(57)【要約】      （修正有）【課題】通信システムにおいて第２局から第１局へと送り出された送信信号の電力レベルを制御する。【解決手段】第１局において受信された信号の所望の電力レベルを維持する。第１局は第２局に対して電力制御コマンドを送り、第２局に送信信号の電力レベルを上昇または低下させるように指示する。第１局は受信信号の電力レベルと、所望の電力レベルと、少なくとも１つの保留中の電力制御コマンドに基づいて電力制御コマンドを発生させる。保留中の電力制御コマンドは第１局と第２局間で伝搬している電力制御コマンドを含む。【選択図】図６
2010213311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１局と、第２局と、第１局と第２局を結合する衛星リンクとを有する通信システムにおいて、信号の電力レベルを制御する方法であって、
前記通信システムは第１局と第２局間に少なからぬ伝搬遅延を有し、前記方法は、
信号が第２局から第１局へと衛星リンクを介して送信される場合の信号の受信電力レベルを測定するステップと、
第１局において電力制御コマンドを発生させるステップと、
前記電力制御コマンドを第１局から第２局へと送り出すステップとを備え、
前記電力制御コマンドの発生ステップは、前記受信電力レベルと、所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られた少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる方法。
【請求項２】
前記電力制御コマンドの発生ステップは、前記受信電力レベルと、前記所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られたが第２局によってまだ受信されていない、少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に、第２局において第１局からの前記電力制御コマンドを受信するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記電力制御コマンドの発生ステップは、前記受信電力レベルと、前記所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られ、第２局によって受信された、少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
更に、第２局において調整された信号を作り出すために、前記電力制御コマンドに答えて信号の送信電力レベルを調整するステップを備える、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記電力制御コマンドの発生ステップは、前記受信電力レベルと、前記所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られ、第２局において前記調整された信号をまだ作り出していない、少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
更に第２局から第１局へと前記調整された信号を送信するステップを備える、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記電力制御コマンドの発生ステップは、前記受信電力レベルと、前記所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られ、前記調整された信号を作り出したがその信号がまだ第１局によって受信されていない、少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記調整ステップは、前記電力制御コマンドに答えて、固定された量だけ前記送信電力レベルを調整するステップを備える、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記調整ステップは、第２局に前記送信電力レベルを上昇させるように命令する電力制御コマンドに答えて、第１の固定量だけ前記送信電力レベルを上昇させるステップと、
第２局に前記送信電力レベルを低下させるように命令する電力制御コマンドに答えて、第２の固定量だけ前記送信電力レベルを低下させるステップとを備える請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の固定量と前記第２の固定量とが等しい、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１局と、第２局と、第１局と第２局を結合する衛星リンクとを有する衛星通信システムにおいて、信号の電力レベルを制御するシステムであって、前記システムは、
信号が第２局から第１局へと衛星リンクを介して送信される場合の信号の受信電力レベルを測定する手段と、
第１局において電力制御コマンドを発生させる手段と、
前記電力制御コマンドを第１局から第２局へと送り出す手段とを備え、
前記電力制御コマンドの発生手段は、前記受信電力レベルと、所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られた少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させるシステム。
【請求項１３】
前記電力制御コマンドの発生手段は、前記受信電力レベルと、前記所望の電力レベルと、第２局によってまだ受信されていない、第１局から第２局へと送られた少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
更に、第２局において第１局から前記電力制御コマンドを受信する手段を備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記電力制御コマンドの発生手段は、前記受信電力レベルと、前記所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られ、第２局によって受信された、少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
更に、第２局において調整された信号を作り出すために、前記電力制御コマンドに答えて信号の送信電力レベルを調整する手段を備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記電力制御コマンドの発生手段は、前記受信電力レベルと、前記所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られ、第２局において前記調整された信号をまだ作り出していない、少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
更に第２局から第１局へと前記調整された信号を送信する手段を備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記電力制御コマンドの発生手段は、前記受信電力レベルと、前記所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られ、前記調整された信号を作り出したがその信号がまだ第１局によって受信されていない、少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記調整手段は、前記電力制御コマンドに答えて、固定された量だけ前記送信電力レベルを調整する手段を備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記調整手段は、第２局に前記送信電力レベルを上昇させるように命令する電力制御コマンドに答えて、第１の固定量だけ前記送信電力レベルを上昇させる手段と、
第２局に前記送信電力レベルを低下させるように命令する電力制御コマンドに答えて、第２の固定量だけ前記送信電力レベルを低下させる手段と、
を備える請求項１６に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１の固定量と前記第２の固定量とが等しい、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
第１局と、第２局と、第１局と第２局を結合する衛星リンクとを有する衛星通信システムにおいて、送信された信号の電力レベルを制御する装置であって、前記装置は、
第１局に置かれ、第２局から第１局へと送信された信号の受信電力レベルを測定するための電力レベル検出器と、
第１局に置かれ、第２局にその送信電力を調整するように指示する電力制御コマンドを発生させる補償器と、
第１局から第２局に前記電力制御コマンドを送り出すための送信機とを備え、
前記補償器は前記受信電力レベルと、所望の電力レベルと、第１局から第２局へと送られた少なくとも１つの保留中の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる装置。
【請求項２４】
前記補償器は、
第１局から第２局へと送られた保留中の電力制御コマンドを蓄積する保留コマンドアキュムレータと、
前記保留コマンドアキュムレータの出力によって調整された前記受信電力レベルを前記所望の電力レベルと比較して、前記電力制御コマンドを決定するコンパレータとを備える、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記保留コマンドアキュムレータは、第１局から第２局へと送られたが、第２局によってまだ受信されていない前記保留中の電力制御コマンドを蓄積する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記保留コマンドアキュムレータは、第１局から第２局へと送られたが、第２局から送られる調整された信号をまだ作り出していない前記保留中の電力制御コマンドを蓄積する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記保留コマンドアキュムレータは、第１局から第２局へと送られ、第２局から第１局へと送られる調整された信号を作り出したが、その信号がまだ第１局によって受信されていない前記保留中の電力制御コマンドを蓄積する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記保留コマンドアキュムレータは、前記補償器に関連する伝搬遅延とループ反復時間に基づいて、第１局から第２局へと送られる、多数の保留中の電力制御コマンドを蓄積する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
第１局と、第２局と、第１局と第２局を結合する衛星リンクとを有する通信システムにおいて、信号に関連するパラメータを制御する方法であって、通信システムは第１局と第２局間に少なからぬ伝搬遅延を有し、前記方法は、
