(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の逆方向リンク・チャネルを用いて要求信号を伝送する方法であって、
アクセス・チャネルを用いて、無線ネットワークとの接続を確立するステップと、
フィールド・ユニットが割当て情報を受信し、前記割当て情報から、オフセットに関連する値を導出するステップと、
要求信号を伝送するための前記第１の逆方向リンク・チャネルにおける一連の周期的な時間間隔を計算するために少なくとも前記値にモジュロ関数を適用するステップであって、各時間間隔は、少なくとも１つのタイム・スロットを含み、前記要求信号は、前記フィールド・ユニットがパケット・データを基地局（ＢＴＳ）に伝送するよう要求していることを示す、ステップと、
前記第１の逆方向リンク・チャネルを用いて前記計算された時間間隔で前記要求信号を前記ＢＴＳに伝送するステップであって、前記接続が確立されて、前記フィールド・ユニットにパケット・データを伝送する第２の逆方向リンク・チャネルが割当てられていない場合に、前記要求信号は前記第１の逆方向リンク・チャネルを用いて伝送され、前記第１の逆方向リンク・チャネルはアクセス・チャネルではない、ステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
別々のモジュロ関数が、別々のフィールド・ユニットに適用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記タイム・スロットが、Ｉ−ＣＤＭＡにより定義された１２８スロットの１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記割当て情報は、メディア・アクセス制御層識別子ＭＡＣ＿ＩＤである識別子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
いくつの時分割多重時間間隔が定義されるかに基づいて、前記モジュロ関数を定義するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの他のフィールド・ユニットは、異なるモジュロ関数を適用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記伝送された要求信号は、少なくともＰＮコードから導出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの他のフィールド・ユニットは、前記要求信号を伝送するために計算された時間間隔と同じ時間間隔で伝送することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
第１の逆方向リンク・チャネルを用いて要求信号を伝送するフィールド・ユニットであって、
アクセス・チャネルを用いて、無線ネットワークとの接続を確立するように構成された回路を備え、
前記回路は、割当て情報を受信し、前記割当て情報から、オフセットに関連する値を導出するようにさらに構成され、
前記回路は、要求信号を伝送するための前記第１の逆方向リンク・チャネルにおける一連の周期的な時間間隔を計算するために少なくとも前記値にモジュロ関数を適用するようにさらに構成され、各時間間隔は、少なくとも１つのタイム・スロットを含み、前記要求信号は、前記フィールド・ユニットがパケット・データを基地局（ＢＴＳ）に伝送するよう要求していることを示し、
前記回路は、前記第１の逆方向リンク・チャネルを用いて前記計算された時間間隔で前記要求信号を前記ＢＴＳに伝送するようにさらに構成され、前記接続が確立されて、前記フィールド・ユニットにパケット・データを伝送する第２の逆方向リンク・チャネルが割当てられていない場合に、前記要求信号は前記第１の逆方向リンク・チャネルを用いて伝送され、前記第１の逆方向リンク・チャネルはアクセス・チャネルではない
ことを特徴とするフィールド・ユニット。
【請求項１０】
少なくとも１つの他のフィールド・ユニットは、異なるモジュロ関数を適用することを特徴とする請求項９に記載のフィールド・ユニット。
【請求項１１】
前記伝送された要求信号は、少なくともＰＮコードから導出されることを特徴とする請求項９に記載のフィールド・ユニット。
【請求項１２】
少なくとも１つの他のフィールド・ユニットは、前記要求信号を伝送するために計算された時間間隔と同じ時間間隔で伝送することを特徴とする請求項９に記載のフィールド・ユニット。
【請求項１３】
第１の逆方向リンク・チャネルを用いて要求信号を受信する基地局であって、
アクセス・チャネルを用いて、フィールド・ユニットとの接続を確立するように構成された回路を備え、
前記回路は、割当て情報を伝送するようにさらに構成され、前記割当て情報は、前記割当て情報からオフセットに関連する値を導出するために前記フィールド・ユニットによって使用され、
前記回路は、要求信号を前記フィールド・ユニットから受信するための前記第１の逆方向リンク・チャネルにおける一連の周期的な時間間隔を計算するために、少なくとも前記値にモジュロ関数を適用するようにさらに構成され、各時間間隔は、少なくとも１つのタイム・スロットを含み、前記要求信号は、前記フィールド・ユニットがパケット・データを前記基地局に伝送するよう要求していることを示し、
前記回路は、前記第１の逆方向リンク・チャネルを用いて前記計算された時間間隔で前記要求信号を受信するようにさらに構成され、前記接続が確立されて、前記フィールド・ユニットにパケット・データを伝送する第２の逆方向リンク・チャネルが割当てられていない場合に、前記要求信号は前記第１の逆方向リンク・チャネルを用いて受信され、前記第１の逆方向リンク・チャネルはアクセス・チャネルではない
ことを特徴とする基地局。
【請求項１４】
前記回路は、異なるモジュロ関数を使用して導出された時間間隔で少なくとも１つの他のフィールド・ユニットから要求信号を受信するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載の基地局。
【請求項１５】
前記受信された要求信号は、少なくともＰＮコードから導出されたことを特徴とする請求項１３に記載の基地局。
【請求項１６】
前記回路は、前記フィールド・ユニットから前記要求信号を受信するために計算された時間間隔と同じ時間間隔で少なくとも１つの他のフィールド・ユニットから要求信号を受信するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項１３に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信の逆方向リンクにおけるメンテナンス・チャネルの維持に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つのノードから多数のノード（a point to multi-point）への無線通信システムにおいては、多数の無線チャネルが遠隔の（移動可能な）アクセス・ユニットすなわちフィールド・ユニットと、基地局すなわちアクセス・ポイントなどの中央位置との間のコネクションを提供する。ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）システムでは、各信号に異なるコードを適用して、多数の別々のチャネルを単一の無線周波数搬送波で伝送できる。しかし、ＣＤＭＡシステムにおいても、チャネルへのアクセス要求は極めて多いため、基地局は複のユーザ間でチャネルを割当ておよび切換えなければならない。
【０００３】
ＣＤＭＡ方式の多重アクセス方法は、一般に、理論的には、無線スペクトルの最も効率的利用を実現すると考えられている。しかし、ＣＤＭＡ方式は、個々の伝送の電力レベルおよび伝送回数が正確に制御されてはじめて効果的に作動する。IS95Bのような最初に一般向けに開発されたＣＤＭＡ音声無線システムは、アップ・リンクにおいて２つの異なる方式の電力制御を利用することにより、所定のフィールド・ユニットから基地局に到達する信号が別のフィールド・ユニットから基地局に到達する信号と妨害による干渉を生じないことを保証する。開ループ電力制御と呼ばれる第１プロセスでは、移動可能なフィールド・ユニット自体によって適切な電力レベルの概略予測値が確立される。詳細には、通話を確立後、移動ユニットはセル内を移動し、フィールド・ユニットと基地局間の経路損失は連続的に変化する。移動ユニットは受信電力を監視し、ユニット自体の伝送電力を調整する。移動ユニットは、基地局から受信する順方向リンク信号電力レベルを測定し、これに従って逆方向リンク電力を設定する。したがって、例えば、受信電力レベルが比較的低い場合、移動ユニットは、基地局から比較的遠方にいると仮定し、その電力レベルを増加する。逆の場合にも、信号が比較的高レベルで受信される信号は、移動ユニットが基地局に比較的近いことを示し、したがって、低減した電力で伝送する必要がある。
