JPH09506231A - 可変レート通信システムにおいて電力を制御するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 可変レート通信システムにおける送信電力制御のための方法及び装置。基地局（３０）は移動局（５０）から送信された逆進リンク信号を監視する。基地局（３０）は移動局（５０）がその電力を増加もしくは減少すべきかをデコーダ（４４）により検出されたフレーム誤差レート又は受信機（４２）で検出した受信信号電力のレベルによって判断する。この解析に従って、制御プロセッサ（４６）は電力制御信号を生成し、この信号を移動局（５０）に送信する。

Description

【発明の詳細な説明】 可変レート通信システムにおいて電力を制御するための方法及び装置 発明の背景 Ｉ．発明の分野 この発明は通信システムに関する。とくに、この発明は可変レート通信システ ムにおいて送信電力を制御するための新しくかつ改良された方法及び装置に関す る。II．関連する技術の記述 符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）変調技術の使用は、システム使用者がかな りの数ある場合の通信を容易にするためのいくつかの技術の一つとなっている。 他の多重アクセス通信システム技術，例えば時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）及 び周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）は既知技術である。しかし、ＣＤＭＡの スペクトラム拡散変調技術は多重アクセス通信システム用のこれらの変調技術に 優る重要な利点を有する。多重アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使 用はＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４，９０１，３０７，１９９０年２月１３日発行， 名称”衛星又は地上中継器を用いたスペクトラム拡散多重アクセス通信システム ”，本発明の譲渡人に譲渡済に開示され、この開示がここで参照に供するものと なっている。多重アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用は、さらに Ｕ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．５，１０３，４５９，１９９２年４月７日発行，名称” ＣＤＭＡセルラ電話システムにおける信号波形生成用のシステム及び方法”，本 発明の譲受人に譲渡済に開示され、ここで参照に供するものとなっている。 容量を高める上での特別の利点を提供し、しかも感知した言語の高品質を維持 するというディジタル通信システムにおける言語の伝送用方法では、可変レート の言語符号化を使用している。可変レート言語エンコーダで特に有用な方法及び 装置は共に未決の合衆国特許出願番号０８／００４，４８４に詳細に記述してあ り、これは合衆国出願番号Ｎｏ．０７／７１３，６６１の継続出願であり、１９ ９１年６月１１日出願，名称”可変レート・ボコーダ，本発明の譲渡人に譲渡済 で、これの開示がここで参照に供するものとなってする。 可変レート言語エンコーダの使用は、言語符号化が最大レートで言語データを 作るときに、最大言語データ容量のデータフレームを提供する。可変レート言語 符号化器が最大レートよりも小さいレートで言語データを提供しているときは、 伝送フレーム内には余分の容量が存在する。固定された所定の大きさの伝送フレ ーム内で付加的なデータを伝送するための方法であって、データフレーム用のデ ータのソースが可変レートでデータを提供しているものが、共に未決の合衆国特 許出願番号０８／１７１，１４６，（これは合衆国特許出願番号０７／８２２． １６４の継続出願であり、１９９２年１月１６日出願，名称”伝送用データのフ ォーマット形成用の方法及び装置”，本発明の譲受人に譲渡済で、その開示がこ こで参照に供するものに詳細に記述されている。上記の特許出願では、伝送用デ ータフレーム内に異なるソースからの異 なる形式のデータを組合せるための方法と装置とが開示されている。 所定の容量よりも少いデータを含むフレームでは、送信用増幅器にゲートをか けてデータを含むフレームの部分だけが送信されるようにする伝送によって、電 力消費を少くすることができる。さらに、通信システム内でのメッセージの衝突 が、所定の擬似ランダム過程に従ってフレーム内にデータを置くときは低減でき る。送信にゲートをかけ、データをフレーム内に置くようにするための方法と装 置との開示が、合衆国特許出願番号０８／１９４，８２３，合衆国特許出願番号 ０７／８４６，３１２，１９９２年３月５日出願，名称”データ・バースト・ラ ンダム化器”，本発明の譲受人に譲渡済にあり、そこでの開示はここで参照に供 される。 移動通信システムにおる移動体の電力制御の有用な方法は基地局において移動 局から受信した信号の電力を監視することである。監視した電力レベルに応答し て基地局は規則的な間隔で移動局に対して電力制御ビットを送信する。このよう なやり方で送信電力を制御するための方法及び装置の開示はＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎ ｏ．５，０５６，１０９，１９９１年１０月８日発行，名称”ＣＤＭＡセルラ電 話システムにおける送信電力を制御するための方法及び装置”，本発明の譲受人 に譲渡済にあり、これの開示はここで参照に供せられる。 代替的な連続伝送戦略１では、データレートが所定の最大値よりも小さければ 、データをフレーム内で繰返して、データがデータフレームの全容量を占有する ようにしている。こ の戦略が採用されると、電力消費と他と使用者への干渉とは、フレームが伝送さ れている電力を低減することによって、所定の最大値よりも小なデータ送信の期 間内で低減され得る。