TW560207B - Method and apparatus for power control in a wireless communication system - Google Patents
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Description
560207 A7 B7 五、發明説明(彳) 背景 領域 本發明之方法與裝置一般言來是與通訊有關,尤其與無 線通訊系統之功率控制有關。背景 無線資料傳輸需求之日漸增加及透過無線通訊技術現有 服務之擴大已導引開發出能處理語音及資料服務之系統。 一種處理這兩種服務之擴頻系統就是稱為cdma20〇〇之分碼 多路存取系統,該系統載明於”用於〇(111^2〇〇〇擴頻系統之 TIA/EIA/IS-2000標準”中對cdma2〇〇〇及另外類型之誶音 及資料系統之加強也正在發展中。 由於資料發送量及傳輸數目之增加,現有用於無線電傳 輸之有限帶寬已成重要之資源。所以需要有對現有帶寬能 作最佳使用而有效及準確地在通訊系統中發送資訊之方 法0 簡要說明 本文中所述之實例是針對上述需要而在一個無線通訊系 統中k供一功率控制方法來決定一能量設定點俾能達到一 傳輸框誤差率,在發生傳輸誤差時調整該能量設定點,決 定一重發能量設定點來達到一重發框誤差率及在發生重發 誤差時調整重發能量設定點。 在一種情形中,基地台裝置包括一處理器來控制資料之 發射與重發及一記憶儲存裝置用來儲存許多電腦可讀<指 令。指令包括用於決定發射框誤差率及重發框誤差率之第 -4 - 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7_ 五、發明説明(2 ) 一套指令、用於決定為發射框誤差率及發射品質函數之發 射能量設定點之第二套指令及用於決定為重發框誤差率及 重發品質函數之重發能量設定點之第三套指令。在一實例 中發射品質是以所收到誤差指示信號來測量,其中之誤差 指示信號可能是一誤差指示位元。按照另一實例,由第三 套指令來決定為重發框誤差率、重發品質及重發能量設定 點函數之重發能量設定點,例如在發射能量設定點與重發 能量設定點間保持一個三角值。 在另一情形中,一種在無線通訊系統中之方法包括決定 一發射能量設定點來達到一發射框誤差率,在發生發射誤 差時調整該發射能量設定點,決定一重發能量設定點來達 到一重發框誤差率及在發生重發誤差時調整該重發能量設 定點。在一實例中,調整重發能量設定點更包括調整成為 發射能量設定點函數之重發能量設定點。在另一實例中, 調整重發能量設定點更包括調整該重發能量設定點來達到 欲有之重發框誤差率。 附圖簡介 圖1為在一無線通訊系統中之波道結構圖。 圖2為一無線通訊系統圖。 圖3為一無線通訊系統中發射情形說明圖。 圖4為一無線通訊系統中發射與重發情形說明圖。 圖5為一無線系統中閉環功率控制方法之外環調整定時 圖。 圖6為一無線系統中業務信號強度與引示信號強度比之定 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(3 時圖。 圖7為一無線通訊系統中用於能量設定點調整方法之流程 圖。 圖8為一無線通訊系統中用於能量設定點調整另一方法之 圖。 圖9為一無線通訊系統中收發信機之圖。 圖10為一無線通訊系統中能量設定點調整方法圖。 詳細說明 本文中”模範”一詞僅指”用做舉例、例證或舉例說明”。 本文中所述之任何模乾”實例不必解釋為較其他實例為佳 或更優。 詳列諸如分碼多路存取(CDMA)擴頻通訊系統標準之文 件包括但不限於”用於雙模式寬帶擴頻行動電話系統之 TIA/ETA/IS-95移動台-基地台適用性標準”,以下簡稱為 ’’IS-2000標準” ”用於cdma2〇〇〇擴頻系統之 TIA/ETA/IS-95標準",以下簡稱為” cdma2〇〇〇標準,,與/或 ’’TIA/ETA/IS-85 6 cdma2000高率封包資料空氣介面規格 ’’,以下簡稱為”HDR標準",擴頻系統將信號擴展而使多個 信號佔用同一波道帶寬,其中每一信號均有其自己確切之 虛擬隨機雜音(PN)順序。 在下述美國專利中對CDMA系統之作業有所說明:名稱 為’’使用衛星或地面增音器之擴頻多路存取通訊系統”之第 4,901,307號美國專利、名稱為”用於在一 cDmA行動電話 糸統中產生信號波形之系統與方法”之第5 IQ],459號美國專 • 6 - 本紙張尺度適用中國國家棣準(CNS) A4規格(210X297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(4 ) 利及名稱為”用於對資料定格式以便傳輸之方法與裝置”之 第5,504,773號美國專利;上述各專利均轉讓給本專利申請 受讓人並列此做為參考。 在一擴頻系統中,許多使用人同時在同一波道帶寬上發 送訊息。因頻譜為有限資源,此等系統提供分享頻譜之方 法將此一資源作最大使用並在支援大量使用人之同時有最 小之干擾。將這些方法擴大至高速資料傳輸可使現有之 硬、軟體被加以再用。熟悉此種標準與方法之設計人可使 用此一知識與經驗來擴展這些系統至高速資料傳輸。 在包括擴頻系統在内之無線通訊系統中,一移動單位透 過一基地台與内陸通訊網路通訊。移動單位可稱為一移動 台、遠端台、用戶、接達終端等。基地台可稱為一接達網 路等。移動台透過一個稱為反向鏈路之通訊鏈發送信號至 基地台而基地台透過稱為前向鏈路之通訊鏈發送信號至移 動台。在反向鏈路上每個發射中之移動台或遠端台均成為 網路中其他遠端台之干擾。 因每個使用人均對基地台發送與接收,其他使用人也同 時與基地台通訊。每個使用人在反向鏈路上之發射造成對 其他使用人之干擾。為克服所收到信號中之干擾,解調器 尋求保持位元能量與干擾功率頻譜密度之充份比率,稱為 Eb/N。,俾能以可接受之誤差或然率對信號解調。功率控制 為一種處理將前向鏈與反向鏈之一個或二者之發射機功率 加以調整而滿足一既定誤差標準。理想上是功率控制處理 將發射機功率調整至能達到至少在被指定接收機處所需之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 _ 五、發明説明(5 )