【０００４】
しかし、順方向および逆方向リンクは異なる周波数を用いるため、開ループ電力制御は不適正で、かつ低速のため高速のレイリー・フェージングを補償できない。言い換えると、レイリー・フェージングは周波数依存性であるため、開ループ電力制御単独では、ＣＤＭＡシステムにおいては、レイリー・フェージングを完全に補償できない。その結果、閉ループ電力制御も利用して、電力変動を補償する。閉ループ・プロセスでは、遠隔ユニットがトラフィック・チャネルへのアクセス取得し、基地局と通信を開始すると、基地局は逆方向リンクの電力レベルを連続的に監視する。リンク品質が低下し始めると、基地局は順方向リンクを介して移動ユニットにコマンドを送り、電力レベルを増加するように求める。逆方向リンクの電力が過大であるとリンク品質が表すと、基地局は移動ユニットにコマンドを送り、電力レベルを低減するように求める。一般にこれは、順方向リンク・トラフィック・チャネル上で送信される特別に符号化されたメッセージを用いて、基地局から移動ユニットに電力制御コマンドを送信することでなされる。
【０００５】
音声トラフィックとは異なり、無線データ・サービスのユーザは、スイッチをオンに切り換えられてはいるが、実際にはデータの送信および受信をしないことがある。したがって、無線ユーザは、「アクティブ」モードであって、現在、データの送信または受信に無線データ・トラフィック・チャネルが割当てられているか、「アイドル」モードであって、作動はしてはいるが、現在、データを送信も受信していないか、または「オフ」であって、全く通信していないかである。アイドル・モードのユーザは、例えば、データ・トラフィック転送を送信または受信した直後であることもあり、このため、さらなる送信のためにデータ・トラフィック・チャネルを直ぐに要求する可能性が高いと考えられる。したがって、メンテナンス・メッセージを使用して、ユーザはアイドル状態ではあるが同期化されることで、必要とされるときに無線トラフィック・チャネルを容易に割当てることができる。ユーザがチャネルを要求すると、このアイドル状態によって、同期化されたアイドル状態に維持されていないユーザに比べて、ユーザに無線トラフィック・チャネルをすばやく割当てることができる。
【０００６】
状態を高速切換えするシステムを実現する一方法に関する詳細な情報は、本出願の譲受人であるタンティビ・コミュニケーションズ・インコーポレーテッド（Tantivy Communications,Inc.,）の米国特許第6,222,832号の、発明の名称「ＣＤＭＡ無線通信システムにおける高速可変データ・レートの逆方向リンクのトラフィック・チャネルの高速獲得」を参照のこと。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、メンテナンス・メッセージの周期的なシーケンスを通じて、多数のユーザがアイドル状態に維持される。アイドル状態では、メンテナンス・メッセージは、一般に、時間追跡および電力制御を提供する。しかし、メンテナンス・メッセージは、一般に、アイドルおよびアクティブ状態の両方において、同等の電力レベルで送信されて、基地局がこれらメッセージを確実に受信できるようにしている。不利なことに、メンテナンス・メッセージはやはりエネルギを伝送するので、他のアクティブなユニットとの干渉を増大させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示する無線システムは、逆方向リンク・メンテナンス・チャネルを用いて、複数の同時にアクティブなフィールド（遠隔またはアクセス）・ユニットの同期化および他の状態情報を維持する。フィールド・アクセス・ユニットは、基地局との無線リンクを介してユーザにデータ・サービスを提供して、インターネットなどのデータ・ネットワークの他のノードと通信する。無線リンクは、基地局によって管理される１つまたは複数の無線チャネルにより提供される。無線チャネルは、データ伝送要求に応じて、基地局により複数のアクセス端末間で動的に割当てられ、一般には単一のユーザ専用ではない。
【０００９】
１つの好ましい実施形態では、個別のメンテナンス・チャネル・コネクションが同期化メッセージの伝送のために維持される。メンテナンス・チャネルは一般に、変調されていないか、またはパイロットの信号を伝送して、同期化を維持する。メンテナンス・チャネルは専用データ・トラフィック・チャネルではないため、複数のタイム・スロット、ゲート周期および／またはフレーム・オフセットを用いて、単一のメンテナンス・チャネル上に複数のアクセス端末を維持できる。
【００１０】
同期化メッセージは一般に、アクセス端末のそれぞれから所定の時間間隔で送信される。１つの好ましい実施形態において、アイドル状態では、同期化メッセージはゲーティング・レートに従って送られる。アクティブ状態では、対応するデータ・トラフィック伝送の位相基準を維持するために同期化メッセージが連続的に送信される。電力制御のリターン・メッセージが、電力制御目標に従って電力制御および時間追跡情報を含む同期化メッセージに応答して送信される。目標電力レベルは、受信信号強度、受信信号品質、搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）比、および信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を含む要因を用いて、基地局によって決定される。
【００１１】
詳細には、アクセス端末がアクティブにデータを送信していないときにも、メンテナンス・チャネルを用いてこの端末を基地局との同期化状態に維持する。このようなメンテナンス・チャネルは同時に複数のアクセス端末を維持することができる。この同期化により、アクセス端末がデータ・メッセージを送信または受信するたびに、逆方向リンク無線チャネルの設定および切離しを必要とする場合に比べて、データ・トラフィック伝送において必要とされる際にアクセス端末にデータ・トラフィック・チャネルを直ちに割当てできる。
【００１２】
本発明の一構成によれば、メンテナンス・チャネルは時分割多重化により複数のアクセス・ユニットで共有される。特に、遠隔（移動）ユニットすなわちいわゆるフィールドもしくは加入者ユニット（ＳＵ）と基地局（ＢＴＳ）の間のアイドル・モード・コネクションを維持する方法は、特定ＳＵに対応する識別子（例えば、MAC＿ID）を決定することを含む。識別子は固有であり、ＳＵを一意的に定める。モジュロ関数を識別子に適用し、その結果をフレーム・オフセットの計算、またはいずれの時間周期がゲート・オンでいずれの時間周期がゲート・オフ（スロット）であるかの定義に用いることにより、共有チャネルの各ユーザ間での時分割（ＴＤＭ）特性を保証する。したがって、識別子はハッシュ演算で効果的に使用して、複数ユーザ間での有効な空きタイム・スロット（またはフレーム・オフセット）の最適分配を保証する。
【００１３】
したがって、本発明は、通信システムの逆方向リンクにおいてＴＤＭスロットおよび／またはフレーム・オフセットにユーザを暗黙的に割当てる方法を提供し、これにより、干渉の低減が可能になる。
【００１４】
本発明の別の構成によれば、フィールド・ユニットと送受信基地局（ＢＴＳ）の間にアイドル・モード・コネクションを維持する方法は、アクティブ、アイドル（例えば、ゲート制御された制御保持（control hold）およびゲート制御されない制御保持）ならびにオフ（例えば、休止（dormant））を含む、複数の状態間の逆方向リンク状態変化の必要性を決定する。状態変化の要求の表示は物理層で伝送される。物理層表示が検出され、ペイロードなしすなわち信号伝達を運んでいる状態からペイロードすなわち信号を運んでいる状態に変化すると、ＢＴＳ内の電力制御目標値が変化する。
【００１５】
このように電力制御目標値およびレベルを変更することにより、フィールド・ユニットがほとんどパイロットまたは他のメンテナンス・オーバーヘッド情報を同時に伝送しないだけでなく、その情報は低電力レベルで伝送されるため、干渉は低減する。
【００１６】
