(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムにおける電力制御方法であって：
遠隔ユニットのスピードを判定する段階；および
前記遠隔ユニットの前記スピードに基づいてターゲット閾値を電力制御閾値に割り当てる段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電力制御閾値および受信された電力制御グループに基づいて、電力調整コマンドを送信する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記遠隔ユニットの前記スピードは、電力スペクトル密度のモーメントに基づくことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記通信システムは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記方法は：
フレーム品質測定に基づいて、前記ターゲット閾値を中心に前記電力制御閾値を変える段階；
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記電力制御閾値を変える前記段階は：
品質劣化フレームの発生を判定し、品質劣化フレームの判定を行う段階；
現在閾値が前記ターゲット閾値よりも大きいかどうかを判定し、閾値判定を行う段階；および
前記品質劣化フレームの判定および前記閾値判定に基づいて、前記電力制御閾値を調整する段階；
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
通信システムにおける電力制御装置であって：
遠隔ユニットのスピードを判定するスピード・コンピュータ；および
前記スピード・コンピュータに結合され、前記遠隔ユニットの前記スピードに基づいてターゲット閾値を判定するターゲット閾値コンピュータ；
によって構成されることを特徴とする装置。
【請求項８】
前記装置は：
前記ターゲット閾値に基づいて瞬時閾値を判定する瞬時閾値コンピュータ；および
前記瞬時閾値コンピュータに結合され、前記瞬時閾値を前記遠隔ユニットの受信エネルギと比較する比較ユニット；
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記瞬時閾値は、フレーム削除に基づくことを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記比較ユニットに結合された比較器であって、受信エネルギを前記比較ユニットに与える比較器をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、一般に、通信システムに関し、さらに詳しくは、スペクトル拡散通信システムにおける電力制御に関する。
関連発明
本発明は、１９９６年３月１５日に出願され、本発明の譲受人に譲渡された出願番号０８／６１６，５４２号の"Method and Apparatus for Power Control in a Communication System"と関連する。
発明の背景
通信システムは、遠隔ユニットの伝送エネルギを制御する電力制御方法を採用することが知られている。電力制御を採用するこのような通信システムの一つにスペクトル拡散通信システム(spread spectrum communication system)がある。スペクトル拡散システムにおける電力制御は、２つの主な機能を果たす。まず第１に、スペクトル拡散システムにおける各遠隔ユニットの信号は一般に同じ周波数バンド内で送信されるので、受信信号に伴う雑音（雑音密度あたりのビット・エネルギ、すなわち、雑音スペクトル密度に対する情報ビットあたりのエネルギの比率として定義されるＥb／Ｅ0、に反比例する）のほとんどは、他の遠隔ユニットの伝送に寄与しうる。雑音の大きさは、各他の遠隔ユニットの伝送の受信信号電力に直接関係する。従って、遠隔ユニットができるだけ低い電力レベルで伝送することが有利である。第２に、伝送が基地局によってほぼ同じ電力レベルで受信されるように、すべての遠隔ユニットの電力をダイナミックに調整することが望ましい。これを達成するためには、最も近い送信機が最も遠い送信機に比べて最大８０ｄＢだけ自局の電力を低減する必要がある。
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：code-division，multiple-access)システムにおいて逆方向チャネル電力を制御する現方法については、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５(Electronic Industry Association/Telecommunications Industry Association Interim Standard 95)のCellular System Remote Unit-Base Station Compatibility Standardにおいて説明され、これは本明細書に参考として含まれる。（ＥＩＡ／ＴＩＡの連絡先は、2001 Pennsylvania Ave. NW Washington DC 20006)。ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５Ａにおいて説明されるように、電力制御グループは遠隔ユニットから送信され、基地局によって受信される。基地局は、電力制御グループのエネルギを閾値と比較し、電力調整コマンド（電力制御ビット）を遠隔ユニットに送信することによって、遠隔ユニットにパワーアップまたはパワーダウンするように適宜指示する。本アルゴリズムは、遠隔ユニットが十分高い電力レベルで送信していない場合に、閾値レベルが高いフレーム・エラーに寄与しないことを保証するが、遠隔ユニットの電力レベルは長期間では必要以上に高くなることがあり、システム雑音に不必要に寄与する。