Eb/N〇最小。此外,希望沒有發射機使用超過達到欲有服務 品質所需之最小Eb/N〇。如此可保證功率控制處理對一個使 用人造成之利益不會造成任何其他使用人無必要之損失。 在一 CDMA通訊系統内,由於用於使用人識別之各種擴 展碼而使每個使用人都成為其他使用人之隨機雜音。對個 別使用人功率之控制可減小在整個系統中對別人之干擾。 若無功率控制,多個使用人在距同一基地台不同之距離會 以相同功率位準發射。來自靠近基地台使用人之發射在基 地台收到時有較高能量而造成使用人間信號對雜音比之不 同。此一不公平情形稱為”近-遠問題”。因每個使用人均需 達到所需之信號對雜音比,近-遠問題限制了系統能量。功 率控制是用來提供擴頻系統中之順利作業。 功率控制以保證每個發射機對其他使用人僅造成最小之 干擾而來影響系統能量;因而增大處理增益。處理增益為 發射帶寬W與資料率R之比。Eb/N〇對W/R之比與信號對雜 音比有關。處理增益克服了來自其他使用人之有限干擾, 亦即總雜音。所以系統能量與處理增益及信號對雜音比成 比例。總接收機向發射機提供之回授資訊做為鏈路品質之 測量。回授最理想是具有低出入時間之快速發射。於是功 率控制使用此一關於鏈路品質之回授資訊來調整發射參 數。 功率控制可使系統適應環境内之變化狀況,包括但不限 於地理狀況及移動速度。因狀況變化影響通訊鏈路之品 質,發射參數調整至能容納這些變化。此一處理稱為”鏈路 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(6 ) 適應”。希望鏈路適應能儘量準確及快速追踪系統之狀況。 按照一個實例,鏈路適應由通訊鏈之品質控制,其中鏈 路之信號對雜音比為評估鏈路提供一品質量度。在接收機 處鏈路之信號對雜音比可做為載波對干擾比C/Ι之函數加以 測量。就語音通訊而言,品質量度C/Ι可用來提供功率控制 命令指示發射機增大或減小功率。就封包資料通訊而言, 諸如在"TIA-8 5 6 cdma2000高率封包資料空氣介面規格 ”,3GPP與3GPP2,中所定在高資料率系統中所發送者, 資料通訊是在多個使用人間定出時間而在任一既定時間僅 一位使用人從接達網路或基地台接收資料。在封包交換資 料系統中品質量度之測量,諸如信號對雜音比,可對基地 台或接達網路發射機在確定適當資率,編碼,調度及資料 通訊定序中提供寶貴資訊。所以從遠端台至基地台有效提 供品質量度甚為有利。 為使干擾最小而反向鏈路能量最大,每一遠端台之發射 功率均由三個反向鏈路功率控制環來控制。稱為”開環”功 率控制之第一功率控制環調整遠端台之發射功率而使在基 地台所收到來自每一使用人之功率大致相等。一種功率控 制計劃是將發射功率設定在與在前向鏈路上所收到功率成 反比。在按照一個實例之系統中,發射功率之計算是 P〇ut = -73-pin,其中pin為遠端台所收到以dBm表示之功 率,P〇ut為遠端台以dBm表示之發射功率而-73為常數。 開環功率控制是在遠端台執行且無來自基地台之指示。開 環功率控制是在一遠端台接達基地台且建立通訊時啟動。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 訂
k 560207 A7 B7 五、發明説明(7 ) 通訊中之作業環境繼續改變,所以基地台與遠端台間在前 向及反向鏈路上所經歷之路徑損失做為時間函數而改變。 開環功率控制補償慢改變及對數正態陰影效應,其中有 前向與反向鏈路衰減間之相互關係。其他效應則是視頻率 而定者,諸如快瑞立(Rayleigh)衰減及其他。尤其是就一 個既定通訊鏈路而言,對前向鏈指定一獨特頻率不同於對 反向鏈之頻率指定。使用僅從一個鏈路所收到信號之功率 控制並不足以改正對其他鏈路上視頻率而定之影響。例如 在遠端台所收到前向鏈路信號之行為不一定能為調整以不 同頻率所處理之反向鏈路發射提供足夠資訊。換言之,隔 離之開環功率控制不會補償視頻率而定之影響。 另一種稱為”閉環”之功率控制機制可用來解決因瑞立衰 減效應及其他視頻率而定效應而有之功率波動。通話建立 後,閉環功率控制配合開環功率控制使用。閉環功率控制 有一内環及一外環。内環使用預定之信號對雜音比臨界或 設定點來作出升、降功率之決定。外環則動態調整信號對 雜音比臨界而保持欲有之鏈路品質。 就閉環功率控制之内環而言,基地台繼續監控反向鏈路 並測量鏈路品質。就反向鏈路而言,閉環功率控制調整遠 端台之發射功率而使按每位元能量對雜音加干擾比Eb/I。所 測量之基地台所收到反向鏈路信號鏈路品質保持在一預定 位準。此一位準稱為Eb/I。設定點。基地台測量在基地台所 收到反向鏈路信號之Eb/I。並響應所測得之Eb/I。在前向業務 波道上對遠端台發送一反向鏈路功率控制位元。當測得之 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 560207 A7 B7__ 五、發明説明(8 )
