JP4259753B2 - 最適化電力制御用の装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は一般に無線通信システムに関する。特に、この発明は無線通信デバイスに対する電力制御の新規で改良された装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信ネットワークは、ビジネス、工業およびパーソナルライフのすべての観点において著しい人気を博している。そのようなことであるから、ポータブルなハンドヘルド型無線通信デバイスは近年幅広い成長を遂げている。セルラおよびパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）電話機のようなポータブルデバイスは今ではビジネスユーザおよびパーソナルユーザに対して同様にありふれたものである。さらに、ポータブルなハンドヘルド型および移動体電話機を使用する衛星通信システムのような最新システムが現在設計されている。
【０００３】
ハンドヘルド型通信デバイスの１つの設計目的は低電力消費のものである。低電力消費によりバッテリ寿命が延長され、熱の発生が少なくなり、これはデバイスの有用性を増加させる。また低電力消費によりデバイスのサイズをより小さくすることが可能となり、あるいはデバイスのサイズをより小さい方に導くことが多くなる。
【０００４】
ＣＤＭＡ通信システムでは、何らかの所定の通信リンクに対して要求される電力量を最低レベルに維持するようにシステム内の信号送信電力が制御される。これは全体的な通信システム容量を最大にし、許容可能な相互干渉および信号品質レベルを維持するのに役立つ。送信信号電力を最小レベルにあるいは最小レベル近くで制御することにより、他の通信デバイスまたはユニットとの干渉が減少する。このような通信システムにおける電力制御用技術の例は、１９９５年１月１７日に発行された“符号分割多元接続システムにおける高速フォワードリンク電力制御”と題する米国特許第５，３８３，２１９号、１９９５年３月７日に発行された“送信電力制御システムにおける制御パラメータのダイナミック修正用の方法およびシステム”と題する米国特許第５，３９６，５１６号、１９９３年１１月３０日に発行された“送信電力制御システム”と題する米国特許第５，２６７，２６２号に見出すことができ、これらは参照によりここに組み込まれている。
【０００５】
デバイスにより消費される電力量を減少させる技術の１つは、送信信号の電力量を最小にすることである。通信に悪影響を与えることなくできるだけ多く送信信号の電力量を減少させることにより、このことが達成されることが多い。これが達成される１つの方法は、信号対雑音比（ＳＮＲ）が許容可能なレベルより下に落ちないようにして、できる限り多くの電力量を減少させることである。ＳＮＲが許容可能なレベルより下に落ちた場合には、ＳＮＲを許容可能なレベルまで戻すように電力が増加される。
【０００６】
このアプローチは有用である。その理由は最適状態の下で、通信に最小の電力量を使用できるようにするからである。最適あるいは理想的な状態より悪い状態で動作した場合には、すなわち、ビル内部、悪天候あるいはこれらに類するものの下では、許容可能な通信を維持するように（例えば許容可能なＳＮＲを維持するように）送信電力が増加される。
【０００７】
例えばセルラ通信システムや他の無線通信システムのような何らかの通信システムにより、無線通信デバイスすなわちセルラ電話機が遠隔的に制御される。すなわち、デバイスと基地局トランシーバとの間の通信帯域幅の一部はコマンドおよびステータス情報の送信専用である。帯域幅のこのコマンドおよびステータス部分が使用されて、デバイスにより送信される信号の電力が調整される。基地局により受信される信号のＳＮＲが許容可能なレベルより下に落ちた場合には、基地局はコマンドを無線デバイスに送信して、その送信電力を増加させる。同様に、受信信号のＳＮＲが十分に許容可能な制限内であれば、基地局はデバイスにコマンドを送って送信電力を減少させる。
【０００８】
しかしながら、ほとんどの従来システムは、無線通信デバイスに対する送信電力を制御する方法において制限がなされている。
【０００９】
必要とされているものは、無線通信システムにおける電力制御を最適化するための装置および方法である。
【００１０】
本発明は通信システムの送信機の電力を制御するのに使用するしきい値レベルの設定を最適化する新規かつ改良された装置および方法である。本発明にしたがうと、２つのパラメータが使用されて、しきい値レベルを調整する必要があるか否かが決定される。これらのパラメータは確立されたしきい値およびシステムの性能と比較されたシステムの動作である。
【００１１】
本発明にしたがうと、システムの性能が低下し、システムがしきい値で動作している場合には、これはしきい値を増加させる必要がある指標となる。このように、本発明はしきい値を増加させる。したがって、通信システムの電力制御部分は、システムがしきい値（すなわち新しく増加されたしきい値）より下で動作していることを感知し、電力制御モードにしたがってシステムの電力を増加させる。結果として、システムの性能は改善される。性能が依然として低下しており、システムが再度新しいしきい値で動作している場合には、しきい値はさらに増加される。このプロセスはシステム性能が再度許容可能なレベルに戻るまで継続する。
【００１２】
システムの性能が低下し、システムがしきい値より下で動作している場合には、これはしきい値を調整する必要がなく、送信機の電力を増加させてシステムをしきい値まで上げる必要がある指標となることに留意すべきである。１つの実施形態では、これは通信システムの電力制御モードにしたがって送信機の電力を増加させることにより達成される。
【００１３】
