ
ットワーク３６は、ユーザ３２およびサーバ２６の接続を可能にする。

【００５２】 非同期伝送型のこうした通信システムは、高い容量でデータの高いスループッ
トを可能にし、また伝送による遅延を短くすることを可能にする。

【００５３】 特に、ＡＴＭ型の非同期ネットワークでは、データは、デジタル形式になって
おり、ＡＴＭ規格の場合、３８４ビット（または記号）のデータおよび４０ビッ
ト（または記号）のヘッダを含んだパケットまたはセルに編成されている。

【００５４】 本発明によって対処される問題は、制御局２０から端末１６、１８への、また
端末１６、１８から制御局への各通信に、ちょうど必要なだけの電力リソースを
割り当てて、信号対雑音比が、仕様を満たすようにすることである。したがって
、通信は、必要なサービス品質を有し、過度な電力消費なしに、所定限界よりも
小さいビット誤り率を保証する。実際、出力電力は、ちょうど必要量でなければ
ならない。なぜなら、衛星内で利用可能な電力は限られ、ある通信がより多くの
電力を必要とする場合、過度の電力が他の通信電力の削減になるからである。

【００５５】 さらに、端末は広く使用される装置であり、、その価格はできる限り低くなけ
ればならない、好ましくは、低電力であればよい。

【００５６】 送信電力を制御するため、信号対雑音比を受信側で決定し、送信電力を調整し
て、信号対雑音比が、基準値に等しいようにする。

【００５７】 衛星ベースの送信システムの場合、受信機によって受信される電力は、特に、
気象条件のランダムな変化に起因する伝搬条件の変化により、大幅に変化する可
能性がある。特に、伝搬は、晴天に比し雨天のとき、相当に劣化する。また、伝
搬は、シンチレーションおよびマスキングのため悪化する。

【００５８】 また、伝搬条件は、雑音を導入する可能性があり、その雑音ソースは、様々な
特性を呈し得る。熱雑音の他、雑音の原因は、特に、隣接ゾーンに対する同一伝
送周波数の使用による干渉または他の伝送システムによる妨害であり得る。

【００５９】 受信側における信号対雑音比に応じた送信電力制御は、衛星ベースの送信シス
テムの場合、受信機によって送信機に送信される目標値の伝搬遅延のため、また
送信機から受信機への信号の伝送遅延のため、解決するのが困難な問題をもたら
す。

【００６０】 この例では、端末から制御局への、また、逆に、制御局から端末への信号伝搬
遅延は、２５ミリ秒のオーダである。この遅延は、バッファメモリーによって、
一定に保たれる。実際、前記実伝搬時間は、端末と制御局の間の伝搬距離を変化
させる、ゾーンに対する衛星の偏移のため、常に変化する。ただし、システム管
理を円滑にするため、この遅延は、前記バッファを使用して、一定レベルに保た
れる。

【００６１】 さらに、信号対雑音比は、受信セル上で測定されるので、その測定周波数は、
トラフィックに依存し、このトラフィックは、前記の型のマルチメディア通信シ
ステム内では、本質的に変化する。例えば、セルの伝送周波数は、電子メールの
場合、イメージまたはプログラムの伝送の場合よりも低い。

【００６２】 さらに、、受信機から送信機への電力目標値の送信は、セルの送信と同時に行
われることが望ましい、なぜなら、この目標値は、少数のビットのみを必要とす
るので、この目標値の送信のためだけに１つのセル全体を使用しないことが好ま
しいからである。したがって、この目標値を送信するために、受信機から送信機
に情報（データまたは信号）を送信しなければならなくなるまで待つことが必要
である。このトラフィックの散発性は、調整の困難さをさらに増大させる。なぜ
なら、非決定論的、すなわち予測不可能な遅延をもたらすからである。

