JP2005532739A - 選択的な電力制御メッセージング - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態によれば、信号を受信し、この受信信号の品質を決定し、選択されたサイズの、送信電力の修正を要求するための、この受信信号のその品質に少なくとも部分的に基づいた電力制御メッセージを送信する方法および装置が説明されている。この電力制御メッセージは、基本的な電力制御メッセージと、オプションとしての拡張電力制御メッセージとを含んでいる。

Description

本発明は、一般に無線通信の分野に関する。より詳細には、本発明は選択的な電力制御メッセージングに関する。

無線通信においては、所望の信号品質と信頼できる通信を行うことができる最低の送信電力出力で信号が送信されることが望ましい。送信電力を最小にまで低下させることにより、トランスミッタ用の電力が節約され、マルチキャリア・トランスミッタの場合、携帯型デバイスについてバッテリ寿命を改善することが可能になり、あるいは電力共用をより良くし、また動作コストをさらに低下させることが可能になる。さらに送信電力出力を最小にすることによって、この無線周波数環境に導入される電磁力が低減される。過剰な伝送電力は、システムにおいて他の通信リンクとの干渉を引き起こすことがある。

送信電力を制御することについては、従来からのある種の方法が知られている。これら可能な方法の中にはとりわけ、「閉ループ」方式がある。閉ループ送信電力制御の従来の一変形形態においては、通信リンクの受信端が通信品質を監視する。この通信品質が、ある種の基準値以下に落ちる場合、この送信電力の増大を要求するメッセージが、返信通信経路を経由して伝送される。その代わりにこの通信品質が、ある種の基準値を超過する場合には、この送信電力の減少を要求するメッセージが、返信通信経路を経由して伝送される。

しかし、電力制御メッセージは、通信オーバーヘッドであり、電力制御に振り向けられるデータ・ビットはどれも通信のためには使用不可能である。この理由のために電力制御メッセージのサイズは、低減させることができるが、それは柔軟性の低下を犠牲にしている。１回の伝送で送信することができる最小の電力制御メッセージは、１ビットのメッセージである。このタイプの従来の電力制御メッセージにおいては、このメッセージは、送信電力のある固定量だけの増大または減少を要求する。この固定量が比較的小さい場合、１ビットのメッセージでは、十分速やかに電力を修正することができない。この固定量が比較的大きい場合には、この電力の修正は、送信電力を正確に制御するのに十分細かい修正を提供することができない。したがって、従来のシステムは、電力の調整における柔軟性を提供することができるが、通信における比較的大きな損失を伴うことになり、あるいは通信に対する影響を最小にすることができるが、送信電力制御における柔軟性がほとんどないことになる。

電力制御メッセージについての最小のデータを必要としながら、受信信号の品質に基づいて送信電力レベルの修正を行う方法が提供される。一実施態様においては、ある信号は、第１のトランシーバによって送信され、第２のトランシーバによって受信される。この第２のトランシーバは、この受信した信号の品質を評価し、選択されたサイズの電力制御メッセージを含む信号を送信して送信電力の修正を要求する。この電力制御メッセージは、この受信した信号のその品質に少なくとも部分的に基づいている。

本発明の一実施態様の下では、この電力制御メッセージは、基本的な電力制御メッセージとオプションとしての拡張された電力制御メッセージとを含んでいる。この基本的な電力制御メッセージは、その電力制御メッセージ中に常に存在しており、所定の量だけの電力の増大または減少を要求する。この拡張メッセージは、必要なときだけにこの電力制御メッセージ中に存在しており、この拡張メッセージによって指定される量だけの送信電力レベルの修正を要求する。

本発明の他の機能は、添付図面および以下に続く詳細なる説明から明らかとなろう。

本発明は、実施例を用いて例証されるが、これは限定する目的のためではない。添付図面の各図において、同様な参照番号は、同様な要素を意味する。

選択的な電力制御メッセージング
本発明の一実施形態では、選択可能なサイズの電力制御メッセージを使用して通信送信電力の制御が行われ、この制御メッセージを送信するために必要とされるデータ量を最小化しながら柔軟な電力制御が可能になる。

本発明の一実施形態においては、第１の無線トランシーバが、第２の無線トランシーバに対して信号を送信する。この受信した信号の品質に少なくとも部分的に基づいて、この第２の無線トランシーバは、この第１の無線トランシーバに対して、この第１の無線トランシーバの送信電力の修正を要求する電力制御メッセージを含むメッセージを送信する。この電力制御メッセージは、その環境に基づいて第２の無線トランシーバが選択するサイズのものである。一実施形態の下では、この電力制御メッセージは、第１の部分を含み、オプションとして、この第１の部分が十分でないときに含められる追加の第２の部分を含んでいる。第２の無線トランシーバからの電力制御メッセージを受信すると、第１の無線トランシーバは、その要求に応答してその送信電力を調整する。

図１は、本発明の一実施形態の下における第１のデバイスと第２のデバイスの間の伝送を示す簡略化された図である。この図において、この第１のデバイスは、複数のアンテナを含む基地局１０５として示されている。この第２のデバイスは、１つのアンテナをもつリモート端末１１５として示されている。しかし、他のタイプのデバイスもまた、本発明の実施形態を使用することができる。さらに、本発明は、これらのデバイスを入れ替えて実装し、このリモート端末がこの第１の信号を送信する第１のデバイスであり、この基地局がこの第１の信号を受信する第２のデバイスであるようにすることもできる。この図においては、この基地局１０５は、第１の信号１２５をこのリモート端末１１５に対して送信する。このリモート端末は、この第１の信号１２５の品質を評価する。本発明の一実施形態においては、この第１の信号の品質が基準信号品質と比較される。このリモート端末は、第２の信号１３０を基地局１０５に対して送信する。この第２の信号１３０は、選択されたサイズの電力制御メッセージを含んでいる。一実施形態において、この電力制御メッセージは、基本的な電力制御メッセージと、オプションとしての拡張された電力制御メッセージとを含んでいる。しかし、他の実施形態の下では、選択可能なサイズの電力制御メッセージを異なる形式で構築することができ、あるいは追加のエレメントを含ませることもできる。

