(57)【要約】      （修正有）【課題】cdma2000の無線通信ネットワークにおける逆方向リンクの通信のための利得表を変更する。【解決手段】所与のフレームエラーレート（frame error rate, FER）およびデータレートについて移動局の速度を推定するステップ１０２、１０６と、推定速度に基づいて３つの利得の選択肢を用意して、逆方向リンクの伝送電力レベルを特定するステップ１０４、１０８、１１０とを含む。速度推定は、レベル交差技術、共分散概算技術、またはドップラスペクトル推定技術を使用して行なう。【選択図】図２
2011130467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワーク内の移動局の伝送電力レベルを変更する方法であって、
移動局の速度を推定するステップと、
推定速度に基づいて移動局の伝送電力レベルを変更するステップとを含む方法。
【請求項２】
インフラストラクチャ要素内の利得表を変更するステップをさらに含み、利得表には移動局の伝送電力レベルを特定するのに使用する利得が含まれている請求項１記載の方法。
【請求項３】
推定ステップは、レベル交差技術で速度を推定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
レベル交差技術がゼロ交差技術である請求項３記載の方法。
【請求項５】
平均電力レベルを推定して、１秒当りのレベル交差回数を判断するステップをさらに含む請求項３記載の方法。
【請求項６】
推定ステップが、キャリア信号周波数、１秒当りのレベル交差回数、および定数ｅを乗算して積を生成するステップと、積を２πの平方根で除算して、推定速度を生成するステップとを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
推定ステップが、共分散概算技術で速度を推定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
推定ステップが、次に示す式、すなわち、
【数１】
2011130467.tif 000010
にしたがって速度を推定することを含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
信号のエネルギーレベルを推定するステップをさらに含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
無線通信ネットワーク内のインフラストラクチャ要素であって、
無線通信ネットワーク内の移動局の速度を推定する手段と、
推定速度に基づいて移動局の伝送電力レベルを変更する手段とを含むインフラストラクチャ要素。
【請求項１１】
無線通信ネットワーク内のインフラストラクチャ要素であって、
プロセッサと、
プロセッサに接続されたプロセッサ可読記憶媒体であって、プロセッサによって実行可能な命令の組として、無線通信ネットワーク内の移動局の速度を推定し、推定速度に基づいて移動局の伝送電力レベルを変更する命令の組を含んでいるプロセッサ可読記憶媒体とを含むインフラストラクチャ要素。
【請求項１２】
命令の組はさらに、プロセッサによって実行可能であって、インフラストラクチャ要素内の利得表を変更することであり、利得表には移動局の伝送電力レベルを特定するのに使用する利得が含まれている請求項１１記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１３】
命令の組はさらに、プロセッサによって実行可能であって、レベル交差技術で速度を推定することである請求項１１記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１４】
レベル交差技術がゼロ交差技術である請求項１３記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１５】
命令の組はさらに、プロセッサによって実行可能であって、平均電力レベルを推定して、１秒当りのゼロ交差回数を判断することである請求項１３記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１６】
命令の組はさらに、プロセッサによって実行可能であって、キャリア信号周波数、１秒当りのレベル交差回数、および定数ｅを乗算して積を生成し、積を２πの平方根で除算して推定速度を生成することである請求項１５記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１７】
命令の組はさらに、プロセッサによって実行可能であって、共分散概算技術で速度を推定することである請求項１１記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１８】
命令の組はさらに、プロセッサによって実行可能であって、次に示す式、すなわち、
【数２】
2011130467.tif 000011
にしたがって速度を推定することを含む請求項１７記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１９】
命令の組はさらに、プロセッサによって実行可能であって、信号のエネルギーレベルを推定することである請求項１８記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項２０】
無線通信ネットワーク内のインフラストラクチャ要素であって、
無線通信ネットワーク内の移動局の速度を推定するように構成された速度推定モジュールと、
速度推定モジュールに接続され、かつ推定速度に基づいてインフラストラクチャ要素内の利得表を変更するように構成された利得表変更モジュールであって、利得表には、移動局の伝送電力レベルを変更するのに使用する利得が含まれている利得表変更モジュールとを含むインフラストラクチャ要素。
