(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のタイム・スロット中に第１の通信信号バーストを第１の遠方局に、所定のタイム・スロット中に少なくとも第２の通信信号バーストを少なくとも第２の遠方局に少なくとも通信するように、ＴＤＭＡ通信システムで動作可能な送信局で、前記第１の通信信号バーストおよび前記少なくとも第２の通信信号バーストを通信する電力レベルを選択的に制御する電力制御装置の改良であって、
前記第１の通信信号バーストおよび前記少なくとも第２の通信信号バーストのうちの一方が供給される第１の送信機ブランチであって、その供給された該信号バーストをＴＤＭＡフレームの第１のタイム・スロット中および該第１のタイム・スロットに続く第２のタイム・スロットの少なくとも先頭部を占める期間に、前記第１の遠方局に第１の被選択電力レベルで、送信する第１の送信機ブランチと、
前記第１の通信信号バーストおよび前記少なくとも第２の通信信号バーストのうちの少なくとも一方が供給される少なくとも第２の送信機ブランチであって、該第２の送信機ブランチが、その供給された該通信信号バーストを前記第１の電力レベルと異なる第２の被選択電力レベルで送信し、前記通信信号バーストが、前記第２の遠方局に前記第２の送信機ブランチによって送信されるとともに、前記ＴＤＭＡフレーム内の前記第１のタイム・スロットに続く前記第２のタイム・スロットの少なくとも先頭部を占める期間に送信され、前記第１の送信機ブランチによって送信された前記通信信号バーストと前記第２の送信機ブランチによって送信された前記通信信号バーストとが同じ搬送波周波数で送信される、第２の送信機ブランチと、を備えた、電力制御装置。
【請求項２】
前記第１の送信機ブランチに供給される前記信号バーストと前記第２の送信機ブランチに供給される前記信号バーストとがともに、前記第１の通信信号バーストから形成される、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記第１の送信機ブランチによる前記第１の通信信号の送信が、前記第２の送信機ブランチによる前記第１の通信信号の送信に対して同期してオフセットされかつ重り合う、請求項２記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記第１の通信信号を受信するように結合された遅延素子をさらに備え、該遅延素子が、前記第１および第２の信号バーストによって送信された前記第１の通信信号との間にオフセットを導入する、請求項３記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記第１の送信機ブランチが、前記第１の通信信号バーストおよび前記少なくとも第２の通信信号バーストのうちの一方を受信するように結合された第１の増幅器をさらに備え、該第１の増幅器が、これで受信された前記信号バーストを前記第１の被選択電力レベルに増幅する、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記第２の送信機ブランチが、前記第１の通信信号バーストおよび前記少なくとも第２の通信信号バーストのうちの一方を受信するように結合された第２の増幅器をさらに備え、該第２の増幅器が、これで受信された前記信号バーストを前記第２の被選択電力レベルに増幅する、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記第１の送信機ブランチが、前記第１のタイム・スロット中に前記第１の遠方局に前記第１の通信信号バーストを通信するために割り当てられ、前記第２の送信機ブランチが、第２のタイム・スロット中に前記第２の遠方局に前記第２の通信信号を通信するために割り当てられ、前記第２の送信機ブランチによって送信された前記第２の通信信号が、前記第２のタイム・スロット中および前記第１のタイム・スロットの一部中に送信される、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項８】
前記第２の通信信号バーストが送信される前記第１のタイム・スロットの部分が、前記第２の遠方局が前記第１のタイム・スロット中にそれから情報を抽出できるようにするのに少なくとも十分な長さのものである、請求項７記載の電力制御装置。
【請求項９】
前記第１および第２の送信機ブランチによって前記第１および第２の通信信号バーストをそれぞれ送信する電力レベルの合計が実質的に一定である、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項１０】
前記第１の送信機ブランチおよび前記少なくとも第２の送信機ブランチに結合された電力レベル・コントローラをさらに備え、該電力レベル・コントローラが、前記第１の送信機ブランチおよび前記第２の送信機ブランチによってそれぞれ送信される前記通信信号バーストを送信する前記第１の被選択電力レベルおよび前記第２の被選択電力レベルの選択を独立に制御する、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項１１】
前記第１の送信機ブランチおよび前記少なくとも第２の送信機ブランチのうちの少なくとも一方に結合された少なくとも一つのアンテナ・アセンブリをさらに備え、該アンテナ・アセンブリが、指向性アンテナ・ビーム・パターンを選択的に形成できる、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項１２】
前記のうちの少なくとも１つのアンテナ・アセンブリが、前記第１の送信機ブランチに結合された第１のアンテナ・アセンブリと、前記第２の送信機ブランチに結合された第２のアンテナ・アセンブリとを備え、前記第１および第２のアンテナ・アセンブリが、空間アンテナ・ダイバーシチを作るように動作可能である、請求項１１記載の電力制御装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのアンテナ・アセンブリが、前記第１の送信機ブランチに結合された第１のアンテナ・アセンブリと、前記第２の送信機ブランチに結合された第２のアンテナ・アセンブリとを備え、前記第１および第２のアンテナ・アセンブリが、偏波アンテナ・ダイバーシチを作るように動作可能である、請求項１２記載の電力制御装置。
【請求項１４】