本発明の一実施形態においては、電力制御メッセージは、第１の電力制御メッセージと、オプションとしての第２の電力制御メッセージを含んでいる。一実施形態においては、この第１の電力制御メッセージは、基本的な電力制御メッセージである。この基本的な電力制御メッセージは、各電力制御メッセージ中に存在する。この基本的な電力制御メッセージは、この送信電力を特定の量だけ増大させ、またはこの送信電力を特定の量だけ減少させる要求である。一実施形態においては、この第２の電力制御メッセージは、拡張電力制御メッセージである。この拡張電力制御メッセージは、この基本的な電力制御メッセージでは十分でないときに電力制御メッセージ中に含められる。拡張電力制御メッセージは、拡張電力制御メッセージで指定される量だけその送信電力を修正する要求である。

本発明の一実施形態においては、基本的な電力制御メッセージは、１ビットのデータを必要とする。基本的な電力制御メッセージのこの２つの可能性のある値は、その送信電力を所定の量だけ増大させ、またはその送信電力を所定の量だけ減少させる要求を指し示す。一実施形態においては、基本的な電力制御メッセージは、送信電力を１デシベルだけ増大させ、または減少させることを要求するが、他の実施形態においては、この所定の量を変化させることができ、またこの所定の増大量がこの所定の減少量とは異なるようにすることもできる。

本発明の一実施形態においては、拡張電力制御メッセージは、複数ビットのデータを必要とし、送信電力をこの拡張電力制御メッセージで指定される量だけ修正する要求である。一実施形態においては、拡張電力制御メッセージは、５ビットのデータを使用するが、このメッセージのサイズは、他の実施形態においては異なっていてもよく、また可変サイズとすることもできる。一実施形態においては、電力制御メッセージが拡張電力制御メッセージも含んでいる場合には、この基本的な電力制御メッセージは無視される。他の実施形態においては、この基本的な電力制御信号は、かかる状況においても無視しなくてもよく、例えば、拡張電力制御メッセージの一部として含めることもでき、あるいはこの電力制御メッセージにおいて他の目的で使用することもできる。

本発明の一実施形態においては、基本的な電力制御メッセージは、メッセージのヘッダ中に含まれる。一実施形態においては、ヘッダは固定数のビットを含んでおり、そのうちの１ビットがこの基本的な電力制御メッセージである。本発明の一実施形態においては、拡張電力制御メッセージは、メッセージのデータ・ペイロード中に含まれる。この拡張電力制御メッセージは必要なときにしか含まれないので、送信電力変更を要求するために使用される通信データは最小なものとなる。基本的な電力制御メッセージが十分なとき、このメッセージ・ヘッダ中の少量の情報しか、電力制御メッセージを通信するために必要とされない。この基本的な電力制御メッセージが不十分なときには、電力制御メッセージは、このデータ・ペイロード中に拡張電力制御メッセージを含んでいる。メッセージのデータ・ペイロード中に拡張電力制御メッセージを含めることは、通信データ送信に使用可能な空間の量を減少させるが、かかる空間の減少は、拡張電力制御メッセージが必要とされるときだけしか必要ではない。

図２は、本発明の一実施形態の下におけるデータ送信２００を示す図である。図２のデータ送信２００は、選択されたサイズの電力制御メッセージを含んでいる。図２において、この電力制御メッセージは、基本的な電力制御メッセージと、オプションとしての拡張電力制御メッセージを含んでいる。しかし、他の実施形態においては、この電力制御メッセージは多くの異なる形式とすることができ、電力制御メッセージの可能性のある選択されたサイズは、大幅に変えることができる。図２に示す説明図では、データ送信２００は、ヘッダ２０５とデータ・ペイロード２１０を含んでいる。一実施例においては、このヘッダは２８ビットのデータを含んでいる。このヘッダ２０５は、所定の量だけの送信電力の増大、または所定の量だけの送信電力の減少を要求する基本的な電力制御メッセージ２１５を含んでいる。一実施例においては、この基本的な電力制御メッセージは、１ビットのデータを含んでいる。

図２に示す説明図においては、ヘッダ２０５は、制御メッセージがこのデータ送信２００中に含まれるかどうかを示すタイプ・フィールド２２０をさらに含んでいる。一実施例においては、このタイプ・フィールド２２０は、２ビットのデータを含むこともある。この例では、このタイプ・フィールド２２０中で設定された「００」データが、制御メッセージの不在を示し、一方、このタイプ・フィールド２２０中で設定された「０１」データが制御メッセージの存在を示すようにしている。図２に示すように、このデータ・ペイロード２１０は、１つまたは複数の制御メッセージ２２５を含んでいる。拡張電力制御メッセージは、データ・ペイロード２１０の制御メッセージ２２５中に含まれる。境界識別子２３０は、この制御メッセージとこのデータ・ペイロードの残りとの間の境界を図で示したものである。一実施例においては、この境界識別子２３０は、１バイトのデータを必要とする。