Eb/I。過高時,基地台指示遠端台減小發射功率。若測得之 Eb/I。過低時,基地台指示遠端台增大發射功率。指示是在 前向鏈路之子波道上發出。在一實例中功率控制指示是做 為功率控制位元發送,其中之增大按每次+ ldB而減小則按 每次-ldB之步驟。按照此一實例,反向鏈路功率控制位元 每20千分秒框發送16次,或者為800 bps之率。前向業務 波道將反向鏈路功率控制位元連同來自基地台之資料載至 遠端台。 就封包資料傳輸而言,擴頻系統以個別資料框發送資料 封包。欲有之性能或鏈路品質通常以做為框誤差率(FER) 之函數來測量。FER之計算造成延遲俾能累積足夠位元來 完成計算。 内環功率控制調整Eb/I。設定點而可保持FER所測得之欲 有性能位準。獲得一既定FER所需之Eb/I。全視傳播情況而 定。外環功率控制響應系統之改變而調整Eb/U設定點。 就封包資料傳輸而言,擴頻系統以個別資料框發射資料 封包。欲有之性能或鏈路水準通常是以其為框誤差率之函 數來測量。框誤差率之計算為累積位元而造成時間延遲。 因此内環功率控制調整Eb/I。設定點而使按框誤差率測量之 欲有性能水準得以保持。要求之Eb/IQ全視傳播狀況而定, 其中將Eb/I。加以計算而得出一既定框誤差率。此種功率控 制常被稱為外環。 在前向鏈路上,基於數種理由而控制基地台之發射功 率。來自基地台之高發射功率會造成對在其他移動台所收 -11 - 本·紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 _B7_ 五、發明説明(9 ) 到信號之過大干擾。 另一個問題是移動台收到之多徑干擾,其中至少有某些 多徑干擾無法分解成成份信號。這些無法分解之多徑干擾 造成"本身干擾"。另一情形是看基地台發射功率過低,移 動台會收到錯誤資料傳輸。基地台也可能無充份能量與所 有移動台通訊,尤以不在基地台附近之移動台為甚。地面 波道衰減及其他已知因素會影響移動台所收到前向鏈路信 號之品質。因此每個基地台均企圖調整其發射功率而保持 遠端台欲有之性能水準。 前向鏈路上之功率控制對資料傳輸特別重要。由於前向 鏈路上發送之資料量大於在反向鏈路上所發送者,所以資 料傳輸通常均不對稱。在前向鍵路上使用有效之功率控制 機制’其中將發射功率被控制至保持欲有之性能水準,因 而整個前向鏈路之能量可加以改善。 在一實例中,當收到之發送資料框有誤差時,遠端台對 基地台發出一誤差指示位元訊息。誤差指示位元可為包含 在反向業務波道框中之一位元或為在反向業務波道上發送 之獨立訊息。基地台響應該誤差指示位元訊息而增大其對 遠端台之發射功率。 此一方法之缺點是反應時間長。處理上之延遲包括後基 地台以不足之功率發送出框之時間起至基地台響應來自遠 端台誤差訊息而調整其發射功率時間為止之時段。處理延 遲所佔之時間有:(1)基地台以不足功率發出資料框,(2) 遠端台接收該資料框,(3)遠端台偵得框誤差(例如一個框 被抹去),(4)遠遠台向基地台發出誤差訊息,及(5)基地台 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 _B7 _____ 五、發明説明(1〇 ) 收到誤差訊息並適當調整其發射功率。在產生誤差指示位 元訊息前,前向業務波道框必須被收到,解調及編碼。因 此載有誤差指示位元訊息之反向業務波道框必須在該位元 能用來調整前向業務波道發射功率前產生,編碼,發出, 解碼及處理。 通常欲有之性能水準為百分之一框誤差率。所以遠端台 平均每100框發出一個指出框誤差之誤差訊息。按照IS-95-A標準’每框之長度為20千分秒。此種根據誤差指示位元 之功率控制在調整前向鏈路發射功率而處理蔭影狀況方面 工作良好’但因其速度慢而無法處理衰減狀況。 一種控制前向鏈路發射功率之方法是利用在遠端台所收 到信號之Eb/I。。因框誤差率是視所收到信號之Eb/I。而定, 可設計一種功率控制機制將Eb/I。保持在欲有水準。若前向 鏈路上資料之傳送率為可變時,此一設計即會遇到困難。 在前向鏈路上發射功率是依據資料框之資料率而調整。在 低資料率上,每一資料位元是藉重複調度符號而發送一較 長時段。每一位元能量Eb是在一個位元時段所收到功率之 累積並且是將每個調度符號中之能量加以累積而獲得。就 同量Eb而言,每個資料位元在較低資料率上可用比例較小 之發射功率發送。通常遠端台事先並不知道傳輸率而在整 個資料框被解調,解碼及資料框之資料率被確定前無法計 算所收到之每一位元能量Eb,其中之率為每框一個功率控 制訊息。相較之下,在另一實例之反向方式中可能每框_ 個功率控制訊息(位元)有16次。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(Ή ) 遠端台以較低之率無法連續發射。當遠端台發射時是以 同樣功率位準及同樣波形結構發射而不管傳輸率為何。基 地台確定一功率控制位元之值且每框對遠端台發送此一位 元十六次。因遠端台知道傳輸率而當其不在發射時可不理 會對應於次數之功率控制位元。如此可有快速之反向鏈路 功率控制。但有效功率控制率隨傳輸率而改變。一個實例 是全率框之率為800 bps 1/8率框者為100 bps。 原來之分碼多路存取標準已為可變率語音框傳輸發展至 極限。為支援無線電話應用中定型之雙向語音通訊,最好 是通訊系統可提供較為恆定及最少之資料延遲。因此許多 分碼多路存取系統設計有合度地響應語音框誤差之強力前 向誤差改正協定及音碼器。實施框傳輸程序之誤差控制協 定會增加為語音傳輸無法接受之延遲。 封包資料可增大通訊速度與準確性,所以極適於無線資 料通訊。在將無線及其他通訊媒體與網際網路積成之努力 中,開發出使用一標準網際網路協定(IP)之更多應用。此 一IP為一軟體標準說明如何追踪網際網路位址、路由訊息 及認識進來之訊息而使一資料封包在後發出人至目標接收 人之路上走過各個網路。發出人為發起通訊之移動台而其 目標則為欲有之參加者。在一 IP網路中每一資源,例如電 腦,均被指定一用於識別之IP位址。 在許多非語音應用中,諸如IP資料之傳輸,通訊系統之 延遲要求不如語音應用中那樣嚴格。可能是在IP網路中最 常用之傳輸控制協定中,實際上可有無限之傳輸延遲俾能 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) · · 560207 A7 B7_ 五、發明説明(12 ) 保證傳輸無誤。傳輸控制協定使用通常稱IP封包之I p資料 件之重發來提供此一運送之可靠性。 