【００６３】 したがって、これに使用する従来の制御システムは、正しく動作することがで
きない。そのようなシステムを図２に示す。この図は、送信機４０が、受信機４
４から目標値を受信する入力４２を含むことを示している。受信機４４の制御出
力４６と送信機４０の目標値入力４２の間の伝送時間が、ブロック４８によって
表された遅延に対応する。さらに、送信機４０から受信機４４へのセルの送信は
、その逆の送信の場合と同様に、衛星を介して、マイクロ波リンクによって実行
される。この送信は、やはり遅延を引き起こすチャネル５０を構成する。受信機
４４内で、セルが、受信装置５２によって受信され、信号対雑音比

【００６４】

【数５】 が常に、受信された各セルに対して計算される（ブロック５４）。

【００６５】 チャネル５０によって導入される雑音を制限するため、平滑化を実行する（ブ
ロック５６’）、すなわち、この例では、ブロック５４によって供給された信号
を、低域フィルタに通す。この平滑化した信号対雑音比γ＾は、「決定ブロック
」と呼ばれるブロック５８で、その入力６０で適用される基準値γ_ｒｅｆと比較
される。ブロック５８は、その出力４６から、送信機４０に目標値信号を送達し
て、この送信機が、平滑化した信号対雑音比と基準値γ_ｒｅｆとの比較に応じて
、その送信電力を調整する。

【００６６】 平滑化５６’は、送信電力に対する制約を導入する。実際、この平滑化は、入
力信号が突然変化すると、測定値の振動を引き起こす。受信された信号対雑音比
の実際の振動を反映していないこの振動は、ブロック５８に適用され、したがっ
て、振動が起こると、このブロック５８は、実際の信号対雑音比が、基準値を下
回っていないのに、基準値γ_ｒｅｆより下であり得る値γ＾を受け取る。したが
って、送信電力は、通常、この測定振動を考慮に入れた、過度の値の選択をしな
ければならない。後述するとおり、本発明は、その一態様では、この望ましくな
い振動を最小限に抑えることを可能にする。

【００６７】 さらに、図３に関連して説明するとおり、本発明の下で行った研究は、図２に
示す制御ループでの遅延が、このループの正しい動作を妨げることを明らかにし
、またこの研究は、制御の機能不良を理解するのを助け、これに対する解決法を
提案している。

【００６８】 本プロジェクトでは、単純化した例を考察しており、Ｐ_ｅが、通信の開始時に
、値１を有し、チャネル５０が、時間の経過とともに連続的に増大する減衰を呈
し、この減衰が、時間単位毎に係数αだけ増大することを想定している。言い換
えれば、１時間単位の終りには、電力は、係数αだけ減衰し、２時間単位の終り
では、受信電力は、係数α^２だけ減衰し、ｎ時間単位の終りで、電力は、係数α ^ｎ だけ減衰する。さらに、この例では、送信機から受信機への、および受信機か
ら送信機への伝搬時間が、１時間単位であり、目標値は、受信機４４によって、
受信されてから１時間単位後に発行され、同様に、送信電力も、送信機による目
標値の受信から１時間単位後に更新される。最後に、雑音Ｎ_０の値は、この単位
の値であると想定する。

【００６９】 上方の線６２（図３）は、時間に対する送信機４０の電力Ｐ_ｅの変化を表し、
その時間単位が、受信機を表す下方の水平線６４上に、０から１５までマークさ
れている。

【００７０】 線６４の下には、時間単位ごとに測定された信号対雑音比の値γが表され、最
後の線が、受信機によって送信機に送信された目標値を表している。

【００７１】 時刻０で、送信機が、電力１で送信する。時刻１で、受信機が、電力αを受信
する（時間単位ごとの減衰αのため、送信機から受信機への送信は、その減衰に
言及して、上から下への斜めの矢印によって表されている）。これらの条件で、
受信機は、この減衰を補うために、増加目標値を発行する。この目標値は、した
がって、逆比率、すなわちα^−１での増加要求である。ただし、この目標値は、
前述の遅延のために、時刻４になってから送信機によって登録される。この条件
では、時刻１で、送信電力は、まだ１であり、時刻２、３、４で受信される電力
（この場合、γに等しい）は、それぞれ、α^２、α^３、α^４であり、これは、こ
れらの時点で、それぞれ、送信値α^−２、α^−３、α^−４をもたらす。時刻５で
、受信機は、電力α^５．α^−１＝α^４、したがって目標値α^−４を受信する。こ
の時点５で、送信電力は、α^−３であり、これは、時刻６での受信電力α^３をも
たらす。