この低減された送信電力はデータ流内の冗長度によって埋 め合せがされ、固定の最大送信電力に対する範囲で利点を提供することができる 。 連続的伝送戦略において送信電力を制御するときに遭遇する問題は、受信機が 前もって伝送レートを知り得ず、したがって、受信すべき電力レベルを知らない ということである。この発明では連続伝送通信システムにおいて送信電力を制御 するための方法及び装置を提供することである。 発明の要約 本発明は通信システムにおける閉ループ送信電力制御用の新しくかつ改良され た方法及び装置である。この発明の目的は適時に電力制御を行なって、高速フェ ージング条件下で堅固な通信リンク品質を提供する必要性に備えることである。 電力制御のための異なる方法（複数）が、伝送の過程でシグナリングデータの交 換によって、変更され得る点が注目される。この電力制御形式の変更はチャンネ ル特性についての変更又は提供されるサービスについての変更に応答するのが望 ましい。 さらに、電力制御技術は可変レート通信システムにおける実施例に提供される ことも注目しなければならないが、提案された方法は固定レートの通信システム にもまた伝送レートに配慮している通信リンクの両端でデータレートが変る通信 システムにも等しく応用できる。伝送レートが知れている場合には、既知のレー トに関係した情報だけが送信されなければならない。 実施例では、この発明は可変レート通信システムであって、第一の通信装置が 所定のデータ容量のデータフレーム内の可変レートデータをもつデータパケット を、第二の通信装置に向けて伝送するようになされ、かつ、データパケットがデ ータ容量よりも小さく、データパケット内のビットの繰返したものを生成し、デ ータパケットビットの第一のものを用意するときであって、送信にあたってはデ ータフレームを送信するための電力がデータレートに従って計量され、第一の通 信装置の送信電力を第二の通信装置で制御するためのシステムとして、次の構成 のものが開示されている：データフレームを受領するための受信機手段，データ フレームからフレーム品質因子を判断するためのフレーム品質判断手段，フレー ム品質因子を少くとも一つのしきい値に対して比較するための比較手段であり、 ここでしきい値はデータレートに適切な品質信号を用意するものであるような比 較手段，品質信号を送信するための送信機手段。 実施例では、この発明はさらに第一の通信装置として所定データ容量のデータ フレーム内の可変データレートをもつデータパケットを第二の通信装置に送信す るためのものであり、データパケットがデータ容量よりも小さく、データパケッ ト内でビットを繰返すものを生成し、かつデータパケットビットの第一のものと 、データフレーム内のデータパケットビッ トの繰返したものとを用意するものであり、かつ送信においてはデータフレーム を伝送するための電力がデータレートに従って計量されるようにし、電力制御信 号に応答して第一の通信装置で送信電力を制御するためのシステムが開示されて いる：その構成は電力制御信号を受領するための受信機手段と，電力制御信号と データレートとに従って送信制御信号を判断するための制御プロセッサ手段。 図面の簡単な記述 この発明の特徴，目的及び利点は以下の詳細な記述を図面と合せて、参照文字 によって対応を識別するときは一層明りょうになるであろう。 ＦＩＧ１は実施例の移動電話システムを示す図である； ＦＩＧ２ａ〜ｋは先行技術の逆リンクのフレームフォーマット及びこの発明の フレーム用のフレームフォーマットを示す図である。； ＦＩＧ３はこの発明の装置を示す図である。 実施例の詳細な記述 ＦＩＧ１についてみると、情報は公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）に対しておよび ＰＳＴＮからシステム制御器及びスイッチ２へ送られ、あるいは制御器及びスイ ッチ２へおよびそこへ他の基地局から、呼が移動局から移動局への通信の場合に 、送られる。システム制御器及びスイッチ２は、続いて、基地局４へデータを送 り、かつ、基地局４からデータを受信する。基地局４はデータを移動局６へ送信 し、かつ、移動局からデータを受信する。 実施例では基地局４と移動局６との間で伝送される信号はスペクトラム拡散通 信信号で、この波形の生成は前掲のＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４，９０１，３０７ 及びＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．５，１０３，４５９に詳細に記載されている。移動 局６と基地局４との間のメッセージの通信用の伝送リンクは逆進リンク（revers e link）と呼び、基地局４と移動局６との間のメッセージの通信用の伝送リンク は前進リンク（forward link）と呼ぶ。 実施例では、この発明は移動局６の送信電力の制御に使用される。しかし、こ の発明の電力制御の方法は基地局４の送信電力の制御にも等しく応用される。Ｆ ＩＧ３について見ると、基地局３０と移動局５０とが構成図形式で示され、この 発明の移動局５０の送信電力の制御を行なう装置を示している。 従来の逆進リンク構成では、可変データレートのフレームが移動局から基地局 へ送信されるのに、所定の最大値よりも小さい伝送フレームのデータのときに送 信のゲートをかけることが使われている。ＦＩＧ２ａ−ｇは送信ゲートをかけた 通信リンク用のフレーム構造の例示である。ＦＩＧ２ａは伝送データの１６の独 特な電力制御群（Ｐ₁−Ｐ₁₆）で成る全レートデータのフレームを示す。 ＦＩＧ２ｂ−ｃは半分レートデータの伝送フレームを示す。半分レートデータ はデータフレームの容量の半分だけを必要とする。データはＦＩＧ２ｂに示すよ うに複製で用意され，フレーム内に２度各独自の電力制御群（Ｐ₁−Ｐ₈）がある 。 