JP4574924B2 - 無線パケットデータ通信システムにおける閉ループパワー制御設定点を決定する方法および装置 - Google Patents
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Description
発明の背景
1.発明の分野
本発明は通信に関する。特に、本発明は、無線通信システムにおける伝送エネルギーを制御するための新規で且つ改良された方法および装置に関する。
2.関連する技術の説明
符号分割多元接続(CDMA)変調手法の使用は、たくさんのシステムユーザがいる通信を容易にするための幾つかの手法の1つである。時分割多元接続(TDMA)および周波数分割多元接続(FDMA)のような、他の多元接続通信システム手法は技術的に周知である。しかしながら、CDMAのスペクトル拡散変調手法は、多元接続通信システムのためのこれらの変調手法に優る重要な利点を持つ。多元接続通信システムにおけるCDMA手法の使用は、“衛星または地上中継器を使用するスペクトル拡散多元接続通信システム”と題する、米国特許第4,901,307号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。多元接続通信システムにおけるCDMA手法の使用は、さらに、“CDMAセルラ電話システムにおける信号波形を発生させるためのシステムおよび方法”と題する、米国特許第5,103,459号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。
【0002】
CDMAは広帯域信号であるというその固有の性質により、広い帯域幅に亘り信号エネルギーを拡散することによって、周波数ダイバーシティの方式を提供する。それ故に、周波数選択フェーディングはCDMA信号帯域幅の小さな部分にのみ影響する。空間または通路ダイバーシティは、2つまたはより多くのセルサイト(cell‐site)を通じて移動ユーザからの同時リンクによる多元信号通路を備えることによって得られる。それだけでなく、通路ダイバーシティは、異なる伝播遅延で到着する信号を別々に受信し且つ処理することによるスペクトル拡散処理を通じて、多通路環境を利用することによって得られるかも知れない。通路ダイバーシティの例は、“CDMAセルラ電話システムにおける通信においてソフトハンドオフを備えるための方法およびシステム”と題する、米国特許第5,101,501号、および“CDMAセルラ電話システムにおけるダイバーシティ受信器”と題する、米国特許第5,109,390号に図示され、両方とも本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【0003】
理解される音声(speech)を高品質に維持している間の増大する容量に、特定の利点を提供するディジタル通信システムにおける音声の伝送のための方法は、可変レート音声符号化の使用によっている。特に有用な可変レート音声符号器の方法および装置は、“可変レートボコーダ”と題する、米国特許第5,414,796号に詳細に説明され、本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【0004】
可変レート音声符号器の使用は、前記音声符号化が最大レートで音声データを供給しているとき、最大音声データ容量のデータフレームを提供する。可変レート音声符号器が最大レートより少ないレートで音声データを与えているとき、伝送フレームには超過容量がある。データフレームのためのデータの源が可変レートでデータを提供しているところの固定の事前決定された大きさの伝送フレームに追加のデータを伝送するための方法は、“伝送のためにデータをフォーマット化するための方法および装置”と題する、米国特許第5,504,773号に記載され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。上述の特許出願における方法および装置は、伝送のためのデータフレームにおいて異なる源からの異なる型のデータを結合するために開示されている。
【0005】
事前決定された容量より少ないデータを含むフレームにおいて、パワー消費は、データを含むフレームの部分のみが伝送されるような伝送増幅器を伝送ゲートで制御することによって少なくされるかも知れない。それだけでなく、もしデータが事前決定された疑似無作為処理に従ってフレームに配置されるならば、通信システムにおけるメッセージの衝突は減らされるかも知れない。フレームにおけるデータを伝送ゲートで制御するための、且つ位置調整するための方法および装置は、“データバーストランダマイザ”と題する、米国特許第5,659,569号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。
【0006】
通信システムにおける有用な移動局のパワー制御の方法は、基地局で移動局から受信される信号のパワーを監視することである。基地局は、監視されるパワーレベルに応答して、規則的な間隔で移動局へパワー制御ビットを伝送する。この方式で伝送パワーを制御するための方法および装置は、“CDMAセルラ移動電話システムにおける伝送パワーを制御するための方法および装置”と題する、米国特許第5,056,109号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。
【0007】
QPSK変調形式を使用するデータを提供する通信システムにおいて、伝送されるデータ信号に関する情報は、通信チャンネルの推定値を用いてQPSK信号のIとQ成分のクロス乗積(cross product)を取ることによって得られることができる。2つの成分の相対的位相を知ることによって、我々は、基地局に関連して移動局の速度を大雑把に決定することができる。QPSK変調通信システムにおけるチャンネル推定値を用いてIとQ成分のクロス乗積を決定するための回路の説明は、“パイロットキャリア点乗積(PILOT CARRIER DOT PRODUCT)回路”と題する、米国特許第5,506,865号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。
