【手続補正書】
【提出日】平成16年2月6日(2004.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
【０００２】
この発明は概括的には無線通信システムに関する。さらに詳細にいうと、この発明は、受信機の自動利得制御（ＡＧＣ）システムに適用される方法であって、送信信号のうち受信した一部分を選択的に測定する方法に関する。
【０００３】
【従来技術の説明】
【０００４】
スペクトラム拡散無線通信用の時分割複信（ＴＤＤ）システム及び時分割多重（ＴＤＭ）システムは、相続く時間スロットに分割されたデータ伝送用のフレームを繰り返す形で動作する。ＴＤＤ及びＴＤＭ無線システムにおいては、ある時間スロットと次の時間スロットとの間で、受信信号強度に急激な著しい変動がしばしば生ずる。この変動は、送電電力の互いに異なる複数の送信機が相続く時間スロットにおいて動作することと交信相手の受信機までの互いに大幅に異なる経路損失とに起因する。さらに、通常は時間スロット相互間に挿入され、その期間中はネットワーク内で全く送信されない、いわゆる“ガード”期間と呼ばれるものがある。これは信号強度の急激な著しい変動のもう一つの原因であって、一つの時間スロットに与えられた送信時間が終了してから、その直後に全く送信がなされないガード期間が続き、さらにそれに引続く時間スロットで別の送信が続くときに生ずるものである。
【０００５】
受信信号強度のこれら急激で著しい変動により、従来の自動利得制御（ＡＧＣ）システムは障害に陥る。そのため、アンテナで受信される変動幅の大きい受信信号強度を受信機内のＡ/Ｄコンバータ、検出器その他の装置の段階ではより適度の変動の範囲に低減するように、受信機の利得を調節できるシステムを通常用いる。受信信号強度範囲をこのように低減しなければ、受信機内のＡ/Ｄコンバータ、検出器その他の装置は動作が著しく阻害され、または動作不能となる。
【０００６】
従来技術では、ＡＧＣシステムは、連続受信信号で作動する閉ループ制御システムを採用している。このようなＡＧＣシステムの応答速度は、不安定性を防止するとともに、多くの変調スキームに必ず付随する問題、すなわち急速な振幅変動がＡＧＣによって失われるという問題を防止するように、制限する必要がある。従って、一方においてＡＧＣシステムに緩慢な応答(システムを安定させ、不可避的な振幅変動喪失を生じないように)を求め、他方において急速変動信号強度に適応するのに必要な急速応答を求める互いに矛盾する要件が存在する。また、時間スロットの開始時においてＡＧＣシステムが正常に応答を開始するのに必要な立ち上り時間の経過前では、受信情報が消失するか利用不可能になり得る。送信機が作動状態にあっても、時間スロットの開始時には情報を全く送信しない時間を挿入することを考慮したシステムもある。その場合は受信機のＡＧＣシステムには応答のための時間が得られるが、貴重な帯域幅を無駄にする。
【０００７】
【発明の概要】
【０００８】
この発明は、ある受信機が受信したＴＤＤ信号またはＴＤＭ信号の自動利得制御をその受信機の交信相手の送信機からの送信信号を処理する特定の時間スロットの期間中だけ行うシステムまたは技術にある。利得制御信号の一つ以上のサンプルを後続のフレームにおける特定の時間スロットの到来まで記憶する。次に、これらサンプルをその後続の時間スロットの開始時における所要初期利得レベルの推算値として扱う。
【０００９】
この受信機ＡＧＣは、先行フレームの中のある時間スロットの期間中の信号強度測定値から導かれたこの推算値の制御のもとに、後続のフレームの中の同一の時間スロットの開始時に作動する。この方法により、どの時間スロットにおいても、ＡＧＣ動作は単一のフレームの中の一つの時間スロットから次の時間スロットにわたる期間の信号強度過大変動の影響を受けなくなる。特定の時間スロットの開始時の利得制御レベルの初期設定は、受信機のＡＧＣ動作が互いに相続く複数の時間フレームにわたってより円滑に回復するので、とくに改善される。
【００１０】
先行フレームの中での単一の時間スロットだけでなく複数の先行フレームの中の対応時間スロットからの平均値から初期利得レベルの推算値を導き出すか、または先行利得制御信号における傾向を測定することにより一層の改善が得られる。
【詳細な説明】
【００１１】
