(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのチャンネルが伝送され且つ第１番目のチャンネルが通信サービスの持続時間のうちで残りのチャンネルよりも多くの割合を占めて伝送される第１番目の通信機器との通信において、前記少なくとも２つのチャンネルの受信先である第２番目の通信機器でパワー制御設定点を決定するための装置であって、
受信された信号の前記第１番目のチャンネルを復調するための手段、
前記受信された信号の前記残りのチャンネルを復調するための手段、
前記復調された第１番目のチャンネルにおけるパイロットエネルギーの正規化分散であるパイロット分散およびパイロットビット誤り率の１次結合(linear combination)に少なくとも従って前記パワー制御設定点を決定するための手段、
を備える装置。
【請求項２】
前記第１番目のチャンネルはパイロットチャンネルである請求項１の装置。
【請求項３】
前記残りのチャンネルはパケットデータ伝送チャンネルを含む請求項２の装置。
【請求項４】
前記第１番目の通信機器は遠隔局であり且つ前記第２番目の通信機器は基地局である請求項１の装置。
【請求項５】
前記パワー制御設定点を決定するための前記手段は、
パイロットビット誤り率を計算するための手段、
前記パイロットビット誤り率に従って前記パワー制御設定点を計算するための手段、
を含む請求項１の装置。
【請求項６】
前記パイロットビット誤り率を計算するための前記手段は、
受信されたパイロットシンボルを復調するためのパイロットビット復調器、
前記復調されたパイロットシンボルを事前決定されたパイロットシンボル数列と比較するための比較手段、
を含む請求項５の装置。
【請求項７】
前記パイロットビット誤り率を計算するための前記手段は、
少なくとも１つのチャンネル特性を決定するための手段、
前記パワー制御設定点を計算するための前記手段が前記パイロットビット誤り率と前記少なくとも１つのチャンネル特性に従って前記パワー制御設定点を計算すること、
をさらに含む請求項６の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのチャンネル特性は前記第１番目の通信機器と前記第２番目の通信機器の間の相対速度を含む請求項７の装置。
【請求項９】
前記パイロットビット復調器手段は、
前記受信されたパイロットシンボルに従ってチャンネル推定値を発生させるためのチャンネル推定手段、
チャンネル推定値と前記受信されたパイロットシンボルの間の点乗積を計算するための点乗積回路、
を含む請求項６の装置。
【請求項１０】
前記チャンネル推定手段は、
事前決定された数のパイロットシンボルを累積するためのウォルシュ合算手段、
前記累積されたパイロットシンボルを低域濾波するためのパイロット濾波手段、
を含む請求項６の装置。
【請求項１１】
前記パイロットビット復調器手段は、
複合ＰＮ逆拡散形式に従って前記受信された信号を復調するための複合ＰＮ復調器、
前記複合ＰＮ復調された信号を逆拡散するためのパイロット逆拡散手段、
前記複合ＰＮ復調された信号を逆拡散し、前記逆拡散された信号を濾波するためのチャンネル推定手段、
前記復調されたパイロットシンボルを与えるために前記逆拡散された信号と前記チャンネル推定値の点乗積を計算するための点乗積手段、
を含む請求項６の装置。
【請求項１２】
前記パイロットビット復調器手段は、
パイロットシンボルエネルギーを与えるために複数のパイロット復調器の各々がダイバーシティ受信器の対応するフィンガを復調する複数のパイロット復調器、
前記パイロットシンボルエネルギーを受信し前記パイロットシンボルエネルギーを結合するための結合器手段、
を含む請求項６の装置。
【請求項１３】
前記パワー制御設定点を決定するための前記手段は、
前記パイロットの分散を決定するための手段、
前記パワー制御設定点を計算するための前記手段が前記パイロットの分散に従って前記計算を行うこと、
をさらに含む請求項５の装置。
【請求項１４】
前記パイロットの分散を決定するための前記手段は、
前記復調されたパイロットシンボルのエネルギーを計算するためのパイロットシンボルエネルギー計算器手段、
前記復調されたパイロットシンボルの前記エネルギーの分散を計算するための分散計算器、
を含む請求項１３の装置。
【請求項１５】
前記パイロットの分散を決定するための前記手段は、
後記パイロットシンボルエネルギー計算器手段の各々がダイバーシティ受信器の対応するフィンガの前記復調されたパイロットシンボルのエネルギーを計算するためにある複数のパイロットシンボルエネルギー計算器手段、
前記パイロットの前記エネルギーを結合するための結合器手段、
前記復調されたパイロットシンボルの前記結合されたエネルギーの分散を計算するための分散計算器手段、
を含む請求項１３の装置。
【請求項１６】
前記分散計算器手段は、
前記復調されたパイロットシンボルエネルギーを受信し前記パイロットシンボルエネルギーを濾波するための第１番目の濾波手段、
平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーを与えるために前記濾波された復調パイロットシンボルエネルギーを受信し且つ前記濾波された復調パイロットシンボルエネルギーを平方するための第１番目の平方手段、
前記復調されたパイロットシンボルエネルギーを受信し且つ前記パイロットシンボルエネルギーを平方するための第２番目の平方手段、
平方された平均パイロットシンボルエネルギーを与えるために前記平方された復調パイロットシンボルを受信するための第２番目の濾波手段、
前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーを受信し、前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーを合算するための合算手段、
前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーの前記合算を受信し、前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーを受信し、且つ前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーによって前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーの前記合算を除算するための除算器手段、