【0008】
高レートでディジタル情報を伝送することができる無線通信システムに対する要求が高まってきた。中央基地局へ遠隔局から高レートディジタルデータを送信するための1つの方法は、遠隔局にCDMAのスペクトル拡散手法を使用するデータを送信させることである。提案された1つの方法は、遠隔局に小さな1組の直交チャンネルを使用してその情報を伝送させることであり、この方法は、“高データレートCDMA無線通信システム”と題する、係属中の米国特許出願第08/886,604号に記載され、本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【0009】
図1は閉ループパワー制御命令を発生させるための従来のシステムを図示する。信号はアンテナで受信され、且つ受信器(RCVR)100へ与えられる。受信器100は受信された信号をダウンコンバートし、増幅し且つ濾波し、且つ復調器102へ受信された信号を与える。復調器102は受信された信号を復調する。復調器102の中で送信器と受信器の両方に知られた値を用いて伝送された信号に基づいて、チャンネル特性を推定するチャンネル推定値発生器(図示せず)は、ここにパイロット信号として引用される。パイロット信号は復調され、受信された信号における位相の不明瞭さは受信された信号とパイロット信号チャンネル推定値の点乗積を取ることによって解決される。復調された信号は、典型的には事前決定された再命令形式に従って復調されたシンボルを再命令するデインタリーバへ与えられる。
【0010】
再命令されたシンボルは復号器106へ与えられる。復号化されたシンボルはそこで、随意に周期的冗長チェック(CRC)ビットチェックエレメント107へ与えられる。CRCチェックエレメント107は、局部的に復号化されたデータから1組のCRCビットを発生させ、且つこれらの局部的に発生したビットを推定された受信CRCビットと比較する。CRCチェックエレメント107は、制御プロセッサ110へCRCビットのチェックを表示する信号を与える。更に、復号器106は、制御プロセッサ110へヤマモト計量(Yamamoto metric)またはシンボル誤り率のような他の品質計量を与えるかも知れない。これに応答して、制御プロセッサ110は、復号化されたデータのフレームまたはフレームの削除を表示する信号のいずれかを出力する。
【0011】
どのような通信システムにおいても、公称性能等級(nominal performance rate)がある。従来のシステムにおいては、性能は受信された信号のフレーム誤り率に基づいて決定される。フレーム誤り率は、受信された信号の平均受信信号対雑音比または受信された信号と関係がある他の品質計量に基づく。フレーム誤り率が目標のフレーム誤り率より小さいときは、パワー制御設定点は減少させられる。反対に、フレーム誤り率が目標のフレーム誤り率より大きいときは、パワー制御設定点は増大させられる。信号対雑音比閾値を調節するための1方法において、フレームの削除が検出されたときはいつでも、設定点は比較的大きな量、例えば1dBずつ増大させられる。反対に、フレームが正しく復号化されているときはいつても、信号対雑音比閾値は0.01dBずつ減少させられる。制御プロセッサ110は比較器(COMP)112へ設定点を与える。パイロット援助同期(pilot assisted coherent)通信システムにおいては、信号対雑音比はパイロット信号に基づいて推定される。パイロット信号に基づいて信号対雑音比を推定するための例示的方法は、“スペクトル拡散通信システムにおけるリンク品質を測定するための方法および装置”と題する、1996年9月27日出願の係属中の米国特許出願第08/722,763号に開示され、本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【0012】
復調器102からの復調された信号は、信号対雑音比計算器(SNR CALC)108へ与えられる。信号対雑音比計算器108は、復調されたシンボルのエネルギーに基づいて信号エネルギーを計算する。さらに、受信された帯域内エネルギー(in band energy)を表示する信号は、信号対雑音比計算器108へ与えられる。信号対雑音比計算器108は受信された信号の信号対雑音比の推定値を発生させ、且つ比較器112へこの推定値を与える。
【0013】
比較器112において、推定された信号対雑音比は、制御プロセッサ110によって与えられたパワー制御ループ設定点と比較される。比較の結果を表示する信号はパワー制御ビット発生器114へ与えられる。もし推定されたSNRが設定点より小さいならば、そこで、パワー制御ビット発生器114は送信機器がその伝送のエネルギーを増大させるように要求するメッセージを与える。もし推定されたSNRが設定点より大きいならば、そこでパワー制御ビット発生器114は、送信機器がその伝送のエネルギーを減少させるように要求するメッセージを与える。
【0014】
送信機器に事前決定された量ずつその伝送エネルギーを増大させまたは減少させるように要求するところの単一のメッセージであるパワー制御メッセージは、穿孔エレメント(puncturing element)118へ与えられる。穿孔エレメント118は、トラフィック変調器120から変調されたトラフィックデータを受信し、且つ事前決定された方式でパワー制御メッセージをトラフィックデータに穿孔する。パワー制御データを含むトラフィックデータは、そこで、送信機器への伝送のためにアップコンバートされ、濾波され、且つ増幅される。パワー制御メッセージに応答して、送信機器(図示せず)は事前決定された方式でその伝送のエネルギーを増大させるかまたは減少させる。
