(57)【要約】  送信されるべきシンボルの送信パワーの受信機固有の調節は、シンボル持続時間の適用により、又はシンボルで送信されるビット数の適用により、又は結合した双方の測定により、各々の場合でそれぞれの予定された送信パワーを用いて実施することが提案される。結果として、送信エネルギーの調整に提供されたそれぞれの測定は、１ビットあたりのシンボル持続時間(つまり、シンボル持続時間対そこに含まれたビット数の比率)の適用を実施する。各々の場合で、又はその方法の別の形態での適用で重要なことは、それぞれの受信機に関連した誤り認識率についての上限値を下回ることを、予定された送信パワーを用いて観察することである。従ってこの発明に基づく送信方法は、パワー管理方法を明確に区別するため、ビット持続時間管理の形態でエネルギー管理(BDM)と呼ぶことができる。即ち、周知の方法とこれとに関連した重要な違いは、エネルギー収支管理と呼ばれる完全に新しいネットワーク組織を意味する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が少なくとも１ビットを持つ多数のシンボルを、送信機から少なくとも１台の受信機に対し、少なくとも１つのチャンネルおよび所定の送信パワーで送信する方法であり、
受信機固有の送信エネルギーが、受信機側でシンボルの受信となり、受信エネルギーが、受信機に関連する上限値または、誤り認識率のより低い値に対応するように、シンボルが送信され、そして
受信機固有の送信エネルギーを、同時に、送信機と受信機との間の現行の送信状態に依存して、できる限り高いビット速度を達成するために、シンボル持続時間、送信されたビットのシンボルあたりの数、または、シンボル持続期間および送信されたビットのシンボルあたりの数が採用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
送信機から少なくとも１台の受信機に対する少なくとも１ビットを有する多数のシンボルの各送信に対し、少なくとも１チャンネルおよび所定の送信パワーを用いて、シンボルを送信するネットワークを組織化する方法であり、
受信機固有の送信エネルギーが、受信機側でシンボルの受信となり、受信エネルギーが、受信機に関連する上限値または、前記上限値と比較して低い、発生誤り認識率の値に対応するように、シンボルが送信され、受信機固有の送信エネルギーを、および同時にできる限り高いビット速度を、達成するために、送信機と個々の受信機との間の現行の送信状態に依存して、シンボル持続時間、または送信ビットのシンボルあたりの数、またはシンボル持続時間および送信ビットのシンボルあたりの数が採用されることを特徴とする方法。
【請求項３】
排他的にシンボル持続時間が適用される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
３つの利用可能な適用オプション、つまり、シンボル持続時間の適用、送信されたビットの１シンボルあたりの個数の適用、および、シンボル持続時間と送信されたビットの１シンボルあたりの個数の双方の適用の中から選択するステップを備える請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
時間平均でのチャンネル固有の方法において、予め決定された送信パワーおよび／または、放射された電界強度および／または、放射された磁界強度および／または、許容されるパワー放射量でのスペクトラルパワー密度、または１つ以上の前記パラメータに関係したパラメータが、許容された放射量での時間単位あたりの最大許容送信エネルギーに対応する制限値を仮定する請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
予め決定された送信パワーは、送信機の技術的設計に関連した時間平均で最大である請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
送信パワーは予め決定される請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
与えられた送信エネルギーで受信エネルギーに関する現行の値を確かめる追加的なステップを備える請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
受信パワーに関するRSSI測定(無線信号強度インジケータ)は、受信機側で実行され、そして、測定結果に依存する信号は送信機に伝えられる請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
誤り認識率に関する現行の値を確認する別のまたは追加的なステップを備える請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
誤り認識率は、受信されたデータフレーム中に誤りの数を測定することによって確認される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
誤り認識率は、多くのデータフレーム中の誤り個数を平均することによって確認される請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
誤り認識率は、予定された期間での受信機からの否定的な受信信号の数によって確認される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
誤り認識率は、ビット誤り率(BER)、ブロック誤り率(BLER)またはフレーム誤り率(FER)である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
シンボル持続時間の適用は、受信端末における、誤り認識率の現行の値、または、受信端末におけるノイズパワー密度の現行の大きさに依存して実施される請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
受信機は、現行の誤り認識率か、現行のノイズパワー密度の大きさを送信機に伝える請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
送信機は、受信端末での現行の誤り認識率か、ノイズパワー密度の現行の大きさを見積もる請求項１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
シンボルか、シンボルに含まれたビット数か、または双方は、接続またはデータ更新が遮断されることなく、既存の接続で、または、実行中のデータ更新で、送信機と受信機の間の現行の送信状態に依存して流動的に調整される請求項１〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
シンボル持続時間における変化は、擬似的な連続に替え、予め決定された時間間隔に替え、時間的に継続して起こる請求項１〜１８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２０】
シンボル持続時間は、チャンネル固有の方法で、つまり、使用される各々のチャンネル個々に適用される請求項１〜１９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２１】
シンボル持続時間は、チャンネルの帯域幅によってチャンネル固有の様式で短いシンボル持続時間値に向かって制限される請求項１〜２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２２】
シンボル持続時間は連続した値のスペクトラルから決定される請求項１〜２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
シンボル持続時間は離散的な値のスペクトラルから決定され、離散的な値のスペクトラルは、チャンネル固有の関係で可能な最も短いシンボル持続時間の整数倍を含む請求項１〜２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２４】
【数１】
2007534186.tif 000027
の公式に基づきシンボル持続時間Tsymbolが送信端末で決定され、ここで、Eminは、誤り認識率の点で受信機に関連する上限値に対応する受信エネルギーであり、Psend は最大送信パワーであり、r は送信機と受信機との間の距離であり、r0 は基準距離であり、そして、αは伝播係数である請求項１〜２３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
送信ビットのシンボルあたりの数の選択は、受信端末における誤り認識率の現在行き渡っている値で、または、受信端末でのノイズパワー密度の現行の大きさで実行される請求項１〜２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
送信ビットのシンボルあたりの数は、チャンネル固有の関係で適合させられる請求項１〜２５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
チャンネル固有の関係で最短のシンボル持続時間が既に使用されているとき、送信ビットのシンボルあたりの数の適用が実施される請求項１〜２６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２８】
最も大きい可能なビット数があるシンボルのタイプが送信のために選択され、そのタイプは受信端末にて、誤り認識率の上限値が超過することを引き起こさない請求項１〜２７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２９】
シンボルはチップのそれぞれの系列まで分割された状態で伝えられる請求項１〜２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
シンボルは雑音または疑似ノイズ系列で変調された周波数に関して拡大され、そのノイズまたは疑似ノイズ系列は受信機には既知である請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
ノイズか疑似ノイズ系列は選択されたシンボル持続時間に流動的に適合される請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
シンボルは、利用可能なチャンネル帯域幅が完全に使用されるような方法で伝えられる請求項１〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
シンボルは周波数の点で拡大されて送信される請求項１〜３２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３４】
シンボルはチャープ信号の形態で伝えられる請求項１〜３３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３５】
それぞれの受信機のために意図され、送信機からのチャープ信号は、時間で重ねられる請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
相互に重ねられたチャープ信号の、時間的に瞬時に放射された送信パワーの合計は、それぞれのチャンネルで最大許容送信パワーに等しい請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
シンボルはCDMA系列で送信される請求項１〜３６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３８】
シンボルはFDMA法のフレームで送信される請求項１〜３７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３９】
FDMAチャンネルへの分割は、下側の帯域幅を良好なチャンネル送信状態の受信機に割り当てるような方法で流動的に実施される請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
TDMA法は少なくとも１個のチャンネルで使用される請求項１〜３９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４１】
送信機はユーザの移動体端末であり、基地局へのシンボルの送信の前に、送信で使用されるべき周波数帯域についての情報を基地局から受信する請求項１〜４０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４２】
送信機として動作する基地局は、送信機としはて動作する移動端末から多くの変調モードで到来する信号をチェックし、そして、移動端末からの信号の受信で正確なものとして認識された変調モードを使用する請求項１〜４１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４３】
受信機として動作する基地局は、多数の受信機による到来信号を受信し、変調モードは書く受信機に関連し、そして、送信機としはて動作する移動端末は、基地局へシンボルの送信のために、送信端末で利用可能な変調モードの１つを用いる請求項１〜４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
請求項１〜４３のいずれかに記載の方法を実行するように適用された送信機。
【請求項４５】
請求項１〜４３のいずれかに記載の方法を実行するための送信機であり、
１ビットまたは複数ビットを示す論理シンボル(以下、シンボルと記す)を表す信号を生成し、そしてその信号を放射するように適合された送信ユニットと、
受信機に関連するエラー認識率に関する上限値に、またはその上限値より低い値のエラー認識率に対応する受信機固有の送信エネルギーを、送信ユニットに対して処理する制御信号を生成して供給するために、シンボルの送信機と受信機との間の現行の送信状態について存在する情報の項目に基づき、適合される送信ユニットと、を備え、
適切に適応されたシンボル持続時間を持つシンボル、または、送信ビットのシンボルあたりの適切に適応された数を持つシンボル、または、適切に適応されたシンボル持続時間および、送信ビットのシンボルあたりの適切に適応された数を持つシンボルの使用を送信ユニットに対して定める制御信号を生成して、供給するために、送信機と受信機との間の現行の送信状態に依存して、出来る限り高いビット速度および、受信機固有の送信エネルギーを達成する目的のために、制御ユニットが追加的に適用されることを特徴とする送信機。
【請求項４６】
制御ユニットは、適切に適用されたシンボル持続時間のシンボルの使用を送信ユニットに定めるための制御信号を生成して提供するために、送信機と受信機との間の現行の送信状態に依存して、代替手段に基づき、もっぱら、受信機固有の送信エネルギーと、同時に、出来る限り高速のビット速度の生成のために、適合される請求項４４に記載の送信機。
【請求項４７】
制御ユニットは、多くの利用可能な適用オプションの１つ以上を選択し、そして、決定された選択を示す信号を作成して供給するために、送信機と受信機の間の現行の送信状態に依存して適合され、適用オプションは、シンボル持続時間の適用、シンボルあたりの送信ビット数の適用、および、シンボル持続時間およびシンボルあたりの送信ビット数の双方の適用を含む請求項４４、４５または４６のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項４８】
許容パワー放射に関係する送信パワーおよび／または放射電界強度および／または、放射磁界強度および／または、スペクトラルパワー密度は、予め決定された最大値に等しいか、または、送信機の技術的設計の限界内の最大値であるか、または、前述のパラメータの１つ以上に関連するパラメータは、許容放射に関係する単位時間あたりの許容最大送信エネルギーに対応する制限値と仮定する請求項４４〜４７のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項４９】
制御ユニットは、受信機側の現行の誤り認識率または、雑音パワー密度の現行の大きさを見積もるように適合される請求項４４〜４８のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５０】
送信機し受信機との間の現行の送信状態に依存して、シンボル持続時間または、１シンボルに含まれるビット数または双方を、既存の接続または進行中のデータ交信で流動的に再決定し、そして、適した制御信号により、送信ユニットに対して同様に処理し、そして、送信ユニットは、接続かデータ通信を遮断することなく、規定された適用合を実施するように適合させる請求項４４〜４９のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５１】
制御ユニットは、擬似の連続的に替え、または所定の時間間隔に替え、時間的にシンボル持続時間を連続的に再決定するように適合される請求項４４〜５０のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５２】
制御ユニットは、チャンネル固有の方法で、つまり、使用される各チャンネルで個々に、シンボル持続時間を決定するように適合される請求項４４〜５１のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５３】
【数２】
2007534186.tif 000028
の公式に基づき、制御ユニットは、シンボル持続時間Tsymbolを決定するように適合され、ここで、Eminは、受信機に関連した誤り認識率の上限値に対応する受信エネルギーであり、Psend は最大送信パワーであり、r は送信機と受信機との間の距離であり、r0 は基準距離であり、そして、αは伝播係数である請求項４４〜５２のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５４】
制御ユニットは、受信端末での現行の誤り認識率に依存して、または、受信端末での現行のノイズパワー密度の大きさに依存して、送信されたビットのシンボルあたりの数の選択を実施するように適合される請求項４４〜５３のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５５】
制御ユニットは、チャンネル固有の関係で送信されたビットのシンボルあたりの数を適用するように適合される請求項４４〜５４にいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５６】
チャンネル固有の関係で最短のシンボル持続時間が用いられている時、制御ユニットは、送信されたビットのシンボルあたりの数の適用を実行するように適合される請求項４４〜５５にいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５７】
制御ユニットは、送信のために可能な最大のビット数の前記タイプのシンボルを選択するように適合され、それは、受信端末で、誤り認識率の上限が超過しないことを許可する請求項４４〜５６のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５８】
送信ユニットは、チップのそれぞれの系列に分配されるシンボルを放射するために適合された請求項４４〜５７のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５９】