図３は、本発明の一実施形態の下におけるデータ送信のデータ・ペイロードに含まれる制御メッセージ３０５を示す図である。図３に示すこの特定の説明図では、電力制御メッセージが、拡張電力制御メッセージ３１５を含む選択されたサイズを有している。この拡張電力制御メッセージ３１５は、この制御メッセージ３０５中に含まれている。一実施例においては、拡張電力制御メッセージ３１５は、５ビットのデータを含んでいる。拡張電力制御メッセージ３１５は、この拡張電力制御メッセージ３１５で指定される量だけ送信電力の修正を要求する。拡張電力制御メッセージ３１５には、この拡張電力制御メッセージ３１５を他の制御メッセージから区別するヘッダ３１０が先行する。可能性のある一実施例においては、ヘッダ３１０は、３ビットのデータを使用し、制御メッセージを拡張電力制御メッセージ３１５として一意的に識別する。

本発明の一実施形態においては、受信メッセージの品質が決定され、この品質が基準信号品質と比較される。本発明の一実施形態においては、この受信信号の品質の測定は、ＳＩＮＲ（signal to interference plus noise ratio信号対干渉プラス雑音比）の測定を利用して実施されるが、この品質測定は、ＳＮＲ（signal to noise ratio信号対雑音比）、ＲＳＳＩ（received signal strength indicator受信信号強度インジケータ）、ＦＥＲ（frame error rateフレーム・エラー・レート）を含めて非常に多くの品質測定を使用して実施することができる。これらの測定値はすべて、当技術分野においてよく知られている様々な異なる技法のうちのどれかを使用して決定することができる。一実施形態においては、電力制御ループは、簡単な比例コントローラを使用する。この受信信号の品質は、その基準信号品質と共にこの比例コントローラへの入力として提供される。この比例コントローラは、この受信信号品質と基準信号品質の間の偏差を出力する。次いで、その結果得られる偏差は、この電力制御ループの追跡動作の測定値となる。

本発明の一実施形態においては、その結果得られる偏差があるしきい値よりも小さい場合、電力制御メッセージは、基本的な電力制御メッセージだけしか含まない。その結果得られる偏差が、このしきい値よりも大きい場合には、電力制御メッセージは、基本的な電力制御メッセージも拡張電力制御メッセージも両方ともに含んでいる。本発明の他の実施形態においては、電力制御メッセージの選択されたサイズは、異なる方法で変化することもある。

図４は、本発明の一実施形態の下における第１のトランシーバと第２のトランシーバの間の通信についての送信電力制御のためのプロセスを示す流れ図である。例示したこの実施形態においては、４０５でこの第１のトランシーバはこの第２のトランシーバに信号を送信する。受信すると、４１０で第２のトランシーバは、この信号の品質を評価する。本発明の一実施形態においては、４１５で第２のトランシーバは、この信号の品質を基準値と比較する。４２０でこの品質がこの基準品質よりも大きい場合には、４２５で基本的な電力制御メッセージが、所定の量だけ電力の減少を要求する。他の場合には、４３０で基本的な電力制御メッセージは、所定の量だけ電力の増大を要求する。４３５でこの信号品質のその基準品質からの偏差があるしきい値よりも大きい場合には、４４０で拡張電力制御メッセージによって指定される量だけ送信電力の修正を要求する拡張電力制御メッセージが含められる。４４５で第２のトランシーバは、この電力制御メッセージを含む信号を送信する。受信すると、４５０で第１のトランシーバは、この電力制御メッセージに応答してその送信電力を調整する。ある種の実施形態においては、拡張電力制御メッセージも受信される場合には、第２のトランシーバはこの基本的な電力制御メッセージを無視する。

本発明のある実施形態においては、拡張電力制御メッセージが含められる状況が変化することもある。一実施形態においては、その偏差がある数の連続的なデータ・バーストについてしきい値を超える場合に、この拡張電力制御メッセージが含められる。この設定されたしきい値の範囲外の偏差値が複数回起こる状況だけにこの拡張電力制御メッセージを限定することにより、信号品質の一時的な変化のためにさらに大きな送信電力の修正についての必要性を誤ってトリガリングしてしまうことがあるという状況が最小になる。別の実施形態においては、受信信号の品質測定値が時間について平均化されて時間平均信号品質が取得され、この時間平均信号品質が基準信号品質と比較される。この時間平均信号品質とこの基準信号品質の間の偏差があるしきい値よりも大きい場合には、拡張電力制御メッセージが電力制御メッセージに含められる。信号品質の時間平均を使用することによって、短い持続時間の信号変動が、送信電力の修正を不必要に要求するという場合が減少する。

本発明の一実施形態においては、拡張電力制御メッセージが送信された後に追加の拡張電力制御メッセージの送信が、ある期間の間、抑制される。ある期間の間のメッセージの抑制により、トランスミッタが必要に応じてこの送信電力レベルを十分な時間、調整できるようになる。第２の拡張電力制御メッセージが第１の拡張メッセージ後にあまりにもすぐに送信される場合には、この第２のメッセージが、この送信電力をその意図されたレベルよりオーバーシュートさせ、この過剰補正を元に戻すために別の調整を必要とする不必要な調整を要求することもある。

通信チャネルが急速に変化している場合には、要求された電力修正はどれもこの送信電力を正確に制御するためには十分でないこともある。本発明の一実施形態においては、この拡張電力変更メッセージの複数回の送信後に偏差が比較的大きいままである場合には、この拡張電力変更要求の送信がある期間にわたって抑制されて、有効でない電力制御メッセージについてのこの通信チャネルの使用が最小にされる。一実施例においては、この拡張電力の送信は、この通信リンクの持続時間にわたって一時中断することもある。

本発明の一実施形態においては、信号変調形式は調整可能なものとすることができる。例えば、高信号品質形式は、データ・バースト当たりに比較的大量のデータを含むこともあるが、低信号品質形式は、データ・バースト当たりに比較的少量のデータを含むこともある。一実施例においては、必要なオーバーヘッドが、その使用可能なデータ・レートに比べて低いので、拡張電力制御メッセージは、高信号品質形式を利用した各メッセージに含められる。別の実施例においては、必要なオーバーヘッドがその使用可能なデータ・レートに比べて高いので、拡張電力制御メッセージは、低信号品質形式を利用したメッセージには含められない。