【0015】
発明の概要
本発明は、閉ループパワー制御を行うための新規で且つ改良された方法および装置である。パイロット信号のみを使用する逆方向外部ループ(reverse link outer loop)を実施する方法を説明する。このような方法は、パケットまたはフレーム誤り率(PERまたはFER)が正確に推定されることができないような短いバーストにデータ信号がただ存在するだけのとき、特に有用である。さらに、この方法がPER(FER)推定値を抜きにしてでさえも、正確な設定点調節のための機構を備えているので、この方法はまた、このような推定値が利用可能になるときに、外部ループの性能の正確度を改良するために使用されることができる。本発明は、各パイロット“ビット”がフレームに亘って分布したたくさんのパイロットチップから構成されるところで、“パイロットビット誤り率”(PBER)を推定する。さらに、それは各パケットについて信号エネルギー(またはC/I)の正規化された分散を推定する。さらに、好ましい実施形態においては、ロック状態にあるフィンガ(finger)の平均数はまた、パワー制御設定点を決定するために使用される。
【0016】
本発明の特徴、目的、および利点は、全体を通じてそこに類似の参照文字が、対応して識別する図面とともに取り上げられるときに、下記の述べられる詳細な説明からより明白になるだろう。
【0017】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、閉ループパワー制御システムの設定点を決定する方法を説明する。例示的実施形態においては、本発明は、パケットデータ伝送システムに適用される。パケットデータ伝送システムにおいては、データはバーストで伝送され、且つ重要な期間の時間がバースト伝送の間に経過する。例示的実施形態においては、どんなパケットデータも伝送されていないときでさえも、パイロット信号は伝送される。本発明の例示的実施形態は、1997年11月3日に出願され、且つ“より高レートのパケットデータ伝送のための方法および装置”と題する、係属中の米国特許出願第08/963,386号に詳細に説明されているように、無線通信システムにおけるパケットデータ伝送のために最適化されたシステムの点から論議され、そしてそれは、本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。本発明はまた、“cdma2000 ITU‐R RTT候補提出書”と題する国際電気通信連合(ITU)への電気通信工業会提案書、および“ESTI UMTS地上無線接続(UTRA)ITU‐R RTT候補提出書”と題する国際電気通信連合(ITU)への欧州電気通信標準化機構提案書のようなパケットデータ伝送を搬送するために計画される他の提案されたシステムにまで拡張されるかも知れない。
【0018】
本発明は、パケットまたはフレーム誤り率(PERまたはFER)が正確に推定されることができないような短いバーストに、データ信号が伝送されるときに特に有用である。このような場合は、前述した米国特許出願第08/963,386号に記載されているような無線パケットデータシステムにおいては、全くありふれたことである。さらに、本発明がPER(FER)推定値を抜きにしてでさえも、正確な設定点調節のための機構を備えているので、本発明はまたこのような推定値が利用可能になるときに、外部ループの性能の正確度を改良するために使用されることができる。
【0019】
本発明は、各パイロット“ビット”がフレームに亘って分布したたくさんのパイロットチップから構成されるところで、“パイロットビット誤り率”(PBER)に基づいてパワー制御設定点を設定することを説明する。本発明の好ましい実施形態においては、設定点は各パケットについてスロット当たりの信号エネルギー(または信号対雑音干渉)の正規化された分散に従って追加的に決定され、且つさらに、設定点を決定するためにロック状態にあるフィンガの数を使用する。これらの2つの追加的な要因を使用することによって、設定点はチャンネル特性、例えば異なるドップラー(Doppler)スペクトル、から殆ど独立している良いPER(FER)の表示を与えるために決定されることができる。こうして、これらの要因に基づいて閉ループパワー制御設定点(T)を決定することが可能である。
【0020】
例示的実施形態においては、各々64個のチップを用いた32個のグループとして編成された各スロットには2048個のチップがある。第1番目の64個のチップ(第0番目のグループ)は逆方向レート表示器(RRI)である。残りの偶数番目のグループはパイロット信号を構成し、且つ奇数番目のグループは多重化された制御ビットである。パイロット信号グループのみが本発明の設定点決定方法において使用される。外部ループによって使用されるパイロット信号から発生する2つの量は、パイロットビット誤り率(PBER)と、パイロットエネルギーの正規化された分散である。
【0021】
図2を参照すると、受信されたパイロット信号上のパワー制御設定点を決定する方法が図示されている。ブロック200においてはパイロットビット誤り率(PBER)が計算される。例示的実施形態においては、パイロットチャンネルは4チップウォルシュ(0)数列(four chip Walsh(0) sequence)と疑似雑音(PN)数列を使用する全てが0のシンボル数列の各シンボルを拡散することによって変調される。技術的に習熟した人達は、本発明が他のパイロットチャンネル構造に等しく適用可能であることを容易に評価するだろう。パイロットビット誤り率を計算する第1番目のステップは受信された標本を逆拡散することである。例示的実施形態においては、受信された標本は各スロットにおいて240個の逆拡散されたパイロット標本を与えるために、4チップウォルシュ(0)数列とPN数列に従って逆拡散される。
【0022】