従って、電力制御閾値をダイナミックに調整することにより、ＣＤＭＡシステムにおける雑音を低減する必要がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を利用できる基地局受信機の好適な実施例のブロック図である。
第２図は、本発明を利用できる基地局送信機の好適な実施例のブロック図である。
第３図は、本発明の好適な実施例により逆方向チャネル電力を制御する装置を示す。
第４図は、第３図の動作装置の好適な実施例のフローチャートである。
第５図は、本発明の別の実施例により逆方向チャネル電力を制御する装置を示す。
第６図は、第３図のスピード・コンピュータのブロック図である。
第７図は、１％フレーム削除レートについて遠隔ユニット・スピードとＥb／Ｎ0との間の関係を示す。
第８図は、第５図のターゲット閾値コンピュータの好適な実施例を示す。
第９図は、第５図のターゲット閾値コンピュータの別の実施例を示す。
第１０図は、第５図のターゲット閾値コンピュータの別の実施例を示す。
第１１図は、第５図のターゲット閾値コンピュータの別の実施例を示す。
第１２図は、第５図のターゲット閾値コンピュータの別の実施例を示す。
第１３図は、本発明の好適な実施例による瞬時閾値の時間領域図を示す。
好適な実施例の説明
スペクトル拡散通信システムにおける電力制御は、遠隔ユニットのスピードを判定し、この判定されたスピードに基づいてターゲット値を電力制御閾値に割り当てることによって行われる。瞬時閾値は、フレーム品質情報および電力制御閾値に基づいて生成される。遠隔ユニットから送信される電力制御グループのエネルギは瞬時閾値と比較され、電力調整コマンドが決定される。電力調整コマンドは遠隔ユニットに送信され、遠隔ユニットにその電力を適宜調整するように指示する。この閾値調整方法は、遠隔ユニットの電力レベルが必要以上に高い時間を低減し、それによりシステムにおける不必要な雑音を低減する。
一般に、本発明は、遠隔ユニットのスピードを判定する段階と、遠隔ユニットのスピードに基づいてターゲット閾値を電力制御閾値に割り当てる段階とによって構成される、通信システムにおける電力制御の方法を網羅する。
別の実施例は、受信信号のエネルギを判定する段階と、遠隔ユニットのスピードを判定する段階とによって構成される、通信システムにおける電力制御の方法を網羅する。電力制御閾値は速度に基づいて判定され、受信エネルギは電力制御閾値と比較される。次に、電力調整コマンドは、この比較に基づいて遠隔ユニットに送信される。
さらに別の実施例は、通信システムにおける電力制御のための装置を網羅し、この装置は、遠隔ユニットのスピードを判定するスピード・コンピュータと、スピード・コンピュータに結合され、遠隔ユニットのスピードに基づいてターゲット閾値を判定するターゲット閾値コンピュータとによって構成される。
別の実施例は、統計に基づいてターゲット閾値を電力制御閾値に割り当てる段階によって構成される、通信システムにおける電力制御の方法を網羅する。
第１図は、遠隔ユニットによって送信される電力制御グループを受信する基地局受信機１００の好適な実施例のブロック図である。直交符号化されたスペクトル拡散デジタル信号１３０は、受信アンテナ１３１において受信され、受信機１３２によって増幅されてから、同相(in-phase)成分１４０および直交(quadrature)成分１３８に逆拡散(despread)・復調（１３６）される。次に、逆拡散されたデジタル・サンプルの成分１３８，１４０は、被サンプリング信号の所定長グループ（例えば、６４サンプル長グループ）にグループ化され、高速アダマール変換器１４２，１４４の形式の直交復号器に独立して入力され、この高速アダマール変換器１４２，１４４は直交符号化信号成分を逆拡散して、複数の逆拡散された信号成分１４６，１６０をそれぞれ生成する（例えば、６４サンプル長グループが入力されると、６４個の逆拡散された信号が生成される）。さらに、各変換器出力信号１４６，１６０は，相互に直交な符号のセット内から各特定の直交符号を識別する関連したウォルシュ・インデクス・シンボルを有する（例えば、６４サンプル長グループが入力されると、６ビット長インデクス・データ・シンボルは、変換器出力信号と関連付けて、変換器出力信号が対応する特定の６４ビット長直交符号を表すことができる）。受信機１００の各分岐から生成される信号１５６の各グループにおける同じウォルシュ・インデクスを有するエネルギ値は加算器１６４において加算され、被加算エネルギ値１６６のグループとなる。被加算エネルギ値１６６のグループにおけるインデクスｉのエネルギ値は、この被加算エネルギ値１６６のグループを生成する被サンプリング信号のグループがｉ番目のウォルシュ・シンボルに対応することの信頼度(measure of confidence)に対応する。関連するインデクスを有する被加算エネルギ値のグループは、軟判定メトリック発生器(soft decision metric generator)１６８に送られ、ここで各符号化データ・ビットの一つのメトリックが判定され、それにより総合軟判定データ１７０の一つのセットを生成する。次に、総合軟判定データ１７０は、デインタリーバ(deinterleaver)１７２によってデインタリーブされてから、復号器１７６によって最終的に最尤符号化される。