この繰返しフレームはゲートをかける手段に送られ、そこでは電力制御群の半分 にゲートをかけて除外し、各電力制御群の独自なもの（バージョン）だけがＦＩ Ｇ２ｃの伝送フレームに示すように送信される。 ＦＩＧ２ｄ−ｅは１／４レートデータの伝送フレームを示す。１／４レートデ ータはデータフレームの容量の１／４だけを必要とする。データはＦＩＧ２ｄに 示すように４倍に複製され、各々独自の電力制御群（Ｐ₁−Ｐ₄）がフレーム内に ４度ある。この繰返しフレームがゲートをかける手段に送られ、そこで電力制御 群の３／４が除外されて、各電力制御群の独自のもの（バージョン）の一つだけ がＦＩＧ２ｅの伝送フレームに示すように送信される。 ＦＩＧ２ｆ−ｇは１／８レートデータの伝送フレームを示す。１／８レートデ ータはデータフレームの容量の１／８だけを必要とする。データはＦＩＧ２ｆに 示す８の複製で各独自の電力制御群（Ｐ₁−Ｐ₂）がフレーム内に８回あるものと なる。この繰返しフレームがゲートをかける手段に送られて７／８の電力制御群 が除外され、各独自の電力制御群の一つのもの（バージョン）だけがＦＩＧ２ｇ の伝送フレームで示すように送信される。 ＦＩＧ２ａ−ｇに示したようにフレームが送信されるシステムでは、各電力制 御群の受信電力を所定の電力しきい値と比較して、続いて受信した電力が高すぎ るか低すぎることを示す信号を送信することによって電力制御が行なわれる。移 動局では電力制御群のどれがゲートで除外されたかに気付く から、電力制御群でゲートで除外されたものに対する電力制御メッセージを無視 する。 この発明の通信リンクでは、電力制御群内のデータの繰返しはＦＩＧ２ｂ，２ ｄおよび２ｆに関係して記述したように行なわれる。ＦＩＧ２ｂ，２ｄ及び２ｆ 内のフレームの電力制御群の順序は例示のためのものであり、この発明は他の電 力制御群の順序にも等しく応用できるものであることに留意されたい。この発明 では、冗長度のあるデータにゲートをかけることをしないで、全体の繰返しフレ ームを送信するが、伝送フレーム内にある冗長度の量に比例して送信電力は減少 される。 この発明の実施例の伝送フレームはＦＩＧ２ｈ−２ｋに示されている。この発 明は伝送フレーム内の電力制御群の他の順序にも等しく応用できることに留意さ れたい。ＦＩＧ２ｈでは全レートフレームが示されている。そこには１６のデー タの電力制御群があってデータフレームの全容量を占有し、最高電力レベルで送 信がされる。ＦＩＧ２ｉは半レートフレームを示す。そこには８のデータの独自 の電力制御群が二つの繰返しレートであって、最高送信電力レベルの約半分で送 信されている。ＦＩＧ２ｊには１／４レートフレームが示されている。そこには ４の独自の制御群が４の繰返しレートであって、最高送信電力レベルの約１／４ で送信される。ＦＩＧ２ｋでは１／８レートのフレームが示されている。そこに は２の独自の電力制御群が８の繰返しレートであり、最高送信電力レベルの約１ ／８で送信される。 送信電力は繰返しフレームの伝送におけるリンク品質を劣化させずに次により 低減することができる。すなわち、繰返される信号をコヒートントもしくは非コ ヒーレントに組合せることによる冗長度の利点を採用すること、及び冗長度を含 むデータフレームの補正で得られる前進誤り補正技術を利用することによるので あり、この両者は従来技術で知られているところである。 この伝送機構では、もし受信機がデータが伝送されるレートを演繹的に知って いないと電力制御がかなり一層複雑なものとなる。ＦＩＧ２ｈ−２ｋに示すよう に、受信した電力の適切さはデータが送信されたレート，受信機が演繹的に知っ ていない情報に完全に依存している。以下にこの形式の通信システムで電力制御 が実現することができる方法について述べる。 通信リンクの等級が落ちるときは、リンク上を伝送するデータレートを低げ、 かつ誤り補正目的で冗長度をトラヒック流の中に導入するか、あるいは送信装置 の送信電力を増大させることによって、リンクの品質を改善することができる。 移動局５０の送信電力を制御する実施例では、移動局５０の送信電力が増加され るべきか、あるいは移動局のデータレートが減少されるべきかを判断するための いくつかの方法に、次を含むようにしている： （ａ）逆進行リンク上の高フレーム誤差レートの基地局検出； （ｂ）移動局はその電力が逆進リンクに対して最大であることを検出する； （ｃ）基地局は受信した電力が逆進リンク上で低いことを検出する； （ｄ）移動局に対する基地局の範囲が大きい；および （ｅ）移動局の位置が良くない。 逆に移動局５０の送信電力が減少されるべきか、あるいは移動局のデータレート を増加してもよいかを判断するためのいくつかの方法に次を含むようにしている 。 （ａ）逆進行リンク上の低フレーム誤差レートの基地局検出； （ｂ）移動局はその電力が逆進リンクに対してしきい値よりも低いことを検出す る。 （ｃ）基地局は受信した電力が逆進リンク上で高いことを検出する； （ｄ）移動局に対する基地局の範囲が小さい；および （ｅ）移動局の位置が良い。 データリンクを強固なものとするためにそのリンクの送信電力を増大する代り にデータ伝送レートを低減させるのが好ましいことがしばしばある。リンク接続 を改善するためにデータレートを低減させる３つの理由がある。第一の理由は伝 送システムがすでに最大送信電力にあるとされる場合である。第二の理由は伝送 システムが内蔵バッテリィ電力を離れて動作するようにされていて、増加した送 信電力が動作時間を低減することとなる場合である。第三の理由はＣＤＭＡシス テムの実施例の場合で、使用者の送信が基地局に向けて送信している他の使用者 に対して雑音となり、この干渉を抑制することが望ましい場合である。 移動局５０が伝送レートを修正する必要を検出したときは、移動局５０内の制 御プロセッサ５８は可変レートデータソース６０に対して修正したレートの組を 特定する信号を送る。修正したレートの組はデータソース６０がデータを送出す ることを許されている一組のレートである。