【００７２】 この動作モードは、送信電力の明らかな不安定性を示している。例えば、時刻
１４で、送信電力は、それがα^−１１であるべきところ（前述の遅延を考慮する
と）、α^３である。

【００７３】 この機能障害は、目標値が、伝送および処理の遅延のために送信機によって確
認されなかった前の目標値を考慮に入れずに、毎回、受信信号に応じて生成され
ていることに起因する。

【００７４】 例えば、図３は、時刻６に受信機によって送信された目標値が、値α^−３を有
することを示している。ただし、この目標値は、時刻９に送信機によって実行さ
れることになり、時刻６で受信された信号が、一方では、時刻５で発行された信
号に対応し、他方、時刻６、７、８では、送信機が、時刻５に対して電力を変更
していることを考慮に入れていない。

【００７５】 図４は、前記２つの問題を解決する、すなわち、一方では測定されるパラメー
タの振動を最小限に抑え、他方では受信機で実行される測定に応じた送信電力の
適切で、確実で、かつ強力な制御を実行する制御設計を図示している。

【００７６】 この図４では、図３のものに対応する要素に、同じ参照番号が付いている。図
４に図示する構成は、図２に図示するものとは、本発明による受信機４４内でフ
ィルタリングブロック５６’および目標値送信ブロック５８’を制御するために
、ブロック７０が設けられていることが異なっている。

【００７７】 ブロック７０を使用して、セルが発行された電力を相対値で決定することがで
き、このセルについて、ブロック５４で、信号対雑音比が瞬時的に計算される。

【００７８】 ブロック５４、５６’、５８’で受信され、測定され、処理されるセルが発行
された電力を表す信号は、受信機４４内で決定することができる。なぜなら、受
信機が、送信機４０の電力を決定するからである。

【００７９】 セルが発行された電力を決定するために、受信機４４によって送信機４０に前
に送信された目標値が、考慮に入れられる。

【００８０】 言い換えれば、図２および３に図示する状況とは反対に、受信機によって送信
機に送信された目標値は、受信信号とセルの送信電力の両方を考慮に入れる。

【００８１】 さらに、所定の時点で要求された電力目標値は、受信機によって前に送信され
たが、送信機によってまだ確認されていない目標値を考慮に入れる。本発明は、
したがって、目標値の生成と送信機によるその確認の間での不可避な遅延にもか
かわらず、制御を安定させる。

【００８２】 ブロック７０（図４）は、ブロック５６’の入力に接続された出力７２を提供
し、ブロック５６’に、ブロック５６’でフィルタリングされるセルが発行され
た電力Ｔ_ｘの値を表す情報を送達する。

【００８３】 このブロック５６’で、フィルタリングに先立って、ブロック５４によって送
達された信号

【００８４】

【数６】 を送信電力値Ｔ_ｘで割る。

【００８５】 Ｅ_ｂ＝ＧＴ_ｘであるので、ブロック５６’でフィルタリングされた信号は、信
号Ｇ／Ｎ_０であり、ここで、Ｇは、チャネル５０のゲイン（または減衰）である
、すなわち、、伝送チャネル減衰信号対雑音比だけに対応する。このシステムは
、ゲイン勾配Ｇの変化中、フィルタリングされた信号の振動を緩和するように構
成されている。このようにして、送信信号の電力を、振動が発生する場合と比較
して、抑えることができる。

