(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、内蔵型無線通信装置の逆方向リンク電力制御を利用して、通信システム（１００）で用いられるリピータ（１２０）に対する逆方向リンク利得または電力を自動設定するメカニズムを提供する。リピータの内部に無線通信装置（４３０、６３０、７００）を組込み、この組込み装置の逆方向リンク信号をリピータ（１２４Ａ、１２４Ｂ）の逆方向リンク内に送出することにより、リピータの利得は相対的に一定に維持される。また組込み漆ＷＣＤは周期的に作動して、呼出しを発生し、逆方向リンク電力制御を利用して、リピータ利得を校正または再校正する。この結果、リピータは電力制御式リピータとなる。
2006505146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて１つまたは複数の基地局と通信するリピータの出力電力を制御する方法であって、
遠隔局に向けて送信されたドナー基地局通信信号の予め選択された部分を、前記リピータ内の組込み無線通信装置に結合することと、
前記基地局に転送される遠隔局通信信号と実質的に共用の逆方向リンク信号経路を用いて、前記予め選択された部分に応答して前記無線通信装置と前記ドナー基地局との間に逆通信リンクを確立することと、
前記ドナー基地局から前記無線通信装置に対する電力調整情報を受信して、前記リピータのリターンリンク利得を調整するための少なくとも１つの電力制御信号を生成することと、
を備える方法。
【請求項２】
前記リピータのリターンリンク利得の調整は、
前記ドナー基地局から前記無線通信装置に対する電力調整情報を受信することと、
前記無線通信装置の出力送信電力を調整するための少なくとも１つの電力制御信号を生成することと、
前記電力制御信号に基づいて前記リピータのリターンリンク利得を調整することと、
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電力制御信号として、前記無線通信装置内で自動利得制御信号を生成することをさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
遠隔局に転送される前記ドナー基地局からの通信信号を受信することと、
所定の信号経路を通して前記基地局に転送される、１つまたは複数の遠隔局からの通信信号を受信することと、
順方向リンクを確立するために、前記無線通信装置内で前記予め選択された部分を処理することと、
前記無線通信装置内で、前記ドナー基地局に対する逆方向リンク信号を生成することと、
前記逆方向リンク通信信号を、カバーされた前記遠隔局から受信した前記信号と共に、前記無線通信装置から、遠隔局通信信号と共有の所定の逆方向リンクを通して前記ドナー基地局に転送することと、
前記無線通信装置に対して前記ドナー基地局から送信された通信信号を受信して、前記電力制御信号を生成することと、
前記リピータにより前記電力制御信号を検出することと、
前記検出した電力制御信号に基づいて前記リターンリンク利得を調整することと、
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ドナー基地局から受信した通信信号を増幅することと、
増幅したドナー信号を少なくとも１つの遠隔局の送信することと、
１つまたは複数の遠隔局から受信した通信信号を増幅することと、
前記基地局に増幅したカバー信号を送信することと、
デュプレクサを通して、増幅したカバーされた遠隔局通信信号および受信されたドナー基地局通信信号を転送することと、
デュプレクサを通して、増幅したドナー基地局通信信号および受信された遠隔局通信信号を転送することと、
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ドナー基地局通信信号の前記選択された部分を減衰後、選択された量だけ前記無線通信装置に転送することと、
前記無線通信装置により前記リターンリンク信号を減衰することと、
前記無線通信装置からの結果として得た減衰されたリターンリンク信号を遠隔局通信信号と結合することと、
をさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ドナー基地局から、第１周波数を有する信号を受信することと、
１つまたは複数の遠隔局から、前記第１と異なる第２周波数を有する通信信号を受信することと、
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１周波数を用いて、前記無線通信装置と前記ドナー基地局との間に順方向リンクを確立することと、
前記第２周波数を用いて、前記無線通信装置と前記ドナー基地局との間に逆方向リンクを確立することと、
をさらに備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１周波数に対する電力調整情報に基づき前記第２周波数に対するリピータ利得を調整することをさらに備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２周波数の両方に対する電力調整情報に基づき前記第２周波数に対するリピータ利得を調整することをさらに備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
ＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、およびＧＳＭの群から選択される標準を用いて前記通信信号を生成することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記無線通信装置と前記ドナー基地局との間に通信リンクを周期的に確立することと、
前記ドナー基地局から前記無線通信装置に対する電力制御情報を受信することと、
前記リピータに対する利得設定点を校正することと、
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
無線通信システムにおいて１つまたは複数のドナー基地局と通信するリピータの出力電力を制御する装置であって、
遠隔局に向けて送信されたドナー基地局通信信号の予め選択された部分を、前記リピータ内の組込み無線通信装置に結合する手段と、
遠隔局通信信号と実質的に共用の逆方向リンク信号経路を用いて、前記予め選択された部分に応答して前記無線通信装置と前記ドナー基地局との間に通信リンクを確立する手段と、
前記ドナー基地局から前記無線通信装置に対する電力調整情報を受信して、前記リピータのリターンリンク利得を調整するための少なくとも１つの電力制御信号を生成する手段を備える、装置。
【請求項１４】
受信および調整のための前記手段は、
前記ドナー基地局から前記無線通信装置に対する電力調整情報を受信する手段と、
前記無線通信装置の出力送信電力を調整するための少なくとも１つの電力制御信号を生成する手段と、
前記電力制御信号に基づいて前記リピータのリターンリンク利得を調整する手段と、
を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの電力制御信号として、前記無線通信装置内で自動利得制御信号を生成する手段をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
遠隔局に転送される前記基地局からの通信信号を受信する手段と、
所定の信号経路を通して前記基地局に転送される、１つまたは複数の遠隔局からの通信信号を受信する手段と、
順方向リンクを確立するために、前記無線通信装置内で前記予め選択された部分を処理する手段と、
前記無線通信装置内で、前記ドナー基地局に対する逆方向リンク信号を生成する手段と、
前記逆方向リンク通信信号を、カバーされた前記遠隔局から受信した前記信号と共に、前記無線通信装置から、前記所定の信号経路を通して前記ドナー基地局に転送する手段と、
前記無線通信装置に対して前記ドナー基地局から送信された通信信号を受信して、前記電力制御信号を生成する手段と、
前記リピータにより前記電力制御信号を検出する手段と、
前記検出した電力制御信号に基づいて前記リターンリンク利得を調整する手段と、
をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記ドナー基地局から受信した通信信号を増幅する手段と、
増幅したドナー信号を少なくとも１つの遠隔局の送信する手段と、
１つまたは複数の遠隔局から受信した通信信号を増幅する手段と、
前記基地局に増幅したカバー信号を送信する手段とし、
デュプレクサを通して、増幅したカバーされた遠隔局通信信号および受信されたドナー基地局通信信号を転送する手段と、
デュプレクサを通して、増幅したドナー基地局通信信号および受信された遠隔局通信信号を転送する手段と、
をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
ドナー基地局通信信号の前記選択された部分を減衰後、選択された量だけ前記無線通信装置に転送する手段と、
前記無線通信装置により前記リターンリンク信号を減衰する手段と、
前記無線通信装置からの結果として得た減衰されたリターンリンク信号を遠隔局通信信号と結合する手段と、
をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記ドナー基地局から、第１周波数を有する信号を受信する手段と、
１つまたは複数の遠隔局から、前記第１と異なる第２周波数を有する通信信号を受信するする手段と、
をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１周波数を用いて、前記無線通信装置と前記ドナー基地局との間に順方向リンクを確立する手段と、
前記第２周波数を用いて、前記無線通信装置と前記ドナー基地局との間に逆方向リンクを確立するする手段と、
をさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１周波数に対する電力調整情報に基づき前記第２周波数に対するリピータ利得を調整することをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１および第２周波数の両方に対する電力調整情報に基づき前記第２周波数に対するリピータ利得を調整することをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
増幅したドナー信号を少なくとも１つの遠隔局に送信し、増幅した遠隔局信号を前記第１周波数で前記基地局に送信する手段と、
逆方向リンク信号を前記無線通信装置から前記ドナー基地局に第２周波数で送信する手段と、
をさらに備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
ＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、およびＧＳＭの群から選択される標準を用いて前記通信信号を生成する手段をさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
前記無線通信装置と前記ドナー基地局との間に通信リンクを周期的に確立し、前記ドナー基地局から前記無線通信装置に対する電力制御情報を受信して、前記リピータに対する利得設定点を校正する手段をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項２６】
無線通信システム内で、基地局および１つまたは複数の遠隔局と通信するリピータと通信するドナー基地局の雑音を制御する方法であって、
遠隔局に向けて送信されるドナー基地局通信信号の予め選択された部分を、前記リピータ内の組込み無線通信装置に転送することと、
前記基地局に転送される遠隔局通信信号と共用のリターン信号経路を介して、リターン信号を送信することにより、前記予め選択された部分に応答して前記無線通信装置と前記ドナー基地局との通信リンクを確立することと、
前記ドナー基地局から前記無線通信装置に対する電力調整情報を受信して、前記無線通信装置の出力送信電力を調整するための少なくとも１つの電力制御信号を生成することと、
前記電力制御信号に基づいて前記リピータのリターンリンク利得を調整することと、
を備える方法。
【請求項２７】
無線通信システム内で、基地局および１つまたは複数の遠隔局と通信するリピータと通信するドナー基地局の雑音を制御する装置であって、
遠隔局に向けて送信されるドナー基地局通信信号の予め選択された部分を、前記リピータ内の組込み無線通信装置に転送する手段と、
前記基地局に転送される遠隔局通信信号と共用のリターン信号経路を介して、リターン信号を送信することにより、前記予め選択された部分に応答して前記無線通信装置と前記ドナー基地局との通信リンクを確立する手段と、
前記ドナー基地局から前記無線通信装置に対する電力調整情報を受信して、前記無線通信装置の出力送信電力を調整するための少なくとも１つの電力制御信号を生成する手段と、
前記電力制御信号に基づいて前記リピータのリターンリンク利得を調整する手段と、
を備える装置。
【請求項２８】
無線通信システム内で、１つまたは複数のドナー遠隔局および遠隔局と通信する電力制御式リピータであって、
前記ドナー基地局から受信した通信信号を処理して遠隔局に転送する第１回路と、
前記遠隔局から受信した通信信号を処理してドナー基地局に転送する第２回路と、
前記ドナー基地局から受信された通信信号の少なくとも１つの予め選択された部分を受信し、前記予め選択された部分に応答して、前記基地局に転送される遠隔局通信信号と共用のリターン信号経路を介する前記ドナー基地局との通信を確立するように前記第１および第２回路に接続された無線通信装置であって、さらに、確立された通信リンクの特性に応じて発生する電力変化に基づいて前記リピータのリターンリンク利得を調整するように接続されている無線通信装置と、
を備える電力制御式リピータ。
【請求項２９】