本発明の別の構成によれば、無線ＣＤＭＡ通信システムの逆方向リンクは、フィールド・ユニットとＢＴＳとの間にアイドル・モード・コネクションを維持する方法を利用する。この方法は、メンテナンス・データの伝送を表す所定の時間間隔を決定することを含む。さらに詳細には、ＢＴＳおよびフィールド・ユニットは、メンテナンス・メッセージまたは他の手段を介して連携して機能し、前記所定の時間間隔が共有して両方に既知になるようにする。伝送電力レベルは所定の時間間隔に従う一定サイクルで調整され、メンテナンス・メッセージはこの調整された電力レベルでＢＴＳに伝送される。メッセージはＢＴＳで受信され、信号品質レベルを表す基準電力制御目標が、調整された電力レベルに応答してＢＴＳで調整される。次に、その後の周期的な間隔ごとに、連続的データ交換が発生する。これにより、ＢＴＳにおいてメンテナンス・データの高信頼性受信が実現すると同時に、データを送信しない場合に、メンテナンス・チャネルの伝送電力を小さくできる。
【００１７】
本発明の前述およびその他の目的、特徴、および利点は、添付図面に示す本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。図面では、同一参照符号は異なる図面においても同一部品を指す。図面は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】特許請求の範囲で定義される本発明を用いる無線通信システムの図である。
【図２】無線同期化メッセージの図である。
【図３】タイム・スロット化された（時分割された）逆方向リンク・データ・チャネルの図である。
【図４】ユーザをスロットに分配する機能の図である。
【図５】ゲート制御された逆方向リンク・データ・チャネルの図である。
【図６】フレーム・オフセット逆方向リンク・データ・チャネルの図である。
【図７】アイドルおよびアクティブ電力レベルを示す。
【図８】設定値を２つの異なるレベルに維持するために、ＢＴＳとフィールド・ユニット間で実現される制御ループを示す。
【図９】スロットを割当てるためにモジュロ関数を用いる、アイドル・モード・コネクションを維持する方法のフローチャートである。
【図１０】電力レベルを調整するために、明示的状態変化を要求し、検出することによって、アイドル・モード・コネクションを維持する方法のフローチャートである。
【図１１】メンテナンス・データを調整された電力レベルで伝送するために、所定の時間間隔を用いる、アイドル・モード・コネクションを維持する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２０】
図１は、本発明の特定の構成に従って、複数の割当てられた通信チャネルを介するデータ情報の転送をサポートする無線通信システムを示すブロック図である。多くの通信システムにおけるのと同様に、ユーザ間で無線帯域割当が競合する。したがって、無線通信１０は、データ・スループット、および特定の用途ではデータ・スループットの高速バーストが最適化されるのが望ましい。
【００２１】
本発明の特定の構成は、無線チャネル上を伝送するフィールド・ユニットの電力出力を制御して、同一の一般無線周波数帯を利用する別のフィールド・ユニットに最少の干渉しか与えないようにするという認識に基づいている。詳細には、伝送するフィールド・ユニットの電力出力レベルはできるだけ低く設定して、同一の基地局との通信を試みる別のフィールド・ユニットに干渉を与えないようにする。
【００２２】
図示するとおり、通信システム１０は、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）装置１２−１、または携帯型ＰＣ１２−２、ハンドヘルドのデータ対応無線電話１２−Ｈ、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）１２−Ｍなどの他の種類の総称として顧客構内設備（ＣＰＥ）３２のようなデータ通信可能な複数の装置、およびページャ、自動車テレマティックス装置などの図示していないその他の装置（まとめて、ここではＰＣと称する）を有する。ＰＣ装置１２−２，…，１２−ｈ，…，１２−ｍは、それぞれ少なくとも１つの対応するフィールド・ユニットまたはアクセス端末２４−１，２４−２，…２４−ｈ，…，２４−ｍ、および対応する指向性アンテナ装置１６−１，１６−２，…，１６−ｈ，…，１６−ｍを接続している。本明細書では、用語「フィールド・ユニット」を主として使用するが、「加入者ユニット」、「アクセス・ユニット」、「移動装置」等の別の用語を用いて、他の著者により同一装置を表すこともできる。
【００２３】
中央に配置される設備は、基地局アンテナ１８、ならびに無線送受信機と高速制御および処理能力とを有する、対応する基地局（本明細書では送受信基地局（ＢＴＳ）とも呼ばれる）２０を備える。
【００２４】
基地局２０および関連のインフラは、ネットワーク・ゲートウェイ２２、インターネットのようなネットワーク３３、およびネットワーク・ファイル・サーバ３０との間のコネクションを提供する。
【００２５】
好ましくは、通信システム１０は、１つのノードから多数のノードへの無線通信システムへのデマンド・アクセスであって、これにより、ＰＣ装置は、順方向リンク４０および逆方向リンク５０を介して実現される双方向無線コネクションを含む論理コネクションに基づいて、ネットワーク・サーバ３０との間でデータを送受信できる。すなわち、図示した１つのノードから多数のノードへの多重アクセス無線通信システム１０に関しては、所定の基地局２０が、携帯電話通信ネットワークと同様の方法で複数の別々のフィールド・ユニット２４との通信をサポートする。したがって、システム１０は、ＣＤＭＡ無線通信システムの基盤を提供でき、ディジタル情報は、複数の移動携帯電話ユーザとインターネットのような有線ネットワーク３３の間を要求に応じて中継される。
【００２６】
１つまたは複数のＰＣ装置１２が、それぞれケーブル１３を介するEthernet（登録商標）方式コネクションのような適正な有線接続を介して対応するフィールド・ユニット２４に接続される。
【００２７】
各フィールド・ユニット２４は、無線通信システムを用いて、このユニットに接続されたＰＣ装置１２をネットワーク・ファイル・サーバ３０にアクセス可能にする。逆方向リンク５０の方向では、すなわち、ＰＣ１２からサーバ３０方向に送信されるデータ・トラフィックについては、ＰＣ装置１２は、例えば、インターネット・プロトコル（ＩＰ）レベル・ネットワーク・パケットに基づいて、フィールド・ユニット２４に情報を送信する。次に、フィールド・ユニット２４が、適正な無線コネクション・フレームで有線フレームすなわちEhernetフレームをカプセル化することにより、データ・パケットが通信システム１０の無線リンク上を伝送可能になる。選択された無線プロトコルに基づき、適正にフォーマットされた無線データ・パケットは、フィールド・ユニット・アンテナ１６を経由して基地局アンテナまでの逆方向リンク５０を構成する無線チャネルの１つ上を伝送される。中央の基地局位置では、基地局２０が次に無線リンクのフレーム化データ・パケットを抽出して、このパケットをＩＰフォーマットにフォーマットし直す。次にパケットは、ゲートウェイ２２および任意の数またはタイプのネットワーク３３を経由してネットワーク・ファイル・サーバ３０のような最終宛先にルーティングされる。
【００２８】
ある用途では、ＰＣ装置１２で生成される情報はＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいている。したがって、ＰＣ装置１２はインターネット上で利用できるｗｅｂページのようなディジタル情報に対するアクセスを有する。なお、別のタイプのディジタル情報も、本発明の原理に基づく通信システム１０のチャネル上を伝送できる。別のタイプのディジタル情報の例は、ビデオおよびオーディオ・ストリーム等のような汎用データグラム・プロトコル（ＵＰＤ）を用いて送信されるデータである。
【００２９】
データ情報はまた、ネットワーク・ファイル・サーバ３０からＰＣ１２に順方向で伝送される。この場合、ファイル・サーバ３０で生じるＩＰ（インターネット・プロトコル）パケットのようなネットワーク・データがネットワーク３３上をゲートウェイ２２を経由して伝送され、最後に基地局２０に達する。逆方向リンクのデータ伝送について先に説明したとおり、無線順方向リンク４０上の通信のために、ＩＰパケットのような元のままのデータ（raw data）に適正な無線プロトコル・フレームを追加する。新しくフレーム化されたパケットは、次に、ＲＦ信号により、基地局アンテナ１８およびフィールド・ユニット・アンテナ１６を経由して意図する目標フィールド・ユニット２４まで伝送される。該当する目標フィールド・ユニット２４は無線パケット・プロトコル層を復号化し、パケットすなわちデータ・パケットを目的とするＰＣ装置に送出する。このＰＣでは、ＩＰ層処理のようなさらなる処理を実行する。したがって、所定のＰＣ装置１２およびファイル・サーバ３０は、ＩＰレベルにおける論理コネクションの終端として見ることができる。基地局プロセッサ２０と対応するフィールド・ユニット２４の間に一旦コネクションが確立されると、ＰＣ装置１２におけるユーザは、必要に応じて、データをファイル・サーバ３０との間で送受信できる。