送信ユニットが、制御ユニットにより予め決定された、受信機には既知のノイズまたは疑似ノイズ系列でシンボルを変調する限り、送信ユニットは、周波数で拡大されたシンボルを放射するように適合される請求項４４〜５８のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６０】
制御ユニットは、送信ユニットによって使用されるべきノイズか疑似ノイズ系列を、選択されたシンボル持続時間に流動的に適合される請求項４４〜５９のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６１】
制御ユニットは、利用可能なチャンネル帯域幅が完全に使用されるような方法で、シンボル放射のために送信ユニットを作動させるように適合される請求項４４〜６０のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６２】
送信ユニットは、周波数に関して拡大したシンボルを放射するように適合された請求項４４〜６１のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６３】
送信ユニットは、チャープ信号の形態でシンボルを放射するように適合された請求項４４〜６２のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６４】
送信ユニットは、時間に関してそれぞれの受信機のために意図されたチャープ信号を重ねるように適合される請求項４４〜６３のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６５】
チャープ信号に相互に重ねられた、瞬時に放射される送信パワーの合計は、それぞれのチャンネルでの最大許容送信パワーに等しい請求項６４に記載の送信機。
【請求項６６】
送信ユニットは、CDMA系列の形態か、FDMA法の形態か、TDMA法の形態でシンボルを送信するように適合された請求項４４〜６５のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６７】
制御ユニットは、前記受信機と通信状態の、利用可能な複数のアクセス法の１つの使用を送信ユニットに定める制御信号を、送信機と受信機の間の現行の送信状態に依存して、作成し、そして供給するように適合される請求項４４〜６６のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６８】
送信ユニットは、異なったシンボルタイプの送信パラメータか、信号パターンを含むデータメモリに接続される請求項６７に記載の送信機。
【請求項６９】
信号拡大のために離散的な遅延部を有する請求項４４〜６８のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７０】
送信機ユニットに接続され、そして、信号拡大のためにm系列を生成するように適合された請求項４４〜６９のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７１】
放射できる信号をメモリに収納するか、またはシフトレジスタ構造から読むことができる請求項４４〜７０のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７２】
対応する回路の形態で、または、ソフトウアェアの形態で実行される１つ以上のアルゴリズムの実行により放射されるべきいずれかの信号を生成し、そして、制御ユニットからの制御信号に依存して現在放射されるべきそれぞれの信号を生成するように適合された請求項４４〜７１のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７３】
送信ユニットは、信号シーケンサおよび、それの出力側に接続されたIQ変調器を持ち、そして、送信されるべき信号を、その信号の作成後に、信号シーケンサに、および、次にIQ変調器ユニットに通過させ、そして、その後、その信号を搬送帯に直接変換するように適合される請求項４４〜７２のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７４】
送信ユニットは、内部でデジタルにて送信されるための信号を生成するように適合され、そして、送信ユニットは、内部で生成されたディジタル信号が放射の前に通過するデジタル・アナログコンバータを持つ請求項４４〜７３のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７５】
プログラム可能な送信機構成(ソフトウェア無線機)を有する請求項４４〜７４のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７６】
送信機構成は流動的に可変である請求項７５に記載の送信機。
【請求項７７】
チャンネル見積もりユニットを備える請求項４４〜７６のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７８】
送信機デバイスおよび受信機デバイスを備え、送信機デバイスが請求項４４〜７７のいずれか１つに記載の送信機の特徴を持つ送受信機構成。
【請求項７９】
受信機デバイスは、送信で使用される周波数帯域についての情報を、関係した基地局から受け取り、そして、基地局へのシンボルの送信の前に、前記情報を送信機デバイスへ導くように適合された、ユーザの移動端末の形態の請求項７８に記載の送受信機構成。
【請求項８０】
移動無線ネットワークの基地送信局の形態である請求項７９に記載の送受信機構成。
【請求項８１】
受信機デバイスは、通信チャネルにより、第２の送受信機構成から受けたパワーのRSSI測定(無線信号強度インジケータ)を実行し、そして、測定結果に基づく信号を送信機デバイスに伝えるように適合され、送信機デバイスは、測定結果を表す信号を第２の送受信機構成に伝えるように適合される請求項７８〜８０のいずれか１つに記載の送受信機構成。
【請求項８２】
送信機デバイスの制御ユニットは、第２の送信受信機構成から得られたRSSI測定の結果によって、それの制御信号を作成する請求項８１に記載の送受信機構成。
【請求項８３】
請求項１〜４３のいずれか１つで記載した方法を実施するための受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、少なくとも１個のチャンネルを用いて送信機から少なくとも１台の受信機へ少なくとも１ビットでそれぞれ多くのシンボルを送信する方法およびネットワークを組織化する方法に関し、複数のシンボルの各々の送信に対し、送信機から少なくとも１つの受信機に対し、少なくとも１ビットを有する各々が少なくとも１つのチャンネルを使用して送信される。この発明はさらにその方法を実行するために、送信機、受信機、送信し受信するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、通信工学は、通信ソースの送信機から通信の目的地である受信機への情報送信に関する。送信に使用される媒体はチャンネルと呼ばれる。
【０００３】
送信機と受信機の間の情報項目の送信のために、通信工学で使用することができる様々なチャンネルは実質的に互いに異なっている。ワイヤー接続は、一方で少ない干渉により、および、他方で唯一の限られた帯域幅により区別される。一方では、干渉および多くのエコーに対する多くの処理および、他方では、比較的大きい帯域幅は無線接続の特質である。さらに、非常に大きい帯域幅と低レベルの干渉に関係するグラスファイバー接続がある。
【０００４】
例えば、帯域幅、最大の送信パワー、および時間は、チャンネルリソースとして定義される。そのかわりに、例えば、スペクトラルパワー密度またはスペクトラルエネルギー密度が特定の用途に限定される。
【０００５】
チャンネルリソースの経済的な使用は、できるだけ多くの接続のためにそれの共同使用で達成されることが求められる。特に、ローカル電話ネットワークのような大きいネットワークの場合で、有効なチャネル容量でできるだけ多く使用するという意味では、有効なチャネル容量の固定された一部を、ラインの切り替え接続の内容で、各加入者に割り当てることが適切であるべきかは証明されなかった。既知の送信方法では、チャンネル容量は、ラン、WLAN、GSMネットワーク、UMTSネットワーク、電話網などで個々の加入者に、様々なマルチプレクシング手順を用いて配分される。
【０００６】
すべてのマルチプレックス方法は、有効なチャネル容量に分割することを伴なう。TDMA(時分割多重アクセス)とFDMA(周波数分割多重アクセス)方法では、異なったユーザに割り当てられる、時間帯か周波数帯がセットアップされる限り、その分割は物理的なレベルで行われる。さらに、特定の実施で直交した様々なコードが各ユーザに関連している限り、コード化することによってその分割を実施するCDMA(符号分割多重アクセス方式)システムがあり、それぞれのコードが受信端末で知られていると、一つの受信機に対して意図されたメッセージを、他の受信機に対するメッセージから切り離すことができる。
【０００７】
ネットワークの計画と発展は、様々なチャンネルの特性を考慮して実施される。例えばGSMネットワークにおける、セルサイズの最適化は、地理的な位置、および、それ故、既存する加入者密度およびマルチパスの状況に依存する。その点で、計画のプロセスは、最悪とされるものに関して連動する。言い換えれば、ネットワークにおける最大距離か最小の受信パワー(感度)が予め決定される。ネットワークがそのように大きさが設計されるので、すべての加入者が同じシンボルレートを受け取ることができる。
【０００８】
それは、まだ最低水準の送信品質が適用されるそれらの受信機でさえ、送信品質の最小レベルを提供することができるのを確実にする。送信品質は、受信機での例えば、誤り認識率、例えばビット誤り率(BER)のベースに基づき定量化することができる。この出願の文脈では、当業者に周知な誤り率の異種は、誤り認識率の総称によってまとめられる。
【０００９】
チャンネル管理の分野での技術水準は、現在、いくつかの例を参照して説明されるであろう。
【００１０】
a) WLAN 規格 802.11 b
ISM帯の2.45ギガヘルツでのデータ送信のためのローカル送信ネットワーク(ワイヤレスのローカル・エリア・ネットワーク、WLAN)のための規格によれば、
・CDMA系列は、マルチパス伝播に関して強くなるために使用される。
・RAKE受信機は、個々のマルチパスのエネルギーの最適な合焦に与えるために任意に使用される。
・誤り訂正符号は、データ・ストリーム内の個々の誤りにもかかわらず、正確な情報を解読するために使用される。
・様々な変調モード(BPSK、QPSK、CCK)は、チャンネルの受信特性に依存して、最大データ速度か、要求にかかわるデータ速度を伝えるために使用される。
【００１１】
その結果、ネットワーク内の個々のピアツーピア接続のために、利用可能な送信チャンネルのそれぞれの品質に依存して、異なった速度の接続をネットワーク内で流動的にセットアップすることができるように、データ信号速度をかかわる要素に適用させることは可能である。
【００１２】
送信チャンネルの特性に関して、その結果、11Mbpsの最大のデータ速度を送信するか、追加的なコンボルーションコードを使用して、5.5Mbpsに低下させるか、または、更に悪いチャンネルの場合、より高いグレードのCCK変調を避けて、QPSKのみでまたはBPSKのみで送信することができ、これにより、データ速度を、送信(1MSps)の間に使用されたシンボルレートに低下させ、単に1Mbpsだけがまだ可能である。その点で、様々な変調モードは、データシンボルのオリジナルの発展を保有している間、使用される。過度の長距離のために過度の減衰に苦しむ加入者には、もはや到達できない。 その上、チャンネルの容量をこのように最適な使用に設定できない。
【００１３】
b) UMTS 
この移動無線規格(ユニバーサルモバイル通信サービス)は、規格 802.11 bと同様の特性を持つ。移動無線エリア内では、多くの加入者が基地局にアクセスする手段を持つ。そのためにCDMA(符号分割多重アクセス方式)方法が使用され、各加入者が流動的に割り当てられた固定コードを持つ。さらに、基地局のアンテナは、様々なセクターで生成されるように配置され、互いにほんの僅かな影響を持つ(スペースダイバーシティ)。
【００１４】
UMTSは、基地局で受信さる、すべての加入者のパワーを等しく保とうとするパワー管理を持つ。これは、CDMAチャンネルの分離の条件で特に重要である。同時に、努力は、ネットワーク内のすべての加入者を、最も低い可能なレベルの送信パワーに合わせることである。
【００１５】
長いCDMA系列とレーク受信機の使用は、強いマルチパス伝播に関連してある程度の丈夫さをそのシステムに可能にする。それにもかかわらず、個々のセルサイズは、GSMシステムと比較して大いに制限される。使用される帯域幅は、採用された拡大方法のために比較的大きい。それにもかかわらず、各加入者は、データシンボルを表す、採用されたCDMA系列のために、比較的大きく減少されたデータ速度しか持たない。
【００１６】
拡大は手順により実行され、これにより、予め決定された帯域幅に関連して、短い物理的なシンボルが決定され、それはチップとして参照される。情報か加入者の特定のCDMA系列を運ぶ送信されたシンボルは、多くのチップに及ぶ。
【００１７】
そのように構成されたシステムは、堅固で、そしてセルの各加入者に対して最小の送信品質の維持を保証する。これがもう現代のネットワークに十分でないという事実は、しかしながら、ここで、流動的な配置オプションが追加的に採用されるように、開発者が意識していた何かであった。
【００１８】
UMTSシステムの特徴は、チャンネルのバンドリング(束ね)を許可することである。その場合、多くの論理チャネルが個々のユーザに割り当てられる。ユーザが多くのCDMA系列を平行して受け取らないように、ここでは短くされた系列が使用される。このようにしてデータ速度が増す。その方法では、対応する料金のお返しに、より高いデータ速度が、パワーユーザと呼ばれる人に提供することができる。
【００１９】
他方では、また、データ送信の強固さは、そのように増やされるデータ速度と共に低下する。したがって、増大するデータ速度は、十分な良質(すなわち、低雑音パワー)を持つチャンネルに関してのみ利用可能である。さらに、新しい簡略化されたコードをすべて含まなければならない、バンドリングのために特定のチャンネルを使用することが単に可能であるので、他のユーザに関連する干渉レベルが増し、そして、管理の複雑さおよび費用が際だって上昇する。しかしながら、重大な局面は、ここのチャンネルリソースを最適な使用につけないということである。
【００２０】
ドイツ、199 37 706 A1は、送信端で周波数および時間拡大を有する送信方法を開示している。また、多次元の多重アクセス法(MDMA)とも呼ばれるこの送信方法では、伝えられるべきである情報シンボルは、送信機端末にて、周波数拡大および時間拡大に供せられる。さらに、異なった送信パワーを個々の加入者に割り当てることができる。受信信号は、受信端末において非拡大である。それぞれの拡大効果およびそれによるシステム利得は、要求されている送信品質および現行のチャンネル特性に匹敵することができる。チャンネルの特性を確かめるのに役立つ参照パルスによって、基地局と加入者局との接続を作るときに、時間拡大の範囲を実行することができる。MDMAは、ネットワークおよび各加入者でのあらゆる要求、およびそれを要求する品質に適応することを可能にする。したがって、MDMAは、各加入者に最適な供給に与えるために技術的に使用することができるマシンを示す。
【００２１】
しかしながら、それ自身はまだ十分ではない。生じた質問は以下の点である。
データ速度、範囲、誤り保護、丈夫さなどなどのユーザにとっての貴重な利益を最適な方法で提供することができるためには、どのようにネットワークを管理しなければならないのか。言い換えれば、MDMAの柔軟性を経済上の利点に変換するために、マシンをいかにして組織的な方法で操作するのか。
【００２２】
したがって、この発明の目的は、送信機から少なくとも１台の受信機へ少なくとも１つのシンボルを送信する方法を提供することであり、その方法は、送信機とそれぞれの受信機との間の送信状態に基づき、可能な限り高いデータ速度を提供する。この発明の技術的な目的のさらなる態様として、それから続くものは、データ信号速度を、ネットワーク中のどんな加入者にも提供するネットワーク組織化の方法を提供することであり、その方法は、送信機と個々の受信機との間の送信状態によって可能な限り高くし、そして、それに関して、利用できるチャンネルリソースをよりよく利用することである。
【００２３】
この発明の第１の態様によると、各々が少なくとも１ビットを持つ多数のシンボルを、送信機から少なくとも１台の受信機に対し、少なくとも１つのチャンネルおよび所定の送信パワーで送信する方法が提案され、
受信機固有の送信エネルギーが、受信機側でシンボルの受信となり、受信エネルギーが、受信機に関連する上限値または、誤り認識率のより低い値に対応するように、シンボルが送信され、そして
受信機固有の送信エネルギーを、同時に、送信機と受信機との間の現在優勢な送信状態に依存して、できる限り高いビット速度を達成するために、シンボル持続期間、送信されたビットのシンボルあたりの数、または、シンボル持続期間および送信されたビットのシンボルあたりの数が採用される。
【００２４】
この発明の第２の態様によると、
送信機から少なくとも１台の受信機に対する少なくとも１ビットを有する多数のシンボルの各送信に対し、少なくとも１チャンネルおよび所定の送信パワーを用いて、シンボルを送信するネットワークを組織化する方法で提供され、
受信機固有の送信エネルギーが、受信機側でシンボルの受信となり、受信エネルギーが、受信機に関連する上限値または、前記上限値と比較して低い、発生誤り認識率の値に対応するように、シンボルが送信され、受信機固有の送信エネルギーを、および同時にできる限り高いビット速度を達成するために、送信機と個々の受信機との間の現行の送信状態に依存して、シンボル持続期間、または送信ビットのシンボルあたりの数、またはシンボル持続時間および送信ビットのシンボルあたりの数が採用される。
【００２５】
この２つの提案された方法は同じ発明に基づく。発明の第１の態様に基づく方法は、以後、この発明に基づく送信方法として、送信機と少なくとも１台の受信機との間のデータ送信のための技術的なルールを述べる。送信機と少なくとも１台の受信機の間の多数のシンボルの各送信のためのネットワークにおける技術的な規則の使用は、その上に基づき、この発明の第２の態様で述べた方法に基づくネットワークの組織化のための技術的なルールを形成する。また、後者の方法は、以下に、この発明に基づくネットワーク組織化方法と呼ぶ。
【００２６】
また、この発明の送信方法の使用は、この発明に基づく送信方法が各送信で使用されない限り、この発明に基づくネットワーク組織化方法を使用することなく達成できる。
【００２７】
この発明に基づくネットワーク組織化方法の使用が送信方法の使用を予想することを理解するであろう。ネットワーク組織化方法は、ネットワークにおけるあらゆるデータ送信にも関係がある。ネットワーク組織化方法の使用は、以下に詳細に説明されるように、効率増大の面で最大を可能にする。
【００２８】
以下で使用されたいくつかの用語は、この発明のより良い理解のために、より詳細にい説明される。
【００２９】
この発明に基づくシンボルの用語は、別の方法で述べられない場合に論理シンボルを表す信号を示すために使用される。論理シンボルは１つ以上のビットを含む。
【００３０】
受信機固有の送信エネルギーがあるシンボルの送信は、それぞれの個々の受信機に対して、基本的に、送信エネルギーが個別に決定されることを意味する。この発明によれば、送信エネルギーの決定は、受信機側で、シンボルの受信は、受信機に関連した上限または、誤り認識率に関するより低い値に対応する受信エネルギーで起こる。
