(57)【要約】【課題】グローバル電力制御に関するシステム及び方法【解決手段】  無線通信デバイスにおけるグローバル送信電力制御に関するシステム及び方法が提供される。前記方法は、受信デバイスの受信電力を測定することと、前記受信電力測定値を収集することと、受信電力しきい値を受け入れること、とを具備する。前記受信デバイスへの伝搬損失を計算することであって、最適な送信電力レベルを生成することは、最適な送信電力の行列を次のように生成することを含む。すなわち、popt = Limv (Rth−N)であり、ここで、Limvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Rthは、受信電力しきい値行列であり、Ｎは、受信デバイスの熱雑音を表す行列である。前記方法は、アップリンク及びダウンリンクにおいてグローバル送信電力制御を提供するために用いることができる。【選択図】図９
2008530959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信デバイスにおいて、グローバル送信電力制御に関する方法であって、
受信デバイスの受信電力を測定することと、
受信電力測定値を収集することと、
受信電力しきい値を受け入れることと、
前記収集された受信電力測定値及び前記受信電力しきい値に応じて、前記受信デバイスとの通信のための最適な送信電力レベルを生成すること、とを具備する、方法。
【請求項２】
前記受信電力を測定することは、基地局の受信電力を測定することを含み、前記受信電力測定値を収集することは、複数の基地局に関する前記受信電力測定値を収集することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記受信電力を測定することは、
移動局に関する受信電力を測定することを含み、前記受信電力測定値を収集することは、複数の移動局に関する前記受信電力測定値を収集することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記受信デバイスへの伝搬損失を計算することをさらに具備する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
複数の受信デバイスに関する受信電力しきい値行列（Rth）を選択することをさらに具備し、前記最適な送信電力を生成することは、最適な送信電力の行列（Popt）を以下の式に従って生成することを含み、
Popt = Linv [Rth − N]
ここで、Linvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Ｎは、前記受信デバイスの熱雑音を表す行列である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
移動局の受信電力しきい値行列（Rmth）を選択することをさらに具備し、前記最適な送信電力レベルを生成することは、最適な送信電力の行列（Pbopt）を以下の式に従って生成することを含み、
Pbopt = Ldinv [Rmth − Nm]
ここで、Ldinvは、ダウンリンク伝搬損失（Ld）の逆数であり、Nmは、移動局受信機の熱雑音を表す行列である請求項３に記載の方法。
【請求項７】
基地局の受信電力しきい値行列（Rbth）を選択することをさらに具備し、前記最適な送信電力レベルを生成することは、最適な送信電力の行列（Pmopt）を以下の式に従って生成することを含み、
Pmopt = Luinv [Rbth − Nb]
ここで、Luinvは、アップリンク伝搬損失を表す行列の（Lu）の逆数であり、Nbは、基地局受信機の熱雑音を表す行列である請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記受信電力を測定することは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）電話、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）電話、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｘ、  ＩＥＥＥ  ８０２．１５ｘ、超広帯域（ＵＷＢ）、及びBluetooth（登録商標）（登録商標）無線ネットワークを含むグループから選択された無線ネットワーク内の受信デバイスに関する受信電力を測定することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記最適な送信電力レベルを生成することに応じて前記受信デバイスへの前記受信電力レベルを最低化することをさらに具備する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）電話網において、グローバルアップリンク電力制御に関する方法であって、
ユーザー装置（ＵＥ）とノード−Ｂデバイスとの間のアップリンク伝搬損失行列（Lu）を提供することと、
ノード−Ｂの受信電力しきい値行列（Rbth）を選択することと、
ＵＥに関する最適な送信電力の行列（Pmopt）を以下の式に従って生成すること、とを具備し、
Pmopt = Luinv [Rbth − Nb]
ここで、Luinvは、行列Luの逆数であり、Nbは、ノード−Ｂ受信機の熱雑音を表す行列である、方法。
【請求項１１】
符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）電話網において、グローバルダウンリンク電力制御に関する方法であって、
ノード−Ｂデバイスとユーザー装置（ＵＥ）デバイスとの間のダウンリンク伝搬損失行列（Ld）を提供することと、
ＵＥ受信電力しきい値行列（Rmth）を選択することと、
ノード−Ｂに関する最適な送信電力の行列（Pbopt）を以下の式に従って生成すること、とを具備し、
Pbopt = Ldinv [Rmth − Nm]
ここで、Nmは、ＵＥ受信機の熱雑音を表す行列であり、Ldinvは、行列Ldの逆数である、方法。
【請求項１２】
無線通信デバイスにおいて、グローバル送信電力制御に関するシステムであって、
エアインタフェース及び受信電力を測定するための測定回路を有する無線通信受信デバイスと、
受信電力測定値を収集するためのインタフェースを有しさらに前記受信デバイスに送信する上での最適な送信電力レベルを生成するコントローラと、を具備する、システム。  
【請求項１３】
前記受信デバイスは、基地局である請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記受信デバイスは、移動局である請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記受信デバイスへの伝搬損失を計算し、前記計算された伝搬損失を用いて前記最適な送信電力レベルを生成する請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コントローラは、受信電力しきい値行列（Rth）を選択し、最適な送信電力の行列（Popt）を以下の式に従って生成し、
Popt = Linv [Rth − N]
ここで、Linvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Ｎは、受信機熱雑音を表す行列である請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントローラは、移動局の受信電力しきい値行列（Rmth）を選択し、最適な送信電力の行列（Pbopt）を以下の式に従って生成し、
Pbopt = Ldinv [Rmth − Nm]
ここで、Ldinvは、ダウンリンク伝搬損失（Ld）を表す行列の逆数であり、Nmは、移動局受信機に関する熱雑音を表す行列である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラは、基地局の受信電力しきい値行列（Rbth）を選択し、最適な送信電力の行列（Pmopt）を以下の式に従って、
Pmopt = Luinv [Rbth − Nb]
ここで、Luinvは、アップリンク伝搬損失（Lu）を表す行列の逆数であり、Nbは、基地局受信機に関する熱雑音を表す行列である請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記コントローラは、前記最適な送信電力を最高電力しきい値と比較し、前記比較に応じてサービスを拒否するための命令を送信する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記受信デバイスは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）電話、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）電話、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｘ、ＩＥＥＥ  ８０２．１５ｘ、超広帯域（ＵＷＢ）、及びBluetooth（登録商標）（登録商標）無線ネットワークを含むグループから選択された無線ネットワーク内において動作する請求項１２に記載のシステム。
【請求項２１】
前記受信デバイスは、前記最適な送信電力レベルでの送信を受信することに応じて最低の受信電力レベルで動作する請求項１２に記載のシステム。