IP資料件以框發出,其中每框是由一預定時段來界定。 一般言來IP資料件太大而無法裝入為語音傳輸界定之算一 框内。即使將IP資料件分為若干段使其小至可裝入一組框 中,但整個組之框必須在收到時並無誤差始可使算一 IP資 料件有用於傳輸控制協定。一個分碼多路存取(CDMA)語 音系統之典型目標框誤差率使得所收到算一資料件之全部 分段中均無誤差之可能性很低。 CDMA標準可提供諸如資料服務之另一服務選擇而能傳 輸其他類型之資料來代替語音框。在一實例中一種無線電 鏈路協定(RLP)在CDMA框層上納入一具有框傳輸程序之 誤差控制協定^ RLP是一種為業界所熟知之以否認為基礎 之自動重複要求之誤差控制協定。RLP有利於透過CDMA 通訊系統之位元組流傳輸而非一系列之語音框傳輸。 圖1所示為一無線系統協定範例之結構分層10。其中之實 際層12指出前向與反向鏈路之波道結構、頻率、功率輸 出、調度類型及編碼規格。中間接達控制層14界定在實際 層12上用於接收與發射之程序。就高資料率系統而言’中 間接達控制層14包括定序能力來平衡使用人或連接。這種 平衡通常是為涵蓋不良波道定出低通過量而留出資源給連 接良好波道之高通過量。當波道連接良好時中間接達控制 層也處理傳輸。下一層為鏈路接達控制層16,該層為無線 電鏈路提供接達程序。按照一個實例,無線鏈路協定層18 15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(13 ) 為八位元組對準之資料流提供重發及重複偵測。無線鏈路 協定為業界熟知以否認為基礎之自動重複要求之一種誤差 控制協定。在一實例中無線鏈路協定有利於透過通訊系統 之位元組流傳輸而非一系列語音框之傳輸。 在封包服務之前後關係中,鏈路接達控制層16載有點對 點協定封包。高階資料鏈路控制層20為用於點對點協定通 訊之鏈路層。控制資訊是以特別方式放置而與資料之放置 大為不同俾能減少誤差。高階資料鏈路控制層20在作點對 點協定處理前執行資料之成框。因此點對點協定層22提供 壓縮、認證、編碼及多重協定與支援。網際網路協定(IP) 層24為不同節點保持對網際網路定位址之追踪,為送出之 訊息定路由及認識進入之訊息。 在點對點協定上面之協定,諸如網際網路協定層24,承 載使用人話務。應注意這些層之每一個均可能含有一個或 多個協定。各種協定使用信令訊息與/或信實將資訊傳給在 空氣介面另一邊之對等層實體。例如在高資料率系統中, 協定發出具有隱含信令應用之訊息。 結構10適用於在一IP網路,諸如網際網路,與一些接達 終端,包括無線移動單位,間提供資料連接之接達網路。 接達終端提供連接給使用人。接達終端可連接至一計算裝 置,諸如膝上型個人電腦,或為自含之資料裝置,諸如個 人數位助理。有多種無線應用且裝置之數目一直在增加, 常被稱為IP應用或網路用具。 如圖1所示在無線電鏈路協定層18上面之各層為服務網路 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 _B7_ 五、發明説明(14 ) 層而在高階資料鏈路控制層2 0下面之各層則為無線電網路 層。換言之,無線電網路層影響空氣介面協定。範例中之 無線電網路層與適用於高資料率系統中者一致。高資料率 通常提供在無線通訊系統中發送資料之有效方法。其他實 例可能實施cdma2000標準、IS-95標準或其他按使用人連 接之系統,諸如用於1.85至1.99 GHz個人電腦系統之 ANSI J-STD-01寬帶分碼多路存取(W-CDMA)空氣介面相 容標準草案。 如圖1所示在一無線協定中通常有數個協定層位於無線電 鏈路協定層之上方。網際網路協定(IP)資料件通常在以位 元組流送至無線電鏈路協定層前被轉換成點對點協定位元 組流。因無線電鏈路協定層不理會該協定及較高協定層之 成框,被無線電鏈路協定運送之資料流稱為”無特徵位元組 流,,。 無線電鏈路協定原來是設計來滿足透過CDMA波道發送 大資料件之需求。例如若一個500位元組之IP資料件只是以 每個載有20位元組之一些框發送時,該IP資料件將填滿25 個連續之框。沒有某種誤差控制層的話,全部25個無線電 鏈路協定必須毫無誤差地收到俾使該IP資料件對較高協定 層有用。在有1%框誤差率之CDMA波道上,該IP資料件輸 送之有效誤差率將為(1-(0.9925)),或者是22°/。。與大部分 用於IP業務之網路相較,此一誤差率過高。無線電鏈路協 定之設計為一鏈路層協定會將IP業務之誤差率減小至可與 以太波道通常1(Τ2之誤差率相較。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(15 在一擴頻無線通訊系統中,諸如cdma2000系統,許多使 用人在同一時間以相同帶寬對一收發信機,通常為一基地 台’進行發射。該基地台可為任何資料裝置透過一無線波 道或使用光纖或同軸電纜透過一有線波道通信。使用人可 能是任何種類之移動或固定裝置,包括但不限於個人電腦 卡、小型快閃卡、外部或内部調度解調器或無線或有線電 話。使用人亦被稱為遠端台。應注意另有擴頻系統包括但 不限於下述系統:封包交換資料服務;寬頻CDMA,W-CDMA,諸如第三代合夥計劃3Gpp所定之系統;以及語音 及資料系統,諸如3GPP2所定者。 圖2所示為一無線通訊系統3〇之實例,系統3〇為一能作 語音及資料傳輸之擴頻CDMA系統。系統30包括兩段:一 個有線子系統及一個無線子系統。有線子系統為一公共交 換電話網36及網際網路32。有線子系統之網際網路32部分 透過工作功能間網際網路34與無線子系統接介。資料通訊 曰益增加之需求通常與網際網路及易於存取其現有資料有 關。但進步中之視頻與音頻應用增大了傳輸帶寬之需求。 有線子系統可包括但並不限於其他模組,諸如儀器單 元、視頻單元等。