【００３０】
逆方向リンク５０は、アクセス・チャネル５１、複数トラフィック・チャネル５２−１，…５２−ｍ、およびメンテナンス・チャネル５３などのさまざまなタイプの論理および／または物理無線チャネルを有する。逆方向リンク・アクセス・チャネル５１は一般に、基地局２０に対するコネクションの要求、および基地局２０によるトラフィック・チャネルの割当の要求ために、フィールド・ユニット２４が使用する。例えば、トラフィック・チャネル５２は、必要に応じてユーザに割当てられる。逆方向リンク５０で割当られるトラフィック・チャネル５２は、フィールド・ユニット２４から基地局２０にペイロード・データを運ぶ。
【００３１】
特に、基地局２０とフィールド・ユニット２４の間の所定のリンクは、所定の時点でこのリンクに割当られる複数のトラフィック・チャネルを有することができる。これにより、高速のデータ転送が可能になる。
【００３２】
メンテナンス・チャネル５３は、同期化、電力制御、チャネル品質報告、およびチャネル要求などの情報を運ぶのに用いられ、逆方向リンク５０および順方向リンク４０の両方上におけるディジタル情報伝送をさらにサポートできる。
【００３３】
順方向リンク４０はページング・チャネル４１有することができ、基地局２０はこのチャネル４１を用いて、通信する１つまたは複数の順方向リンク・トラフィック・チャネル４２が順方向リンク・データ伝送のために割当てられている、というような一般情報をフィールド・ユニット２４に伝達する。順方向リンク４０上のトラフィック・チャネル４２−１，…４２−ｎを用いて、ペイロード情報を基地局プロセッサ２０から対応する目標フィールド・ユニット２４に伝送する。
【００３４】
メンテナンス・チャネル４３を用いて、順方向リンク４０上で、基地局プロセッサ２０からフィールド・ユニット２４に同期化および電力制御情報を伝送できる。さらに、ページング・チャネル４１を用いて、逆方向リンク５０の方向において割当てられたトラフィック・チャネル５２をフィールド・ユニット２４に伝達できる。
【００３５】
順方向リンク４０のトラフィック・チャネル４２は、時分割多重化方式に基づき複数のフィールド・ユニット２４間で共有できる。詳細には、順方向リンク・トラフィック・チャネル４２は、選択的に所定数の周期的繰返しタイム・スロットに分割されて、基地局２０から複数のフィールド・ユニット２４にデータ・パケットを伝送できる。なお、所定のフィールド・ユニット２４は、任意の時点で、使用用に割当られる複数のタイム・スロットを有することができ、または保有しないこともできる。
【００３６】
したがって、フィールド・ユニット２４は、アクセス・チャネル５１のようなチャネル上でさまざまな種類のメッセージを基地局２０に伝送できる。これより、アクセス・チャネル５１は、フィールド・ユニット２４から基地局２０へのアクセス要求メッセージの伝送をサポートする必要がある。アクセス要求メッセージは、フィールド・ユニット２４による、基地局コネクションを必要としているという要求を表すことができる。フィールド・ユニットがすでにコネクションを確立している場合、このユニットは送信準備完了のデータをすでに有しており、現在は、例えば、高速双方向通信リンクへのアクセスを必要としているという要求をアクセス要求メッセージが表すことができる。
【００３７】
フィードバック・チャネル４５は、基地局２０がフィールド・ユニット２４にフィードバック・メッセージを送信できる目的で提供されている。図示のように、フィードバック・チャネル４５の少なくとも一部は、ブロードカスト・メッセージとしてフィールド・ユニット２４群に一般メッセージを伝送するために確保される。これらメッセージは、オーバーヘッド、コール・セットアップ、無線チャネル割当、および伝送コード割当を有することができる。さらに、これらメッセージは、基地局２０と通信するためにフィールド・ユニット２４によって必要とされる他の情報のホストを有することができる。
【００３８】
なお、このようなメッセージの１つの種類を用いて、フィールド・ユニット２４の作動伝送電力レベルを制御することも可能である。この場合、フィールド・ユニット２４は、基地局２０から受信されたフィードバック情報に基づいて、後続のメッセージ伝送に対する電力出力レベルを調整できる。詳細には、フィールド・ユニット２４は、フィードバック・チャネル４５またはページング・チャネル４１それぞれで受信されたフィードバック・メッセージに従って、目標電力出力レベルを調整できる。したがって、フィールド・ユニット２４の電力出力レベルを最適化して、共通の無線周波数上で情報を伝送する他のフィールド・ユニット２４との干渉を最少にできる。
【００３９】
なお、フィールド・ユニット２４は、少なくともアクティブ・モードおよびアイドル・モードを含む、いくつかの主要な作動状態の１つとなるように制御される。したがって、アクセス端末１２のそれぞれは、アイドル・モードである時でさえも、逆方向リンク５０上のメンテナンス・チャネル５３を介して基地局２０に同期化メッセージを周期的に送信する必要がある。同期化メッセージは、アクセス端末を少なくともアイドル状態に維持するのに十分な、時間追跡および電力制御情報の決定を可能にし、これにより、基地局２０と同期化される。
【００４０】
“CDMA2000”としてＴＩＡ（米国電気通信工業会）により公表された無線通信標準では、電力制御測定はＢＴＳ２０においてしきい値と比較することによってなされ、次に、「アップ／ダウン」電力制御信号がフィールド・ユニット２４に送信される。第３世代共同プロジェクト２（3GPP2）により提案されたインターネットＣＤＭＡ（“I-CDMA”）システムのような別の提案システムでは、測定はＢＴＳ２０でなされ、フィールド・ユニット２４に送信され、その後、フィールド・ユニット２４が電力制御レベル調整決定を行なう。
【００４１】
基地局は順方向リンク４０を介して電力制御メッセージに返答する。電力制御メッセージは電力制御コマンドまたは電力制御測定値を含み、これらコマンドは、後続メッセージの電力レベルを誘導して、アクセス端末２４を基地局２０との同期化状態に維持する。電力レベルは、基地局２０またはフィールド・ユニット２４に配置されたデータまたは信号プロセッサのいずれかで実行される電力レベル制御機能によって決定され、アイドルおよびアクティブ・データ伝送状態の両方の目標電力レベルを計算する。
【００４２】
なお、フィールド・ユニット２４は、いくつかの主要作動状態の１つになるように制御される。さらに詳細には、本発明は、加入者ユニットに接続されたコンピュータが電源オン状態であるが、現時点では実際にデータを送受信していないときなどのような、拡張されたアイドル期間の間、加入者ユニットと基地局との間の比較的多数の仮想物理コネクションを逆方向リンク上で効率的に提供する。これは、基地局２０およびフィールド・ユニット２４を同相および時間同期に維持できる、別の種類の制御メッセージを送信することによって達成される。
【００４３】
いわゆるアイドル・モードにおいては、加入者ユニットは同期化「ハートビート」信号、パイロット信号またはメッセージを、逆方向リンク・メンテナンス５３チャネル上で、加入者ユニットが基地局との同期を維持できさえすればよいデータ・レートで送信する。この信号の持続時間は、チャネルがさらに要求される可能性のある最大遅延に基づいて、基地局の受信機のコード位相固定回路（code phase locking circuit）のキャプチャまたはロッキング・レンジ（locking range）を含むいくつかの要因を考慮することによって決定されるか、要求される電力制御速度によって決定されるか、もしくは要求表示を送信するのに必要とされる速度によって決定されるか、またはこれらの組み合わせによって決定される。
【００４４】
順方向リンク４０および逆方向リンク５０はさらに、フィールド・ユニット２４がアクティブ・モードにあるとき、無線メッセージの伝送に用いるデータ・トラフィック・チャネルを備える。データ・トラフィック・チャネルは、アクセス端末１２がデータを送信または受信するときに、基地局２０によりアクセス端末１２に割当てられる。以下に詳細に述べるように、データ伝送状態は、アクセス端末１２にデータ・トラフィック・チャネルが割当られているか否かを示す。データ伝送状態がアクティブである場合、同期化メッセージまたは信号が、時間追跡および電力制御に加えて、データ・トラフィック・チャネル上で伝送されるメッセージに対する位相基準を提供する。