【請求項２２】
符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）電話網において、グローバルアップリンク電力制御に関するシステムであって、
ノード−Ｂデバイスであって、各々が前記受信電力を測定するための測定回路を有するノード−Ｂデバイスと、
ユーザー装置（ＵＥ）デバイスであって、各々が前記ノード−Ｂデバイスに送信するためのエアインタフェースを有するユーザー装置デバイスと、
前記ノード−Ｂデバイスに接続されたインタフェースを有するコントローラであって、ＵＥデバイスとノード−Ｂデバイスとの間におけるアップリンク伝搬損失行列（Lu）及びノード−Ｂ受信電力しきい値行列（Rbth）を用いてＵＥに関する最適な送信電力の行列（Pmopt）を以下の式に従って生成するコントローラと、を具備し、
Pmopt = Luinv [Rbth − Nb]
ここで、Luinvは、行列Luの逆数であり、Nbは、ノード−Ｂ受信機の熱雑音を表す行列であり、前記ＵＥは、前記リンクコントローラからの命令に応じて前記最適な電力レベルで送信する、システム。
【請求項２３】
符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）電話網において、グローバルダウンリンク電力制御に関するシステムであって、
ユーザー装置（ＵＥ）デバイスであって、各々が受信電力を測定するための測定回路を有するユーザー装置デバイスと、
ノード−Ｂデバイスであって、各々が前記ＵＥに送信するためのエアインタフェースを有するノード−Ｂデバイスと、
前記ノード−Ｂデバイスに接続されたインタフェースを有するコントローラであって、ノード−ＢデバイスとＵＥデバイスとの間におけるダウンリンク伝搬損失行列（Ld）及びＵＥ受信電力しきい値行列（Rmth）を用いてノード−Ｂに関する最適な送信電力の行列（Pbopt）を以下の式に従って生成するコントローラと、を具備し、
Pbopt = Ldinv [Rmth − Nm]
ここで、Nmは、ＵＥ受信機の熱雑音を表す行列であり、Ldinvは、行列Ldの逆数であり、前記ノード−Ｂデバイスは、前記リンクコントローラからの命令に応じて前記最適な電力レベルで送信する、システム。
【請求項２４】
無線通信デバイスにおいて、グローバル送信電力制御に関するシステムであって、    
受信電力測定値を収集するためのインタフェース及び受信電力しきい値を受け入れるためのインタフェースを有するコントローラであって、受信電力測定値の前記収集及び受信電力しきい値を用いることに応じて送信のための最適な送信電力レベルを生成するコントローラと、
前記最適な送信電力レベルを受信するために前記コントローラに接続されたインタフェースを有する送信デバイスであって、前記最適な送信電力を用いて送信するためのエアインタフェースを有する送信デバイスと、を具備する、システム。
【請求項２５】
前記送信デバイスは、移動局である請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記送信デバイスは、基地局である請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記コントローラは、前記送信デバイスからの前記伝搬損失を計算し、前記計算された伝搬損失を用いて前記最適な送信電力レベルを生成する請求項２４に記載のシステム。
【請求項２８】
前記コントローラは、受信電力しきい値行列（Rth）を選択し、前記送信デバイスに関する最適な送信電力の行列（Popt）を以下の式に従って生成し、
Popt = Linv [Rth − N]
ここで、Linvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Ｎは、熱雑音を表す行列である請求項２４に記載のシステム。
【請求項２９】
前記コントローラは、移動局の受信電力しきい値行列（Rmth）を選択し、前記基地局に関する最適な送信電力の行列を（Pbopt）を以下の式に従って生成し、
Pbopt = Ldinv [Rmth − Nm]
ここで、Ldinvは、ダウンリンク伝搬損失（Ld）を表す行列の逆数であり、Nmは、移動局の熱雑音を表す行列である請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記コントローラは、基地局の受信電力しきい値行列（Rbth）を選択し、前記移動局に関する最適な送信電力を以下の式に従って生成し、
Pmopt = Luinv [Rbth − Nb]
ここで、Luinvは、アップリンク伝搬損失（Lu）を表す行列の逆数であり、Nbは、基地局の熱雑音を表す行列である請求項２５に記載のシステム。
【請求項３１】
前記コントローラは、前記送信移動局の前記最適な送信電力を最高電力しきい値と比較し、前記比較に応じて、代替セクターにおいてサービスを求めるように前記移動局に指図する請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記コントローラは、前記送信移動局の前記最適な送信電力を最高電力しきい値と比較し、前記比較に応じて前記移動局へのサービスを拒否するための命令を送信する請求項３０に記載のシステム。
【請求項３３】
前記送信デバイスは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）電話、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）電話、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｘ、ＩＥＥＥ  ８０２．１５ｘ、超広帯域（ＵＷＢ）、及びBluetooth（登録商標）（登録商標）無線ネットワークを含むグループから選択された無線ネットワークにおいて動作する請求項２４に記載のシステム。
【請求項３４】
無線通信電力制御処理デバイスであって、
受信電力測定値を受け入れるためのインタフェースと、
前記受信電力測定値を収集するためのメモリと、
受信電力しきい値及び伝搬損失を受け入れるためのインタフェースと、
前記受信電力しきい値及び伝搬損失に応じて最適な送信電力レベルを生成するための計算器と、
前記最適な送信電力レベルを供給するためのインタフェースと、を具備する、デバイス。
【請求項３５】
前記計算器は、受信電力しきい値行列（Rth）を受け入れ、最適な送信電力の行列（Popt）を以下の式に従って生成し、
Popt = Linv [Rth −N]
ここで、Linvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Ｎは、受信機の熱雑音を表す行列である請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３６】
無線通信デバイスにおいて、グローバル送信電力制御に関する方法であって、
前記受信電力測定値を収集することと、
受信電力しきい値を受け入れることと、
前記収集された受信電力測定値及び前記受信電力しきい値に応じて、送信デバイスに関する前記最適な送信電力レベルを生成すること、とを具備する、方法。  
【請求項３７】
前記送信デバイスに関する前記最適な送信電力レベルを生成することは、移動局に関する前記最適な送信電力レベルを生成することを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記送信デバイスに関する前記最適な送信電力レベルを生成することは、基地局に関する前記最適な送信電力レベルを生成することを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記送信デバイスからの前記伝搬損失を計算することをさらに具備する請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
受信電力しきい値行列（Rth）を選択することをさらに具備し、前記最適な送信電力レベルを生成することは、前記送信デバイスに関する最適な送信電力の行列（Popt）を以下の式に従って生成し、
Popt = Linv [Rth − N]
ここで、Linvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Ｎは、前記受信機の熱雑音を表す行列である請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
移動局の受信電力しきい値行列（Rmth）を選択することをさらに具備し、前記基地局の前記最適な送信電力レベルを生成することは、基地局に関する最適な送信電力の行列（Pbopt）を以下の式に従って生成することを含み、
Pbopt = Ldinv [Rmth − Nm]
ここで、Ldinvは、ダウンリンク伝搬損失（Ld）を表す行列の逆数であり、Nmは、移動局受信機の熱雑音を表す行列である請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
基地局の受信電力しきい値行列（Rbth）を選択することをさらに具備し、前記移動局の前記最適な送信電力レベルを生成することは、移動局に関する最適な送信電力の行列（Pmopt）を以下の式に従って生成することを含み、
Pmopt = Luinv [Rbth − Nb]