基地局の構成
本発明は、無線通信システムに関し、ＴＤＭＡ（time division multiple access時分割多元接続）、ＦＤＭＡ（frequency division multiple access周波数分割多元接続）、ＣＤＭＡ（code division multiple access符号分割多元接続）などの多元接続システムと組み合わせてＳＤＭＡ（spatial division multiple access空間分割多元接続）技術を使用した固定アクセス無線ネットワークまたは移動アクセス無線ネットワークとすることができる。多元接続は、ＦＤＤ（frequency division duplexing周波数分割二重化）またはＴＤＤ（time division duplexing時間分割二重化）と組み合わせることができる。図５は、本発明を実装するのに適した無線通信システムまたは無線通信ネットワークの基地局５００の一実施例を示すものである。このシステムまたはネットワークは、図６に示すようなリモート端末またはユーザ端末とも称されるいくつかの加入者局を含んでいる。この基地局５００は、任意の必要なデータ・サービスとこの即時無線システムの外部にある接続を提供するためのホストＤＳＰ５３１を介してＷＡＮ（wide area networkワイド・エリア・ネットワーク）に接続することができる。空間的な多様性をサポートするために複数のアンテナ５０３、例えば４つのアンテナが使用されるが、他のアンテナ数についても選択することができる。

各加入者局ごとに１組の空間多重化重みを各被変調信号に適用して空間的に多重化された信号を発生させて４つのアンテナ・バンクから送信する。このホストＤＳＰ５３１は、従来のチャネルごとの加入者局ごとに空間シグナチュアを生成し保持し、受信信号測定値を使用して空間的多重化重みと空間的逆多重化重みを計算する。このようにして、現在のアクティブな加入者局からの信号は、そのうちの一部が従来の同じチャネル上でアクティブとなり得るが、分離され、干渉や雑音が抑制される。この基地局５００からこれら加入者局への通信が行われる際に、現在のアクティブな加入者局接続や干渉状況に対して調整された最適化されたマルチローブ・アンテナの放射パターンが作成される。かかる空間的に向けられたビームを実現するために適したスマート・アンテナ技術については、例えば、Ottersten他に対して１９９８年１０月２７日に発行された米国特許第５８２８６５８号、およびRoy, III他に対して１９９７年６月２４日に発行された米国特許第５６４２３５３号に記載されている。使用されるチャネルはどのようにでも区分できる。一実施形態においては、使用されるチャネルは、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications欧州移動電話システム）エアー・インターフェース、またはデジタル・セルラ、ＰＣＳ（Personal Communication Systemパーソナル・コミュニケーション・システム）、ＰＨＳ（Personal Handyphone Systemパーソナル・ハンディフォン・システム）、ＷＬＬ（Wireless Local Loop無線ローカル・ループ）など他の任意の時分割エアー・インターフェース・プロトコルで定義されるように分割することができる。あるいは、連続的なアナログ・チャネルまたはＣＤＭＡチャネルを使用することもできる。

これらのアンテナの出力は、送受切換スイッチ５０７に接続される。これは、ＴＤＤの実施形態においては時間スイッチとすることができる。この送受切換スイッチの可能性のある２つの実装形態は、ＦＤＤ（frequency division duplex周波数分割デュープレックス）システムにおける周波数デュプレクサ、およびＴＤＤ（time division duplex時分割デュープレックス）システムにおける時間スイッチとしてのものである。受信する際に、このアンテナ出力は、この送受切換スイッチを介してレシーバ５０５に接続され、キャリア周波数からＦＭ中間周波数（「ＩＦ」）にＲＦレシーバ（「ＲＸ」）モジュール５０５によってアナログで周波数ダウンコンバート（convert down）される。次いでこの信号は、「ＡＤＣ」（analog digital converterアナログ・デジタル・コンバータ）５０９によってデジタル化（サンプリング）される。ベースバンドへの最終的なダウンコンバートは、デジタル的に実行される。デジタル・フィルタを使用してこのダウンコンバート（down converting）、およびデジタル・フィルタリングを実装することができ、後者では、ＦＩＲ（finite impulse response有限インパルス応答）フィルタリング技法が使用される。以上は、ブロック５１３に示されている。本発明では、広範な様々なＲＦとＩＦのキャリア周波数や帯域に適するようにすることができる。

本実施形態においては、各アンテナのデジタル・フィルタ５１３からの、受信タイムスロット当たりに１つの、８つのダウンコンバート出力が存在する。この特定数のタイムスロットを変更してネットワークの必要性に応じたものにすることができる。ＧＳＭでは、各ＴＤＭＡフレームごとに８つのアップリンク・タイムスロットと８つのダウンリンク・タイムスロットが使用されるが、各フレームのアップリンクおよびダウンリンクについて任意数のＴＤＭＡタイムスロットを用いて望ましい結果を達成することもできる。８つの受信タイムスロットのそれぞれについて、４つのアンテナからの４つのダウンコンバート出力が、本発明の一態様に従って、キャリブレーションを含めたさらなる処理のためにＤＳＰ（digital signal processorデジタル信号処理プロセッサ）５１７（以下では、「タイムスロット・プロセッサ」）に供給される。８個のモトローラ社のＤＳＰ５６３００ファミリのＤＳＰを受信タイムスロット当たりに１つのタイムスロット・プロセッサとして使用することができる。このタイムスロット・プロセッサ５１７は、この受信信号電力を監視し、この周波数オフセットと時間的整合を推定する。これらはまた、アンテナ・エレメントごとにスマート・アンテナの重みを決定する。これらをＳＤＭＡスキームで使用して、特定のリモート・ユーザからの信号を決定し、この決定済みの信号を復調する。