システム性能が要求されるものよりも良い場合には、これは送信機の電力が必要とされるものよりも大きいかもしれないことの指標となる。システム性能が要求されるものよりも良い場合には、本発明はシステムがしきい値より上で動作しているか否かを決定する。そうである場合には、送信機の電力は通信システムの電力制御モードにしたがって減少される。しかしながら、性能が要求されるものよりも良く、システムがしきい値であるいはしきい値より下で動作している場合には、これはしきい値をより低くすることができることの指標となる。このように、本発明はしきい値を低くする。したがって、通信システムの電力制御部分は、システムがしきい値より上で動作していることを感知し、電力制御モードにしたがってシステムの電力を減少させる。結果として、送信機の電力消費が減少される。性能が要求されるものよりもさらに良く、システムが依然として新しいしきい値であるいは新しいしきい値より下で動作している場合には、しきい値はさらに減少される。このプロセスはシステムの性能が再度正常レベルに戻るまで継続する。
【００１４】
システムの性能が要求を越え、システムがしきい値より上で動作している場合には、これは送信出力を低くすべきであり、しきい値は調整を必要としない可能性がある指標となることに留意すべきである。
【００１５】
１つの実施形態では、しきい値の決定は受信機における受信信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）に基づいている。所要のＳＮＲレベルはしきい値レベルとして確立される。受信信号の実際のＳＮＲはしきい値ＳＮＲと比較されて、しきい値に関するシステムの動作が決定される。
【００１６】
１つの実施形態では、システムの性能はシステムのエラーレートに基づいて決定される。代替実施形態では、フレームエラー、ビットエラーレート、システム性能の他の何らかの指標のような他の測定基準が使用されて、システムの性能が決定される。
【００１７】
本発明の効果は、しきい値のダイナミックな調整の結果として電力消費が減少されることである。信号品質が高い場合にしきい値を低くすることにより、システムが送信電力を減少させることができ、これにより電力消費を減少させることができる。信号品質が低下している場合にしきい値を増加することにより、システムが許容可能な性能レベルを維持することができる。
【００１８】
本発明の特徴、目的および効果は、図面とともに以下に述べられている詳細な説明からさらに明らかになるであろう。
【００１９】
本発明は、添付した図面を参照して説明されている。図では、同じ参照番号は同一または機能的に同様な構成要件を示している。参照番号の最も左の数字は、参照番号が最初に現れる図面を識別している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
Ｉ．本発明の概要および考察
本発明は、１つ以上の電力制御モードにしたがって、通信システム内あるいは通信システム中で動作するデバイス内で送信される信号電力を調節するのに使用されるしきい値レベルを最適に決定するシステムあるいは装置および方法に向けられている。これを達成する方法を以下に説明する。
【００２１】
ＩＩ．例示的な環境
本発明を詳細に説明する前に、本発明を実現することができる例示的な環境を説明することが有用である。広い意味では、本発明は任意の有線または無線通信システムで実現することができ、特に送信機により提供される電力量を制御することが好ましいものにおいて実現することができる。このような環境には、これらに限定されないが、セルラ通信システム、パーソナル通信システム、衛星通信システム、および他の多くの既知の通信システムが含まれる。
【００２２】
図１は例示的な通信システム１００を図示している図である。図１を参照すると、例示的な通信システムは２つのトランシーバ１０４ａおよび１０４ｂを備えている。トランシーバ１０４ａおよび１０４ｂは、それぞれ送信機１０８ａおよび１０８ｂ、受信機１１２ａおよび１１２ｂを持っている。
【００２３】
データまたは他の情報は送信機１０８（１０８ａ、１０８ｂ）から、送信パス１２２を通して、信号が向けられている他のトランシーバ１０４（１０４ａ、１０４ｂ）中の受信機１１２（１１２ａ、１１２ｂ）に送られる。衛星、セルラおよび他の無線通信システムでは、送信パス１２２は空中である。しかしながら、本発明はこのような適用に限定されるものではなく、送信パス１２２は技術的に知られている有線あるいは他の信号伝送媒体とすることができる。
【００２４】
ある環境では、送信パス１２２は、データがデータパケットで送信されるパケット化データパスである。これは通常、情報がデジタルデータの形態であるケースである。他の環境では、アナログデータが搬送波に変調され、送信パス１２２を通して送信される。
【００２５】
セルラ通信システムの例では、１つのトランシーバ１０４（１０４ａ、１０４ｂ）をハンドヘルド型あるいは移動体セルラ電話機に配置することができ、あるいは配置し、無線デバイスまたは電話機の現在の領域すなわち物理的な位置でサービスを提供しているローカルセルサイトの基地局に他のトランシーバ１０４（１０４ｂ、１０４ａ）を配置する。衛星通信システムの例では、１つのトランシーバ１０４（１０４ａ、１０４ｂ）はハンドヘルド型、移動体、あるいは固定トランシーバ（すなわち衛星電話機）とすることができ、他のトランシーバ１０４（１０４ｂ、１０４ａ）はゲートウェイ（すなわち地球局ゲートウェイ）に配置する。衛星通信システムの例では、技術的によく知られているように、（図示されていない）衛星が使用されてトランシーバ１０４（１０４ｂ、１０４ａ）間で信号が中継される。代わりに、衛星通信システムの例では、１つのトランシーバ１０４を衛星自体に搭載して配置することができる。
【００２６】
本発明はこの例示的な環境に関して説明する。これらの用語での説明は便宜のためだけに提供されるものである。本発明をこの例示的な環境における適用に制限するように意図するものではない。実際、以下の説明を読むと、無線デバイスの電力が遠隔的に制御されるあるいは遠隔的に制御できる代替環境において本発明をどのように実現すればよいか関連技術の当業者に明らかになるであろう。
