(57)【要約】ＴＤＤシステムにおいて、ＢＳのＡＧＣに適用可能なリライアブルな初期化スキームは、ＳＩＲ、拡散率、その他のパラメータなどの特定の情報が利用可能かどうかに応じてさまざまな形態でインプリメントされる。１つまたは複数のタイムスロットに対する可変ゲインアンプの初期コントロールワードのより正確な推定がインプリメントされる。このスキームは、ＴＤＤシステムのタイムスロット毎にＡＧＣ初期化に適用可能であるが、これに限定されず、他の伝送システムにも適用可能である。
2006523413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＧＣ（automatic gain controller）を含むワイヤレス通信システムにおいて、前記ＡＧＣにおいて初期タイムスロットゲインを推定し制御する方法であって、
（ａ）ｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットにおいて、可変ゲインアンプの前段に初期入力信号を入力するステップと、
（ｂ）コントロールワードｗｌ［ｋ−１，ｊ］を、（ｋ−１）番目のフレームのｊ番目のタイムスロットの終わりに、前記可変ゲインアンプに供給するステップと、
（ｃ）前記フレームｋ−１の前記タイムスロットｊの電力測定結果に基づき、
（ｉ）受信タイムスロットから消失する符号信号の電力を除去し、
（ｉｉ）前記受信タイムスロットにおいて到着する新しい符号信号の電力を追加して、
前記初期入力電力を推定するステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１において、前記ＡＧＣは、ＢＳ（base station）に位置していることを特徴とする方法。
【請求項３】
特定の符号関係情報へのアクセス機能を持たないワイヤレス通信システムであって、ＡＤＣ（analog-to-digital）と通信する少なくとも１つの可変ゲインアンプを有するＡＧＣ（automatic gain controller）を含むワイヤレス通信システムにおいて、前記可変ゲインアンプのゲインを制御する方法であって、
ｋ−１番目のフレームのｊ番目のタイムスロットの終わりにおいて、コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］を前記可変ゲインアンプに供給するステップであって、
【数１】
2006523413.tif 000026
であり、Ｐｒｅｆは、前記ＡＤＣの所望の出力電力であり、ＧＡＤＣは、前記ＡＤＣの電力ゲインであり、
【数２】
2006523413.tif 000027
は、ｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットに対する前記可変ゲインアンプの前段の前記初期入力信号電力であり、ｗ０［ｋ，ｊ］は、前記ｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットに対する前記初期コントロールワードであり、１０ｂｗ＋ａは、前記可変ゲインアンプのモデルである、ステップを備えたことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３において、前記ＡＧＣは、ＢＳに位置していることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３において、前記特定の符号関係情報は、どの既存の符号が次のタイムスロットにおいて最早出現しないかを示すことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３において、前記特定の符号関係情報は、新しく到着した符号の信号ファクタの実際の値を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３において、前記特定の符号関係情報は、新しく到着した符号の拡散率を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
特定の符号関係情報へのアクセス機能を持たないワイヤレス通信システムであって、ＡＤＣ（analog-to-digital）に結合された少なくとも１つの可変ゲインアンプを有するＡＧＣ（automatic gain controller）を含むワイヤレス通信システムにおいて、前記可変ゲインアンプのゲインを制御する方法であって、
（１）前記受信タイムスロットから消失する信号の電力を除去するステップと、
（２）前記受信タイムスロットにおいて到着する前記新しい信号の電力を追加して、ｋ−１番目のフレームのｊ番目のタイムスロットにおける電力測定結果に基づき、前記可変ゲインアンプへの前記初期入力電力を推定するステップを備えたことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８において、前記ＡＧＣは、ＢＳ（base station）に位置していることを特徴とする方法。
【請求項１０】
ワイヤレス通信システムに配置されたＡＧＣ（automatic gain controller）であって、前記ＡＧＣのうちの初期タイムスロットゲインを推定し、制御し、
（ａ）少なくとも１つの可変ゲインアンプと、
（ｂ）前記可変ゲインアンプに結合したＡＤＣ（analog-to-digital）と、
（ａ）ｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットにおいて、前記可変ゲインアンプの前段に初期入力信号を入力する手段と、