前記第１および第２回路は、
ドナー信号を増幅して少なくとも１つの遠隔局に送信し、遠隔局信号を増幅して前記ドナー基地局に第１周波数で送信し、
逆方向リンク信号を増幅して、前記無線通信装置から前記ドナー基地局に第２周波数で送信するように構成されている、請求項２８に記載のリピータ。
【請求項３０】
前記第１周波数に対する電力調整情報に基づき前記第２周波数に対するリピータ利得を調整する手段をさらに備える、請求項２９に記載のリピータ。
【請求項３１】
前記第１および第２周波数の両方に対する電力調整情報に基づき前記第２周波数に対するリピータ利得を調整する手段をさらに備える、請求項２９に記載のリピータ
【請求項３２】
増幅したドナー信号を少なくとも１つの遠隔局に送信し、増幅した遠隔局信号を前記第１周波数で前記基地局に送信する手段と、
逆方向リンク信号を前記無線通信装置から前記ドナー基地局に第２周波数で送信する手段と、をさらに備える、請求項２９に記載のリピータ。
【請求項３３】
ＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、およびＧＳＭの群から選択される標準を用いて通信信号を生成する手段をさらに備える、請求項１３に記載のリピータ。
【請求項３４】
１つまたは複数のリピータの存在により生成される基地局内の雑音を最少化すると同時に、基地局と通信する２つまたはそれ以上のリピータを使用する通信システムにおける信号カバレージを提供する方法であって、
遠隔局に向けて送信されたドナー基地局通信信号の一部分を、第１リピータ内の第１組込み無線通信装置に結合することと、
前記第１リピータを通して第２リピータから前記基地局に転送される遠隔局通信信号と共用のリターン経路を用いて、前記一部分に応答して、第１リピータ内の第１無線通信装置と前記ドナー基地局との間に逆通信リンクを確立することと、
前記ドナー基地局から前記第１無線通信装置に対する電力調整情報を受信して、前記第１リピータ内の前記第１無線通信装置の出力送信電力を調整するための少なくとも１つの電力制御信号を生成することと、
前記電力制御信号に基づいて前記第１リピータのリターンリンク利得を調整することと、
を備える方法。
【請求項３５】
前記第１リピータにより増幅されて送信され、かつ遠隔局に向けて送信されるドナー基地局通信信号の第２部分を、第２リピータ内の第２組込み無線通信装置に転送することと、
前記第２リピータを通して第３リピータから前記基地局に転送される遠隔局通信信号と共用のリターン信号経路を介して、リターン信号を送信することにより、前記第２の予め選択された部分に応答して前記第２リピータ内の前記第２無線通信装置と前記第１リピータとの間の通信リンクを確立することと、
前記第１リピータから前記第２無線通信装置に対する電力調整情報を受信して、前記第２リピータ内の前記第２無線通信装置の出力送信電力を調整するための少なくとも１つの電力制御信号を生成することと、
前記電力制御信号に基づいて前記第２リピータのリターンリンク利得を調整することと、
をさらに備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１および第２リピータは、
ドナー信号を増幅して少なくとも１つの遠隔局に送信し、遠隔局信号を増幅して前記ドナー基地局に第１周波数で送信し、
逆方向リンク信号を増幅して、前記第１および第２無線通信装置から第２周波数で送信するように構成されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記追加のリピータは、
ドナー信号を増幅して少なくとも１つの遠隔局に送信し、遠隔局信号を増幅して前記ドナー基地局に１つの周波数で送信し、
逆方向リンク信号を増幅して、組込み無線通信装置から別の周波数で送信するように構成されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
通信信号を処理するためのＲＦ回路と、
リピータ内に組み込まれ、前記ＲＦ回路に結合された電話と、
前記電話の閉ループ電力制御器機能を利用して前記リピータで使用される送信電力レベルを調整する手段と、を備え、
これにより、前記電話送信電力が閉ループ電力制御処理からのコマンドによって送信電力を修正するとき、利得変化および動作点を安定化する、リピータ。
【請求項３９】
前記リピータ処理される通信信号が、ＣＤＭＡ方式のスペクトル拡散変調された通信信号である、請求項３８に記載のリピータ。
【請求項４０】
受信チェインに接続された出力と送信チェインに接続された入力とを有する第１デュプレクサを備え、
前記受信チェインは前記第１デュプレクサの出力に接続された入力と、１つが１つまたは複数の増幅器の第１セットに直列に接続された、２つの出力とを有するカプラを備え、
さらに、
前記第１増幅器に直列に接続された第１固定減衰器と、
前記第１増幅器からの出力を受け取るように接続された入力を有する第２デュプレクサと、
２つの入力および１つの出力を有し、この１つの入力が前記第２デュプレクサからの出力を受け取るように接続されている結合器と、
前記結合器の出力に直列に接続された１つまたは複数の増幅器と、
前記増幅器に直列に接続された第２固定減衰器と、
前記第１デュプレクサ入力に接続された出力および制御入力を有する前記第２減衰器に、直列に接続されたディジタルステップ減衰器と、
前記カプラの出力に接続された受信入力と、前記結合器の第２入力に接続された送信出力と、アンテナ入力とを有するサーキュレータと、
前記サーキュレータ受信入力に直列に接続された第３固定減衰器と、
前記サーキュレータの前記送信出力と前記結合器の第２入力に直列に接続された第４固定減衰器と、
前記サーキュレータの前記アンテナ入力に接続されたアンテナ出力と、少なくとも１つの利得制御出力と、呼出し通知出力と、ピックアップ／ハングアップ出力とを有するリピータ電話と、
減衰器および電力出力を制御するコマンドを発行するために、前記ディジタルステップ減衰器制御入力に接続された出力と、それぞれが前記リピータ電話の対応する出力に接続された、少なくとも１つの利得制御入力と、呼出し通知入力と、ピックアップ／ハングアップ入力とに接続されたマイクロコントローラと、
を備えるリピータ。
【請求項４１】
通信信号がＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、およびＧＳＭの群から選択される標準を用いて前記リピータにより処理される、請求項４０に記載のリピータ。
【請求項４２】
１つまたは複数のドナー基地局と、
１つまたは複数の遠隔局と、
前記基地局および１つまたは複数の遠隔局と通信する電力制御式リピータとを備え、
このリピータは、
基地局通信信号の一部分を、前記リピータ内の組込み無線通信装置に結合する手段と、
遠隔局通信信号と共用のリターン信号経路を介するリターン信号を用いて、前記無線通信装置とドナー基地局との間の逆方向リンクを確立する手段と、
前記ドナー基地局から電力調整情報を受信して、出力送信電力を調整するための少なくとも１つの電力制御信号を生成する手段と、
を備える無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本発明は、係属中の、２００１年１１月２０日出願の米国仮特許出願第６０，３３１，９４３号の利益を主張するものである。前記出願の全内容は参照によりここに組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は一般に、無線通信システムに関し、さらに詳細には、基地局と対話可能な組込み無線通信装置を有する無線通信システムにおいて使用するためのリピータに関するものであり、基地局はこのリピータと通信し、このリピータを通してリピータの利得および出力電力の制御に影響を与える。
【背景技術】
【０００３】
無線通信システムは近年、大きく発展し、幅広く利用されている。現在では、携帯電話およびパーソナル移動通信サービス（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅ；ＰＣＳ）システムを含む、多くの異なる方式の無線通信システムが利用されている。公知のセルラーシステムの例には、セルラーＡＭＰＳ（Ａｎａｌｏｇ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）および符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、ＴＤＭＡのＧＳＭアクセス（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ）変形型、ならびにＴＤＭＡおよびＣＤＭＡ方式の両方を利用する新しいハイブリッドディジタル通信システムが挙げられる。
【０００４】
多重アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ方式の利用は米国特許第４，９０１，３０７号の、発明の名称「サテライトまたは地上リピータを利用するスペクトル拡散多元接続通信システム（Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite Or terrestrial Repeaters）」、および米国特許第５，１０３，４５９号の、発明の名称「ＣＤＭＡ携帯電話システムにおける信号波形を発生するためのシステムおよび方法（System And Method For Generating Signal Waveforms In A CDMA Cellular Telephone System）」に記載されている。前記両方の特許は本発明の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれる。
【０００５】
ＣＤＭＡ移動体通信を実現する方法は米国において、米国電気通信工業会／電子機械工業会により、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５−Ａの表題「デュアルモード広帯域スペクトル拡散セルラーシステムに対する移動局ベースの局の互換性標準（Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System）」（本明細書ではＩＳ−９５と称する）で標準化された。統合されたＡＭＰＳおよびＣＤＭＡシステムはＴＩＡ／ＥＩＡ規格ＩＳ−９８に記載されている。別の通信システムはＩＭＵ−２０００／ＵＭまたは国際移動体電気通信システム２０００／ユニバーサル移動体電気通信システムに記載されており、これら規格は広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）、ｃｄｍａ２０００（例えば、ＣＤＭＡ２０００  １ｘまたは３ｘ標準）またはＴＤ−ＳＣＤＭＡと呼ばれているものを含んでいる。
【０００６】
無線通信システムでは、移動局またはユーザ端末は、基地局近傍またはその周辺の特定の地理的エリア内で通信リンクまたはサービスをサポートする、固定された位置の基地局（セルサイトまたはセルと呼ばれる）からの信号を受信する。カバレージ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を提供するのを支援するために、各セルは複数セクタに細分化されることが多く、このセクタは狭いサービスエリアまたは地理的エリアに対応する。相互に隣接して配置された基地局の配列または連続は、広いエリアに渡り、多数のシステムユーザへのサービスを可能にする通信システムを形成する。
【０００７】
不利な点は、多くの無線通信システムの全体カバレージエリアが実現しているほどの強度では、多くの移動局へのサービスまたはカバレージを提供することが難しい点である。システム内の基地局の配備または位置決定はカバレージエリアに「ギャップ」または「ホール」を残すことがある。すなわち、基地局の配置は、様々な公知のシステム設計基準、経済性、有利性、または局地的な区域指定制限により要求されるものであり、特定の基地局の信号カバレージを、基地局のグループの近傍またはそれを囲む特定エリアにも到達させることができない。さらに、地質的形状または人工的構造物からの障害が、特定エリア内の信号を完全に阻止することがある。また基地局は、人口の少ないまたは地方エリアに設置するには費用が掛かりすぎると考えられ、完全にカバーされないエリアを残す可能性がある。当然、あらゆるカバーされないエリアまたは区域は通信システムオペレータまたはサービスプロバイダの収益の無いことを意味する。
【０００８】
リピータは、電気通信事業者およびサービスプロバイダに対して、カバレージエリア内のホールを埋めるか、またはカバレージエリアを広げることができる経済的な方法を提供できる。例えば、費用の掛かる、複雑な基地局を設置する代わりに、リピータを利用して、既存の基地局の到達範囲を拡大できる。したがって、通信事業者は、特定のセクタのホールを埋めるか、カバレージエリアを拡大できることにより、以前にはカバーできなかったエリアに通信可能になる。ホールを埋める用途の１つの評価は、そのエリアが一般に、多くはリピータとも通信するそのセクタを有するカバレージで囲まれることである。セルまたはセクタのカバレージエリアの拡大または移動は、セクタからのカバレージエリアの位置または形状を効率的に移動する。この方式の用途の例は、ハイウェイカバレージである。２つのセクタがある基地局近傍のハイウェイをカバーしていると仮定すると、リピータを利用することにより、その基地局位置から直接見えるかまたは基地局の信号の到達するエリアを超えるエリアまでのカバレージを提供すると考えられる。特に、地方の場所ついてはこれが当てはまる。
【０００９】