【００２７】
ＩＩＩ．電力制御
通信システムでは、“電力制御モード”として呼ばれる電力制御方式を使用して電力を制御することができる。この説明のために、少なくとも“追跡モード”と“バーストモード”の２つの電力制御モードがある。電力制御の追跡モードとバーストモードの両者は、システム性能が許容可能なレベルより下に落ちたときに電力の増加をもたらす。しかしながらバーストモードでは、追跡モードで提供されるものよりも電力増加量が多い。
【００２８】
追跡モードとバーストモードとの間の選択は通信リンクのシステム性能に基づいてなされる。特に、システム性能が予め選択された公称範囲内である場合には追跡モードが利用される。しかしながら、システム性能がこの公称範囲より下に落ちた場合には、バーストモードの電力制御が利用される。バーストモードの利用により、追跡モードに対するケースよりもより速くシステム性能が公称範囲になる。
【００２９】
したがって追跡モードは、ＳＮＲがしきい値レベルに対して少しだけ上下して変化する公称動作状態で電力を制御するのによく適合する。これに対してバーストモードは、大きな電力低下を受ける状態で電力を制御するのによく適合する。このような状態は、例えば通信パスが大きなビルあるいは他の干渉構造物または条件によりブロックされる場合から生じる。
【００３０】
１つの実施形態では、システム性能は、（送信機１０８ａまたは１０８ｂのような）送信機により送信される信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）に基づく。この実施形態では、追跡モードは、信号対雑音比（ＳＮＲ）が許容可能なレベルより下に落ちたときにわずかな増分だけ電力を増加させる。バーストモードも、信号対雑音比（ＳＮＲ）が許容可能なレベルより下に落ちたときに電力を増加させる。しかしながらバーストモードでは、電力増加量は追跡モードでもたらされるものよりも多い。２つのモード間の選択は、どれぐらいＳＮＲが許容可能なレベルよりも下に落ちるかに基づいてなされる。すなわち、通信リンクの性能が公称であると考えられるか否かに基づく。他の実施形態では、システム性能はＳＮＲとは独立した受信信号強度に基づく。
【００３１】
代替実施形態では、システム性能はエラーで受信されたフレーム数に基づく。この実施形態では、受信機が所定の時間期間に多量のエラーフレーム（あるいは特定数の連続したエラーフレーム）を受信した場合に、電力制御のためにバーストモードが選択される。一方、受信機がたまにフレームエラーを受信するだけである場合には、追跡モードが選択される。
【００３２】
１つの実施形態では、各モードに対する電力増加はインクリメント的である。すなわち、電力を増加させるための所定のコマンドまたは決定に対して、電力は予め選択されたインクリメント量だけ増加される。再度電力を増加させる後続するコマンドまたは決定がなされるまで電力は再度増加されない。代替実施形態では、電力を増加させるための所定のコマンドまたは決定に対して、電力増加を終了するために後続するコマンドが受信されるまで電力は徐々に増加される。いずれの実施形態においても、バーストモードは追跡モードよりもより大きな電力増加をもたらす。すなわち、バーストモードは第１の実施形態ではより大きなインクリメント量の電力増加をもたらし、第２の実施形態ではより速いレートの増加をもたらす。
【００３３】
図２は追跡モードのみで電力が制御される例示的な動作シナリオを図示している図である。図２では、水平軸は時間を表しており、垂直軸はＳＮＲを表している。しきい値ＳＮＲは水平線２０４により図示されている。送信信号の実際のＳＮＲの例は、時間的に変化する線２０８により図示されている。図２に図示されている例では、デバイスは時間Ｔ₁まで公称的に動作している。この領域では、送信機１０８のＳＮＲ２０８はＳＮＲしきい値２０４に関してわずかな量だけ変化する。わずかなインクリメント量で送信電力に対して調整がなされる。ＳＮＲ２０８がしきい値２０４より下に落ちたときには、電力はインクリメント的に増加される。逆に、ＳＮＦ２０８がしきい値２０４より上に上昇したときには、電力はインクリメント的に減少される。電力調整は技術的にコマンドまたは制御および操作技術を使用して行われる。
【００３４】
時間Ｔ₁において、送信パス１２２を伝搬する信号のＳＮＲが大きく低下する。これは例えばパスが妨害された場合に起こり得る。追跡モードでは、電力はインクリメント的に増加されてＳＮＲを改善させる。しかしながら、追跡モードでは電力はインクリメントごとにわずかに増加するだけであることから、ＳＮＲが再び許容可能なレベルに到達する前にかなりの時間が経過する。これは時間帯ｔ_tにより図示されている。
【００３５】
図３は、追跡モードおよびバーストモードの両者で電力が選択的に制御される例示的な動作シナリオを示している図である。図２と同様に、図３では、水平軸は時間を表し、垂直軸はＳＮＲを表している。しきい値ＳＮＲは水平線２０４により図示されている。送信信号の実際のＳＮＲの例は時間的に変化する線２０８により図示されている。図３に図示されている例では、デバイスは時間Ｔ₁まで公称的に動作している。この領域では、送信機１０８の送信信号のＳＮＲ２０８はＳＮＲしきい置２０４に関してわずかな量だけ変化する。この時間の間では、送信機１０８は追跡モードで動作し、わずかなインクリメント量で送信電力に対して調整がなされる。ＳＮＲ２０８がしきい値２０４より下に落ちたときには、電力はインクリメント的に増加される。
【００３６】
時間Ｔ₁において、送信パス１２２が妨害され、ＳＮＲが大きく低下したときには、送信機電力制御モードはバーストモードにスイッチングされる。先に説明したように、バーストモードでは電力増加は追跡モードよりさらに顕著である。このように、ＳＮＲが許容可能なレベルに戻るまでにかかる時間量ｔ_bは追跡モードで要求される時間ｔ_tよりもかなり短い。時間Ｔ2においてＳＮＲ２０８がしきい値２０４に到達したときには、送信機１０８は追跡モードにスイッチングされる。