【００４５】
しかし、時間追跡同期および電力制御のためのみに使用される同期化メッセージまたは信号は、アクティブ・データ伝送状態の間に位相基準を提供するのに用いられる、同期化メッセージまたは信号ほどの大きい電力を必要としない。したがって、同期化メッセージまたは信号はアイドル・データ伝送状態では、低電力レベルで送信できる。追加電力が、位相基準に対して使用される場合に、同期化メッセージまたは信号に対して提供される。
【００４６】
したがって、同期化メッセージは、アイドル・データ伝送状態では、アクティブ・データ伝送状態に比べて低電力レベルで送信される。図２は、メンテナンス・チャネル５３を用いて同期化メッセージおよび／または信号を送信する方法の１つの可能な具体化を示す図である。この実施形態では、アイドル（データ・オフ）・データ伝送状態６３の間、同期化メッセージおよび／または信号はゲーティング・レートに従ってゲート制御方式で送信される。1/4のゲーティング・レートが代表例として示されており、別のゲーティング・レートを用いることもできる。アクティブ（データ・オン）伝送状態６５では、同期化メッセージおよび／または信号は連続的に送信される。ゲーティング期間に対するこの制御方式は、CDMA2000のようなシステムで使用される。
【００４７】
本発明の特定の別の好ましい実施形態においては、メンテナンス・チャネル５３をタイム・スロットに分割することにより、チャネルを複数ユーザで共用できるようにする。図３は、同期化信号をこの方法で、タイム・スロットに分配する機能を示す図である。図は、このようにタイム・スロットに分割された逆方向チャネルの１つを示し、これはI-CDMAシステムで使用される。ここで、26msデータ・フレームが128のスロット７０に分割されている。各スロットは、最大128のフィールド・ユニット２４の１つに固有に割当てられる。
【００４８】
この実施形態においては、計算により、いずれのユーザがいずれのタイム・スロットに割当てられるかを決定する。詳細には、図４に示すとおり、ユーザ識別子６２および複数のスロット６４をモジュロ関数６０に入力して、ユーザ・スロット６６の番号を決定する。次に、得られたユーザ・スロット６６を用いて、フィールド・ユニット（ユーザ）２４を有効なタイム・スロットおよび／またはフレーム・オフセットに分配する。同一のモジュロ関数が、基地局２０およびフィールド・ユニット２４の両方で使用されることにより、基地局２０およびフィールド・ユニット２４が適正に連携して作動するようにする。計算されたユーザ・スロット６６を用いて、所定のフィールド・ユニット２４を、逆方向メンテナンス・チャネル上の特定のタイム・スロット７０に組み合わせる。
【００４９】
ユーザ識別子６２は、ユニットの製造番号、またはメディア・アクセス制御層識別子（MAC＿ID）のようなその他の番号に関連付けできる。全てのユーザ識別子６２が異なる限り、ユーザは有効なタイム・スロット間に等しく分配され、それにより、干渉が減少する。
【００５０】
しかし、ユーザが共通チャネル・コードを共有する、I-CDMAのようなシステムにおいては、複数の異なるユーザ２４は同一のタイム・スロット７０にマッピングされないように保証するように注意する必要がある。したがって、一般に、フィールド・ユニットがアイドル・モードに入るたびに、フィールド・ユニットに順序番号を割当てる必要がある。
【００５１】
CDMA2000のような別のシステムにおいては、フィールド・ユニット２４を異なる符号化チャネル上で同時に送信することができる。この場合、MAC＿IDのような大きく、「ランダムな」数を用いて、タイム・スロット７０を決定できる。
【００５２】
図５は、CDMA2000システムで使用される可能性のある、ゲート制御される逆方向リンク・チャネルの詳細な図である。CDMA2000においては、フィールド・ユニット２４は、信号トラフィックを均等に配分するために、ゲート・オン期間８０〜８３に配分される。CDMA2000はロング・コード・オフセットに基づいてユーザ２４を識別するので、同一のゲート・オンのスロット８０〜８３に割当てられた複数ユーザ２４を有することが問題を生じさせることはない。基地局２０の受信機は、ユーザのロング・コードを検出することによって、ユーザをそれぞれ識別できる。このような通信システム２２（例えば、CDMA2000）がゲート制御された逆方向データ・チャネルを使用する場合、各フィールド・ユニット２４も異なるゲーティング・レートを有することができる。
【００５３】
ここで、モジュロ関数６０で生成されるモジュロ・ユーザ・スロット番号６６を用いて、ゲート期間の１つを特定ユーザに割当てる。したがって、例えば、可能な４つのゲート・オン期間８０〜８３がある場合、その各々は対応する係数０，１，２、または３を有し、その係数に対し、任意のMAC＿IDまたは他の識別子が、オフセット期間８０〜８３の特定の１つに対応付けされる。この方法では、フィールド・ユニット２４はおおよそ均等にゲート・オン期間に割当てられる。図６は、この概念をより詳細に示す。フレーム・オフセット・逆方向リンク・データ・チャネルを用いる通信システム２２においては、計算されたユーザ・スロット６６を用いて、フレーム・オフセット９０を決定する。例えば、ユーザ１にはフレーム・オフセット90=0が割当てられ、一方、ユーザ２にはフレーム・オフセット=2が割当てられる。異なるフレーム・オフセットは、通信システム２２内の通信の間の干渉の低減を可能にする。
【００５４】
１つの好ましい実施形態においては、複数ユーザに対するメンテナンス・チャネル５３のデータは、複数のフレーム・オフセット９０全体に拡散され、これにより、メンテナンス信号データは低電力レベルで送信可能になる。ゲート制御トラフィック・チャネルに対してのような、別の実施形態においては、同様の方式を用いて利点を得ることができる。
【００５５】
先に簡単に述べたとおり、好ましくは、同期化メッセージは制御された電力レベルで伝送される。電力レベルは基地局２０によって管理され、電力制御メッセージによりアクセス端末１２に送信される。アクセス端末１２は、基地局により禁止された電力レベルで伝送することにより、応答する。基地局２０は、アクセス端末が伝送すべき電力レベルを示す目標の電力レベル（以下で述べる）を計算する。一般に、電力レベルは、デシベル（dBm）で示す実効放射電力で表されるが、別の測定基準を用いることもできる。
【００５６】
本発明の一実施形態においては、データ伝送状態がアクティブ（データ・オン）６５に遷移すると、電力レベル６７は増加し、同期化メッセージは位相基準に対しても使用可能になる。したがって、基地局はこれらデータ伝送状態のそれぞれに対して目標電力レベルを維持する。１つは、データ・オン伝送状態に相当するいわゆるアクティブ目標電力レベルであり、別の１つは、データ・オフ伝送状態に相当するいわゆるアイドル目標電力レベルである。
【００５７】
図７はこの概念をより詳細に示す。期間４６はデータ・オフ伝送状態に相当し、期間４８はデータ・オン伝送状態に相当する。電力レベル６７は同期化メッセージの電力レベルを示す。点線４７で示すアイドル目標電力レベルは、データ・オフ伝送状態の間に同期化メッセージが送信されるべき電力レベルを示す。点線４９で示すアクティブ目標電力レベルは、データ・オン伝送状態の間に同期化メッセージが送信されるべき電力レベルを示す。
【００５８】
この最終結果を得るために、基地局２０は、順方向リンク４０で基地局２０から送信される電力制御メッセージによって、アクセス端末２４から送信されるメッセージの伝送電力を管理する。これにより、アイドルおよびアクティブ目標電力レベル５１，５２を調整する。アクセス端末２４は、次に、アイドルおよびアクティブ目標電力レベル５１，５２を維持する。詳細には、アクセス端末２４は、データ伝送状態が変化してアクティブおよびアイドル伝送電力レベルの間で切替わる時を決定し、対応する電力レベルに従って伝送する。基地局２０はデータ伝送状態の変化を決定し（以下に述べる）、それに応じて電力制御メッセージを調整する。
【００５９】