タイムスロット・プロセッサ５１７の出力は、８つの受信タイムスロットごとに復調されたバースト・データである。このデータは、そのホストＤＳＰプロセッサ５３１に送られ、このホストＤＳＰプロセッサの主要な機能は、このシステムのすべてのエレメントを制御し、このより高いレベルの処理とインターフェースをとることであり、この処理は、このシステムの通信プロトコルで定義されるすべての異なる制御通信チャネルとサービス通信チャネル中で通信するためにどのような信号が必要とされるかについて取り扱う処理である。ホストＤＳＰ５３１は、モトローラ社のＤＳＰ５６３００ファミリのＤＳＰとすることができる。さらに、タイムスロット・プロセッサは、各ユーザ端末ごとの決定済みの受信重みをホストＤＳＰ５３１に対して送る。ホストＤＳＰ５３１は、状態情報とタイミング情報を保持し、タイムスロット・プロセッサ５１７からのアップリンク・バースト・データを受け取り、タイムスロット・プロセッサ５１７をプログラムする。さらに、このホストＤＳＰ５３１は、暗号解読し、逆スクランブルし、エラー訂正コードを検査し、このアップリンク信号のバーストを分解し、次いでこのアップリンク信号をフォーマットしてこの基地局５００の他の部分においてさらに高いレベルで処理するために送る。さらにＤＳＰ５３１は、データ、命令、ホッピングの機能またはシーケンスを記憶するメモリ・エレメントを含むこともある。あるいは、基地局５００は、別のメモリ・エレメントを有し、または補助メモリ・エレメントにアクセスすることもできる。基地局５００の他の部分に関しては、基地局５００は、サービス・データやトラフィック・データをこの基地局５００におけるさらにより高位の処理のためにフォーマットし、この基地局５００の他の部分からのダウンリンク・メッセージとトラフィック・データを受け取り、ダウンリンク・バーストを処理し、このダウンリンク・バーストをフォーマットし、かつ５３７に示す送信コントローラ／変調器へと送る。このホストＤＳＰはまた、送信コントローラ／変調器５３７、５３３に示すようなＲＦタイミング・コントローラを含めて基地局５００の他のコンポーネントのプログラミングも管理する。

ＲＦコントローラ５３３は、電力監視値と制御値を読み取って送り、デュプレクサ５０７を制御し、バーストごとにホストＤＳＰ５３１からタイミング・パラメータや他の設定を受け取る。

送信コントローラ／変調器５３７はホストＤＳＰ５３１からの送信データを受け取る。この送信コントローラは、このデータを使用してＲＦトランスミッタ（ＴＸ）モジュール５３９に送られるアナログＩＦ出力を生成する。詳細には、この受け取られたデータ・ビットは、複素変調信号に変換され、ＩＦ周波数にアップコンバート（up-convert）され、サンプリングされ、ホストＤＳＰ５３１から得られた送信重みが乗ぜられ、送信コントローラ／変調器５３７の一部分であるデジタル・アナログ・コンバータ（「ＤＡＣ」）を介してアナログ送信波形へと変換される。このアナログ波形は、送信モジュール５３９に送られる。この送信モジュール５３９は、この信号を送信周波数にアップコンバートし、この信号を増幅する。この増幅済みの送信信号出力は、デュプレクサ／タイム・スイッチ５０７を介してアンテナ５０３へと送られる。

リモート端末の構成
図６は、データ通信またはボイス通信を提供するリモート端末６００における実施形態のコンポーネント構成を示すものである。このリモート端末６００のアンテナ６４５は、デュプレクサ６４６に接続されてこのアンテナ６４５が送信と受信の両方に使用できるようになっている。このアンテナは、全方向性または方向性とすることができる。最適な性能を得るためには、基地局５００について以上で考察したように、このアンテナは、複数のエレメントから構成され、また空間処理を使用することができる。代替実施形態においては、別々の受信アンテナと送信アンテナを使用してこのデュプレクサ６４６の必要性をなくしている。時分割二重化が使用される別の代替実施形態においては、当技術分野においてよく知られているように、送信／受信（ＴＲ）スイッチをデュプレクサの代わりに使用することもできる。このデュプレクサ出力６４７は、レシーバ６４８への入力としての役割を果たす。このレシーバ６４８は、ダウンコンバートされた信号６４９を生成する。これは、復調器６５１への入力となる。この復調済みの受信したサウンド信号またはボイス信号６６７は、スピーカ６７０への入力となる。

リモート端末６００は、送信すべきデータまたはボイスが変調器６５７中で変調される対応する送信チェーンを有している。この変調器６５７が出力する送信すべき被変調信号６５９は、アップコンバートされ、トランスミッタ６６０によって増幅され、トランスミッタ出力信号６６１が生成される。次いで、このトランスミッタ出力６６１は、アンテナ６４５で送信するためにデュプレクサ６４６に入力される。