修正されたレート信号に応答して、 可変レートデータソース６０は修正されたレートの組の中で伝送用にすべてのデ ータを用意する。データソース６０は可変レートソースであり、その伝送レート を伝送全般にわたってフレームからフレームへのベースで変えるか、命令のある ときだけレートを変えることができるようにしている。可変レート音声ソースは 前掲の出願番号０８／００４，４８４内に詳しく記述してある。 データレートの組の修正が必要なことは上記列挙した条件の一つによって示さ れる。データレートの組が修正されるべきであると判断する方法が範囲（レンジ ）とか移動局移置といった位置が関係するする効果であるときは、外部信号が制 御プロセッサ５８に送られて、位置条件を示す。この位置条件は移動局５０もし くは基地局３０によって検出されて移動局５０に送られる。応答した制御プロセ ッサ５８は移動局５０が送信してよい修正されたレートの組を示す信号を用意す る。 代って、レート修正の必要性が検出される方法が送信電力条件に従うものであ るとき、（例えば、移動体の送信電力が最大であるか、しきい値以下のとき）， 送信機（ＸＭＴＲ）６４から制御プロセッサ５８へ信号が送られ、送信電力が示 される。制御プロセッサ５８は送信電力を所定のしきい値と比較し、この比較に 従って、可変レートデータソース６０へレート組表示を送る。 閉ループ電力制御を実現したものでは、電力制御信号が基地局３０から移動局 ５０へ送られる。基地局３０が電力制御信号を判断する方法は基地局３０がリン ク品質を判断するのに使用するリンク特性に依存している。例えば、基地局３０ は受信した電力に従って、あるいはそれに代ってフレーム誤差レートに従って、 電力制御信号を判断する。この発明は他のリンク品質因子にも等しく応用できる 。 リンク品質因子として使われたものが受信電力のときは、移動局５０からの信 号で基地局３０がアンテナ４０で受信し たものは受信機（ＲＣＶＲ）４２に送られ、そこで受信電力を示すものが制御プ ロセッサ４６に対して用意される。使用されたリンク品質因子がフレーム誤差レ ートであるときは、受信機４２は信号をダウン変換し、復調して、復調した信号 をデコーダ４４に送る。デコーダ４４は誤差レートを示すものを判断し、誤差レ ートを示す信号を制御プロセッサ４６に送る。 制御プロセッサ４６は送られてきたリンク品質因子をしきい値またはしきい値 の組であって定常的でも可変でもよいものと比較する。そして、制御プロセッサ は電力制御情報をエンコーダ３４又は電力制御エンコーダ（Ｐ．Ｃ．ＥＮＣ．） ４７に送る。電力制御情報がデータフレーム内に符号化されるべきものであると きは、電力制御データはエンコーダ３４に送られる。この方法はデータの全フレ ームが電力制御データを送信する前に処理されることを必要とする。次に、符号 化されたトラヒックデータと電力制御データのフレームが送信機（ＸＭＴＲ）３ ６に送られる。電力制御データは単にデータフレームの部分に書込むのでもよい し、伝送フレーム内の所定の空いた位置に置かれてもよい。電力制御データがト ラヒックデータの上に書くのであれば、これは移動局５０で前進誤差補正技術に よって補正される。 電力制御データを用意する前にデータの全フレームを処理するような構成を実 現する際は、遅延の原因となり、高速フェード条件で好ましくない。代替手段と して電力制御データを直接に送信機３６に送り、そこで送出するデータ流の中に 刺し込められる（be punctured）ようにする。電力制御データが誤差補正符号化 なしに送信されるときは、電力制御エンコーダ４７は電力制御データを送信機３ ６に単に送る。誤差補正符号化が電力制御データ用に好ましく、データの全フレ ームが処理されるのを待つ遅延が生じないのであれば、電力制御エンコーダ４７ は送出するトラヒックデータとは無関係に電力制御データの符号化を提供する。 送信機３６は信号をアップ変換し、変調して、送信のためにアンテナ３８に送る 。 送信された信号はアンテナ５２で受信され、受信機（ＲＣＶＲ）５４に送られ 、そこでダウン変換されて、復調される。電力制御データがトラヒックデータの 全フレームで符号化されているときは、トラヒック及び電力制御データがデコー ダ５６に送られる。デコーダ５６は信号をデコードし、電力制御信号をトラヒッ クデータから分離する。 一方、電力制御データがデータの全フレームで符号化されてはおらず、データ の伝送流の中に刺し込まれているときは、受信機５４は電力制御データを到来デ ータ流から抽出して、符号化したデータを電力制御デコーダ（Ｐ．Ｃ．ＤＥＣ） ５５に送る。電力制御データが符号化されているときは、電力制御デコーダ５５ は電力制御データをデコードし、デコードした電力制御データを制御プロセッサ ５８に送る。電力制御データが符号化されていないときは、データは受信機５４ から制御プロセッサ５８に直接に送られる。 電力制御信号は制御プロセッサ５８に送られ、そこでは電 力制御信号に従って、可変レートデータソース６０へ適切なレートの組を示す信 号を送るか、送信機６４へ修正された電力レベルを示す送信信号を送る。 基地局３０は伝送されたフレームのデータレートを演繹的に知っていないから 、フレーム内でデータの冗長度あるいはフレームのデータレートに従って電力が 変化する構成では、受信したリンク品質特性からの電力制御信号の判断は、レー トに依存したものとなる。一つの構成では、移動局３０にフレームの始めにデー タレートを表わすビットを符号化しない形式で含ませるようにする。これはフレ ームが情報のたくさんのビットを含み、容量への影響が大きくないときに採用で きる。 別な構成として、基地局３０がフレームの最初の部分からフレームのレートを 推定してもよい。例えば、序文（プリアンブル）を各フレームの開始に加えてお いて、基地局が最良の序文相関を得るようなもののレートを推定することができ るようにする。 レートに依存する電力制御信号を提供する別な実施例では、電力制御情報の複 数ビットを基地局３０から移動局５０へ提供するようにする。