【００３１】
これは、同じ現在の送信状態が、送信機からほぼ同一の距離の受信機のグループに適用されるなら、多くの受信機のグループのために決定される同じ送信エネルギーを排除しない。
【００３２】
予定された送信パワーの用語は、既知のパワー管理方法との区別として、この発明に基づく方法の内容での可変でなく、時間平均で維持される送信パワーを示すために使用される。更にまたはこれとは別に、ピークパワーの点における上限は予め決定され、それはこの発明による方法に関する内容で維持される。しかし、送信パワーのプリセットを外部から変更することも可能であり、その結果、この発明に基づく方法は、シンボル持続時間、または１シンボルあたりのビット数の適用により、または、両方のパラメータの適用により、それ故、作用する。送信パワーのプリセットに関する様々な具体化は以下に説明される。
【００３３】
現行の送信状態は、現在の受信端末の誤り認識率に影響を及ぼすすべてのパラメータによって定義される。送信状態への影響は、使用された変調モードおよびシンボルの持続時間だけでなく、例えば、送信機と受信機の間の距離(距離減衰)、マルチパス減衰および、受信機において、そこから生じる干渉影響、例えば近接の送信機およびノイズからの干渉妨害、単一のパスでの妨害によるジャドウ影響、チャンネル干渉影響およびシステム干渉影響によって形成される。
【００３４】
使用された誤り認識率の上限値は、例えば、ビット誤り率の値(BER)、フレーム誤り率(FER)、またはブロック誤り率(BER)、または、誤り認識率に影響のあるいずれかの等価な値であってもよい。
【００３５】
誤り認識率の制限値と受信機との関連は、例えば、受信機のユーザ、または、送信機と受信機との間のデータ伝送(電話での会話、メール、マルチメディアデータ伝送、セキュリティ使用などに関するコンテキストデータの伝送)にリンクされたサービスタイプと互換性が保証された最大の誤り認識率から起きる。
【００３６】
受信機に関連する最大の誤り認識率を維持する一方、予定された送信パワーおよび１シンボルあたり受信機固有の送信エネルギーを用いた時、可能な最高のデータ速度の指示は、どれが可能な最高のデータ速度であるかを示すために用いられる。これは、旧来の方法に反して、データ速度が１台の受信機ごとで異なることができるのを意味する。そのことは以下、図を参照して詳しく述べる。
【００３７】
この発明に従った解決法は、実施例を述べる前に、まず最初に、以下により詳細に考察される。
【００３８】
この発明の送信方法は、既知のパワー調整方法(パワー管理)から離れている。特に例えば、既知のGSMかCDMA方法は、送信機のパワーを制御する。これは、ネットワーク・オペレータに対して経済的効率が悪い。パワー管理に関係する送信パワーの調整は、ネットワーク・オペレータにとって利用できるチャンネル能力が、最適使用に設定できないことを意味する。その上、この発明は、実現の一貫した置換に基づき、受信機側の誤り認識率の点で上限値を達成するために、受信パワーではなく、ビットあたりの受信エネルギーが決定される。
【００３９】
この発明によれば、従って、シンボルの送信エネルギーの受信機固有の調整が、シンボル持続時間の適用により、または、シンボルで送信されたビット当の適用により、または、それぞれ所定の送信パワーを用いた場合は、双方の結合した方法により、実施される。その結果、送信エネルギーの調整に提供されたそれぞれの測定は、１ビットあたりのシンボル時間(つまり、シンボル持続時間対、そこに含まれたビットの数の比率)の適用を行う。可能なかぎり高いデータ速度を達成すると同時に所定の送信パワーを用いた時、各々の場合での適用に対して何が重要であるかは、またはこの方法の別の形態では、それぞれの受信機に関連する誤り認識率についての上限値を観察すること、またはそれを下回ることである。この発明による送信方法は、パワー管理方法との区別を明確に示すために、ビット持続時間管理(BDM)の形態において、エネルギー管理としても参照できる。すなわち、周知の方法とこれとに関連した重要な違いは、完全に新しいネットワーク組織を意味し、それを可能にすることである。
【００４０】
ビット持続時間管理に基づいて、この発明に従ったネットワーク組織化方法は、ネットワーク・オペレータにとって、有効なチャネル容量の、より効率的な使用を可能にする。ネットワークでは、その目的は、与えられた期間で与えられた量の情報を多くの加入者に提供することである。予定された送信パワーで、与えられた持続時間は、すべての加入者にとって、合計で利用可能なエネルギー収支を必要とする。この発明に従ったネットワーク組織化方法は、受信機固有の方法で各チャンネルを最適化する。より明確には、予定された誤り認識率を達成するために必要であるエネルギーおよび、可能な限り高速(つまり、データ速度が可能な限り高い)のデータ送信が、加入者のために意図された各シンボルに割り当てられる。これは、既知のネットワーク組織化方法との比較で、より多くの情報量を伝えることができるか、または、より多くの加入者に供給できることを可能にする。
【００４１】
これは、パワー管理に関する文脈中の送信パワーリセット値以下の送信パワーの減少は、送信パワーに関するリソースを完全に使用しないので、送信パワーの調整で首尾よく達成されない。送信パワーのプリセット観測するときだけ、完全な利用が首尾よく達成される。
【００４２】
その結果、この発明に従ったネットワーク組織化方法は、ネットワーク・オペレータで利用できるパラメータを、エネルギー収支、すなわち、送信パワーと時間として、改善された方法で用いる。したがって、この発明のネットワーク組織化方法は、以下、エネルギー収支管理(EBM)と呼ぶ。
【００４３】
この発明に従った方法の一実施例は、以下に、より詳細に説明される。送信方法は、言わばネットワーク組織化方法の基本のセルを形成するので、一例として以下に説明された実施例は、送信方法および、この発明のネットワーク組織化方法にも関する。
【００４４】
１ビットあたりのシンボル持続時間で変化を引き起こす測定エネルギーを適用するために提案された３つの測定の各々は、この発明に基づき、独立した送信方法に対応する。代替の適用組み合わせは、有利だが必要ではない。
【００４５】
この発明に従った送信方法の第２の具体化では、したがって単にシンボル持続時間が適用しているかどうかということである。２番目の具体化は、単に、１シンボルあたりのビットの数が適用していること提供する。３番目の具体化は、１シンボルあたりのビットの数とシンボル持続時間が同時に適用させられることを提供する。
【００４６】
この発明に従った送信方法の一例による別の具体化は、上述した適用の２つか３の間で選択がなされる選択ステップを提供する。４番目の具体化は、単にシンボル持続時間の適用か、単に１シンボルあたりのビットの数の適用を選択的に使用する。５番目の具体化は、選択的に、単に１シンボルあたり適用か、シンボル持続時間および同時に、１シンボルあたりのビット数の適用を使用する。６番目の具体化は、選択的に、単に１シンボルあたりのビット数の適用か、シンボル持続時間および、同時に１シンボルあたりのビット数の適用を使用する。７番目の具体化は、選択的に、単に１シンボルあたりのシンボル持続時間の適用か、単にビットの数の１シンボルあたりの適用か、ビット持続時間の適用および同時にビットの数を使用する。
【００４７】
望ましくは、さらなる具体化では、上述した実施例の多数またはすべてで実行することができる。
【００４８】
以下に、送信パワーのプリセットに関してくつかの具体化について議論する。
【００４９】
この発明の１実施例では、送信パワーおよび／または、電界強度および／または、スペクトラルパワー密度は、時間平均上で、および、許容パワー放射の限界内でチャンネル特有の方法で最大にある。許容送信パワー、および／または電界強度、および／または磁場の強さ、および/または、スペクトラルパワー密度は、監督機関によって予め決定される。この発明に従ったネットワーク組織化方法の場合では、エネルギー収支管理、利用可能なエネルギー収支の最大利用は、そのように達成される。時間平均は、逆数が帯域幅より著しく少ないそれらの時間のセグメントに関連する。
【００５０】
時間平均のさらなる具体化では、送信パワーは、送信機の技術的設計の限界内で最大にある。許容パワー以下に留まるなら、送信機に利用可能なエネルギー収支の技術的に可能な利用の最大はそのように達成される。
【００５１】
さらなる具体化では、送信パワーはあらかじめセットすることができる。送信パワーのあらかじめセットすることでの変更は、この発明の方法の手順での外部の介入を表す。例えば、送信パワーのあらかじめセットすることの選択オプションは、この実施例の内容にある移動体端末のユーザに提供することができる。そのように、例えば、干渉に影響されやすい環境において、装置の放射をできるだけ低く保つために、ユーザは彼の願望に応じて、送信パワーを調整することができる。そして、送信条件が同一に留まり、送信パワーのプリ設定の減少が、送信手順で達成できる最大データ速度の減少を引き起こす時、送信エネルギーを達成するために、シンボルは、より大きいシンボル持続時間か、対応するより少ない数または両方で送信される。
【００５２】
以下に説明されているのは、必要な送信エネルギーを確かめる操作に関する具体化である。
【００５３】
別の具体化では、受信エネルギーの現在行き渡っている値を与えられた送信エネルギーで確かめるためのステップが提供される。例えば受信パワーについてのRSSI測定(無線信号強度インジケータ)を受信機側で実行することができ、そして、測定結果に依存する信号を送信機に転送できる。
【００５４】
それとは別にまたは加えて、送信機か受信機で誤り認識率の現在行き渡っている値を確かめるためのステップを提供することができる。その場合、受信されたデータフレーム中の誤りの数を決定することによって、誤り率を確かめることができる。それとは別に、多くのデータフレームの誤りの数を平均することによって、誤り認識率を確かめることができる。その上、予定された期間の間に、受信機の否定的な受信信号の数によって、誤り認識率を確かめることができる。誤り認識率は、例えば、ビット誤り率(BER)、ブロック誤り率(BLER)またはフレーム誤り率(FER)である。頻繁に使用された冗長のコード化と反復戦略はそこに含まれる。
【００５５】
別の実施例では、シンボル持続時間の適用は、受信端末における誤り認識率の現在行き渡っている値に依存して、または、受信端末で現行のノイズパワー密度の値依存して実施される。
【００５６】
別の実施例では、受信機は現行の誤り認識率か、雑音パワー密度の現行の値を送信機に伝える。さらに、代わりにまたは加えて、送信機は、受信端末にて現行の誤り認識率を、または、現行のノイズパワー密度の値を見積もる。
【００５７】
さらなる具体化では、既存の接続または進行中のデータト交信において、送信機と受信機の間の現行の送信状態により、シンボル持続時間またはシンボルに含まれたビット数またはそれらの双方は、接続またはデータトラフィックが遮断されることなく、流動的に再調整される。言い換えれば、接続を形成する時だけでなく、既存の接続の間に、より特別には、望ましくは受信機に対して明確に、シンボル持続時間の設定は実行されない。シンボル持続時間の変化は、接続の間に、時間連続性、別の類似の連続性、または、所定の時間間隔での接続の間に実施される。
【００５８】
好ましい具体化では、シンボル持続時間は、チャンネル固有の様式で、つまり、使用される各チャンネル上に、個別に適用される。特に、複数のチャンネルでシンボルが送信される受信機にそのように送信することは可能であり、そのシンボルは、そこの送信状態に従って、各チャンネル上のそれらの持続時間の点で個別に適用される。
【００５９】
具体化では、シンボル持続時間は、唯一チャンネルの帯域幅によって短いシンボル持続時間値にチャンネル固有の方法で制限される。それはシンボル持続時間を変えるために特に広範囲の値を提供する。シンボル持続時間は、連続スペクトラルの値、または、代わりに、離散スペクトラルの値から決定することができ、その点で、離散スペクトラルの値は、チャンネル特有の方法で、可能な最も短いものであるシンボル持続時間の整数倍を含む。
【００６０】
好ましい具体化では、以下の公式により、シンボル持続時間Ｔsimbleは送信端末で決定される。
【数３】
2007534186.tif 000003
ここで、Eminは、受信機に関係する誤り認識率の上限値に対応する受信エネルギー、Psendは最大送信パワー、r0は基準の距離、αは伝播係数である。
【００６１】
以下に説明されているのは、送信されたビットのシンボルあたりの数の適用かシンボルタイプの選択に関する具体化である。
【００６２】
この発明の別の実施例では、送信されたビットのシンボルあたりの数の選択は、受信端末における、誤り認識率の現行の値か、ノイズパワー密度の受信端末の現行の値によって実行される。
【００６３】
望ましくは、送信されたビットのシンボルあたりの数はチャンネル固有の方法で適合される。それは、受信機が接続中に異なったチャンネル上で異なったシンボルタイプを受信することを意味することができる。そのように、個別に各チャンネルの上のデータ速度を最適化することができる。
【００６４】
別の実施例では、チャンネル固有の用語で非常に短いシンボル持続時間が既に使用されているとき、送信されたビットのシンボルあたりの数のさらなる具体化が実施される。それは、使用されるべきシンボルタイプを可能な限り長く送信するために、送信機と受信機との間の通信の制御に役立つ。
【００６５】
さらなる具体化では、ビットの可能な最大の数があるシンボルタイプは送信のために選択され、それは受信端末にて、誤り認識率の上限値を超過させない。
【００６６】
様々な送信の代替に関する具体化は以下に説明される。
【００６７】
さらなる具体化では、シンボルは、チップの系列に分割されていた状態でそれぞれ送信される。その場合、シンボルがノイズ系列(本当の雑音)か疑似ノイズ系列で変調される限り、そのシンボルは、周波数の点で拡大できる。望ましくは、ノイズか疑似のノイズ系列は、選択されたシンボル持続時間に流動的に適合させられる。これは、例えば、最初のチップが長いm系列から常に取り除かれる手順により実行でき、そのためシンボル持続時間が合計で提供される。
【００６８】
代わりに、疑似ノイズ系列の代わりにCDMA系列を使用することは、可能であり、その結果、多くの接続を平行な関係で形成できる。
【００６９】
利用可能なチャンネル帯域幅が完全に使用されるような方法でシンボルが送信されるとき、利用可能なチャンネルリソースの最大利用は、周波数軸に関連して達成される。望ましくは、したがって、シンボルは、周波数が拡大されるという条件で送信される。
【００７０】
チャープ信号は、長いシンボルが必ずしも小さい帯域幅を意味しないことを示す。したがって、特に好ましい具体化では、シンボルはチャープ信号の形態で送信される。その場合、長いシンボルは、同じ持続時間のものであるチャープ信号に取り替えることができる。その場合、時間の持続時間と送信パワーの積が双方のパルス形態と同一である、すなわち、エネルギーは同じである。しかしながら、チャープ信号は、最も簡単な場合で直線的に拡がるが、一般には、望ましくは単調に上昇するか、または単調に低下する機能形態を仮定することができ、そして全体の予定された帯域幅に及ぶことができる周波数変調を表す。そのように、信号は周波数で拡大される。
【００７１】
さらなる具体化では、送信機のチャープ信号(これはそれぞれの受信機のために意図される)は、時間の点で互いに、重ねることができる。その場合、ある瞬間に放出され、相互にチャープ信号に重ねられた、パワーの大きさの合計は、帯域上の最大許容送信パワーに等しい。
【００７２】
上記の信号拡大効果は、非常に厳しいマルチパス伝播、および/または、追加的な干渉信号を被るチャンネルに役立つ拡大利得をもたらす。その場合、受信された信号の品質は、信号の選択された拡大に大きく依存する。常に最大帯域幅を使用することができるので、エネルギー収支管理は、直接にその値を伴なう。従って、パルスの持続時間の増加に伴い、拡大およびそれと同時のシンボルエネルギーは増大する。
【００７３】
適当な相関関係の受信機が使用されるなら、例えば、受信機に適した整合フィルタがあり、それが流動的に適用されるならば、拡大シンボルに含まれたエネルギーは、最適な使用につけることができる。
【００７４】
代わりに、長いシンボルの場合では、FDMA方法を重ねることも可能であり、その結果、利用可能な帯域幅は分割され、そして、アドレスされたユーザは、帯域幅の小さい部分(これはそれぞれのデータ信号の長さに対応)のみに割り当てられる。２個以上のFDMAチャンネルが平行に動作されることは可能である。
【００７５】
その点で、送信機の力学は、FDMAチャンネルへの分割時に重要な意義があり、同時に、上述の劣ったチャンネル状況の場合、より小さい帯域幅が割り当てられ、そして、それ故、同時に、より小さい帯域幅を不十分なチャンネル状態の上で議論されたケースに割り当て、そしてそれ故、最適なシンボルはより長く、良い状態のチャンネルは、パラレルのより短いシンボルに割り当て、その結果、より大きい帯域幅を割り当てる。
【００７６】
ここで、この発明に従ったエネルギー収支管理は、あらゆる変調モードおよびあらゆるアクセス方法に実際にリンクすることができることが見つけられる。
【００７７】
さらなる具体化では、マルチプレクシング法(望ましくはTDMA方法)は、チャンネルの送信負荷が許容するや否や、チャンネル上で使用される。そのように、受信機と良好な送信状態で関連しているチャンネルに対するチャネル容量のより良い利用を保証することは可能であり、それにより、送信すべき情報の項目は、ほんの短時間で送信され得る。その状況では、考えられる様々な変調モードに対する誤り認識率により、および、選択された前記変調モード(この変調モードで要求された送信品質が正しく確実にされる)により、最適なシンボルエネルギーが決定される。同時に、それは、できるだけはやくデータを送ることができる、より高いステージ変調の選択を提供し、その結果、関係するチャンネル容量が最適使用に設定される。その状況では、シンボル持続時間は、帯域幅の逆数に対応する最小値に減少されているので、シンボル持続時間は変更されない。
【００７８】
好ましい具体化では、送信機はユーザの移動端末であり、そして、ベース基地局へのシンボルの送信に先立ち、その送信機は、ベース基地局から、送信のために使用されせるべき周波数帯域の情報を受信する。
【００７９】
さらなる具体化では、基地局は多くの変調モードで移動端末の入って来る信号をチェックし、そして、移動端末の信号の受信で正しいとして認識された変調モードを使用する。 例えば、基地局は多くの受信機によって信号を受信し、変調モードは各受信機に関連しており、そして、基地局へのシンボルの送信のために、移動端末は、送信機終了時に利用可能な変調モードの１つを使用する。
【００８０】
別の態様によれば、この発明に基づく方法を実行するための送信機が提供される。
【００８１】