を含む請求項１４の装置。
【請求項１７】
前記パワー制御設定点を計算するための前記手段は前記パイロットの分散と前記パイロットシンボル誤り率の１次結合に従って前記設定点を計算する請求項１３の装置。
【請求項１８】
前記パワー制御設定点を決定するための前記手段は、
ロック状態にあるフィンガの平均数を計算するための手段、
前記パワー制御設定点を計算するための前記手段が前記ロック状態にあるフィンガの平均数に従って前記計算を行うこと、
をさらに含む請求項１３の装置。
【請求項１９】
少なくとも２つのチャンネルが伝送され且つ第１番目のチャンネルが通信サービスの持続時間のうちで残りのチャンネルよりも多くの割合を占めて伝送される第１番目の通信機器との通信において、前記少なくとも２つのチャンネルの受信先である第２番目の通信機器でパワー制御設定点を決定するための方法であって、
受信された信号の前記第１番目のチャンネルを復調するステップ、
前記受信された信号の前記残りのチャンネルを復調するステップ、
前記復調された第１番目のチャンネルにおけるパイロットエネルギーの正規化分散であるパイロット分散およびパイロットビット誤り率の１次結合(linear combination)に少なくとも従って前記パワー制御設定点を決定するステップ、
を備える方法。
【請求項２０】
前記第１番目のチャンネルはパイロットチャンネルである請求項１９の方法。
【請求項２１】
前記残りのチャンネルはパケットデータ伝送チャンネルを含む請求項２０の方法。
【請求項２２】
前記第１番目の通信機器は遠隔局であり且つ前記第２番目の通信機器は基地局である請求項２０の方法。
【請求項２３】
前記パワー制御設定点を決定する前記ステップは、
パイロットビット誤り率を計算し、
前記パイロットビット誤り率に従って前記パワー制御設定点を計算する、
諸ステップを含む請求項１９の方法。
【請求項２４】
前記パイロットビット誤り率を計算するための前記手段は、
受信されたパイロットシンボルを復調し、
前記復調されたパイロットシンボルを事前決定されたパイロットシンボル数列と比較する、
諸ステップを含む請求項２３の方法。
【請求項２５】
前記パイロットビット誤り率を計算するための前記手段は、
少なくとも１つのチャンネル特性を決定し、
前記パワー制御設定点を計算する前記ステップが前記パイロットビット誤りレートと前記少なくとも１つのチャンネル特性に従って前記パワー制御設定点を計算すること、
をさらに含む請求項２４の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのチャンネル特性は前記第１番目の通信機器と前記第２番目の通信機器の間の相対速度を含む請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記パイロットシンボルを復調する前記ステップは、
前記受信されたパイロットシンボルに従ってチャンネル推定値を発生させ、
チャンネル推定値と前記受信されたパイロットシンボルの間の点乗積を計算する、
諸ステップを含む請求項２４の方法。
【請求項２８】
チャンネル推定値を発生させる前記ステップは、
事前決定された数のパイロットシンボルを累積し、
前記累積されたパイロットシンボルを低域濾波する、
諸ステップを含む請求項２４の方法。
【請求項２９】
パイロットシンボルを復調する前記ステップは、
複合ＰＮ逆拡散形式に従って前記受信された信号を復調し、
前記複合ＰＮ復調された信号を逆拡散し、
前記逆拡散された信号を濾波し、
前記復調されたパイロットシンボルを与えるために前記逆拡散された信号と前記チャンネル推定値の点乗積を計算する、
諸ステップを含む請求項２４の方法。
【請求項３０】
前記パイロットシンボルを復調する前記ステップは、
複数のパイロット信号の各々がダイバーシティ受信器のフィンガに対応する複数のパイロット信号を復調し、
復調する前記ステップから発生させられる前記パイロット信号エネルギーを結合する、
諸ステップを含む請求項２４の方法。
【請求項３１】
前記パワー制御設定点を決定する前記ステップは、
前記パイロットの分散を決定し、
前記パワー制御設定点を計算する前記ステップが前記パイロットの分散に従って前記計算を行うこと、
をさらに含む請求項２３の方法。
【請求項３２】
前記パイロットの分散を決定する前記ステップは、
前記復調されたパイロットシンボルのエネルギーを計算し、
前記復調されたパイロットシンボルの前記エネルギーの分散を計算する、
諸ステップを含む請求項３１の方法。
【請求項３３】
前記パイロットの分散を決定する前記ステップは、
パイロットシンボルエネルギーの各々がダイバーシティ受信器のフィンガに対応する複数のパイロットシンボルエネルギーを計算し、
前記パイロットシンボルの前記エネルギーを結合し、
前記復調されたパイロットシンボルの前記結合されたエネルギーの分散を計算する、
諸ステップを含む請求項３１の方法。
【請求項３４】
分散を計算する前記ステップは、
前記パイロットシンボルエネルギーを濾波し、
平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーを与えるために前記濾波された復調パイロットシンボルエネルギーを平方し、
前記パイロットシンボルエネルギーを平方し、
平方された平均パイロットシンボルエネルギーを与えるために前記平方された復調パイロットシンボルを濾波し、
前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーを合算し、
前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーによって前記平均の平方されたパイロットシンボルエネルギーと前記平方された平均パイロットシンボルエネルギーの前記合算値を除算する、
諸ステップを含む請求項３２の方法。
【請求項３５】