（ｄ）コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］を前記可変ゲインアンプに供給する手段と、
（ｅ）ｋ−１番目のフレームのｊ番目のタイムスロットにおける電力測定結果に基づき、
（ｉ）前記受信タイムスロットから消失する符号信号の電力を除去し、
（ｉｉ）前記受信タイムスロットにおいて到着する新しい符号信号の電力を追加して、
前記初期入力電力を推定する手段と、
を備えたことを特徴とするＡＧＣ。
【請求項１１】
請求項１０において、前記コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］を供給する手段は、
（ｄ１）初期値発生器と、
（ｄ２）ｊ番目のタイムスロットを前記初期値発生器に出力するスロットクロックと、
（ｄ３）ｋ番目のフレームを前記初期値発生器に出力するフレームクロックと、
（ｄ４）前記初期値発生器と前記可変ゲインアンプとの間に結合したアキュムレータであって、前記初期値発生器から前記コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］を受信し、前記コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］を前記可変ゲインアンプに供給するアキュムレータと、を備えたことを特徴とするＡＧＣ。
【請求項１２】
請求項１１において、前記初期値発生器は、システム情報及び測定情報を受信することを特徴とするＡＧＣ。
【請求項１３】
請求項１０において、前記ＡＧＣは、ＢＳ（base station）に位置していることを特徴とするＡＧＣ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス通信システムにおいて使用されるＡＧＣ（automatic gain controller）に関するものである。特に、本発明は、ＢＳ（base station）ＡＧＣにおいて初期タイムスロットゲイン制御信号を推定し制御するためのリライアブル（reliable）な初期化スキームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどのワイヤレス通信システムにおいては、有用な情報を一連のデジタルプロセスによってリカバーできるようにするため、受信機のベースバンド信号はアナログ形式からデジタル形式に変換される必要がある。この変換を行う共通のデバイスが、ＡＤＣ（analog-to-digital）である。このＡＤＣの出力ビット数が指定されたとき、仮に入力信号の電力が大きすぎた場合には、ＡＤＣの出力は飽和することがある。他方、仮に入力信号の電力が小さすぎた場合には、入力信号を大幅に量子化することができる。両方の場合において、受信側でリカバーすべき情報が失われることがある。この問題を解決する共通のアプローチは、このＡＤＣの入力信号を所望のレベルに維持するようにするため、ゲインを動的に可変できる可変ゲインアンプをＡＤＣの前段に設けることである。
【０００３】
可変ゲインは、ＡＧＣ１００とも呼ばれる閉ループメカニズムであって、図１に示されているような閉ループメカニズムを使用して、制御されるのが、典型的である。ＡＧＣ１００には、２つの可変ゲインアンプ１０５Ａ及び１０５Ｂと、２つのＡＤＣ１１０Ａ及び１１０Ｂと、デジタル信号電力推定器（digital signal power estimator）１１５と、電力比較器（power comparator）１２０と、アキュムレータ１２５とが、含まれる。仮に可変ゲインアンプがアナログ信号により制御される場合には、ＤＡＣ（digital-to-analog converter）（図示せず）を、アキュムレータ１２５と、可変ゲインアンプ１０５Ａ及び１０５Ｂとの間に挿入でき、あるいは、ＤＡＣを、増幅器１０５Ａ及び１０５Ｂに組み込むことができる。
【０００４】
可変ゲインアンプ１０５Ａ及び１０５Ｂは、同相信号Ｉ及び直交ベースバンド信号Ｑを増幅または減衰する。信号Ｉは、可変ゲインアンプ１０５Ａの入力端子１３０を介して受信され、信号Ｑは、可変ゲインアンプ１０５Ｂの入力端子１３５を介して受信される。ＡＤＣ１１０Ａ、１１０Ｂは、増幅または減衰されたアナログ信号を変換し、それらの信号をデジタル形式に変換する。
【０００５】
図１を参照するに、デジタル信号電力推定器１１５は、デジタル信号電力推定器１１５の出力端子からのデジタル信号のトータルの電力を推定する。比較器１２０は、デジタル信号電力推定器１１５から出力された推定されたデジタル信号入力電力１４０と基準電力値Ｐｒｅｆ１４５とを比較し、推定された入力信号電力１４０と基準電力値Ｐｒｅｆ１４５との差を表す誤差信号１５０を生成する。そして、アキュムレータ１２５により、誤差信号１５０がアキュムレートされる。アキュムレータ１２５は、可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂのゲインを制御するために使用されるコントロールワードｗを持つゲイン制御信号１５５を、出力する。ゲイン制御信号１５５は、時間の経過とともにアキュムレートされる電力誤差（power errors）だけでなく、アキュムレータ１２５の初期値にも依存する。
【０００６】
多くの慣用のデジタル通信システムにおいては、ＡＧＣの入力信号は、連続する滑らかな信号波形である。入力信号の電力変動は、通常、チャネルフェーディングまたは電力制御によるものであるから、このような電力変動は、ＡＧＣループのダイナミックス（dynamics）に対して緩慢である。この条件の下では、ＡＧＣループは中断することなく連続的に動作するから、アキュムレータの初期値は重要でない。