ここで、Luinvは、アップリンク伝搬損失（Lu）の逆数であり、Nbは、基地局受信機に関する熱雑音を表す行列である請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
前記送信デバイスに関する前記最適な送信電力レベルを生成することは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）電話、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）電話、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｘ、ＩＥＥＥ  ８０２．１５ｘ、超広帯域（ＵＷＢ）、及びBluetooth（登録商標）（登録商標）無線ネットワークを含むグループから選択された無線ネットワークにおいて動作している送信デバイスに関する前記最適な送信電力を生成することを含む請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、無線通信システムに関するものである。本発明は、より具体的には、無線通信ネットワークにおいて送信機電力レベルをグローバルに制御するためのシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）携帯電話システム、例えば、「デュアルモード広帯域拡散スペクトルセルラーシステムに関する移動局−基地局適合性基準」という題名の米電気通信工業会（ＴＩＡ）／米電子工業会（ＥＩＡ）中間基準９５（ＩＳ−９５）において説明されるＣＤＭＡ携帯電話システムにおいては、システム内のすべての基地局との通信のために共通周波数帯域が用いられる。共通周波数帯域は、移動局と２つ以上の基地局との間における同時通信を可能にする。共通周波数帯域を占有する信号は、受信局において、疑似雑音（ＰＮ）符号の使用に基づいて拡散スペクトルＣＤＭＡ波形の性質を通じて区別される。高速ＰＮ符号は、基地局及び移動局から送信された信号を変調するために用いられる。異なるＰＮ符号又は時間の点でオフセットされているＰＮ符号を用いる送信局は、受信局において別々に受信することができる信号を生成する。高速ＰＮ変調は、受信局が、単一の送信局から送信されて幾つかの異なる伝搬経路を通って搬送されてきた信号を受信することも可能にする。
【０００３】
ＣＤＭＡ移動無線チャネルにおける伝搬損失は、次の２つの別個の現象、すなわち平均伝搬損失及びフェージングによって特徴づけることができる。基地局から移動局への順方向リンクは、移動局から基地局に向けられる逆方向リンクと異なる周波数で動作する。しかしながら、順方向リンク周波数及び逆方向リンク周波数は同じ周波数帯域内にあるため、これらの２つのリンクの平均伝搬損失の間には有意な相関関係が存在する。他方、フェージングは、順方向リンク及び逆方向リンクにとって独立した現象であり、時間の関数として変動する。
【０００４】
典型的ＣＤＭＡシステムにおいては、各移動局は、順方向リンクの割り当てられたＣＤＭＡ周波数チャネルにおける希望されるＣＤＭＡ信号の総受信電力を、移動局への入力部におけるＣＤＭＡ帯域幅内の全信号の総受信電力に基づいて推定する。総受信電力は、移動局に現在割り当てられている基地局から受信された希望されるＣＤＭＡ信号の電力の和、及びＣＤＭＡ帯域幅内にある様々な干渉信号の電力によって構成される。該干渉信号は、移動局に割り当てられた周波数で動作するその他のＣＤＭＡ基地局から、さらにはその他の付近の通信システムから受信される可能性がある。順方向リンク及び逆方向リンクにおける伝搬損失は密接な相関関係を有すると想定されているため、移動局は、順方向リンク電力の推定値を用いて逆方向リンク信号の送信レベルを設定する。逆方向リンク信号の送信レベルは、逆方向リンクにおける推定された伝搬損失とマッチさせるために調整され、予め決められたレベルで基地局に到着する。上記のようなオープンループ型電力制御システムが、本発明の譲受人に対して譲渡され、本明細書において参照されることによって本明細書に組み入れられており、"METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM"（ＣＤＭＡ携帯電話システムにおける送信電力を制御するための方法及び装置）という題名を有する米国特許番号５，０５６，１０９において説明されている。
【０００５】
さらに、移動局は、アクセスチャネルにおける基地局との通信を確立させるために、アクセスプローブを送信するときの電力レベルを決定する際に推定伝搬損失を用いる。アクセスチャネルは、移動局がトラフィックチャネルを使用していないときに（すなわち、呼がまだ進行中でないときに）移動局から基地局への通信を提供する。アクセスチャネルメッセージは、発呼、ページへの応答、順序、及び登録に関するメッセージである。典型的なＣＤＭＡ通信システムにおけるアクセスチャネルは、ランダムアクセスチャネルであるため、複数の移動局は、アクセスチャネルを使用するのを同時に試みることができる。移動局は、アクセスチャネルにおいて同時に送信中のその他の移動局との衝突を最小にするためにＰＮ時間整合をランダムで選択するが、アクセスチャネルで送信中の各々の追加の移動局は、有限の容量を有するチャネルにおいて背景雑音を発生させる一因となる。
【０００６】
残念なことに、移動局によって受信された総電力内における干渉信号の存在は、移動局の伝搬損失推定値の精度を有意なレベルで低下させる傾向がある。このような不適切に精度が低下した伝搬損失推定値が逆方向リンク信号のオープンループ送信レベルを設定するために用いられると、該レベルは、逆方向リンク信号が基地局において適切な強さを持って受信されるようにする上で必要なレベルよりも低くなる可能性がある。同様に、不適切に精度が低下した伝搬損失推定値が用いられた結果、過度に好ましいチャネル品質表示がユーザーに提供されると、ユーザーは、劣化したチャネルにおける通信を成功裡に開始させることができない可能性がある。さらに、不正確な伝搬損失推定値は、移動局が最初は弱いアクセスプローブを送出し、その結果アクセスチャネルにおいて通信を確立させる複数の試みが不成功に終わり、従って、アクセスチャネル容量の一部が不必要に浪費されてシステム負荷のバランスに対して悪影響を及ぼすことになるおそれがある。上記の問題は、ＰＣＳ又は無線ローカルループシステム等のセルラー以外のＣＤＭＡ通信システムにおいても同様に存在することに注目すべきである。
【０００７】
移動局は、最も近いセルサイトまでの伝搬損失を推定する際には広帯域総受信信号電力の測定に依存するため、その他のセルサイト及び／又は近隣のセルラーシステムから受信された干渉信号は、結果的に伝搬損失推定値が不正確に低くなる可能性がある。その結果、前述されるように、不適切なレベルの逆方向リンク信号電力が最も近いセルサイトに送信され、過度に好ましいチャネル品質表示が移動局ユーザーに提供される可能性がある。この不正確さは、移動局がアクセスチャネルでの通信を開始させるために２つ以上のアクセスプローブを送信することが要求されることになる可能性もある。これらの不必要な複数のプローブは、望ましくない干渉でシステムを混乱させて性能低下を生じさせる。
【０００８】
バックグラウンド干渉の存在によって導入された逆方向リンク品質推定誤差は、排除することができる。この問題の解決方法は、本出願と同じ譲受人に対して譲渡された米国特許番号５，７９９，００５"SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING RECEIVED PILOT POWER AND PATH LOSS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM"（ＣＤＭＡ通信システムにおける受信パイロット電力及び伝搬損失を決定するためのシステム及び方法）、サミール・ソリマンにおいて提示されている。この特許は、本明細書において参照されることによって本明細書に組み入れられている。一般的には、通信受信機内において、拡散スペクトル信号の受信信号電力が測定される。拡散スペクトル信号とともに受信されたパイロット信号の相対的パイロット強度測定も行われる。次に、パイロット信号の電力が、受信信号電力及び相対的パイロット強度測定値に基づいて計算される。
【０００９】
他の側面においては、本特許は、基地局と遠隔局との間の通信チャネルの伝搬損失を推定するためのシステム及び方法を提供する。基地局は、パイロット信号を遠隔局に送信し、さらに、パイロット信号が送信されたときの電力の表示も遠隔局に送信する。遠隔局において、ＣＤＭＡ帯域幅における総受信信号電力が測定され、受信されたパイロット信号の相対的パイロット強度測定が行われる。次に、受信されたパイロット信号の電力が、受信信号電力及び相対的パイロット強度測定値に基づいて計算される。次に、送信されたパイロット信号の示された電力と受信パイロット信号電力との間の差を決定することによって伝搬損失の推定が行われる。
【００１０】
伝搬損失の正確な推定は、拡散スペクトル「パイロット」基準信号によって経験された損失を決定することで容易にすることが可能である。典型的ＣＤＭＡ通信システムにおいては、各基地局は、変調されていない直接シーケンス拡散スペクトルパイロット信号を連続的に送信する。このパイロット信号は、移動局が順方向ＣＤＭＡチャネルのタイミングを取得することを可能にし、移動局によるコヒーレントな復調のための位相基準を提供し、いつハンドオフするかを決定するために基地局間において信号強度を比較するための手段を提供する。ＣＤＭＡシステムにおいて各基地局によって送信されたパイロット信号は、同じＰＮ符号を使用できるが、符号位相オフセットが異なっており、このことは、近隣の基地局によって送信されたＰＮ符号は同一であるが時間の点で互いに歪んでいることを意味する。位相オフセットは、パイロット信号を発信した基地局に従ってこれらのパイロット信号を互いに区別するのを可能にする。