無線子系統包括基地台子系統,它涉及 移動交換中心38、基地台控制器40、基地收發台42,44及 移動台46,48。移動交換中心38為無線子系統與有線子系 統間之介面。它是與各種無線裝置通話之開關。基地台控 制器40為用於一個或多個基地收發台42,44之控制與管理 系統。基地台控制器40與基地收發台42,44及移動交換中 -18- 本紙張尺度適用中a a家標準(CNS) A4規格(21G χ 297公爱) 560207 A7 B7 五、發明説明(16 ) 心3 8交換訊息。每個基地收發台42,44均含有一個或多個 置於單一位置之收發信機。每個基地收發台42,44終止在 網路邊之無線電路徑。基地收發台42,44可與基地台控制 器40置於一起或單獨位於一處。 系統30包括位於基地收發台42,44與移動台46,48間之 無線電空氣介面實際波道50,52。實際波道50,52為以數 位編碼及射頻特性觀點說明之通訊路徑。 如前文所述前向鏈路為用於從基地收發台42,44之一至 移動台46,48之一傳輸之通訊鏈路。反向鏈路則是用於從 移動台46,48之一至基地收發台42,44之一傳輸之通訊鏈 路。按照一個實例,在系統30内之功率控制包括控制前向 與反向鏈路之發射功率。多重功率控制機制可用於系統30 之前向與反向鏈路,包括反向開環功率控制、反向閉環功 率控制、前向閉環功率控制等。反向閉環功率控制調整移 動台46,48初期接達波道發射功率而補償反向鏈路路徑損 失衰減之變動。反向鏈路使用兩種電碼波道··業務波道與 接達波道。 應注意就資料服務而言遠端台可稱為接達終端,接達終 端為一種對使用提供資料連接之裝置。接達終端可連接至 一計算裝置,諸如膝上型個人電腦,或為一自含之資料裝 置,諸如個人數位助理。此外,基地台可稱為接達網路, 接達網路為一網路設備在封包交換資料網路,諸如一網際 網路,與至少一個接達終端間提供資料連接。反向接達波 道被接達終端用來在並無指定之業務波道時與接達網路通 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 ___ 五、發明説明(17 ) 訊。在一實例中接達網路每一扇區有一獨立之反向接達波 道。 參看圖2,每一通訊波道50,52均包括一前向與反向鏈 路都是從基地收發台42,44載送資訊至移動台46,48。在 基地收發台42,44至移動台46,48間分別傳送之資訊均要 符合一預定可靠標準。在範例中前向鏈路上之資訊是以框 發送而要求之可靠標準是以移動台46,48於收到時之目標 框誤差率來顯示。 在諸如系統30之系統内達到所要求框誤差率(FER)之方 法是對所發送資訊之重發。發射台以第一能量Eia射包含 在框内之資訊。所發射之資訊被一接收台以有第一框誤差 率FER!收到,其中之數字1係指第一次或原來發射。接收 台將第一框誤差率FER〗及說明所收到有誤差之框扳回發射 台。發射台選擇第二發射能量E2並重發收到時有誤差之 框。接收台收到有第二框誤差率FER2之框,其中之數字2 係指第二次發射。其他實例可能包括任何次數之重發,其 中每一重發i均有一相關之Ei與FERi。當能量E1與E2選擇 適當時,第二次重發後之有效框誤差率將等於目標框誤差 率。換言之發射與重發造成之總框誤差率將等於目標框誤 差率。有無盡數目之£1與£2組合會達到等於目標框誤差率 之有效框誤差率。 因通訊系統,尤其是CDMA通訊系統,之雜音受限,選 擇Ei與E2時最好是付出最小之總發射能量。總發射能量 <E>等於用於第一次發射另加重發收到時有誤差框之發射 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(18 ) 能量,其中<E> = Ei+KEd.E:。Ei是第一次發射能量, E2是重發能量,βΕΟ是以能量£!發射之框誤差率(FER)。 有效FER等於目標FER之條件為TFER = ,其中 之TFER =是目標框誤差率。有效框誤差率為fXEQ,亦即 以能量Ε!發射之框誤差率,與f(E2),亦即以能量E2發射之 框誤差率,之乘積。 為最小總能量<E>選擇丑1與£2而假定第二次重發後有效 FER將等於目標FER之工作相當於依照TFER解答<E>。此 一解答需要知道為能量或為能量量度函數之FER,其中 FER= f(E)。能量量度E可為每位元能量與雜音比 (Eb/N〇)。此一關係為若干變數之函數,包括但不限於衰 落、衰減、多路徑數、遠端台對基地台而言之相關速度 等。 重發在特別是適用於封包化資料傳輸之無線通訊系統中 提供誤差修正。重發可用較原來發射加大之能量位準進 行。用於重發之能量位準增大稱為”功率升高"。在一實例 中,功率升高是假定第一次發射之能量位準不足以達到目 標框誤差率,所以增大隨後發射之能量。"功率升高”相較 於以與原來發射相同能量位準,亦即相等能量情形,重發 會減小用於達到目標FER之總能量。 如圖3所示,若一次發射即達到目標FER時,FER〇相當 於以功率位準E〇之一次發射。在能量位準E〇上所發射之框 被收到時有可接受之FER而可作進一步處理。在一次發射 情形中,功率控制外環響應所收到發射之FER而調整能量 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7_ 五、發明説明(19 ) 位準E〇。FER可藉FER訊息從接收機送回至基地台。在一 實例中移動台提供一誤差指示位元回授至基地台。 圖4所示為用於發射與重發之規格。在一實例中以相等能 量用於發射與重發。目標FER之達到是以FEh用於發射而 以FER2重發。總有效FER等於。第一次發射 時之能量位準定在E!而重發時則用能量位準E2。 按照相等功率之情形,FERi等於FER2且對應之能量位 準相等,亦即Ei = E2。目標FER則為FER!乘FER2。如此 時個別能量位準E1與E2均小於圖3中一次發射之能量位準 E〇。 按照一實例,特定之FER值並不相等而是FEI小於 FER2。