図１を参照すると、通常のＴＤＤ/ＴＤＭシステム１０が示してある。このシステムは、数台の送信機Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４と受信機Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４とから成る。送信機と受信機との台数であるそれぞれの４(時間スロット数に対応する)という数字は説明上の便宜のために選んであるが、他の実施例をより多数のまたはより少数の時間スロット、送信機及び受信機で構成することもできる。送信機Ｔ１−Ｔ４及び受信機Ｒ１−Ｒ４は無線媒体１１を通じて送受信する。これらの送受信は、受信機Ｒ１がその関連の送信機Ｔ１からの信号を処理し、受信機Ｒ２がその関連の送信機Ｔ２からの信号を処理し、以下同様になるようにタイミングを定めてある。
【００１２】
これら互いに関連づけられる送信機と受信機との間の送受信のタイミング構成を通常の時間フレームＮ、すなわち図１の４組の互いに関連づけられた送信機・受信機対の間の送受信を行う時間フレームＮについて図２に示す。その送受信のために、フレームＮは４つの互いに相続く時間スロットＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３及びＴＳ４に再分割してある。時間スロットＴＳ１の期間中には図１の受信機Ｒ１が同図の送信機Ｔ１からの信号を処理する。時間スロットＴＳ２の期間中には、受信機Ｒ２がその交信相手の送信機Ｔ２からの信号を同様に信号処理し、以下同様の信号処理が時間スロットＴＳ３およびＴＳ４にも行われる。時間フレームは反復され、各フレームはフレームＮについて示すとおり四つの時間スロットに再分割されている。図２においては、フレームＮに先行するフレームＮ−１の最後の時間スロットＴＳ４と、フレームＮに続くフレームＮ＋１の最初のスロットＴＳ１とを示すことによって上記各フレームの再分割を示している。この明細書では特定の送信機および受信機に対する時間スロットの指定を便宜上説明する。しかし、時間スロットの割当ては、必要に応じて動的に行えることは当業者に理解されよう。
【００１３】
図２には、フレームＮの時間スロットＴＳ２を例として用い、時間スロットの拡大図を示す。この拡大して示した部分の中央部２０でデータを送受信し、その中央部の両端はガードバンド２１であって、それらガードバンドの期間中はデータの送受信は全く行わない。この発明はガードバンド２１の有無に関わりなく動作する。
【００１４】
図３Ａを参照すると、ＡＧＣシステム３０を例えば図１の受信機Ｒ１において用い、指定時間スロットＴＳ１に応答する例が示してある。ＡＧＣシステム３０は、入力３１と、出力３６と、同期装置３８Ａと、閉帰還ループ、すなわち可変増幅器３５、測定装置３２及び基準比較装置３３から成る閉帰還ループとから構成される。入力３１は受信機Ｒ１の検出したＲＦ入力信号を供給する。ＲＦ入力信号は複数の反復時間フレームから構成され、各フレームは図２に示すとおり複数の時間スロットＴＳ１−ＴＳ４を含む。図２には４つの時間スロットＴＳ１−ＴＳ４を示すが、これよりも多い時間スロットも少ない時間スロットも特定用途の必要に応じて使用できることは当業者には明確に認識されよう。
【００１５】
可変増幅器３５は入力３１からＲＦ入力信号を受け、その入力信号を増幅し、または減衰させる。測定装置３２はこの可変増幅器３５の出力を測定する。この測定装置３２の出力を比較基準装置３３に送り、予め定められた基準値と比較する。この比較の結果として、基準比較装置３３は、所望の増幅量或いは減衰量まで増減させるに必要な誤差制御信号３４を可変増幅器３５に出力として供給する。これにより、可変増幅器の出力３６をその下流側の装置(図示してない)に必要な所定の作動範囲内に保持する。同期装置３８Ａは、時間スロットＴＳ１の期間中に入力３１をＡＧＣシステム３０に接続し、それ以外のすべての時間スロットＴＳ２−ＴＳ４の期間中は入力３１を切り離すためのスイッチを用いる。同期ずみの入力は、適合する時間スロット(この例では、ＴＳ１)の期間中は入力３１がＡＧＣシステム３０に常に適時に接続されることを確実にする。
【００１６】