リピータ方式の利用は、米国特許第６，１０８，３６４号の、発明の名称「ＣＤＭＡシステムに利用するための時分割２重リピータ（Time Division Duplex Repeater For Use in a CDMA System）」に記載されており、また市街地の通信の谷間における信号の多様性を得るためのリピータの利用は、米国特許第５，９９１，３４５号の、発明の名称「疑似マルチパス信号を用いる多様性強化の方法および装置（Method and Apparatus for Diversity Enhancement Using Pseudo-Multipath Signals）」に記載されている。前記両方の特許は、参照により本明細書に引用したものとする。
【００１０】
しかし、リピータの利用は特定の状況では問題を発生することがある。以下に詳細を述べるように、リピータはノイズレス装置ではなく、通信リンクとして作用する基地局セクタに熱雑音を与え、この雑音が基地局の雑音下限に追加される。さらに、リピータの利用は環境要因により妨害され、その結果リピータ利得の変動、および基地局のリピータによる熱雑音寄与の変動が発生する。さらに詳細には、リピータにより与えられる利得は様々な要因、例えば、日々の温度変動（±６ｄＢ）、季節的温度変動（通常±３ｄＢ）、春または夏の間の樹木の葉または葉の繁茂の変化により発生する減衰、または基地局−リピータ間の経路に建設された新しい障害物により影響される。
【００１１】
前述の現象は、基地局における熱雑音の全体量の変動を引き起こし、基地局およびリピータのカバレージエリアの両方のカバレージおよびサービスに悪影響を与える。リピータ利得を一定に維持するのが望ましいことは明らかである。したがって、変化を検出および制限する能力を有し、リピータ利得を所定のレベルに復元することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
必要とされることは、リピータの出力電力を操作して、通信システムの望ましくない雑音を追加することなくカバレージを拡大するような新しい装置または手法である。これは、最少の複雑性および最大の使用の容易性と共に達成されるべきである。本発明はこの要求を満たすものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、内蔵式無線通信装置（例えばＣＤＭＡまたはＷＣＤＭＡ標準プロトコルを使用するスペクトル拡散電話）の逆方向リンク電力制御を利用して、通信システムで用いられるリピータに対する逆方向リンク利得または電力を自動設定するメカニズムを提供する。リピータの内部に無線通信装置（ＷＣＤ）を組込み、この組込みＷＣＤの逆方向リンク信号をリピータの逆方向リンク内に送出することにより、リピータの利得は相対的に一定に維持される。また組込みＷＣＤは周期的に作動して、呼出しを発生し、逆方向リンク電力制御を利用して、リピータ利得を校正または再校正する。したがって、このリピータは電力制御式リピータとなる。
【００１４】
本発明は、リピータ内で使用される増幅段または素子の利得を調整することにより、無線通信システムにおいて、１つまたは複数の基地局および遠隔局と通信するリピータに対して出力電力を制御することを実現できる。本発明はまた、リピータおよび１つまたは複数の遠隔局と通信するドナー（ｄｏｎｏｒ）基地局に対して混入される雑音を制御する、方法および装置に利用を実現できる。
【００１５】
一実施形態では、この方法は、遠隔局に向けて送信されたドナー基地局通信信号の予め選択された部分を、リピータ内に組込まれた無線通信システム装置に結合または転送すること、および、前記予め選択された部分の受信に応じて、無線通信装置とドナー基地局との間の通信リンクを確立することを備える。これはリターンリンク信号を、基地局に送信される遠隔局通信信号をほぼ同一範囲にリターン信号経路を介して転送し、その後、ドナー基地局から電力調整情報を受信し、少なくとも１つの電力制御信号を生成して、出力送信電力を調整することにより達成される。リピータのリターンリンク利得は電力制御信号に応じて調整される。
【００１６】
別の態様では、遠隔局に送信される通信信号はドナー基地局から受信され、一方、１つまたは複数の遠隔局から受信された通信信号は所定の信号経路を介して基地局に転送される。一般に、通信信号はＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、およびＧＳＭ（ＧＰＲＳおよびＥＤＧＥを含む）方式の通信信号の群から選択される。予め選択された信号部分（ドナー基地局に転送するための逆方向リンク通信信号を生成することを含む）は無線通信装置で処理され、順方向通信リンクを確立する。逆方向リンク信号は、遠隔局から受信される信号と共に、所定の信号経路を介してドナー基地局に転送される。無線通信装置に向けて送信されたドナー基地局からの通信信号が受信され、自動利得制御信号またはコマンドなどの電力制御信号が、この受信信号内の情報に応じて生成される。リピータはこの電力制御信号またはコマンドに基づいてリターンリンク利得を調整する。
【００１７】
本発明の別の態様は、第１デュプレクサを通して増幅した遠隔局通信信号と受信したドナー基地局通信信号とを転送し、ドナー基地局通信信号の予め選択された部分（実施形態によっては、予め選択された量まで信号を減衰することを含む場合もある）を無線通信装置に電力接続し、第２デュプレクサを通して増幅したドナー基地局通信信号と受信した遠隔局通信信号とを転送することを備える。無線通信装置によるリターンリンク信号出力は、遠隔局通信信号と結合されるか、実施形態によっては、結合される前に減衰されることがある。
【００１８】
この方法はさらに、無線通信装置とドナー基地局の間に通信リンクを周期的に確立し、通信リンク継続時間中に決定される信号電力に関係する情報に基づいて、少なくとも１つの電力制御信号を生成することを備えることができる。この形態は特に、最初にリピータを設定するときに有効である。この理由は、リピータは基地局に対し効果的に「呼出し」して、手動操作せずに適正な電力レベルを確立できるからである。
【００１９】
無線通信システムにおいて、１つまたは複数のドナー基地局および遠隔局によりリピータ通信の出力電力を制御する装置は、遠隔局に向けて送信されたドナー基地局通信信号の予め選択された部分を、リピータ内に組込まれた無線通信システム装置に結合または転送する手段と、基地局に送信される遠隔局通信信号と共有するリターン信号経路を介してリターン信号を転送することにより、前記予め選択された部分に応答して無線通信装置とドナー基地局との間の通信リンクを確立する手段とを備える。さらにまた、ドナー基地局から電力調整情報を受信し、少なくとも１つの電力制御信号を生成して、出力送信電力を調整する手段と、この電力制御信号に基づいてリピータのリターンリンク利得は調整する手段とを備える。
【００２０】
この装置はさらに、ドナー基地局および遠隔局からの様々な通信信号を受信する手段と、これら信号を増幅および再転送する手段とを備える。これら信号はデュプレクサを通して増幅段に転送される。これら手段は、予め選択された部分を処理して順方向通信リンクを確立し、無線通信装置内に逆方向リンク通信信号を生成するために提供される。装置は、基地局への共有信号経路を介して、カバーされた遠隔局から受信される信号と共に、無線通信装置からの逆方向リンク通信信号を転送する。さらに、これら手段は、無線通信装置に向けて送信された基地局から通信信号を受信し、電力制御信号を生成するために提供される。電力制御信号はリピータ内の検出手段を用いて検出でき、次に、検出された電力制御信号に基づいて、利得調整手段を用いてリターンリンク利得を調整できる。
【００２１】
無線通信装置へ入力される、または無線通信装置から出力される信号は、無線通信装置に転送、または無線通信装置から転送する前に、必要に応じて、１つまたは複数の手段で処理して減衰させることができる。無線通信装置からの結果として得られた減衰リターンリンク信号出力は、遠隔局通信信号と結合される。無線通信装置との間で送受信する前の減衰は、一般に、標準製品の無線通信装置を利用する場合だけに必要である。この用途に対して特注の装置を設計した場合、減衰を避けることができる。
【００２２】
この装置はさらに、無線通信装置とドナー基地局の間に通信リンクを周期的に確立する手段を備えることにより、通信リンク継続時間中に決定される信号電力に関係する情報に基づいて、少なくとも１つの電力制御信号を生成する。
【００２３】
いくつかの実施形態においては、ドナー基地局からの通信信号は第１周波数を有し、１つまたは複数の遠隔局からの通信信号はこの第１と異なる第２周波数を有する。
【００２４】
さらに別の実施形態では、複数のリピータを使用して、１つが基地局との直接通信をし、その他が一連の遠隔局としての第１か、または順次に、１つから別の１つ、その後に第１リピータに通信する。
【００２５】
本発明の特徴、目的、および利点は、添付図面に示す以下の詳細な説明で明らかになるであろう。図面では、同一参照符号は異なる図面においても同一部品または機能的に類似の素子を指す。さらに、参照符号の一番左の数字は、添付図面においてその参照符号が最初に現れた図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
Ｉ．はじめに
本発明は、リピータ内に無線通信装置を組み込むことにより、無線通信システムで使用されるリピータの利得および送信電力を制御する方法および装置である。無線通信装置は、この装置がリピータのリターンリンク通信信号と共通に保有される通信リンクを介して通信する、基地局により電力制御または調整される。無線装置で生成される１つまたは複数の信号またはコマンドはリピータと対話して、リピータの利得を調整し、これにより電力を制御する。当業者には明らかなように、本発明の概念は、電力制御を利用して、信号の妨害または劣化を低減させることを望む、多くの方式の通信システムに適用可能である。
【００２７】
以下に本発明の実施形態を詳細に述べる。特定の工程、構成および配置を説明するが、これは単に説明目的に示すだけと理解されたい。なお、当業者には、本発明はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および／または図に示した構成素子の多くの異なる実施形態で実施できるものであり、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の工程、構成および配置を用いることができることは理解されるであろう。
【００２８】
本発明の実施形態を説明する前に、それらを有効に実施できる環境例を説明するのが有用である。本発明は特に、移動体通信システム環境において有効である。図１はこのような環境を示す。
【００２９】
ＩＩ．典型的な作動環境
図１は携帯電話システムなどの典型的な無線通信システム１００の図である。無線通信システム（ＷＣＳ）１００は、基地局コントローラ（ＢＳＣ）と称されることもある１つまたは複数の制御局１０２と、基地局トランシーバシステム（ＢＴＳ）と称されることもある複数の基地局１０４Ａ、１０４Ｂ、および１０４Ｃを利用する。基地局１０４Ａ〜１０４Ｃは、基地局１０４Ａ〜１０４Ｃのそれぞれのサービスエリア１０８Ａから１０８Ｃ内にある、遠隔局または無線通信装置（ＷＣＤ）１０６Ａ〜１０６Ｃとそれぞれ通信する。すなわち、この場合は、基地局１０４Ａはサービスエリア１０８Ａ内の遠隔局１０６Ａと通信し、また基地局１０４Ｂはサービスエリア１０８Ｂ内の遠隔局１０６Ｂと、基地局１０４Ｃはサービスエリア１０８Ｃ内の遠隔局１０６Ｃと通信する。
【００３０】
基地局は無線信号の形の情報を順方向リンクまたは順方向リンク通信チャネルを介してユーザ端末に送信し、遠隔局は逆方向リンクまたは逆方向リンク通信チャネルを介して情報を送信する。図１は３つの基地局１０４Ａ〜１０４Ｃを示すが、別の数のこれら構成素子を使用して、所望の通信能力および地理的範囲を達成できることは明らかである。固定された基地局を示しているが、用途によっては、移動式基地局も使用でき、あるいは必要に応じて、列車、船、またはトラックなどの移動プラットフォーム上に配置される局も利用できる。
【００３１】
制御局１０２は別の制御局１０２、通信システム１００の中央システム制御局（図示せず）、または公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）またはインターネットなどの別の接続された通信システムに接続できる。したがって、遠隔局１０６におけるシステムユーザは、無線システム１００を利用する別の通信ポータルへのアクセスを提供される。
【００３２】
基地局１０４Ａ〜１０４Ｃは、複数のＰＣＳ／セルラー通信セルサイトを含む、地上方式の通信システムおよびネットワークの一部を形成できる。これら基地局はＣＤＭＡまたはＴＤＭＡ（またはハイブリッドＣＤＭＡ／ＴＤＭＡ）ディジタル通信システムと接続して、ＣＤＭＡまたはＴＤＭＡ方式信号を遠隔局との間で送受信できる。信号は、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００またはＴＤ−ＳＣＤＭＡ方式信号を用いて、ＩＭＴ−２０００／ＵＴＭ標準に準拠してフォーマットできる。一方、基地局１０４はアナログ方式の通信システム（ＡＭＰＳなど）と接続して、アナログ方式の通信信号を転送できる。
【００３３】
遠隔局１０６Ａ〜１０６Ｃのそれぞれは、例えば（ただしこれに限定されない）携帯電話、無線ハンドセット、データトランシーバ、あるいはページングまたは位置決定受信機などの、装置または無線通信装置（ＷＣＤ）を有するかまたは含む。さらに、このような遠隔局は、必要に応じてハンドヘルド式、車両（車、トラック、ボート、列車、および飛行機）に搭載される移動式、または固定式が可能である。例えば、図１は遠隔局１０６Ａを、移動車両搭載電話またはＷＣＤとして示し、また遠隔局１０６Ｂはハンドヘルド装置、遠隔局１０６Ｃは固定装置として示している。
【００３４】