【請求項２１】
速度推定モジュールはさらに、レベル交差技術で速度を推定するように構成されている請求項２０記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項２２】
レベル交差技術がゼロ交差技術である請求項２１記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項２３】
推定モジュールはさらに、平均電力レベルを推定して、１秒当りのゼロ交差回数を判断するように構成されている請求項２１記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項２４】
速度推定モジュールはさらに、キャリア信号周波数、１秒当りのレベル交差回数、および定数ｅを乗算して積を生成し、積を２πの平方根で除算して、推定速度を生成するようにされている請求項２３記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項２５】
速度推定モジュールはさらに、共分散概算技術で速度を推定するようにされている請求項２０記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項２６】
速度推定モジュールはさらに、次に示す式、すなわち、
【数３】
2011130467.tif 000012
にしたがって速度を推定することを含む請求項２５記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項２７】
速度推定モジュールはさらに、信号のエネルギーレベルを推定するように構成されている請求項２６記載のインフラストラクチャ要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね通信の分野に関し、とくに無線通信ネットワーク内の移動局の利得表を作成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の分野には、例えばコードレス電話、ページング、無線ローカルループ、パーソナルディジタルアシスタント（personal digital assistant, PDA）、インターネット電話通信（Internet telephony）、衛星通信システムを含む多くの応用がある。とくに重要な応用は、移動加入者のためのセルラ電話システムである。（本明細書で使用されているように、“セルラ（cellular）”システムという用語には、セルラおよびパーソナル通信サービス（personal communication services, PCS）の周波数を含む。）このようなセルラ電話システムのために種々の空中インターフェイス（over-the-air interface）、例えば周波数分割多重アクセス（frequency division multiple access, FDMA）、時分割多重アクセス（time division multiple access, TDMA）、および符号分割多重アクセス（code division multiple access, CDMA）が開発された。これらとの接続については、種々の国内の、または国際的な標準規格、例えばＡＭＰＳ（Advanced Mobile Phone Service）、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile）、ＩＳ−９５（Interim Standard 95）が設定されている。とくに、ＩＳ−９５、およびそれに派生する標準規格、すなわちＩＳ−９５Ａ、ＩＳ−９５Ｂ、ＡＮＳＩ  Ｊ−ＳＴＤ−００８、データのための提案された高データレートシステム、などは（本明細書ではまとめてＩＳ−９５と呼ばれることが多いが）、米国電気通信工業会（Telecommunication Industry Association, TIA）および他の周知の標準規格設定機関によって公布されている。
【０００３】
ＩＳ−９５の標準規格の使用にしたがって構成されたセルラ電話システムは、ＣＤＭＡ信号処理技術を採用して、非常に効率的で丈夫な（robust）セルラ電話サービスを提供している。実質的にＩＳ−９５の標準規格の使用にしたがって構成されたセルラ電話システムは、例えば米国特許第5,103,459号および第4,901,307号に記載されており、これらは本発明の譲受人に譲渡され、本明細書では参考文献として全面的に取り上げている。ＣＤＭＡシステムでは、空中の電力制御は極めて重要な問題である。ＣＤＭＡシステムにおける電力制御の方法は、例えば米国特許第5,056,109号に記載されており、これは本発明の譲受人に譲渡され、本明細書では参考文献として全面的に取り上げている。
【０００４】
ＣＤＭＡの空中インターフェイスを使用することによる主な恩恵は、通信が同じ無線周波数（radio frequency, RF）バンド上で行われることである。例えば、所与のセルラ電話システム内の各移動加入者ユニット（例えば、セルラ電話、パーソナルディジタルアシスタント（personal digital assistant, PDA）、セルラ電話に接続されたラップトップ、ハンドフリーの自動車用キット、など）は、逆方向リンク信号を同じ１．２５メガヘルツの無線周波数スペクトル上で送ることによって同じ基地局と通信することができる。同様に、このようなシステム内の各基地局は、別の１．２５メガヘルツの無線周波数上で順方向リンク信号を送ることによって移動ユニットと通信することができる。同じ無線周波数スペクトルで信号を送ることにより、セルラ電話システムにおける周波数の再使用が増加したり、２以上の基地局間でソフトなハンドオフを行うことができるといった種々の恩恵が生まれる。周波数の再使用が増加したことにより、所与のスペクトル量でより多数の呼を行うことができる。ソフトなハンドオフは、２以上の基地局の有効範囲（coverage area）から移動局を遷移する丈夫な方法であり、この方法は２つの基地局と同時にインターフェイスすることを含む。対照的に、ハードなハンドオフは、第１の基地局とのインターフェイスを終了してから、第２の基地局とインターフェイスを設定することを意味する。ソフトなハンドオフを行う方法は、例えば米国特許第5,267,261号に記載されており、これは本発明の譲受人に譲渡され、本明細書では参考文献として全面的に取り上げている。