逆拡散されたパイロット標本は遅延され且つチャンネル推定値によって復調される。例示的実施形態においては、パイロット信号はQPSK変調された信号の同相位相成分上に伝送される。例示的実施形態においては、フレームにおける全てのスロットの復調されたパイロット標本に対応する実際の部分は、パイロットシンボルの240個の推定値を形成するために結合される。例示的実施形態においては、パイロットシンボルは正の振幅値によって表現された全てが0の数列である。反対に、1の値のシンボルは負の振幅で表現される。各フレームの終端で、これらの標本は0と比較される。もしどの推定値かが0より小さいならば、パイロットビット誤りが宣言される。フレーム誤り率を1%に等しくするためにパワー制御設定点を調節することによって、フレーム当たりの平均ビット誤りの数は、アンテナ当たり1つの通路を用いた2つのアンテナの場合について、表1に与えられている。こうして、最も簡単な場合において、パイロットビット誤り率は、受信器と関係がある送信器の動作についての知識を持つことによって、設定点を得るために使用されることができる。
【0023】
ステップ202においては、正規化された信号の分散が計算される。PBERはフレーム誤り率と関係があるが、それはまた、車両の速さと他のチャンネル特性の関数である。改良された本発明の実施形態は、下記に述べるように、受信された信号パワーの正規化された分散またはC/Iを使用することによって、車両の速さの効果を補償するための方法を説明する。
【0024】
例示的実施形態においては、閉ループパワー制御命令は秒当たり600回伝送され、すなわち、パワー命令はスロットごとに発生する。例示的実施形態においては、正規化された信号パワーの分散(ρ)は、次のように定義される。
【数1】
【0025】
【0026】
下記の表1を参照すると、パイロットビット誤り率と正規化された信号の分散は、車両の速さに関して異なる傾向を持つことが観察されることができる。こうして、表1に示されるように、車両の速さから独立して殆ど一定のこれらの2つの量、FBER+α1ρ、の1次結合(linear combination)を構成することが可能である。
【表1】
【0027】
実質的には、pとp2 の平均推定値は、次に定義される単極低域濾波器(single pole low‐pass filter)を通してこれらの推定値を通過させることによって計算されることができる。
【数2】
【0028】
および
【数3】
【0029】
ここで、nはフレーム指標である。例示的実施形態においては、c1 とc3 は0.95に等しく、且つc2 とc4 は0.05に等しい。
【0030】
ブロック204においては、ロック状態にあるフィンガの数が計算される。RAKE受信の過程において、各復調フィンガの数の信号の強さが計算される。信号の強さは、それがRAKE受信器によって柔結合(soft combine)されるために閾値を超過しなければならない。信号の強さが柔結合されるに足るに十分であるとき、フィンガは“ロック状態”にあると言われる。改良された実施形態においては、多種多様のフィンガの影響(impact)は、設定点をロック状態にあるフィンガの平均数(Nf )の関数にすることによって補償される。例示的実施形態においては、フィンガがロック状態にあるかどうかに関する決定は各スロットへ伝えられる。例示的実施形態においては、ロック状態にあるフィンガの平均数は、フレームにおける各スロットについてロック状態にあるフィンガの数を合算し、且つフレームにおけるスロットの数で除算することによって計算される。
【0031】
ブロック206においては設定点が計算される。設定点を計算する第1番目のステップは、前述の3つの要因の関数である計量(η)を発生させることである。改良された実施形態においては、前述の次の計量が全くよく動作するフィンガの数、Nf の1次関数である項の追加によって変形される。
【数4】
η(n)=PBER(n−1)+α1ρ(n−1)+α2Nf(n−1)
ここで、例示的実施形態においては、η(n)は現在の(第n番目の)フレームについての計量であり、PBER(n−1)は前の(第(n−1)番目の)フレームについてのパイロットビット誤り率であり、ρ(n−1)は前の(第(n−1)番目の)フレームについての分散であり、Nf(n−1)は前のフレームにおけるロック状態にあるフィンガの数であり、且つα1 とα2 は率に応じて決める定数でそれぞれ4と0.9に等しい。
【0032】
表1から、外部ループの閾値は4.0のα1 について6.75になるように設定される。外部ループの閾値はフレーム誤り率に関する統計を累積することによって改良されることができる。現在のフレーム(ε(n))についての誤りは、次の方程式に従って計算される。
【数5】
ε(n)=η(n)−6.75
現在のフレーム(T(n))についての設定点は、次の方程式に従って変形される。
【数6】
T(n)=T(n−1)+Δε(n)
ここで、例示的実施形態においては、Δは近似的に0.02である。
【0033】
図3は本発明の設定点を決定するための装置の例示的実施形態を図示する。信号はアンテナで受信され、且つ受信器300へ与えられる。受信器300は受信された信号をダウンコンバートし、増幅し、且つ濾波する。例示的実施形態においては、受信器300は4相位相変調(QPSK)形式に従って受信された信号をダウンコンバートし、且つ計量計算器302に結果として生じる同相位相及び直交位相成分を与える。例示的実施形態においては、別々の計量計算器302が受信器システムによって復調されている各フィンガのために備えられる。
【0034】