さらに、本発明の教示は、１つまたは複数のデータモジュールまたはモデムなどの無線装置に適用して、データおよび／または音声トラヒックを転送するのに利用でき、および、ケーブルあるいは他の公知の無線リンクまたは接続を利用して他の装置と通信し、情報、コマンド、またはオーディオ信号を送信できる。さらに、コマンドを用いて、モデムまたはモジュールを所定の連係したまたは関連付けた方法で作動させて、複数の通信チャネルを介して情報を送信できる。無線通信装置の遠隔局は、選択により、ユーザ端末、移動局、移動体ユニット、加入者ユニット、移動体ラジオまたはラジオ電話、無線ユニット、または単に「ユーザ」、「電話」、「端末」、または「移動体」と称されることもある。
【００３５】
本発明の環境例では、遠隔局１０６Ａ〜１０６Ｃおよび基地局１０４Ａ〜１０４Ｃは、ＣＤＭＡ通信方式を用いて、ＷＣＳ１００において他の構成要素と共に無線通信に従事している。したがって、順方向リンク（遠隔局に向かう方向）および逆方向リンク（遠隔局から出る方向）を介して転送される信号は、ＣＤＭＡ転送標準に準拠して符号化され、拡散され、チャネル化される信号を伝送する。順方向ＣＤＭＡリンクはパイロットチャネルまたは信号、同期化（ｓｙｎｃ）チャネル、いくつかのページングチャネル、および多数のトラヒックチャネルを含む。逆方向リンクはアクセスチャネルおよび多数のトラヒックチャネルを含む。パイロット信号を利用して、ＣＤＭＡ準拠の基地局の存在を移動局に知らせる。信号は所定の継続時間、例えば２０ミリ秒を有するデータフレームを使用する。ただし、これは説明の便宜上のことであり、本発明は、通信システムまたはネットワークが電力制御コマンドを遠隔局に送信する限りは、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、あるいは前述のような他の波形または方式などの、他の通信方式を利用するシステムにおいても利用できる。
【００３６】
いずれにせよ、無線信号を雑音および妨害に打ち勝つだけの電力レベルで送信し、情報の転送が特定の誤り率以内で発生するようにする必要がある。ただし、これら信号を過大な電力レベルで送信して、他の遠隔局を含む通信を妨害してはならない。この問題点に対応して、基地局および遠隔局は動的順方向リンク電力制御方式を利用して、適正な順方向リンク送信電力レベルを設定できる。
【００３７】
従来の順方向リンク電力制御方式は閉ループ方法を含み、この方法では、ユーザ端末が基地局に、アップ／ダウンコマンドと呼ばれる特定の順方向リンク送信電力調整条件を指定するフィードバックを提供する。この理由は、これらコマンドが電力の増加または減少を指定するからである。例えば、このような方法の１つは、受信した順方向リンクトラヒック信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）またはビット誤り率を測定し、その結果に基づいて、遠隔局に送られるトラヒック信号の送信電力を増加または減少させるように基地局に要求する、ユーザ端末を備えることである。アップ／ダウンコマンドを送信することに加えて、様々な電力および雑音測定結果を含む別の種類の情報を定期的に基地局に送信して、基地局間の「ハンドオフ」などの動作をサポートできる。
【００３８】
一般に、基地局１０４Ａ〜１０４Ｃは、ＷＣＳ１００の順方向リンクを介して送信する信号の電力を調整する。この電力（本明細書では順方向リンク送信電力と称する）は、遠隔局１０６Ａ〜１０６Ｃからの要求、情報、または遠隔局のパラメータに応じて、および時間に応じて変化する。この時間変化特性はフレーム毎に使用できる。このような電力調整を実行して、順方向リンクＢＥＲまたはＳＮＲを特定の要求条件内に維持し、妨害を低減し、送信電力を維持する。
【００３９】
一般に、遠隔局１０６Ａ〜１０６Ｃもまた、制御局１０２または基地局１０４Ａ〜１０４Ｃの制御を受けて、ＷＣＳ１００の逆方向リンクを介して送信する信号の電力を調整する。この電力（本明細書では逆方向リンク送信電力と称する）は、ＢＴＳからの要求またはコマンド、受信信号の強度または特性、または遠隔局動作のためのパラメータに応じて、および時間に応じて変化する。この時間変化特性はフレーム毎に使用できる。このような電力調整を実行して、逆方向リンクビット誤り率（ＢＥＲ）を特定の要求条件内に維持し、妨害を低減し、送信電力を維持する。
【００４０】
このような通信システムにおける電力制御を実行する方法の例は、米国特許第５，３８３，２１９号の、発明の名称「符号分割多元接続システムにおける高速順方向リンク電力制御（Fast Forward Link Power Control In A Code Division Multiple Access System）」、第５，３９６，５１６号の、発明の名称「送信電力制御システムにおける制御パラメータの動的変更のための方法およびシステム（Method And System For The Dynamic Modification of Control Parameters In A Transmitter Power Control System）」、および第５，０５６，１０９号の、発明の名称「ＣＤＭＡ携帯携帯電話システムにおける送信電力を制御する方法および装置（Method and Apparatus For Controlling Transmission Power In A CDMA Cellular Mobile Telephone System）」に記載されている。前記特許の内容は参照によりここに組み込まれる。
【００４１】
ＩＩＩ．サービスエリア
前述のように、各基地局はサービスエリア１０８（１０８Ａ〜１０８Ｃ）を有し、このエリアは一般に、遠隔局１０６が有効に基地局を通信できる点の軌跡の地理的範囲として示される。例として、遠隔局１０６が１つのサービスエリア１０８内にある場合、メッセージは、順方向リンク１１０（１１０Ａ〜１１０Ｃ）を利用して制御局１０２から基地局１０４（１０４Ａ〜１０４Ｃ）に送信され、また順方向リンク１１２（１１２Ａ〜１１２Ｃ）を利用して基地局１０４から遠隔局１０６に送信される。メッセージは、リターンリンク１１４（１１４Ａ〜１１４Ｃ）を介して遠隔局１０６から基地局１０４に送信される。これらメッセージはリターンリンク１１６（１１６Ａ〜１１６Ｃ）を利用して制御局１０２に送信される。
【００４２】
基地局１０４と制御局１０２間の通信の一部またはすべては、必要に応じて、マイクロウェーブ、ラジオ、または衛星方式リンクなどの他の無線、あるいは専用有線サービス、光または電気ケーブル等（ただし、これに限定されない）のような非無線転送方式を介して伝送できる。また、順方向リンク１１０および１１２を利用して送信されるメッセージは一般に、逆方向リンク１１４および１１６を介して送信されるメッセージと異なる周波数帯域または変調方式で変調される。別個の順方向および逆方向リンクを利用することにより、制御局１０２と遠隔局１０６の間の全２重通信が可能になる。ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムは時間分割２重化を利用して順方向および逆方向リンクを達成することにより、電力制御式リピータは時分割２重化または周波数分割２重化を実施できる。
【００４３】
図１では、基地局のサービスエリアは一般に、便宜上、円形または楕円形で示す。実際の用途では、区域の地形、障害物（ビル、丘など）、信号強度、および他の供給源からの妨害が、所定の基地局によりサービスされる区域の形状を決定する。一般に、複数のカバレージエリア１０８（１０８Ａ〜１０８Ｃ）がわずかに重なり、大きいエリアまたは区域に渡り連続したカバレージまたは通信を実現する。すなわち、有効な携帯電話またはデータサービスを提供するために、縁端部では電力が減少するが、多くの基地局は重なったサービスエリアを利用する。
【００４４】
図１に示す通信システムのカバレージの１つの態様は、カバーされない区域１３０（ホールと呼ばれることが多い）、または単にＷＣＳ１００の通常カバレージエリアの外側であるカバーされない区域１３２が存在する。カバレージ内に「ホール」が存在する場合、基地局（ここでは基地局１０４Ａ〜１０４Ｃ）によりサービスできるカバーエリアの周囲または少なくとも近傍のエリアが存在する。ただし、前述のように、区域１３０または１３２内でカバレージが無効となる様々な理由が存在する。
【００４５】
例えば、基地局１０４Ａ〜１０４Ｃの最も低コストの配置は、基地局の信号が区域１３０または１３２に確実に到達するかまたはカバーすることができない場所に、基地局を置くことである。また別に、山または丘１３４のような地形形状、高いビルまたは市街地中心地帯に形成される市街地の通信の谷間のような人工構造物１３６、あるいは高い木、森等の植物１３８が、それぞれ、信号を一部または完全に阻止する。これら影響のいくつかは、一時的であり、または時間経過により変化し、システム設置、計画、および使用を一層複雑にする可能性がある。
【００４６】
単に基地局１０４を増設して携帯電話ネットワーク１００のカバレージを拡大し、追加の地理的区域をカバーすることは可能であるが、これは時には極めて困難であり、不経済となる。基地局が相対的に複雑で高コストまたは設置が難しいだけでなく、カバーする必要がある区域が特有のマルチパスまたはフェージング特性を有する不規則な形状になり、基地局の利用を困難にさせる可能性がある。このエリアはまた、利用頻度の少ないかまたはほとんど利用されない、低い通信トラフィック密度エリアとなる可能性がある。
【００４７】
多くの場合、例えば、カバーすべき通信エリアは、リピータ１２０（基地局ではない）に利用に見合うだけの、十分なトラフィックを有する。複数のリピータを利用して、特有な形状の区域をカバーするか、または遮断区域を囲むことも有効である。この場合、１つまたは複数のリピータ１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）が遠隔局１０６（１０６Ｄ）および基地局１０４（１０４Ａ）の両方からの送信を受け取り、両者間の仲介機能を果たし、基本的には「ベントパイプ（ｂｅｎｔ  ｐｉｐｅ）」通信経路として作用する。リピータ１２０を利用することにより、基地局１０４の有効範囲が拡大され、広がったサービスエリア１３２をカバーする。
【００４８】
リピータ１２０の利用は、基地局の範囲またはカバレージを拡大するための１つの有効なコスト低減方法であるが、いくつかの欠点も有する。判明している１つの大きい欠点は、リピータをサービスまたは利用する基地局における雑音の増加である。
【００４９】
ＩＶ．リピータの概要
図２はリピータ２００の単純化したブロック図である。多くの一般的な市販リピータは、帯域放射からの雑音を抑制し、利得を調整するための追加フィルタおよび制御素子を含む、追加の構成部品を有することが多い。リピータ２００は信号を受信するためのドナーアンテナ２０２、デュプレクサ２０４、ドナーアンテナで受信した信号を増幅するための増幅器２０６、第２デュプレクサ２０８、およびリピータ２００で受信された信号を転送（または反復する）するためのサーバまたはカバレージアンテナ２１２を含む。第２増幅器２１６の備え、この増幅器により、サーバアンテナ２０６から受信した信号を増幅し、増幅した信号をドナーアンテナに供給する。
【００５０】
２つのデュプレクサ（２０４、２０８）を用いて、順方向リンクおよび逆方向リンク信号（周波数）に分割または分離して、２つの間の必要な分離を提供し、それら信号がリピータ２００の他の処理チェインに侵入しないようにする。すなわち、送信が受信機その他に混入して、性能が劣化するのを防止する。受信機または受信機デュプレクサ（２０４）はドナーアンテナ（２０２）と呼ばれるアンテナに接続される。ドナーアンテナと呼ばれる理由は、このアンテナが、ドナーセルとも呼ばれる基地局などの他の供給源から「提供された」信号を受信するからである。このドナーは一般には、セルまたはセルサイトではなく、ドナー基地局により操作されるセル内のセクタである。送信上のデュプレクサまたはリピータ処理の出力サイト（２０８）に接続されるアンテナは、出力またはカバレージアンテナ（２１２）と呼ばれる。
【００５１】
前に述べたような携帯電話または無線通信システムにおいて利用される実施形態に対して、デュプレクサを選択して８００ＭＨｚ帯域と呼ばれるシステムを作動する。一般に、これは約８８２．７５ＭＨｚの順方向リンク周波数と約８３７．７５ＭＨｚの逆方向リンク周波数を用いることを意味する。ただし、これら周波数は、前述のように、リピータを利用する特定のシステムに依存し、デュプレクサは公知の方法に従って選択される。例えば、ＰＣＳシステムは約１９００ＭＨｚで作動するが、一般的なＧＳＭは約１８００ＭＨｚ、ＵＭＴＳは約２１００ＭＨｚで作動する。
【００５２】
２つの周波数間に実現される分離は一般に、１００ｄＢであり、リピータ安定性を維持するのに十分である。各リンクの帯域幅は一般に５ＭＨｚのオーダーである。ＦＭ、ＧＳＭ、および他のＣＤＭＡ搬送波からの信号による妨害の可能性を排除するには、狭い帯域幅が望ましい。ただし、狭い帯域幅を得るには、一般にはＳＡＷフィルタが必要となるが、これは望ましいものでなく、必要に応じて、多くの実施形態では避けることができる。
【００５３】
基本的なリピータは、ベントパイプとして作用し、信号を送受信するが、前述のような、リピータの、本明細書ではＢＴＳにおける「プッシュ（ｐｕｓｈ）」と呼ばれる熱雑音寄与に関連する問題点が判明しており、リピータ利得の変動がどのようにプッシュに悪影響を与えるかである。ＢＴＳにおける熱雑音の変動量は望ましくなく、本発明の実施形態はリピータにおける新しい方式の逆方向リンク電力制御を可能にして、ＢＴＳにおけるほぼ一定のリピータ熱雑音プッシュを維持する。
【００５４】
Ｖ．リピータ逆方向リンク分析
無負荷状態におけるリピータおよびＢＴＳの実効雑音係数を用いて、リピータ熱雑音プッシュ関係を導くことができる。定量化されたリピータ熱雑音プッシュを用いて、ＢＴＳにおいて一定のリピータ熱雑音プッシュを維持するための関係を確立できる。この分析を達成するために、図３に示すＷＣＳモデル３００を用いて開始できる。図は、モデル化された通信システム３００において、基地局３０４およびリピータ３２０をそれぞれ介して通信する２つの遠隔局または移動局３０６Ａおよび３０６Ｂを示す。すなわち、ＷＣＳ内で実行される動作の機能およびパラメータベースの複製である。表１はこのモデルで用いられるいくつかのパラメータを示す。