前記パワー制御設定点を計算する前記ステップは前記パイロットの分散と前記パイロットシンボル誤りレートの１次結合に従って前記設定点を計算する請求項３１の方法。
【請求項３６】
前記パワー制御設定点を決定する前記ステップは、
ロック状態にあるフィンガの平均数を計算し、
前記パワー制御設定点を計算する前記ステップが前記ロック状態にあるフィンガの平均数に従って前記計算を行うことの、
諸ステップをさらに含む請求項３１の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は通信に関する。特に、本発明は、無線通信システムにおける伝送エネルギーを制御するための新規で且つ改良された方法および装置に関する。
２．関連する技術の説明
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調手法の使用は、たくさんのシステムユーザがいる通信を容易にするための幾つかの手法の１つである。時分割多元接続（ＴＤＭＡ）および周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）のような、他の多元接続通信システム手法は技術的に周知である。しかしながら、ＣＤＭＡのスペクトル拡散変調手法は、多元接続通信システムのためのこれらの変調手法に優る重要な利点を持つ。多元接続通信システムにおけるＣＤＭＡ手法の使用は、“衛星または地上中継器を使用するスペクトル拡散多元接続通信システム”と題する、米国特許第４，９０１，３０７号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。多元接続通信システムにおけるＣＤＭＡ手法の使用は、さらに、“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおける信号波形を発生させるためのシステムおよび方法”と題する、米国特許第５，１０３，４５９号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。
【０００２】
ＣＤＭＡは広帯域信号であるというその固有の性質により、広い帯域幅に亘り信号エネルギーを拡散することによって、周波数ダイバーシティの方式を提供する。それ故に、周波数選択フェーディングはＣＤＭＡ信号帯域幅の小さな部分にのみ影響する。空間または通路ダイバーシティは、２つまたはより多くのセルサイト（ｃｅｌｌ‐ｓｉｔｅ）を通じて移動ユーザからの同時リンクによる多元信号通路を備えることによって得られる。それだけでなく、通路ダイバーシティは、異なる伝播遅延で到着する信号を別々に受信し且つ処理することによるスペクトル拡散処理を通じて、多通路環境を利用することによって得られるかも知れない。通路ダイバーシティの例は、“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおける通信においてソフトハンドオフを備えるための方法およびシステム”と題する、米国特許第５，１０１，５０１号、および“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるダイバーシティ受信器”と題する、米国特許第５，１０９，３９０号に図示され、両方とも本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【０００３】
理解される音声（ｓｐｅｅｃｈ）を高品質に維持している間の増大する容量に、特定の利点を提供するディジタル通信システムにおける音声の伝送のための方法は、可変レート音声符号化の使用によっている。特に有用な可変レート音声符号器の方法および装置は、“可変レートボコーダ”と題する、米国特許第５，４１４，７９６号に詳細に説明され、本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【０００４】
可変レート音声符号器の使用は、前記音声符号化が最大レートで音声データを供給しているとき、最大音声データ容量のデータフレームを提供する。可変レート音声符号器が最大レートより少ないレートで音声データを与えているとき、伝送フレームには超過容量がある。データフレームのためのデータの源が可変レートでデータを提供しているところの固定の事前決定された大きさの伝送フレームに追加のデータを伝送するための方法は、“伝送のためにデータをフォーマット化するための方法および装置”と題する、米国特許第５，５０４，７７３号に記載され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。上述の特許出願における方法および装置は、伝送のためのデータフレームにおいて異なる源からの異なる型のデータを結合するために開示されている。
【０００５】
事前決定された容量より少ないデータを含むフレームにおいて、パワー消費は、データを含むフレームの部分のみが伝送されるような伝送増幅器を伝送ゲートで制御することによって少なくされるかも知れない。それだけでなく、もしデータが事前決定された疑似無作為処理に従ってフレームに配置されるならば、通信システムにおけるメッセージの衝突は減らされるかも知れない。フレームにおけるデータを伝送ゲートで制御するための、且つ位置調整するための方法および装置は、“データバーストランダマイザ”と題する、米国特許第５，６５９，５６９号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。
【０００６】
通信システムにおける有用な移動局のパワー制御の方法は、基地局で移動局から受信される信号のパワーを監視することである。基地局は、監視されるパワーレベルに応答して、規則的な間隔で移動局へパワー制御ビットを伝送する。この方式で伝送パワーを制御するための方法および装置は、“ＣＤＭＡセルラ移動電話システムにおける伝送パワーを制御するための方法および装置”と題する、米国特許第５，０５６，１０９号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。
【０００７】