復調済みの受信データ６５２は、復調器６５０以前の受信データと同様にリモート端末ＣＰＵ（central processing unit中央処理装置）６６８に供給される。このリモート端末ＣＰＵ６６８は、モトローラ社シリーズ５６３００ファミリＤＳＰなどのＤＳＰ（デジタル信号処理プロセッサ）デバイスを用いて実装することができる。このＤＳＰはまた、復調器６５１および変調器６５７の機能も実施することができる。リモート端末ＣＰＵ６６８は、線６６３を介してこのレシーバと、線６６２を介してこのトランスミッタと、線６５２を介してこの復調器と、線６５８を介してこの変調器を制御する。このリモート端末ＣＰＵ６６８はまた、線６５４を介してキーボード６５３と、線６５５を介してディスプレイ６５６と情報をやりとりする。マイクロフォン６６４とスピーカ６７０は、ボイス通信リモート端末ではそれぞれ線６６５、６６７を介して変調器６５７と復調器６５１を経由して接続される。別の実施形態においては、このマイクロフォンとスピーカはまた、このＣＰＵと直接情報をやりとりするようになっていて、ボイス通信またはデータ通信を提供する。さらに、リモート端末ＣＰＵ６６８はまた、データ、命令、ホッピングの機能またはシーケンスを記憶するメモリ・エレメントも含むことができる。あるいは、リモート端末６００は、別のメモリ・エレメントを有することもでき、または補助メモリ・エレメントにアクセスすることができる。

一実施形態においては、スピーカ６７０とマイクロフォン６６４は、外部データ処理デバイス（例えば、コンピュータ）にデータを送信し、またそこからデータを送信できるようにする、当技術分野においてよく知られているデジタル・インターフェースで置き換えられ、または増強される。一実施形態においては、このリモート端末のＣＰＵ６６８は、外部コンピュータへのＰＣＭＣＩＡインターフェースなどの標準のデジタル・インターフェースに結合され、このディスプレイ、キーボード、マイクロフォン、スピーカは、外部コンピュータの一部である。リモート端末のＣＰＵ６６８は、デジタル・インターフェースや外部のコンピュータのコントローラを介してこれらのコンポーネントと情報をやりとりする。データだけの通信では、マイクロフォンとスピーカを除去することができる。ボイスだけの通信では、このキーボードとディスプレイを除去することができる。

一般事項
上記説明においては、説明の目的のために、本発明の十分な理解を提供するために非常に多くの特定の細部について記載している。しかし、本発明がこれら特定の細部の一部がなくても実行できることが当業者には明らかであろう。他の例では、よく知られている構成およびデバイスがブロック図形式で示されている。

本発明は、ＴＤＤ（時分割二重化）の文脈において記述されているが、本発明は、この文脈に限定されるものではない。本発明は、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）システムについての規格で一般に必要とされているように、パイロット信号が、一般に複数のユーザ間で同時に共用される無線システムにも適用可能である。かかる無線システムの現在の実施形態には、ＷＣＤＭＡ（広帯域ＣＤＭＡ）、ｃｄｍａ２０００、ＩＳ−９５、ＨＤＲ（high data rate高データ・レート）通信が含まれる。本システムはまた、ＧＳＭ（欧州移動通信システム）などのＴＤＭＡ（時分割多元接続）システムにも適用することができる。

本発明は、様々なステップを含んでいる。本発明のステップは、ハードウェア・コンポーネントによっても実施することができ、また命令でプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、またはロジック回路にこれらのステップを実施させるために使用することができる機械実行可能な命令で実施することもできる。あるいは、これらのステップは、ハードウェアとソフトウェアの組合せによって実施することもできる。これらのステップは、基地局またはユーザ端末のどちらかによって実施されるものとして説明してきた。しかし、この基地局によって実施されるものとして説明したステップの多くは、このユーザ端末によっても実施することができ、その逆もまた同様である。

さらに、本発明は、基地局、ユーザ端末、リモート端末、または加入者局としていずれか一方を指定せずに、端末が互いに情報をやりとりするシステムにも同等に適用可能である。したがって、本発明は、空間処理を使用した通信デバイスのピアツーピア無線ネットワ−クにおいても同等に適用可能であり、有用である。これらのデバイスは、セルラ電話、ＰＤＡ、ラップトップ・コンピュータ、または他の任意の無線デバイスであってもよい。一般に、これら基地局も端末も無線波を使用するので、無線通信ネットワークのこれらの通信デバイスは、一般に無線機器と呼ぶことができる。

以上の説明の一部分においては、この基地局だけがアダプティブ・アンテナ・アレイを使用して空間処理を実施するものとして説明される。しかし、ユーザ端末は、アンテナ・アレイを含むことも可能であり、本発明の範囲内の受信と送信（アップリンクとダウンリンク）の両方において空間処理を実施することもできる。このアップリンクに属するステップまたはプロセスはどれも代わりにダウンリンク上で実施することができ、その逆もまた同様である。さらに、上記説明の一部分において基地局が実施するある種の機能は、このネットワーク上で連携して働かせることができ、あるいはこのシステムの他のコンポーネントに割り当てることができる。本発明は、アダプティブ・アンテナの使用を必要とせず、２つの無線機器が互いに情報をやりとりしているどのようなシステムにおいても実装することができる。

本発明は、コンピュータ・プログラム製品として提供することができ、これには命令を記憶している機械読取り可能媒体を含むことができ、またこれを使用してコンピュータ（または他の電子デバイス）をプログラムして本発明によるプロセスを実施することができる。この機械読取り可能媒体には、それだけには限定されないが、フロッピー（登録商標）・ディスケット、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光のカード、フラッシュ・メモリ、あるいは電子命令を記憶するのに適切な他タイプの媒体／機械読取り可能媒体が含まれる。さらに本発明は、コンピュータ・プログラム製品としてダウンロードすることもでき、ここでこのプログラムは、通信リンク（例えば、モデムまたはネットワーク接続）を介して搬送波または他の伝播媒体に埋め込まれたデータ信号を用いてリモート・コンピュータから要求コンピュータへと転送することができる。

本方法の多くは、その最も基本的な形式で記述されるが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、ステップをこれらの方法のどれかに追加し、またはそれから削除することもでき、また情報をこれらの記述されたメッセージのどれかに追加し、またはそれから取り去ることができる。さらなる多くの修正および適応化を行うことができることが当業者には明らかであろう。この特定の実施形態は、本発明を限定するためではなく例示するために提供されている。本発明の範囲は、以上で提供された特定の実施例によって決められるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ決められる。