信号が第２局から第１局へと衛星リンクを介して送信される場合の信号のパラメータを測定するステップと、
第１局において制御コマンドを発生させるステップと、
前記制御コマンドを第１局から第２局へと送り出すステップとを備え、
前記制御コマンドの発生ステップは、前記測定されたパラメータと、パラメータに対する所望のレベルと、第１局から第２局へと送られた少なくとも１つの以前の制御コマンドの関数として前記制御コマンドを発生させる方法。
【請求項３０】
前記制御コマンドの発生ステップは、前記測定されたパラメータと、パラメータに対する前記所望のレベルと、第１局から第２局へと送られたが第２局によってまだ受信されていない、少なくとも１つの以前の制御コマンドの関数として前記制御コマンドを発生させる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
更に、第２局において第１局からの前記制御コマンドを受信するステップを備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記制御コマンドの発生ステップは、前記測定されたパラメータと、パラメータに対する前記所望のレベルと、第１局から第２局へと送られ、第２局によって受信された、少なくとも１つの以前の制御コマンドの関数として前記制御コマンドを発生させる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
更に、第２局において調整された信号を作り出すために、前記制御コマンドに答えて信号のパラメータを調整するステップを備える、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記制御コマンドの発生ステップは、前記測定されたパラメータと、パラメータに対する前記所望のレベルと、第１局から第２局へと送られ、第２局において前記調整された信号をまだ作り出していない、少なくとも１つの以前の制御コマンドの関数として前記制御コマンドを発生させる、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
更に第２局から第１局へと前記調整された信号を送信するステップを備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記制御コマンドの発生ステップは、前記測定されたパラメータと、パラメータに対する前記所望のレベルと、第１局から第２局へと送られ、前記調整された信号を作り出したがその信号がまだ第１局によって受信されていない、少なくとも１つの以前の制御コマンドの関数として前記制御コマンドを発生させる、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記調整ステップは、前記制御コマンドに答えて、固定された量だけ前記パラメータレベルを調整するステップを備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記調整ステップは、第２局に前記パラメータレベルを上昇させるように命令する制御コマンドに答えて、第１の固定量だけ前記パラメータレベルを上昇させるステップと、
第２局に前記パラメータレベルを低下させるように命令する制御コマンドに答えて、第２の固定量だけ前記パラメータレベルを低下させるステップとを備える請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１の固定量と前記第２の固定量とが等しい、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
信号はスペクトル拡散通信システムにおける通信信号である、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的にスペクトル拡散通信システムに関し、より詳細には、このようなシステムにおいて制御ループまたは通路遅延の存在下に信号状態を検出する際、及び検出された状態を変更するために制御可能成分を使用する際に、信号パラメータを調整する方法及び装置に関する。更に発明は同時に作動する送信機間の干渉を最小にし、個々の通信の品質を最大にするために制御されるパラメータとして送信電力を使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多数のシステムユーザ間で情報を送受信するために、種々の多元接続通信システム及び技術が開発されている。しかしながら、特に多数の通信システムユーザにサービスを提供する場合に、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）スペクトル拡散技術等のスペクトル拡散変調技術は他の変調機構に優る少なからぬ利点を提供する。多元接続通信システムにおけるＣＤＭＡの使用は、１９９０年２月１３日に発行され、「衛星または地上の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（Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｏｒ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｒｅｐｅａｔｅｒｓ）」と題された米国特許第４，９０１，３０７号、及び「個々の受領位相時間とエネルギーを追跡するためのスペクトル拡散通信システムにおいて全スペクトル送信電力を使用するための方法と装置（Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｆｕｌｌ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｉｎ  Ａ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  Ｒｅｃｉｐｉｅｎｔ  Ｐｈａｓｅ  Ｔｉｍｅ  Ａｎｄ  Ｅｎｅｒｇｙ）」と題された米国特許出願番号０８／３６８，５７０に開示されており、これらは本発明の譲受人に譲渡されており、参照してここに組み込まれる。
【０００３】
これらの特許は、多数の概して移動または遠隔システムユーザまたは加入者ユニット（「移動ユニット」）が、他の移動ユニット、または公衆電話スイッチング回路網等の他の接続システムのユーザと通信するために少なくとも１つの送受信機を使用する通信システムを開示している。通信信号は衛星中継器とゲートウェイを介して送受信されるか、あるいは地上の基地局（時にはセルサイトまたはセルとも称する）に対して直接送受信される。
【０００４】
ＣＤＭＡ通信では、周波数スペクトルを多数回再使用することができ、それによって移動ユニットの数を増大させることができる。ＣＤＭＡを使用することによって、他の多元接続技術を使用して達成することができるより高いスペクトル効率を生じさせることができる。しかしながら、全体の通信システム容量を最大にし、許容できるレベルの相互干渉と信号品質を維持するためには、所定の通信リンクのために必要な電力量を最低レベルに維持するように、システム内の送信信号電力を制御しなければならない。送信信号電力を最低レベル付近に制御することによって、他の移動ユニットとの干渉を減少させる。
【０００５】
衛星を使用する通信システムでは、通信信号は典型的にリシアンとして特徴付けられるフェーディングを経験する。従って、受信信号はレイリーフェーディング統計を有する多数の反射成分と合計された直接成分より成る。直接成分と反射成分間の電力比は、移動ユニットアンテナの特性と移動ユニットが作動する環境に応じて、典型的に６〜１０ｄＢのオーダーである。
【０００６】
衛星通信システムとは対称的に、地上通信システムの通信信号は典型的に、直接成分を含まず、反射成分またはレイリー成分のみから成る信号フェーディングを経験する。このように、地上通信信号はリシアンフェーディングが優勢なフェーディング特性である衛星通信信号より過酷なフェーディング環境を経験する。
【０００７】
地上通信システムにおけるレイリーフェーディングは、多くの異なる特徴の物理的環境から反射される通信信号によって生じる。その結果、信号は異なる送信遅延を伴って、多くの方向から移動ユニット受信機にほぼ同時に到着する。セルラ移動電話システムの通信を含む移動無線通信によって通常使用されるＵＨＦ周波数帯域では、異なる通路を移動する信号のかなりの位相差が発生することがある。信号を破壊的に加算するかもしれない可能性が折り折りのディープフェーディングを生じさせるかもしれない。
【０００８】
全二重チャネルを提供して、従来の有線電話システムによって提供されるもの等の、両方向の会話を同時にアクティブにするために、外向きのまたはフォワードリンク（つまりゲートウェイまたはセルサイト送信機から移動ユニット受信機への通信）のために１つの周波数帯域を使用し、内向きのまたはリバースリンク（つまり、移動ユニット送信機からゲートウェイまたはセルサイト受信機への送信）のために異なる周波数帯域を利用する。この周波数帯域の分離は、送信機から受信機へのフィードバックまたは干渉なしに、移動ユニット送信機及び受信機が同時にアクティブになるようにする。
【０００９】
しかしながら、異なる周波数帯域の使用は、電力制御に対する少なからぬ含蓄を有する。異なる周波数帯域の使用は、マルチパスフェーディングがフォワード／リバースリンクにとって独立したプロセスであるようにする。フォワードリンクパス損失は簡単に測定できないし、同じパス損失がリバースリンクにも存在するものと仮定している。
【００１０】
更に、セルラ移動電話システムでは、１９８９年１１月７日に提出され、「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提供するための方法及びシステム（Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｆｔ  Ｈａｎｄｏｆｆ  Ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｉｎ  Ａ  ＣＤＭＡ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題された同時係属中の米国特許出願番号０７／４３３，０３０に開示しているように、移動電話が多数のセルサイトを通して通信することができる。多数のセルサイトとの通信では、上述の出願に開示され、やはり１９８９年１１月７日に提出され、「ＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるダイバーシティ受信機（Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｉｎ  Ａ  ＣＤＭＡ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題された同時係属中の米国特許出願番号０７／４３２，５５２に詳細に記載されているように、移動ユニットとセルサイトは多数の受信機機構を含む。これらの特許出願の開示は参照してここに組み込まれる。