前記第１および第２のアンテナ・アセンブリが、空間アンテナ・ダイバーシチを作るようにさらに動作可能である、請求項１３記載の電力制御装置。
【請求項１５】
前記第１および第２のアンテナ・アセンブリが、指向性アンテナ・ビーム・パターンを選択的に形成することがさらに可能である、請求項１３記載の電力制御装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのアンテナ・アセンブリが、複数のアンテナ・エレメントから形成された少なくとも１つのアンテナ・アレーを備えている、請求項１１記載の電力制御装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのアンテナ・アセンブリが、偏波アンテナ・ダイバーシチを作るようにさらに動作可能である、請求項１６記載の電力制御装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのアンテナ・アセンブリが、空間アンテナ・ダイバーシチを作るようにさらに動作可能である、請求項１６記載の電力制御装置。
【請求項１９】
第１のタイム・スロット中に第１の通信信号バーストを第１の遠方局に、少なくとも第２のタイム・スロット中に少なくとも第２の通信信号バーストを少なくとも第２の遠方局に少なくとも通信するようにＴＤＭＡ通信システムで動作可能な送信局によって前記第１の通信信号バーストおよび前記少なくとも第２の通信信号バーストを通信する電力レベルを選択的に制御する方法であって、
前記第１の通信信号バーストおよび前記少なくとも第２の通信信号バーストのうちの一方を第１の送信機ブランチに供給して、そこに供給された前記信号バーストを前記第１の遠方局に第１の被選択電力レベルで送信し、
前記第１の通信信号バーストおよび前記少なくとも第２の通信信号バーストのうちの一方を少なくとも第２の送信機ブランチに供給して、そこに供給された前記信号バーストを前記第１の通信信号バーストを、送信する搬送周波数と同じ搬送周波数を用いて、前記第２のスロット期間に、前記第２の遠方局に前記第１の電力レベルと異なる第２の被選択電力レベルで送信し、前記第２の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストと、前記第１の送信機ブランチに供給する前記第１のステップ中に供給された前記信号バーストが、第１の送信機ブランチが送信するＴＤＭＡフレーム内の前記タイム・スロットに続く第２タイム・スロットのうちの少なくとも先頭部を占める期間、引き続き送信される、方法。
【請求項２０】
前記第１の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストが、情報搬送信号バーストであり、
前記第２の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストが、情報搬送信号バーストである、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項２１】
前記第１の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストと前記第２の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストとが、隣接タイム・スロットで送信される、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項２２】
前記第１の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストと前記第２の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストとが、同じＴＤＭＡフレーム内で送信される、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項２３】
前記第１の送信機ブランチによる前記通信信号バーストの送信と前記第２の送信機ブランチによる前記通信信号バーストの送信とが、時間的に部分的に重り合う、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項２４】
前記第１の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストが、情報搬送信号バーストであり、
前記第２の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストが、情報搬送信号バーストである、請求項１９記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストと前記第２の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストとが、隣接タイム・スロットで送信される、請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストと前記第２の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストとが、同じフレーム内で送信される、請求項１９記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の送信機ブランチによる前記通信信号バーストの送信と前記第２の送信機ブランチによる前記通信信号バーストの送信とが、時間的に部分的に重り合う、請求項１９記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストと前記第２の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストとが、同じ信号バーストである、請求項１９記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の送信機ブランチによって送信される前記通信信号バーストの送信が、前記第１の送信機ブランチにより送信される前記通信信号バーストの送信に対して遅延されている、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記第２の送信機ブランチに供給された前記信号バーストを送信する前記ステップが、前記第２のタイム・スロット中および前記第１のタイム・スロットの一部中に前記第１の通信信号バーストおよび前記少なくとも第２の通信信号バーストのうちの少なくとも一方を送信する、請求項１９記載の方法。