【００３７】
公称動作状態中にバーストモードのままに維持することは一般的に好ましくないことに留意すべきである。これは、ＳＮＲのわずかな減少がバーストモードでは送信電力の大きな増加となるからである。これは送信電力が過剰となるためにしきい値２０４より十分上にＳＮＲ２０８を増加させ、過度の電力量を消費させる。これは電力を無駄にし、電力が制限されたシステムでは、電力は容量に影響を与え、これは非常に好ましくないことが分かる。システムが補償を行ってしきい値レベルに戻そうと試み、各方向にオーバーシュートするときには、状況によってはこれは振動的動作も生じさせるかもしれない。
【００３８】
１つの実施形態では、電力制御モードの選択は受信機１１２によりなされる。この実施形態では、受信機１１２（１１２ａ、１１２ｂ）は（対向するトランシーバ１０４の）送信機１０８（１０８ｂ、１０８ａ）に命令して、必要なときに電力制御モードをスイッチングさせる。これは例えば送信信号のコマンド部分で行うことができる。代替実施形態では、受信機１１２は情報を送信機１０４に戻して、電力制御モードをスイッチングさせるか否かの決定を送信機１０４が行えるようにする。例えば、この代替実施形態では、受信機１１２はフレームエラー表示、ビットエラーレート値、ＳＮＲ値、またはシステムの性能が許容可能なレベルにあるか否かを示す他の何らかの表示のような１つ以上の表示を送信してもよい。
【００３９】
図４は本発明の１つの実施形態にしたがって適切な電力制御モードを決定して選択するプロセスを一般的に示している動作フロー図である。ステップ３０４において、受信機１１２（１１２ａ、１１ｂ）は送信機１０８（１０８ｂ、１０８ａ）により送信される信号を受信する。先に説明した例示的な環境では、信号は送信パス１２２を通して送信される。
【００４０】
受信機１１２（１１２ａ、１１２ｂ）は受信信号のＳＮＲ２０８が予め選択されたしきい値２０４より上か、予め選択されたしきい値２０４か、あるいは予め選択されたしきい値２０４より下にあるかを決定する。これは通信システムが動作している電力制御モードに関係なく行うことができる。この決定は決定ステップ３０８により図示されている。受信信号のＳＮＲ２０８がしきい値２０４より上である場合には、電力は下向きに調整され、動作はステップ３０４に戻り、ここで受信機１０８は送信された信号を受信し続ける。これはステップ３１０とフロー線３６２により図示されている。
【００４１】
ＳＮＲ２０８がしきい値２０４にあり、したがって調整の必要がない場合には、フロー線３６４により図示されているように動作はステップ３０４に戻る。１つの実施形態では、しきい値２０４は単一の値として実現されず、その代わりにＳＮＲ値の許容可能な範囲を含む。
【００４２】
一方、ＳＮＲ２０８がしきい値より下の場合には、本発明の動作はステップ３１２に進む。ステップ３１２では、受信機１１２はＳＮＲ２０８の低下が公称よりも大きいか否かを決定する。言い換えると、受信機１１２はＳＮＲ２０８がしきい値２０４より下の許容可能な量よりも大きいか否かを決定し、したがってＳＮＲ２０８をしきい値２０４に戻すのに望まれるものよりも長くかかることから追跡モードは好ましくないか否かを決定する。
【００４３】
ＳＮＲ２０８の低下が公称制限内である場合には、ブロック３１６により図示されているように、電力制御モードは追跡モードとして選択される。電力制御モードが既に追跡モードである場合には、送信機１０８は追跡モードのままである。しかしながら、現在の電力制御モードがバーストモードである場合には、ブロック３１６はバーストモードから追跡モードへの変化を表す。ステップ３２０では、送信機の電力は追跡モードで調整される。受信機１１２はフロー線３６６、３６４により図示されているように送信を受信し続ける。
【００４４】
ＳＮＲ２０８の低下が公称制限を越えた場合には、選択される電力制御モードは、ステップまたはブロック３２６により図示されているようにバーストモードである。電力制御モードが既にバーストモードである場合には、送信機１０８はバーストモードのままである。しかしながら、現在の電力制御モードが追跡モードである場合には、ステップ３２６は追跡モードからバーストモードへの変化を表す。ステップ３３０では、電力はバーストモードで調整される。受信機１１２はフロー線３６８により図示されているように送信を受信し続ける。
【００４５】
しきい値およびしきい値より下の値は特定の適用に適合するように選択することができる。１つの実施形態では、しきい値２０４は単一の値ではなく、値の範囲であり、したがって受信信号がその範囲内にある限り、信号はしきい値にあると言われる。
【００４６】
１つの実施形態では、ステップ３０８および３１２でなされる決定は本質的にＳＮＲに基づいておらず、その代わりに、エラーで受信されたフレーム数に基づく。例えば、この実施形態の１つのモードでは、受信機１１２は過去Ｘ個のフレームのうちいくつのフレームがエラーで受信されたかを決定する。この例では、過去ＸフレームのうちＹ個より多いものがエラーで受信された場合に、これは許容可能な範囲を越えるエラーレートを表し、好ましい電力制御モードはバーストモードである。
【００４７】
この実施形態の他のモードでは、受信機１１２はいくつの連続フレームがエラーで受信されたかを決定する。エラーで受信された連続フレームの数が予め定められた制限となるか、あるいはこれを越えた場合には、これは許容可能な範囲を越えるエラーレートを表し、好ましい電力制御モードはバーストモードである。エラーで受信されたフレーム数を決定することは、例えば巡回冗長検査（ＣＲＣ）コードによるような既知の技術を使用して達成することができる。
【００４８】
さらに別の実施形態では、本発明は受信信号のビットエラーレート（ＢＥＲ）を見る。しきい値より上に上昇するＢＥＲはしきい値２０４より下に落ちるＳＮＲ２０８に類似している。ＢＥＲが予め定められた量よりも多くしきい値より上に上昇した場合には、システムはもはや公称的に動作しておらず、好ましい追跡モードはバーストモードである。