【００１１】
電力制御の一方法は、移動ユニットまたはゲートウェイにまず受信信号の電力レベルを測定させることである。この電力測定は、移動ユニットの各々のチャネルに対するパス損失を概算するために、使用される各々の衛星用のトランスポンダダウンリンク送信電力レベルの情報と、移動ユニットとゲートウェイ受信機感度の情報と共に使用される。基地局または移動ユニット送受信機のいずれかが、パス損失概算と送信されたデータ率と衛星受信機感度とを考慮して、移動ユニットに対する信号送信のために使用すべき適切な電力を決定する。移動ユニットの場合、このような測定及び決定に答えてそれより高い電力または低い電力を求める要求を出すことができる。同時に、ゲートウェイはこのような要求に答えて、またはそれ自体の測定に応じて電力を増減することができる。
【００１２】
移動ユニットによって衛星に対して送信される信号は、ゲートウェイに対して、また、概して通信システム制御システムへと衛星によって中継される。ゲートウェイまたは制御システムは送信信号から受信した信号電力を測定する。次にゲートウェイは所望の通信レベルを維持するのに必要な最低レベルと受信した電力レベル間の偏差を決定する。好ましくは、最低の所望の電力レベルは、システムの干渉を減少させながら、上質の通信を維持するのに必要な電力レベルである。
【００１３】
次に、ゲートウェイは移動ユニットの送信電力を調整または「微調整」するために、移動ユニットに対して電力制御コマンド信号を送信する。移動ユニットはこのコマンド信号を使用して、所望の通信を維持するのに必要な最低レベル付近に送信電力レベルを変更する。典型的に移動ユニットまたは衛星の動きのためにチャネル状態が変化するにつれて、移動ユニットはゲートウェイからの制御コマンドに応答して、連続的に送信電力レベルを調整し、適切な電力レベルを維持する。
【００１４】
この構成では、ゲートウェイからの制御コマンドを電力制御フィードバックと称する。衛星を通した往復伝搬遅延のために、ゲートウェイからの電力制御フィードバックは一般にかなり遅い。典型的なＬＥＯ衛星軌道（８７９マイル）を使用する片道伝搬遅延は９〜２６ｍｓのオーダーである。このように、ゲートウェイからの電力制御コマンドはそれが送られてから２６ｍｓ後に移動ユニットに到達することができる。同様に、電力制御コマンドに答えて移動ユニットにより為された送信電力の変更は、その変更が為されてから２６ｍｓ後にゲートウェイによって検出される。このシステムにおける全往復伝搬遅延は１８〜５３ｍｓのオーダーである。このように、電力制御コマンドがゲートウェイによって送られた時間と、応答（つまり、その電力制御コマンドによって生じる電力レベルの変更）がゲートウェイにおいて検出される時間との間で、５３ｍｓまでの遅延が経過するかもしれない。
【００１５】
すなわち、送信電力制御コマンドは、そのコマンドの結果が測定ユニットによって検出される前に、典型的な処理遅延と共に往復伝搬遅延を経験する。不運なことに、特に伝搬遅延が大きい場合、移動ユニットによって為される電力制御コマンドに応じた送信電力の調整が発生せず、次回に受信電力がゲートウェイにおいて測定される前にゲートウェイによって検出されないであろう。この結果、以前の電力制御コマンドが実施された利点なしに、送信電力を調整するために別の電力制御コマンドが送られる。実際、伝搬遅延と電力制御ループの反復時間に応じて、幾つかの電力制御コマンドが保留中になったり、あるいは最初の電力制御コマンドに移動ユニットが応答し、その結果がゲートウェイによって検出される前に「伝搬中である」かもしれない。その結果、送信電力は「限定サイクル」と称されるものにおける目標値付近で動揺する。つまり、コマンドの到着及び実施に際しての遅延のために、送信電力は所望の量を飛び超えたり、所望の量に届かなかったりする。
【００１６】
この問題に対する１つの可能な解決策は、電力制御ループの反復時間を単に増やしてそれが伝搬遅延と処理遅延に厳密に似るようにすることである。しかしながら、通信信号が経験する急速フェーディングと突然の信号妨害の影響は、突然の信号損失を防止するために短い反復時間を必要とする。その結果、送信電力が突然、また不必要に増大し、無駄な電力と増大したシステム干渉を生じさせる。
【００１７】
必要なことは、送信信号電力または他の信号パラメータの変更や要件に素早く応答し、対応する制御コマンドに関連する伝搬遅延と処理遅延の影響を中和する方法及び装置である。このような方法及び装置が付加的な複雑さと制御構造、あるいはゲートウェイにおけるプロトコール変更をほとんど必要としないことが望ましい。
【発明の概要】
【００１８】
本発明は通信システムにおいて信号パラメータ、好ましくは送信信号電力を調整するのに有用な方法及び装置に向けられている。特に、本発明は、少なからぬ信号伝搬遅延を経験する衛星を使用するシステム等の通信システムにおいて、送信電力またはその他の動作条件を調整するための装置及び方法に向けられている。本発明は移動ユニットに対して以前に送られた電力制御コマンドと、ゲートウェイによってまだ検出されていない送信信号電力に対するその効果を追跡することによって、ゲートウェイによって移動ユニットに送られた電力制御コマンドに関連する伝搬遅延の影響を中和する。
【００１９】
本発明の１つの実施形態では、ゲートウェイに置かれた電力制御ループが移動ユニットから送信された信号の受信電力レベルを決定する。電力制御ループは受信した電力レベルを所望の電力レベルと比較する。受信した電力レベルが所望の電力レベルより低い場合、移動ユニットにその送信電力を増大させるように命令する電力制御コマンドが送られる。受信した電力レベルが所望の電力レベルより高い場合、移動ユニットにその送信電力を低下させるように命令する電力制御コマンドが送られる。
【００２０】
特に衛星ベースの通信システムにおいて、ゲートウェイとモビール間の距離から生じる伝搬遅延のために、幾つかの電力制御コマンドまたはその関連する応答がゲートウェイと移動ユニット間を移動中であるかもしれない。第１組の電力制御コマンドは通信システムのフォワードリンクに沿って伝搬中であり、移動ユニットにまだ達していない電力制御コマンドを含む。移動ユニットは電力制御コマンドがまだ受信されていないので、その送信電力を調整することによって第１組の電力制御コマンドにまだ応答していない。
【００２１】
第２組の電力制御コマンドはその効果（つまり、調整済み電力レベルの信号）が通信システムのリバースリンクに沿って伝搬中であり、まだゲートウェイに達していない電力制御コマンドを含む。移動ユニットはこれらの電力制御コマンドを受信して応答したが、その送信電力レベルノ対応する調整はまだゲートウェイに達して検出されていない。
【００２２】
本発明の特徴の１つは、第１組の電力制御コマンド（つまり、まだ移動ユーザに達していないフォラードリンクに沿った伝搬）と、第２組の電力制御コマンド（つまり、その調整がリバースリンクに沿って伝搬中であり、その調整がまだゲートウェイによって検出されていないもの）を、一組の「保留中の」電力制御コマンドとして絶えず注意している。新しい電力制御コマンドを決定するために、電力制御ループは保留中の電力制御コマンドを使用する。特に、それを所望の電力レベルと比較する前に、保留中の電力制御コマンドを受信した電力レベルに加える。この方法で、新しい電力制御コマンドの次の決定において保留中の電力制御コマンドが責任を持つ。これは所望の電力レベル付近の送信電力の「制限サイクル」と称される動揺を減少させる。
【００２３】
本発明の別の特徴は付加的な複雑さ、付加的な制御構造または従来の通信システムの電力制御コマンドプロトコールの変化を必要としないことである。更に、この技術はマルチビットの電力制御コマンドプロトコールを使用するシステムに対しても同様の改良を提供する。このように、電力制御コマンドプロトコールに対する変更が必要ではない。更に本発明は、少々変更するだけで従来の電力制御ループに組み込むことができる。
【００２４】
なお、図面に関連して以下の詳細な説明を読めば、本発明の特徴と目的と利点が自明となるであろう。図面において、同じ参照文字は対応する同じものを特定する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を使用する典型的な無線通信システムを示す図。
【図２】移動ユーザによって使用される例示的な送受信機装置を示す図。
【図３】ゲートウェイにおいて使用される例示的な送信／受信装置を示す図。
【図４】ゲートウェイと移動ユーザ間のフォワードリンクとリバースリンクの送信を示す図。
【図５】通信システムのフォワードリンクとリバースリンクに沿った電力制御コマンドのタイミングを示す図。
【図６】電力制御ループを示す図。
【図７】電力制御ループにおいて使用される従来の補償器を示す図。
【図８】従来の補償器の制限サイクル問題を示す図。
【図９】電力制御ループにおいて使用される本発明による補償器を示す図。
【図１０】制限サイクルの減少を含む、本発明による補償器の改良された応答を示す図。
【図１１】本発明の動作を示すフローチャート。
【図１２】更に詳細な補償器の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は特に低地球周回軌道（ＬＥＯ）衛星を使用する通信システムにおいて使用するのに特に適している。しかしながら、先行技術の当技術者に自明であるように、本発明のコンセプトは通信目的のために利用されない衛星システムにも適用することができる。また発明は、信号の充分大きな伝搬遅延がある場合、衛星が非ＬＥＯ軌道で移動する衛星システム、または非衛星中継器システムにも適用することができる。
【００２７】
発明の好ましい実施形態について下記に詳述する。特殊なステップや構成及び配置について説明するが、これは説明目的のためだけであることを理解すべきである。先行技術の当業者なら、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく他のステップや構成及び配置も使用できることを認識するであろう。本発明は、位置決定や衛星と地上セルラ電話システム用のものを含み、種々の無線情報／通信システムにおいて使用できる。好ましいアプリケーションは移動または携帯電話サービス用のＣＤＭＡ無線スペクトル拡散通信システムにおいてである。
【００２８】
本発明が有用である例示的な無線通信システムが図１に図示されている。この通信システムはＣＤＭＡタイプの通信信号を使用することが企図されているが、これは本発明の要件ではない。図１において図示された通信システム１００の一部では、２つの遠隔移動ユニット１２４、１２６との通信をもたらすために、１つの基地局１１２と、２つの衛星１１６、１１８と、２つの関連するゲートウェイまたはハブ１２０、１２２が示されている。典型的に、基地局と衛星／ゲートウェイは、必要ではないが、地上ベース及び衛星ベースと称される別々の通信システムの成分である。このようなシステムにおける基地局とゲートウェイと衛星の全数は、所望のシステム容量と、当業界で理解されている他の要素に依存する。