方法を実行するための送信機は、論理記号(この明細書では以下、シンボルと呼ぶ)を表す信号を作り出し、そしてそれを放射するために適合された送信ユニットを持ち、その論理シンボルは１ビットまたは複数ビットを示す。更に、送信機は、制御信号を作り出し送出するために、シンボルの送信機と受信機の間の現在行き渡っている送信状態に関して存在する情報の項目に基づいて適合される制御装置を持ち、これは、送信するユニットに対し、受信機に関連している誤り認識率の上限値、またはその誤り認識率の制限値より低い値に対応する受信機固有の送信エネルギーを処理し、適切に適合されたシンボル持続時間で、または、送信されたビットのシンボルあたりの適切に適合した数で、または、適切に適合されたシンボル持続時間および送信されたビットのシンボルあたりの適切に適合した数で、シンボルの使用をユニットに送信するために処理する制御信号を生成して供給するために、制御装置は、受信機固有の送信エネルギーと、同時に、送信機と受信機の間の現行の送信状態に依存して、できるだけ高いビット速度を達成する目的のために、さらに適合される。
【００８２】
この発明に従った送信機の具体化は、クレーム４６〜７７で詳しく説明される。この発明およびそれの具体化に従った送信機の利点は、この発明の方法の態様および、この発明に基づく方法の異なる実施例から直接にかつ明確に導かれる。
【００８３】
この発明に従った送信機の一例による特定の好ましい具体化では、放射できる信号は、メモリに収納するか、またはシフトレジスタ構造から読むことができる。
【００８４】
特定の好ましい実施例での代替または追加では、送信機の送信ユニットは、１つ以上のアルゴリズムの実行で放射されるためにいずれかの信号も作り出すように適合され、そのアルゴリズムは、適した回路の形態で、またはソフトウェアの形態で実行される。送信ユニットは、現在、制御装置からの制御信号によって放射されるべきそれぞれの信号を生成する。そのように、例えば、チャープ信号やBPSK信号系列のようないずれの信号をも生成することは可能である。
【００８５】
望ましくは送信ユニットは、それの出力側に接続される信号シーケンサとIQ変調ユニットを持つ。放射されるべき信号は、それの生成後に、信号シーケンサおよびIQ変調ユニットに渡され、次に、直接にキャリヤーバンドに変換される。
【００８６】
この発明に従った送信機のさらなる好ましい具体化は、プログラマブルの送信機構造(ソフトウェアラジオ)を持つ。 望ましくは、送信機構造、特に送信機の動作モードは流動的に可変である。そのように多くの送信シンボルを作成することができる。
【００８７】
この発明に従った送信機のさらなる具体化は、できる限りチャンネルの特性を正確に決定するためにチャンネル見積りユニットを持つ。
【００８８】
この発明のさらなる態様によると、この発明に基づく方法を実行するための受信機が提供される。この発明およびその好ましい具体化に従った受信機の特徴は、そこにある方法の態様および実施例の記述から直接にかつ明確に引き出される。
【００８９】
望ましくは、その受信機は、プログラマブルな受信機構造(ソフトウェアラジオ)を持つ。その受信機の受信機構造および、特に動作モードは、実施例では流動的に可変である。
【００９０】
さらなる態様によると、この発明に基づく方法を実行するために送信用および受信用のシステムが備えられる。この発明および様々な具体化に従った送信・受信機の構成の特徴は、クレーム７８〜８２で述べている。この発明による方法の態様および送信機、およびこの発明による受信機の以下の記述からそれらの利点が直接にかつ明確に導かれる。
【００９１】
この発明は以下に、一例としての実施例および図を参照してより詳細に説明される。
【００９２】
図３は、エネルギー密度EDの大きさと、送信周波数fと、時間tとの関係を３次元的に例証した図を示す。時間tは、この紙面で水平な軸(x軸)にプロットされ、一方、エネルギー密度EDは、この紙面で垂直な軸(y軸)にプロットされる。送信周波数fは、この紙面に対して所定の方向に延在する軸(z軸)上にプロットされる。
【００９３】
時間軸下では、データフレームの持続時間は、時間t1とt3の２つの瞬間の間でTFRAMEによって特定された双頭矢の長さによって表される。また、シンボル１３〜１６は、立方体EBの一部として時間軸に沿って表される。シンボル１３〜１６は、異なったシンボル持続時間Tsymbolを持つ。シンボル１３において、シンボル持続時間Tsymbolは、時間t1とt2の瞬間の間の双頭矢によって例証される。
【００９４】
２つの限界周波数f1とf2の間のチャンネルで利用可能な帯域幅Bは、z-軸と平行に配置された双頭矢の長さによって特定される。
【００９５】
シンボル持続時間Tsymbolの間のスペクトラルエネルギー密度：
【数４】
2007534186.tif 000004
は、周波数fで最大で送信される。その値は、シンボル１３に対しては図１中に、長方形１０の領域内容として示される。その長方形１０は、シンボル１３の期間Tsymbolと、0からEDmaxまでのエネルギー範囲により決定される(ED、t)面に拡がる。シンボル１３のためにEDmaxを通して頻度に従ってシンボル１３の期間Tsymbolと0からのエネルギーの長さの上断固とした(ED、t)飛行機で広がる長方形１０の領域内容として値を図１における表現に提供します。したがって、３次元的な表示は、スペクトラルエネルギー密度の古典的な定義を含む。
【００９６】
時間内に瞬間に送信機で放射することができるパワーPは、立方体EBの(ED、f)面１２の図１中で与えられた時間tの瞬間に対応する。したがって、３次元的な表示は現在のパワーの古典的な定義を含む。
【００９７】
図示されたエネルギー密度は例えば、Wigner-Ville変換で決定することができる。
【００９８】
与えられた周波数fにおけるスペクトラルエネルギー密度は、例えば、法令を考慮して、値ESDの上限で制限される。同様に、平均または最大の送信パワーは、法定の条項を考慮して、または送信パワーを最大値に制限する送信機の技術的なオプションを考慮して制限される。そのような制限に基づく可能なエネルギー密度は、Y軸に平行に配置された双頭矢の長さによって象徴される。
【００９９】
図１に示される下側の周波数f1と上限の周波数f2の間の送信チャンネルの周波数帯域幅Bのために、周波数軸に沿った範囲が送信チャンネルの帯域幅Bに等しい立方体EBが存在する。
【０１００】
立方体EBは、送信機の制限されたエネルギー収支を特徴付け、そのエネルギー収支は、期間TFRAMEの帯域幅Bのチャンネルに対して送信機が利用できる。
【０１０１】
この関係では、帯域幅とシンボル持続時間との関係も基本になる。最大の帯域幅が短いシンボルによって完全に利用されることが知られている。特に、そして、例えば、長方形のスペクトラルにおいて、帯域幅はsi-関数によって完全に満たされる。それは、フーリエ変換：
【数５】
2007534186.tif 000005
により、si関数と長方形関数に従う。
【０１０２】
従って、ベースバンドには、パルス持続時間と限界周波数とに以下の簡単な関係がある:
【数６】
2007534186.tif 000006
ここで、パルス持続時間Tは、相互のシンボルの干渉現象なしで、可能な２つのシンボル間の最小の距離を示す。
【０１０３】
概してキャリヤー周波数が追加的に送信のために使用されるので、送信された帯域幅Bは、ベースバンド(B=2fg)における、限界頻度fgの大きさの２倍に対応する。
【０１０４】
図１で示された立方体部分１３〜１６は、フレーム持続時間TFRAMEの間に、送信機によるそれぞれのシンボルの送信のために使用されるエネルギー収支の成分を象徴する。２番目のシンボル１４のシンボル持続時間が、第１のシンボル１３のものより少ないことがわかるであろう。対応する方法において、第２のシンボル１４の送信エネルギーは、最初のシンボル13のものより少ない。
【０１０５】
図１のモデルから以下の結果を得ることができる。
a) ネットワーク・オペレータにとって利用可能なチャンネルリソースは、例えば、帯域幅と、最大の送信パワーと時間である。図１の立方体EBは、フレームの間に送信機により使用されるチャンネルのすべての周波数での、送信機のオペレータにとって利用可能なエネルギー収支に対応する。しかしながら、それは、フレーム持続時間TFRAMEが固定されることを意味しない。また、それは、エネルギー収支管理により変更できる。
b) 送信機の経済的な動作は、利用可能なエネルギー収支の完全利用を必要とする。最大送信パワーおよび利用可能な帯域幅は、利用可能なリソースの最適な使用を行うために、送信動作の全体の期間にわたって常に使用されるべきである。
c) 送信機と、それと関係したアクティブな受信機との間の可変送信状態へのフレキシブルな適合は、期間内に送信機で利用可能なエネルギー収支管理によって実現される。送信機から受信機への成功した情報送信のための不可欠の物理的なパラメータは、送信パワーではなく、ビット関連の受信エネルギーの十分高い量である。この発明に従った方法に関する基本的な特徴は、シンボルのビット関連の持続時間の変化によるビット関連の送信エネルギーの受信機固有の適合のフォームでの予定された送信パワーでのビット持続時間管理である。以下に、それらの調査結果をより詳細に議論する。
【０１０６】
a) チャンネル能力およびエネルギー収支に関し
Shannonによると、データの量で利用可能な送信チャンネルは、１秒あたりのヒットで記載され、単位時間あたりのエラー無しの方法で送信されるデータ量：
【数７】
2007534186.tif 000007
により、理論的に最適に使用することができる。式中のBは、チャンネルの帯域幅を示し、S/Nは、受信端末での信号パワーとノイズパワーとの間の比を示す。ノイズパワーは、受信端末での熱ノイズと、人間または産業上の影響(人間が作ったノイズや産業上のノイズ)のため起こる干渉現象との合計である。パラメータCは、チャネル容量として特定される。経済的なチャンネル管理のための基本な特性は、上記のShannon公式である数式７から読みだすことができる。送信機と受信機の間の送信チャンネルの容量は、受信信号のパワーSに対する受信機で行き渡っている雑音パワーNの比率(S/Nと称する)に本質的に依存する。したがって、チャネル容量は、セルかローカルネットワークに対して一定の固定された値ではなく、一つの受信機から他への、および時間の経過による送信チャンネルのそれぞれの品質に依存して大きな変化を受ける流動的な値である。
【０１０７】
b) チャンネル容量の利用に関し
数式７で述べたように、Shannon に従ったチャネル容量は、送信チャンネルにおける予定された制限によって常に制限される。言い換えれば、時間内に与えられた瞬間でのチャネル容量は、限られたリソースであり、そして、ネットワーク・オペレータが通信ネットワーク(有線の通信ネットワークあるいは無線の通信ネットワークであってもよい)を設立することによって取得する実際の経済利益である。その目的に必要な設備投資は、それを経済的に動作できるために与えられるチャンネル容量の最適な利用を必要とする。送信チャンネルの有効な容量の完全利用は、予定された送信パワー(望ましくは最大の許容送信パワー)がチャンネル上に放射される時のみ、可能である。
【０１０８】
c) エネルギー収支管理に関し
シャノンからの上記の公式は、エラー無しで送信できる最大のデータ速度を指定する。実際には、送信エラーは起こる。その点についてビット誤り率(BER)は遠隔通信で基本パラメータである。送信エラーは適当な測定によって修正されなければならない。これは、例えば、送信されるために、送信端末で冗長をデータ・ストリームに組み入れることによって、実施される。そのように誤りを認識することができる。ビット誤り率は、選択された変調に大きく依存する。一般的用語では、すべての変調モードで、ビット誤り率と、ノイズパワー密度Noに対する送信されたシンボルエネルギーEsの比率との関係を引き出すことは可能である。したがって、情報の送信成功化のために、送信機が受信機に１シンボルあたり、または１ビットあたりの雑ノイズパワー密度に関係した最小エネルギーを与えてシンボルを認識することが不可欠である。必要な最小のエネルギーは、現行のノイズパワー密度、および、受信機に関係し、かつ、例えば、契約上同意された送信品質に基づいても備えられるBERに依存する。その上、必要な最小のエネルギーは送信機と受信機の間の距離に依存する。図１で示されたモデルからこの発明に基づいて引き出された結果を明確に例証するために、以下に、３つのケースの例を述べる。
【０１０９】
a) 低い減衰
まず第一に、送信機と受信機の間の減衰が比較的低い時の好ましい場合を検討する。その場合、対応するユーザは、非常に大きいチャネル容量を利用できる。１シンボルあたりの送信エネルギーが、最小値であり、同時に最大の送信パワーであると仮定するために、現在の帯域に関連して実施できる可能な最も短いシンボルが常に送出される。任意に、受信品質に対応するより高いステージ変調は、受信機で利用可能なエネルギーが最大使用できるように、追加的に適用される。
【０１１０】
そのような場合、最適なシンボルエネルギーは、例えば様々な変調モードのために検討されるBERにより、および、必要な送信品質がまさしく選択されて保証され前記変調モードにより決定される。同時に、それは、関係したチャンネル容量が最適使用となるように、データをできるだけはやく送信できるより高いステージ変調の選択を提供する。その場合、シンボルの持続時間が既に帯域幅の逆数に対応する最小値に減少しているので、そのシンボルの持続時間はもう変更されない。その高いチャンネル容量の設備は、必要とされるデータの量を迅速に送信できることを意味し、その結果、適切なマルチプレクシング方法を使うことにより、１人以上のユーザが物理的なチャンネルを利用できる。例えば、TDMA方法は、その接続で有利であるので、関係する管理の複雑さおよび費用は限度内に維持される。
【０１１１】
b) 高い減衰
ここで筋書となる別のケースは、物理的な送信チャンネルで、長い距離のためか、多重通路伝播現象のため起こるフェード効果のために、非常に高度の減衰を持つユーザにかかわる。その場合、受信機で利用できるチャネル容量は非常にわずかであり、そして、送信されたシンボルエネルギーは、非常に大きくなければならず、すなわち、非常に長いシンボルが放射される。
【０１１２】
その状況において、最適なシンボルエネルギーは、最も簡単な利用可能な変調のみに与えられている考察により決定される。シンボルの持続時間を送信機にて流動的に変更して、加入者関連のシンボルエネルギーを受信機で常に発生させるために、その変調において、受け取られるべき最小のエネルギー(それによって例えば必要なBERが維持される)は、固定的にプリセットされる。
【０１１３】
この状況では、そのシンボルは、帯域幅によって予め決定された最も短いシンボル持続時間より著しく長い。チャネル容量の最適な使用はしたがって、S/N [W/W]以外に、チャンネルの帯域幅にかかわる、より特定の条件でも再度考察されるべきである。
【０１１４】
使用されるシンボルの帯域幅が予定された帯域幅以下であるなら、最大のチャネル容量を使用することができず、そして、さらなる追加的な措置を取らなければならない。そのような措置を次に述べる。
【０１１５】
長いシンボルは必ずしも小さい帯域幅を意味せず、そのことは、ドイツ国 199 37 706で示されているようにチャープ信号により示される。その場合、長いシンボルは、同じ持続時間のものであるチャープ信号に取り替えることができる。両方のパルス形態には、その場合、時間の持続時間と送信パワーの積は、双方のパルス形態に等しく、すなわち、エネルギーは同じである。しかしながら、そのチャープ信号は、全体の予定された帯域幅に及ぶことができる周波数変調(最も簡単な状況で、直線的に広がるが、一般に、幾分、単調に上昇する機能構成を仮定することができる)を引き起こす。そのように、信号は周波数の点で拡大される。その状況は以下に、より詳細に検討される。
【０１１６】
また、シンボルが、疑似ノイズ系列でさらに調節されることにより、周波数の点で拡大されることも可能である。その変調は、受信機に知られている必要があり、また、選択されたシンボル持続時間に流動的に適合させなければならないことが理解されるであろう。
【０１１７】
エネルギー収支管理の特定の変形は、長い疑似ノイズ系列、例えばm系列に対し、与えられた帯域を反映するチップの持続時間を予め決定することを与える。最大の帯域幅で、次に、様々なシンボル持続時間は、常に予定された系列の部分を使用することによって、離散的なステップ(チップの整数倍)で実行することができる。
【０１１８】
例えば、流動的に適合させなければならない受信機に、適切な整合フィルタがあれば、適切な相関関係の受信機が使用されているときだけ、拡大シンボルで含まれるエネルギーは、最適な使用にすることができる。
【０１１９】
代わりに、長いシンボルでは、かかわった帯域幅が分割され、そして、かかわったユーザが帯域幅の小さい部分(それぞれのデータシンボルの長さに対応)のみに割り当てられるために、FDMAを重ねることは可能である。そして、２個以上のFDMAチャンネルを並行して動作できる。
【０１２０】
特定の実施例は、周波数分割デュプレックス(FDD)(時間の点で並行に動作)の形態でアップリンクとダウンリンクチャンネルの実施に提供できる。
【０１２１】
その点で、先に議論した送信機の力学は、重要な意味である。指定されたFDMAでは、その場合、例えば２個のチャンネルが並行に動作されることは可能であり、その場合、一つは、より高い許容されたエネルギーの第１の場合に対応し、そして第２のものは、考えられる最悪の場合の筋書きに対応する。したがって、最適なシンボルは、２個のチャンネルでかなり異なる。
【０１２２】
c) 妨害されたチャンネル
例に対する結論として、非常に厳しいマルチパス伝播、および/または、追加的な干渉信号を被るチャンネルに考察が与えられる。その場合、受信された信号の品質は、信号の選択された拡大に大きく依存する。エネルギー収支管理が、常に最大の帯域幅を使用することができるように、直接そのパラメータを伴うので、増加する時間の持続時間に従って、拡大および同時にシンボルエネルギーは増大する。
【０１２３】
最悪の場合も維持されるが、最も良い場合では、最大の可能なデータ速度が送信され、その結果、チャンネルの特性を最適に使用することができることは、チャンネルリソースの最適な使用では、重要ではない。従って、ネットワークのチャネル容量を著しく増加させることは、以下により詳細に述べるように、可能である。
【０１２４】
以上の例を以下のように示す。望ましくは、エネルギー収支管理は、すべての物理的なパラメータ(それは、チャンネルリソース、時間軸、周波数軸および最大送信パワーを定義する)の多次元の最適化を伴なう。
【０１２５】
典型的な遠隔通信の使用および到達技術水準に従ったそれの実現は、送信チャンネルでの物理的な境界状態を例証するために、およびこの発明に基づく結果を議論するために、以下に、図２に関してむしろ詳細に説明される。
【０１２６】
無線の送信方法では、その状況は、空きスペースの伝播に対するシンボルあたりの許容エネルギーがほぼ４次元に従って減少する場合に起きる。単純化した仮定として、この例では、１つの変調モードだけが使用され、そしてどんなより高いステージ変調のプロセスも採用されないことが仮定される。シンボルが各加入者のために同じ持続時間Trefおよび同じ送信パワーPsendで常に放射されることがさらに仮定される。
【０１２７】
さて図２は、受信エネルギーEreceiveが無線送信ネットワークの送信機と受信機の間の距離rに関する関数としてプロットされた図を示す。その距離rは、横軸にプロットされ、そして、受信エネルギーEreceiveは縦軸座標でプロットされる。送信機と受信機の間の受信エネルギーと距離rの間の関数の依存は以下に従う。
【数８】
2007534186.tif 000008
その関係はカーブ２０によって図２に再現される。
【０１２８】
ノイズパワー密度は、破線２２の形態で横軸と平行に示される。また、横軸と平行で示しているのは、受信固有のビット誤り率BERを達成するために要求され、かつ、使用される変調モードにより予め決定される、最小のシンボルエネルギーEminの大きさを特定する実線24である。一定のシンボル持続時間Trefは、時間軸の第２の水平軸２７と平行の幅を持つバー２６として示される。