【００８６】 最後に、ブロック５６’は、平滑化した信号Ｇ／Ｎ_０に送信電力の値Ｔ_ｘを掛
け、この信号をブロック５８’で基準γ_ｒｅｆと比較できるようにする。

【００８７】 さらに、ブロック７０は、判断ブロック５８の入力／出力７６に接続された入
力／出力７４を含む。この判断ブロックは、出力４６上に発行される電力目標値
を生成し、またブロック７０の入力７４上に、いつその目標値が送信されるかに
ついて、すなわち、出力４６が目標値を送信機に送信する時刻についての情報を
供給する。

【００８８】 目標値を生成するため、ブロック５８’は、前に発行され、伝搬および処理の
時間のために受信セルによって考慮に入れられていないすべての目標値を登録す
る。より詳細には、ブロック５４、５６’、５８’で処理される受信セルは、時
刻ｔ−ｔ’までに発行された目標値を考慮に入れ、時刻ｔ−ｔ’とｔの間に発行
された目標値は考慮に入れない。。ｔは、現時点であり、ｔ’は、受信機４４か
ら送信機４０までの信号伝搬時間ｔ_ｐと、送信機４０内での処理時間ｔ_ｅと、最
後に、送信機４０から受信機４４までの信号伝搬時間ｔ_ｐとの合計である。

【００８９】 時間ｔ’は、固定値を有する。なぜなら、一方では前述のとおり、固定値がバ
ッファの故に伝搬時間ｔ_ｐに与えられ、他方では送信機４０内での処理時間ｔ_ｅ も一定だからである。

【００９０】 受信機（または送信機）による送信と送信機（または受信機）による受信の間
に一定の伝送時間を課すようなバッファが提供されない場合でさえも、各時点で
時間ｔ_ｐは既知である。なぜなら、送信機および受信機と衛星の間の距離も、各
時点で既知だからでる。

【００９１】 時刻ｔで、受信セルが発行された電力を決定するためには、時点ｔ−ｔ’での
要求電力目標値（出力４６上の信号による）が判ればよい。

【００９２】 現行の例では、出力４６上に発行された信号は、乗率である。例えば、時刻ｔ
で、もし送信機の電力がＰ_０であれば、目標値は、数値Ｃ_１で、したがって、時
点ｔ＋ｔ’で受信セルは、電力Ｐ_０Ｃ_１である。この例は、時点ｔ−ｔ’と時点
ｔの間で、目標値が発行されていない場合にのみ当てはまる。この時間間隔中に
、他の目標値、例えば、Ｃ_２、Ｃ_３が発行されている場合、この場合では、時刻
ｔ＋ｔに受信セルの送信電力は、Ｐ＝Ｐ_０Ｃ_１Ｃ_２Ｃ_３になるが、発行される目
標値は、やはりＣ_１である。

【００９３】 したがって、各受信セルの送信電力は、時点ｔ−ｔ’までに発行された目標値
の積が既知であれば、任意の時刻で知ることができる。初期設定で送信機の送信
電力を知ることは、必要不可欠ではない。電力の変化だけ、すなわち、目標値の
変化だけを知る必要がある。

【００９４】 説明した実施形態では、ブロック７０のメモリのサイズを制限するために、要
求された電力は時刻ｔ−ｔ’とｔの間だけ、メモリ内に保持され、これは、時刻
ｔとｔ＋ｔ’の間に受信されたセルの送信電力に対応する。

【００９５】 現行の例では、目標値は、受信機４４から送信機４０に（情報または信号の）
通信が確立されたときにだけ発行される。ここで、「通信」とは、任意のタイプ
の情報の伝送を指し、実際のデータの伝送と、衛星の変化、衛星の位置を示すデ
ータまたは検証データなどの信号データの伝送の両方を包括する。

【００９６】 この場合、目標値は、通信セルのうちの１つのヘッダで発行される。したがっ
て、目標値の伝送は、必ずしも即時である必要はない。したがって、前に分析さ
れたセルに相当する目標値が、送信機４０に対して発行されていないのに（その
間、受信機から送信機へのトラフィックが発生しなかったので）、セルが受信機
４４によって受信されることが起り得る。この状況では、受信された最後のセル
から生成された新しい目標値が、前の目標値に取って代る。