【００２９】
移動ユニット１２４、１２６は各々、これらのものに制限されないが、セルラ電話、データ送受信機または送受信装置（例えば、コンピュータ、パーソナルデータアシスタント、ファクシミリ等）、またはページング／位置決定受信機等の無線通信装置を含み、所望であれば携帯したり、車に装着できる。典型的に、このような装置は携帯されたり、車に装着される。ここで、移動ユニットは携帯電話として図示されている。しかしながら、発明の教示は固定ユニット、または屋内及び戸外のロケーションを含み、遠隔無線サービスが望まれるその他のタイプの端末にも適用できることが理解される。
【００３０】
基地局やゲートウェイやハブ、及び固定局等の用語は業界において時には相互交換できるものとして使用されており、ゲートウェイという用語は一般に衛星を通して通信を振り向ける特殊化された基地局を備えるものと理解されている。移動ユニットは、加入者ユニット、ユーザターミナル、移動局とも称され、あるいは好みに応じて一部の通信システムでは、単に「ユーザ」、「モビール」または「加入者」とのみ称されることもある。
【００３１】
概して、衛星１１６と１１８からのビームは予め規定されたパターンで異なる地理的範囲をカバーする。ＣＤＭＡチャネルまたは「サブビーム」とも称される異なる周波数のビームは、同じ領域の上に重なるように指令されてもよい。更に、多数の衛星用またはセルラ基地局用のビームカバレッジまたはサービスエリアは、通信システムのデザインまたは提供されるサービスのタイプに応じて、またスペースダイバーシティが達成されたか否かに応じて、所定の領域において完全にまたは部分的に重なるように設計されてもよいことを当業者は容易に理解するであろう。例えば、各々が異なる組のユーザに異なる周波数で異なる特徴のサービスを提供してもよいし、あるいは所定の移動ユニットが各々が重なる地理的カバレッジを有する多数の周波数及び／または多数のサービスプロバイダを使用してもよい。
【００３２】
種々の多重衛星通信システムが４８以上のオーダーの衛星を使用し、多数の移動ユニットにサービスを提供するためにＬＥＯ軌道で８つの異なる軌道面で移行する例示的なシステムと共に提案されている。しかしながら、当業者であれば、本発明の教示を種々の衛星システムや他の軌道距離やコンステレーションを含むゲートウェイ構成にどのように適用できるかを容易に理解するであろう。同時に、発明は様々な基地局構成の地上ベースのシステムにも同様に適用できる。
【００３３】
図１において、移動ユニット１２４、１２６と基地局１１２との間に、あるいは衛星１１６と１１８を介してゲートウェイ１２０と１２２と設定された通信に対して、幾つかの可能な信号通路が図示されている。基地局−移動ユニットの通信リンクはライン１３０と１３２で示されている。衛星１１６と１１８及び移動ユニット１２４と１２６間の衛星−移動ユニットの通信リンクはライン１４と１４２と１４４で示されている。ゲートウェイ１２０と１２２及び衛星１１６と１１８間のゲートウェイ−衛星の通信リンクはライン１４６、１４８、１５０および１５２によって示されている。ゲートウェイ１２０と１２２及び基地局１１２は一方向または二方向の通信システムの一部として、あるいは移動ユニット１２４と１２６に対してメッセージまたは日付を単に送受信するために使用されてよい。
【００３４】
移動ユニット１０６において使用される例示的な送受信機２００が図２に図示されている。送受信機２００はアナログ受信機２１４に転送された通信信号を受信するために少なくとも１つのアンテナ２１０を使用し、アナログ受信機において信号はダウンコンバートされて増幅され、デジタル化される。同じアンテナが送信と受信機能を果たすことができるようにするために、デュプレクサ素子２１２が典型的に使用される。しかしながら、一部のシステムは異なる送信・受信周波数で動作するために別々のアンテナを使用する。
【００３５】
アナログ受信機２１４によって出力されたデジタル通信信号は、少なくとも１つのデジタルデータ受信機２１６Ａと少なくとも１つのデジタルサーチャー受信機２１８に転送される。関連技術の当業者には自明であるように、許容できるレベルの単位複雑度に応じて、所望レベルの信号ダイバーシティを得るために、付加的なデジタルデータ受信機２１６Ｂ〜２１６Ｎを使用することができる。
【００３６】
少なくとも１つの移動ユニット制御プロセッサ２２０がデジタルデータ受信機２１６Ａ〜２１６Ｎ及びサーチャー受信機２１８に結合される。制御プロセッサ２２０は、他の機能の中でもとりわけ、基本的な信号処理と、タイミングと、電力とハンドオフ制御または調整と、信号搬送波のために使用される周波数の選択とを提供する。制御プロセッサ２２０によってしばしば実施される別の基本的な制御機能は、ＰＮコードシーケンスの選択または動作、あるいは通信信号波形を処理するために使用される直交関数である。制御プロセッサ２２０による信号処理は、相対的な信号強度の決定、及び様々な関連信号パラメータの演算を含むことができる。タイミングや周波数等のこのような信号パラメータの演算は、上昇した効率または測定速度または制御処理リソースの改良された割り当てを提供するために、付加的な、または別の専用回路の使用を含んでもよい。
【００３７】
デジタルデータ受信機２１６Ａ〜２１６Ｎの出力は移動ユニット内のデジタルベースバンド回路２２２に結合される。ユーザデジタルベースバンド回路２２２は、移動ユニットユーザへと／から情報を送受信するために使用される処理・表示成分を含んでなる。つまり、短期または長期のデジタルメモリ等の信号／データ記憶成分；表示スクリーン、スピーカ、キーパッド端末およびハンドセット等の入力／出力装置；Ａ／Ｄ成分やボコーダおよび他の音声やアナログ信号処理成分等、全てが業界で公知の成分を使用するユーザデジタルベースバンド回路２２２の部品を形成する。ダイバーシティ信号処理を使用する場合、ユーザデジタルベースバンド回路２２２はダイバーシティコンバイナとデコーダとを備えることができる。これらの成分の一部は制御プロセッサ２２０の制御下に、あるいは制御プロセッサ２２０と組み合わせて作動してもよい。
【００３８】
移動ユニットから生じた出力メッセージまたは通信信号として音声または他のデータが作成される場合、送信用の所望のデータを受信し、記憶し、処理し、またそうでなければ作成するためにユーザデジタルベースバンド回路２２２を使用する。ユーザデジタルベースバンド回路２２２は制御プロセッサ２２０の制御下に作動する送信変調器２２６にこのデータを提供する。送信変調器２２６の出力は電力制御装置２２８に転送され、電力制御装置２２８はアンテナ２１０からゲートウェイへの出力信号の最終的な送信のために、送信電力増幅器２３０に出力電力制御を提供する。
【００３９】
移動ユニット２００は、所望であれば、送信信号の周波数を調整するために、送信路において（図示しない）１つ以上の予備補正成分を使用することができる。これは１つまたは種々の公知の技術を使用して達成することができる。移動ユニット２００は、送信波形内に遅延を加算または減算する公知の技術を使用して、送信信号のタイミングを調整するために送信路において予備補正成分を使用することができる。
【００４０】
業界で公知の種々の技術を使用して、受信した通信信号に対する１つ以上の測定された信号パラメータ、または１つ以上の共有リソース信号に対応して情報またはデータをゲートウェイに送ることができる。例えば、別々の情報信号として情報を送信することができるし、あるいはユーザデジタルベースバンド回路２２２によって作成された他のメッセージに情報を付加することができる。あるいは、送信変調器２２６または送信電力制御装置２２８によって、制御プロセッサ２２０の制御下に所定の制御ビットとして情報を挿入することができる。例えば、「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（Ｆａｓｔ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｌｉｎｋ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎ  Ａ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題され、１９９５年１月１７日に発行された米国特許第５，３８３，２１９号明細書；「送信機電力制御システムにおける制御パラメータの動的改変の方法及びシステム（Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｔｈｅ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  Ｉｎ  Ａ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題され、１９９５年３月７日に発行された米国特許第５，３９６，５１６号明細書；及び「送信機電力制御システム（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ    Ｓｙｓｔｅｍ）」と題され、１９９３年１１月３０日に発行された米国特許第５，２６７，２６２号明細書を参照。
【００４１】
特殊な信号を復調して追跡するために、デジタル受信機２１６Ａ〜Ｎとサーチャー受信機２１８は信号相関成分を備えて構成される。サーチャー受信機２１８はパイロット信号または他の比較的固定されたパターンの強い信号をサーチするために使用される一方、デジタル受信機２１６Ａ〜Ｎは検出されたパイロット信号に関連する他の信号を復調するために使用される。従って、これらのユニットの出力をモニタしてパイロット信号または他の信号のエネルギーまたは周波数を決定することができる。これらの受信機は更に、復調される信号のために、電流周波数とタイミング情報を制御プロセッサ２２０に提供するためにモニタすることができる周波数トラッキング成分を使用する。
【００４２】
ゲートウェイ１２０と１２２において使用される例示的な送信・受信装置３００が図３に図示されている。図３に図示されているゲートウェイ１２０、１２２の部分は、通信信号を受信するためにアンテナ３１０に接続される１つ以上のアナログ受信機３１４を有しており、通信信号は業界で公知の様々な機構を使用して、ダウンコンバート、増幅およびデジタル化される。一部の通信システムにおいては多重アンテナ３１０が使用される。アナログ受信機３１４によって出力されるデジタル化された信号は、概して点線３２４で示される少なくとも１つのデジタル受信機モジュールに対する入力として提供される。
【００４３】
特定の変形が業界で公知であるが、各々のデジタル受信機モジュール３２４はゲートウェイ１２０、１２２と１つの移動ユニット１２４、１２６間の通信を管理するために使用される信号処理成分に対応する。１つのアナログ受信機３１４は多くのデジタル受信機モジュール３２４に対する入力を提供し、全ての衛星ビームと、所定の時間に処理される可能なダイバーシティモード信号を収容するために、多数のこのようなモジュールが典型的にゲートウェイ１０２、１２２において使用される。各々のデジタル受信機モジュール３２４は１つ以上のデジタルデータ受信機３１６とサーチャー受信機３１８とを有する。サーチャー受信機３１８は概してパイロット信号以外の信号の適切なダイバーシティモードをサーチする。通信システムにおいて実装される場合、多数のデジタルデータ受信機３１