ＱＰＳＫ変調形式を使用するデータを提供する通信システムにおいて、伝送されるデータ信号に関する情報は、通信チャンネルの推定値を用いてＱＰＳＫ信号のＩとＱ成分のクロス乗積（ｃｒｏｓｓ  ｐｒｏｄｕｃｔ）を取ることによって得られることができる。２つの成分の相対的位相を知ることによって、我々は、基地局に関連して移動局の速度を大雑把に決定することができる。ＱＰＳＫ変調通信システムにおけるチャンネル推定値を用いてＩとＱ成分のクロス乗積を決定するための回路の説明は、“パイロットキャリア点乗積（ＰＩＬＯＴ  ＣＡＲＲＩＥＲ  ＤＯＴ  ＰＲＯＤＵＣＴ）回路”と題する、米国特許第５，５０６，８６５号に開示され、本発明の譲受人に譲渡されて、その開示内容はここに引用文献として組み入れられている。
【０００８】
高レートでディジタル情報を伝送することができる無線通信システムに対する要求が高まってきた。中央基地局へ遠隔局から高レートディジタルデータを送信するための１つの方法は、遠隔局にＣＤＭＡのスペクトル拡散手法を使用するデータを送信させることである。提案された１つの方法は、遠隔局に小さな１組の直交チャンネルを使用してその情報を伝送させることであり、この方法は、“高データレートＣＤＭＡ無線通信システム”と題する、係属中の米国特許出願第０８／８８６，６０４号に記載され、本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【０００９】
図１は閉ループパワー制御命令を発生させるための従来のシステムを図示する。信号はアンテナで受信され、且つ受信器（ＲＣＶＲ）１００へ与えられる。受信器１００は受信された信号をダウンコンバートし、増幅し且つ濾波し、且つ復調器１０２へ受信された信号を与える。復調器１０２は受信された信号を復調する。復調器１０２の中で送信器と受信器の両方に知られた値を用いて伝送された信号に基づいて、チャンネル特性を推定するチャンネル推定値発生器（図示せず）は、ここにパイロット信号として引用される。パイロット信号は復調され、受信された信号における位相の不明瞭さは受信された信号とパイロット信号チャンネル推定値の点乗積を取ることによって解決される。復調された信号は、典型的には事前決定された再命令形式に従って復調されたシンボルを再命令するデインタリーバへ与えられる。
【００１０】
再命令されたシンボルは復号器１０６へ与えられる。復号化されたシンボルはそこで、随意に周期的冗長チェック（ＣＲＣ）ビットチェックエレメント１０７へ与えられる。ＣＲＣチェックエレメント１０７は、局部的に復号化されたデータから１組のＣＲＣビットを発生させ、且つこれらの局部的に発生したビットを推定された受信ＣＲＣビットと比較する。ＣＲＣチェックエレメント１０７は、制御プロセッサ１１０へＣＲＣビットのチェックを表示する信号を与える。更に、復号器１０６は、制御プロセッサ１１０へヤマモト計量（Ｙａｍａｍｏｔｏ  ｍｅｔｒｉｃ）またはシンボル誤り率のような他の品質計量を与えるかも知れない。これに応答して、制御プロセッサ１１０は、復号化されたデータのフレームまたはフレームの削除を表示する信号のいずれかを出力する。
【００１１】
どのような通信システムにおいても、公称性能等級（ｎｏｍｉｎａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｒａｔｅ）がある。従来のシステムにおいては、性能は受信された信号のフレーム誤り率に基づいて決定される。フレーム誤り率は、受信された信号の平均受信信号対雑音比または受信された信号と関係がある他の品質計量に基づく。フレーム誤り率が目標のフレーム誤り率より小さいときは、パワー制御設定点は減少させられる。反対に、フレーム誤り率が目標のフレーム誤り率より大きいときは、パワー制御設定点は増大させられる。信号対雑音比閾値を調節するための１方法において、フレームの削除が検出されたときはいつでも、設定点は比較的大きな量、例えば１ｄＢずつ増大させられる。反対に、フレームが正しく復号化されているときはいつても、信号対雑音比閾値は０．０１ｄＢずつ減少させられる。制御プロセッサ１１０は比較器（ＣＯＭＰ）１１２へ設定点を与える。パイロット援助同期（ｐｉｌｏｔ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ）通信システムにおいては、信号対雑音比はパイロット信号に基づいて推定される。パイロット信号に基づいて信号対雑音比を推定するための例示的方法は、“スペクトル拡散通信システムにおけるリンク品質を測定するための方法および装置”と題する、１９９６年９月２７日出願の係属中の米国特許出願第０８／７２２，７６３号に開示され、本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【００１２】
復調器１０２からの復調された信号は、信号対雑音比計算器（ＳＮＲ  ＣＡＬＣ）１０８へ与えられる。信号対雑音比計算器１０８は、復調されたシンボルのエネルギーに基づいて信号エネルギーを計算する。さらに、受信された帯域内エネルギー（ｉｎ  ｂａｎｄ  ｅｎｅｒｇｙ）を表示する信号は、信号対雑音比計算器１０８へ与えられる。信号対雑音比計算器１０８は受信された信号の信号対雑音比の推定値を発生させ、且つ比較器１１２へこの推定値を与える。
【００１３】
比較器１１２において、推定された信号対雑音比は、制御プロセッサ１１０によって与えられたパワー制御ループ設定点と比較される。比較の結果を表示する信号はパワー制御ビット発生器１１４へ与えられる。もし推定されたＳＮＲが設定点より小さいならば、そこで、パワー制御ビット発生器１１４は送信機器がその伝送のエネルギーを増大させるように要求するメッセージを与える。もし推定されたＳＮＲが設定点より大きいならば、そこでパワー制御ビット発生器１１４は、送信機器がその伝送のエネルギーを減少させるように要求するメッセージを与える。
【００１４】
送信機器に事前決定された量ずつその伝送エネルギーを増大させまたは減少させるように要求するところの単一のメッセージであるパワー制御メッセージは、穿孔エレメント（ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）１１８へ与えられる。穿孔エレメント１１８は、トラフィック変調器１２０から変調されたトラフィックデータを受信し、且つ事前決定された方式でパワー制御メッセージをトラフィックデータに穿孔する。パワー制御データを含むトラフィックデータは、そこで、送信機器への伝送のためにアップコンバートされ、濾波され、且つ増幅される。パワー制御メッセージに応答して、送信機器（図示せず）は事前決定された方式でその伝送のエネルギーを増大させるかまたは減少させる。