【表１】
2006505146.tif 000003
【００５５】
１．リピータの実効雑音係数
最初に、無負荷におけるリピータの実効雑音係数ＥＦＲを決定することは有用である。図３のシステムモデルを参照すると、リピータドナーアンテナから発生する雑音密度は以下の式で与えられる。
【数１】
2006505146.tif 000004
【００５６】
さらに、ＢＴＳの出力におけるリピータからの熱雑音寄与は以下のようになる。
【数２】
2006505146.tif 000005
【００５７】
基地局カバレージエリアにリピータが存在しないとき、ＢＴＳ出力における基準熱雑音密度は以下の式になる。
【数３】
2006505146.tif 000006
【００５８】
ＢＴＳカバレージエリアにリピータを追加すると、ＢＴＳ出力における全体熱雑音密度は、リピータ（式２）および基準例（ｎｏｍｉｎａｌ  ｃａｓｅ）（式３）からの寄与の和としてモデル化できる。したがって、以下の式を得る。
【数４】
2006505146.tif 000007
【００５９】
したがって、
【数５】
2006505146.tif 000008
【００６０】
この関係から、ＢＴＳ出力の全体熱雑音密度は基準例のときの逆になり、リピータとＢＴＳ間の経路損失ＬＰは増加し、ＧＴはゼロに近づき、リピータ信号はＢＴＳから完全に遮断されるか、またはリピータがオフになる。
【００６１】
ＢＴＳ出力の全体熱雑音密度のこのモデルから、リピータの実効雑音係数ＥＦＲは、リピータカバレージアンテナコネクタにおける信号対雑音比を、基地局出力における信号対雑音で割った値として定義される。
【数６】
2006505146.tif 000009
【００６２】
したがって、
【数７】
2006505146.tif 000010
【００６３】
ＴａＲがＴ０に等しい場合、リピータの実効雑音係数の式は以下になる。
【数８】
2006505146.tif 000011
【数９】
2006505146.tif 000012
【００６４】
ＢＴＳアンテナの存在により、式８は従来の雑音の多い利得阻止の設定の式と異なる。この理由は、ＢＴＳアンテナおよびリピータからの雑音の寄与がＢＴＳ入力に存在するからである。ＢＴＳアンテナの存在しない場合には、リピータの実効雑音係数は以下のようになる。
【数１０】
2006505146.tif 000013
【００６５】
式８の分子と分母にＢＴＳの基準熱雑音密度を乗算すると、式を変形して以下の式が得られる。
【数１１】
2006505146.tif 000014
【００６６】
式１１の第１項はＢＴＳにおける基準熱雑音密度上にリピータにより発生するプッシュであり、第２項はＢＴＳの基準雑音係数である。したがって、ＰｔｈｅｒｍａｌをＢＴＳにおけるリピータ熱雑音プッシュと定義する。
【数１２】
2006505146.tif 000015
【数１３】
2006505146.tif 000016
【００６７】
２．ＢＴＳの実効雑音係数
無負荷状態におけるＢＴＳの実行雑音係数ＥＦＢの計算では、リピータからの熱雑音寄与はＢＴＳ出力における別の追加雑音発生源としてモデル化される。したがって、ＢＴＳの実効雑音係数に式は以下になる。
【数１４】
2006505146.tif 000017
【００６８】
ＴａＲ＝ＴａＢ＝Ｔｏ＝２９０°Ｋを代入すると、以下になる。
【数１５】
2006505146.tif 000018
【００６９】
さらに、リピータの実効雑音係数およびＢＴＳの実効雑音係数は、ＢＴＳ−リピータリンク利得により関連付けされる。
【数１６】
2006505146.tif 000019
【００７０】
ここで、ＢＴＳの実効雑音指数とリピータの実効雑音指数の間の差のｄＢは、ＢＴＳ−リピータリンク利得ＧＴに等しい。前述の関係を検討すると、ＧＴが増加するとき、リピータの実効雑音係数はリピータの基準雑音係数に近づくことを示す。一方、ＧＴが減少するとき、ＢＴＳの実効雑音係数はＢＴＳの基準雑音係数に近づく。
【００７１】
３．リピータの熱雑音プッシュ
次に、ＢＴＳにおけるリピータ熱雑音プッシュの式は、ＢＴＳの基準雑音係数ＦＢ、リピータの基準雑音係数ＦＲ、およびＢＴＳ−リピータリンク利得ＧＴの項で形成できる。さらに詳細には、式９および１３から、以下の式が成立する。
【数１７】
2006505146.tif 000020
【００７２】
式１７はリピータ熱雑音プッシュ式を表わし、ＢＴＳにおけるリピータ熱雑音プッシュはＢＴＳ−リピータリンク利得に対して直線になる。さらに、Ｐｔｈｅｒｍａｌ対ＧＴの勾配は、リピータ基準雑音係数対ＢＴＳ基準雑音係数の比である。ただし、式４および１２を検討すると、リピータ熱雑音プッシュの別の側面が見出せる。
【数１８】
2006505146.tif 000021
【００７３】
この式を用いて、以下の述べるように、電力制御式リピータを作動するための有効な方法またはアルゴリズムを生成するのに役立てる。
【００７４】
ＶＩ．リピータの電力制御の概要
先の説明で、ＢＴＳカバレージエリア内にリピータを追加することで発生するＢＴＳにおける熱雑音レベルが大きくなることを述べた。前述のように、この現象は、ＢＴＳにおける熱雑音の全体量の変動を引き起こし、ＢＴＳおよびリピータカバレージエリアの両方のカバレージおよびサービスに悪影響を与える。カバレージエリア内にリピータを有するＢＴＳに対しては、リピータ実効雑音係数およびＢＴＳ実効雑音指数はＢＴＳ−リピータリンク利得により関連付けされることが判明した。リピータ実効雑音係数から、リピータ熱雑音プッシュはＢＴＳ−リピータリンク利得に対して直線となり、勾配はリピータ基準雑音係数をＢＴＳ基準雑音係数で割った値で与えられることが分かる。
【００７５】
前述のように、この現象は、ＢＴＳにおける熱雑音の全体量の変動を引き起こし、ＢＴＳおよびリピータカバレージエリアの両方のカバレージおよびサービスに悪影響を与える。したがって、変化を検出および制限する能力を有し、リピータ利得を所定のレベルに復元することが望ましい。すなわち、リピータの利得を相対的に一定に維持することが望ましい。
【００７６】
これは、リピータ内部、すなわちリピータの動作構造内に無線通信装置、あるいは等価回路または機能を組込むことにより、および組込みＷＣＤの逆方向リンク信号出力をリピータの逆方向リンクに送出することにより、経済的に、複雑性を増すことなく達成できることを見出した。共通逆方向リンクでは、ＷＣＤ逆方向リンク電力制御を利用して、リピータ利得を校正できる。これにより、組込みＷＣＤの逆方向リンク電力制御を利用して、リピータ逆方向リンク動作点の自動設定を可能にし、電力制御式リピータを実現することにより、逆方向リンク電力制御と組み合わさって、ＢＴＳにおけるほぼ一定または変化の小さいリピータ熱雑音プッシュを維持し、リピータ性能を向上させることができる。
【００７７】
組込みＷＣＤを用いて、周期的に呼出しまたはリピータと基地局の間の通信セッションを確立し、ＷＣＤの逆方向リンク電力制御を利用して、リピータ利得を校正または再校正する。これによりリピータ性能を全体に改良し、リピータ設定の間に、リピータが自動的にダイヤルインして、リピータの使用期間（有効寿命）を通して所望の動作点を確立し、維持できる。この結果、リピータは電力制御式リピータとなる。これにより、リピータの逆方向リンクに有害な影響を与えるリピータ−ＢＴＳ経路損失、環境条件、増幅器経時変化、およびユーザ負荷の変化を効果的に補償する。
【００７８】
電力制御式リピータはまた、逆リンク方向動作点を安定化し、基本的に、リピータのカバレージエリア内の遠隔局が過大または過小電力を有するＢＴＳを「ヒット（ｈｉｔｔｉｎｇ）」しないようにする。
【００７９】
ＶＩＩ．電力制御式リピータ
図４には、典型的な電力制御式リピータの一実施形態のブロック図を示す。図はリピータの順方向リンクおよび逆方向リンクの実施において用いる基本構成素子について記載している。図４では、リピータ４００はドナーアンテナ４０２およびカバレージアンテナ４１４を有する。リピータ４００は２つのデュプレクサ４０４および４１２、２つの増幅器４０６および４１０、カプラ４０８、および固定減衰器４１６を有する順方向リンクを含む。ただし、固定減衰器４１６は実施形態のすべてを実現するのには必要とされない。
【００８０】
リピータ４００はまた、２つのデュプレクサ４０４および４１２、結合器４１８、増幅器４２０、調整または可変増幅器４２２、および固定減衰器４２４を使用する逆方向リンクを含む。可変増幅器４２２は、可変減衰器を利用して実現することもできる。無線装置または回路４３０は、逆方向リンクの一部として示す、プロセッサまたはコントローラ４３２に接続された少なくとも１つの出力を有する２つのリンク（順方向および逆方向）の間に接続されている。
【００８１】
前述のように、２つのデュプレクサ４０４および４１２を用いて、順方向リンクおよび逆方向リンク信号を分割または分離する。結合器４１８を用いて、リピータに組込まれた無線装置４３０の出力、送信信号をリピータの逆方向リンク経路に加える。これにより、無線装置は少なくとも１つ、一般には唯一の基地局と通信できる。携帯電話通信周波数に有用な典型的なデュプレクサは、セルウェーブ社（Ｃｅｌｗａｖｅ）により部品番号５０４３−８−３として製造されている。
【００８２】
結合器は、主として逆方向リンクの増幅器チェインの入力に置かれているが、すべての実施形態に必須のものではない。逆方向リンク信号レベルはこの位置で最低あるため、リピータ無線装置ループを通してリピータ順方向リンクに接続される逆方向リンク電力の量は最小となる。実施形態を実現するのに有用な典型的な結合器は、ミニサーキッツ社（Ｍｉｎｉｃｉｒｃｕｉｔｓ）により部品番号ＺＦＳＣ−２−２として製造されている。
【００８３】
カプラまたは電力カプラ４０８を用いて、順方向リンク電力の一部を、リピータ４００の構造内に組込まれた無線装置４３０の入力に結合する。これに関しては以下に詳しく述べる。無線装置に結合する信号電力について選択される一般値は、２０ｄＢであり、この値は通常十分に小さく、順方向リンク性能を低下させないと考えられる。ただし、リピータ構成部品の残りの部品の設計に依存して、必要に応じて、当業者は異なる結合率を容易に利用できる。典型的なカプラは、ナルダ社（Ｎａｒｄａ）により部品番号４２４２−２０として製造されている。
【００８４】
携帯電話４３０に提供されるリピータ順方向リンク信号に対して、アンテナ４０２、デュプレクサ４０４、増幅器４０６および固定減衰器４１６が用いられる。
【００８５】
この実施形態では、固定減衰器４１６を用いて順方向リンク利得を設定する。順方向リンク利得は、異なるリピータ−ＢＴＳ経路損失および異なるＢＴＳ送信電力レベルに対して設定される。この調整は、単に異なる同軸減衰機器を手動で挿入するか、または当技術分野で公知の他の多くの自動化方法を用いて達成できる。携帯電話４３０は選択された無線通信方方式に対する電力制御アルゴリズムを実行する必要がある。一般的なＣＤＭＡ携帯電話では、順方向リンク電力は逆方向リンク送信レベルに対する開ループ予測値を決定することにより、その設計が携帯電話に供給される順方向リンク信号の電力レベルを有するこの基準および減衰器４２６の値を満足する必要がある。
【００８６】
増幅器４２０、固定減衰器４２６、および可変増幅器４２２で構成される逆方向リンク利得チェインの利得を用いて、リピータの逆方向リンク利得を設定する。この方法の一部として、いくつかのパラメータが重要である。リピータ雑音指数は、リピータ熱雑音が基地局熱雑音下限値の上に有するプッシュを最小化するように設定される。これは主として、固定減衰器４２６および可変増幅器４２２を出力に置くことにより達成される。増幅器の利得は十分高く設定して、減衰器がリピータ雑音指数の上に有する影響を最小化する。
【００８７】
固定減衰器４２６を用いて、リピータカバレージ内の遠隔局が基地局への信号を「ヒット」または送信する電力レベルを設定する。この減衰器の設定については以下に詳細に述べる。可変利得４２２を用いて、リピータが現場で作動中の、リピータの逆方向リンク利得を所望の（「正しい」と呼ばれる）動作点に調整する。この設定は、リピータＷＣＤまたは電話ループと呼ばれる手段で制御される。これは以下に詳しく述べる。
【００８８】
リピータ電話ループはリピータ電話またはＷＣＤ、マイクロコントローラ、および逆方向リンク（４２２）上の可変利得素子、および場合により固定減衰器（４２６）から構成される。ＣＤＭＡ方式通信システムでリピータ４００を利用する場合、この実施形態について選択されるリピータ電話は、使用する通信プロトコルに応じて、ＩＳ−９５  ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００  １Ｘ、ＣＤＭＡ２０００  １Ｘ／ＥＶ、またはＷＣＤＭＡ方式無線装置である。典型的なＷＣＤ４３０は以下に詳しく述べる。ただし、理解されるように、他の種類の装置は、前述のような別の信号プロトコルと共に使用される。
【００８９】
ＷＣＤまたは電話４３０を用いて、ＢＴＳと通信し、呼出しを受信し、ＢＴＳ電力制御コマンドを解読し、データを送信する。基本的に、ＷＣＤまたは電話４３０は通信システムまたネットワーク内の他のあらゆるＣＤＭＡ電話と同様に作用する。リピータ電話の、一般的ＣＤＭＡ遠隔局と比較した大きな違いは、リピータ電話送信増幅器としてリピータ逆方向リンク増幅器チェインを利用することである。リピータ電話の電力制御器機能はこの増幅器チェインにより実行され、内部ＷＣＤまたは電話送信増幅器によらない。これにより、リピータ電話にリピータの逆方向リンク利得を電力制御する能力を与える。
【００９０】