データ伝送状態は、伝送がアクティブまたはアイドル電力レベルのいずれで実行されるかに影響を与えるが、別の要因もまた検知される電力レベルに影響を与える。アクセス端末２４から基地局２０までの距離、介在物体、他の発生源からの干渉、および他の要因すべてが、無線メッセージの検知電力レベルに影響を与える可能性がある。したがって、基地局２０は、受信メッセージの電力レベルを示す受信信号品質を検査し、これにより電力制御メッセージを計算する。アクセス端末２４からのメッセージが低すぎる検知電力レベルで受信されている場合、基地局は高い電力レベルで伝送すべきことを示す電力制御メッセージを伝送する。同様に、アクセス端末２４からのメッセージが高すぎる検知電力レベルで受信される場合、基地局は低い電力レベルで伝送すべきことを示す電力制御メッセージを伝送する。このように、基地局は目標電力レベルに焦点を合わせて、アクセス端末から伝送されるメッセージの電力レベルを管理する。
【００６０】
したがって、アクセス端末２４がデータ伝送状態を変更すると、基地局は異なる電力レベルでメッセージを受信する。基地局は電力レベルの変化がデータ伝送状態の変化に起因するものであって、前述の他の要因に起因しないことを判断し、これによりアイドルおよびアクティブ電力レベルの計算を続行する。アクセス端末２４はまた、データ伝送状態を切り換えた後の所定の期間は電力制御メッセージを無視する。したがって、アクセス端末は、電力制御メッセージを送信してくる基地局２６には構わずに、アクティブおよびアイドル電力レベルの間を切り換えることができる。ただし、この電力制御メッセージは、他の点では電力が低減された同期化メッセージの伝送を阻む可能性がある。
【００６１】
図１を再度参照して、アクセス端末２４は、最初に、逆方向リンク・トラフィック・チャネル５２上を伝送される準備のできたデータが存在するか否かを判断する。データ伝送状態を設定するか維持するかのチェックが実行される。伝送を待つデータが存在しない場
合、アクセス端末２４はアイドルのデータ送信状態に入るかまたはアイドルのデータ伝送状態を維持する。伝送を待つデータが存在する場合、アクセス端末２４はアクティブのデータ伝送状態に入るかまたはアクティブのデータ伝送状態を維持する。
【００６２】
アイドル・データ伝送状態では、アクセス端末２４はメンテナンス・チャネル５３上の伝送電力レベルをアイドル目標電力レベルに設定する。次に、アクセス端末はアイドル状態メッセージのゲーティング・レートを確認する。アイドル・モードでは、前述のように、メッセージは、例えば1/4，1/2または1のようにゲート制御され、すなわち周期的に送信される。ゲーティング・レートは、次の同期化メッセージを送信する前の周期的遅延を発生させる。
【００６３】
アクティブ・データ伝送状態では、アクセス端末２４は、伝送電力レベルをアクティブ目標電力レベルに設定する。次に、アクセス端末はメッセージを連続するように、つまりゲート制御せずに設定する。
【００６４】
次に、アクセス端末２４は同期化メッセージまたは信号を基地局２０に送信する。基地
判断されたデータ伝送状態を検査するためにチェックを実行する。データ伝送状態がアイドルである場合、基地局は新しいアイドル目標電力レベルを計算または維持する。データ伝送状態がアクティブである場合、基地局は新しいアクティブ目標電力レベルを計算する。次に、基地局２０は計算した目標電力レベルを示す電力制御メッセージをアクセス端末２４に送信する。
【００６５】
アクセス端末２４は、新しい目標電力レベルを含む電力制御メッセージを受信する。次に、アクセス端末２４は、送信の準備がされたデータがトラフィック・チャネル上に存在する場合、ゲーティング・レートに従って次の同期化メッセージまたは信号を送信する時を判断し、前の判断ステップへ制御を戻す。ゲート制御方式では、アクセス端末２４は、ゲーティング・レートに従って周期的に同期化メッセージまたは信号を送信する。したがって、図３の上部に示すように、アクセス端末２４は、各経過時間である1.25msの電力制御グループ期間を１つ以上の間待機し、その後に次の同期化メッセージまたは信号を送信する。一方、アクティブ・データ伝送状態では、図２に示すように、同期化メッセージまたは信号は連続的に送信される。
【００６６】
基地局２０はアクセス端末２４から同期化メッセージまたは信号を受信する。基地局は、アクセス端末２４のデータ送信状態を判断するのに使用する測定基準を判断する。アクセス端末がデータ伝送状態をアクティブとアイドルの間で切換えるため、基地局は、同期化メッセージまたは信号を受信すると、そのメッセージまたは信号から現在のデータ伝送状態を決定する。それに応じて、次に、基地局２０は電力制御メッセージに反映される目標電力レベルの設定を試みる。
【００６７】
基地局２０は同期化メッセージまたは信号の受信品質レベルを検査して、このメッセージまたは信号が送信された電力レベル、およびこれによりアイドルまたはアクティブのいずれのデータ伝送状態であるかを判断する。前述のとおり、アクセス端末２４は、データ伝送状態に応じて、アイドルまたはアクティブ電力レベルのいずれかで伝送する。しかし、基地局２０は、目標電力レベルを調整して、アクセス端末伝送が基地局２０で均一に受信されるようにする。したがって、基地局２０はリンク品質測定基準に基づいて伝送品質を判断する。受信品質レベルはアクセス端末２４によって使用される伝送電力に加えて他の要因、例えば、雑音、干渉、反射などの影響を受ける可能性があるため、別の測定基準を用いて、受信信号品質を評価し、送信電力レベルを判断することもできる。
【００６８】
代わりに、基地局は周期間隔に従って、個別のデータ伝送状態表示を受信することができる。この所定の間隔はゲーティング・レートに従ってもよく、または以下に述べるように、基地局とアクセス端末によって取り決められた所定の間隔に従うこともできる。
【００６９】
基地局２０はまた、同期化メッセージに組み込まれたデータ伝送状態を受信できる。同期化メッセージに組み込まれた検出可能な信号は基地局で検出され、これを使用して、基地局において、データ伝送状態および関連する目標電力制御レベルを設定する。別の実施形態においては、基地局は物理層状態変化を用いて、データ伝送状態を判断する。物理層状態変化遷移は同期化メッセージ内の信号によって表される。基地局は、以下に述べるとおり、物理層状態変化を検出し、これにより、データ伝送状態を設定する。
【００７０】
別の実施形態では、他の方法を用いて、基地局２０でデータ伝送状態の変化を検出できる。したがって、基地局２０は同期化メッセージまたは信号からデータ伝送状態を判断でき、これにより基地局自体の指標を設定する。目標電力レベルの判断にこの指標を使用して、電力制御メッセージを設定する。目標電力レベルに影響を与える他の要因には、受信電力レベルに加えて、Ｃ／Ｉ（搬送波対干渉）比またはＳＮＲ（信号対雑音比）が挙げられる。アクセス端末２４におけるアイドルまたはアクティブのデータ伝送状態に応じて、目標電力レベルが判断されると、制御は前のデータ伝送状態の判断ステップに戻る。
【００７１】
図８は、電力制御設定値を２つの異なるレベルに維持するために、基地局２０とフィールド・ユニット２４の間に実現されたこの電力設定値制御ループを示す。一般に、各設定値は２つの別々の信号方式にそれぞれ対応付けられる。例えば、第１パイロット設定値１００はパイロット・チャネルに対応づけられ、第２ゲート制御パイロット設定値１１０はゲート制御パイロット・チャネルに対応付けられる。フィールド・ユニット２４または基地局２０は、フィールド・ユニット２４が現在送信しているチャネルに応じて、パイロット設定値１００またはゲート制御パイロット設定値１１０の値のいずれかを選択する。これらの値はＢＴＳ２０からフィールド・ユニット２４に提供されるか、またはＢＴＳ２０により提供されるパラメータからフィールド・ユニット２４によって判断される。これらチャネルをアクティブにする前に、例えば、パイロット設定値またはゲート制御パイロット設定値がアクセス・チャネルまたはページング・チャネル上でＢＴＳ２０からフィールド・ユニットに提供され、その後、フィールド・ユニットは、コール・セットアップの間のような、アクティブ・モードに入ることができる。これらの値は、基地局のアンテナ、受信機（検出器）１５０、フィルタ１５２、およびＡ／Ｄコンバータ１５４を通してＢＴＳ２０で得られる測定値から導き出される。Ａ／Ｄコンバータ１５４により提供される値は一般に、ミリボルトを基準にするデシベル（dBm）表に当てはめられ、受信電力測定値が得られる。別の実施形態では、信号対雑音（ＳＮＲ）または搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）を用いて、逆方向リンク電力を制御する。次に測定値は、フィールド・ユニット２４が伝送するモードに従って、２つの設定値１００または１１０の一方と比較される。１つの好ましい実施形態（CDMA2000）においては、比較は基地局２０においてなされる。別の好ましい実施形態（I-CDMA）においては、比較はフィールド・ユニット２４においてなされる。