【００４９】
本発明とともに他のパラメータをどのように利用するとシステムが公称的に動作しているか否かを決定できるかは関連技術の当業者に明らかになるであろう。
【００５０】
先に説明した実施形態では、受信機１１２はシステムがしきい値にあるか、しきい値より上にあるか、あるいはしきい値より下にあるかを決定し、システムが公称的に動作しているか否かを決定するように説明されている。この実施形態では、受信機１１２（１１２ａ、１１２ｂ）は、適切なときに送信機１０８にモードを変更するように命令するコマンドを送信機１０８（１０８ｂ、１０８ａ）に送信する。代替実施形態では、受信機１１２は単に遠隔測定データを送信機１０８に提供する。この遠隔測定データは、好ましい電力制御モードが追跡モードであるかあるいはバーストモードであるかを決定するのに十分な情報を送信機１０８に提供する。
【００５１】
１つの構成では、受信機はメッセージまたはコマンドにおいてビットの形態で２つのフィードバック表示を提供する。１つのビットは“追跡モードのアップ／ダウンコマンド”を表示するために使用され、他のビットは“バーストモードの送信レベル調整”を示す。何が実行され、あるいは実現されるかを決定するのは送信機の役割である。これらに限定されないが、連続的なフレームエラー数などのような要因に基づいて送信機により決定がなされる。このアプローチでは、より速い反応時間がシステムに提供される。その理由は、電力制御目的のために消費される増加した帯域幅の犠牲により、エラーのような重要な事象が送信機に直ちに報告されるからである。
【００５２】
受信機１１２が送信機１０８にコマンドを送信して電力制御モードをスイッチングさせる実施形態では、コマンドが送信中に失われる可能性がある。このシナリオはいくつかの異なる技術の任意のものを使用して取り扱うことができる。１つの技術は肯定応答メッセージを使用してコマンドの受信を確認する。
【００５３】
第２の技術は、単にコマンドを送信し続けることである。例えば、システムが公称範囲外で動作している場合には、受信機１１２は、システムが公称動作に戻るまで各コマンドフレーム中にバーストモードで追跡するようにコマンドを送信する。コマンドが反復されることから、そしてこの反復は多くのケースでは不必要であることから、この技術は要求されるものよりも多くの帯域幅を消費する。この理由のために、この技術は好ましくないかもしれない。
【００５４】
さらに別の技術にしたがうと、電力制御の変更またはコマンドの実施または非実施が単に無視される。すなわち、送信機１０８がコマンドで命令されたような電力制御モードに実際にスイッチングしたか否かを決定する検査がない。この実施形態は直感に反するように思えるかもしれないが、実際には好ましい実施形態である。なぜかを理解するために、モードをスイッチングするコマンドを受信機１１２により送信することができ、送信機１０８により受信されない２つの状況を考察する。第１の状況では、ＳＮＲ２０８はかなり減少し、受信機１１２は送信機１０８にコマンドを送信して、電力制御モードをバーストモードにスイッチングさせる。送信機１０８がこのコマンドを受信しなかった場合には、唯一の否定的な結果は、送信機１０８が追跡モードで電力を制御し続けることである。すなわち、コマンドが送信機１０８により受信されたケースよりも公称動作に戻るのにより時間がかかる。
【００５５】
第２の状況では、送信機１０８がバーストモードで動作し、信号が公称範囲に戻っている。追跡モードに変更するように命令するコマンドを送信機１０８が受信機１１２から受信しない場合には、電力は要求されるよりも大きく増加されるかもしれない。しかしながら、これはシステムが動作し続けるのに致命的なエラーではない。唯一の欠点は要求されるよりも多くの電力が消費されることである。
【００５６】
先の説明を読むと、追跡モードおよびバーストモードの代わりに、あるいはこれらに追加して、代わりの電力制御モードを使用してどのように電力制御モード選択を実現するかは関連技術の当業者に明らかになるであろう。
【００５７】
ＩＶ．しきい値最適化
先に説明したように、多くの制御方式は（例えばＳＮＲ、電力レベルなどのような）通信システムのパラメータと、そのパラメータに対するしきい値との比較に基づいている。しかしながら、通信システムがしきい値においてあるいはしきい値近くで動作することがあり、好ましくないレベルのエラーまたはドロップアウトを依然として受ける環境がある。このような環境では、確立されたしきい値レベルは許容可能な通信を達成するのには低すぎる。
【００５８】
通信チャネルの許容可能性を判断するのに使用される１つの基準は信号の“品質”と呼ばれる。信号が高い品質のものである場合には、システムはシステム性能の大きな減少を受けることなく所定のしきい値レベルであるいは所定のしきい値レベル近くで動作することができる。しかしながら、信号品質が低くなった場合には、同じしきい値レベルにおける動作または同じしきい値レベル近くの動作は許容できないレベルのシステム性能になることがある。言い換えると、より高い品質信号を持つ通信システムはより低いしきい値レベルで動作することができ、なおかつ所定レベルのシステム性能を維持することができる。
【００５９】
信号の品質に影響を与えるかもしれない１つのシナリオは、例えば、ポータブルまたは移動体通信デバイスが信号に対する障害物がある領域で動作しているときに生じる。例えば、ポータブル通信デバイスを持って田舎の農業領域から大都市に移動しているユーザを考える。ユーザが田舎領域にいる間は、あったとしても障害物は少ない。この設定では、信号の品質は高く、所定のしきい値での動作は許容可能である。
【００６０】