【００９７】 前述のすべての説明に照らせば、各セルの受信の後にブロック５８’によって
形成される目標値Ｃ（ｔ）の値は、次のとおりである。

【００９８】

【数７】 上式において、Ｃ（ｔ）は、目標値、すなわち、乗率であり、γ_ｒｅｆは、ブ
ロック５８’の入力６０に適用される基準値であり、γ＾（ｔ）は、ブロック５
８’の入力に適用されるフィルタリングブロック５６’の出力信号であり、Ｔ_ｘ （ｔ）は、時刻ｔ−ｔ_ｐでの送信機電力の時刻ｔにおける、ブロック７０でのイ
メージであり、Ｔ_ｘ（ｔ＋ｔ’）は、時刻ｔ＋ｔ’−ｔ_ｐでの送信機電力の時刻
ｔ＋ｔ’におけるイメージである。このイメージは、時点ｔで既知である。なぜ
なら、それは、この時点までに受信機によって発行された目標値に依存するから
である。

【００９９】 比率

【０１００】

【数８】 は、受信機によって発行され、送信機によってまだ考慮に入れられていない電力
目標値の積の逆数に対応する。実際、これらの前に生成された目標値を何回も考
慮に入れる必要はない。ΠＣが、上記式（１）でのこの積である。

【０１０１】 さらに、値Ｔ_ｘ（送信電力のイメージ）は、目標値が発行されたときはいつで
も、ブロック７０のメモリ内で更新され、ブロック７０は、この伝送について入
力７６の信号によって知る。この更新は、目標値の伝送後に時間ｔ’が経過した
後、前の値Ｔ_ｘに発行された目標値を掛けることを含む。言い換えれば、時刻ｔ
で、時刻ｔ_１＝ｔ−ｔ_ｐ−ｔ_ｒ（ｔ_ｒは、受信機における測定および目標値の生
成の持続時間である）に発行されたセルの電力に基づいて、目標値が生成され、
時刻ｔに発行された目標値が、送信機によって時刻ｔ_１＋ｔ’＋ｔ_ｒに適用され
て、時刻ｔ_１＋ｔ’＋ｔ_ｐ＋ｔ_ｒ＝ｔ＋ｔ’になってはじめて、受信機によって
受信されることになる。こうした条件下で、電力Ｔ_ｘを更新するために、下記の
手順にも従う。目標値が時刻ｔに出力４６でセルによって送信されたとき、ブロ
ック７０に記憶されている電力Ｔ_ｘを時刻ｔ＋ｔ’に更新する。時刻ｔ＋ｔ’で
の更新は、記憶している値Ｔ_ｘに時刻ｔで発行された目標値を掛ける。

【０１０２】 前述のとおり、前の目標値が発行されずに、受信セルに基づいて新しい目標値
が生成されたとき、新しい目標値が、送信され得なかったものに取って代る。

【０１０３】 動作モードの一例を図５に図示しており、図３に類似している。

【０１０４】 図３と同様に、この図は、その初期電力が値１を有し、毎時間単位に係数αだ
け伝送チャネルに減衰がある送信機を考慮している。送信機と受信機の間での伝
送時間は、いずれの方向でも、１時間単位である。受信機における処理時間も、
１時間単位である。他方、図３に関して、単純化のため、送信機における処理時
間は、わずかであると想定した。上方の線１００は、送信機によって送信される
電力の時間の経過に伴う変化を示す。下方の線１０２は、受信機を表す。この線
の下の領域は、時間の経過にともなう値γ＾の変化を示す。また、時間の経過に
ともなう、電力Ｃ（ｔ）に関する目標値の変化、ブロック７０で形成される送信
機４０の電力イメージＴ_ｘの変化、そして、最後に、受信機４４によって送信機
４０に送信されたが、送信機４０によってまだ登録されていない電力目標値の変
化も示されている。