【０００７】
ＴＤＤ（time division duplex）技術を使用するデジタル通信システムでは、図２に示されているように、受信電力の各スロットにおける変動が潜在的に大きい。このスロットごとの電力変動は、主に、次の点、すなわち、ＴＤＤ技術を使用するシステムが、異なる符号とともに拡散され時間の経過とともに各タイムスロットにおいて重ね合わされるデータバースの数を柔軟に変更することができる点による。この電力変動のため、ＡＧＣ１００は、ＡＤＣ１１０Ａ、１１０Ｂの前段で、ゲインを急速に正しく設定できる必要がある。そうでなければ、タイムスロットの始まりにおけるデータは、飽和により、あるいは厳格な量子化のいずれかにより、失われる可能性がある。この要件を満たすには、アキュムレータ１２５は、各タイムスロットの始めにおいて可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂに初期ゲイン制御信号が供給されるように、正確な初期値で再起動されなければならない。可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂの初期ゲイン値は、アキュムレータ１２５により供給される初期値に直接依存する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで必要なものは、ＢＳで利用できる情報のレベルに基づき、ＢＳの各アップリンクタイムスロットの始めにおいて、アキュムレータ１２５の初期値を正確に決定する方法及び装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＡＧＣで利用できるリライアブルな初期化スキームを提供する。このスキームは、ＳＩＲ（signal-to-interference）、拡散率その他のパラメータの特定の情報が利用可能かどうかに応じてさまざまな形態でインプリメントすることができる。
【００１０】
本発明は、ＡＧＣ（automatic gain controller）を含むワイヤレス通信システムにインプリメントされるのが好ましい。初期タイムスロットゲイン制御信号は、ｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットにおいて、可変ゲインアンプの前段に初期入力信号を入力することにより推定され制御される。コントロールワードｗｌ［ｋ−１，ｊ］は、（ｋ−１）番目のフレームのｊ番目のタイムスロットの終わりにおいて、可変ゲインアンプに供給される。初期入力電力は、受信タイムスロットから消失する符号信号の電力を除去し、受信タイムスロットにおいて、到着する新しい符号信号の電力を加えることにより、ｋ−１番目のフレームのj番目のタイムスロットの電力測定結果に基づいて、推定される。
【００１１】
本発明の内容は、一例である好ましい実施の形態の以下の説明からさらに詳しく理解することができ、添付の図面を参照して理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を、図面を参照して説明する。本明細書において、類似の番号は類似の要素を示す。以下の説明は、異なるレベルの仮定に関して、このような情報を使用して初期電力制御信号を推定するアルゴリズムを提示する。
【００１３】
以下の説明は、特に、ＴＤＤ及びＴＤＳ  ＣＤＭＡ（time division synchronous code-division multiple access）に適用可能であるが、広義の本発明は、他の伝送システムにも適用可能であるが、これに限定されるものではない、ことに留意されたい。
【００１４】
以下、ＷＴＲＵ（wireless transmit/receive unit）には、ＵＥ（user equipment）、モバイルステーション、固定又はモバイルサブスクライバユニット、ポケットベル、その他のワイヤレス環境で動作できるタイプのデバイスが含まれるが、これらに限定されるものではない。以下においては、ＢＳには、ＢＳ、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント、またはワイヤレス環境のその他のインタフェースデバイスが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
図３は、本発明に従って動作するＡＧＣ３００を示す。ＡＧＣ３００は、ＡＧＣ１００に類似のものであるが、ＡＧＣ３００には、スロットクロック３０５、フレームクロック３１０、及び初期値発生器３１５が含まれる。スロットクロック３０５はリセット信号３２５を生成し、この生成されたリセット信号３２５を、タイムスロットの始めにおいて、アキュムレータ１２５に送信する。このリセット信号３２５は、アキュムレータ１２５のメモリに保持されているデータを初期値発生器３１５により新しく計算されアキュムレータ１２５に送信される新しい値で置き換えることをアキュムレータ１２５にシグナルするために、使用される。
【００１６】
図４は、ＡＧＣ３００によりインプリメントされる方法４００の流れ図である。ステップ４０５において、スロットクロック３０５は、現在のタイムスロットのインデックス（ｊ）３３０を生成する。ステップ４１０において、フレームクロック３１０は、現在のフレームのインデックス（ｋ）３３５を生成する。初期値発生器３１５は、スロットクロック３０５からインデックス（ｊ）を受け取り、フレームクロック３１０からインデックス（ｋ）を受け取り、リセット信号３２５に応答して、初期コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］を計算する。ここで、ｊ番目のタイムスロットはアップリンクタイムスロットであると仮定する。