計量計算器302の各々においては、パイロット復調器(PILOT DEMOD)は、受信されたパイロットシンボルの推定値を与えるために受信されたパイロットシンボルストリーム(pilot symbol stream)を復調し、且つフィンガ結合器310へこれらの復調されたパイロットシンボルを与える。計量計算器302の各々においては、パイロットエネルギー計算器306は受信されたパイロットシンボルのエネルギーを計算し、且つフィンガ結合器310へ測定されたエネルギーを与える。さらに、計量計算器302の各々においては、ロック検出器304は、計量計算器302に対応するフィンガがロック状態にあるかどうかを決定する。CDMA通信システムにおけるダイバーシティ受信は技術的には周知であり、且つ前述の米国特許第5,109,390号に詳細に説明されている。
【0035】
フィンガ結合器310は、パイロット復調器304の各々からの復調されたパイロットシンボルエネルギーを合算し、パイロットエネルギー計算器306の各々からのパイロットシンボルエネルギーを合算し、且つロック状態にあるフィンガの数、値Nf を与えるためにロック状態にあると決定されたフィンガの数を合算する。
【0036】
結合されたパイロットシンボルは、自由に選択できるサンプラ312へ与えられる。サンプラ312は復調されたパイロットシンボルストリームをデシメイトし、且つ誤り検出器314へデシメイトされたストリームを与える。伝送されたシンボルの値は受信器に知られているので、誤りを検出することは、デシメイトされたかまたは無傷の受信されたパイロットシンボル推定値を予期されたパイロットシンボル数列と比較することを含む。例示的実施形態においては、パイロットシンボルは、正の振幅として述べられている全てが0の数列である。こうして、復調されたパイロットシンボルが負の振幅であるときはいつでも、パイロットビット誤りは誤り検出器314によって宣言される。検出されたパイロットビット誤り(PBER)の数は設定点計算器316へ与えられる。
【0037】
結合されたパイロットシンボルエネルギーp(n)は、上記の方程式(1)−(3)に記載されているように正規化された信号の分散ρ(n)を計算し、且つ設定点計算器316へ結果を与えるパイロット分散計算器315へ与えられる。
【0038】
計量計算器302の各々は、計量計算器を割当てられたフィンガがこのスロットの間ロック状態にあるかどうかに関して表示する信号を与える。フィンガ結合器310はフィンガの各々がロック状態にあるスロットの数を合算し、且つロック状態にあるフィンガの平均数、Nf を与えるためにフレームにおけるスロットの数によって除算する。フィンガ結合器310は設定点計算器316へ値Nf を表示する信号を与える。
【0039】
好ましい実施形態においては、設定点計算器316は上記の方程式(4)−(6)に従って設定点(T)を決定する。設定点計算器316は比較器320へ設定点(T)を与える。受信器300は信号対雑音比計算器318へ基底帯域標本(base band sample)を与える。信号対雑音比を推定するための技術に非常に多くの方法が知られている。雑音エネルギーを推定するための簡単な方法は、全ての帯域内エネルギーは雑音であると想定することである。受信器300は、典型的には自動利得制御機器(図示せず)を含み、且つ帯域内エネルギーは、典型的には、自動利得制御機器による受信された信号の検量に基づいて推定されることができる。信号エネルギーは復調されたトラフィックシンボルのエネルギーに基づいて推定されることができる。信号対雑音比を推定するためのたくさんの方法は1996年9月27日に出願され、且つ“スペクトル拡散通信システムにおけるリンク品質を測定するための方法および装置”と題する、係属中の米国特許出願第08/722,763号に開示され、そしてそれは本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【0040】
推定された信号対雑音比は比較器320へ与えられる。比較器320においては、推定された信号対雑音比は閾値(T)と比較される。送信器がその伝送エネルギーを増大させるかまたは減少させるかのいずれかを要求するパワー制御命令は、この比較に従って決定される。比較の結果はパワー制御ビット発生器(PCB GEN)322へ与えられる。もし推定された信号対雑音エネルギーが閾値(T)を超過するならば、そこで、パワー制御ビット発生器322は、遠隔局がその伝送エネルギーを減らすことを要求するメッセージを与える。反対に、もし推定された信号対雑音エネルギーが閾値(T)より少ないならば、そこで、パワー制御ビット発生器322は、遠隔局がその伝送エネルギーを増大させることを要求するメッセージを与える。逆方向リンクパワー制御の点から説明されているけれども、技術的に習熟した人達は本発明が順方向リンクパワー制御に拡張されることができることを理解するだろう。
【0041】
パワー制御ビット発生器322からのパワー制御命令はマルチプレクサ324へ与えられる。例示的実施形態においては、パワー制御命令は、前述の係属中の米国特許出願第08/963,386号に記載されているように、パイロット信号とトラフィックデータで時間多重化される。パワー制御命令が伝送されたデータのフレームに時間多重化されているシステムにおいて図示されているけれども、技術的に習熟した人達は本発明がcdma2000またはWCDMA提案システムにおけるように、パワー制御ビットが伝送された信号に穿孔された通信システムに等しく適用可能であることを評価するだろう。
【0042】
多重化されたデータのフレームは変調器326によって変調される。例示的実施形態においては、変調はスペクトル拡散通信信号方式である。変調されたシンボルは、そこで送信器(TMTR)328へ与えられる。送信器328は伝送のための信号をアップコンバートし、増幅し、且つ濾波する。
【0043】
今、図4に展開すると、計量計算器302の拡張された機能ブロック図が示されている。前述したように、受信器(RCVR)300は基底帯域周波数へ受信された逆方向リンクRF信号をダウンコンバートし、IとQの基底帯域信号を作り出す。例示的実施形態においては、受信された信号は技術的に周知であり、且つ前述の米国特許出願第08/886,604号に詳細に説明されている方法によって、同相位相PNI数列と直交位相PNQ数列を使用して複合PN拡散(complex PN spread)される。逆拡散器510と514はPNI数列を使用してIとQ信号をそれぞれ逆拡散する。同様に、逆拡散器512と516はPNQ数列を使用してQとI信号をそれぞれ逆拡散する。逆拡散器510と514の出力は結合器(combiner)518において結合される。逆拡散器516の出力は結合器520において逆拡散器512の出力から減算される。