【０００５】
従来のセルラ電話システムでは、公衆交換電話ネットワーク（public switched telephone network, PSTN）（通常は、電話会社）および移動スイッチングセンタ（mobile switching center, MSC）は、標準のＥ１および／またはＴ１の電話回線（以下では、Ｅ１／Ｔ１回線と呼ぶ）によって移動局制御装置（base station controllers, BSC）と通信する。ＢＳＣは、基地局トランシーバサブシステム（base station transceiver subsystem, BTS）（基地局またはセルサイトとも呼ばれる）と、およびＢＳＣ間で、Ｅ１／Ｔ１回線を含む迂回中継（backhaul）によって通信する。ＢＴＳは、空中で送られるＲＦ信号を介して移動ユニットと通信する。
【０００６】
容量を増加するために、国際電気通信連合（International Telecommunication Union）は、無線通信チャンネル上で高レートのデータおよび高品質の音声サービスを提供する提案された方法の提出を最近要求した。この提案には、いわゆる“第３世代（third generation）”または“３Ｇ”システムが記載されている。提出の例としては、ＴＩＡから発行されたcdma2000 ITU-R Radio Transmission Technology(RTT) Candidate Submission（以下ではcdma2000と呼ぶ）がある。cdma2000の標準規格は、IS-2000の草案（draft version）に与えられており、これはＴＩＡによって承認されている。cdma2000の提案は、ＩＳ−９５のシステムと多くの点で互換性がある。
【０００７】
提案されたcdma2000システムがＩＳ−９５システムと異なる１つの重要な点は、cdma2000の提案では、逆方向リンクのトラヒックチャンネル（すなわち、移動局から基地局への音声またはデータの伝達信号）がコヒーレントに復調されることである。したがって移動局における利得とパイロットチャンネルの電力レベルとについての表が各基地局に記憶されていて、基地局は、その基地局が通信している移動局のトラヒックチャンネルの電力レベルを特定できるようにしている。この表には、ビット秒（bits per second, bps）のデータレート、目標のフレームエラーレート（target frame error rate, FER）（一般的に１または５パーセント）、移動局によって使用される順方向エラー補正コーディングのタイプ（重畳コーディングまたは超高速コーディング）、フレーム長（基本トラヒックチャンネルは２０ミリ秒、補助チャンネルは５ミリ秒、２０ミリ秒、４０ミリ秒、または８０ミリ秒）の各組み合わせにおける、異なる利得およびパイロットレベルを含む。利得は、トラヒックチャンネルのレベル対パイロットチャンネルのレベルの比としてデシベルで表わされ、８倍される。文献（3rd Generation Partnership Project 2 "3GPP2", "Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems", 3GPP2 Document No. C.P0002-A,TIA PN-4694）に示されており、利得表の例は、TIA/EIA/IS-2000-2-A(Draft, edit version 30)、Table 2.1.2.3.3.2-1(Nov.19, 1999)として発行される。
【０００８】
所与の目標のＦＥＲにおいて、トラヒック対パイロットの比（利得）は、移動局の速度と共に変化する。提案されたcdma2000の提出では、所与のＦＥＲに必要なパイロット電力レベルにおけるトラヒック対パイロットの比は、３つの異なる可能な移動局速度（高速度（例えば、時速１２０キロメートル）、低速度（例えば、時速３０キロメートル）、並びに静止（例えば、追加のホワイトガウス雑音（additive white Gaussian noise, AWGN））について計算され、平均化される。生成された平均値は、利得表に記憶される。cdma2000の逆方向リンク（移動局対基地局の通信）は、所定のトラヒック対パイロットの比を使用する。多くの場合に、最良の場合における最適値は、選択された値より２ないし３デシベル（decibels, dB）低く、最適レベルで伝送が行われるときは、移動局に対する電力要求値を相当に変更して、容量の利得を与えることになる。しかしながら、そのレベルで伝送を行うために、移動局の速度を推定することが必要となる。したがって、移動局の推定速度に基づいて、より正確な利得を与えることが好都合になる。したがって、速度に依存するやり方で移動局の利得表を変更する方法が必要となる。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、速度に依存するやり方で移動局の利得表を変更する方法に関する。したがって、本発明の１つの態様では、無線通信ネットワーク内の移動局の伝送電力レベルを変更する方法が提供される。この方法は、移動局の速度を推定するステップと、推定速度に基づいて移動局の伝送電力レベルを変更するステップとを含むことが好都合である。