一実施形態では、これは、リピータＷＣＤまたは電話内で生成される内部自動利得制御（ＡＧＣ）信号をインタセプトするかまたは取り出すことにより達成する。基本的に、ＷＣＤ内のＡＧＣラインは送信増幅器入力で遮断され、マイクロコントローラを通過後、可変利得増幅器４２２（Ｇ４）に接続される。これは、この機能に対してＷＣＤを再構成するか、または回路接続の簡単な変更により装置を改装して、ＡＧＣ信号ラインをリピータの回路への別の接続のためのコネクタに結合することにより、容易に達成される。当業者には、このような変更を達成する方法は容易に理解されるであろう。このとき、ＡＧＣ信号はそれの出力電力を調整しないため、内部のリピータＷＣＤ送信増幅器はリピータ逆方向リンク増幅器チェインへの「固定利得」前置増幅器として使用される。１つのＣＤＭＡ実施形態では、リピータＷＣＤ送信増幅器の利得を設定して、ＷＣＤ送信出力ポート（通常アンテナ出力）において約−５０ｄＢで送信する。この送信電力レベルは一般に、リピータＷＣＤの最低送信電力レベルであり、リピータ安定性のために選択される。
【００９１】
リピータがＢＴＳのセルカバレージの縁端部またはその近くに置かれる場合、選択される少なくとも１つの増幅器４２２の増幅器出力が相対的に高いことが望ましい。一実施形態では、増幅器を通常最大値と予測されるピーク値より約１０ｄＢ低い値に設定することにより、リピータをＢＴＳカバレージの縁端部に設置できるようにし、さらに１０ｄＢの幅を有して、温度ドリフトおよびリピータ増幅器の経時変化などを補償するようにする。増幅器利得のこの１０ｄＢの最少減衰は控えめ見積り値であって、この値は良好なリピータ機能を十分に保証しなければならない。
【００９２】
マイクロコントローラ４３２を用いて、このコントローラを備えないときはＷＣＤユーザまたは自動化システムにより提供される、いくつかのＷＣＤ動作または操作を実行する。例えば、マイクロコントローラ４３２はＷＣＤまたは電話４３０と通信して、入力の「呼出し」があるときは、通信リンクを開くよう返答または試みて、呼出しを通してＷＣＤ４３０から増幅器４２２の電力制御コマンド送り、増幅器出力レベルを電力制御が安定したレベルに保持し、その後、リンクが必要でないかまたは適正でないときに、「電話をハングアップ（ｈａｎｇ−ｕｐ）」またはサービスを終了または呼出しを取り外す。
【００９３】
マイクロコントローラ４３２は主として、例えば、本明細書で述べる機能を実行するようにプログラムされたソフトウェア制御のプロセッサまたはコントローラ、様々なプログラマブル電子装置、またはコンピュータ、マイクロプロセッサ、１つまたは複数のディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、専用の機能回路モジュールを利用するハードウェア、および特定用向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはプログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）などのハードウェア構成部品で実現できる。本明細書の述べる機能を実行するハードウェア状態マシンの実現は、当業者には明らかである。ＷＣＤが十分な処理能力を有する場合、ＷＣＤ内で以下に述べるようなマイクロコントローラ４３２を実現して、ハードウェアを節減できる。マイクロコントローラ４３２は、機能を説明するために４００で示し、ＷＣＤ４３０の外部または内部に置くことができる。
【００９４】
実施形態がソフトウェアを利用して実現される場合、ソフトウェアはコンピュータプログラム製品に格納し、取り外し可能記憶ドライブ、メモリチップまたは通信インタフェースを利用してシステム内にロードされる。実行するとき、制御ロジック（ソフト）により、コントローラは本明細書に述べる特定機能を実行する。
【００９５】
マイクロコントローラはＷＣＤ４３０から逆方向リンク利得制御コマンドを受け取り、このコマンドを約８００ｄＢ／ｓｅｃレート以下に減速して、増幅器４２２に出力する。電力制御コマンドの減速は、リピータカバレージエリア内の遠隔局の電力制御を、ＷＣＤ４３０の電力制御に整合させるために行なう。
【００９６】
リピータカバレージエリア内の遠隔局がリピータ逆方向リンクを通過するため、リピータ逆方向リンク内のどのような変化によっても、ＢＴＳが電力制御コマンドをこれら遠隔局に送信して、補償する。ＷＣＤ４３０が電力制御を用いてリピータ逆方向リンク利得を変化させる処理中にある場合、リピータカバレージ内の遠隔局の送信電力は安定しない、このとき、これら遠隔局はＢＴＳに別の妨害を与える。この妨害により、別の電力制御コマンドがＷＣＤ４３０を含む全遠隔局に発行され、不安定な結果を生じる。
【００９７】
この起こる可能性のある不安定性は、ＷＣＤ４３０の制御を、リピータカバレージ内の遠隔局の電力制御に比べて大幅に低いレートでリピータ４００の逆方向リンク利得を制御するようにして、安定化される。基本的に、リピータ逆方向リンク利得制御間に十分な時間を認めて、遠隔局がそれら固有の電力制御値に安定するようにする。
【００９８】
一実施形態では、リピータ逆方向リンク利得の電力制御レートは約８０ｄＢ／ｓｅｃに設定する。このレートは、リピータカバレージ内の一般的なＣＤＭＡ方式の遠隔局でなされる電力制御レートに比べて約１０分の１の速さである。これは控えめの予測値であって、この値は電力制御安定性を維持するのに十分でなければならない。ＧＳＭまたはＴＤＭＡ方式などの他の方式の通信信号標準に対しては、電力制御レートは一般にさらに遅くなり、したがって、これらシステムの電力制御レートは適正な値またはレートで設計される必要がある。
【００９９】
一般に、呼出しは別の電話、モデムまたはＷＣＤ（ＢＴＳ内のような）からＷＣＤ４３０になされ、この呼出しは最短時間の期間維持される必要がある。この時間ウィンドウは十分長く、呼出しを終了する前に、マイクロコントローラ４３２が増幅器４２２の利得を調整し、逆方向リンク利得をそれの正しい動作点に安定させることができなければならない。これは、ＢＴＳが最短約３０秒間この呼出しを維持し、リピータのマイクロコントローラが増幅の調整を約２０秒ウィンドウ以内に実行すると仮定している。これらは控えめの予測値であって、この値は一般的なリピータ設計で良好な機能を保証しなければならず、また場合により変更可能でなければならない。
【０１００】
市販のリピータでは、必要に応じて、マイクロコントローラはリピータアラームモニタまたは他の機能用に利用できる。
【０１０１】
前述のように、固定減衰器４２６を用いて、リピータカバレージ内の遠隔局の電力レベルがＢＴＳをヒットする程度を設定する。リピータカバレージ内の遠隔局が最初に、それらが必要なＥｂ／Ｎｔより低いレベルでＢＴＳをヒットするのが望ましい。これにより、リピータカバレージ内の遠隔局が過大な電力でＢＴＳをヒットして、追加の妨害を発生しないことを保証する。一実施形態では、減衰器４２６の選択される値は、リピータカバレージ内の遠隔局の送信電力レベルが必要なＥｂ／Ｎｔより約５ｄＢ低いレベルでＢＴＳをヒットする値とする。この値は、閉ループ調整係数として選択される。閉ループ電力制御が作用して、安定した後、リピータカバレージ内の遠隔局はそれの必要なＥｂ／Ｎｔのレベルに達する。リピータカバレージ内の遠隔局の必要なＥｂ／Ｎｔは約６ｄＢであり、このＥｂ／Ｎｔは、ＢＴＳが一般に必要とされるフレーム誤り率の約１％に相当すると仮定されるが、必要に応じて、別のレートを容易に利用できる。これらの値は開始点として選択され、実験データを収集後に変更できる。この理由は、必要なＥｂ／Ｎｔはネットワークまたは通信システムの条件に応じて変更できるからである。
【０１０２】
遠隔局がリピータカバレージ内にある状態に対して望ましいのと同様に、ＷＣＤ４３０が最初に、それが必要なＥｂ／Ｎｔより低いレベルでＢＴＳをヒットして、ＷＣＤがＢＴＳに追加の妨害を発生しないことを保証するのが望ましい。したがって、可変利得増幅器の設定は、リピータ電話の送信電力レベルがそれの必要なＥｂ／Ｎｔより１０ｄＢレベル、または１０ｄＢの閉ループ調整係数でＢＴＳをヒットするように設定される。この１０ｄＢの値を選択して、前述のように、１０ｄＢの最少必要減衰またはマージンに適合させる。増幅器の最少マージンが小さい場合、実験データの収集および／またはシステム試験後、またはそれに応じて発生するとき、閉ループ補正係数は同一量だけ減少できる。
【０１０３】
図４には可変利得増幅器４２２を示しているが、当業者には、別の方法を利用して有効に出力電力を制御できることは理解されところである。例えば、前述のように、増幅器４２２の代わりに入力と直列に置かれた可変減衰器を有する固定利得増幅器を用いて、入力信号電力レベルを調整することにより信号利得量を調整できる。図５はこれを示しており、図では、リピータ５００はリピータ４００と同一素子の多くを使用し、ＷＣＤの別の信号処理および信号結合に適応する変更を行なっている。
【０１０４】
図５では、可変利得増幅器４２２の代わりに、ステップ減衰器５２２が固定減衰器５２４とともに使用されている。マイクロコントローラ４３２からの制御信号またはコマンドは、ステップ減衰器５２２の入力値を変化させて、入力信号電力レベルを調整することにより信号利得量を調整する。ヴァインシェル社（Ｗｅｉｎｓｃｈｅｌ）から入手できるモデル番号３２０６−１などのステップ減衰器を、この機能用に利用できる。
【０１０５】
さらに、図５のリピータをＷＣＤと対話するように構成し、アンテナを通して信号を駆動または転送する回路を含む独立電話として作動する。ここでは、完全なまたは実際の電話を、受け台または同様な機構を用いて電話を所定の位置に固定することにより、リピータ内で使用し、リピータ内の外部回路との相互接続を実現する。この状態では、必須ではないが、別個のマイクロコントローラ４３２を使用してもよい。信号を電話との間で結合する別の手段を用いることも可能である。
【０１０６】
この別の構成では、サーキュレータ（ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ）５１４を用いて信号を電話との間で結合して、信号をリピータ電話５３０のアンテナまたはアンテナコネクタ、あるいは同様の入力／出力との間で転送できる。ユーテ・マイクロウェーブ社（Ｕｔｅ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）から入手できるモデル番号ＣＴ−１０５８−０などのサーキュレータを、この機能用に利用できる。サーキュレータ５１４を用いて、リピータ電話受信および送信を分割し、およびこれら２つの信号間の分離を実現する。この設計のために選択されるサーキュレータは一般に、リピータの安定性を保証するのに十分な約２０ｄＢの分離を有する。
【０１０７】
図５には２つの減衰器５１６および５２６も示されている。先に説明した減衰器４１６および４２６それぞれと同様の方法で、減衰器５１６を用いてサーキュレータ５１４に転送される電力量を調整でき、一方、減衰器５２６を用いて結合器４１８に転送される電力量を調整できる。
【０１０８】
ＶＩＩＩ．典型的な無線通信装置
図６および７には、ＷＣＤ４３０を実現するのに有用な２つの典型的な無線通信装置を示す。
【０１０９】
図６では、リピータ電話６３０はアナログまたはディジタル信号受信機６０４から入力信号を受け取るモデム６０２を有し、この受信機６０４は前述の固定減衰器４１６から信号を受け取るように接続されている。典型的なモデムは、クアルコム社（Ｑｕａｌｃｏｍｍ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）で製造される、ＣＤＭＡ電話用の、モデム番号ＭＳＭ３１００，ＭＳＭ５ｘｘｘ（５０５０、５１００、５２００、５５００等）または６ｘｘｘ（６０５０、６１００、６２００、６５００等）などの公知のいくつかの移動局モデム（ＭＳＭ）の１つである。リピータ電話６３０はまたＡＧＣ出力を有し、この出力は一般にＲＣフィルタ６０６を通して送信電力増幅器６０８に導かれる。ＡＧＣ信号はＡＧＣ制御ライン６１０上を転送される。制御ライン６１０は、図６で切断部６１２として示されており、これはリピータ４００に組込むために有用な電話を形成するのに実施されている変更の記号である。ＡＧＣラインは方向を変えて導かれ、前述のように、マイクロコントローラ４３２に転送されるＡＧＣ出力６１６を形成する。一般に、転送回路または増幅器を望ましい最低レベルの出力に設定するために、ＡＧＣ信号に用いる入力はグラウンドレベル点６１４に接続できる。
【０１１０】
なお、マイクロコントローラ４３２はリピータ電話６３０から分離するか、または、リピータ電話の処理能力が十分な容量を有する場合、リピータ電話６３０の一部として内蔵できる。例えば、典型的なＣＤＭＡ無線装置は、高性能な組込みプロセッサおよび一定量の付随メモリまたはプログラム記憶を備える１つまたは複数の集積回路を使用する。例えば、実施形態のいくつかは、組込まれたＡＲＭ型プロセッサ等を含むことができる。このような素子を用いて、マイクロコントローラ４３２に関連する機能を実行し、可変利得増幅器または信号減衰器の動作を制御するための接続または信号出力を提供する。このような理由により、破線６３２を用いて、マイクロコントローラ４３２の機能または動作が使用される通信装置内に組込まれていることを示している。
【０１１１】
図６はまた、呼出し通知を提供するモデム６０２に関連するかまたは組込まれた回路を接続する出力／入力ライン６１８を示す。この呼出し通知は、電話が「鳴っている」ことを示し（呼出しベル一般にはこの用途では有用でないが）、また、電話の接続を「ピックアップ（ｐｉｃｋ−ｕｐ）」または「ハングアップ」するために信号をモデムに提供する。これを選択するための電話ユーザが押す一連のボタンがないため、この入力はマイクロコントローラから提供される。
【０１１２】
さらに、モデム６０２は、ここで述べるコマンドおよび動作に適応するためのコントローラおよび内部メモリを備えることができるが、リピータ電話６３０内に１つまたは複数の別個または追加メモリまたは記憶素子６２０を含むことにより、必要に応じてコマンド、データ、命令等を格納する場所を備えることができる。メモリはすべてのプロセッサ読出し可能な媒体を指し、例えば（ただし、これに限定されない）ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ディスク、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の、プロセッサにより実行される一連の命令を格納する媒体を含む。