【００１１】
所定の移動装置が通信中である基地局から送信されて該移動装置によって受信されたパイロット信号の電力は、該移動装置において行われた一対の信号測定値を用いて決定される。特に、受信されたパイロット信号の電力を決定するために、パイロット強度測定値（ｄＢ）が、移動装置によって受信された総信号電力の測定値（ｄＢｍ）と合計される。具体的には以下のとおりである。
【００１２】
Ppilot = Ec/I0 + Ptotal
ここで、Ptotalは、総受信信号電力（ｄＢｍ）であり、Ec/I0は、パイロット強度測定値（ｄＢ）であり、Ppilotは、受信パイロット信号の電力である。項Ec（チップ当たりのエネルギー）は、１つのチップ期間中における受信パイロット信号のエネルギーに対応し、項I0は、ＣＤＭＡ信号帯域幅内の総受信スペクトル電力密度を表す。従って、パイロット強度測定値Ec/I0は、総受信電力に関する受信パイロット信号のエネルギー電力の表示を提供するとみなされる。
【００１３】
受信パイロット信号の絶対電力Ppilotが確認された時点で、基地局と移動装置との間の伝搬損失は、パイロット信号が基地局から送信されたときの電力の表示（Ptransmittedpilot）を用いて決定することができる。従来のＣＤＭＡシステムにおいては、各セルサイトは、パイロットチャネルに加えて、セットアップ又は「同期」チャネルも送信する。このチャネルは、パイロットチャネルと同じＰＮシーケンス及び位相オフセットを使用し、パイロットチャネルが追跡中であるときに復調することができる。この同期チャネルは、とりわけ、セルサイト識別記号、及びセルサイトパイロットＰＮ搬送波位相オフセットを搬送する。移動局は、この情報を用いてシステム時間を確定することができる。
【００１４】
リンク送信機に関する最適な送信電力レベルを、セル全体に関する考慮事項、さらにはよりグローバルなネットワークに関する考慮事項に基づいて計算できれば有利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の最適な送信電力レベルは、リンク受信機において測定された既知の受信電力値を用いて計算することができれば有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
セルラーモバイルテレフォニー概念にとっての基本は、電力制御プロセスである。ＣＤＭＡ携帯電話システムは、より高い容量を達成させるために、上り（逆方向）及び下り（順方向）の両リンクにおいて電力制御を採用することによって近端・遠端問題、コーナー問題、長期的及び短期的なチャネル変動を解決する。
【００１７】
システム容量は、各無線ユーザーの送信電力が制御される場合に最大化され、このため、交信中の基地局（ノード−Ｂ）の受信機における信号電力が、予め決められた信号・雑音比（ＳＮＲ）を達成する上で必要な最低電力であることがわかる。従って、各電力制御ループの機能は、ユーザー送信信号がその他のリンクに対して及ぼす影響に留意せずに、該ユーザーと交信ノード−Ｂとの間のリンク当たりの最低ＳＮＲを達成させることであるべきである。このことは、サービスが均質である場合に当てはまる。すなわち、全ユーザーが同じ品質（ＱｏＳ）のサービスを享受している場合である。しかしながら、この前提事項は、サービスが均質でない場合は当てはまらないことがある。例えば、ユーザーが異なるデータ速度で送信／受信中であるか又は異なるＱｏＳを有する場合である。例えば、セルの縁において３８４ｋｂｐｓを送信中の携帯電話について検討すると、この携帯電話は、単に音声呼を行っているだけの、同様の場所に所在するユーザーに対してよりも近隣セルに対してはるかにより大きい影響を及ぼす。
【００１８】
換言すると、サービスが均質でありさらに同じＱｏＳを有する場合は、リンクＳＮＲを最高にすることは、ネットワークの容量を最適化することに等しい。ネットワークが均質でないサービス（混合モード）を提供する場合は、干渉をグローバルに極小化する方法を探さなければならない。本発明のグローバル電力システムは、均質でないサービスがますます主流になってきていることを認識し、容量についての懸念を払拭するより精巧なネットワーク性能最適化手段を提供する。
【００１９】
本発明は、ＣＤＭＡシステムにおける干渉をグローバルに制御するシステム及び方法を教義する。前記方法は、ＣＤＭＡ以外のシステム、例えば、Bluetooth（登録商標）（登録商標）及びＩＥＥＥ８０２．１１と８０２．１５に準じるネットワークにまで拡大することができる。前記方法の目標は、各基地局（ノード−Ｂ）における干渉レベルが予め決められたしきい値を超えないように各無線ユーザーからの最大送信電力を制御することである。グローバル電力制御は、資源管理の観点から重要である。アップリンクにおいては、モバイルの最大送信電力の低下は、データ速度を低下させるか又は基地局によって要求されるＳＮＲを低下させることによって可能にすることができる。ダウンリンクにおいても同様に、基地局送信電力は、データ速度、スケジューリング、割当てアルゴリズム及びＱｏＳパラメータを調整することによって低下させることができる。
【００２０】
従って、無線通信デバイスネットワークにおけるグローバル送信電力制御のための方法が提供される。一般的には、前記方法は、受信デバイスの受信電力を測定することと、受信デバイスに関する受信電力測定値を収集することと、前記収集された受信電力測定値に応じて最適な送信電力レベルを生成すること、とを具備する。
【００２１】
例えば、基地局の受信電力が測定される場合は、各基地局に関する受信電力測定値が収集され、前記方法は、前記収集された基地局受信電力測定値に応じて移動局に関する最適な送信電力レベルを生成する。代替として、ネットワークダウンリンクにおける移動局に関する受信電力を測定して収集することができ、前記収集された移動局受信電力測定値に応じて基地局に関する最適な送信電力レベルを計算することができる。
【００２２】
より具体的には、リンク受信デバイスに関する受信電力しきい値行列(Rth)を選択することができる。次に、リンク送信デバイスに関する最適な送信電力の行列(Popt)を以下のように生成することができる。
【００２３】
Popt = Linv [Rth − N]
ここで、Linvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Ｎは、受信デバイスの熱雑音を表す行列である。
【００２４】
上述される方法のさらなる詳細、及び無線通信デバイスネットワークにおいて用いるためのグローバル電力制御システムが以下において提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、無線通信デバイスにおけるグローバル送信電力制御に関するシステムの概略ブロック図である。システム１００は、無線通信受信デバイスを具備する。各受信デバイスは、エアインタフェース１０６を含み、さらに受信電力を測定するための測定回路１０２も含むことができる。すなわち、特定のチャネル又は周波数スパン内の無線周波（ＲＦ）電力が測定される。この受信電力測定は、意図される通信相手の送信信号に加えて「干渉」も含む。この干渉は、チャネル（周波数スパン）を共有するその他のデバイスの送信信号、その他のチャネルにおいて生成された調波とスプリアス信号、及び熱雑音を含むことができる。単一の測定回路のみが（移動局１０８Ａとともに埋め込まれた状態で）示されているが、測定回路１０２は、システム内の各受信機とともに埋め込むことも可能であることに注目すること。
【００２６】
コントローラ１０４は、受信電力測定値を収集するため及び送信デバイスに関する最適な送信電力レベルを生成するために受信デバイスに接続されたインタフェースを有する。システム１００は、送信デバイスも含む。各送信デバイスは、最適な送信電力レベルを受信するためにコントローラ１０４に接続されたインタフェースを有する。各送信デバイスは、最適な送信電力を用いて受信デバイスに送信するためのエアインタフェース１０６を有する。エアインタフェース１０６は、アンテナ、トランシーバ、及び変調／復調回路の組合せであるとみなすことができるが、図においては、単純にアンテナとして表されている。
【００２７】
「受信デバイス」及び「送信デバイス」の定義は、各デバイスが典型的には送信と受信の両機能を果たすため使用中のリンクに依存する。本発明の一側面を例示するために、図１のシステムは、多重接続電話網において動作していると仮定することができる。移動局１０８から基地局１１０へのアップリンク（逆方向リンク）通信においては、移動局は、送信デバイスであり、基地局は受信デバイスである。代替として、基地局１１０から移動局１０８へのダウンリンク（順方向リンク）通信においては、基地局は送信デバイスであり、移動局は受信デバイスである。移動局１０８は、ＢＳ１１０を介してコントローラ１０４に、及び基地局コントローラ（ＢＳＣ）１１２に、間接的にインタフェースされているとみなすことができる。
【００２８】