【請求項３１】
前記第２の通信信号バーストが前記第２の送信機ブランチによって送信される前記第１のタイム・スロットの一部が、前記第２の遠方局が前記第１のタイム・スロット期間中に前記第２の通信信号バーストから情報を抽出できるようにするのに十分な長さである、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記第１および第２の送信機ブランチによって送信されるべき通信信号バーストを供給する前記ステップの前に、計画するステップをさらに備えた、請求１９記載の方法。
【請求項３３】
ＴＤＭＡ通信システムで遠方局に通信信号バーストを送信する送信局であって、
所定のタイム・スロット中に通信信号バーストを送信できる第１の送信機ブランチと、
所定のタイム・スロット中に通信信号バーストを送信できる第２の送信機ブランチと、を備え、
前記第１の送信機ブランチが、第１のタイム・スロット中に第１の送信電力レベルで通信信号バーストを送信するように計画され、前記第１の送信機ブランチが、時間的に前記第１のタイム・スロットに隣接している期間中に第２の送信電力レベルで通信信号バーストを送信するように計画され、
前記第２の送信機ブランチが、前記第１のタイム・スロットに割り当てられた前記遠方局が前記期間中に前記第２の送信機ブランチによって送信された情報を抽出できるように、前記期間中に前記第１の送信電力レベルで通信信号バースト送信するように計画されている、送信局。
【請求項３４】
前記第１および第２の送信機ブランチによって送信された前記通信信号バーストが、同じ搬送波周波数を用いて送信される、請求項３３記載の装置。
【請求項３５】
前記期間が、第２のタイム・スロットの少なくとも一部を含む、請求項３３記載の装置。
【請求項３６】
前記第２の送信機ブランチが、前記第１のタイム・スロットの一部中に前記第１の送信電力レベルで情報搬送通信信号バーストを送信する、請求項３３記載の装置。
【請求項３７】
前記第２の送信機ブランチが、前記期間の一部中に前記第２の送信電力レベルで情報搬送通信信号バーストを送信する、請求項３３記載の装置。
【請求項３８】
ＴＤＭＡ通信システム内で通信する方法であって、
第１の送信機ブランチが第１のタイム・スロット中に第１の送信機ブランチによって第１の送信電力レベルで通信信号バーストを送信するステップであって、前記第１の送信電力レベルが前記第１のタイム・スロットに割り当てられた遠方局によって要求されるステップと、
前記第１の送信機ブランチが第１のタイム・スロットに時間的に隣接している期間中に第２の送信電力レベルで通信信号バーストを送信するステップと、
前記遠方局が前記期間中に前記第２の送信機ブランチによって送信される情報を抽出できるように、第２の送信機ブランチが前記期間中に前記第１の送信電力レベルで通信信号バーストを，送信するステップと、
を備えた、方法。
【請求項３９】
前記第２の送信機ブランチが前記第１のタイム・スロットの少なくとも一部中に前記第１の送信電力レベルで通信信号バーストを送信するステップをさらに備えた、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記第２の送信機ブランチが前記期間の一部中に前記第２の送信電力レベルで通信信号バーストを送信するステップをさらに備えた、請求項３８記載の方法。
【請求項４１】
前記期間が、時間的に前記第１のタイム・スロットに隣接している第２のタイム・スロットを備えている、請求項３８記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の送信機ブランチから通信信号バーストを送信する前記ステップおよび前記第２の送信機ブランチから通信信号バーストを送信する前記ステップ中に送信された前記通信信号バーストが、同じ搬送波周波数で送信される、請求項３８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
関連出願に対する相互参照
本発明は、１９９７年１月２８日に出願された同時継続出願番号第０８／７８７，７５８号に関連するものであり、その内容はここで組み込まれる。
本発明は、一般的に、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）無線通信システムに関する。特に、本発明は、ＴＤＭＡ通信システムにおいて定義された被選択タイム・スロット中に通信される通信信号のバーストの電力レベルを制御する電力制御装置および関連した方法に関する。
これらのバーストを通信する電力レベルを制御することにより、このようなバーストの通信によって発生される干渉を軽減することができる。干渉レベルを軽減することによって、たとえばシステム容量または通信品質を高めることによって、通信システムの性能を改善することができる。
これらのバーストは、隣接タイム・スロット中に通信される通信信号バーストから情報を受信局が抽出できるようにして通信される。すなわち、１タイム・スロット中に通信信号バーストを受信するのにアクティブな受信局は、隣接タイム・スロット中に通信される信号バーストから情報を抽出することもできる。
送信機ダイバーシティは、送信局の少なくとも２つの送信機ブランチから複数の通信信号バーストを送信するために使用される。隣接タイム・スロット中に送信機ブランチによって送信される通信信号バーストは、時間が部分的に重り合っている。これによって、受信局は、通信信号バーストを受信局に送信するタイム・スロットに隣接したタイム・スロット中に送信される通信信号バーストの情報を抽出することができる。
たとえば、セルラ通信システムに実施されたときに、本発明の一実施例の動作は、タイム・スロットを単位として電力制御を行うと同時に、他の受信局に送信された信号から情報をある受信局が抽出できるようにする方法を提供する。したがって、本発明の一実施例の実現は、たとえば、ＥＩＡ／ＴＩＡ  ＩＳ１３６標準、ＰＤＣ（パシフィック・ディジタル・セルラ）標準の動作仕様を満足させるように、また、ＧＳＭ（移動通信用の汎用システム）用のＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）を提供するために構築されたセルラ通信システムにおいて効果的である。このようなシステムのそれぞれは、そこで動作可能なある移動端末が他の移動端末に送信された信号から情報を抽出できることを必要とする。