【0044】
結合器518と520のそれぞれの出力は、累積器530と532によって、1つのウォルシュシンボル(Walsh symbol)に亘って合算される。累積器530と532の出力はそれぞれ遅延エレメント531と533へ与えられる。遅延エレメント531と533は、濾波されたパイロット信号がパイロット濾波器534と536によって行われた濾波作用の結果として受ける追加的な遅延を等化するために備えられる。結合器518と520のそれぞれの出力はまた、累積器526と528によって、1つのウォルシュシンボルに亘って合算される。累積器526と528のそれぞれの出力は、そこでパイロット濾波器534と536へ加えられる。パイロット濾波器534と536は、推定されたパイロット信号データの利得と位相を決定することによって、チャンネル状態の推定値を発生させる。パイロット濾波器534の出力は、そこで、乗算器538において遅延エレメント531の出力によって乗算される。同様に、パイロット濾波器536の出力は、乗算器542において遅延エレメント533の出力によって乗算される。乗算器542の出力は、そこで、復調されたパイロットシンボルを作り出すために、結合器546において乗算器538の出力と合算される。
【0045】
さらに、パイロット濾波器534と536の出力はデシメータ552へ与えられる。例示的実施形態においては、パイロット濾波器534と536は、スロットの間に亘って、受信されたパイロットシンボルの振幅を平均する平均濾波器(average filter)を始動させている。デシメータ552は、フレームにおける各スロットへ平均シンボル振幅を与えるために、スロット境界線で、パイロット濾波器534と536の出力を標本化する。
【0046】
フレームにおける各スロットに亘って平均された平均シンボルの振幅は、エネルギー計算器(I2 +Q2 )554へ与えられる。エネルギー計算器554はパイロット濾波器534と536からの標本の振幅の平方を合算し、且つ累積器(ACC)559へ結果として生じるエネルギー値を与える。累積器559はフレームの持続時間に亘ってスロットのエネルギーを累積し、且つ設定点計算器316へ累積されたフレームエネルギーを出力する。さらに、エネルギー計算器554からの平均スロットエネルギー値は低域濾波器(LPF)556へ与えられる。例示的実施形態においては、低域濾波器556は多種多様なスロットに亘って平均パイロットシンボルエネルギーを計算し、且つ比較器558へこの値を与える。比較器558は平均パイロットシンボルエネルギーを閾値と比較し、且つこの比較に基づいてフィンガがロック状態にあるかどうかを決定する。比較器558はフィンガ結合器310へ比較の結果を出力する。フィンガがロック状態にあるかどうかを決定するための、ここに紹介された方法について多くの変形例があること、且つ紹介された方法が実例的目的のためにあることは、技術的に習熟した人達によって理解されるだろう。
【0047】
図5は正規化された信号の分散計算器315の例示的説明図を示す。パイロットエネルギー計算器306の各々の累積器599からのパイロットシンボルエネルギーは、フィンガ結合器310において合算され、且つ低域濾波器(LPF)560と平方エレメント562へ与えられる。
【0048】
【0049】
【0050】
好ましい実施形態についての以上の説明は、技術的に習熟したどのような人でも本発明を行いまたは使用することを可能にするように与えられる。これらの実施形態の種々の変形は、技術的に習熟した人達には容易に明白であろう、且つここに定義された一般的な原理は、創意的な能力を使用することなく他の実施形態に適用されるかも知れない。こうして、本発明は、ここに示された実施形態に限定されるように意図されるものではなく、ここに開示された原理および新規な特徴と矛盾がない最も広い範囲と一致するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 閉ループパワー制御システムのブロック図である。
【図2】 本発明の閉ループ設定点を決定するための好ましい方法を図示するフローチャートである。
【図3】 本発明の閉ループパワー制御命令を発生させるための装置を図示するブロック図である。
【図4】 閉ループ設定点の決定に使用される計量を発生させる方法を図示するブロック図である。
【図5】 閉ループ設定点を決定のために正規化された信号の分散を決定するための例示的装置を図示するブロック図である。
【符号の説明】
300…受信器 302…計量計算器 310…フィンガ結合器 312…サンプラ 314…誤り検出器 315…パイロット分散計算器 316…設定点計算器 318…信号対雑音比計算器 320…比較器 322…パワー制御ビット発生器 324…マルチプレクサ 326…変調器 328…送信器 530、532、526、528…累積器 531、533…遅延エレメント 534、536…パイロット濾波器 552…デシメータ 554…エネルギー計算器 556…低域濾波器 558…比較器 559…累積器 560、563…低域濾波器 561、562…平方エレメント 566…除算エレメント 567…平方根エレメント
Claims (36)
- 少なくとも2つのチャンネルが伝送され且つ第1番目のチャンネルが通信サービスの持続時間のうちで残りのチャンネルよりも多くの割合を占めて伝送される第1番目の通信機器との通信において、前記少なくとも2つのチャンネルの受信先である第2番目の通信機器でパワー制御設定点を決定するための装置であって、