【００１７】
一般に、スロットクロック３０５のレートは、フレームクロック３１０のレートよりもＮ倍高い。ここに、Ｎは、１フレーム当たりのタイムスロット数とする。これらのインデックスを使用すると、ｗ０［ｋ，ｊ］は、ｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットに対する可変ゲインアンプ１０５Ａ及び１０５Ｂの初期コントロールワードとして表される。ステップ４１５において、ｋ−１番目及びｋ番目のフレームの現在の（ｊ番目の）タイムスロットに関連付けられているシステム情報及び既存の測定３２０は、初期値発生器３１５に入力される。それぞれのタイムスロットの始めにおいて、初期値発生器３１５は、システム及び既存の測定３２０に基づいて、アキュムレータ１２５の初期値を計算するが（ステップ４２０）、これは現在のタイムスロット（ｊ番目）及び現在のフレーム（ｋ番目）に対する可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂの初期コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］と同じである。ステップ４２５において、新しい初期コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］が利用可能になると、これはアキュムレータ１２５に送信される。リセット信号３２５を受信した後、アキュムレータ１２５は、新しい初期コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］を可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂに出力する。可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂのゲイン値は、その後、リセットされる（ステップ４３０）。仮に初期コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］が正確に計算された場合には、タイムスロットの始めの初期出力電力は、基準電力Ｐｒｅｆ１４５に非常に近いことが理想的である。その結果、このタイムスロットにおいて、可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂで最小限の調整が必要になる。数学的には、この望ましい条件は次のように表すことができる。
【００１８】
【数１】
2006523413.tif 000003
【００１９】
ここで、Ｐｒｅｆは、ＡＤＣ１１０Ａ、１１０Ｂの基準電力（または望ましい出力電力）であり、ＧＡＤＣは、ＡＤＣ１１０Ａ、１１０Ｂの電力ゲインであり、
【００２０】
【数２】
2006523413.tif 000004
【００２１】
は、ｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットに対する可変ゲインアンプ１０５Ａ及び１０５Ｂの前段の初期入力信号電力であり、ｗ０［ｋ，ｊ］は、ｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットに対する初期コントロールワードｗであり、１０ｂｗ＋ａは、可変ゲインアンプ１０５Ａ及び１０５Ｂのモデルである。変数ｂ及びａは、それぞれのユニット仕様の一部として可変ゲインアンプ１０５Ａ及び１０５Ｂのメーカにより通常は与えられる特性パラメータである。
【００２２】
式１から、可変ゲインアンプ１０５Ａ及び１０５Ｂに対する初期コントロールワードｗ０［ｋ，ｊ］は、次のように表すことができる。
【００２３】
【数３】
2006523413.tif 000005
【００２４】
式２の右辺では、初期入力信号電力
【００２５】
【数４】
2006523413.tif 000006
【００２６】
は知られていない。本発明は、初期入力信号電力
【００２７】
【数５】
2006523413.tif 000007
【００２８】
を推定する方法を提供する。推定された
【００２９】
【数６】
2006523413.tif 000008
【００３０】
は、
【００３１】
【数７】
2006523413.tif 000009
【００３２】
として表される。すると、式２は次のようになる。
【００３３】
【数８】
2006523413.tif 000010
【００３４】
入力電力
【００３５】
【数９】
2006523413.tif 000011
【００３６】
の推定精度は、システム及び測定情報３２０が利用可能かどうかにより左右される。次の説明では、システム及び測定情報３２０の利用可能性についての異なるレベルの仮定に関するアルゴリズムを提示する。
【００３７】
第１の好ましい実施形態では、ＡＧＣ３００を備える受信機（例えば、ＢＳの受信機）は、新しく取得されたデータに関する情報のすべてを知っており、消えるデータは次のタイムスロットにあると仮定される。例えば、ＡＧＣ３００はＴＤＤ通信システムのＢＳに配置されているため、到着データ及び消失データに関する拡散符号及びＳＩＲなどの情報はＢＳ側で知ることができる。上記の仮定を使用することで、本発明では、（１）ｋ番目のフレームのｊ番目の受信タイムスロットから消失する信号の電力を除去し、（２）ｋ番目のフレームのｊ番目の受信タイムスロットにおいて、到着する新しい信号の電力を加えることにより、ｋ−１番目のフレームのｊ番目のタイムスロットの電力測定結果に基づいて、初期入力電力を推定する。