【００７２】
１つの好ましい実施形態（CDMA2000）においては、測定値と設定値との比較の結果は、基地局２０内の積分器１２２に供給される。別の好ましい実施形態（I-CDMA）においては、測定値と設定値との比較の結果は、フィールド・ユニット２４内の積分器１２２に供給される。設定値レジスタから利得ブロック１２０への経路および積分器１２２からｄＢ−電圧表１２８までの経路に接続された切換器１１８および１２４が、特定のアクティブ・チャネルに応じて選択される。切換器１２４および１１８が同時に切換えられる場合（基地局２０およびフィールド・ユニット２４の両方が状態変化を認識する場合）、積分器１２２は現在の伝送を維持するのに必要な電力レベルの増減の影響を受けない。dB−電圧表１２８は、積分器１２２により保持される積算誤差信号（integrated error signal）を、Ｄ／Ａコンバータ１３０に供給できる電圧値に変換する。パイロット・チャネルまたはゲート制御パイロット・チャネルのそれぞれに供給される信号に対応する伝送波形が、波形発生器１３２により生成される。次に、これら信号は、複合の同相（Ｉ）および直交（Ｑ）変調器１３４に供給され、さらに可変利得増幅器１４０への入力信号として提供される。可変利得増幅器の利得設定は、ＤＡＣ１３０により与えられる。次に、結果として得られる利得制御信号は出力電力増幅器１４２に供給され、その後フィールド・ユニット・アンテナに供給される。
【００７３】
この方法においては、異なる電力レベル設置値を異なるチャネルに対応付けできる方法を見ることができる。例えば、設定値１００または１１０はそれぞれ、別の種類のチャネルに対応付けできる。
【００７４】
図９は、アイドル・モード・コネクションを維持する方法のフローチャートであり、識別子およびモジュロ関数を用いて、コード位相内のスロットまたはフレーム・オフセットを割当てる。スロットが割当てられると、フィールド・ユニット２４は信号を逆方向リンク上で伝送できる。3GPP2により公表された1xEV DV提案に記載されるようなシステムにおいては、順方向リンク上で共通のパケット・データ・チャネルを利用するアクティブ・ユーザごとに固有のＩＤが存在する。これらはMAC＿IDと呼ばれる。
【００７５】
本発明の１つの実施形態は、フィールド・ユニットに割当てられるMAC＿IDを用いて、制御保持ゲート制御モードの間フィールド・ユニット２４（ユーザ）を逆方向リンク上の特定の時分割多重化（ＴＤＭ）スロットに「ハッシュ（hash）」する。MAC＿IDを用いて、ユーザがゲート制御モードに対して使用可能な有効タイム・スロットの１つまたは有効フレーム・オフセットの１つを選択する。ＢＴＳ２０は、フィールド・ユニットとＢＴＳ２０にコネクションが確立されるごとに、MAC＿IDを割当てできる。これらMAC＿IDは、フィールド・ユニットのコネクションが切断されるまで、通信セッションを通して使用できる。ＢＴＳ２０は全てにチャネル割当を制御するため、タイム・スロット割当などを認識している。
【００７６】
すべてのMAC＿IDは異なるため、ユーザはＴＤＭＡ方式で配信され、その結果干渉が低減する。フレーム・オフセットを用いて、セル・サイトとＰＳＴＮの間の音声回路のバックホール負荷を管理できる。フレーム・オフセットはまた、何人かのユーザの間のゲート・オン期間にオフセットを与えて、干渉を防止する効果も有する。本発明は、いずれのフィールド・ユニットをいずれのスロットに割当てるかの決定から、フレーム・オフセットの切離しを提供する。
【００７７】
各フィールド・ユニット２４には、固有でフィールド・ユニット２４を一意的に定められるMAC＿IDが割当てられる。MAC＿IDを利用し、これにモジュロ関数を適用することで、その結果をフレーム・オフセットまたはゲート・オンおよびゲート・オフする時間周期の定義のいずれかに使用することにより、フィールド・ユニット２４のユーザ間のＴＤＭ特性は保証される。モジュロは、いくつのＴＤＭスロットまたはフレーム・オフセットが確定されているかに基づいて決定される。モジュロ関数の結果は、すべての伝送に使用でき、すなわち、アイドル（パイロット伝送）、オーバーヘッド信号を有する伝送、またはユーザ・ペイロード伝送に使用できる。異なるモジュロ関数が、フィールド・ユニットのゲーティング・レートに応じて異なるフィールド・ユニット２４に適用される。一般に、MAC＿IDの割当は、逆方向リンク上のＴＤＭ効果に関してなされる。MAC＿IDは、順番に割当てられるか、各スロットの占有数の生成に基づくか、または最少の占有モジュロ状態への追加を得るために常に次のMAC＿IDが割当てられるかである。MAC＿IDは周期的に再割当てされて、ＴＤＭスロットに対するユーザのピーク数を最少にして少数のユーザにすることができる。
【００７８】
例えば、システムに５つのフィールド・ユニットを有する、４のゲート（1/4のゲーティング・レート）の（CDMA2000におけるような）システムを仮定する。ユーザ１はMAC＿ID１を割当てられ、その結果、ユーザ１は１ Ｍｏｄ ４＝１で確定されるゲート・オン期間（またはフレーム・オフセット）を割当てられる。ユーザ２，３および４はそれぞれ、MAC＿ID２，３および４を割当てられる。ユーザ５は５ ｍｏｄ ４＝１、すなわち第１フィールド・ユニット２４と同一のフレーム・オフセットを得る。このように、時間全体にわたり、フィールド・ユニット２４は均一に分配されて、空きのスロット数が、空きのスロットを得るために競う全てのフィールド・ユニット２４に均等に分配される傾向になるようにする。基地局２０の受信機部分で同様の方法を使用し、いずれのフィールド・ユニット２４がいずれの特定タイム・スロットで伝送されるかを決定する。
【００７９】
図９のフローチャートに示すとおり、遠隔（移動）またはいわゆるフィールド・ユニット（ＳＵ）とＢＴＳとの間のアイドル・モード・コネクションを維持する方法を、ステップ４０２に示す、特定のＳＵに対応する識別子（例えば、MAC＿ID）を決定することを含む。識別子は固有であり、そのＳＵを一意に定められる。ステップ４０４では、モジュロ関数を識別子に適用し、その結果を用いて、フレーム・オフセットを計算するか、またはいずれの時間周期がゲート・オンでいずれの時間周期がゲート・オフ（スロット）かの確定を行い、ステップ４０６に示すように、メッセージを送信するときに、共有チャネルの各ユーザ間での時分割（ＴＤＭ）特性を保証する。
【００８０】
図１０は、電力レベルを調整するために、明示的状態変化を要求して、検出することにより、アイドル・モード・コネクションを維持する方法のフローチャートである。状態変化の検出により、状態に応じて異なるレベルの電力制御目標に調整することができる。例えば、フィールド・ユニット２４はＣ／Ｉビット（オーバーヘッド）またはユーザ・データ・ペイロードのようなデータが存在するときは、パイロット・チャネル上で、高電力レベルで伝送し、データが存在しないときは逆である、ことが望ましい。これにより、データが通過しないときに、逆方向リンク上でのフィールド・ユニット２４間の干渉を低減できる。このように、受信データを常に検出してＢＴＳにおける電力レベル目標を切り換えるのではなく、本発明は最初に物理層状態変化の信号を送り、その後、電力制御目標を切り換える。
【００８１】
状態変化の信号伝達および検出は、層１（Ｌ１）または層２（Ｌ２）の信号伝達を含む、任意の便利な方法で実行できる。先に簡単に述べたとおり、一定の無線データ・システムは少なくとも２つの主要な伝送状態、すなわちアクティブおよびアイドルを有する。CDMA2000は、逆方向リンク上に、アクティブ、制御保持、および休止を含むいくつかのＭＡＣ状態を有する。状態間の遷移はネットワーク標準で定義された特定信号を用いて実行される。I-CDMAシステムにおいては、状態は、アクティブ、スタンバイ、およびアイドルである。これらの状態は、ＣＤＭＡにおける遷移が層２信号伝達（メッセージを使用する）を用いて実行されるのに対して、I-CDMAにおいては、遷移の一部が物理層信号伝達（層１）によって要求されることを除いて、ほぼ類似する。物理層信号伝達は、例えば、各メンテナンス・チャネル・タイム・スロットにおいて「ハードビート」または「要求を伴うハートビート」を送信することによる。
【００８２】
図１０に示す実施形態においては、アクティブになる状態変化は明示的に信号伝達される。この信号伝達は、「要求を伴うハートビート」または別の方法（例えば、上述のようにパイロット信号のゲート制御されたモードからゲート制御されないモードに移ること）を用いることを基本として物理層においてなされるか、または、変調されたメッセージ（層２）として送信される。