【０１２９】
到達技術水準に従ったこの単純なモデルシステムでは、送信機と受信機の間に一つの距離rrefが正確に存在し、そこでは、受信エネルギーErecは正確に、認識のために必要とした最小値Eminに対応する。バー２９は、最小の受信エネルギーEminを示し、それは、セル内で送信機と受信機の間の距離rrefでは、まだ正確な受信に導く。
【０１３０】
ネットワークが現在、最悪の場合の筋書きに基づいて、つまり、送信パワーおよび収支のリンクに関連して規模が設定されているなら、最小のシンボル持続時間が決定され、その最小のシンボル持続時間は、最大送信パワーにより多重化される時、最大送信エネルギーを与え、次に、全ての近接したユーザに受信エネルギーを与え、その結果、シンボル持続時間は余りにも大きくなる。送信機に関してrrefよりも短かい距離に配置された受信機は、要求されるものよりも、より大きいエネルギーを受信する。送信機に関してrrefよりも長い距離に配置された受信機は、予定されたBERを有するシンボルの認識に対して十分でないエネルギーを受信する。
【０１３１】
送信機の観点から、r<rrefに対しては、直線のライン２４(Emin)と距離依存のカーブ２０の間の受信エネルギーの領域２８は、過度に浪費されるエネルギーである。そのエネルギーは、予定されたBERの認識に対して受信機で必要でない。他方、r>rrefの距離範囲では、直線のライン２４(Emin)と距離依存のカーブ２０の間の受信エネルギーの領域３０は、与えられたノイズパワー密度では、受信端末で予定されたBERの認識に対して不足である。
【０１３２】
さて、より近い受信機に関して、到達技術水準に基づくパワー管理方法で送信パワーを調整することができる。しかしながら、それは、チャンネルリソースの送信パワーが完全に使用されないことを意味する。
【０１３３】
エネルギー収支管理(EBM)の具体化では、最大送信パワーにおけるシンボル持続時間は様々であり、そのため、送信パワーを減少させることなく、送信されたシンボルのエネルギーはチャンネルの要件に適合させられる。フルの送信パワーでそれぞれの加入者特有のシンボル持続時間と、その結果のエネルギーパケットが各加入者に送信される限り、このようにしてエネルギー収支は分割される。このように、各ユーザに関して、最適なシンボル持続時間が、前記シンボルエネルギーのみが送信機に適用されるように、受信電力によって計算され、そのシンボル持続時間は、受信機に対して予め決定された誤り認識率での受信のために要求される。それは図２においてEminによって特徴付けられる。送信機は、現時点でより悪い受信状態のそれらの受信機のために、または、接近したエリア内の受信機への別の送信動作のために、シンボルエネルギーの適用のために、例えば、TDMA方法のコンテキストでエネルギー収支管理により、セーブされた送信エネルギーを使用する。そのように、送信機の範囲は、エネルギー収支管理により、増大することができる。
【０１３４】
したがって、それは、現在の技術に基づく方法の場合、ちょうどセル外に位置し、かつ、基地局がよりもはや到達できない加入者をセーブするために、他方の端末で追加的に利用できるリソースの１つの端末でのより良好な使用を作る。
【０１３５】
シンボル持続時間の変化は下向きに制限される。最も短いシンボル持続時間は、追加パラメータとして送信チャンネルを制限する最大の帯域幅に対応する。
【０１３６】
図３は、この発明に基づく方法の結果を示し、様々な例に対する時間の軸に関連する送信および受信パワーをプロットした棒グラフを示す。それぞれの受信エネルギーは、最前に、例えば、この図を見る人に向かって正面４２によって例証され、受信パワーは、y軸に沿ったその高さにより決定され、そしてシンボル持続時間は、x軸に沿ったその幅で決定される。受信パワーのそれぞれのバーに対応する送信エネルギーは、バックグラウンド、例えば、ハッチングしたバー４８の正面４６の形態で例証される。互いに関連している送信パワーおよび受信パワーのバーは、自然に同じシンボル持続時間にかかわり、時間軸に沿って同じ範囲として示される。しかしながら、そのバーは、高さの程度で異なり、受信パワーは常に関連する送信パワー以下である。
【０１３７】
時間の軸に沿った並置された関係で示された異なるバーは、例えば、距離で異なる受信機に対応し、その距離は、時間軸の方向で送信機から、または、異なって割り当てられたデータ速度の受信機から増す。すべての図示した例に共通の、および距離のみに依存する減衰効果が、適用するため仮定される。同じBERは、さらなる境界状態として、すべての受信機に利用可能にされるべきである。それを可能にするために、受信エネルギーは常に値Eminに達しなくてはならない。最前に配置され、かつ、時間の関数として受信パワーを表すすべての立方体は、図３において、正面で同じ領域内容を持つ。このために、より低いパワーのシンボルを受信し、それ故、送信機からより大きい距離の受信機は、対応するより長いシンボル持続時間でシンボルと通信する。
【０１３８】
３番目の座標(バーの深さ)は、この場合使用される帯域幅を表し、それは、チャンネルのために追加パラメータとして設定される。それは、シンボルに関して可変の持続時間があっても、適当な拡大効果を見つけることができるように、ここでは一定であるとして示され、そのため、これは、フルの帯域が使用されることを提供する。
【０１３９】
この発明に従った方法では、図３で示されるように、送信されたデータシンボルは、それらの時間の持続時間が適合している限り、エネルギーの点で流動的に適合される。その点で、送信機はここでは、図３ですべての例に対して同一の送信パワーにより示されるように、それぞれのチャンネル上に常に許容な最大送信パワーを放射するような方法で動作される。そのシンボルは、すなわち、同じままで残っている受信品質、つまり、同じ受信エネルギーEminを、問題の受信機に与えるために、送信チャンネルの現行の状態に依存して、それらのビット関連の持続時間で流動的に適合される。
【０１４０】
その点で、この発明によれば、１つのシンボルでビットのより大きいかより少ないビットが送信されるために、同じシンボル持続時間で、より高いかより低い変調ステージを追加的に選択することが可能である。最小のエネルギーは、それぞれの変調モードにおいて、その点で依存して示される。
【０１４１】
上で説明されたエネルギー収支管理のための具体化は、さらに図１〜３を参照して、その目的のために、主要な態様を取り上げてより詳細に説明する。
【０１４２】
無線送信の方法では、その状況は、シンボル毎の受信エネルギーが、空きスペース伝播に対し、距離のほぼ４次元で減少する場合に起きる。対照的に、シンボルの信頼できる受信に必要な最小のエネルギーは、選択された変調のみによって依存し、したがって一定である。従って、予定された最大の送信パワーでは、最大のセル半径は図２の距離rrefにより決定される。
【０１４３】
ネットワークがその最悪の場合に基づいて大きさが設定されるなら、つまり、最大送信エネルギーを提供する最大送信パワーにより、多重化された最大のシンボル持続時間が、送信パワーとリンク収支に関連して決定されるなら、受信されたエネルギー、そのほかに、シンボル持続時間は、すべての、より近いユーザの場合で過大である。
【０１４４】
パワー管理を使用するとき、その場合、送信機が状況に適合させられるという条件が仮定されるように、送信パワーは下方に調整できる。しかしながら、これは、チャンネルリソース送信パワーが完全に使用されていないことを意味する。その場合、減少するシンボル持続時間により、エネルギー収支管理を有利に適用することができる。それは著しく高いデータ速度を実行し、そして、チャンネル占有持続時間は減少される。
【０１４５】
最適なシンボル持続時間は各ユーザのために計算される。好ましい具体化では、数式(1)によると、シンボル持続時間Tsymbolは送信端末で決定される。受信品質によったシンボル持続時間のその流動的な制御は、原則的にどんなシステムでも可能である。
【０１４６】
しかしながら、重要なことは、一般にシンボルの帯域幅が流動的なシンボル持続時間で同時に変更されるので、帯域幅の最適な使用に関連する問題です。一方では、かかわった要求に応じて帯域幅が流動的に分割されるFDMA手順を実行することによって、それぞれの帯域幅が流動的に調整され得る。ハードウェア用語によるそのような方法の実施は、非常に複雑であって高価である。対照的に、そのような流動的な分割は、ソフトウェア無線機で実施できる。
【０１４７】
その上、ある系列がシンボルを表している限り、帯域幅と関連して、最も短いシンボル(チップ)を定義すること、および、データシンボルを形成することは、連続したそれらの多くのチップをアレンジすることによって可能である。そして、エネルギー収支管理は、拡大する周波数と結合される。そのケースは、使用されるチップによるシンボルの持続時間での流動的な変化の量子化を伴う。
【０１４８】
しかしながら、特に、チャープ信号は、周波数拡大と時間拡大の間で区別を引き起こすことができる点での使用に適している。その場合、帯域幅に関連して最も短いパルスが生成され、そして、それらのパルスが時間拡大内にいずれの持続時間にも拡大される手順で周波数拡大が作用する。そして、必要であるエネルギーに従って、そのパルスのその拡大は流動的に作用することができる。
【０１４９】
個々のチャープ信号が時間内に、互いに重ねられた関係にある限り、高いデータ速度がその方法で達成される。重ね合わせる効果のそれぞれの程度に依存して、それぞれのチャープ信号が断片のみを入手するように、ユーザが使用することができる最大の送信パワーは、従って、分割される。
【０１５０】
それは、シンボルが受信機で短いパルスに圧縮(それの最大が他のパルスのゼロ位置にある)されるので、可能である。それらのsi形状のパルスは使用される帯域幅を自然に反映する。
【０１５１】
また、この場合、より少ないシンボルが互いに重ねられて、その結果、シンボルのどんな重なりも生じなくなるまで個々のシンボルのパワーが徐々に増やされる限り、シンボルエネルギーの量子化の増加がある。この結果は、圧縮されたパルスが互いに関して次第に増加する距離にあり、そして、より多くのゼロ位置が空のままで残るということである。
【０１５２】
シンボル持続時間の流動的な割当ては、帯域幅によって下方に制限される。それは、変調に使用することができる中で最も短いパルスを予め決定する。しかしながら、他方で制限が全くなく、すなわち、シンボルが非常に長い場合がある。
【０１５３】
これについては、再度図２を参照して述べる。 現在のセルサイズは、信号をさらに受信することができるポイントrrefによって説明される。別のどんな受信もそのポイントを超えると、従来のシステムでは可能ではない。したがって、セルのわずか外にいるユーザは、新しいセルをセットアップしなければならない。それは、特に路線のローカルループ(WLL)構成の場合に非常に高いコストをもたらす。ここで説明されたエネルギー変調によるエネルギー収支管理は、そのユーザであっても、さらに長くなって、その結果より多くのエネルギーに堪えるシンボルにより、同じ基地局から更にサービスが提供されることを可能にする。したがって、それは、ユーザが見つけられることになっている個々の方向へのセルの流動的な膨張を提供する。それは、他のチャンネル管理方法で得られない特性である。
【０１５４】
送信機での長いシンボルの生成は、しばしばいずれかの困難を引き起こすというわけではない。受信機では対照的に、重要な問題は、特に、FDMAが使用され、そして正確に周波数が与えられるなら、短い帯域幅で長いシンボルを受け取ることを含む。一般に、ここで、シンボルを広げて、相関関係受信機を使用することは、より適切である。それは、CDMA系列およびチャープ信号に対しても等しく適用する。
【０１５５】
また、それらの受信機タイプは、最適な送信に使用される従来の整合フィルタに基本的に対応する。
【０１５６】
流動的にエネルギー変調とその結果のシンボル持続時間変化は、このフィルタも流動的に調整されなければならないことを意味する。これは、ソフトウェア無線機の形態でも実施可能である。
【０１５７】
基地局と加入者の区別は、エネルギー変調の適用に対しても不可欠である。一般に、帯域幅とパワーは、遠隔通信チャンネルに対して制限される。したがって、加入者がデータシンボルを全出力でかつ、対応する周波数変調で、最適なシンボルの長さを放射することを可能にする。ユーザが互いに干渉しないように、その目的に必要な周波数帯は、予めイネーブルにされなければならない。
【０１５８】
分割することが容易でない逆の場合、個々の周波数帯へのチャンネルは、周波数にわたるすべての送信パワーの合計は、最大許容パワーを超過しないので、最大送信パワーに分割することを同時に意味する。送信パワーと、シンボル持続時間と帯域幅との間の既知の明確なリンクを考慮して、各ネットワークで流動的に最適なエネルギー変調について計算して、その結果、最大のチャネル容量をネットワークに適用することは可能である。
【０１５９】
設定値を決定する動作は以下に説明される。以上でより詳細に議論したように、エネルギー収支管理は、受信機固有の様式、例えば、基地局かアクセスポイントに関連して、適合させられる送信エネルギーに基づく。従って、例えば、良い送信状態では、より高いステージ変調が実施されるが、貧弱な送信状態では、シンボル持続時間の増大が生じる。
【０１６０】
自動的にこの方法を制御することができるように、必要な調整値を確かめなければならず、そして、効率的な変調が送信機と受信機の間で適合されなければならない。それを実行するために原理的に様々な方法がある。受信機でのパワーは確かめられ、そして、結果、受信されたエネルギーは、対応するシンボルに対して周知であり、そしてそれから、他の全ての利用できるシンボルに対して推論が可能であるので、通常、現在採用できるパワー管理方法は、 エネルギー収支管理のために適用できる。２つの原理が一例としてここに詳しく説明される。
【０１６１】
受信機内で簡単なRSSI測定(無線信号強度インジケータ)で受信パワーを測定することができる。そのように、受信品質は周知であり、そして、基地局と加入者の間の最適な変調、および／またはシンボルの持続時間、および/または、拡大を調整することは可能である。その点で、異なった干渉現象が様々な位置で起きるので、一般に、基地局と加入者の値は異なる。
【０１６２】
また、第二に、送信品質は、例えば、誤り認識コードが使用されているなら、フレーム内の誤りの測定で決定することができる。そして、最適な送信効率に達するまで、変調、および／またはシンボルの持続時間、および/または、拡大を次第に変更することができる。
【０１６３】
送信を遮断することなく、既存の接続または進行中のデータ通信において、調整を連続的に再調節できる。
【０１６４】
対照的に、セルラー・ネットワークで接続を作ることはより困難である。ここでは、加入者は要求をアクセスチャンネルで基地局に送る。使われた変調が知られていので、それは基地局で受信されないかもしれない。
【０１６５】
また、ここに様々な解決策がある。まず第一に、正確に大きさを設定したネットワークで常に機能しなければならない物理的に丈夫な接続を使用することは常に可能である。 しかしながら、これは、リソースを浪費することを伴う。
【０１６６】
別の可能なオプションは、様々な変調モードがアクセスチャンネルで許容され、そしてそれぞれの加入者が最後に使用された変調で送信を始めるように、基地局に多くの受信機をセットアップすることである。次に、並行による受信では、常に送信された変調に同調する一つがある。
【０１６７】
一般に、アクセスチャンネルに対する繰り返された問い合せも可能であり、その場合、想像することができる変調モード、および／またはシンボルの持続時間、および/または、拡大は系統的にチェックされる。現在既にデータ通信に様々なキャリヤー周波数を使うシステムで既に使用されているように、効率的なアルゴリズムを考えることができる。
【０１６８】
同じ問題は、実際の接続(交信チャンネル)の準備ができる前に、特定の拡大コードを各ユーザに流動的に割り当てなければならない、CDMAシステムの場合で起こる。
【０１６９】
同様に、最適なシンボルが実際の通信チャンネルで使われる前に、送信に使用されるべく最適なシンボルを決定することは、エネルギー収支管理で可能である。
【０１７０】
その点で、アップリンクとダウンリンクの間のチャンネルで損失と干渉を異ならせることができるので、送信されたシンボルが、受信されたシンボルと異ならせることも可能である。
【０１７１】
図４ａ)は、基地局BSがある無線ローカルループネットワーク５０に示す図である。加入者局は、SU1〜SU5とSun(SU：加入者ユニット)として特定される。さらに、送信機の放射のための伝播障害は、参照番号５２〜５８に特定される。障害５２〜５６は例えば、高いビルであり、障害５８は例えば、アルプスなどの山脈である。
【０１７２】
前の例との比較では、ここの送信エネルギーは、もはや距離に排他的に依存せず、更に別のファクタに依存する。大勢では、必要な送信エネルギーは以下の重要なパラメータで決定される。さらに、しかしながら、当業者にはそれほど重要でないパラメータは以下のリストには含まれない。
>  変調モード
>  送信機と受信機感の距離
>  干渉およびノイズ
>  要求される BER (例えば特定のセキュリティ用途のために)
>  変調伝播 (視覚ライン、視覚ラインなし)
>  アンテナ特性
【０１７３】
セルサイズは、公知の方法に基づき、基地局(BS)の最大(許容)の送信パワーによって予め決定される。それは円形の線６０によって図４で象徴的に示される。セルの中では、個々の加入者は、時々その基地局により接近して位置するか(つまり、SU5)、または時々基地局BSからさらに離れている(つまり、SU4)。他方、大建築物52〜58による信号のシャドウイングと同様にマルチパス伝播のために追加的な信号ひずみが起こる。山脈５８は、基地局BSから見えないところの加入者SU3に山脈を超えて達することができないので、打ち勝ちがたい障害となる。
【０１７４】
存在する送信チャンネルの多重化により、個々の加入者にはうまく到達し、他のものは、貧弱であり、あるものは全くない。棒グラフの形態の図４ｂ) は、対応する以前の方法で一定のシンボル持続時間に要求される送信パワー、および、それぞれのSUへの送信のため必要である送信パワーを示す。バーの付番は加入者の番号に対応する。一例では、バー１は象徴的に加入者SU1に関する送信パワーを表す。２つの加入者SU1とSU2は、基地局BSの範囲の外にあり、許容ピークパワーPsendより高いレベルの場合のみ到達できる。
【０１７５】
図４ｃ)は、比較目的のために対照的に、ビット持続時間管理で達成される解決策を示す。加入者における同じ受信エネルギーでの受信は、各々の場合での最大送信パワーPsendでのシンボル持続時間の適用により設定されたそれぞれの適切に適合された送信エネルギーを使用することを伴う。存在するチャネル容量は、異なったチャンネルの特性に基づいて各加入者のためにネットワーク内で区別される。その基本的な物理的特性は、当時は一般的であったが、同じチャネル容量(または、データ速度)をセルのすべての加入者に割り当てようとするネットワーク組織化方法に対し本質的な相違を構成する。
【０１７６】