將較小能量施加至原來發射俾能減小發射功率而用 以達到目標FER。若第一次發射即達到目標FER則沒有資 料之重發。相較之下,若第一次發射未達到目標FER則以 增大之能量位準E2進行重發。增大能量是假定Eif足以達 到目標FER。 按照一實例,將E1與E2保持在一預定關係。圖5所示之功 率控制是用以調整Ei來達到特定之FERi。因此E2之值是根 據已調整之Ei值計算而保持一預定關係。保持能量設定點 間之關係以軟體指令即可輕易做到。 在另一實例中是用圖5所示之平行功率控制環路來調整Ε! 與E2。將重發框誤差用來調整能量位準E2而發射框誤差則 用來調整能量位準Ει。動態調整至不同FER值可改善功率 控制。如此時施加一個標準來更新FER值,諸如一更新觸 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(20 ) 發器。在一實例中FER之調整在發生誤差時觸發。其他實 例可能在發生預定數目誤差時才調整FER。此外,對£1與 E2之調整可能不同而使二者間之比率改變。在一實例中將 £1與£2調大之調整步驟值為方向性者,其中用第一值來調 大£丨而以第二值來調大E2。同樣地在一實例中是用第三值 調小Ε!而以第四值來調小E2。在其他實例中可能在任何調 大步驟中用同一值或用任何增值之組合。同樣地可根據系 統之性能動態調整增值。 圖5所示為功率控制外環,其中基地台響應來自移動台之 回授而對發射能量作鋸齒調整。所示之處理為時間之函 數。就基地台與移動台間之某一既定發射而言,基地台響 應所收到之誤差指示位元(EIB)來調整發射能量。EIB為肯 定時相當於一個框誤差指示而EIB為否定時相當於無框誤 差。在EIB為肯定時將發射能量增大一預定增值或步驟大 小。當EIB為否定時將發射能量減小一預定減值或步驟大 小。在時間^上第一個框誤差被EIB之肯定顯示出來。基地 台之響應是增加或升高下一次發射之能量位準。如圖所 示,在時間t2,t3,t4上所收到框之框誤差低於目標框誤差 率(FER),相對之EIB貝|J被否定。每次發生EIB被否定時將 發射能量減小一預定量。在時間t5上偵測到第二個框誤差 而對應之EIB即被肯定。基地台之反映是增大發射能量。 按照一實例,步驟大小之比等於1/FER。錯誤訊息可能為 一 EIB或為一否認信號。其他實例中可能實施任何信號來 向基地台提供關於發射與/或重發品質之資訊,諸如確認該 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(21 ) 發射或確認發射不當。 圖6所示為按照一實例在業務信號強度與引示信號強度間 之關係。如圖所示在作業第一部分中業務與引示比保持在 第一比率,標明為比率1。發射機響應頻率間轉接困難或其 他事件而將比率升高至比率2。按照一實例,一無線通訊系 統執行引示信號,諸如反向鏈路引示信號之功率控制。在 發生框誤差率時,將業務與引示比作圖6所示之調整。一旦 響應功率控制而調整引示信號時,發射與重發之能量分別 如業務與引示比TR/P加以計算而將引示保持在恆定位準。 如圖6所示,比率1對應於發射而比率2對應於重發。當引示 保持在一恆定能量位準時,發射與重發之能量根據其與引 示能量位準之關係決定。按照一實例是對反向鏈路之引示 信號進行功率控制而發射與重發能量則相應調整。與發射 及重發相關之業務與引示比TR/P可響應系統之操作互相動 態調整。業務與引示比TR/P之決定是要能達到目標框誤差 率(FER)。 就實施外環功率控制而言,常常是模擬在各種操作狀況 提供堅固且一致之性能而在線外確定發射與重發之目標 FER。一般言來發射框誤差率FER或卩丑心並不等於重發框 誤差率FER或FER2。 圖7所示為在基地台實施外環功率控制之方法100。處理 是從步驟102開始而在發射前預置£1與£2。?£化1與?£112及 £!與£2之缺設值在發射前確定,也可根據使系統能有最佳 性能之模擬而定。可用各種標準來決定缺設值。在一實例 -24- 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 訂
k 560207 A7 _B7 五、發明説明(22 ) 中,缺設值被用來啟動發射,其中該值根據來自移動台關 於所收到框誤差之回授而更新。在圖中下決定之菱形1〇4 處’基地台確定移動台是否發出框誤差之訊息。若未收到 誤差訊息,處理繼續至步驟108來減小能量位準£1。若在 菱形104收到誤差訊息,基地台在步驟1〇6增大能量位準 Ei。調整過£!後’處理繼續至步驟ho將設定為等於Ei 另加一三角值。在一段預定時間後處理又回到下決定之菱 形104檢查是否收到誤差訊息。在一實例中,框誤差訊息為 一誤差指示位元訊息,其中之£!是按照圖5所示之鋸齒方式 調整。如此時對第一次發射之能量位準匕作鋸齒調整而重 發之能量位準E2做為E!之函數來計算。因大多數誤差發生 在第一次發射,所以先調整EH4準而在E1與E2間保持一個 差。E1與E2間之差可能為一預定之固定值或做為性能之函 數而動態調整。在一實例中,E2為E1之函數,其中£1與£2 間之差按照鏈路性能而改變。 圖8所示為另一種方法15〇,其中之匕與匕均加以更新而 分別提供FER^FER2。在步驟152預置E^E2之值。按照 一實例,之值是使用關於系統作業及所發射 資料類型之資訊以電腦模擬在線外決定。匕與匕之預置值 亦可分別為FER i與FER2之函數而在線外決定。在下決定 之菱形154處,該方法包括確定目前之通訊為發射或重發。 為第一次發射時,處理繼續至下決定菱形156之路徑。若在 菱形15 6處偵得框誤差,在步驟1 5 8增大能量設定點£ i,否 則在步驟160減小能量設定點。本實例有效地實施類似圖5 -25- 本紙悵尺度適用中國國家標準(CNS> A4規格(210X 297公釐) 560207 A7 B7五、發明説明(23 ) 所示之鋸齒調整。