６Ａ〜３１６Ｎがダイバーシティ信号受信のために使用される。
【００４４】
デジタルデータ受信機３１６の出力は、業界で公知であり、ここでは更に詳細には図示しない装置を備える次に続くベースバンド処理成分３２２に提供される。例示的なベースバンド装置は、マルチパス信号を各々の加入者用の１つの出力に組み合わせるために、ダイバーシティコンバイナとデコーダとを含む。また例示的なベースバンド装置は典型的にデジタルスイッチまたはネットワークに対して出力データを提供するためのインターフェイス回路を含む。
【００４５】
入力側では、これらに制限されないが、ボコーダとかデータモデム、デジタルデータスイッチングおよび記憶成分等の種々の他の公知の成分が、ベースバンド処理成分３２２の一部を形成していてよい。これらの成分は１つ以上の送信モジュール３３４に対する音声やデータ信号の送受信を処理し、制御し、または指示するために作動する。
【００４６】
移動ユニットに送信すべき信号は各々１つ以上の適当な送信モジュール３３４に結合される。典型的なゲートウェイは多数のこのような送信モジュール３３４を使用して、多くの移動ユニット１２４、１２６に同時にサービスを提供し、また幾つかの衛星やビームを同時に準備する。ゲートウェイ１２０と１２２によって使用される送信モジュール３３４の数は、システムの複雑さや見えている衛星の数、加入者収容力および選択されたダイバーシティ度等を含む業界で公知の要素によって決定される。
【００４７】
各々の送信モジュール３３４は送信用のデータをスペクトル拡散変調する送信変調器３２６を含む。送信変調器３２６は、送信されるデジタル信号のために使用される送信電力を制御するデジタル送信電力制御装置３２８に結合される出力を有する。デジタル送信電力制御装置３２８は干渉減少とリソース割り当ての目的のために最低レベルの電力を印加するが、送信路やその他の通路転送特性における減衰を補償するために必要な場合は適切なレベルの電力を印加する。信号を拡散させる際に送信モジュール３２６は少なくとも１つのＰＮ発生器３３２を使用する。この符号発生はゲートウェイ１２２と１２４において使用される１つ以上の制御プロセッサまたは記憶成分の機能的な部品を形成することもできる。
【００４８】
送信電力制御装置３２８の出力は加算器３３６に転送され、そこで他の送信電力制御回路からの出力と合計される。これらの出力は、他の移動ユニット１２４、１２６への送信のための、送信電力制御装置３２８の出力と同じ周波数で同じビーム内の信号である。加算器３３６の出力はデジタル・アナログ変換、適切なＲＦ搬送周波数への変換と更には増幅のためにアナログ送信機３３８に提供され、移動ユニット１２４、１２６に対して放射するために１つ以上のアンテナ３４０に出力される。アンテナ３１０、３４０はシステムの複雑さと構成に応じて同じアンテナであってもよい。
【００４９】
移動ユニット２００の場合のように、１つ以上の予備補正成分または予備補正器を送信路に配置して、通信が設定されるリンクのために公知のドップラーに基づいて出力周波数を調整することができる。送信前に信号の周波数を調整するために使用される技術または成分は当業界で公知である。それに加えて、通信が設定されるリンクのために公知の伝搬遅延と符号ドップラーに基づいて出力タイミングを調整するために、同じかまたは別の予備補正器が作動することができる。
【００５０】
送信前に信号のタイミングを調整するために使用される技術または成分も当業界で公知である。
【００５１】
少なくとも１つのゲートウェイ制御プロセッサ３２０が受信機モジュール３２４と送信モジュール３３４とベースバンド回路３２２に結合される。これらの装置はお互いに物理的に分離されていてもよい。制御プロセッサ３２０は、これらのものに制限されないが、信号処理、タイミング信号発生、電力制御、ハンドオフ制御、ダイバーシティコンバイニングおよびシステムインターフェイシング等の機能をもたらすために、コマンドと制御信号を提供する。それに加えて、制御プロセッサ３２０は加入者通信において使用されるＰＮ拡散コード、直交コードシーケンスおよび特殊な送信機／受信機を指定する。
【００５２】
更に制御プロセッサ３２０はパイロット信号、同期化信号およびページングチャネル信号の発生及び電力と、送信電力制御装置３２８に対するそれらの結合も制御する。パイロットチャネルは単にデータによって変調されない信号であり、送信変調器３２６に対する反復する無変更パターンまたは変化しないフレーム構造タイプの入力を使用してもよく、ＰＮ発生器３３２から印加されるＰＮ拡散コードのみを効果的に送信する。
【００５３】
送信モジュール３２４または受信モジュール３３４等のモジュールの成分に対して制御プロセッサ３２０を直接結合してもよい一方、各々のモジュールは概して、送信プロセッサ３３０または受信プロセッサ３２１等の、そのモジュールの成分を制御するモジュール特有のプロセッサを備える。このように、好ましい実施形態では、図３に示すように、制御プロセッサ３２０が送信プロセッサ３３０と受信プロセッサ３２１に結合される。この方法で、１台の制御プロセッサ３２０が多数のモジュールとリソースの動作をより効率的に制御することができる。
【００５４】
送信プロセッサ３３０はパイロット信号や同期化信号、ページング信号および交信チャネル信号の発生及びそのための信号電力と、電力制御装置３２８に対する各々の結合を制御する。受信プロセッサ３２１はサーチングと、変調用のＰＮ拡散コードと、受信電力のモニタリングとを制御する。
【００５５】
ユーザターミナルに対して説明したように、アナログ受信機３１４によって、あるいはデジタル受信機３１６の出力内のエネルギーをモニタリングすることによって決定される、信号内の電力を検出するために受信電力検出器３２３を使用することができる。下記において更に詳細に説明するように、電力制御ループの一部として出力電力を調整するために、この情報は送信電力制御装置３２８に提供される。この情報は、所望であれば、受信機プロセッサ３２１または制御プロセッサ３２０に提供することもできる。この情報は受信プロセッサ３２１内の一機能として組み込まれてもよい。
【００５６】
共有リソース電力制御等の特定の動作のために、ゲートウェイ１２０と１２２は受信した信号の強度や周波数測定値、または通信信号内の移動ユニットから受信した他の信号パラメータ等の情報を受信する。受信プロセッサ３２１はこの情報を復調されたデータ受信機３１６の出力から引き出すことができる。あるいは、制御プロセッサ３２０または受信プロセッサ３２１によってモニタされている信号内の予め定められているロケーションにおいて発生するものとしてこの情報を検出し、制御プロセッサ３２０に転送することもできる。制御プロセッサ３２０はこの情報を使用して、送信電力プロセッサ３２８とアナログ送信機３３８を使用して送信、処理されている信号のタイミングと周波数、及び出力電力を制御することができる。
【００５７】
通信システム１００の動作の間に、ゲートウェイで発生された搬送周波数Ａ０を使用して、フォワードリンク信号と称される通信信号ｓ（ｔ）がゲートウェイ（１２０、１２２）によって移動ユニット（１２４、１２６）に送信される。フォワードリンク信号は時間遅延と、伝搬遅延と、ドップラーによる周波数シフト及びその他の影響を経験する。フォワードリンク信号はまずゲートウェイから衛星への送信中に（つまり、フォワードリンク信号のアップリンク部分で）これらの影響をまず経験し、第２に衛星から移動ユニットへの送信中に（つまり、フォワードリンク信号のダウンリンク部分で）これらの影響を経験する。一旦信号が受信されると、復帰またはリバースリンク信号を送る際に更なる遅延と、伝搬遅延と、更に移動ユニットから衛星への送信における（つまり、リバースリンク信号のアップリンク部分の）ドップラーと、やはり衛星からゲートウェイへの（つまり、リバースリンク信号のダウンリンク部分の）ドップラーがある。
【００５８】
図４は１つ以上の衛星中継器１１６を使用する通信システム１００において送信される様々な信号を図示している。ゲートウェイ１２０は衛星中継器１１６を介してフォワードリンク信号４１０を移動ユニット１２４へと送信する。フォワードリンク信号４１０はゲートウェイ１２０から衛星中継器１１６へのアップリンク部分４１２と、衛星中継器１１６から移動ユニット１２４へのダウンリンク部分４１４とで構成される。移動ユニット１２４は衛星中継器１１６を介してゲートウェイ１２０へとリバースリンク信号４２０を送信する。リバースリンク信号４２０は移動ユニット１２４から衛星中継器１１６へのアップリンク部分４２２と、衛星中継器１１６からゲートウェイ１２０へのダウンリンク部分４２４とで構成される。
【００５９】
図５はアップリンク部分４１２と、フォワードリンク４１０を通して送受信される電力制御コマンドのタイミングと、リバースリンク４２０を通した電力制御コマンドの応答（つまり、送信電力レベルの対応する変化）のタイミングを示している。移動ユニット１２４に対してゲートウェイ１２０によって送られる電力制御コマンドのタイミングについて、図４と図５を参照して説明する。ゲートウェイ１２０がフォワードリンク信号４１０を通して衛星中継器１１６へと電力制御コマンドを送信する場合、電力制御コマンドはゲートウェイ１２０と衛星中継器１１６間の距離の結果として、アップリンク部分４１２で伝搬遅延５１０（ｔ１）を経験する。衛星中継器１１６では、移動ユニット１２４に対してダウンリンク部分４１４を送信するために、電力制御コマンドは衛星中継器１１６がアップリンク部分４１２を処理する時の処理遅延５２０（ｔｓ）を経験する。つまり、電力制御コマンドは、例えば衛星が周波数変換またはビーム形成を実施する場合の処理遅延５２０を経験する。次に、電力制御コマンドは衛星中継器１１６と移動ユニット１２４間の距離の結果としてダウンリンク部分４１４で伝搬遅延５３０（ｔ２）を経験する。
【００６０】
移動ユニット１２４では、電力制御コマンドが制御プロセッサ２２０とデジタル送信電力プロセッサ２２８によって処理される。この処理の結果として、移動ユニット１２４はリバースリンク信号４２０の送信電力を調整する。この処理の間に、電力制御コマンドは処理遅延５４０（ｔｍ）を経験する。
【００６１】
合計すると、電力制御コマンドは移動ユニット１２４が送信電力レベルを調整する前に、フォワードリンク遅延５４５（ｔｆｏｒｗａｒｄ）を経験し、それを以下のように表すことができる：
ｔｆｏｒｗａｒｄ＝ｔ１＋ｔｓ＋ｔ２＋ｔｍ
フォワードリンク遅延５４５は、電力制御コマンドがゲートウェイ１２０によって送られた時間と、リバースリンク信号４２０の送信電力に対する調整が発生した時間との間の遅延量を表す。
【００６２】