【００１０】
本発明の別の態様では、無線通信ネットワーク内のインフラストラクチャ要素（infrastructure element）が提供される。インフラストラクチャ要素は、無線通信ネットワーク内の移動局の速度を推定する手段と、推定速度に基づいて移動局の伝送電力レベルを変更する手段とを含むことが好都合である。
【００１１】
本発明の別の態様では、無線通信ネットワーク内のインフラストラクチャ要素が提供される。インフラストラクチャ要素は、プロセッサとプロセッサ可読記憶媒体とを含み、プロセッサ可読媒体は、プロセッサに接続されていて、かつプロセッサによって実行可能な命令の組を含み、無線通信ネットワーク内の移動局の速度を推定し、推定速度に基づいて移動局の伝送電力レベルを変更することが好都合である。
【００１２】
本発明の別の態様では、無線通信ネットワーク内のインフラストラクチャ要素が提供される。インフラストラクチャ要素は、無線通信ネットワーク内で移動局の速度を推定するように構成された速度推定モジュールと、速度推定モジュールへ接続され、かつ推定速度に基づいてインフラストラクチャ要素内の利得表を変更するように構成された利得表変更モジュールとを含み、利得表には移動局の伝送電力レベルを変更するのに使用する利得が含まれていることが好都合である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】無線通信ネットワークのブロック図。
【図２】利得表を更新するのに使用される方法を示すフローチャート。
【図３】真の最大ドップラーシフトの関数としての予測最大ドップラーシフトのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示したように、無線通信ネットワーク10は、概ね、複数の移動局または移動加入者ユニット12ａないし12ｄ、複数の基地局14ａないし14ｃ、基地局制御装置（base station controller, BSC）またはパケット制御機能16、移動局制御装置（mobile station controller, MSC）またはスイッチ18、パケットデータ供給ノード（packet data serving node, PDSN）またはインターネットワーキング機能（internetworking function, IWF）20、公衆交換電話ネットワーク（public switched telephone network, PSTN）22（通常は、電話会社）、およびインターネットプロトコル（Internet Protocol, IP）ネットワーク24（通常は、インターネット）を含む。簡潔にするために、４つの移動局12ａないし12ｄ、３つの基地局14ａないし14ｃ、１つのＢＳＣ16、１つのＭＳＣ18、および１つのＰＤＳＮ20が示されている。当業者には、移動局12、基地局14、ＢＳＣ16、ＭＳＣ18、およびＰＤＳＮ20の数は幾つであってもよいことが分かるであろう。
【００１５】
１つの実施形態では、無線通信ネットワーク10はパケットデータサービスネットワークである。移動局12ａないし12ｄはセルラ電話、すなわちＩＰベースのウエブブラウザアプリケーションを実行するラップトップコンピュータに接続されたセルラ電話か、関係するハンドフリーの自動車用キットを備えたセルラ電話か、またはＩＰベースのウエブブラウザのアプリケーションを実行するＰＤＡである。移動局12ａないし12ｄは、例えばEIA/TIA/IS-707の標準規格に記載されているような無線パケットデータプロトコルを実行するように構成されていることが好都合である。特定の実施形態では、移動局12ａないし12ｄはＩＰネットワーク24へ送られるＩＰパケットを生成し、ポイントーツウーポイントプロトコル（point-to-point protocol, PPP）を使用してＩＰパケットをフレーム内へカプセル化する。
【００１６】
１つの実施形態では、ＩＰネットワーク24はＰＤＳＮ20へ接続され、ＰＤＳＮ20はＭＳＣ18に接続され、ＭＳＣ18はＢＳＣ16およびＰＳＴＮ22へ接続され、ＢＳＣ16は基地局14ａないし14ｃへワイヤラインを介して接続され、例えばＥ１、Ｔ１、非同期転送モード（Asynchronous Transfer Mode, ATM）、ＩＰ、ＰＰＰ、フレームリレー、ＨＤＳＬ、ＡＤＳＬ、またはｘＤＳＬを含むいくつかの既知の通信プロトコルにしたがって音声パケットまたはデータパケット、あるいはこの両者を送るように構成されている。代わりの実施形態では、ＢＳＣ16はＰＤＳＮ20に直接に接続され、ＭＳＣ18はＰＤＳＮ20には接続されていない。１つの実施形態では、移動局12ａないし12ｄはＲＦインターフェイスによって基地局14ａないし14ｃと通信し、このＲＦインターフェイスは、上述の文献（3rd Generation Partnership Project 2 "3GPP2", "Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems", 3GPP2, Document No. C.P0002-A,TIA PN-4694）において規定されているものであり、これはTIA/EIA/IS-2000-2-A(Draft, edit version 30)(Nov.19, 1999)として発行され、ここでは参考文献として全面的に取り上げている。
【００１７】