第２図は、電力調整コマンドを遠隔ユニットに送信するＣＤＭＡ送信機２００の好適な実施例のブロック図である。好適な実施例では、電力調整コマンドは電力制御ビットであり、「０」ビットは遠隔ユニットに平均出力電力レベルを増加するように指示し、「１」ビットは遠隔ユニットに平均出力電力レベルを減少するように指示する。送信機２００は、好ましくは、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５Ａに定義されるような送信機である。送信機２００は、畳み込み符号器２１２，インタリーバ２１６，直交符号器２２０，変調器２２４，アップコンバータ２２８およびアンテナ２２９を含む。
動作時に、信号２１０（トラヒック・チャネル・データ・ビット）は、特定のビット・レート（例えば、９．６ｋｂｉｔ／秒）で畳み込み符号器２１２によって受信される。入力トラヒック・チャネル・データ２１０ビットは、ボコーダによってデータに変換された音声，純粋なデータもしくはこれら２種類のデータの組み合わせを一般に含む。畳み込み符号器２１２は、データ・シンボルをデータ・ビットにそれ以降に最尤復号するのを容易にする複合化アルゴリズム（例えば、畳み込みまたはブロック符号化アルゴリズム）で、入力データ・ビット２１０を固定符号化レートにてデータ・シンボルに符号化する。例えば、畳み込み符号器２１２は、畳み込み符号器２１２が１９．２ｋｓｙｍｂｏｌ／秒のレートでデータ・シンボル２１４を出力するように、１データ・ビットの固定符号化レートにて、入力データ・ビット２１０（９．６ｋｂｉｔ／秒のレートで受信される）を２データ・シンボルに（すなわち、レート１／２）符号化する。
次に、データ・シンボル２１４は、インタリーバ２１６に入力される。インタリーバ２１６は、入力データ・シンボル２１４をシンボル・レベルでインタリーブする。インタリーバ２１６において、データ・シンボル２１４は、データ・シンボル２１４の所定サイズのブロックを定めるマトリクスに個別に入力される。データ・シンボル２１４は、マトリクスが列(column)単位で満たされるように、マトリクス内の番地に入力される。データ・シンボル２１４は、マトリクスが行(row)単位で空になるように、マトリクス内の番地から個別に出力される。一般に、マトリクスは、列の数に等しい行の数を有する方形マトリクスであるが、連続的に入力される非インタリーブされたデータ・シンボル間の出力インタリーブ距離を増加するため、他のマトリクス形式を選択できる。被インタリーブ・データ・シンボル２１８は、入力された同じデータ・シンボル・レート（例えば、１９．２ｋｓｙｍｂｏｌ／秒）でインタリーバ２１６によって出力される。マトリクスによって定められるデータ・シンボルのブロックの所定のサイズは、所定長の伝送ブロック内で所定のシンボル・レートにて伝送できる最大データ・シンボル数から導かれる。例えば、伝送ブロックの所定長が２０ミリ秒の場合、データ・シンボルのブロックの所定のサイズは１９．２ｋｓｙｍｂｏｌ／秒と２０ミリ秒との積で、３８４データ・シンボルに等しく、これは１６ｘ２４マトリクスを定める。
被インタリーブ・データ・シンボル２１８は、直交符号器２２０に入力される。直交符号器２２０は、各インタリーブおよびスクランブルされたデータ・シンボル２１８に対して直交符号（例えば、６４次ウォルシュ符号）を法２の加算(modulo 2 add)する。例えば、６４次直交符号化では、インタリーブおよびスクランブルされたデータ・シンボル２１８は、６４シンボル直交符号またはその逆数によってそれぞれ置換される。これらの６４直交符号は、好ましくは、６４ｘ６４アダマール・マトリクスからのウォルシュ符号に対応し、ここでウォルシュ符号はこのマトリクスの一つの行または列である。直交符号器２２０は、入力データ・シンボル２１８に対応するウォルシュ符号またはその逆数を固定シンボル・レート（例えば、１９．２ｋｓｙｍｂｏｌ／秒）で反復的に出力する。
ウォルシュ符号２２２のシーケンスは、変調器２２４によって通信チャネル上で送信するために準備される。拡散符号は、ユーザ固有のシンボル・シーケンスもしくは固定チップ・レート（例えば、１．２２８Ｍｃｈｉｐ／秒）で出力される固有ユーザ符号である。さらに、ユーザ符号拡散符号化されたチップは、一対の短い疑似ランダム符号（すなわち、長符号に比べて短い）によってスクランブルされ、ＩチャネルおよびＱチャネル符号拡散シーケンスを生成する。ＩチャネルおよびＱチャネル符号拡散シーケンスは、直交対の正弦曲線(sinusoids)の電力レベル制御を駆動することにより、この直交対の正弦曲線をバイフェーズ変調(bi-phase modulate)するために用いられる。正弦曲線出力信号は加算され、帯域通過濾波され、ＲＦ周波数に変換され、増幅され、アップコンバータ２２８を介して濾波され、アンテナ２２９によって放射されて、チャネル・データ・ビット２１０の送信を完了する。
第３図は、本発明の好適な実施例によりＣＤＭＡシステムにおいて逆方向チャネル電力を制御するための装置３００を示す。装置３００は、アキュムレータ３０１，比較ユニット３０３，瞬時閾値コンピュータ３０５，スピード・コンピュータ３０７およびターゲット閾値コンピュータ３０９を含む。装置３００の動作は次のようにして行われる。遠隔ユニットの受信信号は、遠隔ユニットのスピードを計算するスピード・コンピュータ３０７に入力される。（遠隔ユニットのスピードの計算についての詳細は以下で説明する）。遠隔ユニットのスピードはスピード・コンピュータ３０７から出力され、ターゲット閾値コンピュータ３０９に入力される。ターゲット閾値コンピュータ３０９は、遠隔ユニットのスピードに基づいてターゲット閾値を判定し、この値を瞬時閾値コンピュータ３０５に出力する。（ターゲット閾値の計算についての詳細は以下で説明する）。瞬時閾値コンピュータ３０５は、フレーム品質情報とターゲット閾値の両方に基づいて閾値を調整することによって瞬時閾値を判定し、この瞬時閾値を比較ユニット３０３に出力する。瞬時閾値とは、電力調整コマンドを判定する際に遠隔ユニットのエネルギが比較される値である。（瞬時閾値の計算についての詳細は以下で説明する）。