受信された信号の前記第1番目のチャンネルを復調するための手段、
前記受信された信号の前記残りのチャンネルを復調するための手段、
前記復調された第1番目のチャンネルにおけるパイロットエネルギーの正規化分散であるパイロット分散およびパイロットビット誤り率の1次結合(linear combination)に少なくとも従って前記パワー制御設定点を決定するための手段、
を備える装置。 - 前記第1番目のチャンネルはパイロットチャンネルである請求項1の装置。
- 前記残りのチャンネルはパケットデータ伝送チャンネルを含む請求項2の装置。
- 前記第1番目の通信機器は遠隔局であり且つ前記第2番目の通信機器は基地局である請求項1の装置。
- 前記パワー制御設定点を決定するための前記手段は、
パイロットビット誤り率を計算するための手段、
前記パイロットビット誤り率に従って前記パワー制御設定点を計算するための手段、
を含む請求項1の装置。 - 前記パイロットビット誤り率を計算するための前記手段は、
受信されたパイロットシンボルを復調するためのパイロットビット復調器、
前記復調されたパイロットシンボルを事前決定されたパイロットシンボル数列と比較するための比較手段、
を含む請求項5の装置。 - 前記パイロットビット誤り率を計算するための前記手段は、
少なくとも1つのチャンネル特性を決定するための手段、
前記パワー制御設定点を計算するための前記手段が前記パイロットビット誤り率と前記少なくとも1つのチャンネル特性に従って前記パワー制御設定点を計算すること、
をさらに含む請求項6の装置。 - 前記少なくとも1つのチャンネル特性は前記第1番目の通信機器と前記第2番目の通信機器の間の相対速度を含む請求項7の装置。
- 前記パイロットビット復調器手段は、
前記受信されたパイロットシンボルに従ってチャンネル推定値を発生させるためのチャンネル推定手段、
チャンネル推定値と前記受信されたパイロットシンボルの間の点乗積を計算するための点乗積回路、
を含む請求項6の装置。 - 前記チャンネル推定手段は、
事前決定された数のパイロットシンボルを累積するためのウォルシュ合算手段、
前記累積されたパイロットシンボルを低域濾波するためのパイロット濾波手段、
を含む請求項6の装置。 - 前記パイロットビット復調器手段は、
複合PN逆拡散形式に従って前記受信された信号を復調するための複合PN復調器、
前記複合PN復調された信号を逆拡散するためのパイロット逆拡散手段、
前記複合PN復調された信号を逆拡散し、前記逆拡散された信号を濾波するためのチャンネル推定手段、
前記復調されたパイロットシンボルを与えるために前記逆拡散された信号と前記チャンネル推定値の点乗積を計算するための点乗積手段、
を含む請求項6の装置。 - 前記パイロットビット復調器手段は、
パイロットシンボルエネルギーを与えるために複数のパイロット復調器の各々がダイバーシティ受信器の対応するフィンガを復調する複数のパイロット復調器、
前記パイロットシンボルエネルギーを受信し前記パイロットシンボルエネルギーを結合するための結合器手段、
を含む請求項6の装置。 - 前記パワー制御設定点を決定するための前記手段は、
前記パイロットの分散を決定するための手段、
前記パワー制御設定点を計算するための前記手段が前記パイロットの分散に従って前記計算を行うこと、
をさらに含む請求項5の装置。 - 前記パイロットの分散を決定するための前記手段は、
前記復調されたパイロットシンボルのエネルギーを計算するためのパイロットシンボルエネルギー計算器手段、
前記復調されたパイロットシンボルの前記エネルギーの分散を計算するための分散計算器、
を含む請求項13の装置。 - 前記パイロットの分散を決定するための前記手段は、
後記パイロットシンボルエネルギー計算器手段の各々がダイバーシティ受信器の対応するフィンガの前記復調されたパイロットシンボルのエネルギーを計算するためにある複数のパイロットシンボルエネルギー計算器手段、
前記パイロットの前記エネルギーを結合するための結合器手段、
前記復調されたパイロットシンボルの前記結合されたエネルギーの分散を計算するための分散計算器手段、
を含む請求項13の装置。 - 前記分散計算器手段は、
前記復調されたパイロットシンボルエネルギーを受信し前記パイロットシンボルエネルギーを濾波するための第1番目の濾波手段、
平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーを与えるために前記濾波された復調パイロットシンボルエネルギーを受信し且つ前記濾波された復調パイロットシンボルエネルギーを平方するための第1番目の平方手段、
前記復調されたパイロットシンボルエネルギーを受信し且つ前記パイロットシンボルエネルギーを平方するための第2番目の平方手段、
平方された平均パイロットシンボルエネルギーを与えるために前記平方された復調パイロットシンボルを受信するための第2番目の濾波手段、
前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーを受信し、前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーを合算するための合算手段、
前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーの前記合算を受信し、前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーを受信し、且つ前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーによって前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーの前記合算を除算するための除算器手段、
を含む請求項14の装置。 - 前記パワー制御設定点を計算するための前記手段は前記パイロットの分散と前記パイロットシンボル誤り率の1次結合に従って前記設定点を計算する請求項13の装置。