無線通信ネットワーク10の通常の動作中は、基地局14ａないし14ｃは、電話呼、ウエブブラウジング、または他のデータ通信を行っている最中の種々の移動局12ａないし12ｄから、逆方向リンク信号の組を受信して復調する。所与の基地局14ａないし14ｃによって受信される各逆方向リンク信号は、基地局14ａないし14ｃ内で処理される。各基地局14ａないし14ｃは、順方向リンク信号の組を変調して、移動局12ａないし12ｄへ送ることによって、複数の移動局12ａないし12ｄと通信することができる。例えば、基地局14ａは、第１および第２の移動局12ａ、12ｂと同時に通信し、基地局14ｃは第３および第４の移動局12ｃ、12ｄと同時に通信する。生成されたパケットはＢＳＣ16へ送られ、ＢＳＣ16には呼資源の割当ておよび移動の管理機能が用意されており、この機能には、特定の移動局12ａないし12ｄへの呼を１つの基地局14ａないし14ｃから別の基地局14ａないし14ｃへソフトハンドオフするのを調整することが含まれている。例えば、移動局12ｃは、２つの基地局14ｂ、14ｃと同時に通信する。結果的に、移動局12ｃが基地局14ｃの１つから十分に離れるとき、呼は別の基地局14ｂへハンドオフされることになる。
【００１８】
従来の電話呼が送られるときは、ＢＳＣ16は受信したデータをＭＳＣ18へルート設定し、ＭＳＣ18はＰＳＴＮ22とのインターフェイスするための別のルート設定サービスを用意している。ＩＰネットワーク24へデータ呼を送るように、パケットベースで送るときは、ＭＳＣ18はデータパケットをＰＤＳＮ20へルート設定し、ＰＤＳＮ20はパケットをＩＰネットワーク24へ送る。その代わりに、ＢＳＣ16がパケットをＰＤＳＮ20へ直接にルート設定し、ＰＤＳＮ20がパケットをＩＰネットワーク24へ送ってもよい。
【００１９】
１つの実施形態では、移動局12ａないし12ｄについての利得およびパイロットチャンネルの電力レベルの表が各基地局14ａないし14ｃ内に記憶されていて、基地局14ａないし14ｃが、基地局14ａないし14ｃが通信している移動局12ａないし12ｄのトラヒックチャンネルの電力レベルを特定できるようにしている。表には、ビット秒（bits per second, bps）のデータレート、目標のフレームエラーレート（target frame error rate, FER）（一般的に１または５パーセント）、移動局によって使用される順方向エラー補正コーディングのタイプ（重畳コーディングまたは超高速コーディング）、フレーム長（基本トラヒックチャンネルは２０ミリ秒、補助チャンネルは５ミリ秒、２０ミリ秒、４０ミリ秒、または８０ミリ秒）の各組み合わせにおいて、３つの異なる組の利得およびパイロットレベルが含まれている。利得は、トラヒックチャンネルのレベル対パイロットチャンネルのレベルの比としてデシベルで表わされ、８倍される。３つの異なる組は、所与の移動局12の３つの異なる範囲の速度、すなわち静止（ＡＷＧＮ）（時速０キロメートル）、低速度（時速１ないし３０キロメートル）、および高速度（時速３０キロメートルを越える速度）に対応することが好都合である。別の実施形態では、速度範囲は、時速０キロメートル、時速１ないし６０キロメートル、および時速６０キロメートルを越える速度である。当業者は、速度範囲に対して適切な大きさをもつ任意の組が使用できることが分かるであろう。移動局12の速度は、別途記載するいくつかの方法にしたがって推定される。利得表内の利得の組は、定期的に変更されることが好都合である。特定の実施形態では、利得表のエントリは１０秒ごとに変更され、フレーム長は２０ミリ秒であり、利得表は５００フレームごとに変更される。
【００２０】
所与の利得目標のＦＥＲにおいて、トラヒック対パイロットの比（利得）は移動局12の速度に関して変化するので、移動局12の推定速度に基づいて、多数の利得を用意して、そこから選択することが好都合である。当業者には、速度範囲は、３つに制限されず、幾つでも使用できることが容易に分かるであろう。
【００２１】
１つの実施形態では、所与の移動局12について、逆方向リンクのパイロットチャンネル伝送電力Ｐは、１チップ当りのエネルギー（energy per chip）を他の移動局12ａないし12ｄからのインターフェイススペクトル密度で除算して、パイロットチャンネルのＥｃ／Ｉｏとして規定される。パイロットチャンネルの伝送電力は、１パーセントおよび５パーセントの目標のＦＥＲについて、およびビット秒の種々のデータレートについて利得表内に記憶されていて、この利得表は、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはフラッシュメモリで実行されるルックアップテーブル（lookup table, LUT）であることが好都合である。パイロットチャンネルの伝送電力は、次に示す式にしたがって求めることができる：
【数１】
2011130467.tif 000003
【００２２】
上述の式では、上述の提案に特定されているように、cdma2000システム10が１×システムである特定の実施形態にしたがって、１．２２８８メガヘルツのチップレートが使用される。その代わりに、同じく上述の提案に特定されているように、cdma2000システム10が３×システムであるときは、３倍のチップレート、すなわち３．６８６４メガヘルツが使用される。
【００２３】
１つの実施形態では、所与の移動局12について、逆方向リンクのトラヒックチャンネルの伝送電力Ｔは、トラヒックチャンネルごとにＥｃ／Ｉｏとして規定する。トラヒックチャンネルの伝送電力は、パイロットチャンネルの伝送電力を利得で乗算することによって求められる。特定の実施形態では、上述の提案に特定されているように、パイロットチャンネルの伝送電力はデシベル値で表わされ、利得はデシベル値で表わされ、８倍され、トラヒックチャンネルの伝送電力レベルのデシベル値は、利得のデシベル値とパイロットチャンネル伝送電力レベルのデシベル値とを加算することによって求められる。
【００２４】