ユーザが大都市に入ったとき、いくつかの高いビルが通信パスを妨害する。これらの障害物の結果として、ポータブル通信デバイスから受信機に到達する信号は低下した品質のものとなる。結果として、デバイスがしきい値で動作し、システムの性能が低下した場合でさえ、エラー数の増加が生じ易い。この減少した品質を補償するために、動作がしきい値より上となるように、ポータブル通信デバイスの送信機の電力を増加させることが望ましい。しかしながら、ポータブル通信デバイスが従来の電力制御方式で動作している場合には、電力はしきい値より上に増加されない。したがって、本発明はしきい値レベルを増加させ、これは送信機の電力を増加させる電力制御モードとなる。
【００６１】
本発明はシステムのしきい値レベルを増加させるので、電力制御モードは送信機の電力を増加させる。本発明にしたがうと、電力制御モードは信号レベル、ここではＳＮＲをしきい値レベルにあるいはしきい値レベル近くに維持するように動作する。さらに本発明は（例えばエラーレートのような）システム性能を監視して、しきい値レベルを維持および更新し、これにより許容可能なレベルの性能を維持する。
【００６２】
動作において、本発明はしきい値レベルを修正する必要があるか否かを決定する。１つの実施形態にしたがうと、この決定は、信号レベルとしきい値との差の量と、例えばシステムのエラーレートのようなシステム性能の予め定められた測定基準の２つの要因に基づいてなされる。信号レベルがしきい値にあるいはしきい値の近くにあり、システム性能が許容できない（例えば過剰な数のエラーが受信される）場合には、これはしきい値を増加させる必要があることの指標となる。同様に、信号がしきい値にあるいはしきい値の近くにあり、システム性能が予測したものよりもかなり良い（例えばエラーレートが確立された許容可能レベルよりもかなり低い）場合には、しきい値を低くして、これにより送信電力を節約して使用することができる。
【００６３】
１つの実施形態では、信号レベル測定値がＳＮＲしきい値２０４とＳＮＲ２０８の比較であり、システム性能を決定するのに使用される測定基準が受信信号のエラー数に基づくか、あるいは最後のＮフレームに対してエラーで受信されたフレームの数に基づいていることが好ましい。この説明を読むと、本発明は信号強度に対する異なるパラメータでおよび／またはシステム性能を決定する異なる測定基準で実現できることが関連技術の当業者に明らかになるであろう。例えば、信号レベルは雑音レベルあるいは他の何らかの動作パラメータに関係のない信号強度とすることができる。さらに、システム性能測定基準として使用されるエラーの決定は、受信信号のエラー数、フレームエラーレート、連続フレームエラーの数、ビットエラーレート、あるいは他の要因に基づくことができる。
【００６４】
図５は本発明の１つの実施形態にしたがって本発明がしきい値レベルを増加させるか否かを決定するプロセスを図示している図である。図５を参照すると、ステップ４０４において、受信機１１２は送信機１０８から信号を受信して、信号パラメータを評価する。先に説明したように、好ましい実施形態では、これらのパラメータはＳＮＲ２０８と、最後のＮフレームで受信されたフレームエラーの数である。先に説明したように他のパラメータを利用することができるが、説明を簡単にするために、これらのパラメータに関してプロセスを説明する。
【００６５】
ステップ４０８において、システムは最後のＮフレームで生じたフレームエラーの数を調べて、フレームエラーの数が許容可能であるか否かを決定する。最後のＮフレームで生じたフレームエラーの数が確立された数より上であった場合には、これはシステム性能が確立されたレベルの許容性より下であることを示している。１つの実施形態ではＮ＝３００であるが、Ｎは任意の数を選択することができる。
【００６６】
最後のＮフレームで生じたフレームエラーの数が予測されたレベル（あるいは許容可能な範囲内）である場合には、システムは電力を制御するのに電力制御モードを使用し、正常として動作し続ける。これはステップ４１２により図示されている。
【００６７】
最後のＮフレーム中で生じたフレームエラーの数が確立された数（または範囲）より上である場合には、動作はステップ４１６に続き、ここで本発明はＳＮＲ２０８が公称であるか否かを決定する。すなわち、ＳＮＲ２０８がしきい値２０４に十分近いか否かを決定する。１つの実施形態では、この決定は測定された受信信号ＳＮＲ２０８としきい値２０４との積分された差を測定することによりなされる。
【００６８】
ＳＮＲ２０８がしきい値２０４にあるいはしきい値２０４の近くにあり、（ステップ４０８において先に決定されたように）エラーレートが許容できない場合には、これはしきい値２０４を増加させる必要があることを示す。これはステップ４２０で生じる。
【００６９】
しかしながら、ＳＮＲ２０８がしきい値２０４より下にあり、（ステップ４０８において先に決定されたように）エラーレートが許容できない場合には、これは電力制御モードが正常に動作していることを示す。しきい値２０４より下にあるＳＮＲ２０８の状態が（先のステップ４０８で決定された）許容できないくらい高いエラーレートになり易いことから、しきい値２０４は増加されない。このように、システムはステップ４１２で電力を制御するのに電力制御モードを使用して正常として動作し続ける。
【００７０】
ステップ４０８に戻ると、ステップ４０８において最後のＮフレーム中で生じたフレームエラーの数が予測数（あるいは範囲）より下であると決定された場合には、これはしきい値２０４が高すぎるかもしれない指標となる。したがって、ステップ４２４において、システムはＳＮＲ２０８がしきい値２０４にあるかあるいはしきい値２０４の近くにあるか否かを決定する。１つの実施形態では、この決定は測定された受信信号ＳＮＲ２０８としきい値２０４との積分された差を測定することによりなされる。
【００７１】
ＳＮＲ２０８がしきい値より上である場合には、電力制御モードは電力を低くして、システムを適切に維持する。しかしながら、ＳＮＲ２０８がしきい値にあるかしきい値近くにあり、エラーレートが予測よりも良い場合には、これはしきい値２０４を低くすることができることを示す。これはステップ４２８において生じる。