発明の背景
通信技術の進歩は、性能が改善されたディジタル通信システムの形成および実施を可能にした。前述の標準のうちの１つにより構築されたシステムのようなディジタル・セルラ通信システムは、通常のアナログ・システムに比較して改善された性能特性を有する通信システムの一例である。
このようなＴＤＭＡ（時分割多元接続）システムでは、このような通信システムに割り当てられた周波数帯域の搬送波周波数（以下、「搬送波」という）は、複数のタイム・スロットに分割される。タイム・スロットの複数のグループは、相互に複数のフレームを形成する。タイム・スロットと搬送波との組合せは複数のチャネルを定義し、これらのチャネルにより通信信号バーストが移動端末に送信される。複数のチャネルは一つの搬送波により定義されるので、単一搬送波上で複数の移動局により独立した複数の通信を実行することができる。無線基地局によって送信される通信信号バーストは、ダウンリンク・バーストと呼ばれる。また、移動端末によって無線基地局に送信される通信信号バーストは、アップリンク・バーストと呼ばれる。
セルラ通信システムは、典型的には、これに割り当てられた周波数帯域を比較的効率よく使用する。典型的には、比較的低電力な信号が送信される。比較的低電力な信号がこのようなシステムによって取り囲まれる地理的領域全般に同じ周波数で送信されるので、同じ周波数が再利用される。これらの搬送波を複数のセルのうちの異なるものに再利用することができるように、ただし、同一チャネル干渉が通信を混乱させないようにして、システムの異なる複数のセルに対して複数の搬送波を割り当てるために、周波数計画手順が使用される。
しかしながら、セルラ通信システムの使用が増加するに従って、これに割り当てる周波数帯域をさらに効率的に利用する方法を見い出そうとする絶え間ない要求がある。
セルラ通信用に割り当てられる周波数帯域をさらに効率的に利用するために、種々の提案がなされた。セルラ通信に割り当てられた周波数帯域をさらに効率よく利用することによって、改善された信号品質レベルでシステムの通信容量を増加することができる。
前述の同時継続出願第０８／７８７，７５８号は、とりわけ、指向性アンテナ・ビーム・パターンを発生可能なアンテナ装置の使用を開示している。通信をするために指向性アンテナ・ビーム・パターンを利用すると、単一セル内で独立した複数の通信を単一タイム・スロット中に同時的に実行可能にする。指向性アンテナ・ビーム・パターンを形成することは、空間的な電力制御の一形式である。すなわち、アンテナ・ビーム・パターンによって取り囲まれた領域全般にわたる信号バースト放送の信号電力レベルは、アンテナ・ビーム・パターンによって取り囲まれた領域外ではかなり減衰する。
同様に、セルラ通信システムの通信容量を増加するために、時間的な電力制御が使用されてもよい。電力制御のこのような形式のいずれを使用しても、セルラ通信システムの通信容量を増加できる。時間的な電力制御は、通信信号バーストを送信する電力レベルの制御を指す。通信信号バーストを送信する電力レベルを最小化することにより、このような通信信号バーストの送信によって発生される干渉を最小化することができる。
既存のいくつかの通信信号では、移動端末によって発生されたアップリンク・バーストの電力レベルに対しては制御を行っている。しかし、ダウンリンク・バーストの電力レベルの制御は制限されている。このような制限は、通常、移動端末がダウンリンク・バーストを受信しようとするタイム・スロットに隣接したタイム・スロットを介して送信されるダウンリンク・バーストを使用することという要求事項からきている。
隣接スロット情報は、通常、受信回路と、複雑さ軽減と、移動端末のトラッキングおよび同期を容易にすることとの目的のために使用される。このような要求事項は、ＩＳ−１３６，ＰＤＣとＧＳＭ標準におけるＧＰＲＳとを満足させるシステムにおいて送信されるダウンリンク・バーストの電力レベルに制御を実施可能とする量を制限する、既存のＧＳＭ通信システムでは、スロット毎に基づくダウンリンク電力制御を適用することができる。既存のＰＤＣセルラ通信システムでは、隣接タイム・スロット間で８ｄＢまでのダウンリンク電力制御が許容される。そして、既存のＩＳ−１３６システムでは、タイム・スロットがアクティブであるときに、ダウンリンク送信電力レベルを１フレーム中に一定レベルに保持しなければならない。ＩＳ−１３６システムにおけるダウンリンク送信電力レベルに関連した要求事項は、なかんずく、ＩＳ１３６．２−Ａ標準の刊行版の３．１．２章に記載されている。
ＩＳ−１３６システムにおいて動作可能な移動端末では、移動端末が同期のためおよび復調を支援するために隣接タイム・スロットに含まれるトレーニング・シーケンスを使用する。上述したように、現在、搬送波上で定義されたタイム・スロットのうちのいずれかがアクティブであれば、ダウンリンク送信の電力レベルを一定レベルに保持しなければならない。したがって、タイム・スロットに基づくダウンリンク電力制御は、ＩＳ−１３６システムでは許容されない。
ＰＤＣ通信システムにおいて動作可能な移動端末では、移動端末が指向性アンテナ選択のために隣接タイム・スロットにおける受信信号強度レベルを測定する。ＰＤＣ通信システムにおいて定義されたノン・アクティブ・タイム・スロットに、アクティブ・スロットにおける電力レベルに対して−８ｄＢの最大電力低減が許容される。
ＧＳＭ通信システムにおけるＧＰＲＳを提供するように動作可能な移動端末では、移動端末が後続の送信用アップリンク・タイム・スロットを使用するために割り当てられているか否かを判断できるように、移動端末はダウンリンク送信で送信されたアップリンク状態フラグを読み込む。したがって、ダウンリンク送信の電力レベルを変更できる量を制限することができる。
ダウンリンク時間的または空間的電力制御がタイム・スロット毎，時間−スケール・システムに導入されれば、これら３標準のいずれかと対応するように構築されたシステムにおいて性能劣化が発生することになる。
ダウンリンク・バーストを送信する電力レベル上でよりよい制御を行うことにより、通信システムの性能を改善することができる。
したがって、タイム・スロット毎に基づくＴＤＭＡ通信システムにおいてダウンリンク電力制御を提供すると同時に、他の受信局に送信される信号からある受信局が情報を抽出できることを提供する方法は、効果的となる。