【０１０５】 所定の時刻ｔで、電力Ｐ_ｅのイメージＴ_ｘは、時刻ｔ−ｔ_ｐ（現行の例では、
ｔ−１）に送信されるセルの電力イメージである。

【０１０６】 本動作例では、送信機から受信機へのセルの送信（線１００から線１０２への
斜めの線）は、不規則である。したがって、時点０と時点２の間、時点４と時点
７の間、および時点１０と時点１４の間では、送信は、時間単位当たり１セルの
速度で実行されるが、他方、時点２と時点４の間では、２時間単位が経過し、同
じことが、時点８と時点１０の間でも当てはまる。同様に、受信機から送信機へ
のセルの送信（水平破線および線１０２から線１００への斜めの線）。送信は、
時刻２と時刻６の間、および時刻１０と時刻１４の間では、各時間単位で行われ
る。しかし、時点６と時点１０の間では、１セルの送信は４時間単位間隔である
。

【０１０７】 図５の場合、前記公式（１）が、目標値Ｃ（ｔ）を決定するのに使用され、ま
た更新された値Ｔ_ｘも使用され、時刻ｔに存在する値Ｔ_ｘに時刻ｔ−ｔ’での目
標値を掛ける。この例では、時刻ｔ’の値は、２時間単位（処理時間ｔ_ｅがゼロ
であると想定して、伝搬時間の２倍）である。

【０１０８】 例えば、時刻７で、目標値は、次のとおりである。

【０１０９】

【数９】 前記計算で、

【０１１０】

【数１０】 は、時刻７で最後の線によって示されている、送信機によってまだ受信されてい
ない目標値の逆数である。

【０１１１】 値Ｔ_ｘ（ｔ）およびＴ_ｘ（ｔ＋ｔ’）も使用することができる。例えば、下記
のとおりである。

【数１１】

【０１１２】 時刻７で値Ｔ_ｘを生成するため、時刻６に示されるメモリ７０内に存在する値
を考慮して、この値に、時刻６−ｔ’、すなわち時刻４に存在する目標値を掛け
る。時刻４で、目標値は、１である。したがって、値Ｔ_ｘは、時刻７でα^−３に
留まる。時刻９、１０、１１では、値Ｔ_ｘは、一定に保たれる。なぜなら、時刻
７、８、９（すなわち、時刻ｔ−ｔ’）では、目標値が、受信機によって発行さ
れていないからである。

【０１１３】 このトラフィックの散発性にもかかわらず、また、トラフィックの不規則性に
もかかわらず、電力Ｐ_ｅが、伝搬に起因する減衰（伝搬および処理の遅延にかか
わらず）に正しく従うことは、注目に値する。この不規則性は、また、送信電力
変化の不規則性も引き起こす。ただし、そのような不規則性（例えば、時刻１０
から時刻１１の）は、制御の安定性に影響を与えない。

【０１１４】 また、この処理が、受信機から送信機までの信号損失などの障害、すなわち、
受信機４０によって発行された信号が送信機４４によって受信されないなどの障
害に対して強いことも、注目に値する。

【０１１５】 図６は、受信機から送信機までのセルの損失の影響を図示している。この例は
、図５に表したものと同様である。想定も同一である。

【０１１６】 この例は、送信機が、それぞれ、時刻７、８、９、１０に目標値を受信するは
ずだったのに、受信機によって時刻６、７、８、９に発行されたセルが、送信機
に到達していないことを示している。