【００１５】
発明の概要
本発明は、閉ループパワー制御を行うための新規で且つ改良された方法および装置である。パイロット信号のみを使用する逆方向外部ループ（ｒｅｖｅｒｓｅ  ｌｉｎｋ  ｏｕｔｅｒ  ｌｏｏｐ）を実施する方法を説明する。このような方法は、パケットまたはフレーム誤り率（ＰＥＲまたはＦＥＲ）が正確に推定されることができないような短いバーストにデータ信号がただ存在するだけのとき、特に有用である。さらに、この方法がＰＥＲ（ＦＥＲ）推定値を抜きにしてでさえも、正確な設定点調節のための機構を備えているので、この方法はまた、このような推定値が利用可能になるときに、外部ループの性能の正確度を改良するために使用されることができる。本発明は、各パイロット“ビット”がフレームに亘って分布したたくさんのパイロットチップから構成されるところで、“パイロットビット誤り率”（ＰＢＥＲ）を推定する。さらに、それは各パケットについて信号エネルギー（またはＣ／Ｉ）の正規化された分散を推定する。さらに、好ましい実施形態においては、ロック状態にあるフィンガ（ｆｉｎｇｅｒ）の平均数はまた、パワー制御設定点を決定するために使用される。
【００１６】
本発明の特徴、目的、および利点は、全体を通じてそこに類似の参照文字が、対応して識別する図面とともに取り上げられるときに、下記の述べられる詳細な説明からより明白になるだろう。
【００１７】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、閉ループパワー制御システムの設定点を決定する方法を説明する。例示的実施形態においては、本発明は、パケットデータ伝送システムに適用される。パケットデータ伝送システムにおいては、データはバーストで伝送され、且つ重要な期間の時間がバースト伝送の間に経過する。例示的実施形態においては、どんなパケットデータも伝送されていないときでさえも、パイロット信号は伝送される。本発明の例示的実施形態は、１９９７年１１月３日に出願され、且つ“より高レートのパケットデータ伝送のための方法および装置”と題する、係属中の米国特許出願第０８／９６３，３８６号に詳細に説明されているように、無線通信システムにおけるパケットデータ伝送のために最適化されたシステムの点から論議され、そしてそれは、本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。本発明はまた、“ｃｄｍａ２０００  ＩＴＵ‐Ｒ  ＲＴＴ候補提出書”と題する国際電気通信連合（ＩＴＵ）への電気通信工業会提案書、および“ＥＳＴＩ  ＵＭＴＳ地上無線接続（ＵＴＲＡ）ＩＴＵ‐Ｒ  ＲＴＴ候補提出書”と題する国際電気通信連合（ＩＴＵ）への欧州電気通信標準化機構提案書のようなパケットデータ伝送を搬送するために計画される他の提案されたシステムにまで拡張されるかも知れない。
【００１８】
本発明は、パケットまたはフレーム誤り率（ＰＥＲまたはＦＥＲ）が正確に推定されることができないような短いバーストに、データ信号が伝送されるときに特に有用である。このような場合は、前述した米国特許出願第０８／９６３，３８６号に記載されているような無線パケットデータシステムにおいては、全くありふれたことである。さらに、本発明がＰＥＲ（ＦＥＲ）推定値を抜きにしてでさえも、正確な設定点調節のための機構を備えているので、本発明はまたこのような推定値が利用可能になるときに、外部ループの性能の正確度を改良するために使用されることができる。
【００１９】
本発明は、各パイロット“ビット”がフレームに亘って分布したたくさんのパイロットチップから構成されるところで、“パイロットビット誤り率”（ＰＢＥＲ）に基づいてパワー制御設定点を設定することを説明する。本発明の好ましい実施形態においては、設定点は各パケットについてスロット当たりの信号エネルギー（または信号対雑音干渉）の正規化された分散に従って追加的に決定され、且つさらに、設定点を決定するためにロック状態にあるフィンガの数を使用する。これらの２つの追加的な要因を使用することによって、設定点はチャンネル特性、例えば異なるドップラー（Ｄｏｐｐｌｅｒ）スペクトル、から殆ど独立している良いＰＥＲ（ＦＥＲ）の表示を与えるために決定されることができる。こうして、これらの要因に基づいて閉ループパワー制御設定点（Ｔ）を決定することが可能である。
【００２０】
例示的実施形態においては、各々６４個のチップを用いた３２個のグループとして編成された各スロットには２０４８個のチップがある。第１番目の６４個のチップ（第０番目のグループ）は逆方向レート表示器（ＲＲＩ）である。残りの偶数番目のグループはパイロット信号を構成し、且つ奇数番目のグループは多重化された制御ビットである。パイロット信号グループのみが本発明の設定点決定方法において使用される。外部ループによって使用されるパイロット信号から発生する２つの量は、パイロットビット誤り率（ＰＢＥＲ）と、パイロットエネルギーの正規化された分散である。
【００２１】
図２を参照すると、受信されたパイロット信号上のパワー制御設定点を決定する方法が図示されている。ブロック２００においてはパイロットビット誤り率（ＰＢＥＲ）が計算される。例示的実施形態においては、パイロットチャンネルは４チップウォルシュ（０）数列（ｆｏｕｒ  ｃｈｉｐ  Ｗａｌｓｈ（０）  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）と疑似雑音（ＰＮ）数列を使用する全てが０のシンボル数列の各シンボルを拡散することによって変調される。技術的に習熟した人達は、本発明が他のパイロットチャンネル構造に等しく適用可能であることを容易に評価するだろう。パイロットビット誤り率を計算する第１番目のステップは受信された標本を逆拡散することである。例示的実施形態においては、受信された標本は各スロットにおいて２４０個の逆拡散されたパイロット標本を与えるために、４チップウォルシュ（０）数列とＰＮ数列に従って逆拡散される。
【００２２】