電力制御グループ期間における遠隔ユニット伝送から検出された獲得(winning)ウォルシュ・シンボル・エネルギ（遠隔ユニットの受信エネルギ）は、アキュムレータ３０１に入力される。アキュムレータ３０１は、遠隔ユニットのエネルギを計算し、この値を比較ユニット３０３に出力する。比較ユニット３０３は、遠隔ユニットのエネルギを瞬時閾値を比較し、この比較に基づいて電力制御ビット値を判定する。次に、電力制御ビット値は比較ユニット３０３から出力され、遠隔ユニットに送信され、遠隔ユニットにパワーアップまたはパワーダウンするように適宜指示する。
第４図は、第３図の動作装置の好適な実施例のフローチャートである。論理フローはステップ４０５から開始し、ここでスピード・コンピュータは遠隔ユニットから信号を受信し、遠隔ユニットのスピードを計算する。次に、ステップ４１０において、ターゲット閾値はターゲット閾値コンピュータ３０９によって計算され、瞬時閾値コンピュータ３０５に出力される。瞬時閾値コンピュータ３０５は瞬時閾値を判定し（ステップ４１５）、この値を比較ユニット３０３に出力する。比較ユニット３０３は、ステップ４２０において、電力制御グループのエネルギを受信し、ステップ４２５において、電力制御グループのエネルギを瞬時閾値を比較する。最後に、ステップ４３０において、電力制御ビットはこの比較から計算され、遠隔ユニットに送信される。
第５図は、本発明の別の実施例により逆方向チャネル電力を制御するための装置５００を示す。装置５００は、アキュムレータ３０１，比較ユニット３０３，瞬時閾値コンピュータ３０５，スピード・コンピュータおよびターゲット閾値コンピュータ５０９によって構成される。装置５００の動作は次のとおりである。遠隔ユニットの受信信号は、遠隔ユニットのスピードを計算するスピード・コンピュータ３０７に入力される。遠隔ユニットのスピードはスピード・コンピュータ３０７から出力され、ターゲット閾値コンピュータ５０９に入力される。さらに、ターゲット閾値コンピュータ５０９は、フレーム品質情報を受信する。別の実施例では、ターゲット閾値コンピュータ５０９は、遠隔ユニットのスピードおよびフレーム品質情報の両方に基づいてターゲット閾値を判定し、このターゲット値を瞬時閾値コンピュータ３０５に出力する。さらに別の実施例では、ターゲット閾値コンピュータ５０９は、フレーム品質情報のみなどの統計に基づいてターゲット閾値を判定してもよい。続いて、瞬時閾値コンピュータ３０５は、フレーム品質情報およびターゲット閾値に基づいて閾値を調整することによって瞬時閾値を判定し、この瞬時閾値を比較ユニット３０３に出力する。
電力制御グループ期間における遠隔ユニット伝送から検出された獲得ウォルシュ・シンボル・エネルギは、アキュムレータ３０１に入力される。アキュムレータ３０１は、遠隔ユニットのエネルギを計算し、この値を比較ユニット３０３に出力する。比較ユニット３０３は、遠隔ユニットのエネルギを瞬時閾値と比較し、この比較に基づいて電力制御ビット値を判定する。次に、電力制御ビット値は比較ユニット３０３から出力され、遠隔ユニットに送信され、遠隔ユニットにパワーアップまたはパワーダウンするように適宜指示する。
遠隔ユニットのスピードの推定
遠隔ユニットから受信されたフェージング信号の帯域幅と、遠隔ユニットのスピードとの間には関係があるので、遠隔ユニットのスピードの推定はフェージング信号の帯域幅を推定することから判定できる。好適な実施例では、古典的なフェージング・モデルを利用し、ここで移動局は細かい散乱体(scatterers)の無限電界を移動し、その結果、Ｕ字型の電力スペクトルＳ（ｆ）が生じる。垂直偏波電界を想定すると、
0003790551.tif 000002
ここで、Ｓ0は、送信搬送周波数の小さな近傍内の受信電力密度を与える定数であり、ｆは独立した周波数変数である。遅延における電界（Ｊ0）の実数部（Ｒ）の対応する相関関数は、
R(v,τ)=Ｊ0(βvτ)
ここで、
β＝２π／λ
ν＝遠隔ユニットのスピード
τ＝独立した遅延変数
また、
0003790551.tif 000003
ｆmを推定すると、νの推定値が得られる。Ｓ（ｆ）のｆに対する標準偏差は、
0003790551.tif 000004
搬送波が９０ＭＨｚ（ＣＤＭＡの典型的な動作周波数）である場合、
0003790551.tif 000005
周波数オフセットｆ0が存在する場合、そのスペクトルは、
0003790551.tif 000006
となる。
両側の概して非対照的なスペクトルの平均値を推定することにより、ｆ0を近似できる。移動局スピードは、観察された電力スペクトルの第２中央モーメント（分散(variance)）を求めることによって推定でき、送信機と受信機との間の周波数オフセットは、第１モーメント（平均）を推定することによって得られる。
例えば、スピード推定値は、遠隔ユニットの観察された電力スペクトルの標準偏差を測定することによって得られる。遠隔ユニットの電力スペクトルは、次の段階を実行することによって近似される：
１．）データ選択ブロック（第６図にて説明）の複素高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を計算する。
２．）ＦＦＴの大きさ二乗(magnitude square)を求める。
３．）いくつかの大きさ二乗ＦＦＴを平均する。
４．）閾値以下の平均関数における項をゼロに設定する。
電力スペクトル密度（ＰＳＤ：power spectral density）のピークをＰＳＤmaxと表すと、ＰＳＤMax／３．５以下のスペクトル値はモーメント計算に含まれない。概して、閾値は信号対雑音比の逆関数となる。