第一の複数ビット 電力制御信号構成では、受信した電力をリンク品質因子として使用する。受信機 ４２は受信した電力測定信号を制御プロセッサ４６に送る。制御プロセッサ４６ は受領した電力値をしきい値の組と比較する。 実施例の第一の複数ビット電力制御信号構成例では、一つ のしきい値で各レート仮定に対する正規の受信電力を示すものがあるようにして いる。制御プロセッサ４６は受信した電力が電力量子化レベルの範囲内でどこに あるかを示す信号を用意する。全レートモードに対して必要な電力レベルが最高 であり、１／８モードに対して必要な電力が最低となる。例えば、次の５レベル が定義できる： ・レベル４−受信した電力が正規全レート電力よりも大きい ・レベル３−受信した電力が１／２レートと全レート正規電力の間 ・レベル２−受信した電力が１／４レートと１／２レート正規電力の間 ・レベル１−受信した電力が１／８レートと１／４レート正規電力の間 ・レベル０−受信した電力が１／８レート正規電力よりも小さい。 受信した電力レベルを示すビットは、次にエンコーダ３４でトラヒックデータ と結合されて、移動局５０へ前述のように送り戻される。移動局５０はそれが送 信したデータレートを知り、表１に示したフィードバック情報に対応した電力制 御群に対する伝送レートの知識に基ずいて電力調整ができることになる。表１は 複数レベル構成の利点を示し、測定した品質が所望のレベル（突然の深いフェー ドによるような場合）と大きな差があるときには、より大きな電力調整をするこ とができる。この構成では５のうちの１の情報を送り戻すため に３ビットが必要である。これはフィードバックリンク上のオーバーヘッドを増 加させる。 可変レートシステムにおいて電力制御に必要とされるオーバーヘッドの量を低 減させる一つの方法は伝送レートの数を２ⁿ−１の形式の数に制限することであ る。ここでｎは整数である。例えば、もしレートの組を３の可能性あるレートだ けを含むものに制限すると、受信した電力レベルを送信するのに２ビットが必要 となる。電力制御に必要なオーバーヘッドの量を低減する別な方法は、低いレー トに対する品質情報の帰還の頻度を少くすることである。これら低レートに対す る品質測定は従ってより長い時間間隔で行なわれることになる。これにより低い レートモードの品質測定の精度が改善さ れる。 フレーム当りに用意される電力制御ビットの数を低減する別な方法は、各フレ ームでしきい値を変えることである。例えば４の可能性のある伝送レートの場合 に、表２及び３に示すように、二つの交番する場合を使えるようにする。 これまでに述べた技術はすべて容量に影響を与える。帰還されなければならな い情報の量を低減するための一つのやり方は長い期間にわたる推定をして、長い 推定期間にわたる平均化により一層正確な推定を得ることである。不運にも、あ る種のフェージング応用では、この種の遅延は受容できない程の著しい性能劣化 を生じ得る。 長い測定間隔にわたる推定を提供する好ましいやり方は選定したレートに対す る長い測定間隔を使用するだけとするのがよい。例えば、電力があらゆる電力制 御群を全レートしきい値と、あらゆる２電力制御群を１／２レートしきい値と、 あらゆる４電力制御群を１／４レートしきい値と、あらゆる８電力制御群を１／ ８レートしきい値と比較する。フレーム当り１６電力制御群があると、このやり 方は１６＋８＋４＋２＝３０ビット／フレームを必要とする。この事実はビット が均一に生成されないと、ビットのいくつかに対して余分な遅延を生じさせるこ とになる。このやり方の長い測定間隔はデータが電力制御群の１／２，１／４又 は１／８でだけ送信される現在のシステムで低レートに対する遅延と類似してい る。 必要とされる電力制御情報の量を低減するための別な方法は、電力推定をある フレームの第一の電力制御群に対して送り、またそのフレーム内の後続の電力制 御群に対して前の電力制御群に関しての品質の差の推定を送り返すことである。 この技術はあるフレームの電力制御群のすべてが同じ正規電力で送信され、電力 制御群ゲート作用がないときに有用であ る。 フレームからフレームへの関係でレートを変えることができる応用の場合でも 、レートは一般に少数フレーム毎にだけ変化する。レートは各フレームの終りで 一般に正確に判断される。別な実施例としてこれらの特性の利点を採用したもの として次のものがある。基地局３０は受信した信号の品質をあらゆる電力制御群 について単一のしきい値に関して測定し、比較についての１ビットの結果を移動 局５０に送り返す。 第一の電力制御群に対して、基地局３０は前のフレームのレートに基ずいた品 質しきい値を用いる。測定した受信品質に基ずいて、基地局３０は次の電力制御 群の品質比較に対する品質しきい値を調整する。後続の電力制御群についての比 較のためのしきい値は、現在のしきい値に関して受信した品質に基ずいて調整さ れる。 これを実行する構成例は表４及び表５に示される。表４は基地局の次の品質し きい値と、その送信したフィードバック品質ビットを現在の品質しきい値と測定 した受信品質レベルとに対して示す。表５はフィードバック品質ビットに応答し た移動局の電力調整をそのフィードバックビットに対応した電力制御群に対する 既知の伝送レートと、使用した基地局しきい値の推定とに対して示した。基地局 しきい値は第一の電力制御群比較に対する前のフレームレートに基ずいて設定さ れ、かつ、他の電力制御群比較に対して正しく設定されたものと仮定している。 全−，１／２−，１／４−，及び１／８−レートモードに対する品質しきい値が 使用され、受信した 品質レベルは表１に示されている（すなわち、レベル４は最大の受信電力に対応 する）。 表５は基地局と移動局の動作の例を１６の電力制御部がある場合について示し た。前のフレームは全レートであり、基地局の品質ビットは移動局に向けて零遅 延で帰還されている。この例では、移動局はそのレートを全レートから１／８レ ートまで新しいフレームをもつものに変えている。