逆拡散されたパイロット標本は遅延され且つチャンネル推定値によって復調される。例示的実施形態においては、パイロット信号はＱＰＳＫ変調された信号の同相位相成分上に伝送される。例示的実施形態においては、フレームにおける全てのスロットの復調されたパイロット標本に対応する実際の部分は、パイロットシンボルの２４０個の推定値を形成するために結合される。例示的実施形態においては、パイロットシンボルは正の振幅値によって表現された全てが０の数列である。反対に、１の値のシンボルは負の振幅で表現される。各フレームの終端で、これらの標本は０と比較される。もしどの推定値かが０より小さいならば、パイロットビット誤りが宣言される。フレーム誤り率を１％に等しくするためにパワー制御設定点を調節することによって、フレーム当たりの平均ビット誤りの数は、アンテナ当たり１つの通路を用いた２つのアンテナの場合について、表１に与えられている。こうして、最も簡単な場合において、パイロットビット誤り率は、受信器と関係がある送信器の動作についての知識を持つことによって、設定点を得るために使用されることができる。
【００２３】
ステップ２０２においては、正規化された信号の分散が計算される。ＰＢＥＲはフレーム誤り率と関係があるが、それはまた、車両の速さと他のチャンネル特性の関数である。改良された本発明の実施形態は、下記に述べるように、受信された信号パワーの正規化された分散またはＣ／Ｉを使用することによって、車両の速さの効果を補償するための方法を説明する。
【００２４】
例示的実施形態においては、閉ループパワー制御命令は秒当たり６００回伝送され、すなわち、パワー命令はスロットごとに発生する。例示的実施形態においては、正規化された信号パワーの分散（ρ）は、次のように定義される。
【数１】
0004574924.tif 000002
【００２５】
0004574924.tif 000003
【００２６】
下記の表１を参照すると、パイロットビット誤り率と正規化された信号の分散は、車両の速さに関して異なる傾向を持つことが観察されることができる。こうして、表１に示されるように、車両の速さから独立して殆ど一定のこれらの２つの量、ＦＢＥＲ＋α１ρ、の１次結合（ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を構成することが可能である。
【表１】
0004574924.tif 000004
【００２７】
実質的には、ｐとｐ２  の平均推定値は、次に定義される単極低域濾波器（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｌｏｗ‐ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）を通してこれらの推定値を通過させることによって計算されることができる。
【数２】
0004574924.tif 000005
【００２８】
および
【数３】
0004574924.tif 000006
【００２９】
ここで、ｎはフレーム指標である。例示的実施形態においては、ｃ１  とｃ３  は０．９５に等しく、且つｃ２  とｃ４  は０．０５に等しい。
【００３０】
ブロック２０４においては、ロック状態にあるフィンガの数が計算される。ＲＡＫＥ受信の過程において、各復調フィンガの数の信号の強さが計算される。信号の強さは、それがＲＡＫＥ受信器によって柔結合（ｓｏｆｔ  ｃｏｍｂｉｎｅ）されるために閾値を超過しなければならない。信号の強さが柔結合されるに足るに十分であるとき、フィンガは“ロック状態”にあると言われる。改良された実施形態においては、多種多様のフィンガの影響（ｉｍｐａｃｔ）は、設定点をロック状態にあるフィンガの平均数（Ｎｆ  ）の関数にすることによって補償される。例示的実施形態においては、フィンガがロック状態にあるかどうかに関する決定は各スロットへ伝えられる。例示的実施形態においては、ロック状態にあるフィンガの平均数は、フレームにおける各スロットについてロック状態にあるフィンガの数を合算し、且つフレームにおけるスロットの数で除算することによって計算される。
【００３１】
ブロック２０６においては設定点が計算される。設定点を計算する第１番目のステップは、前述の３つの要因の関数である計量（η）を発生させることである。改良された実施形態においては、前述の次の計量が全くよく動作するフィンガの数、Ｎｆ  の１次関数である項の追加によって変形される。
【数４】
η（ｎ）＝ＰＢＥＲ（ｎ−１）＋α１ρ（ｎ−１）＋α２Ｎｆ（ｎ−１）
ここで、例示的実施形態においては、η（ｎ）は現在の（第ｎ番目の）フレームについての計量であり、ＰＢＥＲ（ｎ−１）は前の（第（ｎ−１）番目の）フレームについてのパイロットビット誤り率であり、ρ（ｎ−１）は前の（第（ｎ−１）番目の）フレームについての分散であり、Ｎｆ（ｎ−１）は前のフレームにおけるロック状態にあるフィンガの数であり、且つα１  とα２  は率に応じて決める定数でそれぞれ４と０．９に等しい。
【００３２】
表１から、外部ループの閾値は４．０のα１  について６．７５になるように設定される。外部ループの閾値はフレーム誤り率に関する統計を累積することによって改良されることができる。現在のフレーム（ε（ｎ））についての誤りは、次の方程式に従って計算される。
【数５】
ε（ｎ）＝η（ｎ）−６．７５
現在のフレーム（Ｔ（ｎ））についての設定点は、次の方程式に従って変形される。
【数６】
Ｔ（ｎ）＝Ｔ（ｎ−１）＋Δε（ｎ）
ここで、例示的実施形態においては、Δは近似的に０．０２である。
【００３３】
図３は本発明の設定点を決定するための装置の例示的実施形態を図示する。信号はアンテナで受信され、且つ受信器３００へ与えられる。受信器３００は受信された信号をダウンコンバートし、増幅し、且つ濾波する。例示的実施形態においては、受信器３００は４相位相変調（ＱＰＳＫ）形式に従って受信された信号をダウンコンバートし、且つ計量計算器３０２に結果として生じる同相位相及び直交位相成分を与える。例示的実施形態においては、別々の計量計算器３０２が受信器システムによって復調されている各フィンガのために備えられる。
【００３４】