ＴＤＭＡ通信システムに関係するこの背景情報に鑑みて、本発明の顕著な改善が導き出された。
発明の概要
したがって、本発明は、ＴＤＭＡ通信システムにおいて定義された被選択タイム・スロット中に通信された通信信号のバーストの電力レベルを制御する装置および関連する方法を効果的に提供する。
バーストの電力レベルは、隣接タイム・スロット中に通信される通信信号バーストから受信局が情報を抽出できるように制御される。したがって、本発明の一実施例は、隣接タイムスロット、すなわち、通信信号バーストを受信局に通常送信するタイム・スロットに隣接するタイム・スロット中に通信される信号バーストから受信局が情報を抽出できることを必要とする通信システムに、実施されてもよい。
バーストを通信する電力レベルの適当な時間的または空間的制御は、このようなバーストの通信によって生じる干渉レベルを減少させる。このようなバーストの送信によって生じる干渉レベルを減少させることにより、通信システムの性能を改善することができる。たとえば、システム容量を増加することができ、または、システムにおける通信の通信品質を改善することができる。
本発明の一態様では、通信信号のバーストを送信するために使用される送信局は、送信局の少なくとも２つの送信機から通信信号のバーストを送信するように送信ダイバーシチを利用する。送信機によって送信される通信信号バーストは、時間が部分的に重り合って隣接タイム・スロット中に分岐する。したがって、１タイム・スロット中に通信信号のバーストを受信するようにアクティブな受信局は、部分的な重り合いのために隣接タイム・スロット中に送信される通信信号バーストの情報を抽出することができる。
本発明の一実施例は、そこで動作可能な移動端末が隣接タイム・スロットで送信される信号から情報を抽出できることを必要とするセルラ通信システムに効果的に実施可能とされる。ＥＩＡ／ＴＩＡ  ＩＳ１３６標準、ＰＤＣ（パシフィック・ディジタル・セルラ）標準に適合するように、かつ、ＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）用のＧＳＭ（移動通信用の汎用システム）を提供するように構築されたセルラ通信システムは、このようなセルラ通信システムの一例である。
空間的なダウンリンク電力制御を利用するときは、１タイム・スロットの一部分と部分的に重り合うアンテナ・ビーム・パターンを形成するためにビーム形成装置を送信局で使用する。また、時間的な電力制御を利用するときは、異なる分岐により送信される通信信号バーストの電力レベルが１タイム・スロットの少なくとも複数部分と部分的に重り合う。時間的な電力制御と空間的な電力制御との組合せを利用してもよい。これによって、タイム・スロットに基づいて電力制御が得られると同時に、受信局により隣接タイム・スロットを抽出できることも保証する。
したがって、これらおよび他の態様では、電力制御装置および関連する方法を開示する。このような装置および方法は、第１のタイム・スロット中に第１の通信信号バーストを第１の遠方局に、少なくとも第２のタイム・スロット中に少なくとも第２の通信信号バーストを少なくとも第２の遠方局に少なくとも通信するように、ＴＤＭＡ通信システムで動作可能な送信局において実施される。第１の通信信号バーストおよび少なくとも第２の通信信号バーストを通信する電力レベルは、選択的に制御される。第１の送信機ブランチは、第１の通信信号バーストおよび少なくとも第２の通信信号バーストのうちの一方を受信するように接続される。第１の送信機ブランチは、第１の被選択電力レベルで受信された信号バーストを送信する。少なくとも第２の送信機ブランチは、第１の通信信号バーストおよび少なくとも第２の通信バーストのうちの少なくとも一方を受信するように接続される。第２の送信機ブランチは、第２の被選択電力レベルで受信された通信信号バーストを送信する。第２の送信機ブランチにより送信される通信信号バーストは、第１の送信機ブランチが受信した信号バーストを送信するタイム・スロット以外のタイム・スロットのうちの少なくとも一部分の間に送信される。
本発明およびその範囲のより完全な理解は、以下で簡単に要約された添付図面と本発明の現在好ましい実施例の下記詳細な説明と付記された請求の範囲とから得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は、通信信号のバーストを送信して通信システムの通信局間で通信を行うことができる複数のチャネルを複数の搬送波上で定義されたタイム・スロットの複数グループが形成する例示的な１のＴＤＭＡ通信機構を示す。
図２は、本発明の一実施例の送信局を含む通信システムの機能ブロック図を示す。
図３は、図２に示す送信局の独立した２つの送信機ブランチによって発生された信号間の相対的な時間関係を示すタイミング図を示す。
図４は、図２に示した通信システムの受信局の状態スケジュールを示す。
図５は、図２に示した通信システムの複数の送信機ブランチのうちの２つによって通信信号バーストを送信するダウンリンク電力スケジュールを示すタイミング図を示す。
図６は、本発明の他の実施例による２つの送信機ブランチによって送信された通信信号バーストの電力レベルを示すタイミング図を除き、図５に示したものと同様のタイミング図を示す。
図７は、本発明の他の実施例による通信システムの２つの送信機ブランチによって送信される通信信号バーストの電力レベルを示すタイミング図を除き、図５〜６に示したタイミング図と同様の他のタイミング図を示す。
図８は、空間的な電力制御を利用する図２に示した送信局の一実施例の動作を示す。
図９は、本発明の一実施例の方法のメソッド・ステップを列挙したメソッド・フローチャートを示す。
詳細な説明
図１を参照すると、全体的に参照符号１０で示されているＴＤＭＡ（時分割多元接続）通信方式の一例が、通信システムにより通信するために割り当てられた周波数帯域上に定義されている。選択された時間間隔で配置された、ｆ1．．．ｆnによって表された搬送波はそれぞれ、選択された時間周期の複数のタイム・スロットに分割されている。