新しいフレームの第一の電力 制御群の電力は前のフレームの最終の電力制御群に対して使用された電力から全 レートと１／８レートモードとの間で必要とされた電力の正規差により調整され ている。基地局の受信した品質レベルはチャンネル状態と送信した電力レベルと によって変化する。移動局の受信した品質ビットはフィードバックリンク内の誤 差に起因する基地局の値と一致しなくともよい。 実施例では、エンコーダ３４は測定した品質情報を符号化しないで、あるいは 他のトラヒックデータとは別に符号化して、提供する。実施例では、トラヒック データはフレームに基ずいて符号化され、符号化は全フレームが受領されるまで 行なわないようにしている。データフレームをバッファすることによる遅延はあ るフェージング環境では電力調整の遅延が受容できないものとすることになる。 上述のInterim標準に記載されている現在の構成ては、情報の１未符号化ビッ トが毎１．２５ｍ秒に送り返される。この情報は二つの継続する１９．２ｋｓｐ ｓ変調記号間隔（symbol intervals）で送られる。二つの記号間隔内で１ビット を送ることは情報ビットのエネルギーを増大させるから、その誤差レート性能は より良くなる。この二つの記号の電力は 他のトラヒック記号に対するものとは異なるように調整することもできる。違っ たやり方では、二つの品質ビットが二つの変調記号間隔内で送り戻され、それら の電力が所望の誤差レート性能を得るのに必要なだけ増大されるものがある。 閉ループ電力制御の容量に対する影響を低減するための別な方法はトラヒック データ伝送の変調機構とは異なる変調機構に電力制御データを提供するものであ る。例えば、二値位相変調を用いてトラヒックデータが伝送されているときは、 電力制御情報はＭ次位相変調を用いて帰還することができる。例えば、Ｎの可能 性のあるレートがあれば、Ｎの理想的な受信電力組ポイントがある。Ｎ組ポイン トの各々は受信した電力測定しきい値に対応しているから、電力測定は実効的に Ｎ＋１レベルの一つに量子化される。この量子化された情報は次に帰還される。 もし可能性のあるレートが４（Ｎ＝４）あれば、５次のＰＳＫ変調がフィードバ ック情報用に使用されうる。同様に、３の可能性のあるレートがあれば、４次の ＰＳＫ変調（すなわち、ＱＰＳＫ）が使用されうる。 一般に、データフレーム内の戻り品質情報を提供するための２の好ましい方法 がある。戻り品質情報を符号化したトラヒック・チャンネル・データ・シーケン スの中に刺し込むことがきるし、フレーム構造をこれらビット用のスロットを用 意するために定義することがきる。フィードバック情報の遅延を最小とするため に、戻り情報は一般に前進誤差補正（ＦＥＣ）符号化なしで挿入されるか、概し て大きな遅延を含むことができるデータトラックに使用するよりも短いブロック 長を用いるＦＥＣを伴って挿入される。しかし、類似の電力制御フィードバック と前進トラヒック遅延とが受容できる応用では、電力制御フィードバック情報は 前進トラヒックチャンネルデータ内に多重化することができる。 低いレートモードを実現するための一つのやり方は同じ全レート送信記号レー トを維持し、低いレートに必要とされる回数（１／２レートモードに対しては２ 回，以下同様）だけ記号を繰返すようにする。もし、繰返し記号が連続して、実 効的に長い記号期間で、送信されると、隣接の繰返し記号情況ではエネルギーを コヒーレントに結合するのが合理的となろう。こうして加算的な白色ガウス雑音 条件下での、あるいは非常にゆっくりしたフェージング広用条件下での性能改良 が行なわれるが、大部分のフェージング情況では、繰返し記号ができるだけ分離 されて送信されるときに性能が改善される。このような分離が同じフェードによ って繰返し記号のすべてが劣化させることは少い。その理由はダイバシティが用 意されて、フレーム上のバースト誤差効果に対する保護が行なわれていることに よる。 例えば全シーケンスを繰返すことにより、繰返し記号を拡散させるときは、フ ィードバック情報からの付加的な利点が得られる。フィートバック情報が送られ た記号のあるものが低品質で受信されたときは、電力が増加されねばならず、従 って、後続の記号は正規品質レベルで受信される。しかし符号化は、繰返し記号 群がもっと送られなければならないときには、低品質で受信した前に送信された 記号をセーブするの にあてにはできない。受信した繰返し記号が組合されて正規に近い品質が得られ るようにするために、付加的な記号エネルギーを後の記号に与えることができる 。逆に、付加的な電力のセービングは繰返し記号の記号エネルギーを減少させる ことによって達成できるが、これは繰返し記号組の最初の記号が必要以上に高い 品質で受信されたときである。 好ましい実施例についての前記記述は、本発明を実施を当業者に可能にする。 これらの実施例についての各種の修正は当業者にとって明らかであろうし、ここ で規定した一般的な原理は他の実施例についても発明的能力なしで応用できる。 したがって、この発明はここに示した実施例に限定する意図はなく、ここに開示 した原理と新規な特徴と一致する広い領域で調和するものとなっている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ギルハウセン、クレイン・エス アメリカ合衆国、モンタナ州 59715、ボ ーズマン、ジャクソン・クリーク・ロード 6474 (72)発明者 オデンワルダー、ジョゼフ・ピー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92014、デル・マー、ランチョ・リール 14967 (72)発明者 ゼハビ、エフレイム イスラエル国、ハイファ 34751、ワトソ ン・ストリート 15エー (72)発明者 レビン、ジェフリー・エー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92130、サン・ディエゴ、マエストロ・コ ート 12549 (72)発明者 ウイートレイ、チャールス・イー・ザ・サ ード アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92014、デル・マー、カミニト・デ・バル コ 2208