計量計算器３０２の各々においては、パイロット復調器（ＰＩＬＯＴ  ＤＥＭＯＤ）は、受信されたパイロットシンボルの推定値を与えるために受信されたパイロットシンボルストリーム（ｐｉｌｏｔ  ｓｙｍｂｏｌ  ｓｔｒｅａｍ）を復調し、且つフィンガ結合器３１０へこれらの復調されたパイロットシンボルを与える。計量計算器３０２の各々においては、パイロットエネルギー計算器３０６は受信されたパイロットシンボルのエネルギーを計算し、且つフィンガ結合器３１０へ測定されたエネルギーを与える。さらに、計量計算器３０２の各々においては、ロック検出器３０４は、計量計算器３０２に対応するフィンガがロック状態にあるかどうかを決定する。ＣＤＭＡ通信システムにおけるダイバーシティ受信は技術的には周知であり、且つ前述の米国特許第５，１０９，３９０号に詳細に説明されている。
【００３５】
フィンガ結合器３１０は、パイロット復調器３０４の各々からの復調されたパイロットシンボルエネルギーを合算し、パイロットエネルギー計算器３０６の各々からのパイロットシンボルエネルギーを合算し、且つロック状態にあるフィンガの数、値Ｎｆ  を与えるためにロック状態にあると決定されたフィンガの数を合算する。
【００３６】
結合されたパイロットシンボルは、自由に選択できるサンプラ３１２へ与えられる。サンプラ３１２は復調されたパイロットシンボルストリームをデシメイトし、且つ誤り検出器３１４へデシメイトされたストリームを与える。伝送されたシンボルの値は受信器に知られているので、誤りを検出することは、デシメイトされたかまたは無傷の受信されたパイロットシンボル推定値を予期されたパイロットシンボル数列と比較することを含む。例示的実施形態においては、パイロットシンボルは、正の振幅として述べられている全てが０の数列である。こうして、復調されたパイロットシンボルが負の振幅であるときはいつでも、パイロットビット誤りは誤り検出器３１４によって宣言される。検出されたパイロットビット誤り（ＰＢＥＲ）の数は設定点計算器３１６へ与えられる。
【００３７】
結合されたパイロットシンボルエネルギーｐ（ｎ）は、上記の方程式（１）−（３）に記載されているように正規化された信号の分散ρ（ｎ）を計算し、且つ設定点計算器３１６へ結果を与えるパイロット分散計算器３１５へ与えられる。
【００３８】
計量計算器３０２の各々は、計量計算器を割当てられたフィンガがこのスロットの間ロック状態にあるかどうかに関して表示する信号を与える。フィンガ結合器３１０はフィンガの各々がロック状態にあるスロットの数を合算し、且つロック状態にあるフィンガの平均数、Ｎｆ  を与えるためにフレームにおけるスロットの数によって除算する。フィンガ結合器３１０は設定点計算器３１６へ値Ｎｆ  を表示する信号を与える。
【００３９】
好ましい実施形態においては、設定点計算器３１６は上記の方程式（４）−（６）に従って設定点（Ｔ）を決定する。設定点計算器３１６は比較器３２０へ設定点（Ｔ）を与える。受信器３００は信号対雑音比計算器３１８へ基底帯域標本（ｂａｓｅ  ｂａｎｄ  ｓａｍｐｌｅ）を与える。信号対雑音比を推定するための技術に非常に多くの方法が知られている。雑音エネルギーを推定するための簡単な方法は、全ての帯域内エネルギーは雑音であると想定することである。受信器３００は、典型的には自動利得制御機器（図示せず）を含み、且つ帯域内エネルギーは、典型的には、自動利得制御機器による受信された信号の検量に基づいて推定されることができる。信号エネルギーは復調されたトラフィックシンボルのエネルギーに基づいて推定されることができる。信号対雑音比を推定するためのたくさんの方法は１９９６年９月２７日に出願され、且つ“スペクトル拡散通信システムにおけるリンク品質を測定するための方法および装置”と題する、係属中の米国特許出願第０８／７２２，７６３号に開示され、そしてそれは本発明の譲受人に譲渡され且つここに引用文献として組み入れられている。
【００４０】
推定された信号対雑音比は比較器３２０へ与えられる。比較器３２０においては、推定された信号対雑音比は閾値（Ｔ）と比較される。送信器がその伝送エネルギーを増大させるかまたは減少させるかのいずれかを要求するパワー制御命令は、この比較に従って決定される。比較の結果はパワー制御ビット発生器（ＰＣＢ  ＧＥＮ）３２２へ与えられる。もし推定された信号対雑音エネルギーが閾値（Ｔ）を超過するならば、そこで、パワー制御ビット発生器３２２は、遠隔局がその伝送エネルギーを減らすことを要求するメッセージを与える。反対に、もし推定された信号対雑音エネルギーが閾値（Ｔ）より少ないならば、そこで、パワー制御ビット発生器３２２は、遠隔局がその伝送エネルギーを増大させることを要求するメッセージを与える。逆方向リンクパワー制御の点から説明されているけれども、技術的に習熟した人達は本発明が順方向リンクパワー制御に拡張されることができることを理解するだろう。
【００４１】
パワー制御ビット発生器３２２からのパワー制御命令はマルチプレクサ３２４へ与えられる。例示的実施形態においては、パワー制御命令は、前述の係属中の米国特許出願第０８／９６３，３８６号に記載されているように、パイロット信号とトラフィックデータで時間多重化される。パワー制御命令が伝送されたデータのフレームに時間多重化されているシステムにおいて図示されているけれども、技術的に習熟した人達は本発明がｃｄｍａ２０００またはＷＣＤＭＡ提案システムにおけるように、パワー制御ビットが伝送された信号に穿孔された通信システムに等しく適用可能であることを評価するだろう。
【００４２】
多重化されたデータのフレームは変調器３２６によって変調される。例示的実施形態においては、変調はスペクトル拡散通信信号方式である。変調されたシンボルは、そこで送信器（ＴＭＴＲ）３２８へ与えられる。送信器３２８は伝送のための信号をアップコンバートし、増幅し、且つ濾波する。
【００４３】