この明細書を通して、「一実施形態（one embodiment）」または「一実施形態（an embodiment）」に対する言及は、特定の特徴が本発明の実施中に含まれ得ることを意味していることも理解されたい。同様にして、本発明の例示の実施形態の以前の説明において、本開示を簡素化し、１つまたは複数の様々な発明態様の理解を助けるために、本発明の様々な特徴が、時に１つの実施形態、図、またはその説明中に一緒にグループ化されていることを理解されたい。しかしこの開示方法が、この請求された本発明が、各請求項に明示的に列挙されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を示すものとしては解釈すべきではない。そうではなくて、添付の特許請求の範囲が示すように、発明の態様は、１つの以前に開示された実施形態のすべての特徴よりも少ないものの中に存在している。したがって、この詳細な説明に添付される特許請求の範囲は、それによって明示的にこの詳細な説明中に組み込まれており、各請求項は、本発明の別の実施形態として独立している。

本発明の一実施形態の下における第１のデバイスと第２のデバイスの間の通信を示す図である。 本発明の一実施形態の下におけるデータ送信を示す図である。 本発明の一実施形態の下におけるデータ送信のデータ・ペイロードに含まれる制御メッセージを示す図である。 本発明の一実施形態の下における送信電力制御のためのプロセスを示す流れ図である。 本発明の一実施形態を実装することができる基地局を示す簡略化されたブロック図である。 本発明の一実施形態を実装することができるリモート端末を示す簡略化されたブロック図である。

Claims (62)