１つの実施形態では、移動局12の速度推定は、移動局12の速度に比例するドップラーシフト（Doppler frequency）を推定することによって得られることが好都合である。速度推定には３つの提案された方法があり、それらは（１）レベル交差、（２）共分散の概算（covariance approximation）、および（３）ドップラスペクトルの推定であって、これの中の１つ、またはこれらの中の任意の２つの組合せ、またはこれら全てを行ってもよい。これらの方法の何れかに関連して、順方向リンクのパイロット信号は比較的に強い信号であるので、これを使用することが好都合である。計算、および利得表の使用は、プロセッサ、メモリ、およびプロセッサによって実行可能な命令モジュールで、または他の対応する形態のハードウエアあるいはソフトウエアで実行することができる。
【００２５】
１つの実施形態では、レベル交差を使用して移動局12の速度を推定する。これは、チャンネルのフェージングがより速くなるのにしたがって、受信したパイロット電力が所与の電力レベルとより速く交差するので、効果的な方法である。包絡線レベル交差レート（level cross rate, LCR）は、移動局12からのトラヒックチャンネル信号が正方向において所与の基準レベルＲと交差する１秒当りの平均回数として規定する。特定の実施形態では、レベル交差速度推定技術は、ゼロ交差レート（zero crossing rate, ZCR）を使用して、信号の同相（Ｉ）成分または直角（Ｑ）成分の何れかに適用される。
【数２】
2011130467.tif 000004
【数３】
2011130467.tif 000005
【数４】
2011130467.tif 000006
【数５】
2011130467.tif 000007
【００２６】
１フレーム当りの必要な数のサンプリング点は、１５ないし３０であることが好都合である。高速度（例えば、時速５０ないし１００キロメートル）で適切な推定値を求めるには、０．２ないし０．４秒のデータで十分である。移動局12の速度が低減するのにしたがって、追加のデータが必要となる。
【００２７】
１つの実施形態における利得表の変更について次に記載する。要求される利得を正確に予測するのに、正確な速度推定は必要ない。３つの可能な速度カテゴリ、すなわち静止（時速０キロメートル）、低速度（時速１ないし３０キロメートル）、および高速度（時速３０キロメートルを越える速度）と関係して利得を分類することで十分である。利得（ＧＩ，ＧＭ，およびＧＨ）に対する３つの異なる最適値は、速度推定に基づいて使用することが好都合である。特定の実施形態では、次の形態の測定基準（metric）が使用される：
αＬＧＬ＋αＭＧＭ＋αＨＧＨ，
なお、スケーリング値αＬ、αＭ、αＨは、必要なときに選択される。事実、スケーリング値は、上述のドップラスペクトル推定方法で使用する指示関数である。代わりの実施形態では、スケーリング値は正の値の量であり、各スケーリング値は１よりも小さく、和は１になる。したがって相当な電力の節約ができ、その結果バッテリ寿命は延び、容量はより大きくなる。
【００２８】
１つの実施形態では、無線通信システムのインフラストラクチャ要素、例えば基地局は、図２のフローチャートに示したステップを実行して、移動局の利得表を変更する。ステップは、別途記載するように、プロセッサ、メモリ、およびプロセッサによって実行可能な命令モジュールか、または他の対応する形態のハードウエアまたはソフトウエアで実行できることが好都合である。
【００２９】
ステップ100では、インフラストラクチャ要素は、インフラストラクチャ要素が通信している移動局の速度を推定する。１つの実施形態では、上述のレベル交差技術を使用して、速度推定を行なう。別の実施形態では、上述の共分散概算技術を使用して、速度推定を行なう。別の実施形態では、上述のドップラーシフト推定技術を使用して、速度推定を行なう。次にインフラストラクチャ要素はステップ102へ進む。
【００３０】
ステップ102では、インフラストラクチャ要素は推定速度を第１の所定の閾値と比較する。速度推定値が第１の所定の閾値以下であるときは、インフラストラクチャ要素はステップ104へ進む。ステップ104では、インフラストラクチャ要素は、パイロットチャンネルの伝送電力レベルを関係するカテゴリ１の利得で乗算することによって、種々の目標のＦＥＲおよびデータレートについて移動局のトラヒックチャンネルの伝送電力レベルを特定する。カテゴリ１の利得は、移動局の低いか、またはほぼゼロの速度と関係する利得であることが好都合である。他方では、ステップ102において速度推定値が第１の所定の閾値よりも大きいときは、インフラストラクチャ要素はステップ106へ進む。
【００３１】
ステップ106では、インフラストラクチャ要素は推定速度を第２の所定の閾値と比較する。速度推定値が第２の所定の閾値以下であるときは、インフラストラクチャ要素はステップ108へ進む。ステップ108では、インフラストラクチャ要素は、パイロットチャンネルの伝送電力レベルを、関係するカテゴリ２の利得で乗算することによって、種々の目標のＦＥＲおよびデータレートに対する移動局のトラヒックチャンネルの伝送電力レベルを特定する。カテゴリ２の利得は、移動局の中位の範囲の速度と関係する利得であることが好都合である。他方では、ステップ106において速度推定値が第２の所定の閾値よりも大きいときは、インフラストラクチャ要素はステップ110へ進む。
【００３２】
ステップ110では、インフラストラクチャ要素は、パイロットチャンネルの伝送電力レベルを、関係するカテゴリ３の利得で乗算することによって、種々の目標のＦＥＲおよびデータレートに対する移動局のトラヒックチャンネルの伝送電力レベルを特定する。カテゴリ３の利得は、移動局の高速度と関係する利得であることが好都合である。
【００３３】