図３Ｂは一つの代替実施例を示すもので、この実施例では、同期装置３８Ｂは入力３１のサンプリングを時間スロットＴＳ１と同期させるサンプルホールドユニットで構成する。同期装置３８Ｂからの制御信号は基準比較装置３３からの信号を選択的にオーバーライドする。適合する時間スロット(すなわち、ＴＳ１)の期間中は、同期装置３８Ｂは、測定装置３２、基準比較装置３３及び増幅器３５により行われる利得制御機能が正常に働くことを可能にする。一方、ＴＳ１以外の時間スロットの期間中は、同期装置３８Ｂからの信号は、時間スロットＴＳ１の終端に存在したレベルに可変増幅器利得を保持するために基準比較装置３３からの信号をオーバーライドする。
【００１７】
ＡＧＣシステム３０内に同期装置３８Ａまたは３８Ｂを備えることにより、入力３１のサンプリングが所望の時間スロットＴＳ１の発生と同期して行われる。これによって、可変増幅器３５が必要レベルにより一層近いレベル、すなわちＡＧＣシステム３０の変動が一つのフレームから次のフレームへ時間スロットＴＳ１−ＴＳ４にわたり許容されている場合よりも一層近いレベルで動作することを可能にし、特に次の時間スロットＴＳ１の開始時にそれを可能にする。時間スロットＴＳ１の期間中に初期利得レベルを設定することに関して改良されたＡＧＣシステム３０がそれによって得られる。
【００１８】
図５を参照すると、ＡＧＣシステムの代替実施例５０が示してある。この実施例のＡＧＣシステム５０は、前述の実施例に類似する構成部分を備えているが、さらに制御記憶装置５１及び推算高度化装置５３を含む。制御記憶装置５１は、いくつかの時間フレームにわたり、ＴＳ１など特定の時間スロットについての基準比較装置３３からの出力である制御信号３４を蓄積する。蓄積された制御信号３４は、単一のサンプル(時間スロットＴＳ１の終端での信号など)で構成してもよく、或いは時間スロットＴＳ１の全期間にわたる制御信号３４からのいくつかのサンプルを平均したもので構成してもよい。この平均化は、時間スロットＴＳ１内での単一サンプルの信号強度と比較して、時間スロットＴＳ１に対するより正確な推算値を提供する。図５の同期装置３８Ａ、測定装置３２、基準比較装置３３及び可変増幅器３５は全て、図３Ａに示す対応の構成部分と同一の機能をもたらす。
【００１９】
ＡＧＣ５０の第１の実施例では、推算高度化回路５３は、制御記憶装置５１に蓄積される制御信号の計算を実行するもので、この計算は、先行のいくつかの時間フレームにわたり時間スロットＴＳ１の期間中に導き出される一連の蓄積ずみ制御信号の平均化を含む。例えば、制御信号３４についての0.2という値は、四つの時間フレームにわたり時間スロットＴＳ１について蓄積された0.1、0.2、0.2、0.3という制御信号３４の値に対して実行した平均化の結果である。もう一つの実施例では、推算高度化回路５３は一連の蓄積された制御信号３４からその増大傾向または低下傾向を判定する計算を実行することもできる。例えば、制御信号３４の0.5という値は、四つの時間フレームにわたり時間スロットＴＳ１について蓄積された0.1、0.2、0.3、0.4という制御信号３４の値について実行した傾向計算の結果である。このようにして、推算高度化回路５３の出力は、時間スロットＴＳ１の次の到来に必要で適切な利得についての改良された推算値を提供する。従来技術には、利用できる多くの統計的な傾向計算アルゴリズムがあり、この発明ではそれらアルゴリズムのどれを使用してもよい。このようなアルゴリズムの詳細な検討は本発明の範囲外である。推算高度化回路５３、制御記憶装置５１、基準比較装置３３及び測定装置３２を別々の構成部分として図示したが、必要に応じてこれら構成部分をマイクロプロセッサ(図示してない)などの単一の構成部分に一体化してもよい。可変増幅器３５も、単一構成の“スマートＡＧＣ”を構成するように、マイクロプロセッサに組み入れてもよい。
【００２０】
この発明による特定の受信機への信号を復調するようにそれぞれの受信機Ｒ１−Ｒ４で用いられるプロセス４００を図４の流れ図に示す。このプロセス４００については、受信機Ｒ１−Ｒ４の各々が繰返し時間フレームに同期し、それら受信機Ｒ１−Ｒ４の各々が特定の時間スロットに予め割り当てられているものと仮定する。また、これまでの説明に関わらず、受信機Ｒ１−Ｒ４の各々に対する単一時間スロットを説明の単純化のために例として用いているが、複数の時間スロット(例えばＴＳ１およびＴＳ２、またはＴＳ１およびＴＳ３など二つの時間スロット、または三つ以上の時間スロット)を高速データ通信用の特定の受信機(例えばＲ１)に割当て可能であることも理解されるべきである。また、これまでの検討は受信ＲＦ信号がダウンコンバートされ逆拡散されたものと仮定している。しかし、各時間スロットにおける個々の信号は、互いに異なる拡散符号の使用により拡散し得ること、従って所望の時間スロットに関連する符号のみが逆拡散できることが認識されるべきである。