次に、リバースリンク信号４２０に対して移動ユニット１２４が実施する電力制御コマンドに対する応答のタイミングについて、図４と図５を参照して説明する。移動ユニット１２４がリバースリンク信号４２０の送信電力を調整した後、移動ユニット１２４はアップリンク部分４２２を衛星中継器１１６に送信する。
【００６３】
電力制御コマンドに対する応答（つまり、リバースリンク信号に対する送信電力レベルの変化）は、移動ユニット１２４と衛星中継器１１６間の（現在の）距離の結果として、アップリンク部分４２２で伝搬遅延５５０（ｔ３）を経験する。
【００６４】
衛星中継器１１６では、ゲートウェイ１２０に対してダウンリンク部分４２４を送信するために、電力制御コマンドに対する応答は、衛星中継器１１６がアップリンク部分４２２を処理する時の処理遅延５６０（ｔｓ）を経験する。次に、電力制御コマンドに対する応答は、衛星中継器１１６とゲートウェイ１２０間の距離の結果としてダウンリンク部分４２４で伝搬遅延５７０（ｔ４）を経験する。
【００６５】
ゲートウェイ１２０では、電力制御コマンドに対する応答が受信機２１４、２１６、２１８及び制御プロセッサ３２０によって処理される。この処理の結果として、ゲートウェイ１２０はリバースリンク信号４２０の受信電力レベルを検出し、上述したように受信した電力レベルと所望の電力レベルに基づいて新しい電力制御コマンドを決定する。この処理の間に、電力制御コマンドに対する応答（つまり、リバースリンク信号内で検出された電力レベル）は処理遅延５８０（ｔｇ）を経験する。
【００６６】
合計すると、電力制御コマンドに対する応答はリバースリンク遅延５８５（ｔｒｅｖｅｒｓｅ）を経験し、それを以下のように表すことができる：
ｔｒｅｖｅｒｓｅ＝ｔ３＋ｔｓ＋ｔ４＋ｔｇ
リバースリンク遅延５８５は、電力制御コマンドに対する応答が移動ユニット１２４によって送られた時間と、その応答がゲートウェイによって検出された時間との間の遅延量を表す。
【００６７】
電力制御コマンドがゲートウェイ１２０によって送られた時間と電力制御コマンドに対する応答がゲートウェイ１２０によって検出された時間の間に経験される全遅延５９０（ｔｄｅｌａｙ）は以下のように定義される：
ｔｄｅｌａｙ＝ｔｆｏｒｗａｒｄ＋ｔｒｅｖｅｒｓｅ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋
ｔ４＋ｔｍ＋ｔｇ＋２＊ｔｓ
実際には、ｔ１、ｔ２、ｔ３およびｔ４とが遅延５９０の大部分を構成する。本発明を使用する典型的なＬＥＯ衛星アプリケーションでは、各々の伝搬遅延５４５と５８５は９〜２６ｍｓのオーダーである。全遅延５９０は１８〜５３ｍｓのオーダーである。全遅延５９０は往復伝搬遅延５９０とも称される。
【００６８】
衛星通信システムでは、ゲートウェイ１２０は概して、衛星１１６によって使用される明確な軌道パターンと、これらの軌道に対するゲートウェイ１２０の公知のロケーションのために、所定の時間にゲートウェイ１２０と衛星１１６を横切る信号に課される遅延のかなり正確な概算を有する。
【００６９】
図６は電力制御ループ６００を示す。電力制御ループ６００は制御装置６１０と、第１の遅延ブロック６２０と、プロセス６３０と、第２の遅延ブロック６４０と、補償器６５０と、第３の遅延ブロック６６０とを具備する。本発明の一実施形態では、移動ユニット１２４に置かれた制御装置６１０は、送受信機２００内の、特に図２に示すように、制御プロセッサ２２０とデジタル送信電力制御装置２２８の電力制御ループ機能を表す。更に、本発明のこの実施形態に対して、ゲートウェイ１２０内に置かれた補償器６５０が、図３に示すように、制御プロセッサ３２０における電力制御ループ機能を表す。
【００７０】
電力制御ループ６００の動作について、主として図６を参照して、また二次的に図４と図５を参照して説明する。制御装置６１０は特定の送信電力レベルで信号６１５（図６においてｘ（ｔ）で示す）を出力する。本発明の好ましい実施形態では、信号６１５は移動ユニット１２４からゲートウェイ１２０へのリバースリンク信号４２０のアップリンク部分４２２を表す。信号６１５はｔ１の遅延ブロック６２０を通して遅延を経験する。この実施形態では、ｔ１は、上述のように、伝搬遅延５５０（図５においてｔ３で示す）の概算に対応する。遅延ブロック６２０の結果として、信号６１５は（図６においてｘ（ｔ−τ１）で示す）信号６２５に変換される。信号６２５はτ１だけ時間が遅延された信号６１５に相当する。
【００７１】
本発明を使用する典型的なＬＥＯ衛星アプリケーションでは、伝搬遅延５１０、５３０、５５０、５７０は処理遅延５２０、５４０、５６０、５８０を支配し、従って処理遅延５２０、５４０、５６０、５８０が無視される。あるいは、公知である場合、このような処理遅延の正確な概算を使用することができるであろう。上述のように、τ１はｔ３として概算される。更に、後述するように、τ２はｔ４として概算され、τ３はｔ１＋ｔ２として概算される。明らかであるように、伝搬遅延５１０、５３０、５５０、５７０に比べて処理遅延５２０、５４０、５６０、５８０が重大である場合、それらは同様にτ１、τ２、τ３において説明されてもよい。この説明目的のために、「伝搬遅延」は処理遅延も同様に含む。
【００７２】
信号６２５はプロセス６３０によって受信される。プロセス６３０は信号６２５が移動ユニット１２４からゲートウェイ１２０へと伝搬するにつれて、減衰及びフェーディング等の他の効果を表す。換言すれば、プロセス６３０は信号が衛星１１６を介して移動ユニット１２４からゲートウェイ１２０へと伝搬するにつれて通過する雰囲気／環境の伝達関数を表す。（図６においてｙ（ｔ−τ１）で示す）信号６３５がプロセス６３０から生じる。信号６３５は明らかなように、減衰されフェーディングされた信号６２５を表す。
【００７３】
次に、信号６３５は遅延ブロック６４０によって遅延される。信号６３５はτ２の遅延ブロック６４０を通して遅延を経験する。この実施形態では、上述のように、τ２は（図５においてｔ４で示す）伝搬遅延５７０の概算に対応する。遅延ブロック６４０の結果として、信号６３５は（図６においてｙ（ｔ−τ１−τ２）で示す）信号６４５に変換される。信号６４５はτ２だけ時間が遅延された信号６３５に相当する。上述のように、遅延τ２はリバースリンク信号４２０のダウンリンク部分４２４の伝搬遅延を表す。
【００７４】
信号６４５は移動ユニット１２４から送信されるにつれてゲートウェイ１２０によって受信される信号を表す。特に、信号６４５はτ１とτ２だけ時間が遅延され、プロセス６３０に従って減衰されフェーディングされた後、移動ユニット１２４によって送信される信号を表す。
【００７５】
補償器６５０は信号６４５を受信し、公知の方法によって信号６４５の電力レベルを決定する。上述のように、信号６４５の電力レベルが最低の所望の電力レベルに一致することが望ましい。例えば、信号６４５の電力レベルが所望の電力レベルより低い場合、補償器６５０は制御装置６１０に信号６１５の送信電力を上昇させるように指示する電力制御コマンドを出す。他方、信号６４５の電力レベルが所望の電力レベルより高い場合、補償器６５０は制御装置６１０に信号６１５の送信電力を低下させるように指示する電力制御コマンドを出す。
【００７６】
本発明の好ましい実施形態では、補償器６５０は１ビットの電力制御コマンドを出す。換言すれば、補償器６５０はパワーアップコマンドまたはパワーダウンコマンドのどちらかを出す。このような電力制御システムの一般的な説明は、「送信機電力制御システムにおける制御パラメータの動的改変の方法及びシステム（Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｔｈｅ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  Ｉｎ  Ａ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題され、１９９５年３月７日に発行された米国特許第５，３９６，５１６号明細書に開示されており、この特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参照してここに組み込まれる。本発明の好ましい実施形態では、パワーアップコマンドは制御装置６１０に対して固定された量だけ、例えば１ｄＢだけ信号６１５の送信電力を上昇させるように指示する。パワーダウンコマンドは制御装置６１０に対して固定された量だけ、例えば１ｄＢだけ信号６１５の送信電力を低下させるように指示する。明らかなように、異なる固定量を使用することができるであろう。やはり明らかなように、それより多くのビットの電力制御コマンドを実施することもでき、それは電力制御調整レベルの変化を提供するであろう。
【００７７】
更に、本発明の好ましい実施形態では、信号６４５の電力レベルが所望の電力レベルより低い場合、補償器６５０がパワーアップコマンドを出す。それ以外の時には補償器６５０がパワーダウンコマンドを出す。自明であるように、信号６４５の受信電力レベルが所望の電力レベルの特定の範囲内にある場合は、ゼロ電力コマンドを準備する付加的なレベルも実施することができるであろう。
【００７８】
本発明の別の実施形態では、パワーアップコマンドが第１の固定量だけ信号６１５の電力レベルを上昇させ、パワーダウンコマンドが第２の固定量だけ信号６１５の電力レベルを低下させるであろう。この場合、第１の固定量は第２の固定量より少ない。この実施形態では、信号６１５の電力レベルを上昇させるであろうよりはるかに速く、電力制御ループ６００が信号６１５の電力レベルを低下させるであろう。この実施形態はＣＤＭＡ通信システムにおいて信号の電力レベルを低下させるためにより素早く反応し、それは上述のように、特定の信号が経験する干渉量を減少させる。
【００７９】
補償器６５０は（図６においてＣＭＤｒ（ｔ−τ１−τ２）で示す）コマンド６５５を出力する。本発明の好ましい実施形態に関して上述したように、電力制御コマンド６５５はパワーアップコマンドかパワーダウンコマンドのいずれかである。電力制御コマンド６５５は、τ１＋τ２（つまり、片道伝搬遅延）に等しい量だけ、リバースリンク４２０での伝搬のために遅延した信号６１５に答えて補償器６５０によって出力される。
【００８０】
電力制御コマンド６５５はフォワードリンク４１０を介してゲートウェイ１２０から移動ユニット１２４へと送信される。電力制御コマンド６５５がフォワードリンク４１０を通って伝搬するにつれて、電力制御コマンド６５５は遅延ブロック６６０で表される別の伝搬遅延を経験する。遅延ブロック６６０は、フォワードリンク４１０のアップリンク部分４１２とダウンリンク部分４１４両方の伝搬遅延に対応する量τ３だけ電力制御コマンド６５５を遅延させる。本発明のこの実施形態では、τ３は（図５においてｔ１とｔ２で示された）遅延５１０と遅延５２０の合計に相当する。
【００８１】