各搬送波ｆ1〜ｆn上のタイム・スロット１２の複数のグループは、フレーム１４にフォーマットされている。図１に示す典型的な通信方式１０に示されているフレームはそれぞれ、３つのタイム・スロット１２から形成されている。説明を簡単にするために、１つのフレーム１４を形成するために十分なタイム・スロットのみが各搬送波ｆ1〜ｆnに示されている。実際の実施では、それぞれ複数のタイム・スロットから形成された連続的なフレームが各搬送波ｆ1〜ｆnについて定義される。通信方式１０のようなＴＤＭＡ通信方式では、複数のチャネルはタイム・スロットと搬送波との組合せから形成される。複数の通信信号バーストは、そのようなチャネルを定義するタイム・スロットと搬送波との組合せにより送信される。
回線・交換データを送信するときは、このようなデータを形成する通信信号バーストは、典型的には、必ずではないが、隣接するフレーム・グループにより送信される。ＧＰＲＳが送信されるとき、このようなデータを形成する信号のバーストは非同期的に送信される。受信局において受信されると、通信信号バーストは鎖状につながれて、送信局によって送信された信号バーストの情報内容を再生可能にする。
ＧＳＭ通信システムのようないくつかの現存するセルラ通信システムでは、搬送波の第１の組がダウンリンク・バースト用に割り当てられる。異なる複数のチャネルが、複数の移動端末の異なるものへの通信信号バーストの送信用に割り当てられる。また、搬送波の別の組が、無線基地局への通信のために複数の移動端末によって発生されるアップリンク送信用に割り当てられる。
前述したように、通信システムに割り当てられた周波数帯域を利用する効率を高めるという間断のない要求が存在する。セルラ通信システムにおいてダウンリンク・バーストを送信する電力レベルをタイム・スロットに基づき選択的に制御すると、割り当てられた帯域幅のより効率的な利用を容易にすると思われる。しかしながら、前述した現存システムのうちの少なくともいくつかにおいて、これらの移動端末は、正しく動作できるように隣接スロット情報を抽出できなければならない。ダウンリンク通信バーストに及ぼし得る電力レベル変動量または他の制御は、限定される。
本発明の一実施例の動作は、ダウンリンク通信バーストの電力レベルをよりよく制御して、依然として隣接スロット情報を移動端末が抽出できるようにする方法を提供する。
図２は、全体的に参照符号３０で示された通信システムを示し、ここでは、送信局３２と複数の遠方通信局３４とから形成されているように示されている。通信システム３０は、送信局３２がセルラ無線基地局の一部を形成するとともに遠方通信局３４が１つのセルラ通信システムで動作可能な移動端末を形成する１つのセルラ通信システムの一部分の例である。
セルラ通信システムの無線基地局の一部を形成しているとき、送信局３２は、図１に図示したもののように、タイム・スロットと搬送波との組合せによって定義されたチャネル上に通信信号バーストを送信するように動作可能である。しかしながら、送信局３２は、通信信号バーストが１つの特定の移動局に送信される複数のチャネルを定義する複数のタイム・スロットに隣接した複数のタイム・スロットによって定義される複数のチャネルを介して送信される複数の通信信号バーストから隣接スロット情報を移動局３４が抽出できるようにさらに動作可能である。
送信局３２は、複数の送信機ブランチ３８を含む。図２に示す実施例は、送信局３２を形成するｎ個の可能な送信機ブランチ３８のうちの２つ、すなわち送信機ブランチ３８−１，３８−ｎを示す。各送信機ブランチ３８は、変調回路４２と増幅器回路４４とアップコンバータ回路４６とを含むように示されている。たとえば、送信機ブランチ３８−１は、変調回路４２−１と増幅器回路４４−１とアップコンバータ回路４６−１とを含む。また、送信機ブランチ３８−ｎは、変調回路４２−ｎと増幅器回路４４−ｎとアップコンバータ回路４６−ｎとを含む。送信機ブランチ３８はそれぞれ、ライン４８を介して通信信号を受信するように結合されている。たとえば、送信機ブランチ３８−１はライン４８−１上の通信信号を受信し、送信機ブランチ３８−ｎはライン４８−ｎ上の通信信号を受信する。ここで、これらの通信信号は、信号源５２によって発生されるように表されている。送信局３２が無線基地局の一部を形成しているときは、信号源５２は、たとえば、選択された移動局３４に通信されるべき信号から通信信号がライン４８上に発生されるＰＳＴＮ（公衆交換電話網）から形成されてもよい。
送信局３２は、送信機ブランチ３８の動作を制御する制御回路５４をさらに含む。ここで、制御回路５４は、スケジューラ５６と電力レベル・コントローラ５８とを含むように示されている。スケジューラは、ともに複数のチャネルを形成する選択された搬送波上の選択されたタイム・スロット中にライン４８上に発生された通信信号の選択された通信信号バーストの選択された移動局３４への通信をスケジュールするように、動作可能である。また、電力レベル・コントローラ５８は、各送信機ブランチ３８によって通信信号バーストを送信する電力レベルを制御するように動作可能である。
スケジューラ５６は、各送信機ブランチ３８の変調回路４２およびアップコンバージョン回路４６に結合され、また、信号源５２にも結合されているのが示されている。これによって、スケジューラ５６は、選択された通信信号バーストを送信するタイム・スロットおよび搬送波を制御する。また、電力レベル・コントローラ５８は、送信機ブランチ３８の増幅器回路４４に結合されて、増幅器のゲイン、すなわち、通信信号バーストを各送信機ブランチ３８によって送信する電力レベルを制御する。
この実施例では、アンテナ・アレー６２がライン６４を介して各アンテナ・ブランチ３８に結合されている。たとえば、アンテナ・アレー６２−１はライン６４−１を介してアンテナ・ブランチ３８−１に結合され、アンテナ・アレー６２−ｎはライン６４−ｎを介してアンテナ・ブランチ３８−ｎに結合されている。この実施例では、アンテナ・アレー６２は、アンテナ・アレー６２がライン６６すなわちライン６６−１〜６６−ｎを介してそれぞれ結合された制御回路５４によって適応的に制御される。他の実施例では、アンテナ・アレー６２は固定アンテナ・パターンを形成する。また、一実施例では、シングル・アンテナ・アレーまたは他のアンテナ装置は１個よりも多いアンテナ・ブランチ３８に結合される。
したがって、制御回路５４は、通信信号バーストを送信するアンテナ・アレー６２によって示されるアンテナ・ビーム・パターンの適当な選択により、通信信号バーストを送信するチャネルと領域とを制御するように動作可能である。通信信号バーストの選択と各送信機ブランチによってそのようなバーストを送信する時間との適当な制御は、移動端末３４が隣接スロット情報を抽出して前述の標準たとえばＩＳ−１３６，ＧＳＭ用ＧＰＲＳおよびＰＤＣセルラ標準のうちの１つに従って必要とするその処理を可能にする無線基地局の一部を形成する送信局３２の動作を可能にする。