【００２１】
例として図５のＡＧＣシステム５０を用いると、ステップ４０１において、所期時間フレームの初期ＡＧＣレベルを推算値蓄積の利点のない通常のＡＧＣ回路におけるような閉帰還ループに基いて設定する。次に、フレームＮ−１の時間スロットＴＳ１に含まれて送信機Ｔ１から送られてきたＲＦ入力信号３１をステップ４０２で測定する。次に、ステップ４０４において、この測定した信号を所定の基準レベルと比較し、ステップ４０６で適切な増幅量或いは減衰量を計算する。次に、ステップ４０８において、ステップ４０６の計算結果に基き、可変増幅器３５のための誤差制御信号３４を生成し、その信号をステップ４１０で次の時間フレームのための推算値として蓄積する。必要があれば、ステップ４１１でいくつかの先行する時間フレームにわたって蓄積した複数の蓄積ずみ制御信号について平均値或いは傾向値を計算し、それによって次の時間フレームのための所要制御信号の改善した推算値を算定する。しかし、この算定はオプションであって、ステップ４１０で蓄積した「非高度化」制御信号をその後の信号処理に用いてもよい。次に、ＡＧＣシステム５０は、後続のフレーム内の次の時間スロットＴＳ１が測定に利用できるようになるまで、ステップ４１２で同期装置３８Ａにより「非活性化」し、「一時中断」し、または「切離し」するが、ステップ４１４に示すとおり次の時間スロットが利用できる時点になると、ＡＧＣシステム５０は再活性化される。最後に、ステップ４１０で蓄積ずみの制御信号（あるいは、ステップ４１１の計算値）をステップ４１６で可変増幅器３５の増幅レベル推算値への設定に用いる。
【００２２】
図４に示すとおり、このプロセスは、後続の時間フレームにわたってステップ４０２を繰返し開始し、ステップ４１６経由で一連の蓄積した制御信号を提供する。平均値或いは傾向値を計算すると、制御信号測定値が後続の時間スロットの到来毎に更新され、それによって多数の互いに相続く反復時間スロットにわたって“循環系列”を生ずる。ステップ４１１における平均値又は傾向値の計算は、これら蓄積された制御信号値の“循環系列”について行われる。この過程を利用することにより、ＡＧＣシステム５０においては、時間スロットＴＳ１の次の到来における制御信号レベルを、到来ずみの時間スロットＴＳ１での信号レベルを中心としたある範囲内に納めることができる。これによってＡＧＣシステム５０にはより安定で正確な作動が可能になる。
【００２３】
図６はこの発明のさらにもう一つの代替実施例を示す。可変増幅器３５への制御信号の算定のために可変増幅器３５の出力３６への帰還を利用する代わりに、このＡＧＣシステム６０は可変増幅器３５による処理の前のＲＦ入力信号３１を分析する。ＡＧＣシステム６０もまた閉ループ型で、入力３１と、可変増幅器３５と、前置増幅付きの測定装置６２と、基準比較装置６４と、記憶装置６１と、同期装置３８Ａと、推算高度化装置６３と出力３６とから構成される。
【００２４】
同期装置３８Ａは、対象の受信機に指定された時間スロットの期間中だけＡＧＣシステム６０がＲＦ入力信号３１に作用するのを確実にする。前置増幅付きの測定装置６２は、ＲＦ入力信号３１の受信強度を測定する。次に、信号強度測定値は、後続の受信信号強度の推算値の発生のために入力記憶装置６１に蓄積する。いくつかの時間フレームにわたって蓄積ずみの一連のＲＦ入力信号強度を推算高度化装置６３に読み込み、先行するいくつかの指定時間スロットの受信信号強度推算値を、記録ずみの系列の増減傾向に関する分析、またはその系列の平均値の算出により修正する。ここで高度化された推算値をコンバータ６５、すなわち推算値高度化装置６３からの修正ずみのＲＦ入力信号を出力信号３６についての所定の目標値を用いて利得制御信号６６に変換するコンバータ６５に送る。基準比較装置６４は、時間スロットの開始時点での初期の誤差制御信号３４の発生のために、所望の各時間スロットの開始時点だけで利得制御信号推算値６６を用いる。
【００２５】