それぞれに許容できる誤り率で最適なデータ速度を、ネットワーク内の各加入者に流動的に提供できる限り、いまや、新しい用語で遠隔通信のタスクを述べることができる。その結果、その目的に必要なシンボルエネルギーは、ネットワークの値を調整することを決定する。それは、送信されたシンボルが固定されないかもしれないアプローチに従い、それらは、送信機で流動的に変更されなくてはならず、その結果、送信チャンネルに依存して、選択された変調に対し、問題の加入者は、例えば、誤り認識率か明確なビット誤り率によって説明された必要な受信品質を常に受信する。
【０１７７】
送信されたデータシンボルがエネルギーの点で流動的に適合されるときだけ、かかわる物理的な原則は、しかしながら、流動的なチャンネルでそれを可能にし、つまり、最適なエネルギー変調か最適なビット持続時間管理が実施されるか、またはネットワーク組織に関してエネルギー収支管理が実施される。
【０１７８】
さて、無線接続の典型である一般的な具体化を考えるために図５を参照する。加入者の番号Nchannelは、同時に基地局から供給され、そこでは、典型的な複数アクセス方法を採用できる。以下の計算は、最も離れたユーザが送信機から距離rref [m]となるように大きさが設定されたセルに基づき、予め決定されたシンボル持続時間 Tref [s] および 最大送信パワー Psend [W]でもって、安定したデータ受信に必要なエネルギーEmin [Ws]を受信する。
【０１７９】
また、一般の場合、データが拡大して送信されることが仮定される。したがって、その状況は、使用した帯域幅 B [Hz] は、シンボル持続時間Tref [s]の逆数より大きいことを意味する。
【０１８０】
選択された変調モードは、対象セル中のすべての加入者にとって、同じであり、等方性の方向特性があるアンテナが使用され、そして、電磁波の伝播が空きスペースで行われるとい更に仮定される。それらのすべての仮定は、決してエネルギー収支管理に、必要な前提条件ではない。それらは、簡単な公式でここで述べた計算を実行する際に役立つだけである。
【０１８１】
考察される対象セルは、固定的に予め決定された数のチャンネルを例えば、TDMAかCSMAの多重アクセス方法で供給する基地局から与えられる。それらの各チャンネルは、加入者に必要とされるデータ速度に正確に相当するために意図されたデータ速度Rref [bits/s] を持つ。
【０１８２】
以下の記述でこの場所に述べられていない公式を参照する限り、それらは、表５、表６中のそれぞれ特定した公式の番号で見つけられる。
【０１８３】
考慮しているセル中の制限している物理値は、帯域幅と最大送信パワーである。セル内の各加入者のための受信電力は、仮定された空きスペース伝播のために、基地局に対するそれの距離に４乗に依存する。
【０１８４】
受信電力がこの例で決定的な設定値であり、それはそれぞれのユーザの位置によって唯一に決定される。情報の送信された項目の受信のために、しかしながら、それは、決定的なパワーではなく、受信パワーとシンボル持続時間との積から計算したビットあたりの受信エネルギーである。 最適なシステムでは、したがって、その値は、必要な誤り率が観察されるように、一定に保たれるべきである。
【０１８５】
【数９】
2007534186.tif 000009
【０１８６】
固定されたシンボル持続時間Tref [s]で問題の参照システムを堅牢なシステムにするため、その寸法決定は、最大距離rref [m]で情報の受信を確実にするように設計され、それにより、受信に必要なシンボルEminあたりの最小のエネルギーは予め決定される。その点で、まず第一に、参照システムでは、各シンボルが情報量として１ビットのみ含むと仮定する。
【０１８７】
【数１０】
2007534186.tif 000010
【０１８８】
現在一般的な送信方法では、受信されたシンボルのエネルギーは、減少する送信パワーによって一定に保たれる。そのように、利用可能なチャンネルリソースは、軽率に浪費される。現在、ここにエネルギー収支管理を適用することによってどれくらい容易にリソースを使用することができるかが示されることになっている。
【０１８９】
以下の計算はシステムの比較に基づき、すなわち、エネルギー予算管理を用い、フレキシブルなシステムに対する堅牢な参照システムの関係はここで決定的にされる。さて、選択された変調モードによるメッセージの信頼できる受信は、送信エネルギーへのチャンネルロスにより関係づけられるエネルギーEmin [Ws]を必要とする。
【０１９０】
距離 r [m]に４乗で減少する第１の近似では、しかし、物理的な理由で、常に上方で制限される(つまり小さい距離で制限される)。一般の用語で公式化されると、以下は、述べられた条件のもとでパワーの放射を適用する。
【０１９１】
【数１１】
2007534186.tif 000011
【０１９２】
対象セルに関しては、その値は、シンボル持続時間(表５中の公式２１)が掛けられることにより、最小のエネルギーEmin [Ws]に容易に述べることができる。現在、送信されたシンボルの持続時間は、放送のインタフェースを変えないので、一般に、１シンボルあたりの受信エネルギーは、送信されたエネルギー(公式２２)の関数として見なすことができる。
【０１９３】
古典的な方法では、対象セルの基地局は、現在、すべての加入者に同じエネルギーで信号を送信し、それにより、上の多くのポイントで述べたように、過度のパワーまたはエネルギーを基地局の近くのユーザに送る限り、利用可能なリソースが部分的に浪費される。多くのユーザが、複数のアクセス法に基づく「準並行の」関係に役立っている。対象セル中のアクティブなユーザの数は、その点でアクセス法のチャンネル数Nchannelに対応する。
【０１９４】
シンボルあたりの放射エネルギー Esend [Ws] は、対象システムの最大送信パワーPsend [W]と、シンボル持続時間Tref [s] との積で定義される。
【０１９５】
法令の条項を考慮すると、合計で、基地局に許容されているエネルギー放射を次に示す。
【数１２】
2007534186.tif 000012
【０１９６】
そのエネルギー収支は従って、セルに利用可能である。それはまさにエネルギー収支管理が入るというそのポイントである。各加入者は、加入者がエネルギーEmin [Ws]で信号を受け取るのに必要な送信エネルギーを単に送る。
【０１９７】
一般的な定理においては、そのエリア内の考えられるアクティブなユーザ数は、エネルギー予算管理を使用するとき決定的であり、これは、一般に、エリアと関連したユーザ密度を通して説明することができる。以下に、その密度は、定数(公式２３)であると仮定され、そして、考えられる対象セルに関連して標準化される。その密度が一定の時、その値は、エリアに関連して変わらないので、公式中の r および ψは、位置について説明する変数として形式的に使用されるだけある。
【０１９８】
エネルギー収支管理の適用は、各ユーザが１シンボルあたりの最小のエネルギーを受ける限り、彼の位置の如何にかかわらず、リソースが現在適切に使用されることを意味する。受信されたエネルギーが一定なので、従って、エネルギー収支管理システムにより、距離(公式２４)に依存して、送信エネルギーを変更しなければならない。
【０１９９】
統計的な平均として基地局により全体に放射されたエネルギーは、エリアに関連したアクティブなユーザの密度にわたる積分(公式２５)であり、各々の場合でそれぞれの送信エネルギーが乗算される。
【０２００】
半径rcell [m]の円形の面積A上の積分は簡単な公式(２６)を与え、それは、その後、古典的なセルに関して既述した値と比較される。
【０２０１】
まず第一に、そのために、両方のセルが同じサイズのものである(つまり、rcell=rrefであり、その状況は図５に６４で識別される)ことになっている状況に対して考慮され、そして、基地局で放射されたエネルギーは、双方の場合で同じになるべきである。
【０２０２】
これらの状況下では、公式(２１)に関する数式(１２)および(２６)を扱うこと、両方の場合でアクティブなチャンネル数の間には、直接的な関係がある。
【数１３】
2007534186.tif 000013
【０２０３】
実際には関連しているすべてのケースに対し、前記公式は更に、近似式(２７)により、実質的により簡略化される。これは、エネルギー収支管理の適用のために、チャンネルNchannel_EBMの数は、同じセルサイズで、チャンネルあたりの同じデータ速度(REBM=Rref)を持つ従来の数 Nchannelとの比較で倍にされる、簡単な関係を与える。
【数１４】
2007534186.tif 000014
【０２０４】
これはセル６４に関連して図５に示される。代わりに、１加入者あたりのデータ速度に対する同じチャンネル数Nchannel_EBM=Nchannelで、２倍にされることも可能である。REBM=2Rref。従って、エネルギー収支管理の導入は、予定されたセルの効率で100%の増加につながる。それは、セル６２に関連して図５に例証される。
【０２０５】
さらなる数式の例として、アクティブなユーザの領域に関連した密度が、両ケースに対して同じであるべき場合を考慮するために、セル６６に対して引用される(公式２８)。
【０２０６】
したがって、既に推論された結果に基づいて、EBMを使用している時、対象のセルに対して基地局によってより少ないエネルギーが放射されることは正に明白である。rcellがrEBMで置き換えられる前記目的のために、公式(２９)にて、そのエネルギー差は、セルを拡大して、rEBM>rrefとするために使用でき、これは、セル６６に関連して図５で図示される。公式(２９)の決定は、対象セルの比率のみを含む商として、複雑化した公式につながり、それは、セルの最大の拡大のために、エネルギー収支管理を用いた時、すべての加入者に対し同じ品質を提供する。公式(２７)を参照することにより、その公式は再度簡素化することができ、次式を与える。
【数１５】
2007534186.tif 000015
【０２０７】
セル６６は、すべてのアクティブな加入者(REBM=Rref)の点で、同じサービス品質(データ速度)でこのようにして半径 rEBMが２０％だけで拡大される。それは最初は小さいように見えるが、そのように、全チャンネル数は、Nchannelから次の値に増大される。
【数１６】
2007534186.tif 000016
【０２０８】
その結果、セル６６中のチャンネル数 Nchannel_EBMは４１％増加することができる。この利点は図５に図式的に示される。
【０２０９】
以上の導出は、EBMの技術的な実現に関して、現在、今再びより詳細に考察されるべきである。明らかに、基地局に近接の加入者には、一般に、さらに遠方の加入者に関して低いチャンネルロスを伴う利用可能なチャンネルを持つ。以上の誘導の過程は、従ってより少ないエネルギーが、選択されたシンボルの信頼できる受信のために基地局によって放射されなければならないことを今や示す。
【０２１０】
問題は、現在どうしたらそれを技術的に実行することができるかということである。その点で、２つの方法、即ち、シンボル持続時間の変化および変調の変更がある。
【０２１１】
以下の導出は、両方の方法が等価であるが、最終的に、原則として、シンボル持続時間の流動的な変更により、および／またはより高いステージの変調により、説明したエネルギー収支管理が最適に実行できることが強調することができるように異なった制限に供せられることを示す。好ましい変更は、両方の方法の組み合わせの提案にかかわり、そこでは、シンボル持続時間の見事な変更は、制限された帯域幅のために、追跡することができなくなるまで実施され、そして、その後、より高いステージ変調が適用される。
【０２１２】
どんな出来事にも、上で導出した公式(２６)は、エネルギー予算管理の点で達成することができる改善の限界を表す。
【０２１３】
まず第一に、EBMは、シンボル持続時間の流動的な適用を可能にする。１シンボルあたりの送信エネルギーは、送信パワーPsend [Ws]にそれぞれのシンボル持続時間Tsymbol[s]が掛けられた積である。最大許容値未満の値への送信パワーの変更は、チャンネルリソースを浪費することを意味する。その値は従って、一定である。
【０２１４】
送信されたエネルギーが個々の加入者に対して異なるように、シンボル持続時間を変えることができる。従って、上述の場合に対して次の数式が適用される。
【数１７】
2007534186.tif 000017
【０２１５】
ここで、Emin [Ws]は、シンボルを確実に検出するために受信機で少なくとも必要となるエネルギーを示し、そして、Tref[s]は、古典的なセル組織を持つ以前考慮された対象セル中のシンボル持続時間である。
【０２１６】
シンボル持続時間における流動的な変更は、送信機で流動的にシンボルエネルギーを変える非常に適した方法である。
【０２１７】
一般的な用語では、シンボルの送信に少なくとも必要である帯域幅は、シンボル持続時間の逆数に等しい。したがって、その最初のアプローチは、必要な帯域幅が利用できないことを意味する。従って、このアプローチは、エネルギー収支管理システムの最適な使用を妨げる限界に、容易に直面する。
【０２１８】
さらに、またはそれに追加して、より高いステージ変調における流動的な変更を行うことは可能である。この２番目の具体化は、かなり複雑であり、したがって、より詳細に説明されなければならない。これまで使用された公式は、一般的なケースに対し、受信機での選択された変調で、到着しなければならないエネルギーを識別する値 Emin にかかわり、そのため、受信機は、１ビットの情報を適切な程度の確実性で認識する。しかしながら、一般的な場合では、シンボルは多くのビットを含むことができる。
【０２１９】
シンボルエネルギーおよびビットエネルギーとの間の関係または、シンボルの情報量は、採用された変調から起こる。シンボルが受信機で過剰なエネルギーを持つような状況なら、エネルギーは代わりに、変調モードを変更するために、および、より多くの情報を担い、それ故、多くのエネルギーを必要とするシンボルを使用するために、使用することができた。
【０２２０】
簡単な例として、対象セルが、各シンボルが正確に１ビットに対応する BPSK 変調の使用にかかわる状況に、考察が与えられるであろう。必要な受信エネルギーは、Eb_minにより示され、ここで、指数bは１ビットを示すためのものである。
【０２２１】
例えばシンボルに関する情報量に対してBSPK から QPSKへの変更時、１ビットから２ビットに変化する。同時に、シンボルの信頼できる受信に要求される必要なエネルギーは増大する。その場合、次式が適用される。
Emin＝2*Eb_min
【０２２２】
したがって、変調が、かかわったファクタに適合され、そして、それが、変更されるシンボル持続時間ではなく、シンボル内の情報量である限り、エネルギー収支管理手順は、存在するエネルギーが受信機で完全に使用することができる状況を伴なう。
【０２２３】
原則として、シンボルエネルギーが１ビットあたりの対応するエネルギー：
【数１８】
2007534186.tif 000018
に変換することができることは通常のケースである。式中のMはシンボルの様々な「状態」の数を示し、log2(M)は、１シンボルあたりのビット数を示し、すべての状態は、同じ確率を持つ。また、一般的な場合では、ここで異なった確率を考慮することができる。
【０２２４】
一般化した用語では、現在では変調モードが常に使用されると過程され、そのため、より高い情報量を持つシンボルは、選択された対象セルで要求とされるように、各ビットに対し、統計的な平均で、エネルギーEb_min を必要とする。
【０２２５】
この具体化では、シンボルの変調のみが変更される。送信機(または、基地局)から放射されたエネルギーはその場合、各加入者に対して常に同じである。
【数１９】
2007534186.tif 000019
【０２２６】
これは、外見上、参照ケースに対応するが、EBMシステムでは、シンボルに関する情報量は変更される。
これは、１ビットあたりの送信エネルギーが指定されるなら、それ自身を明示する。
【数２０】
2007534186.tif 000020
【０２２７】
発生するロスに従って、より近い加入者に対してはより高い情報量、つまり大きいMを含み、一方、より遠方の加入者に対しては、より小さいMを含む。対照的に、１ビットあたりの受信エネルギーは、常に最小値(公式３１)に対応し、そのため、距離に関連して、問題の加入者に対する送信エネルギーの関数がそこに存在する。
【０２２８】
２つの数式(２０)と公式(３３)を等しくすることは、送信機で選択されるべきである変調の明確な記述(公式３３)につながり、この公式３３に関しては、良い近似を与えられた連続関数に提供するために、シンボルM(r)の離散的な「状態」の数を十分に変更できることが仮定されてもよい。
【０２２９】
各加入者は現在、多くのシンボルを必要とせず、予定された情報量の送信のためのビットのみを必要とする。従って、個々の加入者が要求するエネルギーは、ビット数と個々のビットのエネルギーのみに依存し、そのため、これは、エネルギー収支管理の適用のために、等しい権利のある加入者に対する合計の積分(公式３４)にかかわる。
【０２３０】
その積分は、上で指定された公式(３５)で容易に計算することができて、そして、以前に一般的な導出に既に含まれている公式(２６)を提供する。
【０２３１】
ビットとシンボルエネルギーを区別することが必要なので、最小エネルギーの指示のみがここで変更される。対照的に、公式(３４)は古典的な状況に更に適用する。それは、以前に指定された一般的な誘導式に正に対応し、既述したエネルギー収支管理システムはまた、原則として、より高いステージ変調により追加的に実行できることが最終的に強調できる。
【０２３２】
さらなる具体化として時分割多重アクセス法(TDMA)を考察するために、図６と７を参照する。
【０２３３】
図６と７は、それぞれ、与えられた期間 TFRAME を、時間帯として時間部分７０〜７６、８０〜８８、および８０'〜８４'への分割を示す。従来のTDMA法は、各加入者に割り当てられて与えた時間帯により、時間軸で加入者の分割を伴う。これらの時間帯は、時間間隔TFRAMEで定期的に起こり、その後に、各加入者に新たな時間帯が割り当てられる。図６中の部分７６は、持続時間Tchannelでのさらなる多くの時間帯で期間を特徴付ける。
【０２３４】
現在、ネットワークでは、個々のユーザにとって、チャンネル状態は異なっており、そのため、EBM法は、リソースの最適な使用を利用可能にするために、様々なシンボル持続時間および様々な変調を適用しなければならないことを前提とする。
【０２３５】
その場合では、時間帯あたりの送信ビット数は固定され、その結果、加入者は変化されないデータ速度が保証され、従って、チャンネル状態に従って、時間帯の持続時間は流動的に変更される。このことは、図７において、異なる幅の時間帯８０〜８８および８０'、８２'および８４'を見ればわかる。長さを異ならせたこれらの時間帯の構成は、TDMAでは比較的簡単である。
【０２３６】
上の多くの箇所で既に説明したように、古典的なシステムは最悪の場合に対して設計され、そして、図２で示したように、より近い局は過度に大きいパワーを受信するので、一般的な用語では、パケットの持続時間は対象セルに関連して減少する。EBMの効率はこのように直ちに明白である。
【０２３７】
EBMの実行は現在、例えば、固定されたシンボル持続時間および、その結果、より高いステージ変調による不変更の帯域幅に作用することができ、そのため、より少ないシンボルおよび、その結果、より短い時間帯が、定義された情報の一部の送信に必要である。シンボルに関する情報量は、徐々にQPSKから例えば256QAMに増加することができるような言及が、QAMの一例によりここでされてもよい。
【０２３８】
受信機では、検出器への必要な変化は比較的わずかである。純粋な位相検出に加え、振幅検出器はさらに、QAMを必要とする。