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の通信装置は所定のデータ容量のデータフレーム内で可変レートデータ のデータパケットを第２の通信装置に向けて伝送するものであり、該データパケ ットが該データ容量よりも小さいときには該データパケット内のビットの繰返し バージョンを生成し、かつ該データフレーム内で該データパケットビットの第１ のバージョンと該データパケットビットの該繰返しバージョンとを用意して、送 信に際し、該データレートに従って該データフレームを送信するための電力が評 価されるような可変レート通信システムでにおいて、下記の構成で成り、該第２ の通信装置において該第１の通信装置の送信電力を制御するためのシステム： 該データフレームを受信するための受信機手段； 該データフレームからフレーム品質因子を判断するためのフレーム品質判断手 段； 該データレートに従って品質信号を用意するために少くとも一つのしきい値に 対して該フレーム品質因子を比較するための比較手段；及び 該品質信号を送信するための送信機手段。 ２．請求項１のシステムがさらに該受信したデータフレームから該データレート を判断するためのレート判断手段を構成に備えているシステム。 ３．請求項１のシステムがさらに該比較手段と該送信機手段との間に設置されて 、該品質信号とトラヒックデータとを受 領し、該トラヒックデータと該品質信号とを所定の組合せフォーマットに従って 結合させるようにした符号化手段を備えたシステム。 ４．請求項３のシステムは該所定の組合せフォーマットが該品質信号で該トラヒ ックデータの部分に書込むものであるシステム。 ５．請求項３のシステムは該所定の組合せフォーマットが該トラヒックデータ内 の所定のギャップ内に品質信号を用意するものであるシステム。 ６．請求項２のシステムは該レート判断手段がレート表示信号を該データフレー ムから分離し、かつ、該レート表示信号に従って該データレートを判断するよう にしたものであるシステム。 ７．請求項２のシステムは該比較手段がさらに該レート判断に従って該比較しき い値を判断するようにしたものであるシステム。 ８．請求項１のシステムは該フレーム品質因子が受領した電力を示すものである システム。 ９．請求項１のシステムは該フレーム品質因子が誤差レートを示すものであるシ ステム。 １０．請求項１のシステムは該比較手段が複数のしきい値に対して該複数の因子 を比較するようにしたシステム。 １１．請求項１のシステムは該比較手段が時間的に変化するしきい値に対して該 品質因子を比較するようにしたシステム。 １２．請求項１０のシステムは該しきい値の各々が該データレートの異なる仮定 に対応しているシステム。 １３．請求項１２のシステムは該データレートがＮの可能性のあるデータレート の組のものであり、該比較手段は該品質因子をＮのしきい値に対して比較して、 Ｎ＋１の品質信号の１を示す信号を生成するようにしたシステム。 １４．請求項１１のシステムは該データレートがデータレートの組から選定され 、該時間的に変化するしきい値は第１の電力制御サイクルの間は可能性のあるし きい値の第１の所定のサブセットを表わし、かつ、第２の電力制御サイクルの間 は可能性のあるしきい値の第２の所定のサブセットを表わすシステム。 １５．第１の通信装置は所定のデータ容量のデータフレーム内で可変レートデー タのデータパケットを第２の通信装置に向けて伝送するものであり、該データパ ケットが該データ容量よりも小さいときには該データパケット内のビットの繰返 しバージョンを生成し、かつ該データフレーム内で該データパケットビットの第 １のバージョンと該データパケットビットの該繰返しパターンとを用意して、送 信に際し、該データレートに従って該データフレームを送信するための電力が評 価されるようにした第１の通信装置において、下記の構成で成り、該第１の通信 装置において電力制御信号に応答して送信電力を制御するためのシステム： 該電力制御信号を受信するための受信機手段；及び 該電力制御信号及び該データレートに従って送信制御信号 を判断するための制御プロセッサ手段。 １６．請求項１５のシステムがさらに該送信制御信号に応答して可変レートデー タを送信するための送信機を備えているシステム。 １７．請求項１５のシステムがさらに選定されたデータレートで可変データレー トを用意し、かつ該送信制御信号に従って該データレートを選定するための可変 レートデータソースを備えたシステム。 １８．請求項１５のシステムは、該受信機手段がさらにトラヒックデータを受信 するためのものであり、さらに該電力制御信号を該トラヒックデータから分離す るために該受信機手段と該制御プロセッサ手段との間に放置されているデコーダ を備えたシステム。 １９．第１の通信装置は所定のデータ容量のデータフレーム内で可変レートデー タのデータパケットを第２の通信装置に向けて伝送するものであり、該データパ ケットが該データ容量よりも小さいときには該データパケット内のビットの繰返 しバージョンを生成し、かつ該データフレーム内で該データパケットビットの第 １のバージョンと該データパケットビットの該繰返しバージョンとを用意して、 送信に際し、該データレートに従って該データフレームを送信するための電力が 評価されるような可変レート通信システムにおいて、該第２の通信装置において 該第１の通信装置の該送信電力を制御するための方法であって次の段階から成る もの： 該データフレームを受信する段階； 該データフレームからフレーム品質因子を判断する段階； 少くとも一つのしきい値に対して該フレーム品質因子を比較する段階； 該データレートに従って品質信号を生成する段階；及び 該品質信号を送信する段階。 ２０．