速度推定の精度に影響を与える問題は多数ある。１つの重要な問題は、ノイズによってこのような推定値に大きなバイアスが加わることである。有効な信号対雑音比（signal-to-noise ratio, SNR）が比較的に大きい、例えば２０ないし２５デシベルでなければ、バイアスは非常に大きい。ＳＮＲが２０デシベルであっても、バイアスの補正を採り入れることが望ましい。
【００３４】
例えば、パイロットチャンネルに対するＥｃ／Ｉｏは−７デシベルであり、ジオメトリ（geometry）はほぼゼロデシベルである。Ｍチップをコヒーレントに接続する効果は次のように観察される。Ｍは、ＳＮＲを合理的な範囲にするために、１０００のオーダでなければならない。次のように仮定することができる：すなわち（１）単一経路のレイリーフェージング（Riceanフェージングがより重要である）、（２）パイロットチップレート＝１．２２８８メガチップ／秒（Mcps）、（３）最大ドップラーシフト＝ｆｄ、（４）Ｍチップは間隔τの間、結合される（なおτ＝Ｍ・１０−６／１．２２８８である）、（５）ｆｄの推定値は次の式によって求められる：
【数６】
2011130467.tif 000008
【００３５】
エラーを最少にするために、チャンネル変更前に十分なサンプルＮを収集できるように、τは１／ｆｄと比較して小さくすべきである。さらに加えて、追加のノイズと共に、バイアスの周りにはバイアスエラーおよびランダムエラーがあり、サンプルが増加すると、バイアスではなく、サンプリングエラーレートが低減するので、ＳＮＲは、この両者、とくにバイアスを制御するために高くなければならない。エラーの他の潜在的な源は、G.L. Stuberによる文献（Principles of Mobile Communications (Kluwer Academic Publishers 1996)）に記載されている。
【数７】
2011130467.tif 000009
【００３６】
図３では、真のｆｄの関数としての予測ｆｄ ｅｓｔと累積チップ数（ＳＮＲは上がる）とをグラフに示した。間隔τを増すことによって、ＳＮＲを上げることと新しいバイアスを取り入れることとの間に折り合いを付ける。
【００３７】
パケットデータサービスネットワークからＰＰＰの例を要求する斬新で向上した方法および装置を記載した。当業者は、本明細書に記載した実施形態に関係して記載した種々の論理的なブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのステップは、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、またはこの両者の組合せとして構成できることが分かるであろう。種々の例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、その機能について概ね記載した。ハードウエアまたはソフトウエアが、全システムに加えられる特定のアプリケーションと設計上の制約とに依存するとき、これらの機能が実行される。熟練した技術者は、これらの環境のもとでのハードウエアおよびソフトウエアの交換可能性、および各特定のアプリケーションに対する記述した機能をどのように最良に実行するかが分かるであろう。例として、本明細書に記載した実施形態に関係付けて記載した種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのステップは、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）、書替え可能ゲートアレイ（field programmable gate array, FPGA）または他のプログラム可能論理デバイス、離散的ゲートまたはトランジスタ論理、例えばレジスタおよびＦＩＦＯのような離散的ハードウエア構成要素、１組のファームウエアの命令を実行するプロセッサ、従来のプログラム可能ソフトウエアモジュールおよびプロセッサ、あるいはこれらの組み合わせで構成または実行することができる。プロセッサはマイクロプロセッサであることが好都合であるが、その代わりにプロセッサは従来のプロセッサ、制御装置、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。ソフトウエアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、またはこの技術において知られている他の形態の記憶媒体内にあってもよい。当業者にはさらに、上述の記述全体で参照したデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、符号、およびチップが、電圧、電流、電磁波、磁界または磁粒、光の範囲または粒子（optical field or particles）、あるいはその組み合わせによって都合よく表わされることが分かるであろう。
【００３８】
本明細書では、本発明の好ましい実施形態を示し、記載した。しかしながら、当業者の一人には、ここに記載した実施形態に対して、本発明の意図または技術的範囲から逸脱せずに多数の変更を加えられることが分かるであろう。したがって、本発明は、特許請求項にしたがうことを除いて制限されない。
【図１】
2011130467.tif 000013
【図２】
2011130467.tif 000014
【図３】
2011130467.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月15日(2011.2.15)
【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】
無線通信ネットワーク（１０）内の移動局（１２）の伝送電力レベルを変更する方法であって、
前記移動局の速度を推定するステップ（１００）と、
推定された速度に基づいて前記移動局の伝送電力レベルを変更するステップと、