【００８３】
この場合、電力制御目標値は制御保持状態とアクティブ状態とでは異なる。目標値は、データ・ペイロードの存在または存在の可能性により変化するが、データそのものを検出する必要がない。状態変化の表示のみが信号伝達から検出され、電力制御目標値の変化を表す。この場合、データはこの新しい制御保持状態では送信されず、状態変化時に、信号伝達および可能なペイロード・データが送信される。したがって、電力制御目標値はＢＴＳで異なる。
【００８４】
本発明の好ましい実施形態では、ステップ５０２に示すとおり、状態変化が必要とされるか否かを判断する。次のステップ５０４では、フィールド・ユニット２４は物理層における状態変化の要求の表示（例えば、要求を伴うハートビートまたはゲート制御からゲート制御されないパイロットなど）を伝送する。ステップ５０６では、この状態変化は、物理層表示を検出することにより、検出される。ペイロードなしすなわち信号伝達を運んでいる状態から、ペイロードすなわち信号を運んでいる状態に変化すると、ステップ５０８に示すとおり、電力制御目標値はＢＴＳ２０で変化する。状態を変更するためにオーバーヘッド要求が検出され、状態をペイロードなしの信号を運んでいる状態からペイロードありの信号を運んでいる状態に変更すると、ＢＴＳ２０において電力制御目標値が変化する。
【００８５】
したがって、本発明により、ゲーティング期間の間にＢＴＳ２０により維持される電力制御設定値が変更可能になり、その結果、フィールド・ユニット２４の出力電力は、トラフィック・チャネルを単にオフに調整するよりもさらに減少する。
【００８６】
図１１は、所定の間隔を用いて、調整された電力レベルでメンテナンス・データを伝送する、アイドル・モード・コネクションを維持する方法のフローチャートである。前述のように、提案された1xEV DVシステムにおいては、制御保持状態の間に、特定の信号が周期的に送信される場合がある。これは周期的で所定の副次状態変化と定義される。制御保持モードのこのような副次状態の１つは、例えば、固定間隔で周期的に送信される、伝送の搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）情報（または他の信号）を含む。この間隔は、電力制御およびパイロット伝送レートに比べて低速ではあるが、事前に知られている。例えば、全部で４つのパイロット伝送の内の１つはＣ／Ｉ情報を含むと定義できる。この場合、他の無信号の副次状態の間、パイロット電力を自動的に低下させるのは有利である。
【００８７】
フローチャートに示すとおり、第１状態６０２においては、副次状態変化ｉｄの所定の間隔を求める。次にステップ６０４に示すとおり、この間隔はフィールド・ユニット２４および基地局２０の両方に通信される。これは、移動ユニットと基地局ＢＴＳの間で事前に取り決められ、同意および調整された条件として、またはメッセージ交換により、起こる。次にステップ６０６において、ＢＴＳは、Ｃ／Ｉオン期間に対する非Ｃ／Ｉ期間の間に、電力制御目標値を変更し、これにより電力制御ビットを生成する。次にステップ６０８に示すとおり、メッセージは調整された電力レベルで伝送される。さらに、ステップ６１０のとおり、基準信号品質レベルが調整された電力レベルで伝送されるメッセージに応答して調整される。
【００８８】
この方法すべての必要事項は、信号オン期間と信号オフ期間の間の電力伝送ステップがフィールド・ユニットおよびＢＴＳの両方で認識されているという、特定の前提同意である。この方法においては、フィールド・ユニット２４およびＢＴＳ２０は、周期的および相互同意の動的目標値を決定できる。次に、電力制御グループまたは周期的間隔におけるステップにより、フィールド・ユニット２４が「オン」期間中にそのパイロット電力伝送を自動的に増加する。
【００８９】
したがって、このような周期的間隔は、オーバーヘッドまたはユーザ・ペイロード・データが伝送されない時間中に発生する。周期的間隔は一般に、1（無し），2，1/4，1/16等のような電力制御グループの増加に分類されるが、ＢＴＳ２０およびフィールド・ユニット２４により同意される任意の所定の間隔にもできる。
【００９０】
調整は一般に、電力制御メッセージに添付されるハートビート信号にカプセル化されるような、ＢＴＳとフィールド・ユニットの間のメッセージ形式か、または別個のメッセージである。当業者には、ＢＴＳとフィールド・ユニットの間の調整を維持する別の機構が実現可能である。このような機構は所定のサイクルを可能にし、所定の間隔で同意の間、フィールド・ユニットは追加の電力レベルで伝送し、固定ステップに従って、ＢＴＳは比例して目標電力制御レベルを増加し、この間隔の間の同期化を維持する。
【００９１】
特定の逆方向リンク・チャネルの種類に対する電力制御目標値は、現在使用しているチャネルに基づき変更できる。逆方向リンク・パイロットをＣ／Ｉ信号送出に用いる場合、電力は増加できる。また、逆方向リンク・パイロットをＢＴＳ２０とのタイミングおよび電力制御の維持のみに用いる場合、電力は減少できる。
【００９２】
所定の副次状態間隔のようなパラメータがいくつかの異なる方法で制御される（ステップ６０４）。CDMA2000においては、ネゴシエーションが一般に、コール・セットアップまたは任意選択のサービスの間のいずれかで発生し、ゲート制御期間、信号伝達期間等において、ＢＴＳ２０およびフィールド・ユニット２４が動的電力制御ステップを処理する方法を決定する。一般にフィールド・ユニット２４は送信容量のリストをＢＴＳ２０に送り、ＢＴＳ２０はそのリストの実行可能性を検討し、最低限の共通一般水準をフィールド・ユニット２４に送り返す。他のパラメータは、ＢＴＳにより同期化およびページング・チャネル上でブロードキャストされる。フィールド・ユニット２４はこれらパラメータを用いて、ＢＴＳと情報を交換する方法を決定する。
【００９３】
前述の実施形態は、説明したとおり、アイドルおよびアクティブの２つの電力制御レベルを含む。しかし、フィールド・ユニット２４と基地局２０の間に、複数の電力レベルしきい値を維持することもできる。したがって、本発明を用いることにより、各レベルで使用される信号伝送容量レベルに応じて、複数レベルのスタンバイすなわちアイドル状態を実現でき、これにより、干渉を最少にし、アクセス端末２４と基地局２０の間の同期化を維持する。
【００９４】
当業者には、本明細書で定義した同期化メッセージ電力制御のシステムおよび方法を、多くの形式の無線デバイスに適用できることが容易に理解されるであろう。これらの形式には、ａ）ＲＯＭデバイスのような書込み不可能な記憶媒体に永久に格納された情報、ｂ）フロッピー（登録商標）・ディスク、磁気テープ、ＣＤ、ＲＡＭデバイス、ならびに他の磁気的および光学的媒体などの書込み可能な記憶媒体に変更可能に格納された情報、またはｃ）例えばベースバンド信号方式もしくはブロードバンド信号方式を利用して、インターネットもしくは電話モデム回線などの電子ネットワークにおけるような、通信媒体を介してコンピュータに伝送される情報、が含まれるが、これに限定されるものではない。動作および方法は、プロセッサで実行可能なソフトウェアにおいて、または搬送波に埋め込まれた命令セットとして実現できる。代わりに、動作および方法は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、自動機械、コントローラもしくは他のハードウェア構成要素（ハードウェア装置）、またはハードウェア、ソフトウェアおよびファームウェア構成要素の組合せのような、ハードウェア構成要素を全体または一部に使用して具体化できる。
【００９５】
本発明を好ましい実施形態により図示し、説明してきたが、当業者には、添付の特許請求項に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、形態または細部に各種の変更を加えるのが可能であることは理解されるであろう。
【符号の説明】
【００９６】
１０  無線符号分割多重アクセス通信システム
２０  受信基地局
２４  フィールド・ユニット
５０  逆方向リンク
【図１】
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【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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