【００３８】
ここで、例えば、出現する新しい符号の数をＮ１とする。
【００３９】
【数１０】
2006523413.tif 000012
【００４０】
をターゲットＳＩＲとする。｛ＳＦｉ，ｉ＝１，…，Ｎ１｝をｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットのこれら符号の拡散率とする。消失する古い符号の数をＮ２とする。
【００４１】
【数１１】
2006523413.tif 000013
【００４２】
を測定されたＳＩＲとする。｛ＳＦｉ，ｉ＝Ｎ１＋１，…，Ｎ１＋Ｎ２｝を（ｋー１）番目のフレームのｊ番目のタイムスロットのこれら符号の拡散率とする。さらに、それぞれ、
【００４３】
【数１２】
2006523413.tif 000014
【００４４】
をＡＤＣ１１０の出力の平均電力測定結果とし、
【００４５】
【数１３】
2006523413.tif 000015
【００４６】
を（ｋ−１）番目のフレームのｊ番目のタイムスロットのチャネル推定アルゴリズムの出力としての干渉電力推定とする。そうすると、ｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットに対する推定された入力電力は、次のようになる。
【００４７】
【数１４】
2006523413.tif 000016
【００４８】
ここで、ｗｌ［ｋ−１，ｊ］は、（ｋ−１）番目のフレームのｊ番目のタイムスロットの終わりにおいて、可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂに供給されるコントロールワードであり、Ｃは、潜在的電力オフセットの釣り合いをとるためＷＴＲＵ送信電力の計算で使用される定数項である。式４を式３に適用すると、可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂの適切な初期コントロールワードが、次のようにして得られる。
【００４９】
【数１５】
2006523413.tif 000017
【００５０】
【数１６】
2006523413.tif 000018
【００５１】
はｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットについて可変ゲインアンプ１０５Ａ、１０５Ｂの前段での初期入力信号電力である。第２の好ましい実施形態においては、ＢＳは必要な情報のすべてを得るわけではないと仮定される。例えば、ＢＳは、次の情報を予め得ることはできない。
【００５２】
ａ）どの符号が消失することになるか、
ｂ）新しく到着した符号に対する信号ゲイン係数Ｃの実際の値。ここで、係数の最大値Ｃｍａｘは知られている、
ｃ）それぞれの新しく到着した符号の拡散率。ここで、最小拡散率
【００５３】
【数１７】
2006523413.tif 000019
【００５４】
は知られている。
【００５５】
ＡＤＣ  １１０の飽和を防ぐため、入力電力を多めに推定するのが好ましいので、入力電力は次のように与えることができる。
【００５６】
【数１８】
2006523413.tif 000020
【００５７】
上記の推定された入力電力を式３に適用すると、結果は次のように表すことができる。
【００５８】
【数１９】
2006523413.tif 000021
【００５９】
さらに、仮にＢＳが、Ｃｍａｘまたは
【００６０】
【数２０】
2006523413.tif 000022
【００６１】
または
【００６２】
【数２１】
2006523413.tif 000023
【００６３】
に関する情報を予め持たないと仮定された場合には、コントロールワードは、式７に基づき、次のように簡約される。
【００６４】
【数２２】
2006523413.tif 000024
【００６５】
ここでもまた、式８は、入力電力を過大推定している。これは、可変ゲインアンプに対する小さな初期ゲイン値を生成し、したがって、ＡＤＣ１１０が各タイムスロットの始めにおいて飽和することを防止する。
【００６６】
前述の説明では、本発明に係る初期化スキームの好ましい実施の形態を説明した。本発明は、好ましい実施形態に関して、特に示され説明されているが、上述のように本発明の範囲からを逸脱しない限り、形態及び詳細内容にさまざまな変更を加えることができる、ことは当業者にとって当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】慣用のＡＧＣの構成を示す図である。
【図２】ＴＤＤ無線フレーム構造及び電力プロファイルを示す図である。
【図３】
【数２３】
2006523413.tif 000025
がｋ番目のフレームのｊ番目のタイムスロットに対する可変ゲインアンプの前段の初期入力信号電力である、本発明に従って動作するＡＧＣを示す図である。
【図４】図３のＡＧＣによりインプリメントされる方法ステップを示す流れ図である。
【図１】
2006523413.tif 000028
【図２】
2006523413.tif 000029
【図３】
2006523413.tif 000030
【図４】
2006523413.tif 000031
【国際調査報告】
2006523413.tif 000032