請求項１９の方法がさらに該受信したデータフレームから該データレート を判断する段階を備えた方法。 ２１．請求項１９の方法がさらに所定の組合せフォーマットに従って該品質信号 と該トラヒックデータとを結合させる段階を備えた方法。 ２２．請求項２１の方法は該所定の組合せフォーマットが該トラヒックデータの 部分に該品質信号を書込むものである方法。 ２３．請求項２１の方法は該所定の組合せフォーマットが該トラヒックデータ内 の所定のギャップに該品質信号を用意する方法。 ２４．請求項２０の方法がさらにレート表示信号を該データフレームから分離し 、かつ該レート表示信号に従って該データレートを判断する段階を備えた方法。 ２５．請求項２０の方法がさらに該比較しきい値を該レート判断に従って判断す る段階を備えた方法。 ２６．請求項１９の方法は該フレーム品質因子が受信した電力を示すものである 方法。 ２７．請求項１９の方法は該フレーム品質因子が誤差レートを表示するものであ る方法。 ２８．請求項１９の方法は少くとも一つのしきい値に対して該フレーム品質因子 を比較する該段階が複数のしきい値に対して該品質因子を比較し、各しきい値が レート仮定を表わすものである段階を備えた方法。 ２９．請求項１９の方法は少くとも一つのしきい値に対して該フレーム品質因子 を比較する段階が時間的に変化するしきい値に対して該品質因子を比較する段階 を備えた方法。 ３０．第１の通信装置は所定のデータ容量のデータフレーム内で可変レートデー タのデータパケットを第２の通信装置に向けて伝送するものであり、該データパ ケットが該データ容量よりも小さいときには該データパケット内のビットの繰返 しバージョンを生成し、かつ該データフレーム内で該データパケットビットの第 １のバージョンと該データパケットビットの該繰返しバージョンとを用意して、 送信に際し、該データレートに従って該データフレームを送信するための電力が 評価されるような可変レート通信システムにおいて、下記の構成で成り、該第２ の通信装置において該第１の通信装置の送信電力を制御するためのシステム： 該データフレームを受信するための受信機； 該データフレームからフレーム品質因子を判断するためのフレーム品質測定回 路； 該データレートに従って品質信号を用意するために少くとも一つのしきい値に 対して該フレーム品質因子を比較するための比較器；及び 該品質信号を送信するための送信機。 ３１．請求項３０のシステムがさらに該受信したデータフレームから該データレ ートを推定するレート推定器を備えたシステム。 ３２．請求項３０のシステムがさらに該比較器と該送信機との間に設置されて、 該品質信号とトラヒックデータとを受領し、該トラヒックデータと該品質信号と を所定の組合せフォーマットに従って結合させるようにしたエンコーダを備えた システム。 ３３．請求項３２のシステムは該所定の組合せフォーマットが該品質信号で該ト ラヒックデータの部に書込むものであるシステム。 ３４．請求項３２のシステムは該所定の組合せフォーマットが該トラヒックデー タ内の所定のギャップ内に該品質信号を用意するものであるシステム。 ３５．請求項３１のシステムは該推定器がレート表示信号を該データフレームか ら分離し、かつ該レート表示信号に従って該データレートを判断するようにした ものであるシステム。 ３６．請求項３１のシステムは該比較器がさらに該レート判断に従って該比較し きい値を判断するものであるシステム。 ３７．請求項３０のシステムは該フレーム品質因子が受信した電力を示すもので あるシステム。 ３８．請求項３０のシステムは該フレーム品質因子が誤差レートを示すものであ るシステム。 ３９．請求項３０のシステムは該比較器が複数のしきい値に対して該品質因子を 比較するものであるシステム。 ４０．請求項３０のシステムは該比較器が時間的に変化するしきい値に対して該 品質因子を比較するものであるシステム。 ４１．請求項３９のシステムは該しきい値の各々が該データレートの異なる仮定 に対応してなるものであるシステム。 ４２．請求項４１のシステムは該データレートがＮの可能性のあるデータレート の組のものであり、該比較器は該品質因子をＮのしきい値に対して比較して、Ｎ ＋１の品質信号の１を示す信号を生成するようにしたシステム。 ４３．請求項４０のシステムは該データレートがデータレートの組から選定され 、該時間的に変化するしきい値は第１の電力制御サイクルの間は可能性のあるし きい値の第１の所定のサブセットを表わし、かつ、第２の電力制御サイクルの間 は可能性のあるしきい値の第２の所定のサブセットを表わすシステム。 ４４．第１の通信装置は所定のデータ容量のデータフレーム内で可変レートデー タのデータパケットを第２の通信装置に向けて伝送するものであり、該データパ ケットが該データ容量よりも小さいときには該データパケット内のビットの繰返 しバージョンを生成し、かつ該データフレーム内で該データパケットビットの第 １のバージョンと該データパケットビットの該繰返しパターンとを用意して、送 信に際し、該データレートに従って該データフレームを送信するための電力が評 価されるようにした第１の通信装置において、下記の構成で成り、電力制御信号 に応答し送信電力を制御するためのシステム： 該電力制御信号を受信するための受信機；及び 該電力制御信号及び該データレートに従って送信制御信号を判断するための制 御プロセッサ。 ４５．請求項４４のシステムがさらに該送信制御信号に応答して該可変レートデ ータを送信するための送信機を備えたシステム。 ４６．請求項４４のシステムがさらに選定されたデータレートで可変データレー トを用意し、かつ該送信制御信号に従って該データレートを選定するための可変 レートデータソースを備えたシステム。 ４７．請求項４４のシステムは該受信機手段がさらにトラヒックデータを受信す るためのものであり、さらに該電力制御信号を該トラヒックデータから分離する ために該受信機手段と該制御プロセッサ手段との間に放置されているデコーダを 備えたシステム。