【０１１７】 この状況では、電力Ｐ_ｅは、時刻１３ですなわち、受信機から送信機への送信
の中断の終りから、わずか２時間単位後に正しい値に到達する。

【０１１８】 ブロック７０の実施形態は、受信セルの送信電力のイメージを記憶し、かつこ
の電力をクロックまたはタイマを介して更新するための手段を提供する、このク
ロックまたはタイマは、その値を、目標値の送信時にトリガされ、またその値を
、時刻ｔ’＝ｔ_ｐ＋ｔ_ｅ＋ｔ_ｐ’に更新する、この新しい値は、目標値の送信時
に、前の値にその目標値を掛けたものを表す。新しいセルの到着時に、受信機か
ら送信機に送信されたセルが無かったために、前の目標値が送信されていない場
合、最後に受信されたセルから確立した新しい目標値が、前の目標値に取って代
る。

【０１１９】 ブロック７０は、例えば、ｔ’という容量を有する巡回バッファを使用するこ
とができる。

【０１２０】 受信機での電力制御だけを説明してきたが、受信機送信電力が送信機で制御さ
れる別の電力制御ループが存在することも容易に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 衛星による通信システムを示す図である。

【図２】 受信機から送信電力を調整する知られている装置を示す図である。

【図３】 図２のシステムの欠点を説明する図である。

【図４】 本発明による制御システムを示す図である。

【図５】 図４に図示したシステムのいくつかの動作上の特徴を説明する図である。

【図６】 図４に図示したシステムのいくつかの動作上の特徴を説明する図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年２月５日（２００１．２．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【数１】 から生成され、上式において、γ_ｒｅｆは、基準特性の値であり、γ＾（ｔ）は
、時刻ｔに受信機において測定された値であり、Ｔ_ｘ（ｔ）およびＴ_ｘ（ｔ＋ｔ
’）は、それぞれ、時刻ｔおよび時刻ｔ＋ｔ’に受信された信号の送信電力を表
す信号である請求項３に記載の方法。

【数２】 から生成され、上式において、γ_ｒｅｆは、基準特性の値であり、γ＾（ｔ）は
、時刻ｔに受信機において測定された特性値であり、ΠＣは、前に発行されたが
、送信機によってまだ登録されていない目標値または目標値の積である請求項３
に記載の方法。

【請求項１３】 制御局（２０）および複数の端末（１６、１８）が設けら
れており、前記端末と前記制御局が衛星を介して通信を行う、衛星ベースの通信
システムのための請求項１に記載の方法の適用方法。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年７月３日（２００１．７．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【数１】 から生成され、上式において、γ_ｒｅｆは、基準特性の値であり、γ＾（ｔ）は
、時刻ｔに受信機において測定された値であり、Ｔ_ｘ（ｔ）およびＴ_ｘ（ｔ＋ｔ
’）は、それぞれ、時刻ｔおよび時刻ｔ＋ｔ’に受信された信号の送信電力を表
す信号である請求項３に記載の方法。

【数２】 から生成され、上式において、γ_ｒｅｆは、基準特性の値であり、γ＾（ｔ）は
、時刻ｔに受信機において測定された特性値であり、ΠＣは、前に発行されたが
、送信機によってまだ登録されていない目標値または目標値の積である請求項３
に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K067 BB21 DD27 EE02 EE07 EE10 EE16 FF16 GG08 GG09 GG11 HH23 KK15 5K072 AA02 BB02 BB13 BB22 DD01 DD11 DD16 DD19 EE19