第６図は、第３図のスピード・コンピュータ３０７のブロック図を示す。スピード・コンピュータ３０７は、ＲＦフロント・エンド６０１，高速アダマール変換（ＦＨＴ）復号器６０３，データ・セレクタ６０５およびディスクリート・フーリエ変換器（ＤＦＴ）６０７によって構成される。スピード・コンピュータ３０７の動作は次のとおりである。ＲＦフロント・エンド６０１から現れる混合され、ダウンコンバートされ、逆拡散された信号は、ＦＨＴ復号器６０３に入り、ここで着信信号は復号される。この文脈ではウォルシュ・シンボルと呼ばれるＦＨＴデータは、４８００ＨｚのレートでＦＨＴ復号器６０３から現れる。典型的な動作ポイントでは、獲得ウォルシュ・インデクスのうち約２０％が被送信ウォルシュ・シンボルのインデクスに対応しない、すなわち、獲得ウォルシュ・インデクスの２０％は誤りである。ＦＨＴデータはデータ・セレクタ６０５に入り、獲得インデクスに対応する複素ＦＨＴ出力としてＤＦＴ６０７に送られるか、あるいはどちらかのインデクスが誤りであることを告げるサイド情報がある場合には、対応する軟出力は削除してもよい（０＋ｊ０に設定される）。このようなサイド情報は、本明細書に参考として含まれる"A Method and Apparatus for Estimating a Channel Parameter in a Digital Radio Frequency Communication System"（文書番号ＣＥ０２９６３Ｒ  Sexton）において説明されるように、合格した巡回冗長検査（ＣＲＣ）を有するフレームを再符号化することによって利用可能になる。６つの再符号化ビットの各グループは、真のウォルシュ・インデクスである。実際に誤って復号したときに、ＣＲＣが正しく復号されたフレームを報告するレートにて、偽イベントが生じる。１２ビットＣＲＣでは、この確率は約０．０２５％である。更なる改善は、「極めてもっともらしい(very likely)」セットと記されたＮ個の最大大きさを有するＦＨＴ出力を保存することによって達成される。この場合、削除ではなく、適正値はＮ個の「極めてもっともらしい」セットのうちの一つから取り出される。適切なインデックスがこれらの保存されたものの一つでない場合、削除が行われる。包括的な場合、Ｎ＝６４であり、削除は必要ない。さらに別の変形例では、フレームがＣＲＣに合格しない限り、獲得ウォルシュ・シンボルを利用し、他に比べてエラーのシンボルが少ない、ＣＲＣに合格したフレームに依存する。
好適な実施例では、ＤＦＴ設計パラメータは次のとおりである：
１．単一ＤＦＴの計算における入力項の数（ここでは、２フレーム，１９２シンボルを利用）。
２．出力ＤＦＴにおける周波数ポイントの数（４＊１９２）。
３．平均および分散の計算前に平均したＤＦＴの数（５、すなわち、１０入力フレーム毎に１回）。
４．平均および分散から直接得られたオフセットおよびスピード推定値を濾波するために用いられる時定数。
別の実施例では、電力制御ビット・ストリームは、遠隔ユニットのスピードを計算するために利用される。低スピードでは、電力制御ビット・ストリームは、チャネル・コヒーレンス時間に対応する規則的なアップ／ダウン・パターンの期間を示す。いずれの信号もフェージングされていない場合、パターンは「１１１１１０００００１１１１１０００００」に類似する。従って、速度の表示は、電力制御ビット・ストリームの周波数変換におけるディスクリート成分を探すことによって得ることができる。エネルギのほとんどがいくつかの所定の周波数グループにあると判定される場合、遠隔ユニットのスピードは低く、それ以外の場合には、遠隔ユニットのスピードは高い。別の実施例では、次の段階がとられる：
１．２フレームについて電力制御ビット・ストリームをバッファする（３２ビット）
２．バッファが満杯になると、これらのビットの３２次高速アダマール変換を計算し、０を−１として処理し、１を１として処理する。
３．３２個の出力を調べる。エネルギの５０％が８つよりも少ない所定の項にある場合、スピードは１０ｍｐｈ以下であると宣言し、それ以外の場合は、１０ｍｐｈ以上と宣言する。
ターゲット閾値の推定
第７図は、９．６ｋｂｉｔｓ／秒データ・レートについて１％フレーム削除レート（ＦＥＲ：frame erasure rate）を達成するために必要なＥb／Ｅ0と、遠隔ユニット・スピードとの間の関係の典型的なプロットを示す。好適な実施例では、スピード・コンピュータ３０７は、遠隔ユニットのスピードをターゲット閾値コンピュータ３０９に与え、ターゲット閾値は、所望のＦＥＲをパラメータとして、Ｅb／Ｅ0対スピードのテーブルからターゲット閾値コンピュータ３０９によって導出される。ターゲット閾値コンピュータ３０９は、遠隔ユニットのスピードを利用して、ターゲット閾値コンピュータ３０９の内部に格納されたターゲット閾値テーブルに基づき、所望のＦＥＲについてターゲット閾値を調整する。
第５図を参照して説明したように、本発明の別の実施例は、遠隔ユニットのスピードの他にフレーム品質情報を利用してターゲット閾値を判定する。この実施例では、ターゲット閾値は、過剰な量のフレーム削除もしくは過剰な量の劣品質フレーム（フレーム品質情報によって表される）が検出されるまで、Ｅb／Ｅ0対スピードのテーブルからターゲット閾値コンピュータ５０９によって導出される。例えば、ターゲット閾値コンピュータ５０９は、平均フレーム品質が劣悪であることをターゲット閾値コンピュータ５０９が判断し、このときターゲット閾値が０．１ｄＢだけ増加されるまで、ターゲット閾値を判定する際に遠隔ユニットのスピードを利用する。上記の手順は、特定の期間内に劣悪なフル・レート・フレームが検出されるときに調整が行われる場合にも拡張できる。逆に、平均フレーム品質が閾値以上であるとターゲット閾値コンピュータ５０９が判断した場合、ターゲット閾値は０．１ｄＢだけ低減される。