增大或減小之值可為預定之固定值或根 據系統作業動態調整。在一實例中,增值與減值有相等之 絕對性。後步驟158與160能量設定點Ei在步驟162被更新 而在一段預定時間後處理又回到菱形154以備下一個通訊。 按照一實例,下一個通訊為下一個框。 繼續圖8中之方法150,若重發時處理後菱形154進行至 菱形164之路徑。若在菱形164偵得一框誤差,在步驟166 增大能量設定點£2,否則在步驟168減小能量設定點。本 實例有效實施類似如圖5所示對能量設定點E 2之個別鋸齒調 整。增值或減值可為預定之固定值或根據系統作業動態調 整。在一實例中,所增之值與所減之值有相等之絕對值。 從步驟166與168能量設定點E2在步驟170被更新而在一段 預定時間後處理又回到菱形154以備下一個通訊。 應注意其他實例可能實施多次重發,每次均有相關之諸 如FERi之FER及相關之能量設定點Ei。每個Ei之值可能與 經調整之E2值相同或者在類似菱形164之處理路徑内個別 計算。在一實例中,Ei之值是做為E2之函數來計算,諸如 與£2保持一預定比。 圖9為在一無線通訊系統中操作之發射台範例之方塊圖。 要發射之資料是由資料源302產生並被提供至波道元件 304,該元件304將資料分開並作循環冗餘核對編碼及依系 統要求***碼尾位元。然後波道元件304將資料捲積編碼, 循環冗餘核對同位位元及碼尾位元,將經編碼資料交插, 將交插之資料以使用人之長偽隨機序列(PN)擾頻並以沃爾 -26-
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本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 ___ B7 五、發明説明(24 ) 什(Walsh)順序覆蓋經擾頻之資料。然後波道元件3〇4將覆 蓋之資料提供至增益級306,增益級3〇6響應來自處理器 308之信號將資料定比而使得具有所要求能量匕之資料被 提供至發射機310。發射機31〇以短PM!及pNQ順序擴展經 定比之資料。於是被擴展之資料以同相與正交正弦波調變 而經調變之信號被加以渡波,向上變換及放大。若發射台 為基地台時該信號在前向波道上發射,若發射台為遠端台 時則在反向波道上發射。 來自接收台之回授信號被天線314收到並提供至接收機 316 »接收機316將該信號加以渡波,放大向下變換正交 解調及量化。數位化之資料被提供至解調器318,解調器將 資料以短PNjPNQ順序解擴展並將經解擴展之資料以沃爾 什順序除去覆蓋。來自解調器318中不同相關器之經解擴展 貝料被組合並以使用人長偽隨機序列解擾頻,經解擾頻(或 解調)之資料被提供至解瑪器32() ’解瑪器32G對在波道元 件304内所作之編瑪加以倒置。經解碼之資料被提供至資料 槽322及處理器308。 處理器308之構態是控制增益級3〇6而將將要發送之資料 定比至-功率。處理器3G8反應解碼器32()提供之資訊在 接收台㈣之傳輸是否無誤。處理器3Q8也控制資料源3〇2 連同波道元件304及增益級306而以下一個可用之能量重發 收到時有誤之資訊框。 圖1〇為按照諸如圖9所示之無線系統負載預估之流程圖。 流程從方塊202開始,其中發射台評估為能量函數之框誤差 -27. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 五、發明説明(25 ) 率(FER)。在一實例中,發射台對收自接收台之回授資訊 作適應性評估。在另一實例中,發射台評估傳輸波道之狀 況’例如衰降、衰減、多徑數目、遠端台與基地台之相對 速度、資料率。然後發射台使用含有全部可能波道狀況為 能量函數之模擬FER檢查表來選擇既定狀況之適當關係。 在方塊204中,發射台讀出所要之FEr。在方塊2〇6中發 射台按照上述原則為初次發射匕及可能之重發E2, ,Εν 評估發射能量。於是發射台在適當時可使用檢查表形式之 預先計算之解答,或以分析或數字方法之演算解法。 在方塊208中,發射台以定在£1值之發射能量發射一資 訊框。在方塊210中,發射台評估所發出之資訊框收到時是 否無誤。若來自接收台之報告為肯定,流程從方塊2 〇2重新 開始。若來自接收台之報告為否定,發射台在下決心之菱 形212處評估是否另有發射能量£2,. ,£^。若評估結果 為肯定,發射台繼續至方塊2 14以下一個可用能量重發收到 時有誤之資訊框而流程回到方塊210。若評估結果為否定, 發射台在方塊2 16將失敗報告至較高層演算而流程繼續至方 塊202。 應注意圖7與8所示之方法亦適用於圖9所示之系統。調整 能量設定點之軟體可存入處理器308或儲存在另外之記憶儲 存位置(未示出)。將經調整之設定點透埤發射機3 10及天線 312發送至遠端台。接收機316透過天線314接收到誤差訊· 息,諸如一誤差指示位元訊息或一框誤差指示等。 按照一實例,發射能量設定點Ε1及重發能量設定點Ε2之 -28- 本紙張尺度適用中國國家棣準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 ___B7 五、發明説明(26 ) ' ~- 預置由處理器308執行。同樣地,處理i3〇s確定是否從一遠 端台收到一誤差訊息而以增大或減小匕做為反應。三角值 可由處理11308決定或健存在—記憶儲存裝置(未示出)内。 按照另一實例,處理器308在第一次發射時調整發射設定 點匕而在重發時調整重發設定點E2。在本實例中,處理器 308確疋目刖之通訊為發射或重發。就發射而言,若收到框 誤差,處理器308即增大El,否則處理器3〇8即減小&。就 重發而言,若收到框誤差,處理器3〇8即增大E2,否則處 理器308即減小I。增大與減小之值可預定為一固定值或 根據系統性能或某些其他標準作動態調整。在本實例中, 處理器308個別調整能量設定點1與匕,其中之Η]調整無 必要為E!