前記移動局についてのトラヒックチャネル伝送出力レベルを変更するために前記ネットワークのインフラストラクチャ要素内の利得表を使用するステップと、
を備え、前記利得表を使用するステップは、
前記移動局（１２）の推定された速度に基づいて複数の利得の1つを選択するステップ（１０２，１０６，１１０）と、
前記トラヒックチャネル伝送出力を選択された利得が乗じられたパイロットチャネル伝送出力として特定するステップ（１０４，１０８，１１０）と、含む方法。
【請求項２】
前記利得表を使用するステップは、
前記推定された速度を第１の所定の閾値と比較すること（１０２）と、
前記推定された速度が前記第１の所定の閾値より大きくない場合、前記トラヒックチャネル伝送出力をカテゴリ１の利得が乗じられたパイロットチャネル伝送出力として特定すること（１０４）と、
前記推定された速度が前記第１の所定の閾値より大きい場合、前記推定された速度を第２の所定の閾値と比較すること（１０６）と、
前記推定された速度が前記第２の所定の閾値より大きくない場合、前記トラヒックチャネル伝送出力をカテゴリ２の利得が乗じられたパイロットチャネル伝送出力として特定すること（１０８）と、
前記推定された速度が前記第２の所定の閾値より大きい場合、前記トラヒックチャネル伝送出力をカテゴリ３の利得が乗じられたパイロットチャネル伝送出力として特定すること（１１０）と、を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記推定するステップは、レベル交差技術によって前記速度を推定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記レベル交差技術は、ゼロ交差技術である請求項３記載の方法。
【請求項５】
平均電力レベルを推定して１秒当りのレベル交差回数を判断するステップをさらに含む請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記推定するステップは、キャリア信号周波数、１秒当たりのレベル交差回数および定数ｅを乗算して積を生成することと、積を２πの平方根で除算して前記推定速度を生成することとを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記推定するステップは、共分散概算技術で前記速度を推定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記推定するステップは、次式に従って前記速度を推定することを含む請求項７記載の方法。
【数１】
2011130467.tif 000016
【請求項９】
前記信号のエネルギーレベルを推定するステップをさらに含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
無線通信ネットワーク内のインフラストラクチャ要素であって、
前記移動局の速度を推定する手段と、
推定された速度に基づいて前記移動局の伝送電力レベルを変更する手段と、
前記移動局についてのトラヒックチャネル伝送出力レベルを変更するために前記ネットワークのインフラストラクチャ要素内の利得表を使用する手段と、
を備え、前記利得表を使用する手段は、
前記移動局の推定された速度に基づいて複数の利得の1つを選択する手段と、
前記トラヒックチャネル伝送出力を選択された利得が乗じられたパイロットチャネル伝送出力として特定する手段と、含むインフラストラクチャ要素。
【請求項１１】
前記利得表を使用する手段は、
前記推定された速度を第１の所定の閾値と比較する手段と、
前記推定された速度が前記第１の所定の閾値より大きくない場合、前記トラヒックチャネル伝送出力をカテゴリ１の利得が乗じられたパイロットチャネル伝送出力として特定する手段と、
前記推定された速度が前記第１の所定の閾値より大きい場合、前記推定された速度を第２の所定の閾値と比較する手段と、
前記推定された速度が前記第２の所定の閾値より大きくない場合、前記トラヒックチャネル伝送出力をカテゴリ２の利得が乗じられたパイロットチャネル伝送出力として特定する手段と、
前記推定された速度が前記第２の所定の閾値より大きい場合、前記トラヒックチャネル伝送出力をカテゴリ３の利得が乗じられたパイロットチャネル伝送出力として特定する手段と、を含む請求項１０記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１２】
レベル交差技術によって前記速度を推定する手段を含む請求項１０記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１３】
前記レベル交差技術は、ゼロ交差技術である請求項１２記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１４】
平均電力レベルを推定して１秒当りのレベル交差回数を判断する手段をさらに含む請求項１２記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１５】
キャリア信号周波数、１秒当たりのレベル交差回数および定数ｅを乗算して積を生成する手段と、積を２πの平方根で除算して前記推定速度を生成する手段とを含む請求項１４記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１６】
共分散概算技術で前記速度を推定する手段を含む請求項１０記載のインフラストラクチャ要素。
【請求項１７】
次式に従って前記速度を推定する手段をさらに含む請求項１６記載のインフラストラクチャ要素。
【数２】
2011130467.tif 000017
【請求項１８】
前記信号のエネルギーレベルを推定する手段をさらに含む請求項１７記載のインフラストラクチャ要素。
【外国語明細書】
2011130467000001.pdf