遅延ブロック６６０の出力は、信号６６５（図６においてＣＭＤｒ（ｔ−τ１−τ２−τ３）で示す）信号６６５である。信号６６５はゲートウェイ１２０と移動ユニット１２４間の伝搬遅延だけ遅延された電力制御コマンド６５５を表す。信号６６５は制御装置６１０によって受信される。信号６６５は制御装置６１０に対する電力制御コマンドを表す。本発明の好ましい実施形態では、信号６６５は制御装置６１０に対して信号６１５の送信電力を固定量だけ上昇させるか、あるいは信号６１５の送信電力を固定量だけ低下させるように指示する。しかしながら上述のように、電力制御ループ６００において信号６１５はτ１＋τ２＋τ３秒の全遅延を経験する。換言すれば、信号６１５が移動ユニット１２４から送信された時間から、信号６１５の電力レベルを変更するために補償器６５０によって送信された電力制御コマンドが移動ユニット１２４によって受信される時間の間に、τ１＋τ２＋τ３秒が経過している。τ１＋τ２＋τ３がかなり大きい（例えば、制御装置６１０のループ反復時間を超える）場合、遅延は信号６１５の電力レベルを制御する際にかなり重大な問題を課す。
【００８２】
特に、補償器６５０はτ１＋τ２＋τ３に等しい時間量が経過してしまうまで、コマンドに答えて信号６１５の電力レベルの変更を検出しないであろう。補償器６５０の反復時間がτ１＋τ２＋τ３に比べて小さい場合、補償器６５０はこれらの電力制御コマンド６５５に対する応答が信号６４５として検出される前に、多数の電力制御コマンド６５５を出しているであろう。これは制限サイクルと称される現象を電力制御ループ６００に導入する。
【００８３】
図７は従来の補償器６５０の動作を詳細に図示している。従来の補償器６５０は所望の電力レベル（または他の対応するパラメータ）しきい値７１０と、電力レベル（対応するパラメータ）検出器７３０と、コンパレータ７２０とを含む。電力レベル検出器７３０は通信システムにおいて公知の技術に従って、信号６４５の電力レベルを決定する。コンパレータ７２０は信号６４５の電力レベルと所望の電力レベルしきい値７１０間の差を決定する。信号６４５の電力レベルが所望の電力レベルしきい値７１０より低い場合、コンパレータ７２０はパワーアップコマンドを出力する。信号６４５の電力レベルが所望の電力レベルしきい値７１０より高い場合、コンパレータ７２０はパワーダウンコマンドを出力する。
【００８４】
図８は従来の補償器６５０の動作を示す。図８は２つのプロット：受信した電力プロット８１０と電力制御コマンドプロット８３０を含む。受信した電力プロット８１０は時を経て従来の補償器６５０により受信された信号６４５の例示的な受信電力レベル８２０を表す。電力制御コマンドプロット８３０は、時を経て受信された電力レベル８２０に答えて、従来の補償器６５０が出力した電力制御コマンド８４０を表す。以下に受信電力レベル８２０に応答した従来の補償器６５０の動作を説明する。
【００８５】
図８に示すように、時間ｔ＝０において、受信した電力レベル８２０は−８８．５ｄＢである。この特定の例では、所望の電力レベルしきい値７１０は−８８ｄＢに設定されており、このレベルは公知の原則に従って各々の通信システムにおいて選ばれている。従って、受信した電力レベル８２０は所望の電力レベル７１０より低い。これに答えて、従来の補償器６５０は信号６１５の送信電力を上昇させるべきであることを指示するパワーアップコマンドを制御装置６１０に出す。このように、時間ｔ＝０における電力制御コマンド８４０は＋１である。（この例では、電力制御コマンドプロット８３０において、パワーアップコマンドは＋１として指示され、パワーダウンコマンドは−１として指示される）。
【００８６】
説明目的だけのために、また従来の補償器６５０の動作を立証するためだけに以下のことを仮定する。第１の仮定は、従来の補償器６５０のループ反復時間が、伝搬遅延の結果として全遅延τ１＋τ２＋τ３の１／４として任意に選択されることである。換言すれば、第１の電力制御コマンド６５５が従来の補償器６５０によって受信電力レベル８２０として検出される前に、４つの電力制御コマンド６５５が従来の補償器６５０から出される。第２の仮定は、パワーアップコマンドが制御装置６１０に１ｄＢだけ信号６１５の電力レベルを上昇させるように指示し、パワーダウンコマンドが制御装置６１０に１ｄＢだけ信号６１５の電力レベルを降下させるように指示することである。これらの仮定は、発明の作用を説明する目的のためだけであり、典型的な通信システムにおいて道理的なもので
ある。しかしながら、各々のシステムはそれ自体の反復時間と公知のコマンドレベルを有する。
【００８７】
次に図８を参照する。伝搬遅延の結果として、時間ｔ＝１において、時間ｔ＝０において出された電力制御コマンド８４０に対する応答はまだ補償器６５０によって検出されていない。このように、受信電力レベル８２０はまだ所望の電力レベルしきい値７１０より低い。従って、補償器６５０は時間ｔ＝１において別のパワーアップコマンドを出す。同じことが時間ｔ＝２と時間ｔ＝３において発生する。
【００８８】
しかしながら、時間ｔ＝４において、時間ｔ＝０において出されたパワーアップコマンドが制御装置６１０によって受信され、その効果が従来の補償器６５０へと伝搬して戻される。換言すれば、時間ｔ＝４において、従来の補償器６５０は時間ｔ＝０において出された電力制御コマンド８４０の結果として、受信電力レベル８２０の変化を検出する。このように、時間ｔ＝４において、受信電力レベル８２０は−８７．５ｄＢへと１ｄＢだけ上昇している。時間ｔ＝４において、従来の補償器６５０は受信電力レベル８２０が所望の電力レベルしきい値７１０を超えていると判断し、従ってパワーダウンコマンドを出す。前述のように、パワーダウンコマンドは制御装置６１０に対して信号６１５の送信電力を低下させるように指示する。
【００８９】
時間ｔ＝５において、時間ｔ＝１において出された電力制御コマンド８４０のために、従来の補償器６５０において更に受信電力レベル８２０の上昇が検出される。このように、電力制御コマンド８４０を出してからその応答を検出するまでの遅延のために、時間ｔ＝０と、ｔ＝１と、ｔ＝２と、ｔ＝３において出された２つのパワーアップコマンドの各々に対して、受信電力レベル８２０が上昇する。その結果、受信電力レベル８２０は所望の電力レベルしきい値７１０を３．５ｄＢだけ飛び超える。
【００９０】
これは上述の制限サイクルの問題を説明する。遅延τ１＋τ２＋τ３のために、従来の補償器６５０は時間ｔ＝０から時間ｔ＝３までパワーアップコマンドを出す。これらのパワーアップコマンドの各々が制御装置６１０によって受信され、信号６１５の送信電力の上昇を生じさせる。しかしながら、時間ｔ＝４において、受信電力レベル８２０が所望の電力レベルしきい値７１０を超えると、補償器６５０はパワーダウンコマンドを出し始め、時間ｔ＝１１までパワーダウンコマンドを出し続ける。時間ｔ＝１１において、受信電力レベル８２０が所望の電力レベル７１０より低くなり、従来の補償器６５０は再びパワーアップコマンドを出し始める。このプロセスは無限に続き、受信電力レベル８２０が所望の電力レベルしきい値７１０付近で動揺する。伝搬遅延τ１＋τ２＋τ３のために、概して受信電力レベル８２０は所望の電力レベルしきい値７１０と決して一致しないであろう。この制限サイクルは従来の補償器６５０が実施できる最良の動作を表す。つまり、制限サイクルは補償器６５０が特定の所望の電力レベルまで信号を如何にうまく、あるいは如何に近接して保持することができるかを表している。これはシステム能力を低下させ、移動ユニットの動作時間を減少させる電力の無駄使いを表している。
【００９１】
図９は本発明により改良された補償器９００を示す。本発明では、補償器９００は図６の従来の補償器６５０に取って代わる。補償器９００は補償器９００によって出された電力制御コマンド６５５を説明し、その応答は補償器９００まで伝搬して戻ってくる時間がない。
【００９２】
特に、補償器９００は所望の電力レベルしきい値７１０と、電力レベル検出器７３０と、コンパレータ７２０と、保留コマンドアキュムレータ９１０と、加算器９２０とを具備する。電力レベル検出器７３０と所望の電力レベルしきい値７１０は従来の補償器６５０に対して上述したように作動する。
【００９３】
保留コマンドアキュムレータ９１０は、補償器９００によって出されたが、まだ制御ループ６００を通して伝搬しておらず、それらの応答が補償器９００によって検出されていない、保留中の電力制御コマンド６５５の合計９１５を蓄積する。１つの実施形態では、アキュムレータ９１０は正味のステップ変更に達し、電力の正味変更へと変換されるアップ／ダウンステップによって命令された調整を蓄積する。別の実施形態では、アキュムレータ９１０は出された各々のコマンドに関連する電力値（つまりｄＢの値）を蓄積する。保留中のコマンドアキュムレータ９１０は以下の関係に従って、反復Ｎにおける保留中の電力制御コマンド６５５を決定する：
【数１】
2010213311.tif 000003
【００９４】
式中、
ＰＣＭＤＮは、反復Ｎにおける保留中のコマンドの合計であり；
τ１＋τ２＋τ３は、全体の往復伝搬遅延であり；
Ｔは、ループ反復期間である。
【００９５】
実際には、蓄積される電力制御コマンドの数は、フォワードリンク信号４１０とリバースリンク信号４２０において経験される伝搬遅延と、制御ループ６００の反復時間に依存する。例えば、全伝搬遅延が５０ｍｓであり、制御ループ６００の反復時間が１２．５ｍｓであるとすれば、４つの電力制御コマンド６５５が保留コマンドアキュムレータ９１０によって蓄積される。
【００９６】
保留コマンドアキュムレータ９１０は、その応答がまだ加算器９２０に検出されていない電力制御コマンドの合計９１５に対応する電力レベルを出力する。加算器９２０は受信電力レベル６４５に保留コマンドアキュムレータ９１０の出力を加算する。加算器９２０はコンパレータ７２０に対してこれらの信号の合計を出力する。
【００９７】
コンパレータ７２０は加算器９２０の出力が所望の電力レベルしきい値７１０より低い場合、パワーアップコマンドを出す。加算器９２０の出力が所望の電力レベルしきい値７１０より高い場合、コンパレータ７２０はパワーダウンコマンドを出す。
【００９８】
補償器９００の動作が図１０に示されている。単に説明目的のために、図８に対して為されたのと同じことを仮定する。これらの仮定は、第１の効果が検出される前に、４つの電力制御コマンド６５５が出されること、及びパワーアップコマンドとパワーダウンコマンドが１ｄＢだけ信号６１５の送信電力レベルを変更することである。
【００９９】
図１０は、受信電力レベル１０２０対時間を示す受信電力レベルプロット１０１０と、保留コマンドアキュムレータの出力１０４０対時間を示す保留コマンドアキュムレータ出力プロット１０３０と、電力制御コマンドまたはコマンド１０６０対時間を示す電力制御コマンドプロット１０５０を含む。
【０１００】
図１０において、時間ｔ＝０において、受信電力レベル１０２０は−８８．５ｄＢである。所望の電力レベルしきい値７１０は−８８ｄＢに設定されている。従って、時間ｔ＝０において受信した電力レベル１０２０は所望の電力レベル７１０より低い。これより以前に電力レベル制御コマンドが出されていない（つまり、如何なる電力制御コマンドも保留中ではない）と仮定して、補償器９００は時間ｔ＝０においてパワーアップコマンドを出力する。