調整之函數。在一實例中,£1與£2調整是按照如 圖5所示之鋸齒調整完成。 在一實例中,功率控制是在實際層實施。實際層實施提 供重發調整之速度。因實際層實施較高層指示之處理,保 持對發射與/或重發品質之追踪並不容易。在另一實例中, 功率控制是在對發射與/或重發品質追踪中涉及之記帳有較 佳適應之無線電鏈路協定層執行。無線電鍵路層造成處理 中之延遲,所以不能準確調整能量設定點。 熟於此項技術者會瞭解資訊與信號可用許多技術中之任 何技術來表示。例如整個前文中所提到之資料、指令、命 令、資訊、信號、位元、符號及晶片可用電壓、電流、電 磁波、磁場或粒子、光場或粒子或彼等之任何組合來表 示。 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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k 560207 A7 _B7_ 五、發明説明(27 ) 熟於此項技術者更會知道與本文中所舉實例有關所述之 各種說明邏輯方塊、模組、電路及演算步驟可實施為電子 硬體、電腦軟體或二者之組合。為清楚說明此種硬體與軟 體之可互換性,各種說明性質之組件、方塊、模組、電路 及步驟在前文中是以其功能之一般用語加以說明。該等功 能是以硬體或軟體實施全視整個系統之特定應用與設計限 制而定。精巧之技術人員可為每種特定應用而用不同方式 來實施所述之功能,但這種實施決定不應解釋為造成脫離 本發明之範圍。 與本文所舉實例有關所述之各種說明性質邏輯方塊、模 組及電路可用設計來執行本文所述功能之一般用途處理 器、數位信號處理器、特殊用途積體電路、現場可規劃程 式之閘陣列、或其他可規劃程式之邏輯裝置、分立閘或電 晶體邏輯、分立硬體組件、或彼等之任何組合來實施或執 行。一般用途處理器可為一微處理器但也可為任何傳統式 處理器、控制器、微控制器或狀態機器。處理器亦可實施 為計算裝置組合,例如一數位信號處理器與一微處理器、 多個微處理器、一個或多個微處理器連同一數位信號處理 器鐵心或任何此種構態之組合。 與本文所舉實例有關所述之方法或演算步驟可直接納入 硬體、由處理器執行之軟體模組或二者之組合中。軟體模 組可存在於隨機存取記憶體、快閃記憶體、唯讀記憶體、 電可規劃程式唯讀記憶體、電可抹除程式化唯讀記憶體、 暫存器、硬碟、活動碟、小型碟唯讀記憶體、唯讀記憶體 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560207 A7 B7 五、 發明説明(28 ) 光碟或業界所知之任何其他形式儲存媒體内。將一模範儲 存媒體耦合至處理器使得處理器可對該儲存媒體讀、寫資 訊。另一種情形是儲存媒體可與處理器構成整體。處理器 及儲存媒體可存在於特殊用途積體電路中。特殊用途積體 電路可存在於使用人終端。另一種情形是處理器與儲存媒 體可為存在於使用人終端中之分立組件。 上述實例是提供給任何熟於此項技術者製造或使用本發 明。熟於此項技術者顯然可對該等實例有各種修改且只要 不脫離本發明之精神或範圍,本文所述之一般性原則可適 用於其他實例。因此本發明並非限制在本文所舉實例中而 是給予符合本文所述原則與新穎特性之最寬範圍。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
- 560207 A BCD 六、申請專利範圍 1. 一種基地台裝置,其含有: 一處理器用來控制資料之發射與重發;及 一記憶儲存裝置用來儲存許多電腦可讀指令,包括: 一第一套指令用於決定發射框誤差率及重發框誤差 率; 一第二套指令用於決定為發射框誤差率及發射品質 函數之發射能量設定點;及 一第三套指令用於決定為重發框誤差率及重發品質 函數之重發能量設定點。 2. 如申請專利範圍第1項之基地台裝置,其中發射品質是 以所收到之誤差指示信號來測量。 3. 如申請專利範圍第1項之基地台裝置,其中發射能量設 定點及重發能量設定點被確定為業務與引示比。 4. 如申請專利範圍第1項之基地台裝置,其中第三套指令 決定為重發框誤差率、重發品質及發射能量設定點函數 之重發能量設定點。 5. 如申請專利範圍第4項之基地台裝置,其中第三套指令 藉著對發射能量設定點加上一個三角值來決定重發能量 設定點。 6. 一種在一無線通訊系統中之方法,其包括: 決定一發射能量設定點來達到一發射框誤差率; 在發生發射誤差時調整發射能量設定點; 決定一重發能量設定點來達到一重發框誤差率;及 在發生重發誤差時調整重發能量設定點。 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 560207 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 7·如申請專利範圍第6項之方法,其中調整重發能量設定 點更包括: 做為發射能量設定點之函數來調整重發能量設定點。 8.如申請專利範圍第6項之方法,其中調整重發能量設定 點更包括: 調整發射能量設定點而達到一欲有之發射框誤差率。 9·如申請專利範圍第6項之方法,其中調整發射能量設定 點更包括: 調整發射能量設定點而達到一欲有之發射框誤差率。 10. 如申請專利範圍第6項之方法,其中發射框誤差率大於 重發框誤差率。 11. 如申請專利範圍第6項之方法,其中發射框誤差率及重 發框誤差率造成欲有之總框誤差率。 12. 如申請專利範圍第6項之方法,其中發射框誤差率及重 發框誤差率為預定值。 13·如申請專利範圍第6項之方法,其中發射框誤差率及重 發框誤差率為動態值。 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)裝 訂
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