【００７２】
図６は本発明の代替実施形態にしたがって本発明がしきい値レベルを増加させるか否かを決定するプロセスを図示している図である。図６を参照すると、ステップ５０４において、受信機１１２は送信機１０８から信号を受信して、信号パラメータを評価する。先に説明したように、好ましい実施形態では、これらのパラメータはＳＮＲ２０８と、最後のＮフレームで受信されたフレームエラーの数である。先に説明したように他のパラメータに置換することができるが、説明を簡単にするためにこれらのパラメータに関してプロセスを説明する。
【００７３】
ステップ５０８では、本発明はシステムがしきい値２０４であるいはしきい値２０４の十分近くで動作しているか否かを決定する。この発明は次にエラーの数が許容可能であるか、正常より上か、あるいは正常より下かを決定する。
【００７４】
エラーレートが正常より上であり、システムがしきい値２０４であるいはしきい値２０４の近くで動作している場合には、ステップ５０８、５２４および５２０により図示されているように、しきい値２０４が増加される。
【００７５】
エラーレートが正常より下であり、システムがしきい値であるいはしきい値近くで動作している場合には、ステップ５０８、５２４および５１６により図示されているように、しきい値２０４は低下される。
【００７６】
エラーレートが正常であり、システムがしきい値に対して公称的に動作している場合には、しきい値２０４を調整する必要はなく、システムは必要とされるように電力制御モードで電力を調整し続ける。これはステップ５０８、５２４および５３２により図示されている。
【００７７】
エラーレートが正常より上であり、システムがしきい値２０４より上で動作している場合には、しきい値２０４は増加される。これはステップ５０８、５２８および５２０により図示されている。
【００７８】
エラーレートが正常より下であり、システムがしきい値より上で動作している場合には、しきい値２０４は調整されず、電力は電力制御モードにしたがって減少される。これはステップ５０８、５２８および５３２により図示されている。
【００７９】
エラーレートが正常より下であり、システムがしきい値２０４より下で動作している場合には、ステップ５０８、５１２および５１６により図示されているようにしきい値２０４は低下される。
【００８０】
エラーレートが正常より上であり、システムがしきい値２０４より下で動作している場合には、しきい値２０４は調整されず、電力は電力制御モードにしたがって増加される。これはステップ５０８、５１２および５３２により図示されている。
【００８１】
Ｖ．結論
先の好ましい実施態様の説明は、当業者が本発明を利用できるよう提供されている。本発明はその好ましい実施形態を参照して特に図示し説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなくさまざまな形態および詳細の変更をなし得ることは当業者に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、例示的な通信システムを図示しているブロック図である。
【図２】 図２は、電力制御モード間をスイッチングする例示的なプロセスを図示している図である。
【図３】 図３は、電力制御モード間をスイッチングする例示的なプロセスを図示している図である。
【図４】 図４は、適切な電力制御モードを決定および選択する例示的なプロセスを一般的に図示している動作フロー図である。
【図５】 図５は、本発明の１つの実施形態にしたがって本発明がしきい値レベルを増加させるかあるいはさせないかを決定するプロセスを図示している動作フロー図である。
【図６】 図６は、本発明の代替実施形態にしたがって本発明がしきい値レベルを増加させるかあるいはさせないかを決定するプロセスを図示している動作フロー図である。

Claims (27)

1. システム動作中に通信システム中の送信機の電力を制御するための少なくとも１つのモードを有する通信システム中でしきい値レベルを調整する方法において、
   予め定められた測定基準に基づいて通信システムの性能を決定するステップと、
   通信のしきい値に関して、通信システム中の送信機の電力を決定するステップと、
   通信システムの前記性能と前記しきい値に関する送信機の電力とに基づいて、しきい値を調整するステップとを含み、
   前記予め定められた測定基準は、システムのエラーレート、フレームエラーレート、連続的なフレームエラーの数、およびビットエラーレートからなるグループから選択され、
   前記通信システムの性能を決定するステップは、通信システムのパラメータが規定された範囲内にあるか否かを決定するステップをさらに含む方法。
2. 前記調整するステップは、システムがしきい値でまたはしきい値近くで動作し、システムの性能が許容可能なレベルより下であるとき、通信システムの前記しきい値を増加させるステップを含む請求項１記載の方法。
3. 前記調整するステップは、システムがしきい値でまたはしきい値近くで動作し、システムの性能が許容可能なレベルより上であるとき、通信システムの前記しきい値を減少させるステップを含む請求項１記載の方法。
4. 前記パラメータは、信号対雑音比、受信信号強度、フレームエラーレート頻度、連続的なフレームエラーの数、およびビットエラーレートを含むグループから選択される請求項１記載の方法。
5. 前記パラメータが範囲内にあるとの前記決定に基づいて電力制御のモードを選択するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
6. 通信システムの選択された電力制御モードにしたがって送信機の電力を調整するステップをさらに含む請求項５記載の方法。
7. 前記電力の調整は、インクリメント的な電力増加である請求項６記載の方法。
8. 前記電力制御のモードを選択するステップは、送信機において実行される請求項５記載の方法。