【０１０１】
時間ｔ＝１において、パワーアップコマンドに対する応答はまだ電力制御ループ６００を通って伝搬していないので、受信電力レベル１０２０はまだ所望の電力レベルしきい値７１０より低い。しかしながらこの場合、時間ｔ＝１において保留コマンドアキュムレータの出力１０４０は１ｄＢに等しく、出された最初の電力制御コマンドとその応答がまだ検出されていないことを表す。
【０１０２】
保留コマンドアキュムレータの出力１０４０が受信電力レベル１０２０に加算されると、所望の電力レベルしきい値７１０を超える。このようにこの場合、コンパレータ７２０は時間ｔ＝０における電力制御コマンド１０６０と共に、時間ｔ＝１における受信電力レベル１０２０を反映するパワーダウンコマンドを指示するであろう。
【０１０３】
時間ｔ＝２において、補償器９００は時間ｔ＝０または時間ｔ＝１における電力制御コマンド１０６０のどちらに対する応答もまだ検出していない。時間ｔ＝２における保留電力コマンドアキュムレータの出力１０４０は、時間ｔ＝０と時間ｔ＝１における電力制御コマンドの合計を表し、それは０である。時間ｔ＝２における保留コマンドアキュムレータの出力１０４０を時間ｔ＝２において受信した電力レベル１０２０に加算すると、合計が所望の電力レベルしきい値７１０より低いことが示される。このように、コンパレータ７２０は時間ｔ＝２においてパワーアップコマンドを出す。同様のプロセスが時間ｔ＝３においても続き、パワーダウンコマンドを出す。
【０１０４】
時間ｔ＝４において、時間ｔ＝０において出された電力制御コマンド１０６０に対する応答が補償器９００によって検出される。その結果、時間ｔ＝４において受信した電力レベル１０２０が１ｄＢだけ上昇する。時間ｔ＝４において、受信した電力レベル１０２０が所望の電力レベル７１０を超える。しかしながら、全ての保留電力制御コマンド１０６０がまだ補償器９００によって検出されていない。実際、時間ｔ＝４において、アキュムレータの出力１０４０は受信した電力レベル１０２０の−１ｄＢの変化の合計を指示する。保留コマンドアキュムレータの出力１０４０と受信した電力レベル１０２０の合計が所望の電力レベルしきい値７１０より低いので、時間ｔ＝４における受信した電力レベル１０２０と保留コマンドアキュムレータの出力１０４０の加算は、時間ｔ＝４においてパワーアップコマンドが出されるべきであることを示す。
【０１０５】
受信した電力レベル１０２０が所望の電力レベルしきい値７１０付近で動揺するにつれて、時間ｔ＝４とｔ＝８の間で、電力制御コマンド１０６０は＋１と−１の間を動揺する。これは補償器９００の制限サイクルを表す。図８の受信電力レベル８２０の制限サイクルと比較すると、補償器９００は電力制御ループ６００の性能を劇的に改良する。
【０１０６】
時間ｔ＝８における更なる説明目的のために、プロセス６３０においてフェーディングが発生し、受信電力レベル１０２０において（時間ｔ＝４におけるパワーアップコマンドからの＋１ｄＢの命令された変化に加えて）＋２ｄＢの命令されていない変化を作り出し、−８５．５ｄＢの受信電力レベル１０２０を生じさせる。このように、時間ｔ＝８において、受信電力レベル１０２０が保留コマンドアキュムレータの出力１０４０に加算され、コンパレータ７２０に入力される。コンパレータ７２０はパワーダウンコマンドを出力する。伝搬遅延τ１＋τ２＋τ３のために、時間ｔ＝８におけるこのパワーダウンコマンドは時間ｔ＝１２になるまで補償器９００によって検出されない。このように、時間ｔ＝８とｔ＝１２の間で受信電力レベル１０２０は−８６ｄＢ付近で動揺する。つまり、ループ反復時間（つまり、ループのサンプル率または更新率）に対して大きなループ遅延（例えば伝搬遅延）を備えた制御ループが、量子化のレベルによっても影響される振動型の反応を有する。
【０１０７】
しかしながら、時間ｔ＝９と時間ｔ＝１０における連続パワーダウンコマンド、及びそれに続く時間ｔ＝１１におけるパワーアップコマンドが、時間ｔ＝８におけるフェーディングに答えて、時間ｔ＝１３において所望の電力レベルしきい値７１０付近の制限サイクルへと受信電力レベル１０２０を戻す際の、保留コマンドアキュムレータの出力１０４０の効果を立証している。
【０１０８】
事実上は、補償器９００が電力制御ループ６００を通って伝搬していないコマンドを計上する。将来の電力制御コマンドが受信電力レベル１０２０内の保留中であってまだ検出されていない変化に基づくように、保留コマンドアキュムレータ９１０がこれらの電力制御コマンドを計上する。
【０１０９】
図１１は本発明の動作を示すフローチャートである。ステップ１１１０において、第１局に置かれた補償器９００において信号６４５が受信される。本発明の好ましい実施形態では、第１局はゲートウェイ１２０に相当する。しかしながら、本発明の代替実施形態では、補償器９００が移動ユニット１２４内に置かれる。
【０１１０】
ステップ１１２０において、電力レベル検出器７３０が公知の技術に従って信号６４５の電力レベルを測定する。ステップ１１３０において、補償器９００は、信号６４５の測定された電力と、所望の電力レベル７１０と、保留電力制御コマンド６５５の合計９１５に基づいて電力制御コマンド６５５を決定する。ステップ１１４０において、信号６４５の電力を適宜増減することができるように、電力制御コマンド６５５が第１局に送られる。
【０１１１】
図１２は補償器９００の動作を更に詳細に説明するフローチャートである。特に、図１２は図１１に関連して説明したステップ１１３０の動作を説明している。ステップ１２１０において、保留コマンドアキュムレータ９１０は保留中の電力制御コマンド６５５を蓄積する。上述のように、保留中の制御コマンド６５５は、それらの応答が補償器９００へと伝搬して戻る時間がない制御コマンドである。
【０１１２】
ステップ１２２０において、保留中の制御コマンド６５５に相当する電力レベルが受信した信号６４５の電力レベルに加算される。決定ステップ１２３０において、保留中の制御コマンド６５５と受信信号６４５の電力の合計が、所望の電力レベル７１０と比較される。
【０１１３】
保留中の制御コマンド６５５と受信信号６４５の電力の合計が所望の電力レベル７１０より低い場合、ステップ１２５０において、信号６４５の電力レベルを上昇させるように電力コマンドが出される。保留中の制御コマンド６５５と受信信号６４５の電力の合計が所望の電力レベル７１０以上である場合、ステップ１２４０において、信号６４５の電力レベルを低下させるように電力コマンドが出される。上述のように、本発明の好ましい実施形態では、信号６４５の電力レベルを上昇させるためにパワーアップコマンドが出され、信号６４５の電力レベルを低下させるためにパワーダウンコマンドが出される。
【０１１４】
一部の通信システムでは、周波数や符号タイミング等の通信信号のその他の作動パラメータを検出するために、同じ補償器成分または付加的な補償器成分９００を使用することができる。アップ／ダウン、または前進／後退等のコマンドを適宜発生させることができ、それらを移動ユニット１２４が使用してこのようなパラメータの変更を実施する。例えば、移動ユニット１２４の局部発振器の中心周波数におけるずれを無効にするために、復帰リンク信号用の作動周波数を調整するように、あるいはドップラー効果を補償するために符号タイミングコールドを変更するように、移動ユニット１２４に告げることができる。コマンドを使用してその補償をもたらすことができる多くのパラメータやプロセスが公知であるが、それらは上述の電力制御コマンドが経験する送受信遅延に苦しんでいる。
【０１１５】
本発明を衛星ｂケースの通信システム１００に関して説明してきたが、本発明は衛星を使用しないシステムにおいても実施することができる。例えば、地上システムでは、セルサイトと移動ユニット１２４間の伝搬が、電力制御ループ６００のループ反復時間に比べて大きい場合、制限サイクルで同じ様な問題が発生するかもしれない。
【０１１６】
それに加えて、補償器９００がゲートウェイ１２０に置かれ、制御装置６１０が移動ユニット１２４に置かれる場合に、移動ユニット１２４の送信電力を調整するものとして本発明を説明してきた。明らかなように、ゲートウェイ１２０から送信される電力を制御することができるように、補償器９００が移動ユニット１２４に置かれ、制御装置６１０がゲートウェイ１２０に置かれる同様の制御ループを設定することができるであろう。
【０１１７】
あるいは、電力の測定またはしきい値に対する電力の測定が移動ユニット１２４において発生し、その情報をゲートウェイ１２０に送信しなおして、そこで補償処理が発生してゲートウェイ１２０信号の電力を調整してもよい。このアプローチは、移動ユニット１２４内のリソース要件と複雑さを最小にし、ゲートウェイ１２０のより大きな演算リソースを使用するので好ましい。この状況では、コマンドは遅延する信号６５５、６６５として送信されず、遅延する情報信号として送信される。遅延値はそうでない場合と同じである。
【０１１８】
固定量だけ送信電力を増減させるように制御装置６１０に指示するパワーアップコマンドまたはパワーダウンコマンドが補償器９００によって出される１ビットシステムに関して本発明を説明してきた。しかしながら、自明であるように、所望の電力レベル７１０と受信した電力レベル６４５間の差に応じて、電力制御コマンドが量子化される異なる機構も実施できるであろう。
【０１１９】
好ましい実施形態の上述の説明は、当業者が本発明を使用できるようにするために提供した。これらの実施形態に対する様々な変更は当業者にとって自明であろうし、ここで定義した共通の原則は、発明の能力を使用しないでも他の実施形態に適用することができる。このように、本発明はここで示した実施形態に制限されず、ここで開示した原則及び新規の特徴に一致する最も幅広い範囲と一致するものである。
【図１】
2010213311.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年5月17日(2010.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１局と、第２局と、前記第１局と前記第２局を結合する衛星リンクとを有する通信システムにおいて、信号の電力レベルを制御する方法であって、前記通信システムは前記第１局と前記第２局間に少なからぬ伝搬遅延を有し、前記方法は前記信号が前記第２局から前記第１局へと前記衛星リンクを介して送信される場合の前記信号の受信電力レベルを測定するステップと、
前記第１局において電力制御コマンドを発生させるステップと、
前記電力制御コマンドを前記第１局から前記第２局へと送信するステップとを備え、
前記電力制御コマンドの発生ステップは、前記受信電力レベルと、所望の電力レベルと、前記第１局から前記第２局へと送られた少なくとも１つの以前の電力制御コマンドの関数として前記電力制御コマンドを発生させる方法。
【外国語明細書】
2010213311000001.pdf