上記のように、本発明の別の実施例は、ターゲット閾値を判定する際にフレーム品質情報のみを利用する。ターゲット閾値をどのようにして、いつ調整するかを決定するのにはいくつか方法がある。すべてまたはサブセットを利用できる。
第８図は、好適な実施例による第５図のターゲット閾値コンピュータ５０９を示す。ターゲット閾値コンピュータ５０９は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ８０１，加算ユニット８０２，８０３，スイッチ８０４および論理ユニット８０５によって構成される。ターゲット閾値コンピュータ５０９の動作は次のように行われる。フル・レート・フレーム品質情報はＦＩＲフィルタ８０１に入る。ＦＩＲフィルタ８０１は、「先入れ先出し(first-in-first-out)」バッファを利用して、Ｎ個のフル・レート・フレーム品質情報値のそれぞれを格納する。この実施例では、フレーム・レート情報が判定不可能な場合、最後の判定可能なフレームからのレート情報が用いられる。「最も新しい」フル・レート・フレームの品質値はＦＩＲフィルタ８０１に入り、ＦＩＲフィルタの８０１における「最も古い」フル・レート・フレームの品質値と置換する。ＦＩＲフィルタ８０１は、そのバッファ内に存在する劣品質フレームの数を加算器８０２に出力する。加算器８０２は、ＦＩＲフィルタ８０１に存在する削除済みフレームの数と、ターゲット・フレーム削除値との間の差を計算する。ターゲット値と、時間期間ｋにおいてＦＩＲフィルタ８０１内に存在する削除済みフレームの現在数（ｅｒｒｏｒ＿ｆｅ（ｋ））との間の差は加算器８０２から出力され、論理ユニット８０５に入力される。論理ユニット８０５は、値（ｋ２＊ｅｒｒｏｒ＿ｆｅ（ｋ））を判定し、現在ターゲット閾値を調整する。好適な実施例では、ｅｒｒｏｒ＿ｆｅ（ｋ）が０よりも大きい場合、ｋ２＝３０であり、ｅｒｒｏｒ＿ｆｅ（ｋ）が０よりも小さい場合、ｋ２＝２０であり、ｅｒｒｏｒ＿ｆｅ（ｋ）が０に等しい場合、ｋ２＝０である。この調整は、ｎ２フレーム毎にスイッチ８０４を介して適用され、ここでｎ２＝７５である。この調整は、スイッチ８０４が閉じると加算器８０３に出力され、現在ターゲット閾値に加算され、更新されたターゲット閾値を生成する。
第９図は、第５図のターゲット閾値コンピュータ５０９の別の実施例を示す。この実施例では、ターゲット閾値コンピュータ５０９は、不良フル・レート・フレーム間の時間が小さすぎる場合に、ターゲット閾値を増加する。ターゲット閾値コンピュータ５０９は、連続良好フル・レート・フレーム・カウンタ９１５，良好フル・レートおよびサブ・レート・フレーム・カウンタ９１６，加算ユニット８０２，８０３および論理ユニット９１７によって構成される。好適な実施例では、良好フル・レートおよびサブ・レート・カウンタ９１６ならびに連続フル・レート・フレーム・カウンタ９１５は、不良フル・レート・フレームが検出される毎にゼロに設定される。フレーム・レート情報が判定不可能な場合、最後の判定可能なフレームからのレート情報が用いられる。連続不良フル・レート・フレーム・カウンタ９１５は、連続良好フル・レート・フレームの数（ｎｃ＿ｇｆｒ）を加算器８０２に出力する。加算器８０２は、ｎｃ＿ｇｆｒと、所望のフル・レート不良（例えば、削除）フレーム・レートに反比例するフル・レート不良フレーム閾値間の最小時間（ＭＩＦ）との間の差を計算する。加算器８０２は、フレーム期間ｋについての生成差（ｅ＿ｆｒ＿ｔｂｂｆ（ｋ）＝ｎｃ＿ｇｆｒ−ＭＩＦ）を論理ユニット９１７に出力する。良好フル・レートおよびサブ・レート・フレーム・カウンタ９１６は、最後のフル・レート不良フレームが生じてからの、良好フル・レート・フレームの数および良好サブ・レート・フレームの数（ｎｇ＿ｆｒｐｓｒ）を論理ユニット９１７に出力する。論理ユニット９１７は、次のようにして入力ｅ＿ｆｒ＿ｔｂｂｆ（ｋ）およびｎｇ＿ｆｒｐｓｒに基づいてターゲット閾値調整（ｚ（ｋ））を判定する：
ｉｆ（ｅ＿ｆｒ＿ｔｂｂｆ（ｋ）＜ＭＩＦ）ｔｈｅｎ
ｉｆ（ｎｇ＿ｆｒｐｓｒ＞ＭＩＦ）ｔｈｅｎ
ｚ（ｋ）＝ａ２＊（１−（１／ＭＩＦ））＊ｎｃ＿ｂｆｒ＋ｂ２
ｅｌｓｅ
ｚ（ｋ）＝（ａ２＊（１−（１／ＭＩＦ））＊ｎｃ＿ｇｆｒ＋ｂ２）／ｃ２
ｅｎｄ  ｉｆ
ｅｎｄ  ｉｆ
ここで、
ＭＩＦ＝ｄ２／所望のフル・レート不良フレーム・レート
である。
好適な実施例では、ａ２＝２５６，ｂ２＝１００，ｃ２＝４およびｄ２＝０．６である。調整ｚ（ｋ）は加算器８０３に出力され、ここで現在ターゲット閾値に加算される。
第１０図は、第５図のターゲット閾値コンピュータ５０９の別の実施例を示す。この実施例では、ターゲット閾値コンピュータ５０９は、連続した良好サブ・レート・フレームの数が大きくなりすぎる場合に、ターゲット閾値を低減する。ターゲット閾値コンピュータ５０９は、連続良好サブ・レート・フレーム・カウンタ１００１，加算器８０２，８０３および論理ユニット１００２によって構成される。連続良好サブ・レート・カウンタ１００１は、不良サブ・レート・フレームが検出される毎にリセットされる。この実施例では、フレーム・レート情報が判定不可能な場合、最後の判定可能なフレームからのレート情報が用いられる。
ターゲット閾値コンピュータ５０９の動作は次のとおりである。連続良好サブ・レート・フレーム・カウンタ１００１は、良好サブ・レート・フレームの数（ｎｃ＿ｇｓｒ）を加算器８０２に出力する。加算器０８２は、ｎｃ＿ｇｆｒと、積（ｎｃ＿ｇｓｒ＿ｔｈｒｅｓｈ＊ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ）によって与えられる連続良好サブ・レート閾値との間の差を計算する。パラメータｎｃ＿ｇｓｒ＿ｔｈｒｅｓｈは、サブ・レート不良フレーム間の最小所望時間を表す。サブ・レート不良フレーム間の最小所望時間は、所望のフル・レート不良（例えば、削除）フレーム・レートと次のように関係する：