9. 前記電力制御のモードを選択するステップは、受信機の位置で実行され、受信機の位置から送信機にコマンドを送信して、所要の電力制御モードを選択するステップをさらに含む請求項５記載の方法。
10. 前記電力を決定するステップは、システムがしきい値でまたはしきい値の近くで動作しているか否かを決定することを含み、
    前記調整するステップは、システムがしきい値でまたはしきい値近くで動作しているか否かを決定する前記ステップの結果に基づいてしきい値を調整することを含む請求項１記載の方法。
11. 前記調整するステップは、
    前記システムがしきい値でまたはしきい値近くで動作し、システムの性能が許容可能なレベルより上および下のうちの１つであるとき、しきい値を調整するステップと、
    さもなければ、しきい値を維持するステップとを含む請求項１記載の方法。
12. 前記システムの性能が許容可能なレベルより下であり、システムがしきい値でまたはしきい値の近くで動作していないとき、しきい値を維持するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
13. 前記システムの性能が許容可能なレベルより下であり、システムがしきい値でまたはしきい値の近くで動作しているとき、しきい値を維持するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
14. 前記調整するステップは、
    前記システムがしきい値でまたはしきい値の近くで動作し、システムの性能が許容可能なレベルより上および下のうちの１つであるとき、
    前記システムがしきい値より下で動作し、システムの性能が許容可能なレベルより上および許容可能なレベルのうちの１つであるとき、
    前記システムがしきい値より上で動作し、システムの性能が許容可能なレベルより下および許容可能なレベルのうちの１つであるとき、
    しきい値を調整するステップと、
    さもなければ、しきい値を維持するステップとを含む請求項１記載の方法。
15. システム動作中に通信システム中の送信機の電力を制御するための少なくとも１つのモードを有する通信システム中でしきい値レベルを調整する装置において、
    予め定められた測定基準に基づいて通信システムの性能を決定する手段と、
    前記しきい値に関して、通信システム中の送信機の電力を決定する手段と、
    通信システムの前記性能と前記しきい値に関する送信機の電力とに基づいて、しきい値を調整する手段とを具備し、
    前記予め定められた測定基準は、システムのエラーレート、フレームエラーレート、連続的なフレームエラーの数、およびビットエラーレートからなるグループから選択され、
    前記通信システムの性能を決定する手段は、通信システムのパラメータが規定された範囲内にあるか否かを決定する手段を備えている装置。
16. 信号対雑音比、受信信号強度、フレームエラーレート頻度、連続的なフレームエラーの数、およびビットエラーレートを含むグループのうちの１つ以上にしたがって、前記通信システムの性能が測定される請求項１５記載の装置。
17. 前記通信システムの性能を決定する手段は、送信信号がしきい値レベルにあるか、しきい値レベルより上か、もしくはしきい値レベルより下か否かを決定する手段を備えている請求項１５記載の装置。
18. 前記パラメータは、信号対雑音比、受信信号強度、フレームエラーレート頻度、連続的なフレームエラーの数、およびビットエラーレートを含むグループから選択される請求項１５記載の装置。
19. 前記パラメータが範囲内にあるとの前記決定に基づいて電力制御のモードを選択する手段をさらに具備する請求項１５記載の装置。
20. 通信システムの選択された電力制御モードにしたがって送信機の電力を調整する手段をさらに具備する請求項１９記載の装置。
21. 前記電力制御のモードを選択する手段は、送信機に配置される請求項１９記載の装置。
22. 前記電力制御のモードを選択する手段は、受信機の位置に配置され、受信機の位置から送信機にコマンドを送信して、所要の電力制御モードを選択する手段をさらに具備する請求項１９記載の装置。
23. 前記電力を決定する手段は、システムがしきい値でまたはしきい値近くで動作しているか否かを決定するように適合され、前記調整する手段は、システムがしきい値でまたはしきい値近くで動作しているか否かを示す前記電力を決定する手段の結果に基づいて、しきい値を調整するように適合されている請求項１５記載の装置。
24. 前記調整する手段は、
    前記システムがしきい値でまたはしきい値近くで動作し、システムの性能が許容可能なレベルより上および下のうちの１つであるとき、しきい値を調整し、
    さもなければ、しきい値を維持するように適合されている請求項１５記載の装置。
25. 前記システムの性能が許容可能なレベルより下であり、システムがしきい値でまたはしきい値近くで動作していないとき、しきい値を維持する手段をさらに具備する請求項１５記載の装置。
26. 前記システムの性能が許容可能なレベルより下であり、システムがしきい値でまたはしきい値の近くで動作しているとき、しきい値を維持する手段をさらに具備する請求項１５記載の装置。
27. 前記調整する手段は、
    前記システムがしきい値でまたはしきい値近くで動作し、システムの性能が許容可能なレベルより上および下のうちの１つであるとき、
    前記システムがしきい値より下で動作し、システムの性能が許容可能なレベルより上および許容可能なレベルのうちの１つであるとき、
    前記システムがしきい値より上で動作し、システムの性能が許容可能なレベルより下および許容可能なレベルのうちの１つであるとき、しきい値を調整し、
    さもなければ、しきい値を維持するように適合されている請求項１５記載の装置。

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