【０１１３】
図７には、典型的なスペクトル拡散無線ユーザ端末７００を示しており、この端末はアナログ受信機７０４を用いて、受信、ダウンコンバート、増幅、および受信した信号をディジタル化する。アナログ受信機７０４によるディジタル通信信号出力は、少なくとも１つのディジタルデータ受信機７０６Ａおよび少なくとも１つの探索受信機７０８に転送される。当業者には明らかなように、追加のディジタルデータ受信機７０６Ｂ〜７０６Ｎを用いて、許容できるユニットレベルの複雑性に応じて、所望のレベルの多様な信号を得ることができる。
【０１１４】
少なくとも１つの制御プロセッサ７２０が探索受信機７１８と共にディジタルデータ受信機２１６Ａ〜２１６Ｎに結合され、これにより、多くの機能の中でも特に、基本信号処理、タイミング、電力およびハンドオフ制御または整合を可能にする。制御プロセッサで実行されることの多い別の基本制御機能は、ＣＤＭＡ通信信号波形の処理に用いられるＰＮコードシーケンスまたは直交関数の選択または操作である。制御プロセッサ７２０の信号処理は関連信号強度の決定および様々な関連信号パラメータの計算を含み、これらには、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）７１４などの追加または別個の回路の使用を含む。
【０１１５】
ディジタルデータ受信機７０６Ａ〜７０６Ｎの出力は、加入者ユニット内のディジタルベースバンド回路７１２結合される。ユーザのディジタルベースバンド回路７１２は通常、処理および表示素子を用いてユーザ端末との間で情報を転送する。前記素子には、例えば一時的または長期間ディジタルメモリのような信号またはデータ記憶素子、および、表示スクリーン、スピーカ、キーパッド端末、およびハンドセットが挙げられる。この用途においては、現地サービスを除いて、これら素子は必ずしも必要ではない。Ａ／Ｄ素子、ボコーダ（ｖｏｃｏｄｅｒ）および他の音声、および当技術分野で公知の素子を用いる、端末ベースバンド回路部分からのすべてのアナログ信号処理素子も含まれる。多様な信号処理を利用する場合、ユーザディジタルベースバンド回路７１２は多様な結合器および復号器を備えることができる。これら素子の一部は、制御プロセッサ７１０の制御の下で、またはこれと通信して、作動することもできる。
【０１１６】
さらに、ベースバンド回路７１２は一般に、ここで述べるコマンドおよび動作に適応するメモリを含むが、１つまたは複数の別個または追加メモリまたは格納素子７２２（前述の説明のような）を、リピータ電話７００内に含むことにより、必要に応じてコマンド、データ、命令等を格納する場所を提供することができる。
【０１１７】
音声または他のデータが、加入者ユニットで発生する出力メッセージまたは通信信号として生成される場合、ユーザのディジタルベースバンド回路７１２は、送信する所望のデータを受信、格納、処理、および生成するのに用いられる。この用途では、このようなデータは最少であり、単に、通信リンクを確立するかまたは検出された信号強度を表わすために使用される。ベースバンド回路７１２はこのデータを、制御プロセッサ７１０の制御の下で作動する送信モジュール７１６に提供する。この制御プロセッサ７１０は、最終送信のためのアナログ送信電力増幅器７３０に出力電力制御信号を提供するディジタル送信電力コントローラ７１８に接続される出力を有する。受信された通信信号あるいは１つまたは複数の共有資源信号の測定された信号強度に関する情報は、当分野で公知の様々な方法を用いて、例えば情報をベースバンド回路７１２で生成された別のメッセージに添付して、基地局に送信できる。別の方法では、情報は、制御プロセッサ７１０の制御により、所定の制御ビットとして挿入できる。
【０１１８】
アナログ受信機７０４は受信された信号の電力またエネルギーを表わす出力を提供できる。あるいは、受信された信号強度表示素子７１４は、アナログ受信機７０４の出力をサンプリングし、当分野で公知の処理を実行することによりこの値を決定できる。通常使用では、この情報を、送信電力増幅器７２０または送信電力コントローラ７１８が直接利用して、送信信号の電力を調整できる。この情報を、制御コントローラ７１０が利用して、これら別の素子に対するＡＧＣ制御信号を生成することもできる。
【０１１９】
ディジタル受信機７０６Ａ〜Ｎおよび探索受信機７０８を信号相関素子で構成して、特定信号の復調および追跡をする。探索受信機７０８を用いてパイロット信号の探索を行い、一方、ディジタル受信機７０６Ａ〜Ｎを用いて、検出されるパイロット信号に関連する別の信号（トラヒック）を復調する。このように、これらユニットの出力を監視することにより、パイロット信号または他の共有資源信号のエネルギーを決定できる。したがって、これは、信号強度表示素子７１４または制御プロセッサ７１０のいずれかを用いても達成される。
【０１２０】
図４および５で前に示したものと同様に、図６および７に示したＷＣＤは、複雑な「電話」と異なり、単一の制御モジュールまたはデバイスの一部を形成できる。この場合、前述のように、このデバイスは、一定の電力範囲または振幅およびタイミング内の信号を受け取るように設計でき、それにより減衰器４１６または４２６の一方または両方を使用する必要がなくなる。
【０１２１】
本発明において、ＢＴＳから信号を受信し、これら信号上でまたはこの信号に応答して作動し、適正な電力コマンドまたは信号を生成または使用できる。これら信号には、組込まれるＷＣＤの動作に不可欠の電力アップ／ダウンコマンドを含む。ＷＣＤ４３０で実行されるこの電力制御機能を除いては、別の信号を処理するための多くの素子、例えばスクリーン表示装置、呼出し音、音楽、ビデオ等はこの機能に必要とされない。さらに、少数の複雑な素子を利用する方法でＷＣＤ４３０を設計する場合、ＷＣＤで使用されるプロセッサまたはコントローラは、ＷＣＤ４３０およびマイクロコントローラ４３２の両方に機能を実行するために、十分なまたは過大な能力または処理サイクルを有するようになり、これはコストおよび複雑性を低減させるのに有効である。さらに、別の動作に関連する情報を格納するのに用いられるメモリおよび他の素子を、電力制御機能を処理することから解放することもできる。
【０１２２】
ＩＸ．電力制御式リピータの動作分析
ＢＴＳカバレージエリア内のリピータを、一定の負荷状態で、妨害電波のない状態で使用すると、遠隔局の逆方向リンクＥｂ／Ｎｏ式は、完全な電制御の下で、以下のようになる。
【数１９】
2006505146.tif 000022
【０１２３】
式中、Ｓは遠隔局の受信信号電力であり、Ｍはユーザ数、νは音声有効係数、ｉは他のセクタからの妨害率である。
【０１２４】
ＳＲが組込みＷＣＤの送信電力と定義される場合、電力制御式リピータに組込まれたＷＣＤのＥｂ／Ｎｏは以下のようになる。
【数２０】
2006505146.tif 000023
【０１２５】
リピータ熱雑音プッシュＰｔｈｅｒｍａｌの項内ではこれは、以下になる。
【数２１】
2006505146.tif 000024
【０１２６】
逆方向リンク利得（図４のＧ３、Ｇ４）のγの変動により、ＢＴＳ−リピータリンク利得およびＢＴＳでのリピータ熱雑音寄与の両方は、同様にγにより変動するようになる。逆方向リンクの閉ループ電力制御が、式２０と同一Ｅｂ／Ｎｏを得るために、組込みＷＣＤの送信電力のαの変化を要求する場合、以下の式になる。
【数２２】
2006505146.tif 000025
【０１２７】
上の式から、ＢＴＳにおけるリピータ熱雑音プッシュの変化は、リピータ逆方向リンク利得の変動に一致するといえる。さらに詳細には、ρをＢＴＳにおけるリピータ熱雑音プッシュの変化とすると、以下のようになる。
【数２３】
2006505146.tif 000026
【数２４】
2006505146.tif 000027
【数２５】
2006505146.tif 000028
【０１２８】
上記を置き換えると、以下が得られる：
【数２６】
2006505146.tif 000029
【０１２９】
式２６から、完全な電力制御状態における前の式と同一Ｅｂ／Ｎｏを得るには、αγ＝ρであることは明らかである。したがって以下のようになる。
【数２７】
2006505146.tif 000030
【０１３０】
式２７から、ＢＴＳにおける基準リピータ熱雑音プッシュを仮定すると、組込みＷＣＤの送信電力の変化からリピータ逆方向リンク利得の変化を予測して、相殺でき、したがって、ＢＴＳにおける基準リピータ熱雑音プッシュをほぼ一定に維持できる。ＢＴＳにおける基準リピータ熱雑音プッシュのαとγの関係、図１０で１、２、および３ｄＢのプッシュ値を用いて、ライン１００２、１００４、および１００６でそれぞれ示される。
【０１３１】
Ｘ．電力制御式リピータの設計
リピータが使用する通信システムの公知の形態およびパラメータを利用して、与えられたシステムについて電力制御式リピータを設計する場合、いくつかの特定の問題点がある。これらはリピータの順方向リンク電力増幅器出力、リピータ利得、順方向リンク上の利得の分布、逆方向リンク上の利得の分布、リピータの基準雑音係数、および組込み無線通信装置の利得分布に関係する。
【０１３２】
１．順方向リンク電力増幅器出力
順方向リンク電力増幅器出力についての設計パラメータは主として、所望の地理的カバレージまたはサービスエリアの大きさで決定される。この出力は一般に、最大平均電力ＷＲで表わされる。ただし、リピータの順方向リンク上の瞬時電力はＷＲよりかなり大きいため、実施形態では、順方向リンク電力増幅器出力性能を、リピータの最大瞬間電力と同じ程度の出力に選択または設定する。厳密には必要とされないが、これは飽和を避ける必要があり、最大瞬間電力は、ＣＤＭＡネットワークの最大平均電力をピーク対平均の比で割った値に関係する。
【０１３３】
２．リピータ利得
リピータの利得の計算では、順方向リンク利得ＧＦおよび逆方向リンク利得ＧＲはほぼ等しいと仮定する。ＢＴＳ−リピータリンク利得ＧＴは単に、目標の順方向リンク電力増幅器出力ＷＲとＢＴＳの電力増幅器出力ＷＢ（一般に２５Ｗ）との比である。
【０１３４】
リピータの利得ＧＲを算出するために、ＧＴをリピータのドナーアンテナの利得Ｇｄ、ピータのドナーアンテナと基地局アンテナの間の対象経路の損失Ｌｐ、および基地局アンテナのアンテナ利得Ｇａで割る。したがって、ＧＲは以下の式で表わされる。
【数２８】
2006505146.tif 000031
【０１３５】
３．リピータ順方向リンク上の利得の分布
図４から、電力制御式リピータの順方向リンク利得（ｄＢ）は、次のように分解できる。
【数２９】
2006505146.tif 000032
【０１３６】
増幅器４０６について値Ｇ１、組込みＷＣＤに対して順方向リンクカプラ（４０８）、および組込みＷＣＤについて順方向リンク減衰器（４２６）を選択すると、組込みＷＣＤが適正量の順方向リンクオーバヘッドチャネル電力（パイロット、ページング、およびＣＤＭＡシステムの同期化などの信号による利用のため）を受信することが重要であり、これを達成するための最低必要条件は一般に、ＣＤＭＡ方式通信システムでは−８５ｄＢｍのオーダーである。他の方式のシステムまたはプロトコルは異なる値を有することができる。
【０１３７】
４．逆方向リンク上のリピータ利得の分布
順方向リンク利得および逆方向リンク利得が基本的に同一（または関係を維持するのに十分）であることは、安全な仮定であるため、電力制御しきいリピータの逆方向リンク利得の同様にＧＲであり、図４から、ｄＢで表わして、以下のように分解できることが分かる。
【数３０】
2006505146.tif 000033
【０１３８】
上の式から、ＷＣＤ４３０は増幅器４２２の値Ｇ４を調整して、ＢＴＳにおけるリピータ熱雑音プッシュをほぼ一定に維持するよう作動する。理論的に、Ｇ４を変化させることは、リピータの基準雑音係数ＦＲを変化させることになる。ただし、安全な仮定としてＦＲが一定と仮定でき、また増幅器４２０に十分な利得（Ｇ３）を割り当てることにより、ＦＲを基本的に一定とできる。
【０１３９】
特に、Ｇ４の予測される変化（ＷＣＤにつき）および増幅器４２２（Ｇ４）の予測される雑音係数から、ＦＲの変化が特定の所定の量より小さい変化であるためには、利得Ｇ３の値がどの程度の大きさのｄＢで基準Ｇ４値を超えるかにより計算できる。例えば、Ｇ４が１０ｄＢの変化する予測される場合、Ｇ４の予測される変化から、ＦＲの変化が１％未満の変化であるためには、Ｇ３は基準Ｇ４を約４０ｄＢ超えると結論される。このとき、以下の制約がある。
【数３１】
2006505146.tif 000034
【０１４０】
これはＧＲの式が、ｄＢで表わして、以下の式になることを意味する。
【数３２】
2006505146.tif 000035
【０１４１】
したがって、利得Ｇ４の値が決定されると、利得（Ｇ４）の変化の別の値に注意して、利得Ｇ３は式３１から得ることができる。または必要に応じて、どの程度の大きさで１つの利得が与えられた変化パーセント（ＦＲ）の別の値（Ｇ３、Ｇ４）を超える必要があるかが使用される。
【０１４２】
５．リピータの基準雑音係数
リピータの基準雑音係数ＦＲは開ループターンアラウンド定数ｋで決まる制約から導くことができる。ＣＤＭＡ通信システムでは、開ループターンアラウンド定数ｋは、公知の理由のため無線通信装置における「配線」であり、それの最初の３項は以下のようになる。
【０１４３】
ｋ＝（ｐｔ）Ｃ−１３４＋（ＮＦ）Ｃ＋．．．．
ここで、
（ｐｔ）Ｃ＝１０ｌｏｇ１０（ＷＢ）＝最大ＢＴＳ電力増幅器出力（ｄＢｍ）
および
（ＮＦ）Ｃ＝１０ｌｏｇ１０（ＦＢ）＝ＢＴＳ雑音指数（ｄＢ）