図２は、典型的移動局エアインタフェースのブロック図である。このエアインタフェースは、システム内のその他のエアインタフェースと実質的に同一であると想定することができる。エアインタフェース１０６は、セルサイトによって送信された信号を集めるための及び移動装置によって生成されたＣＤＭＡ信号を放射するためのアンテナ及びデュプレクサ７０を含む。移動局は、アンテナとデュプレクサ７０、アナログ受信機７２及びデジタル受信機７４を用いて、アドレッシングされたパイロット信号、その他の共通チャネル信号及びトラフィック信号を受信する。アナログ受信機７２は、受信されたＲＦ  ＣＤＭＡ信号を増幅してＩＦ信号に周波数ダウンコンバージョンし、ＩＦ信号をフィルタリングする。ＩＦ信号は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器に出力され、その結果得られたデジタルデータがデジタル処理のためにデジタル受信機７４に提供される。後述されるように、アナログ受信機７２は、ＣＤＭＡ帯域幅内の受信信号の総電力のアナログ測定を行うための回路も含む。
【００２９】
デジタルデータ受信機７４は、移動装置にアドレッシングされた受信信号を逆拡散するため及び相関させるために用いられる。デジタル受信機７４は、デジタルトラフィックデータをセルサイトによって生成された閉ループ電力調整コマンドから分離させる。閉ループ電力調整コマンドデータビットは、制御プロセッサ７８に送られる。プロセッサ７８は、当業においてよく知られるように、計算手段と、メモリと、制御信号を生成するための手段と、を具備するマイクロプロセッサであることができる。プロセッサ７８は、送信機７６に提供される送信電力制御コマンドを生成する。デジタル受信機７４は、さらに、デジタル化された符号化音声等のデータを、復号及びユーザーとのインタフェースのためにユーザーデジタルベースバンド回路８２に提供する。ベースバンド回路８２は、送信機７６内のデジタル受信機７４及び送信変調器（図示されていない）を結合させるためのインタフェースハードウェアを含む。制御プロセッサ７８は、ディスプレイ８０にも結合されており、ディスプレイ８０が信号強度をユーザーに対して視覚で及び／又は音声で示すための品質表示信号を生成する。当業においては本発明のシステムを可能にするその他の型のエアインタフェース設計アーキテクチャも既知であることに注目すること。
【００３０】
図３は、図２の受信機７２をさらに詳細に示した図である。図３において、アンテナ及びデュプレクサ７０からの受信されたＲＦ信号が周波数ダウンコンバータ９０に提供され、周波数ダウンコンバータにおいて、受信されたＲＦ信号はＩＦ周波数に変換される。ＩＦ周波数信号は、バンドパスフィルタ９２に結合され、バンドパスフィルタ９２において、帯域外の周波数成分が信号から除去される。
【００３１】
フィルタリングされた信号は、フィルタ９２から可変利得ＩＦ増幅器９４に出力され、該増幅器において増幅される。増幅された信号は、これらの信号に関する後続のデジタル信号処理作業を行うために増幅器９４からアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器（図示されていない）に出力される。増幅器９４の出力部は、電力測定回路９６にも結合されている。電力測定回路９６は、総広帯域受信信号電力を示す受信信号強度信号Ptotalを生成する。この信号Ptotalは、制御プロセッサ７８に提供され、制御プロセッサ７８において、後述されるように移動局と通信中のＢＳとの間の伝搬損失を推定するために用いられる。
【００３２】
再度図１において、ＢＳＣ１１２、及び図示されていないその他のネットワーク要素は、該当する移動局（ＭＳ）への送信のための公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）から該当するセルサイトへの電話呼のルーティングを制御する。ＢＳＣ１１２は、移動局から少なくとも１つのセルサイトを介してＰＳＴＮに対して行われる呼のルーティングも制御する。モバイルユーザーは、典型的には互いに直接通信しないため、ＢＳＣ１１２は、該当するセルサイト局を解してこれらの移動装置間の呼をダイレクトすることができる。ＢＳＣ１１２は、専用電話線、光ファイバーリンク等の様々な手段によって、又は無線周波数通信によってＢＳ１１０Ａ及び１１０Ｂに結合させることができる。
【００３３】
システムの第１の側面においては、受信デバイスは基地局１１０であり、コントローラ１０４は、第１の基地局（ＢＳ）１１０Ａと関連づけられている。図示されるように、コントローラ１０４は、基地局コントローラ（ＢＳＣ）１１２とともに常駐し、ＢＳＣ１１２は、第１のＢＳ１１０Ａ及び第２のＢＳ１１０Ｂの両方にインタフェースされている。しかしながら、コントローラ１０４は、必ずしも図示されているように配置する必要はない。コントローラ１０４は、システム１００内のあらゆる場所に常駐することができ、直接又は間接的に基地局１１０と通信すればよい。図示されていないその他の側面においては、コントローラ１０４は、特定のＢＳ、複数のＢＳ、特定の移動局、又は複数の移動局とともに常駐することができる。
【００３４】
この第１の側面においては、送信デバイスは、第１の基地局１１０Ａ（セクターＡ）と交信中の移動局１０８Ａ、１０８Ｂ、及び１０８Ｃである。さらに、第２のＢＳ１１０Ｂ（セクターＢ）と交信中の移動局１０８Ｄ及び１０８Ｅも示されている。同様に、システム１００の第２の側面においては、受信デバイスは移動局１０８であり、送信デバイスは、移動局１０８と交信中の基地局１１０である。
【００３５】
コントローラ１０４は、リンク受信デバイスとリンク送信デバイスとの間の伝搬損失の計算値を使用し、とりわけ該伝搬損失計算値に応じて最適な送信電力レベルを生成する。該伝搬損失を計算するためのシステム及び方法は既に上述されている。一側面においては、コントローラ１０４は、特定のリンクにおける受信デバイスから受信電力測定値を収集後に伝搬損失を計算することができる。この計算方法は、パイロット信号を用いるＣＤＭＡ電話網に関して提示されたが、伝搬損失を計算するためにパイロット信号を使用するあらゆるネットワークプロトコル又は同様の方法で用いることができる信号を生成するあらゆるネットワークプロトコルに対して同じ原理を適用可能であることを認識すべきである。システムの一側面においては、計算されたダウンリンク伝搬損失がアップリンク伝搬損失に関して用いられるようにするための相互性が仮定される。
【００３６】
代替として、コントローラ１０４は、システム内のその他の装置（図示されていない）によって生成されるか又はその他の方法で生成された伝搬損失計算値を受信することができる。従って、システムは、特定の通信プロトコルに限定されず、ＣＤＭＡ及びグローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）電話網を含むあらゆる電話網において用いるために応用可能である。
【００３７】
より具体的には、コントローラ１０４は、予め決められた受信電力しきい値行列(Rth)を選択または受信し、リンク送信デバイスに関する最適な送信電力の行列(Popt)を以下のように生成する。
【００３８】
Popt = Linv [Rth − N]
ここで、Linvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Ｎは、受信機熱雑音を表す。幾つかの側面においては、受信機熱雑音数を仮定してすべての電力計算に当てはめることが可能であることに注目すること。
【００３９】
ダウンリンク通信に関して、コントローラ１０４は、移動局の受信電力しきい値行列（Rmth）を選択する。この行列は、移動局１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ、及び１０８Ｅの一部又は全部によって測定された受信電力レベルを表す。コントローラ１０４は、基地局１１０Ａ及び１１０Ｂに関する最適な送信電力の行列（Pbopt）を以下のように生成する。
【００４０】
Pbopt = Ldinv [Rmth − Nm]
ここで、Ldinvは、ダウンリンク伝搬損失（Ld）を表す行列の逆数であり、Nmは、移動局受信機に関する熱雑音を表す行列である。
【００４１】
アップリンク通信に関して、コントローラ１０４は、基地局の受信電力しきい値行列（Rbth）を選択する。例えば、この行列は、基地局１１０Ａ及び１１０Ｂにおいて測定された受信電力レベルを表す。コントローラ１０４は、各移動局（１０８Ａ乃至１０８Ｅ）に関する最適な送信電力の行列（Pmopt）を以下のように生成する。
【００４２】
Pmopt = Luinv [Rbth − Nb]
ここで、Luinvは、アップリンク伝搬損失（Lu）を表す行列の逆数であり、Nbは、基地局受信機に関する熱雑音を表す行列である。
【００４３】
一般的には、システム１００は、受信デバイスが最適な送信電力レベルで送信中の送信デバイスに応じて最低の受信電力レベルで動作するように動作させることができる。代替として、システムが均質でないサービスを提供することを認識して、コントローラ１０４は、幾つかの通信デバイスを優先的に処理するように動作することができる。コントローラ１０４は、送信中の第１の移動局１０８Ａの最適な送信電力を最高電力しきい値と比較し、該比較に応じて、移動局１０８Ａに提供されているサービスを修正することができる。
【００４４】