ｎｃ＿ｇｓｒ＿ｔｈｒｅｓｈ＝ｄ３／所望のフル・レート不良フレーム・レート
ここで、ｄ３は、好適な実施例では２／５に設定される。
パラメータＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘは、ｎｃ＿ｇｆｒが閾値を超える毎にインクリメントされる。サブ・レートまたはフル・レート不良フレームが検出されると、ｎｃ＿ｇｓｒおよびＣＳＲｇ＿ｉｈｎｄｅｘは、それぞれ０および１にリセットされる。加算器８０２は、フレーム期間ｋについて生成差（ｅ＿ｃｇｓｒ（ｉ）＝ｎｃ＿ｇｓｒ−（ｎｃ＿ｇｓｒ＿ｔｈｒｅｓｈ＊ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ））を論理ユニット１００２に出力する。理論ユニット１００２は、次の方法を介してターゲット閾値に適用すべき新たな調整（ｚ（ｋ））を判定する：
ｉｆ（ｅ＿ｃｇｓｒ（ｋ）＞０）ｔｈｅｎ
ｉｆ（ｉｗ（ｋ）＞ｗ（ｋ））ｔｈｅｎ
ｉｗ（ｋ＋１）＝ｗ（ｋ）
ｚ（ｋ）＝０
ｅｌｓｅ
ｉｆ（ｗ（ｋ）＞ｔｈｒｅｓｌ）
ｚ（ｋ）＝ｋ６＊ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ
ｅｌｓｅ
ｚ（ｋ）＝ｋ７＊ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ
ｅｌｓｅ  ｉｆ
ｅｎｄ  ｉｆ
ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ＝ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ＋１
ｅｎｄ  ｉｆ
ここで、ｗ（ｋ）は現在ターゲット閾値レベルであり、ｉｗ（ｋ）は瞬時閾値である。好適な実施例では、ｋ６＝３０，ｋ７＝１０およびｔｈｒｅｓｈ１＝公称ターゲット閾値レベル（これはハードウェアおよびシステムに依存）である。調整ｚ（ｋ）は加算器８０３に出力され、ここで現在ターゲット閾値から減算され、更新されたターゲット閾値を生成する。
第１１図は、第５図のターゲット閾値コンピュータ５０９の別の実施例を示す。この実施例では、ターゲット閾値コンピュータ５０９は、連続した良好フル・レート・フレームの数が大きくなりすぎる場合に、ターゲット閾値を低減するために用いられる。フレーム・レート情報が判定不可能な場合、最後の判定可能なフレームからのレート情報が用いられる。ターゲット閾値コンピュータ５０９は、連続良好フル・レート・フレーム・カウンタ１１５１，加算ユニット８０２，８０３および論理ユニット１１５２によって構成される。連続良好フル・レート・フレーム・カウンタ１１５１は、不良フル・レート・フレームが検出される毎にリセットされる。連続良好フル・レート・フレーム・カウンタ１１５１は、良好フル・レート・フレームの数（ｎｃ＿ｇｆｒ）を加算器８０２に出力する。加算器８０２は、ｎｃ＿ｇｆｒと、積（ｎｃ＿ｇｆｒ＿ｔｈｒｅｓｈ＊ＣＦＲｇ＿ｉｎｄｅｘ）によって与えられる連続良好フル・レート閾値との間の差を計算する。パラメータｎｃ＿ｇｆｒ＿ｔｈｒｅｓｈは、フル・レート不良フレーム間の最小所定時間を表す。サブ・レート不良フレーム間の最小所望時間は、所望のフル・レート不良（例えば、削除）フレーム・レートと次のように関係する：
ｎｃ＿ｇｆｒ＿ｔｈｒｅｓｈ＝ｄ４／所望のフル・レート不良フレーム・レート
ここで、ｄ４は、好適な実施例では３／２に設定される。
パラメータＣＦＲｇ＿ｉｎｄｅｘは、ｎｃ＿ｇｆｒが閾値を超える毎にインクリメントされる。フル・レート不良フレームが検出されるか、あるいは連続したサブ・レート不良フレームが検出されると、ｎｃ＿ｇｆｒおよびＣＦＲｇ＿ｉｎｄｅｘはそれぞれ０および１にリセットされる。加算器８０２は、フレーム期間ｋについて生成差（ｅ＿ｃｇｆｒ（ｉ）＝ｎｃ＿ｇｆｒ−（ｎｃ＿ｇｆｒ＿ｔｈｒｅｓｈ＊ＣＦＲｇ＿ｉｎｄｅｘ））を論理ユニット１１５２に出力する。論理ユニット１１５２は、次の方法を介してターゲット閾値に適用すべき新たな調整（ｚ（ｋ））を判定する：
ｉｆ（ｅ＿ｃｇｆｒ（ｋ）＞０）ｔｈｅｎ
ｉｆ（ｉｗ（ｋ）＞ｗ（ｋ））ｔｈｅｎ
ｉｗ（ｋ＋１）＝ｗ（ｋ）
ｚ（ｋ）＝０
ｅｌｓｅ
ｉｆ（ｗ（ｋ）＞ｔｈｒｅｓｈ１）
ｚ（ｋ）＝ｋ３＊ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ
ｅｌｓｅ
ｚ（ｋ）＝ｋ４＊ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ
ｅｌｓｅ  ｉｆ
ｅｎｄ  ｉｆ
ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ＝ＣＳＲｇ＿ｉｎｄｅｘ＋１
ｅｎｄ  ｉｆ
ここで、ｗ（ｋ）は現在ターゲット閾値レベルであり、ｉｗ（ｋ）は瞬時閾値である。好適な実施例では、ｋ３＝５０，ｋ４＝３０およびｔｈｒｅｓｈ１＝ハードウェアおよびシステムに依存する公称ターゲット閾値レベルである。調整ｚ（ｋ）は加算器８０３に出力され、ここで現在ターゲット閾値から減算され、更新されたターゲット閾値を生成する。
第１２図は、第５図のターゲット閾値コンピュータ５０９のさらに別の実施例を示す。この実施例では、ターゲット閾値コンピュータ５０９は、連続した不良サブ・レート・フレームの数が大きくなりすぎる場合に、ターゲット閾値を増加する。この実施例では、フレーム・レート情報が判定不可能な場合、最後の判定可能なフレームからのレート情報が用いられる。ターゲット閾値コンピュータ５０９は、連続不良サブ・レート・フレーム・カウンタ１２０１，加算ユニット８０３および論理ユニット１２０２によって構成される。ターゲット閾値コンピュータ５０９の動作は、次のとおりである。連続不良サブ・レート・フレーム・カウンタ１２０１は、連続不良サアブ・レート・フレームの数（ｎｃ＿ｂｓｒ）を論理ユニット１２０２に出力する。連続不良サブ・レート・カウンタ１２０１は、良好フレームが検出される毎にリセットされる。論理ユニット１２０２は、次の方法を介してターゲット閾値に適用すべき新たな調整ｚ（ｋ）を判定する：