- 前記パワー制御設定点を決定するための前記手段は、
ロック状態にあるフィンガの平均数を計算するための手段、
前記パワー制御設定点を計算するための前記手段が前記ロック状態にあるフィンガの平均数に従って前記計算を行うこと、
をさらに含む請求項13の装置。 - 少なくとも2つのチャンネルが伝送され且つ第1番目のチャンネルが通信サービスの持続時間のうちで残りのチャンネルよりも多くの割合を占めて伝送される第1番目の通信機器との通信において、前記少なくとも2つのチャンネルの受信先である第2番目の通信機器でパワー制御設定点を決定するための方法であって、
受信された信号の前記第1番目のチャンネルを復調するステップ、
前記受信された信号の前記残りのチャンネルを復調するステップ、
前記復調された第1番目のチャンネルにおけるパイロットエネルギーの正規化分散であるパイロット分散およびパイロットビット誤り率の1次結合(linear combination)に少なくとも従って前記パワー制御設定点を決定するステップ、
を備える方法。 - 前記第1番目のチャンネルはパイロットチャンネルである請求項19の方法。
- 前記残りのチャンネルはパケットデータ伝送チャンネルを含む請求項20の方法。
- 前記第1番目の通信機器は遠隔局であり且つ前記第2番目の通信機器は基地局である請求項20の方法。
- 前記パワー制御設定点を決定する前記ステップは、
パイロットビット誤り率を計算し、
前記パイロットビット誤り率に従って前記パワー制御設定点を計算する、
諸ステップを含む請求項19の方法。 - 前記パイロットビット誤り率を計算するための前記手段は、
受信されたパイロットシンボルを復調し、
前記復調されたパイロットシンボルを事前決定されたパイロットシンボル数列と比較する、
諸ステップを含む請求項23の方法。 - 前記パイロットビット誤り率を計算するための前記手段は、
少なくとも1つのチャンネル特性を決定し、
前記パワー制御設定点を計算する前記ステップが前記パイロットビット誤りレートと前記少なくとも1つのチャンネル特性に従って前記パワー制御設定点を計算すること、
をさらに含む請求項24の方法。 - 前記少なくとも1つのチャンネル特性は前記第1番目の通信機器と前記第2番目の通信機器の間の相対速度を含む請求項25の方法。
- 前記パイロットシンボルを復調する前記ステップは、
前記受信されたパイロットシンボルに従ってチャンネル推定値を発生させ、
チャンネル推定値と前記受信されたパイロットシンボルの間の点乗積を計算する、
諸ステップを含む請求項24の方法。 - チャンネル推定値を発生させる前記ステップは、
事前決定された数のパイロットシンボルを累積し、
前記累積されたパイロットシンボルを低域濾波する、
諸ステップを含む請求項24の方法。 - パイロットシンボルを復調する前記ステップは、
複合PN逆拡散形式に従って前記受信された信号を復調し、
前記複合PN復調された信号を逆拡散し、
前記逆拡散された信号を濾波し、
前記復調されたパイロットシンボルを与えるために前記逆拡散された信号と前記チャンネル推定値の点乗積を計算する、
諸ステップを含む請求項24の方法。 - 前記パイロットシンボルを復調する前記ステップは、
複数のパイロット信号の各々がダイバーシティ受信器のフィンガに対応する複数のパイロット信号を復調し、
復調する前記ステップから発生させられる前記パイロット信号エネルギーを結合する、
諸ステップを含む請求項24の方法。 - 前記パワー制御設定点を決定する前記ステップは、
前記パイロットの分散を決定し、
前記パワー制御設定点を計算する前記ステップが前記パイロットの分散に従って前記計算を行うこと、
をさらに含む請求項23の方法。 - 前記パイロットの分散を決定する前記ステップは、
前記復調されたパイロットシンボルのエネルギーを計算し、
前記復調されたパイロットシンボルの前記エネルギーの分散を計算する、
諸ステップを含む請求項31の方法。 - 前記パイロットの分散を決定する前記ステップは、
パイロットシンボルエネルギーの各々がダイバーシティ受信器のフィンガに対応する複数のパイロットシンボルエネルギーを計算し、
前記パイロットシンボルの前記エネルギーを結合し、
前記復調されたパイロットシンボルの前記結合されたエネルギーの分散を計算する、
諸ステップを含む請求項31の方法。 - 分散を計算する前記ステップは、
前記パイロットシンボルエネルギーを濾波し、
平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーを与えるために前記濾波された復調パイロットシンボルエネルギーを平方し、
前記パイロットシンボルエネルギーを平方し、
平方された平均パイロットシンボルエネルギーを与えるために前記平方された復調パイロットシンボルを濾波し、
前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーを合算し、
前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーによって前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーの前記合算値を除算する、
諸ステップを含む請求項32の方法。 - 前記パワー制御設定点を計算する前記ステップは前記パイロットの分散と前記パイロットシンボル誤りレートの1次結合に従って前記設定点を計算する請求項31の方法。
- 前記パワー制御設定点を決定する前記ステップは、
ロック状態にあるフィンガの平均数を計算し、
前記パワー制御設定点を計算する前記ステップが前記ロック状態にあるフィンガの平均数に従って前記計算を行うことの、
諸ステップをさらに含む請求項31の方法。
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