時間スロットの開始時点のあと、測定装置３２、基準比較装置６４及び可変増幅器３５は、通常のＡＧＣ回路として作動し、可変増幅器３５の利得を制御し、所要増幅量または減衰量を増減させる。この期間は、コンバータ６６の出力は利用されない。
【００２６】
前置増幅付きの測定装置６２、入力記憶装置６１、推算高度化装置６３、コンバータ６６、基準比較装置６４、測定装置３２及び同期装置３８Ａを別々の構成部分として上に説明してきたが、これらは、図７Ａの実施例で示したとおり、関連のメモリー(図示してない)を有するマイクロプロセッサ７１の一部に組み入れることもできる機能をもたらしていることは認識されよう。また、可変増幅器３５は、図７Ｂに示すとおり、一体化した“スマートＡＧＣ”を提供するようにプログラムされたマイクロプロセッサに一体化することもできる。
【００２７】
この発明を好ましい実施例によって説明したが、特許請求の範囲の各請求項記載の範囲内で上記以外の変形が可能であることは当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本的なＴＤＭシステムの単純化したシステム構成図。
【図２】ＴＤＤまたはＴＤＭアーキテクチャに用いられる通常の信号フォーマットの説明図。
【図３Ａ】指定の時間スロットに同期した利得制御信号を有するＡＧＣシステムの単純化したブロック図。
【図３Ｂ】指定の時間スロットに同期した利得制御信号を有するＡＧＣシステムの単純化したブロック図。
【図４】図５の実施例で用いる手法の流れ図。
【図５】利得制御レベル記憶手段を備えるＡＧＣシステムの単純化したブロック図。
【図６】ＲＦ入力信号記憶手段を備えるＡＧＣシステムの単純化したブロック図。
【図７Ａ】種々のシステム機能を組み入れるようにマイクロプロセッサを用いた図５の実施例の代替実施例。
【図７Ｂ】このシステムの可変増幅器をさらに含むようにマイクロプロセッサ用いた図７Ａの実施例の代替実施例。
【符号の説明】
１０          時分割複信(ＴＤＤ)／時分割多重(ＴＤＭ)通信システム
２０          時間スロットの中央部であってデータを送受信する部分
２１          ガード期間であってデータの送受信がない部分
３０          推算高度化の機能を有しない自動利得制御(ＡＧＣ)システムの実施例
３１          ＲＦ入力信号
３２          可変増幅器出力の測定装置
３３          基準値と測定装置からの信号とを比較し誤差制御信号を出力する基準比較装置
３４          可変増幅器の利得を制御するための誤差制御信号
３５          可変増幅器
３６          可変増幅器出力
３８Ａ        ＲＦ入力信号の同期装置
３８Ｂ        サンプルホールドおよび同期装置
４００        可変増幅器利得を推算、制御に用いる自動利得制御(ＡＧＣ)システムの作動プロセス
４０１        自動利得制御(ＡＧＣ)システムを初期レベルに設定
４０２        フレーム(Ｎ−１)の所望の時間スロット(ＴＳ１)での信号強度を測定
４０４        所定の値と信号強度とを比較
４０６        可変増幅器の適切な増幅レベルを計算
４０８        可変増幅器への誤差制御信号生成
４１０        誤差制御信号を蓄積
４１１        複数の誤差制御信号の蓄積値から平均値あるいは傾向値を計算
４１２        次のフレーム(Ｎ)の所望の時間スロット(ＴＳ１)まで自動利得制御(ＡＧＣ)回路を不活性、あるいは切離しの状態に切換
４１４        次のフレーム(Ｎ)の所望の時間スロット(ＴＳ１)で自動利得制御(ＡＧＣ)回路を再活性化または接続状態に切換
４１６        蓄積された制御信号の平均値あるいは傾向値(ステップ４１１)を用いて可変増幅器を増幅レベル推算値に設定
５０        自動利得制御(ＡＧＣ)システムの実施例
５１        制御記憶装置
５３        推算高度化回路
６０        自動利得制御(ＡＧＣ)システムの実施例
６１        入力記憶装置
６２        前置増幅付きの測定装置
６３        推算高度化装置
６４        基準比較装置
６５        コンバータ
７０        自動利得制御(ＡＧＣ)システムの実施例
７１        マイクロプロセッサ