図３は、本発明の一実施例の動作中に通信信号バーストの複数の部分の相対的なタイミングを示す。ここで、２つの二進対称変調されたシーケンス７２，７４はシンボル時間Ｔの関数としてプロットされている。シーケンス７２，７４は、図２に示す送信局３２の送信機ブランチ３８のうちの２つによって発生される。図示するように、シーケンス７２，７４は、０．２５Ｔの時間のτの遅延時間によって示された位相オフセットを除き、ほぼ同一である。すなわち、図２に示す送信局３２を再び参照すると、信号源５２は送信機ブランチ３８のうちの２つと同じ通信信号バーストをライン４８上に供給する。制御回路５４のスケジューラ５６は、時間スケジュール処理を実行するように、ここでは、送信機ブランチのうちの１つに供給される通信信号に遅延を導入するように動作可能であり、送信局３２によって送信されるシーケンス７２，７４が互いにオフセットされる。各シーケンス７２，７４を形成する同じソース・データのそのような時間遅延は、送信ダイバーシチを作る。このようにして作られた送信ダイバーシチは、各送信機ブランチによって送信される複数の信号の相関性をなくす。異なるフェージング・パターンに対する要求事項は、送信ダイバーシチを偏波ダイバーシチまたは空間ダイバーシチと組み合せて使用することである。したがって、送信機ブランチは、典型的には、空間ダイバーシチを作る離れて配置された異なるアンテナおよび／または偏波ダイバーシチを作る異なる偏波をもつ異なるアンテナを用いて送信される。
図４は、３つのタイム・スロット１２すなわちタイム・スロット１２−１，１２−２，１２−３を有するフレーム１４（図１に示す）がその上に形成された搬送波に同調された移動端末または他の遠方通信局の状態を表す移動局スケジュール・チャート７８を示す。移動端末３４は、アイドル状態、アクティブ状態および情報状態の３つの状態のうちの１つとなるようにされる。アクティブ状態のときは、送信局３２によって移動端末に通信信号バーストを送信することを意図している。情報状態のときは、移動端末３４は、他の移動端末に通信される通信信号バーストから情報を抽出するように動作可能である。アイドル状態のときは、移動端末は、どの通信信号バーストからも情報を受信または抽出するように動作することはできない。
図に示すように、アクティブ状態のときは、移動端末３４は、タイム・スロットの全期間について、ここでは、第２のタイム・スロット「タイム・スロット２」１２−２に対して、このような状態のままである。移動端末は、タイム・スロット、ここでは、第１および第３のタイム・スロット「タイム・スロット１」１２−１および「タイム・スロット３」１２−３の複数の部分についてのみ情報状態にある。図に示す実施例では、第１および第３のタイム・スロット中に、移動端末はそのタイム・スロットの開始端で情報状態に入り、その終結端で閉じる。このような状態では、他の移動端末に送信しようと意図する通信信号バーストの信号エネルギーが、第２のタイム・スロット１２−２中にアクティブとなる移動端末によっても検出される。
図５は、本発明の一実施例による送信局３２の２つの送信機ブランチ３８によって３つの連続するタイム・スロットすなわちタイム・スロット１２−１，１２−２，１２−３中に送信される通信信号バーストの電力レベルを示す。制御回路５４の電力レベル・コントローラ５８（図２に示す）は、各送信機ブランチ３８の増幅器回路４４による増幅を電力レベルＰ1，Ｐ2，Ｐ3によって図に示された３つのレベルのうちの１つとするように動作可能である。各電力レベルは、各送信機ブランチ３８の増幅器回路４４によって発生される増幅のレベルの適当な制御により、各送信機ブランチ３８によって発生される。図における上端の３つの表示は、第１のタイム・スロット１２−１中では、通信信号バーストを電力レベルＰ1で発生すること、第２のタイム・スロット１２−２では、通信信号バーストを電力レベルＰ2で発生すること、第３のタイム・スロット１２−３では、通信信号バーストを電力レベルＰ3で発生することを示す。図に示すように、電力レベルの信号エネルギーは、各タイム・スロット１２中ばかりでなく、連続するタイム・スロットの情報状態中でも送信される。
波形７６，７８は、２つの送信機ブランチ３８によって発生される通信信号バーストの電力レベルを表している。波形７６，７８は、各送信機ブランチによって信号を送信する電力レベルを表す時間トレースを形成する。同じソース・データから形成される同じ信号は、異なる送信機ブランチによって送信されるが、時間が互いにオフセットされる。これによって、単一タイム・スロット分の時間を超えた次のスロットの先頭部（情報）で、２つの異なる電力レベルをもつ信号が送信される。異なる送信機ブランチによって隣接タイム・スロット上に送信される信号の重り合いは、移動端末によって正しい電力レベルで隣接タイム・スロットから情報を抽出できるようにする。換言すれば、個々の電力スケジュールにより、１以上のブランチから同じ情報が送信される。各ブランチによって送信される信号はまた、同期してオフセットされる。一実施例では様々なブランチによって発生された信号は１本のアンテナから送信される。他の実施例では、空間ダイバーシチを作るために別々の複数のアンテナが利用される。これらの信号は、異なる偏波パターンを示す複数のアンテナによって送信されてもよい。これらのアンテナ・パターンは、たとえば、全方向性に、セクタ状に、固定形状に、狭ビームに、またはアンテナ・アレーによって適応的に形成されてもよい。波形７６，７８は、情報状態の期間に対応した時間遅延のオフセットを除き、相互に同じであってもよい。これによって、説明された電力レベルの信号エネルギーは、あるタイム・スロットと後続するタイム・スロットの情報状態とに対応する期間に送信機ブランチ３８のうちの少なくとも１つによって発生される。したがって、割り当てられたタイム・スロット１２中に通信信号バーストを受信するようにチャネルに同調された移動端末は、後続のタイム・スロット１２の情報状態中に隣接スロット情報を抽出することもできる。
バーストを送信する電力レベルは、図５に示す情報状態およびアクティブ状態中にランプ状に上昇および下降する。