例えば、コントローラ１０４は、電力しきい値比較に応じて、第１の基地局１１０Ａによるサービスから、第１の基地局１０８Ａに隣接するセクター内の第２の基地局１１０Ｂによるサービスに第１の移動局１０８Ａを移行させる命令を送信することができる。この事例は、第１の移動局１０８Ａがより高いＱｏＳを有する他の移動局と干渉中であると決定された場合に当てはまる。代替として、コントローラ１０４は、比較に応じて第１の移動局１０８Ａに対する第１の基地局のサービスを拒否するための命令を送信することができる。
【００４５】
上記のシステム１００は、アップリンクのグローバル電力制御のみに関して、ダウンリンクの電力制御のみに関して、又はアップリンクとダウンリンクの両経路における電力制御に関して使用可能であることを理解すべきである。さらに、最適な送信電力の計算は、すべての可能な受信電力測定値を用いずに行えることも理解すべきである。すなわち、行列変数の一部は、その貢献度が取るに足らないことを認識して、計算速度を上げるためにゼロに設定することができる。同様に、システムは、受信デバイスのうちので受信電力測定値を報告する部分のみによってイネーブルにすることが可能である。
【００４６】
図４は、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）ネットワークアーキテクチャの概略ブロック図である。ＵＭＴＳは、ＧＳＭから進化した第３世代のセルラーネットワークプロトコルであり、ＣＤＭＡ送信技術を組み入れている。ＵＭＴＳは、３つの相互に作用する領域であるコアネットワーク（ＣＮ）、ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）、及びユーザー装置（ＵＥ）から成る。コアネットワークの主機能は、ユーザートラフィックに関する交換、ルーティング及びトランジットを提供することである。コアネットワークは、データベース及びネットワーク管理機能も含む。
【００４７】
ＵＭＴＳに関する基本的なコアネットワークアーキテクチャは、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）を有するＧＳＭネットワークに基づく。ＵＭＴＳの動作およびサービスのためにすべての装置を改修しなければならない。ＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク）は、ユーザー装置に関するエアインタフェースアクセス方法を提供する。基地局は、ノード−Ｂと呼ばれ、ノード−Ｂに関する制御装置は、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）と呼ばれる。ネットワークは、ページングするためにＵＥのおおよその所在場所を知っている必要がある。システムエリアを大きい順に以下に示した。
【００４８】
ＵＭＴＳシステム（衛星を含む）
公衆移動通信ネットワーク（ＰＬＭＮ）
ＭＳＣ／ＶＬＲ又はＳＧＳＮ
ロケーションエリア
ルーティングエリア（ＰＳドメイン）
ＵＴＲＡＮ登録エリア（ＰＳドメイン）
セル
サブセル
ＵＭＴＳは、テレサービス（音声又はＳＭＳ、等）及びベアラサービスを提供し、これらのサービスは、アクセスポイント間における情報転送能力を提供する。セッショ又はコネクション施設において及び進行中のセッションまたはコネクション中にベアラサービスの特徴について交渉すること及び再交渉することが可能である。ポイントツーポイント通信及びポイントツーマルチポイント通信に関してコネクション指向及びコネクションなしの両方のサービスが提供される。
【００４９】
ベアラサービスは、最大転送遅延、遅延変動、及びビット誤り率に関して異なるＱｏＳパラメータを有する。提供されるデータ速度目標値は以下のとおりである。
【００５０】
１４４キロビット／秒  衛星及び農村部屋外
３８４キロビット／秒  都市部屋外
２０４８キロビット／秒  屋内及び低レンジ屋外
ＵＭＴＳネットワークサービスは、以下の４つの型のトラフィックに関して異なるＱｏＳクラスを有する。
【００５１】
会話クラス（音声、映像テレフォニー、映像ゲーミング）
ストリーミングクラス（マルチメディア、ビデオ・オンデマンド、ウェブキャスト）
双方向性クラス（ウェブブラウジング、ネットワークゲーミング、データベースアクセス）
バックグラウンドクラス（電子メール、ＳＭＳ、ダウンロード）
アップリンク経路において動作し、３Ｇ  ＧＳＭ（ＵＭＴＳ）ネットワークを含むと理解されているＣＤＭＡ電話網に関して、以下においてより詳細に説明されるように、基地局１１０（受信デバイス）は、典型的にはノード−Ｂデバイスと呼ばれ、移動局１０８（送信デバイス）はユーザー装置（ＵＥ）デバイスと呼ばれ、ＢＳＣはＲＣＮと呼ばれる。ダウンリンク経路においては、ＵＥ１０８は受信デバイスであり、ノード−Ｂデバイス１０８は送信デバイスである。
【００５２】
図５は、アドホックネットワークの概略ブロック図である。アドホックネットワークの例は、Bluetooth（登録商標）（登録商標）又は一般的にＩＥＥＥ  ８０２．１５に準じる無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）ネットワーク、例えば超広帯域（ＵＷＢ）ネットワーク、を含む。Bluetooth（登録商標）（登録商標）及びＵＷＢの両ネットワークは、低電力ネットワークであるという特徴を共有しており、オフィス、部屋、又は車等の「パーソナル空間」において用いることが構想されている。ＩＥＥＥ  ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）等のその他のネットワークも、アドホックで又はインフラストラクチャネットワークとして構成することができる。ＩＥＥＥ  ８０２．１１ネットワークは、ＩＥＥＥ８０５．１５ネットワーク又はBluetooth（登録商標）（登録商標）ネットワークと比較して、より高い電力レベルで動作し、より広い地理上の地域を網羅することが意図されている。本発明のグローバル電力制御は、あらゆる型のアドホックネットワークに対して応用可能であることが理解されるべきである。以下の説明は、アドホックネットワークに焦点を合わせているが、端末の役割及び所在場所が予め定義されているか又は一定であるインフラストラクチャネットワークに対しても応用される。
【００５３】
図１及び４の無線通信ネットワークは、セルと呼ばれる小さい領域に細分割される地理上の領域全体に分散された複数の固定基地局とともに実装されるアクセスネットワークである。各基地局は、各々のセル内の移動局と交信するように構成することができる。
【００５４】
従来のアクセスネットワークとは対照的に、アドホックネットワークは動的である。アドホックネットワークは、端末としばしば呼ばれる幾つかの無線通信デバイスが結合してネットワークが形成されるときに形成することができる。アドホックネットワーク内の端末は、ホスト又はルーターのいずれかとして動作することができる。従って、アドホックネットワークは、既存のトラフィック需要をより効率的に満たすように簡単に再構成可能である。割り当てられたネットワークの役割、確立されたアップ／ダウンリンク、及び関連する内／外ループ電力制御手順がない状態では、アドホックネットワークにとっては本発明のグローバル電力制御システムを用いることが極めて重要である。
【００５５】
典型的ネットワーク５００は、少なくとも１つのピコネット５０２を具備する。本明細書において用いられる「ピコネット」は、アドホックな形で無線技術を用いている通信デバイス又は端末の集合である。これらの端末は、静止していること又は動いていることができる。「端末」という用語は、携帯電話、ＰＣＳ、無線電話、ランドライン電話、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップ、外部モデム、内部モデム、ＰＣカード、及びその他の類似のデバイスを含む様々な型の通信デバイスを包含することが意図されている。様々な端末は、従来の変調フォーマットを用いて互いに通信することができる。説明を簡略化するため、上記の技術は、すべてのネットワーク型に関する説明に一般的に当てはまることが意図されている。
【００５６】
ピコネットは、様々な方法で形成することができる。一例として、端末が最初にパワーアップ時に、ピコネットマスター端末からのパイロット信号を探すことができる。各ピコネットマスター端末によってブロードキャストされたパイロット信号は、変調されていない拡散スペクトル信号、又はその他の何らかの基準信号であることができる。拡散スペクトル構成においては、各ピコネットマスター端末にとって一意の疑似雑音（ＰＮ）符号を用いてパイロット信号を拡散させることができる。端末は、相関プロセスを用いることによって、最も強いパイロット信号を有するマスター端末を識別するための可能性のあるＰＮ符号を探索することができる。最低のデータ速度をサポートする上で十分な信号強度を有する最も強力な信号が受信された場合は、端末は、マスター端末に登録することによってピコネットに加わるのを試みることができる。
【００５７】
端末は、マスター端末が存在しないためパイロット信号を見つけることができない場合がある。幾つの例においては、端末は、最低データ速度をサポートする上で十分な信号強度を有するパイロット信号を見つけることができないことがある。このことは、幾つかの理由で生じる。一例として、端末がマスター端末から遠すぎる可能性がある。代替として、伝搬環境が、必須のデータ速度をサポートする上で不十分である可能性がある。いずれの場合においても、端末は、既存のピコネットに加わることができず、従って、自己のパイロット信号を送信することによって孤立端末として動作を始めることができる。孤立端末は、新しいピコネットに関するマスター端末になることができる。十分な強度を持って孤立端末からブロードキャストされたパイロット信号を受信することができるその他の端末は、該パイロット信号を取得してこの孤立端末のピコネットに加わるのを試みることができる。