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信機（４０）が、受信機（４４）によって供給される目標
   値に応じて変化する電力で、前記受信機に情報を送信し、 この目標値が、受信信号の特性（γ＾）と基準特性（γ_ｒｅｆ）との比較から
   確立され、 前記目標値の目的は、前記受信信号の特性が常に前記基準特性に等しいかまた
   はそれと近いレベルに、前記送信機の電力を維持することであり、 前記送信機と前記受信機の間での信号の伝送において遅延が発生するので、前
   記目標値が、情報を受信すると、一方では前記受信信号と前記基準特性との前記
   比較から、他方では前記受信信号の送信電力を表す信号から、前記受信機におい
   て生成される通信方法であって、 前に生成され、送信機に送信されたが、前記伝送遅延のために送信機が登録で
   きなかった基準値から、前記目標値が生成されることを特徴とする通信方法。
2. 【請求項２】 前記特性が平滑化した信号対雑音比であるので、受信機にお
   いて、受信信号の瞬時信号対雑音比（γ〜）を決定し、これを前記受信信号の送
   信電力を表す信号（Ｔ_ｘ）で割り、この比率を平滑化して、前記平滑化した比率
   に前記受信信号の送信電力を表す前記信号（Ｔ_ｘ）を掛け、この乗算の結果（γ
   ＾）が、基準と比較される特性であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 時刻ｔでの、受信機における、受信信号の送信電力を表す信
   号（Ｔ_ｘ）の更新が、前記受信機から送信機への目標値の送信の後、時間ｔ’が
   経過した後に行われ、この時間ｔ’が、前記受信機から前記送信機への伝送時間
   ｔ_ｐと、前記目標値が送信機において処理または確認されるのにかかる処理時間
   ｔ_ｅと、前記送信機から前記受信機への伝送遅延時間ｔ_ｐとの合計に等しく、か
   つこの更新が、前に記憶済みの電力に、時刻ｔで発行された目標値を掛けること
   を特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 目標値Ｃ（ｔ）が次式 【数１】 から生成され、上式において、γ_ｒｅｆは、基準特性の値であり、γ＾（ｔ）は
   、時刻ｔに受信機において測定された特性値であり、Ｔ_ｘ（ｔ）およびＴ_ｘ（ｔ
   ＋ｔ’）は、それぞれ、時刻ｔおよび時刻ｔ＋ｔ’に受信された信号の送信電力
   を表す信号であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法
   。
5. 【請求項５】 目標値Ｃ（ｔ）が次式 【数２】 から生成され、上式において、γ_ｒｅｆは、基準特性の値であり、γ＾（ｔ）は
   、時刻ｔに受信機において測定された特性値であり、ΠＣは、前に発行されたが
   、送信機によってまだ登録されていない目標値または目標値の積であることを特
   徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
6. 【請求項６】 受信機によって送信機に送信される目標値が、情報または信
   号データと同時に送信され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】 受信機から送信機に送信されるデータが、デジタルデータの
   セルまたはパケットの形式になっており、各目標値が、前記セルまたは前記パケ
   ットのヘッダ中に伝送されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 送信機（４０）から受信機（４４）に送信される情報が、セ
   ルまたはパケットによって伝送されるデジタル情報であり、受信信号の特性が、
   各セルにおいて決定され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】 送信機から受信機への、または前記受信機から前記送信機へ
   の情報のトラフィックフローが、散発型のものであることを特徴とする請求項６
   、７または８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 送信機（４０）もまた、受信機（４４）から情報を受信す
    るものとされ、かつ前記受信機は、前記送信機に情報を送信するものとされるの
    で、前記受信機の送信電力が、前記送信機から供給される目標値から制御される
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 【請求項１１】 受信機（４４）もまた、送信機（４０）に信号を送信する
    ので、やはり、目標値を生成するための手段（５８’）と、 受信信号の送信電力を表す信号を記憶するためのメモリ手段（７０）とを有し、
    前記記憶され、かつ受信された信号の前記送信電力を表す前記信号が、前記受信
    機から前記送信機に信号が送信されるたびに毎回、更新されることを特徴とする
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の通信方法を実施するように構成された
    受信機。
12. 【請求項１２】 容量ｔ’を有する巡回メモリ（７０）を含み、ｔ’は、前
    記受信機から送信機までの伝送遅延ｔ_ｐと、前記送信機において計算される処理
    時間ｔ_ｅと、前記送信機から前記受信機までの伝送遅延ｔ_ｐとの合計であること
    を特徴とする請求項１１に記載の受信機。
13. 【請求項１３】 制御局（２０）および複数の端末（１６、１８）が設けら
    れており、前記端末と前記制御局が衛星を介して通信を行う、衛星ベースの通信
    システムのための請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法の適用方法。