【０２３９】
最初に最も簡単な変調がアクセスチャンネルに適用され、そして、次に、より高いステージ変調が徐々に適用され、そのシンボルがより高い情報量を持つ限り、EBMの最適なシンボルを決定するために、ここで簡単な規則を用いることは可能である。そして、最大級の情報量があるシンボルが使用されるまでか、または、(ビット誤り率で決定される)送信品質がもはや、かかわった需要を満たさないとき、その情報量を増強することができる。
【０２４０】
代わりに、受信された信号のパワーを測定し、そして、その情報に基づき、徐々の規則を行うことなく、最も好ましいシンボルをすぐに決定することは可能である。
【０２４１】
その最適化は各加入者のために個別に実施されるべきである。その後、チャンネル固有の時間帯の長さに基づいて、TDMAの新たな組織化が必要であり、そこでは、個々の時間帯の開始に対するタイム・マークは、ネットワークでの変化に流動的に適応される。
【０２４２】
その場合、予定された時間枠TFRAMEが適切に満たされるまで、とても多くの時間帯を割り当てることができる。
【０２４３】
さらに、そ干渉効果かシャドウイングのために、個々の加入者のシンボルのエネルギーが低過ぎる状況が起きる。 古典的なTDMA法では、その後、どんな接続も可能ではない。
【０２４４】
それらの状況では、例えば、最大シンボル持続時間に達するまで、または、(ビット誤り率で決定される)送信品質が要求を満たすまで、最も簡単な変調を用いて期間が段階的に２倍にされることにより、シンボル持続時間の長さが追加的に増大されなければならない。
【０２４５】
その点に関し、現在のシンボルエネルギーが最適な使用となるために、受信機は、それの整合フィルタを可能に調整しなければならない。
【０２４６】
２つの調整順の組み合わせで、TDMAのすべての加入者に対する送信品質は、EBM手順を導入することによって、著しく改善される。
【０２４７】
MDMA法へEBMの適用を説明するために、次に図８ａを参照する。
【０２４８】
送信機での長いシンボルの生成は、しばしば少しの困難も引き起こさない。対照的に、受信機は、特にFDMAが使用され、正確に周波数が設定されなければならないなら、小さい帯域幅の長いシンボルを受け取る際の重大な問題を被るかも知れない。
【０２４９】
一般に、シンボルを拡大して、相関受信機を使用することは、より好ましい。それは、すべての疑似雑音系列(最大長の系列(m系列)、ゴールドコードなど)、金のコードなど)、また、すべての種類のチャープ信号に対しても等しく適用する。
【０２５０】
また、それらの受信機のタイプは、基本的に、最適な送信に使用される古典的な整合フィルタに対応する。
【０２５１】
流動的なエネルギー収支管理および、その結果、シンボル持続時間変化を考慮して、そのフィルタも流動的に適合されなければならない。これもまた、ソフトウェア無線機の形態で実施可能である。
【０２５２】
その点で、チャープ信号は特定の位置を仮定する。そこでは、個々の信号が時間に対して重ねられることが可能であり、そのため、物理的なシンボルは、論理シンボルと異なった持続時間のものである。
【０２５３】
受信機では、それらのシンボルは、再び圧縮フィルタによって互いに分離され、そして、互いにn・δ [s]の間隔を維持する短いパルスを提供するために波形処理される。
【０２５４】
その場合、持続時間Tsymbolおよびその結果、論理シンボルのデータ速度は、エネルギー収支管理により変更されるなら、物理的なシンボル持続時間TChirp >> δが一定に維持されるべきことが可能である。
【０２５５】
チャープ信号のために、使用される帯域幅 B [Hz]は常に同一に留まるので、含まれた拡大ゲインで変化のみがあり、圧縮されたチャープ信号の持続時間δが、帯域幅Bの逆数に対応するなら、その変化は、B・n・δ＝n として計算される。
【０２５６】
その点での決定的な利点は、受信機に常にも同じ相関関係フィルタまたは同じ相関関係のプロセスを使用することができるということである。
【０２５７】
この状況は図８ａで示される。そこでは、最小の論理シンボルの持続時間はδ[s]によって特定される。その値は帯域幅 B [Hz]の逆数に対応する。拡大する周波数は、したがって、維持される物理的なパルス持続時間δおよび、徐々に減じられる繰り返し速度により、初期は１であり、徐々に、２、４、８などのように増加する。
【０２５８】
その場合、パルスの振幅が上昇するのに従って、物理的なシンボルに含まれたエネルギーは徐々に増える。
【０２５９】
それらの信号が放射される前に時間展開が実施され、そのため、送信信号は、ほとんど一定の振幅および、その結果、一定の送信パワーのものである。その展開動作は例えば、分散的なグループ遅延時間フィルタで実施することができ、そのため、それぞれの狭いパルスは、予定された持続時間および帯域幅のチャープ信号に取り替えられる。
【０２６０】
補足的なプロセスが受信機で行われるので、チャープ信号は再び狭いパルスに圧縮される。
【０２６１】
その信号展開の形態は、特許明細書DE199 37 706で既に詳細に説明され、また、その形態では、エネルギー収支管理手順の適用のために、有利に使用することができる。
【０２６２】
MDMAのその特定の場合における、送信シンボルの量はここでは、以下の点で区別される。即ち、n個の異なったシンボルが使用できる、n≦Tchirp/δ、シンボルのエネルギーは最も短いシンボルの整数倍である、展開のファクタはまた、エネルギーに従って、同時に増加し、そして、より高いステージ変調のプロセス(例えば、PSK、QAMまたはASK…)は、最も短いシンボルに上に重ねられ、そのため、より高い情報量がある多くのシンボルが存在するということである。
【０２６３】
大きい拡大効果のために最も長く、かつ、最も頑強で、最大のエネルギーを持つシンボルが、アクセスチャンネルで使用され、そして、最大のデータ信号速度が達するか、または送信品質が関係する要求を満足しなくなるまで、より高いデータ速度のシンボルが徐々にテストされる限り、EBMの最適なシンボルを決定するために、ここで簡単な規制を採用することは可能である。
【０２６４】
そして、最も短いシンボルが使用されている状況では、より高いステージ変調のプロセスは、より高い情報量を各シンボルに割り当てるために、さらに使用される。最大の情報のシンボルが使用されるか、(例えばビット誤り率で決定される)送信品質が、関係する要求を満たさなくなるまで、その情報量を増大できる。
【０２６５】
徐々に調整をパスすることなく、最も好ましいシンボルを直ちに決定するために、代わりに、その情報に基づいて受信された信号のパワーを測定することは可能である。
【０２６６】
チャンネルの特性が一般にかなり異なるとき、エネルギー収支の最適化がネットワーク中の各加入者に必要である。
【０２６７】
図９は、エネルギー収支管理との無線接続のための送受信機の構成１５０の具体化を示す。
【０２６８】
アンテナ１５２によって受信された信号はまず第一に、低雑音アンプ(LNA) １５４で増幅され、次に、受信機１５８内にて、同時に、RSSI検出器１５６と復調および検出のユニット１５９に送られる。マイクロプロセッサ１６０は、RSSI検出器１５６によって供給された信号から受信エネルギーを計算し、次に、それから最適な信号を決定でき、その最適な信号は、与えられた受信品質で、最速のデータ速度を維持し、そして、同時に、十分に信頼して受信できる。また、復調と検出のユニット１５９の出力信号は、さらなる処理のためにマイクロプロセッサ１６０にも渡される。
【０２６９】
使用されるシンボルの種類は、２つの局の間でハンドシェイクプロトコルで同意することができ、その場合、前記整合動作の間に、最も信頼できる接続を選ぶことができる。つまり、送信が最長のシンボルで実行される。
【０２７０】
また、その手順によると、図９における送受信機の構成は、送信機１６２を持ち、これは、アンテナ１６２に接続され、また、マイクロプロセッサ１６０にも接続される。任意に、そのアセンブリは、異なった持続時間および変調のデータシンボルの保存されたパラメータか信号パターンを持つメモリ１６４を含むかもしれない。その送信機は、シンボル発生器１６３を含み、これは、マイクロプロセッサの入力側に接続され、そして、その出力側にはアンプ(PA)が接続される。
【０２７１】
望ましくは、２つの相互通信している送受信機構成は、フレキシブルな設計構成のものであるべきである。接続の内容で１種類のシンボルを放射する送信機１６２と、異種のシンボルを受け取る同じ構成の受信機１５８により、最適な結果を獲得することは可能でさえある。
【０２７２】
送信モードと受信モードの間で切り替わるように、送信・受信の転換スイッチ１５１が追加定期に備えられる。
【０２７３】
図１０〜１３は図９の実施例の変形を示す。これらの変形の今後の説明では、図９の構成との違いの部分に集中する。図９の構成と比較して対応するユニットに対しては同じ番号が使用される。
【０２７４】
デジタル部分１７８では、接続されたインタフェース１７８を通してマイクロプロセッサ１６０をプログラムして、制御することができる。
【０２７５】
図１０における送信機と受信機の構成は、追加的にチャープ信号生成用として設計される。そのために受信機１７０と送信機１７２には、互いに補足的な分散的な遅延部DDL2およびDDL1がある。送信機では、マイクロプロセッサ１６０によって制御されたシンボル発生器１７４は遅延部DDL1の入力側に接続される。受信機１７０では、復調と検出のブロック１７６は遅延部DDL2の出力側に接続される。
【０２７６】
作成されたシンボルは、遅延部DDL1により、送信機１７２のチャープ信号に変換される。それらは、完全な利用可能な帯域幅を使用する。受信機では、その変換は補足的なフィルタDDL2によって反転される。細長いチャープ信号は短い信号ピークに変換される。
【０２７７】
図１１における送信機と受信機の構成は、図１０のものと、受信機の部分１７０に追加的に備えられたチャンネル見積りユニット１８２で異なる。その方法では、送信されるべき信号の最適なエネルギーを決定する動作を最適化することが可能である。したがって、面倒なプロセスによるすべての利用可能な信号を検査することなく、その場合必要であるエネルギーだけでなく、必要な拡大効果を直接に見積もることができる。
【０２７８】
図１２は、図１１で示された構成との比較で、信号を拡大するために、疑似ノイズ系列の生成を提供する変形例を示す。そのために、シンボル発生器１７４の入力側に接続されるm系列発生器１８４が、デジタル部分１７８に備えられる。さて、保存された可能なシンボル持続時間は、チップ持続時間の倍数である。シンボルの送信の前に、m系列の必要な部分は、シンボル発生器１７４でシンボル上に重ねられ、そのため、シンボルは最大帯域幅へ広げられる。さらに、パルス整形はパルス整形ユニット１８６に追加的に備えられ、その結果、予定された帯域幅が観察される。
【０２７９】
図１３は、プログラム可能な機能ブロックを持つソフトウェア無線機の形態による送信機モジュール１９０の形態の変形を示し、そのブロックは、それらの機能の面で、ここで述べた送受信機構成の上述したユニットに対応する。
【０２８０】
先の図における構成に関連した別の差異として、この構成は、チャープ信号発生器１９２がある。アナログ・デジタル・コンバータは、デジタル部分でのさらなる処理のために受信機側で入って来るアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル・アナログコンバータ１９６は送信用に対応して備えられる。
【０２８１】
使用されたパラメータ及びシンボルの総覧
【表１】
2007534186.tif 000021
【０２８２】
【表２】
2007534186.tif 000022
【０２８３】
【表３】
2007534186.tif 000023
【０２８４】
【表４】
2007534186.tif 000024
【０２８５】
図５に関係する計算の公式集
【表５】
2007534186.tif 000025
【０２８６】
【表６】
2007534186.tif 000026
【図面の簡単な説明】
【０２８７】
【図１】スペクトラル・送信パワー密度、送信の周波数および時間の大きさの間の関係に基づいて送信機の「エネルギー収支」という用語を説明するのに役立つ図である。
【図２】現在の水準に基づく方法にて、受信エネルギー、送信機と受信機の間の距離の関数として記入された図である。
【図３】実施例を開示するために、異なる受信機に対し、時間の関数として、受信エネルギーが同一に留まる送信パワーおよび受信パワーが示された図である。
【図４】パワー管理方法とエネルギー収支管理を比較するために、無線ローカルループの図式を示す。
【図５】パワー管理方法とエネルギー収支管理を比較するための別の図を示す。
【図６】現在の技術に基づくTDMA法でのデータフレームを示す図である。
【図７】エネルギー収支管理に基づくTDMA法でのデータフレームを示す図である。
【図８】異なる周波数拡大の圧縮されたシンボル(a)と、重ねられた時間拡大の信号(b)を示す。
【図９】送受信機構造の異なる実施例のブロック図を示す。
【図１０】送受信機構造の異なる実施例のブロック図を示す。
【図１１】送受信機構造の異なる実施例のブロック図を示す。
【図１２】送受信機構造の異なる実施例のブロック図を示す。
【図１３】送受信機構造の異なる実施例のブロック図を示す。
【符号の説明】
【０２８８】
１  
１５０：送受信機の構成
１５１：送信・受信の転換スイッチ
１５２：アンテナ
１５４：低雑音アンプ(LNA)
１５８：受信機
１５６：RSSI検出器
１５９：復調および検出のユニット
１６０：マイクロプロセッサ
１６４：メモリ
１６３：シンボル発生器
１７８：インタフェース
【図１】
2007534186.tif 000029
【図２】
2007534186.tif 000030
【図３】
2007534186.tif 000031
【図４】
2007534186.tif 000032
【図５】
2007534186.tif 000033
【図６】
2007534186.tif 000034
【図７】
2007534186.tif 000035
【図８】
2007534186.tif 000036
【図９】
2007534186.tif 000037
【図１０】
2007534186.tif 000038
【図１１】
2007534186.tif 000039
【図１２】
2007534186.tif 000040
【図１３】
2007534186.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月26日(2007.7.26)
【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】
各々が少なくとも１ビットを持つ複数のシンボルを、送信機から少なくとも１台の受信機に、少なくとも１つのチャンネルおよび所定の送信パワーを用いて送信する方法であり、
受信機固有の送信エネルギーで前記シンボルが送信され、前記受信機固有の送信エネルギーは、受信機側で、この受信機に関連する上限値または前記上限値に比較して誤り認識率のより低い値に対応する受信エネルギーで前記シンボルの受信を生じ、
前記受信機固有の送信エネルギーと、同時に、送信機と受信機との間の現行の送信状態に依存して、できる限り高いビット速度とを達成するために、シンボル持続時間、送信されたビットのシンボルあたりの数、または、前記シンボル持続期間および前記送信されたビットのシンボルあたりの数が適合されることを特徴とする方法。
【請求項２】
ネットワークを組織化する方法であり、
送信機から少なくとも１台の受信機へのそれぞれ少なくとも１ビットを有する複数のシンボルの各送信に対し、少なくとも１チャンネルおよび所定の送信パワーを用いて、前記シンボルが受信機固有の送信エネルギーで送信され、
前記受信機固有の送信エネルギーは、受信機側で、この受信機に関連する上限値または前記上限値に比較して誤り認識率のより低い値に対応する受信エネルギーで前記シンボルの受信を生じ、
送信機と個々の受信機との間の現行の送信状態に依存して、前記受信機固有の送信エネルギーと、同時にできる限り高いビット速度とを達成するために、シンボル持続時間、または送信ビットのシンボルあたりの数、または前記シンボル持続時間および前記送信ビットのシンボルあたりの数が適合されることを特徴とする方法。
【請求項３】
前記シンボル持続時間のみが適合される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
３つの利用可能な適合のオプション、つまり、前記シンボル持続時間の適合、前記送信されたビットのシンボルあたりの数の適合、および、前記シンボル持続時間と送信されたビットの１シンボルあたりの個数の双方の適合の中から選択するステップを備える請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
時間平均でのチャンネル固有の方法において、所定の送信パワーおよび／または放射された電界強度および／または放射された磁界強度および／または許容されるパワー放射量に関連するスペクトルパワー密度、または、１つ以上の前記パラメータに関係したパラメータは、許容された放射量に関連して時間単位あたりの可能な最大送信エネルギーに対応する制限値を仮定する請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記所定の送信パワーは、送信機の技術的設計において時間平均で最大である請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記送信パワーは予め決定できる請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
与えられた送信エネルギーでの前記受信エネルギーに関する現行の値を確かめる追加的なステップを備える請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
受信パワーに関するRSSI(無線信号強度インジケータ)測定は、受信機側で実行され、そして、測定結果に依存する信号は送信機に伝えられる請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記誤り認識率に関する現行の値を確認する別のまたは追加的なステップを備える請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記誤り認識率は、受信されたデータフレーム中に誤りの数を測定することによって確認される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記誤り認識率は、多くのデータフレーム中の誤りの数を平均することによって確認される請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記誤り認識率は、予定された期間での受信機からの否定的な受信信号の数によって確認される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記誤り認識率は、ビット誤り率(BER)、ブロック誤り率(BLER)またはフレーム誤り率(FER)である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記シンボル持続時間の適合は、受信端末における、誤り認識率の現行の値、または、受信端末におけるノイズパワー密度の現行の大きさに依存して実施される請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