【００５８】
図６は、ピコネット内通信を制御するためのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）フレーム例を示す概念図である。マスター端末は、ピコネット内通信をスケジューリングする責任を有することができる。このことは、フレーム内の様々なタイムスロット、例えばタイムスロット２０８及び２１０、を占有する１つ以上の追加の拡散スペクトル制御チャネルを用いることで達成させることができる。これらの追加の制御チャネルは、マスター端末によってすべてのメンバー端末にブロードキャストすることができ、様々なスケジューリング情報を含むことができる。スケジューリング情報は、ピコネット内の端末間における通信に関するタイムスロット割当てを含むことができる。図示されるように、これらのタイムスロットは、フレーム２０２のデータスロット部分２１２から選択することができる。端末間の各通信に関する電力レベル及びデータ速度、等の追加情報を含むことも可能である。マスター端末は、いずれかの所定のタイムスロットにおける送信機会を、ＣＤＭＡ方式を用いるあらゆる数の端末の対に対して与えることもできる。この場合は、スケジューリング情報は、端末間における個々の通信に関して用いられる拡散符号を割り当てることもできる。パイロット信号は、特定のタイムスロットを割り当てることもできる。
【００５９】
図７は、端末の１つの可能な構成を示した概念的ブロック図である。当業者がよく理解することになるように、端末の精密な構成は、特定の用途及び全体的設計上の制限事項に依存する。端末は、アンテナ３０４に結合されたフロントエンドプロセッサ３０２とともに実装することができる。ベースバンドプロセッサ３０６は、トランシーバ３０２に結合させることができる。ベースバンドプロセッサ３０６は、ソフトウェアをベースにしたアーキテクチャ、又はその他のあらゆる型のアーキテクチャとともに実装することができる。マイクロプロセッサは、とりわけ、端末がピコネット内におけるマスター端末又はメンバー端末として動作するのを可能にするエグゼクティブ制御機能及び全体的システム管理機能を提供するソフトウェアプログラムを実行するためのプラットフォームとして用いることができる。デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）は、マイクロプロセッサに対する処理要求を軽減する特定用途向けアルゴリズムを実行する、埋め込まれた通信ソフトウェアレイヤとともに実装することができる。ＤＳＰは、パイロット信号取得、時間同期化、周波数追跡、拡散スペクトル処理、変調、復調、順方向誤り訂正、等の様々な信号処理機能を提供するために用いることができる。
【００６０】
ピコネット５０２ａは、マスター端末５０４ａと、少なくとも１つのスレーブ端末５０６と、を含む。図示されているのはスレーブ５０６ａ及び５０６ｂである。マスター５０４ａは、ＣＤＭＡ、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）、又は周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ），等の従来の多重接続方式を用いてスレーブ５０６ａ及び５０６ｂに通信することができる。１つのピコネット内における通信は、他のピコネット内では干渉であるとみられる可能性があるため、２つのピコネットが近接して所在するときには電力制御が重要な課題である。図示されているのは、マスター５０４ｂ及びスレーブ５０６ｃと５０６ｄを有する第２のピコネット５０２ｂである。幾つかの側面においては、図示されるように、端末は、両方のピコネットのメンバーであることができる。Bluetooth（登録商標）用語では、該配置はスキャッターネットと呼ばれる。図示されるように、スレーブ５０６ｂは、両方のピコネット５０２ａ及び５０２ｂのメンバーである。代替として、マスター５０４ａ及びスレーブ５０６ｅを有する第３のピコネット５０２ｃがピコネット５０２ａに近接して示されている。
【００６１】
本発明の電力制御システムをアドホックネットワーク５００に利用することは、図１のＣＤＭＡネットワークと類似しており、スレーブ端末５０６は図１のＭＳに相当し、マスター端末５０２はＢＳに相当すると理解することができる。コントローラ５１２は、図１のコントローラに相当し、マスター５０２ａとともに埋め込まれた状態が示されている。コントローラは、送信中のスレーブ端末リンク及び送信中のマスター端末リンクに関する最適な送信電力レベルを導き出す。幾つかの側面においては、コントローラ機能を果たす資格をこれらのデバイスのいずれにも与えることができ、コントローラ５１２のサイトは、アドホックの形で選択される。代替として、ハードウェア、メモリ、プロセッサ速度、及び電力消費上の制限に基づき、コントローラ機能を果たす資格をデバイスの部分組に与えることができる。コントローラ５１２は、どこに埋め込まれているかにかかわらず、図１の説明において示されているアルゴリズムと同じアルゴリズムを用いて最適な送信電力レベルを導き出すが、ここでは、簡略化するために説明を繰り返さない。
【００６２】
上述されるように、アドホックネットワークもパイロット信号を用いることができ、この場合の伝搬損失計算は、図１のＣＤＭＡネットワークと同じ方法を用いて行うことが可能である。しかしながら、上述されるように、グローバル電力制御システムは、特定の伝搬損失計算方法に依存しない。
【００６３】
機能説明
ＣＤＭＡは、システムが耐えることができる干渉量によってシステム容量（同時呼数）が決定されるという意味で干渉によって制限されるシステムである。アップリンクにおいては、干渉量は、セル内又はセル外の各ユーザーからの受信信号レベルに依存する。良好な信号品質を維持する上で十分な信号強度が基地局において受信されるようにするために無線装置の出力電力を制御しなければならない。同様に、ダウンリンクにおいては、干渉量は、異なるノード−Ｂ（ＢＳ）からの電力及びその負荷に依存する。
【００６４】
以下の分析はＵＭＴＳネットワークを対象として説明されているが、通信チャネルを共有する変調プロトコル、例えば、直接シーケンス（ＤＳ）拡散スペクトル、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、さらには周波数ホッピング及び時間ホッピング等の回避型拡散スペクトルシステム、を用いる上記のすべてのネットワークに対しても当てはめることができる。
【００６５】
アップリンクシナリオ
Ｍの無線ユーザー（ＵＥ）及びＫのノード−Ｂが存在すると仮定すると、ノードｉにおける受信電力は以下のとおりである。
【数１】
2008530959.tif 000003
【００６６】
ここで、Nbiは、熱雑音であり、Pjは、ｊ番目のＵＥ送信電力であり、Ljiは、ｊ番目のＵＥとｉ番目のノードとの間における伝搬損失である。
【００６７】
この線形方程式の組は、以下の行列形で表すことができる。
【数２】
2008530959.tif 000004
【００６８】
ここで、
【数３】
2008530959.tif 000005
【００６９】
上式の目的は、ノード−Ｂにおいて受信された電力ベクトルがRb ≦ Rbthになるような一組のＵＥ送信電力に関する解を求めることである。この問題は、線形プログラミングを用いて解決することができる。Ｍ＝Ｋの場合は、線形方程式のシステムは以下の解を生み出す。
【００７０】
Pmopt = Linv [Rbth − Nb]                                 (3)
ここで、Linvは、伝搬損失行列の逆数である。
【００７１】
従って、グローバル受信電力（干渉）を管理するためには、サービング及びドリフティングＲＮＣは、方程式（３）が正当化されるような形で各リンクの外ループ電力制御を用いなければならない。ＵＭＴＳにおいては、各ユーザーアップリンクの伝搬損失は、ＵＥによって測定される。この情報は、逆伝搬損失行列を計算するためにＲＮＣに送り返すことができる。
【００７２】
ダウンリンクシナリオ
j番目のＵＥにおける受信電力は次式のとおりである。
【数４】
2008530959.tif 000006
【００７３】
ここで、Nmjは、ｊ番目のＵＥ熱雑音であり、Pbiは、ｉ番目のノード−Ｂ送信電力であり、Lijは、ｉ番目のＵＥとｊ番目のノードとの間における伝搬損失である。
【００７４】
この線形方程式の組は、以下の行列形で表すことができる。
【００７５】
Rm = Nm + L*Pb                                    （５）
ここで、
【数５】
2008530959.tif 000007
【００７６】
上式の目的は、受信電力ベクトルがRm ≦ Rmthになるような一組のモバイル送信電力に関する解を求めることである。この問題は、線形プログラミングを用いて解決することができる。Ｍ＝Ｋの場合は、線形方程式のシステムは以下の解を生み出す。
【００７７】
Pbopt = Linv [Rm− Nm]                                 (６)