今、図４に展開すると、計量計算器３０２の拡張された機能ブロック図が示されている。前述したように、受信器（ＲＣＶＲ）３００は基底帯域周波数へ受信された逆方向リンクＲＦ信号をダウンコンバートし、ＩとＱの基底帯域信号を作り出す。例示的実施形態においては、受信された信号は技術的に周知であり、且つ前述の米国特許出願第０８／８８６，６０４号に詳細に説明されている方法によって、同相位相ＰＮＩ数列と直交位相ＰＮＱ数列を使用して複合ＰＮ拡散（ｃｏｍｐｌｅｘ  ＰＮ  ｓｐｒｅａｄ）される。逆拡散器５１０と５１４はＰＮＩ数列を使用してＩとＱ信号をそれぞれ逆拡散する。同様に、逆拡散器５１２と５１６はＰＮＱ数列を使用してＱとＩ信号をそれぞれ逆拡散する。逆拡散器５１０と５１４の出力は結合器（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）５１８において結合される。逆拡散器５１６の出力は結合器５２０において逆拡散器５１２の出力から減算される。
【００４４】
結合器５１８と５２０のそれぞれの出力は、累積器５３０と５３２によって、１つのウォルシュシンボル（Ｗａｌｓｈ  ｓｙｍｂｏｌ）に亘って合算される。累積器５３０と５３２の出力はそれぞれ遅延エレメント５３１と５３３へ与えられる。遅延エレメント５３１と５３３は、濾波されたパイロット信号がパイロット濾波器５３４と５３６によって行われた濾波作用の結果として受ける追加的な遅延を等化するために備えられる。結合器５１８と５２０のそれぞれの出力はまた、累積器５２６と５２８によって、１つのウォルシュシンボルに亘って合算される。累積器５２６と５２８のそれぞれの出力は、そこでパイロット濾波器５３４と５３６へ加えられる。パイロット濾波器５３４と５３６は、推定されたパイロット信号データの利得と位相を決定することによって、チャンネル状態の推定値を発生させる。パイロット濾波器５３４の出力は、そこで、乗算器５３８において遅延エレメント５３１の出力によって乗算される。同様に、パイロット濾波器５３６の出力は、乗算器５４２において遅延エレメント５３３の出力によって乗算される。乗算器５４２の出力は、そこで、復調されたパイロットシンボルを作り出すために、結合器５４６において乗算器５３８の出力と合算される。
【００４５】
さらに、パイロット濾波器５３４と５３６の出力はデシメータ５５２へ与えられる。例示的実施形態においては、パイロット濾波器５３４と５３６は、スロットの間に亘って、受信されたパイロットシンボルの振幅を平均する平均濾波器（ａｖｅｒａｇｅ  ｆｉｌｔｅｒ）を始動させている。デシメータ５５２は、フレームにおける各スロットへ平均シンボル振幅を与えるために、スロット境界線で、パイロット濾波器５３４と５３６の出力を標本化する。
【００４６】
フレームにおける各スロットに亘って平均された平均シンボルの振幅は、エネルギー計算器（Ｉ２  ＋Ｑ２  ）５５４へ与えられる。エネルギー計算器５５４はパイロット濾波器５３４と５３６からの標本の振幅の平方を合算し、且つ累積器（ＡＣＣ）５５９へ結果として生じるエネルギー値を与える。累積器５５９はフレームの持続時間に亘ってスロットのエネルギーを累積し、且つ設定点計算器３１６へ累積されたフレームエネルギーを出力する。さらに、エネルギー計算器５５４からの平均スロットエネルギー値は低域濾波器（ＬＰＦ）５５６へ与えられる。例示的実施形態においては、低域濾波器５５６は多種多様なスロットに亘って平均パイロットシンボルエネルギーを計算し、且つ比較器５５８へこの値を与える。比較器５５８は平均パイロットシンボルエネルギーを閾値と比較し、且つこの比較に基づいてフィンガがロック状態にあるかどうかを決定する。比較器５５８はフィンガ結合器３１０へ比較の結果を出力する。フィンガがロック状態にあるかどうかを決定するための、ここに紹介された方法について多くの変形例があること、且つ紹介された方法が実例的目的のためにあることは、技術的に習熟した人達によって理解されるだろう。
【００４７】
図５は正規化された信号の分散計算器３１５の例示的説明図を示す。パイロットエネルギー計算器３０６の各々の累積器５９９からのパイロットシンボルエネルギーは、フィンガ結合器３１０において合算され、且つ低域濾波器（ＬＰＦ）５６０と平方エレメント５６２へ与えられる。
【００４８】
0004574924.tif 000007
【００４９】
0004574924.tif 000008
【００５０】
好ましい実施形態についての以上の説明は、技術的に習熟したどのような人でも本発明を行いまたは使用することを可能にするように与えられる。これらの実施形態の種々の変形は、技術的に習熟した人達には容易に明白であろう、且つここに定義された一般的な原理は、創意的な能力を使用することなく他の実施形態に適用されるかも知れない。こうして、本発明は、ここに示された実施形態に限定されるように意図されるものではなく、ここに開示された原理および新規な特徴と矛盾がない最も広い範囲と一致するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  閉ループパワー制御システムのブロック図である。
【図２】  本発明の閉ループ設定点を決定するための好ましい方法を図示するフローチャートである。
【図３】  本発明の閉ループパワー制御命令を発生させるための装置を図示するブロック図である。
【図４】  閉ループ設定点の決定に使用される計量を発生させる方法を図示するブロック図である。
【図５】  閉ループ設定点を決定のために正規化された信号の分散を決定するための例示的装置を図示するブロック図である。
【符号の説明】
３００…受信器  ３０２…計量計算器  ３１０…フィンガ結合器  ３１２…サンプラ  ３１４…誤り検出器  ３１５…パイロット分散計算器  ３１６…設定点計算器  ３１８…信号対雑音比計算器  ３２０…比較器  ３２２…パワー制御ビット発生器  ３２４…マルチプレクサ  ３２６…変調器  ３２８…送信器  ５３０、５３２、５２６、５２８…累積器  ５３１、５３３…遅延エレメント  ５３４、５３６…パイロット濾波器  ５５２…デシメータ  ５５４…エネルギー計算器  ５５６…低域濾波器  ５５８…比較器  ５５９…累積器  ５６０、５６３…低域濾波器  ５６１、５６２…平方エレメント  ５６６…除算エレメント  ５６７…平方根エレメント
【図１】
0004574924.tif 000009
【図２】
0004574924.tif 000010
【図３】
0004574924.tif 000011
【図４】
0004574924.tif 000012
【図５】
0004574924.tif 000013