図６は、再び、図示するように、タイム・スロット１２−１，１２−２，１２−３と後続の情報状態中の３つの電力レベルＰ1，Ｐ2，Ｐ3を示す。波形９２，９４は、２つの送信機ブランチ３８によって通信信号バーストを発生する電力レベルを表す。図６の波形９２，９４は、通信信号バーストが互に単にオフセットされているのではない点で、図５に示す対応する波形８４，８６と異なる。それよりも、通信信号バーストの信号エネルギー・レベルは、スケジューラ５６によって各送信機ブランチ３８について個別的にスケジュールされる。しかしながら、波形９２，９４を調べると、信号エネルギー・レベルＰ1，Ｐ2，Ｐ3が対応するタイム・スロットとこれに続く情報状態中に発生されることを示している。
図５に示す実施例に対して、図６の実施例では、異なるブランチによって送信される信号の電力レベルが情報状態中は一定の電力レベルに維持される。
図７は、再び、図５および図６に示すタイム・スロットと同じタイム・スロット中の３つの電力レベルＰ1，Ｐ2，Ｐ3を示す。ここで、通信信号バーストの波形９６，９８は２つの送信機ブランチ３８によって発生される。ここで、パワー・スケジューラ５６は、２つの送信機ブランチ３８によって発生される組合せ電力レベルが一定値となるように、通信信号バーストを送信させる。
また、前述したように、種々のブランチによって送信される信号はそれぞれ、固定式全方向性アンテナ・ビーム・パターン、固定式セクタ・アンテナ・ビーム・パターン、固定式狭ローブ・アンテナ・ビーム・パターンおよび適応アンテナ・ビーム・パターンを形成可能なアンテナ・アセンブリによって発生され得る。
図８は、ビーム形成が得られる本発明の一実施例の動作を示す。図の上端部は、２つの送信機ブランチ３８によって発生される図６に既に示した波形９２，９４を示す。図の底部は、種々のタイム・スロット１２およびその部分を形成する情報状態中に送信局の送信機ブランチ３８のアンテナ・アレー６２によって形成された無線基地局および指向性アンテナ・ビーム・パターン１０２，１０４，１０６を形成する送信局３２を示す。
各タイム・スロットの情報状態部分中に、２つのアンテナ・ビーム・パターンが形成されると同時に、各タイム・スロット１２の残りの部分の間に、シングル・アンテナ・ビーム・パターンのみが形成される。
たとえば、第１のタイム・スロット１２−１に関しては、その情報状態部分中に、移動端末３４−１および通信信号バーストに対するアンテナ・ビーム・パターン１０２に従って通信信号バーストが送信され、また、移動端末３４−２に対するアンテナ・ビーム・パターン１０４に従って通信信号バーストが送信される。アンテナ・ビーム・パターン１０２は、第１の送信機ブランチに結合されたアンテナ・アセンブリ６２によって形成され、また、アンテナ・ビーム・パターン１０４は、第２の送信機ブランチ３８に結合されたアンテナ・アセンブリ６２によって形成される。
タイム・スロット１２−２の情報状態部分中には、通信信号バーストが移動端末３４−２および移動端末３４−３の両方に送信される。通信信号バーストは第２の送信機ブランチ３８によってアンテナ・ビーム・パターン１０４に従って送信され、また、通信信号バーストは第１の送信機ブランチ３８によってアンテナ・ビーム・パターン１０６に従って移動端末３４−３に送信される。第２のタイム・スロット１２−２の残りの部分中には、第１の送信機ブランチ３８によってアンテナ・ビーム・パターン１０６に従って送信された通信信号のみが送信される。
第３のタイム・スロット１２−３中には、通信信号バーストがアンテナ・ビーム・パターン１０２，１０６によって移動端末３４−１，３４−３にそれぞれ通信される。その通信信号バーストは第２の送信機ブランチ３８によって送信され、また、アンテナ・ビーム・パターン１０６に従って送信された通信信号バーストは、第１の送信機ブランチ３８によって発生される。第３のタイム・スロット１２−３の残りの部分中には、通信信号バーストは、第２の送信機ブランチ３８のアンテナ・アセンブリ６２によって形成されたアンテナ・ビーム・パターン１０２に従って移動端末３４−１に送信される。
第１のタイム・スロット１２−１中には、移動端末３４−２がタイム・スロットの全期間でアクティブ状態となる。第２のタイム・スロット１２−２中には、移動端末３４−３はタイム・スロットの全期間でアクティブ状態となり、また、第３のタイム・スロット１２中には、移動端末３４−１が全タイム・スロット期間でアクティブ状態となる。移動端末３４−２は第２のタイム・スロット１２−２の情報状態部中に付加的にアクティブとなり、また、移動端末３４−３は第３のタイム・スロット１２−３の情報状態部中にアクティブとなり、さらに、移動端末３４−１は第１のタイム・スロット１２−１の情報状態中に付加的にアクティブとなる。
図９は、全体的に参照符号１２０で示す方法フロー図を示しており、本発明の一実施例の方法ステップを列挙している。方法１２０は、ＴＤＭＡ通信システムで動作可能な送信局によって通信信号バーストを通信する電力レベルを選択的に制御する。まず、ブロック１２２によって示すように、第１の送信機ブランチは、第１の被選択電力レベルで通信信号バースト受信するように結合される。次に、ブロック１２４によって示すように、少なくとも第２の送信機ブランチが通信信号バーストを受信するように結合される。第２の送信機ブランチによって送信される通信信号バーストは、第１の送信機ブランチがそのブランチに供給される通信信号バーストを送信するタイム・スロット以外のタイム・スロットの少なくとも一部の間に送信される。
それにより、本発明の一実施例の動作は、ＴＤＭＡ通信システムの動作中に通信信号のバーストを通信する電力レベルを制御する方法を提供する。そのような電力レベルついての制御は、そのようなバーストの通信によって発生される干渉のレベルを軽減可能にする。これらのバーストは、隣接タイム・スロット中に通信された通信信号バーストから受信局が情報を抽出できるように通信される。それにより、移動端末が隣接タイム・スロットから情報を抽出できることが要求されるセルラ通信システムで本発明の一実施例を実施することができる。
以上の説明は本発明を実施するために好ましい例であり、本発明の範囲はこの説明により必ずしも限定される必要はない。本発明の範囲は、以下の請求の範囲によって定義される。
【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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