ｉｆ（ｎｃ＿ｂｓｒ＞ｔｈｒｅｓｈ２）ｔｈｅｎ
ｚ（ｋ）＝ｋ５＊ｎｃ＿ｂｓｒ
ｅｎｄ  ｉｆ
好適な実施例では、ｋ５＝１０およびｔｈｅｓｈ２＝１である。調整ｚ（ｋ）は加算器８０３に出力され、ここで現在ターゲット閾値から減算される。
別の実施例では、調整ｉｚ（ｋ）は次の方法を介して計算される：
ｉｆ（ｎｃ＿ｂｓｒ＞ｔｈｒｅｓｈ２）ｔｈｅｎ
ｉｚ（ｋ）＝ＳＲ＿ＳｔｅｐＵｐ
ｅｎｄ  ｉｆ
ここで、ＳＲ＿ＳｔｅｐＵｐは、好適な実施例では３０に設定される瞬時閾値に適用される増加である。
瞬時閾値の計算
電力制御のため比較ユニット３０３によって用いられる瞬時閾値は、「鋸波」タイプの閾値と、ターゲット閾値コンピュータ３０９によって設定されるターゲット閾値との合成である。一実施例では、瞬時閾値は、ターゲット閾値と同じ値から当初開始し、検出された不良フレーム毎に増加され、検出された良好フレーム毎に減少される。この実施例では、瞬時閾値は、瞬時閾値がターゲット閾値よりも小さい場合に、より小さい量だけ増加される。好適な実施例では、瞬時閾値は、瞬時閾値がターゲット閾値よりも大きいときに生じるフル・レート不良フレーム毎に０．５ｄＢだけ増加され、瞬時閾値がターゲット閾値よりも低い場合に、フル・レート不良フレーム毎に１．０ｄＢだけ増加される。また、瞬時閾値は、連続した不良サブ・レート・フレームの数に比例した量だけ増加される。
逆に、瞬時閾値は、この瞬時閾値がターゲット閾値に達するまで、基地局によって受信された各良好フル・レート・フレーム毎にかなり速く低減され、ターゲット閾値に達した時点で、瞬時閾値の変化レートは低減される。好適な実施例では、瞬時閾値は、ターゲット閾値よりも大きいか等しい場合に、受信された良好フル・レート・フレーム毎に０．１ｄＢだけ低減され、ターゲット閾値よりも小さい場合に、受信された良好フル・レート・フレームと毎に０．０１ｄＢだけ低減される。上記の場合の他に、ＦＥＲが所望よりもかなり高くなると、瞬時閾値はより大きな量（好適な実施例では、１．５ｄＢ）だけ増加できる。これは、遷移的な干渉を素早く克服する働きをする。
別の実施例では、劣品質フレームが検出されなくても、停止から移動の遷移が検出される毎に瞬時閾値は増加される。このように瞬時閾値を増加することは、車両が停止状態から進む際に、不良フレームがかたまる傾向を緩和する。遠隔ユニットが停止したことを判定すると、加入者がいつ再移動するかを推定するために、より短い平均が実行される。
第１３図は、本発明の好適な実施例による瞬時閾値の時間領域図を示す。時間ｔ＝０において、瞬時閾値およびターゲット閾値は、同じ値で開始する。不良フレームは検出されないので、瞬時閾値は検出された良好フレーム毎に０．０１ｄＢのレートで低下される。時間ｔ＝２において、不良フレームが検出され、かつ瞬時閾値はターゲット閾値よりも低いので、瞬時閾値は１．０ｄＢだけ増加される。１．０ｄＢ増加後、瞬時閾値はターゲット閾値よりも大きくなり、ターゲット閾値に達するまで、瞬時閾値は検出された良好フレーム毎に０．１ｄＢのレートで低下され、ターゲット閾値に達した時点で、瞬時閾値は検出された良好フレーム毎に０．０１ｄＢのレートで低下される。
さらに、時間ｔ＝１２において、遠隔ユニットは加速を開始し、ターゲット閾値はそれに応じて増加する。時間ｔ＝１９において、不良フレームが検出され、瞬時閾値は再度１．０ｄＢ増加される。時間ｔ＝２０において、別の不良フレームが検出されるが、このとき瞬時閾値はターゲット閾値よりも大きいので、瞬時閾値は０．５ｄＢだけしか増加されない。最後に、ｔ＝２１において、遠隔ユニットは減速を開始し、ターゲット閾値はそれに応じて低減される。
別の実施例では、瞬時閾値はターゲット閾値と同じ値から当初開始し、検出された不良フル・レート・フレーム毎に増加され（好適な実施例では、調整は約１．５ｄＢ）、あるいは検出された連続したサブ・レート不良フレーム・バースト毎に増加される（好適な実施例では、調整は約０．１ｄＢ）。瞬時閾値は、検出された良好フレーム毎に減少される（好適な実施例では、調整は約０．０５ｄＢ）。また、好適な実施例では、瞬時閾値は（十分な良好フレームが受信された後に）ターゲット閾値に常に戻り、ターゲット閾値以下に低下することは許されない。ターゲット閾値レベルが増加される毎に、瞬時閾値は、新規なターゲット閾値よりも現在小さい場合に、そのターゲット閾値レベルにリセットされる。
上記のように遠隔ユニットの受信電力を瞬時閾値と比較することによって、全体的なシステム性能は、遠隔ユニットの平均送信電力を最大０．５ｄＢだけ低減することにより従来の方法よりも改善される。遠隔ユニットの送信電力を低減することにより、システム干渉は低減され、全体的なネットワーク容量の増加が可能になる。
上記の発明，詳細および図面の説明は、本発明の範囲を制限するものではない。例えば、ターゲット閾値を推定するために遠隔ユニットのスピードを利用する代わりに、平均ＦＥＲ値を利用できる。発明の精神および範囲から逸脱せずに本発明に対してさまざまな修正が可能なことは発明者の意図であり、かかる一切の修正は請求の範囲内であるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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