リピータカバレージエリア内の遠隔局に対しては、（ｐｔ）ｃは、リピータの順方向リンク電力増幅器出力１０ｌｏｇ１０（ＷＲ）となる。さらに、（ＮＦ）Ｃはリピータの実効雑音指数を意味する。ただし、ｋは遠隔局内の「配線」であるため、（ＮＦ）ｃを（ｐｔ）Ｃの変化を相殺するように設定できる。さらに詳細には、リピータカバレージエリア内の遠隔局に対しては、代わりに、以下の式の（ＮＦ）Ｃｒｅｐｅａｔｅｒを有する。
【数３３】
2006505146.tif 000036
【０１４４】
したがって、「配線」開ループターンアラウンド定数ｋ、リピータカバレージエリア内の遠隔局の検知から有効に維持するために、リピータの実効雑音係数の目標を決定することを考慮する。
【数３４】
2006505146.tif 000037
【０１４５】
これは、以下の式になる。
【数３５】
2006505146.tif 000038
【０１４６】
ＢＴＳ−リピータ利得（ＧＴ）はリピータ順方向リンク電力増幅器出力とＢＴＳ電力増幅器出力の比に設定されるため、以下のようになる。
【数３６】
2006505146.tif 000039
【０１４７】
これらの関係を見ると、式３３の条件に正確に適合できないように見えるが、これらは、以下の場合には、所望の値に近いリピータ実効雑音係数を確立できる。
【数３７】
2006505146.tif 000040
【０１４８】
６．組込みＷＣＤの利得の分布
組込みＷＣＤについては、リピータ内のこの組込みＷＣＤの順方向リンク経路の利得は、リピータ内のそれの逆方向リンク経路の利得に等しくなければならない。特に、組込みＷＣＤ４３０の逆方向リンク減衰器（４２６）、ＡＴＴ２は以下にように設定される必要がある。
【数３８】
2006505146.tif 000041
【０１４９】
ＸＩ．電力制御式リピータの設置
電力制御式リピータの設置は図８に示されており、従来のリピータに類似しているが、追加のステップを１つだけ含む。この追加ステップは組込みＷＣＤ上に呼出しを出し、基準送信電力を確立して、ＢＴＳにおけるリピータの基準熱雑音寄与に調和させることである。一方、図８に示すように、電力制御式リピータを設置するには、最初にステップ８００で、所望のサービスエリア内に物理的に配置し、位置決定する。次にステップ８０２でリピータの順方向リンク利得を調整して、目標の順方向リンク電力増幅器出力を達成し、ステップ８０４でリピータまたはＢＴＳの逆方向リンク利得を調整して、順方向リンクと逆方向リンクの平衡を取る。次にステップ８０６で組込みＷＣＤの基準送信電力を確立する。ステップ８０８で設置工程が完了するが、ステプ８１０でＢＴＳに対し周期的に「呼出し」を出して、経路特性等に変化に基づいてリピータ設定を更新する。
【０１５０】
１．順方向リンク電力増幅器出力を設定する
先に述べたように、目標のリピータ順方向リンク電力増幅器出力ＷＲは所望のカバレージエリアの大きさにより決まる。ＷＲに一致させるには、増幅器４０６の利得Ｇ１は、適正な順方向リンクのオーバーヘッドチャネル電力を組込みＷＣＤに提供するように選択されているため、図４の増幅器４１０のＧ２の値を調整する。
【０１５１】
２．順方向リンクと逆方向リンクを平衡させる
設定された電力制御式リピータの順方向リンク利得を用いて、次のステップで、ＢＴＳおよびリピータカバレージエリア両方内の順方向リンクと逆方向リンクを平衡させる。リピータの逆方向リンク利得を調整すると、ＢＴＳカバレージエリアの順方向リンクおよび逆方向リンクを不平衡状態のままに残すため、ＢＴＳの逆方向リンク利得を調整して、この作業を完成させる。
【０１５２】
ただし、ＢＴＳの逆方向リンク利得の調整が一般に可能でない場合、Ｇ４の値においてリピータの逆方向リンク利得を最大に維持する必要があることから、図４の増幅器４１０の利得Ｇ３の値を調整してリンクの平衡を得ることができる。
【０１５３】
順方向リンクおよび逆方向リンクの平衡を取ると、ＢＴＳにおけるリピータの基準熱雑音プッシュも同様に設定される。
【０１５４】
３．組込まれた加入者ユニットの基準送信電力を確立する
先のセクションから、順方向リンクおよび逆方向リンクの平衡を取った後、ＢＴＳにおけるリピータの基準熱雑音プッシュが設定される。所定の基準プッシュを用いて、設置の最終ステップでは、組込み電話またはＷＣＤ上に呼出しを出し、基準送信電力を確立して、基準プッシュを整合させる。
【０１５５】
設置後、周期的呼出しを組込みＷＣＤ上に出し、リピータの逆方向リンク利得の変化を検出、予測、および相殺できる。
【０１５６】
ＸＩＩ．多重周波数リピータ
前述の実施形態は電力制御式リピータを利用して、リピータとまたはそれを通して通信する基地局の低雑音レベルを達成するが、追加の利点は、多重周波数リピータを利用することにより実現できる。すなわち、リピータは２つまたはそれ以上の周波数ｆ１およびｆ２で通信可能になる。
【０１５７】
前述の説明では、基地局とリピータ間で転送される信号について単一中心周波数ｆ１を使用した。この周波数はリピータと遠隔局の間で信号を転送するのに用いられる周波数と同一である。すなわち、順方向および逆方向リンクを別個のチャネルに分割することを除いて、遠隔局の構成は、基地局と通信するのに使用する周波数と同一周波数でリピータと対話または通信するように構成される。
【０１５８】
これは、リピータを一般的に構成する方法であり、遠隔局が移動してセルまたはセクタに入りおよびそこから出る場合、および適宜基地局と（リピータではない）通信する場合に意味を持つ。遠隔局での動作をほぼ一定に維持して、基地局およびリピータが通信を処理するのに追加の複雑性を必要としないようにすることが望ましい。さらに、通信装置が、それらに追加されるのと同様な過度の変更または複雑性を伴わずに適応できることを確認する必要がある。
【０１５９】
ただし、リピータが第２周波数ｆ２で遠隔局または基地局のどちらかと通信する場合、通信システムは、リピータにより操作される遠隔局として改良された負荷または追加容量を得ることができるか、またはリピータ自体がＢＴＳおよび遠隔局に対し小さい妨害しか与えない。
【０１６０】
リピータと基地局とのリンクについて、リピータと遠隔局とのリンク（ｆ１）と異なる周波数（ｆ２）を使用するリピータ構造を選択することにより、組込みＷＣＤは第２周波数ｆ２で作動でき、一方、ＷＣＤについての電力制御コマンドにより、ｆ１およびｆ２利得段の両方は電力制御を満足するように、それぞれの利得を変更できる。代替方法では、電力制御調整の構成は、ｆ１またはｆ２だけの信号、あるいはこの２つの周波数の特定の組合せを用いて、ＷＣＤがすべての利得制御を実現するように構成できる。
【０１６１】
別の実施形態では、通信システムが複数の周波数を使用して容量および負荷を増加する場合、リピータは広帯域特性にでき、複数周波数を基地局から遠隔局に通過させ、遠隔局から複数周波数（チャネル）を受信し、これらを基地局に送り返す。この構成では、リピータ内のＷＣＤの電力制御コマンドはチャネルの１つから得ることができ、このチャネルが全チャネルの利得を同様に変更可能にするか、またはＷＣＤが異なるチャネル上で呼出しに入り、これらチャネル上で電力制御コマンドを処理して、全チャネルの利得を同様に変更可能にするか、またはＷＣＤが異なるチャネル上で呼出しに入り、これらチャネルについてだけ利得変更を可能にする。
【０１６２】
ＸＩＩＩ．複数リピータ
本発明が通信システムの通信範囲を有利に拡大できる別の方法は、複数のリピータまたはリピータチェインを使用して、相互に通信することによる。すなわち、１つのリピータは基地局との間で通信するかまたは通信リンクを確立するが、追加のリピータは第１リピータとの通信リンクを確立し、遠隔局も同様である。図９は、相互に通信する複数リピータを使用している、通信システムの構成を示す。
【０１６３】
図９に示すように、この概念を拡大して、１つのリピータが１つまたは複数のリピータにサービスを提供し、基地局の通信範囲の外側または追加資源を必要とする不規則な形状を有する、広いカバレージエリアに対応することができる。これは、１つまたは複数のリピータ９０４、９０６、および９０８（これらリピータのそれぞれはサービスエリア９１４、９１６、９１８を有する）と通信するサービスエリア９１０を有するリピータ９０２として機能して、複雑な形状のカバレージまたは大きいカバレージエリアを実現する。
【０１６４】
代替方法では、一連のリピータを「１本の直線」または直線状にして使用し、それぞれが隣と通信して、長距離に渡りカバレージを拡大する。しかしこの方法は相互通信を、１次元（幅）に狭く制限する可能性がある。図９において、これはリピータ９０６と通信するリピータ９０２として示され、このリピータ９０６はそれのサービスエリア９１６を通してリピータ９２０と通信し、このリピータ９２０はサービスエリア９３０内のリピータ９２２と通信し、このリピータ９２２はサービスエリア９３２によりリピータ９２４と通信し、以下同様になる。この後者の方法を利用して、長くて狭い伝送通路周辺の要求、例えば、少なくとも一定のピーク期間通信トラヒックが集中する傾向にある場合の要求、あるいは遠隔または地方エリアにおける要求に、周辺の利用の少ないエリアをカバーすることを試みることなく、効果的に対応できる。
【０１６５】
ただし、リピータ９２６およびサービスエリア９３４に示されるように、リピータの線を再度拡大するには、必要に応じて、２つまたはそれ以上のリピータを同時にサービスする（その線に沿って１つだけでなく）ことにより、達成できる。代替方法では、リピータの別の線を別の方向に分岐させる。したがって、カバレージを望まないか、あるいはカバレージが困難または不可能なエリアが無くなると、サービスエリアは拡大するか、または変更される。
【０１６６】
この方法を利用して、チェインの最後のリピータがそれの基地局と通信して、特定の制御またはタイミング情報をそれらの間で転送できるようにすることにより、一定の距離離れた２つの基地局をリンクでき、一方で、リピータはそれらが配置された場所近傍の通信要求にも対応できる。この方法はまた、この方法を前述の多重周波数割当て方式と組み合わせることにより、リピータチェインまたはエリアに沿って１つまた複数の点の周波数を変更して、他の妨害への要求またはパターン発生または要望に合わせて、対処することができる。遠隔局に向けられる通信信号は、１つの周波数で生成されるかまたはその周波数で作動されるそれぞれの信号を有することができ、一方、組込みＷＣＤは、使用されるリピータの数に応じて、第２周波数、または第３、第４周波数等で作動する信号を使用できる。
【０１６７】
いずれの場合でも、これら複数リピータ構成については、本発明の実施形態により、各リピータを、必要に応じて、電力制御式または非制御式にできる。電力制御式リピータは組み込みＷＣＤを利用し、信号を１つのリピータから次のリピータに転送して、前述のように、電力を調整する。
【０１６８】
ＸＩＶ．結論
前述の実施形態の説明により、当業者は本発明を製作または利用できることが可能になる。本発明を発明の実施形態を参照して示しおよび説明してきたが、当業者には、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、形態または細部に各種の変更を加えるのが可能であることは理解されるであろう。
【０１６９】
本発明は、上に、特定の機能の性能を示す機能構成要素とそれらの関係を用いて説明してきた。これら機能構成要素の境界はここでは、説明の便宜上、任意に定義してきた。特定の機能およびそれらの関係が適正に実行される限り、別の境界を定義することもできる。したがって、あらゆるこのような境界は、本発明の特許請求の範囲および精神内にある。当業者には、これら機能構成要素は個別部品、特定用途向け集積回路、適正なソフトウェアを実行するプロセッサ、およびその他またはそれらの多くの組合せにより実現できることは認識されるであろう。したがって、本発明の広さと範囲は、前述の説明の典型的な実施形態のいずれによっても限定されず、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物によってのみ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】いくつかの基地局およびリピータを利用する典型的な無線通信システムを示す図。
【図２】リピータ設計の単純化された高レベル図を示す図。
【図３】図１のリピータの同等機能のモデルを示す図。
【図４】本発明を用いる高レベルリピータ設計を示す図。
【図５】本発明を用いる別の高レベルリピータ設計を示す図。
【図６】組込み無線通信装置の１つのタイプを示す図。
【図７】組込み無線通信装置の別のタイプを示す図。
【図８】電力制御式リピータを配置し、作動する工程を示す図。
【図９】様々な区域のカバレージを実現するための、複数の電力制御式リピータの別の用途を示す図。
【図１０】異なるプッシュレートに対するアルファ対ベータのブラフ表示を示す図。
【符号の説明】
【０１７１】
１００…無線通信システム、１０２…制御局、１０４Ａ〜１０４Ｃ…基地局、１０６Ａ〜１０６Ｃ…無線通信装置（遠隔局）、１０８Ａ〜１０８Ｃ…サービスエリア、２００…リピータ、２０２…ドナーアンテナ、２０４…デュプレクサ、２０６…増幅器、２０８…第２デュプレクサ、２１２…カバレージアンテナ。
【図１】
2006505146.tif 000042
【図２】
2006505146.tif 000043
【図３】
2006505146.tif 000044
【図４】
2006505146.tif 000045
【図５】
2006505146.tif 000046
【図６】
2006505146.tif 000047
【図７】
2006505146.tif 000048
【図８】
2006505146.tif 000049
【図９】
2006505146.tif 000050
【図１０】
2006505146.tif 000051
【国際調査報告】
2006505146.tif 000052
2006505146.tif 000053
2006505146.tif 000054
2006505146.tif 000055
2006505146.tif 000056