前記受信機は、現行の誤り認識率または現行のノイズパワー密度の大きさを送信機に伝える請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記送信機は、受信端末での現行の誤り認識率またはノイズパワー密度の現行の大きさを見積もる請求項１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記シンボルまたはシンボルに含まれたビット数または双方は、接続またはデータ更新が遮断されることなく、既存の接続で、または、実行中のデータ更新で、送信機と受信機の間の現行の送信状態に依存して動的に調整される請求項１〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
前記シンボル持続時間の変化は、時間に関して連続的に起こり、または、準連続的に起こり、または、予め決定された時間間隔で起こる請求項１〜１８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２０】
前記シンボル持続時間は、チャンネルごとに、つまり、使用される各々のチャンネルについて適合される請求項１〜１９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２１】
前記シンボル持続時間は、チャンネルの帯域幅によってチャンネルごとに短いシンボル持続時間値に向かって制限される請求項１〜２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２２】
前記シンボル持続時間は連続した値のスペクトルから決定される請求項１〜２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
前記シンボル持続時間は離散的な値のスペクトルから決定され、離散的な値のスペクトルは、チャンネルごとに可能な最も短いシンボル持続時間の整数倍を含む請求項１〜２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２４】
【数１】
2007534186.tif 000042
の公式に基づきシンボル持続時間Tsymbolが送信端末で決定され、ここで、Eminは、誤り認識率の点で受信機に関連する上限値に対応する受信エネルギーであり、Psend は最大送信パワーであり、r は送信機と受信機との間の距離であり、r0 は基準距離であり、そして、αは伝播係数である請求項１〜２３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
前記送信ビットのシンボルあたりの数の選択は、受信端末における誤り認識率の現行の値で、または、受信端末でのノイズパワー密度の現行の大きさで実行される請求項１〜２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
前記送信ビットのシンボルあたりの数は、チャンネルごとに適合される請求項１〜２５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
チャンネルごとに最短のシンボル持続時間が既に使用されているとき、前記送信ビットのシンボルあたりの数の適合が実施される請求項１〜２６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２８】
可能な最大ビット数をもつあるシンボルのタイプが送信のために選択され、そのタイプは受信端末にて、誤り認識率の上限値を超過させない請求項１〜２７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２９】
前記シンボルは複数のチップのシーケンスにまで分割された状態で伝えられる請求項１〜２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記シンボルはノイズまたは疑似ノイズシーケンスで変調された周波数に関して拡大され、そのノイズまたは疑似ノイズシーケンスは前記受信機には既知である請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ノイズまたは疑似ノイズシーケンスは選択されたシンボル持続時間に動的に適合される請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記シンボルは、利用可能なチャンネル帯域幅が完全に使用されるような方法で伝えられる請求項１〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記シンボルは周波数の点で拡大されて送信される請求項１〜３２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３４】
前記シンボルはチャープ信号の形態で伝えられる請求項１〜３３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３５】
送信機からのチャープ信号は、それぞれの受信機に向けられ、時間で重畳される請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
相互に重畳されたチャープ信号の、時間的に瞬時に放射された送信パワーの合計は、それぞれのチャンネルで最大許容送信パワーに等しい請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記シンボルはCDMA系列で送信される請求項１〜３６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３８】
前記シンボルはFDMA法のフレームで送信される請求項１〜３７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３９】
FDMAチャンネルへの分割は、下側の帯域幅を良好なチャンネル送信状態の受信機に割り当てるように動的に実施される請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
TDMA法は少なくとも１個のチャンネルで使用される請求項１〜３９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４１】
前記送信機はユーザの移動体端末であり、基地局へのシンボルの送信の前に、送信で使用されるべき周波数帯域についての情報を基地局から受信する請求項１〜４０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４２】
前記送信機として動作する基地局は、送信機として動作する移動端末から複数の変調モードで到来する信号をチェックし、そして、移動端末からの信号の受信について正確なものとして認識された変調モードを使用する請求項１〜４１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４３】
前記受信機として動作する基地局は、複数の受信機による到来信号を受信し、変調モードは各受信機に関連され、前記送信機として動作する移動端末は、基地局へシンボルの送信のために、送信端末で利用可能な前記変調モードの１つを用いる請求項１〜４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
請求項１〜４３のいずれかに記載の方法を実行する送信機。
【請求項４５】
請求項１〜４３のいずれかに記載の方法を実行する送信機であり、
１ビットまたは複数ビットを示す論理シンボル(以下、シンボルと記す)を表す信号を生成し、その信号を放射する送信ユニットと、
前記シンボルの送信機と受信機との間の現行の送信状態について存在する情報の項目に基づき、受信機に関連するエラー認識率に関する上限値またはその上限値より低い値のエラー認識率に対応する受信機固有の送信エネルギーを前記送信ユニットのため規定する制御信号を生成して供給する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、さらに、送信機と受信機との間の現行の送信状態に依存して、受信機固有の送信エネルギーおよび出来る限り高いビット速度を達成するため、適切に適合されたシンボル持続時間を持つシンボル、または、送信ビットのシンボルあたりの適切に適合された数を持つシンボル、または、適切に適応されたシンボル持続時間および送信ビットのシンボルあたりの適切に適応された数を持つシンボルの使用を送信ユニットのため規定する制御信号を生成して、供給することを特徴とする送信機。
【請求項４６】
前記制御ユニットは、送信機と受信機との間の現行の送信状態に依存して、受信機固有の送信エネルギーおよび出来る限り高いビット速度を達成するため、適切に適合されたシンボル持続時間を持つシンボルの使用を送信ユニットのため規定する制御信号を生成して、供給する前記代替手段のみである請求項４４に記載の送信機。
【請求項４７】
前記制御ユニットは、多くの利用可能な適用オプションの１つ以上を選択し、そして、決定された選択を示す信号を作成して供給するために、送信機と受信機の間の現行の送信状態に依存して適合され、適用オプションは、シンボル持続時間の適合、シンボルあたりの送信ビット数の適合、および、シンボル持続時間およびシンボルあたりの送信ビット数の双方の適合を含む請求項４４、４５または４６のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項４８】
許容パワー放射に関係する送信パワーおよび／または放射電界強度および／または放射磁界強度および／またはスペクトルパワー密度は、予め決定された最大値に等しいか、または、送信機の技術的設計の限界内の最大値であるか、または、前述のパラメータの１つ以上に関連するパラメータは、許容放射に関係する単位時間あたりの前記許容最大送信エネルギーに対応する制限値をとる請求項４４〜４７のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項４９】
制御ユニットは、受信機側の現行の誤り認識率または、雑音パワー密度の現行の大きさを見積もる請求項４４〜４８のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５０】
送信機と受信機との間の現行の送信状態に依存して、シンボル持続時間または１シンボルに含まれるビット数または双方を、既存の接続または進行中のデータ交信で動的に再決定し、適当な制御信号により前記送信ユニットに対して同様に処理し、前記送信ユニットは、接続またはデータ通信を遮断することなく、規定された適合を実施する請求項４４〜４９のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５１】
前記制御ユニットは、擬似の連続的に替え、または所定の時間間隔に替え、時間的にシンボル持続時間を連続的に再決定するように適合される請求項４４〜５０のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５２】
前記制御ユニットは、チャンネル固有の方法で、つまり、使用される各チャンネルで個々に、シンボル持続時間を決定するように適合される請求項４４〜５１のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５３】
【数２】
2007534186.tif 000043
の公式に基づき、制御ユニットは、シンボル持続時間Tsymbolを決定するように適合され、ここで、Eminは、受信機に関連した誤り認識率の上限値に対応する受信エネルギーであり、Psend は最大送信パワーであり、r は送信機と受信機との間の距離であり、r0 は基準距離であり、そして、αは伝播係数である請求項４４〜５２のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５４】
前記制御ユニットは、受信端末での現行の誤り認識率に依存して、または、受信端末での現行のノイズパワー密度の大きさに依存して、送信されたビットのシンボルあたりの数の選択を実施する請求項４４〜５３のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５５】
制御ユニットは、チャンネル固有の関係で送信されたビットのシンボルあたりの数を適合する請求項４４〜５４にいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５６】
チャンネル固有の関係で最短のシンボル持続時間が用いられている時、前記制御ユニットは、送信されたビットのシンボルあたりの数の適合を実行する請求項４４〜５５にいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５７】
前記制御ユニットは、送信のために可能な最大のビット数の前記タイプのシンボルを選択し、受信機端末で、誤り認識率の上限を超過させない請求項４４〜５６のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５８】
前記送信ユニットは、チップの系列に分配される前記シンボルを放射する請求項４４〜５７のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項５９】
前記送信ユニットは、前記制御ユニットにより予め決定された、受信機には既知のノイズまたは疑似ノイズ系列で前記シンボルを変調する限り、周波数で拡大されたシンボルを放射する請求項４４〜５８のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６０】
前記制御ユニットは、前記送信ユニットによって使用されるべきノイズまたは疑似ノイズ系列を、選択されたシンボル持続時間に動的に適合される請求項４４〜５９のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６１】
前記制御ユニットは、利用可能なチャンネル帯域幅が完全に使用されるように、シンボル放射のために送信ユニットを作動させる請求項４４〜６０のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６２】
前記送信ユニットは、周波数に関して拡大したシンボルを放射する請求項４４〜６１のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６３】
前記送信ユニットは、チャープ信号の形態でシンボルを放射する請求項４４〜６２のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６４】
前記送信ユニットは、時間に関してそれぞれの受信機のために意図されたチャープ信号を重畳する請求項４４〜６３のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６５】
チャープ信号に相互に重畳された、瞬時に放射される送信パワーの合計は、それぞれのチャンネルでの最大許容送信パワーに等しい請求項６４に記載の送信機。
【請求項６６】
前記送信ユニットは、CDMA系列の形態またはFDMA法の形態またはTDMA法の形態でシンボルを送信する請求項４４〜６５のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６７】
前記制御ユニットは、前記受信機と通信状態の、利用可能な複数のアクセス法の１つの使用を送信ユニットに定める制御信号を、送信機と受信機の間の現行の送信状態に依存して、作成し、そして供給する請求項４４〜６６のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項６８】
前記送信ユニットは、異なったシンボルタイプの送信パラメータまたは信号パターンを含むデータメモリに接続される請求項６７に記載の送信機。
【請求項６９】
信号拡大のために分散的な遅延部を有する請求項４４〜６８のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７０】
前記送信機ユニットに接続され、そして、信号拡大のためにm系列を生成する請求項４４〜６９のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７１】
放射できる信号をメモリに収納するか、またはシフトレジスタ構造から読み出すことができる請求項４４〜７０のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７２】
前記送信機ユニットは、対応する回路またはソフトウアェアの形態で実行される１つ以上のアルゴリズムの実行により放射される信号を生成し、前記制御ユニットからの制御信号に依存して現在放射されるべき信号を生成する請求項４４〜７１のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７３】
前記送信ユニットは、信号シーケンサおよび、それの出力側に接続されたIQ変調器を持ち、そして、送信されるべき信号を、その信号の作成後に、信号シーケンサに、および、次にIQ変調器ユニットに通過させ、そして、その後、その信号を搬送帯に直接変換する請求項４４〜７２のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７４】
前記送信ユニットは、内部でデジタルにて送信されるための信号を生成し、前記送信ユニットは、内部で生成されたディジタル信号が放射の前に通過するデジタル・アナログコンバータを持つ請求項４４〜７３のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７５】
プログラム可能な送信機構造(ソフトウェア無線機)を有する請求項４４〜７４のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７６】
前記送信機構造は動的に可変である請求項７５に記載の送信機。
【請求項７７】
チャンネル見積もりユニットを備える請求項４４〜７６のいずれか１つに記載の送信機。
【請求項７８】
送信機デバイスおよび受信機デバイスを備え、前記送信機デバイスが請求項４４〜７７のいずれか１つに記載の送信機の特徴を持つ送受信機。
【請求項７９】
前記受信機デバイスは、送信で使用される周波数帯域についての情報を、関係した基地局から受け取り、そして、基地局へのシンボルの送信の前に、前記情報を前記送信機デバイスへ導く、ユーザの移動端末の形態の請求項７８に記載の送受信機。
【請求項８０】
移動無線ネットワークの基地送信局の形態である請求項７９に記載の送受信機。
【請求項８１】
前記受信機デバイスは、通信チャネルにより、第２の送受信機から受けたパワーのRSSI測定(無線信号強度インジケータ)を実行し、そして、測定結果に基づく信号を送信機デバイスに伝えるように適合され、前記送信機デバイスは、測定結果を表す信号を第２の送受信機に伝える請求項７８〜８０のいずれか１つに記載の送受信機。
【請求項８２】
前記送信機デバイスの制御ユニットは、前記第２の送信受信機から得られたRSSI測定の結果によって、それの制御信号を作成する請求項８１に記載の送受信機。
【請求項８３】
請求項１〜４３のいずれか１つに記載した方法を実施するための受信機。
【国際調査報告】
2007534186.tif 000044
2007534186.tif 000045
2007534186.tif 000046
2007534186.tif 000047
2007534186.tif 000048
2007534186.tif 000049