ここで、Linvは、伝搬損失行列の逆数である。
【００７８】
すなわち、グローバル受信電力（干渉）を管理するためには、サービング及びドリフティングＲＮＣは、方程式（３）が正当化されるような形で各ユーザーダウンリンクの外ループ電力制御を用いなければならない。ＵＭＴＳにおいては、各リンクの伝搬損失は、ＵＥによって測定される。この情報は、逆伝搬損失行列を計算するためにＲＮＣに送り返すことができる。
【００７９】
図８は、無線通信デバイス内におけるグローバル送信電力制御に関する方法を示す流れ図である。方法は、説明を明確化するために一連の番号付きのステップとして表されるが、明示されていないかぎりこの番号付けからどのような順序も推測すべきでない。これらのステップの一部は、省くこと、並行して実行すること、又は厳密な順序を維持する必要なしに実行できることが理解されるべきである。方法の詳細は、上記の図１乃至７の説明に関して理解することも可能である。方法は、ステップ８００において開始する。
【００８０】
ステップ８０２は、無線通信受信デバイスの受信電力を測定する。方法は、一般的には、電話用語を用いて説明されるが、ステップ８０２は、ＣＤＭＡ電話、ＧＳＭ電話、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｘ無線ネットワーク、ＣＤＭＡ物理層を組み入れた電話網、例えばＵＭＴＳ、及び、ＩＥＥＥ  ８０２．１５によって説明されるＵＷＢ及びアドホックネットワーク、及びBluetooth（登録商標）ネットワークにおいて実行することができる。ステップ８０４は、受信デバイスに関する受信電力測定値を収集し、受信電力しきい値の組を受け入れる。ステップ８０６は、受信デバイスと送信デバイスとの間における伝搬損失を計算する。ステップ８０８は、収集された受信電力測定値及び受信電力しきい値に応じて、送信デバイスに関する最適な送信電力レベルを生成する。一変形においては、さらなるステップであるステップ８０９は、送信デバイスに関する最適な送信電力レベルを生成することに応じて、受信デバイスに対する受信電力レベルを最低にする。すなわち、生成された最適な電力レベルを用いることへの対応として周波数帯域内における総合的干渉レベルが最低化される。
【００８１】
一側面においては、ステップ８０２において受信デバイスの受信電力を測定することは、ネットワークアップリンク内の基地局の受信電力を測定することを含む。次に、ステップ８０４は、各基地局に関する受信電力測定値を収集し、ステップ８０８は、収集された基地局受信電力測定値に応じて移動局に関する最適な送信電力レベルを生成する。
【００８２】
他の側面においては、ステップ８０２において受信デバイスの受信電力を測定することは、ネットワークダウンリンクにおける移動局に関する受信電力を測定することを含む。次に、ステップ８０４は、各移動局に関する受信電力測定値を収集し、ステップ８０８は、収集された移動局受信電力測定値に応じて基地局に関する最適な送信電力レベルを生成する。
【００８３】
一側面においては、ステップ８０７は、リンク受信デバイスに関する受信電力しきい値行列（Rth）を選択する。次に、ステップ８０８においてリンク送信デバイスの
最適な送信電力レベルを生成することは、リンク送信デバイスに関する最適な送信電力の行列（Popt）を次のように生成することを含む。
【００８４】
Popt = Linv [Rth − N]
ここで、Linvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Ｎは、受信デバイスの熱雑音を表す行列である。
【００８５】
他の側面においては、ステップ８０７ｂは、移動局の受信電力しきい値行列（Rmth）を選択する。次に、ステップ８０８は、基地局に関する最適な送信電力の行列（Pbopt）を次のように生成する。
【００８６】
Pbopt = Ldinv [Rmth − Nm]
ここで、Ldinvは、ダウンリンク伝搬損失（Ld）を表す行列の逆数であり、Nmは、移動局受信機の熱雑音を表す行列である。
【００８７】
代替として、ステップ８０７ｂは、基地局の受信電力しきい値行列（Rbth）を選択する。次に、ステップ８０８は、移動局に関する最適な送信電力の行列（Pmopt）を次のように生成する。
【００８８】
Pmopt = Luinv [Rbth − Nb]
ここで、Luinvは、アップリンク伝搬損失（Lu）を表す行列の逆数であり、Nbは、基地局受信機に関する熱雑音を表す行列である。
【００８９】
方法の異なる側面においては、ステップ８１０は、送信中の第１の移動局の最適な送信電力を最高電力しきい値と比較する。次に、ステップ８１２は、該比較に応じて、第１の基地局によるサービスから、第１の基地局に隣接するセクター内の第２の基地局によるサービスに、第１の移動局を移行させる。代替として、ステップ８１２は、比較に応じて、第１の移動局への第１の基地局のサービスを拒否することができる。ステップ８１０の比較プロセスは、システム全体に対する第１の移動局の影響を評価する動作が行われると推測する。次に、ステップ８１２において、何らかの干渉基準／評価基準に基づいてサービスの切換え又はサービスの拒否に関する判断が行われる。すなわち、この判断は、２つの異なるシナリオのうちのいずれのシナリオが総合的な干渉の観点から最良であるかを検討するためにこれらの２つの異なるシナリオを計算するのを含むことができる。
【００９０】
図９は、ＣＤＭＡ電話網におけるグローバルアップリンク電力制御に関する方法を示した流れ図である。方法は、ステップ９００において開始する。ステップ９０２は、ＵＥとノード−Ｂデバイスとの間におけるアップリンク伝搬損失行列（Lu）を提供する。ステップ９０４は、ノード−Ｂの受信電力しきい値行列（Rbth）を選択する。ステップ９０６は、ＵＥに関する最適な送信電力の行列（Pmopt）を以下のように生成する。
【００９１】
Pmopt = Luinv [Rbth − Nb]
ダウンリンクに関して、ステップ９０２は、ノード−ＢとＵＥデバイスとの間におけるダウンリンク伝搬損失行列（Ld）を提供し、ステップ９０４は、ノード−Ｂに関する最適な送信電力の行列（Pbopt）を以下のように生成する。
【００９２】
Pbopt = Ldinv [Rmth − Nm]
図１０は、無線通信電力制御処理デバイスの概略ブロック図である。デバイス１０００は、受信電力測定値を受け入れるためのライン１００２上のインタフェースと、受信電力測定値を収集するためのメモリ１００４と、を具備する。デバイス１０００は、受信電力しきい値及び伝搬損失を受け入れるためのライン１００６上のインタフェースをさらに具備する。計算器１００８は、受信電力しきい値及び伝搬損失に応じて最適な送信電力レベルを生成する。デバイスは、最適な送信電力レベルを供給するためのライン１０１２上のインタフェースも具備する。
【００９３】
上記において詳述されるように、計算器１００８は、受信電力しきい値を受信電力しきい値行列（Rth）の形で受け入れ、伝搬損失を伝搬損失行列（Ｌ）の形で受け入れる。計算器は、最適な送信電力の行列（Popt）を以下のように生成する。
【００９４】
Popt = Linv [Rth − N]
ここで、Linvは、リンク伝搬損失（Ｌ）を表す行列の逆数であり、Ｎは、受信機の熱雑音を表す。
【００９５】
無線通信ネットワークにおけるグローバル電力制御に関するシステム及び方法が提示されている。本発明を例示するためにＣＤＭＡネットワーク、ＵＭＴＳネットワーク、及びアドホックネットワークの例が示されている。しかしながら、本発明は、特定のネットワークプロトコルに限定されるものではない。ＣＤＭＡネットワークにおけるアップリンク及びダウンリンクの伝搬損失を決定するための特定のメカニズムの例が示されている。しかしながら、システムは、特定の伝搬損失決定アルゴリズムに限定されるものではない。本発明のその他の変形及び実施形態が当業者によって考え出されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】無線通信デバイスにおけるグローバル送信電力制御に関するシステムの概略ブロック図である。
【図２】典型的移動局エアインタフェースのブロック図である。
【図３】図２の受信機をさらに詳細に示した図である。
【図４】ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）ネットワークアーキテクチャの概略ブロック図である。
【図５】アドホックネットワークの概略ブロック図である。
【図６】ピコネット内通信を制御するためのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）フレーム例を示した概念図である。
【図７】端末の１つの可能な構成を示す概念的ブロック図である。
【図８】無線通信デバイスにおけるグローバル送信電力制御に関する方法を示す流れ図である。
【図９】ＣＤＭＡ電話網におけるグローバルアップリンク電力制御に関する方法を示す流れ図である。
【図１０】無線通信電力制御処理デバイスの概略ブロック図である。
【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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【国際調査報告】
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