1. 信号を受信するステップと、
   前記受信信号の品質を決定するステップと、
   選択されたサイズの、送信電力の修正を要求するための、前記受信信号の前記品質に少なくとも部分的に基づいた電力制御メッセージを送信するステップと
   を含む方法。
2. 前記電力制御メッセージが、基本的な電力制御メッセージとオプションとしての拡張電力制御メッセージとを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記受信信号の前記品質が基準信号品質と比較される請求項１に記載の方法。
4. 前記受信信号の前記品質を決定するステップが、前記受信信号の信号対干渉プラス雑音比を決定するステップを含む請求項３に記載の方法。
5. 前記基本的な電力制御メッセージが、送信電力をある所定の量だけ増大させる要求、または送信電力をある所定の量だけ減少させる要求のうちの一方を含む請求項２に記載の方法。
6. 前記拡張電力制御メッセージが、前記拡張電力制御メッセージによって指定される量だけ送信電力を増大させ、または減少させる要求を含む請求項２に記載の方法。
7. 前記基本的な電力制御メッセージが十分でない場合に、前記拡張電力制御メッセージが含められる請求項２に記載の方法。
8. 前記受信信号の前記品質がある上側品質しきい値よりも上にあり、またはある下側品質しきい値よりも下にある場合には、前記拡張電力制御メッセージが含められる請求項７に記載の方法。
9. 信号品質がある連続データ・バースト数についてのある上側品質しきい値よりも上にあり、またはある下側品質しきい値よりも下にある場合には、前記拡張電力制御メッセージが送信される請求項７に記載の方法。
10. 前記受信信号についての時間平均信号品質を決定するステップをさらに含み、前記時間平均信号品質がある上側品質しきい値よりも上にあり、またはある下側品質しきい値よりも下にある場合には、前記拡張電力制御メッセージが含められる請求項７に記載の方法。
11. 拡張電力制御メッセージが送信された後に、ある期間の間、追加の拡張電力制御メッセージの送信を抑制するステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
12. 前記期間が、前記送信された拡張電力制御メッセージに応答して前記送信電力レベルの調整を可能とするのに十分な期間である請求項１１に記載の方法。
13. 前記受信信号の前記品質が、指定された数の拡張電力制御メッセージの送信後に指定された範囲外にとどまる場合には、追加の拡張電力制御メッセージの送信を抑制するステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
14. 多数のデータ・ビットを含むデータ・フォーマットについてのすべての電力制御要求中に前記拡張電力制御メッセージを含めるステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
15. 前記受信信号が少数のデータ・ビットを含む場合に、すべての電力制御要求についての拡張電力制御メッセージの送信を抑制するステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
16. 前記基本的な電力制御メッセージが１ビットのデータを含む請求項２に記載の方法。
17. 前記拡張電力制御メッセージが複数ビットのデータを含む請求項２に記載の方法。
18. 前記基本的な電力制御メッセージが専用の制御チャネルを経由して送信される請求項２に記載の方法。
19. 前記専用の制御チャネルが信号ヘッダを含む請求項１８に記載の方法。
20. 前記拡張電力制御メッセージが共用制御チャネルを経由して送信される請求項２に記載の方法。
21. 前記共用制御チャネルが信号のデータ・ペイロードを含む請求項２０に記載の方法。
22. 信号を送信するステップと、
    選択されたサイズの、送信電力レベルの修正を要求するための、前記信号の前記品質に少なくとも部分的に基づいた電力制御メッセージを受信するステップと、
    前記受信電力制御メッセージに少なくとも部分的に基づいて送信電力を調整するステップと
    を含む方法。
23. 前記受信電力制御メッセージが、基本的な電力制御メッセージとオプションとしての拡張電力制御メッセージとを含む請求項２２に記載の方法。
24. 前記拡張電力制御メッセージが受信される場合に、前記基本的な電力制御メッセージを無視するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
25. 前記基本的な電力制御メッセージが、所定の量だけ前記送信電力レベルを増大させる要求、または所定の量だけ前記送信電力レベルを減少させる要求のうちの一方を含む請求項２３に記載の方法。
26. 前記拡張電力制御メッセージが、前記拡張電力制御メッセージによって指定される量だけ前記送信電力レベルを増大させ、または減少させる要求を含む請求項２３に記載の方法。
27. 前記基本的な電力制御メッセージが１ビットのデータを含む請求項２３に記載の方法。
28. 前記拡張電力制御メッセージが複数ビットのデータを含む請求項２３に記載の方法。
29. 前記基本的な電力制御メッセージが専用制御チャネルを経由して受信される請求項２３に記載の方法。
30. 前記専用制御チャネルが信号ヘッダを含む請求項２９に記載の方法。
31. 前記拡張電力制御メッセージが共用制御チャネルを経由して受信される請求項２３に記載の方法。
32. 前記共用制御チャネルが信号のデータ・ペイロードである請求項３１に記載の方法。
33. 送信電力レベルを所定の量だけ増大させ、または減少させることを要求する標準電力制御メッセージと、
    前記送信電力レベルを拡張電力制御メッセージが指定する量だけ増大させ、または減少させることを要求する、オプションとしての拡張電力制御メッセージと
    を含む信号。
34. 前記標準電力制御メッセージが前記信号のヘッダに含まれる請求項３３に記載の信号。
35. 前記拡張電力制御メッセージが前記信号のデータ・ペイロードに含まれる請求項３３に記載の信号。
36. 前記標準電力制御メッセージが１ビットのデータを含む請求項３４に記載の信号。
37. 前記拡張電力制御メッセージが複数ビットのデータを含む請求項３５に記載の信号。
38. 第１の信号を受信するレシーバであって、無線信号が、前記第１の信号の品質を決定するレシーバと、
    前記第１の信号の前記品質に少なくとも部分的に基づいた、送信電力の修正を要求する選択可能なサイズの電力制御メッセージを含む第２の信号を送信するトランスミッタと
    を含む無線ユニット。
39. 前記電力制御メッセージが、基本的な電力制御メッセージとオプションとしての拡張電力制御メッセージとを含む請求項３８に記載の無線ユニット。
40. 前記第１の組の信号の品質を決定するステップが、前記第１の信号の前記品質を基準信号品質と比較するステップを含む請求項３８に記載の無線ユニット。
41. 前記第１の信号の品質を決定するステップが、前記第１の信号の信号対干渉プラス雑音比を決定するステップを含む請求項４０に記載の無線ユニット。
42. 前記基本的な電力制御メッセージが、所定の量だけ送信電力を増大させる要求、または所定の量だけ送信電力を減少させる要求のうちの一方を含む請求項３９に記載の無線ユニット。
43. 前記拡張電力制御メッセージが、前記拡張電力制御メッセージが指定する量だけ送信電力を増大させ、または減少させる要求を含む請求項３９に記載の無線ユニット。
44. 前記基本的な電力制御メッセージが十分でない場合に、前記無線ユニットが前記電力制御メッセージ中に前記拡張電力制御メッセージを含む請求項３９に記載の無線ユニット。
45. 前記受信信号の前記品質が、ある上側の品質しきい値よりも上にあり、またはある下側の品質しきい値よりも下にある場合には、前記無線ユニットが、前記電力制御メッセージ中に前記拡張電力制御メッセージを含む請求項４４に記載の無線ユニット。
46. 前記基本的な電力制御メッセージが１ビットのデータを含む請求項３９に記載の無線ユニット。
47. 前記拡張電力制御メッセージが複数ビットのデータを含む請求項３９に記載の無線ユニット。
48. 前記無線ユニットが、専用制御チャネルを経由して前記基本的な電力制御メッセージを送信する請求項３９に記載の無線ユニット。
49. 前記専用制御チャネルが前記第２の信号の信号ヘッダを含む請求項４８に記載の無線ユニット。
50. 前記無線ユニットが、共用制御チャネルを経由して前記拡張電力制御メッセージ送信する請求項３９に記載の無線ユニット。
51. 前記共用制御チャネルが前記第２の信号のデータ・ペイロードを含む請求項５０に記載の無線ユニット。
52. 第１の信号を送信するトランスミッタと、
    第２の信号を受信するレシーバと
    を備え、前記第２の信号が、選択可能なサイズの電力制御メッセージを含み、前記電力制御メッセージが、前記第１の信号の品質に少なくとも部分的に基づいており、前記無線ユニットが、前記電力制御メッセージに応答して前記トランスミッタの送信電力を調整する無線ユニット。
53. 前記受信電力制御メッセージが、基本的な電力制御メッセージとオプションとしての拡張電力制御メッセージとを含む請求項５２に記載の無線ユニット。
54. 前記拡張電力制御メッセージが受信される場合には、前記無線ユニットが、前記基本的な電力制御メッセージを無視する請求項５３に記載の無線ユニット。
55. 前記基本的な電力制御メッセージが、所定の量だけ前記送信電力レベルを増大させる要求、または所定の量だけ前記送信電力レベルを減少させる要求のうちの一方を含む請求項５３に記載の無線ユニット。
56. 前記拡張電力制御メッセージが、前記拡張電力制御メッセージが指定する量だけ前記送信電力レベルを増大させ、または減少させる要求を含む請求項５３に記載の無線ユニット。
57. 前記基本的な電力制御メッセージが１ビットのデータを含む請求項５３に記載の無線ユニット。
58. 前記拡張電力制御メッセージが複数ビットのデータを含む請求項５３に記載の無線ユニット。
59. 前記無線ユニットが専用制御チャネルを経由して前記基本的な電力制御メッセージを受信する請求項５３に記載の無線ユニット。
60. 前記専用制御チャネルが前記第２の信号の信号ヘッダを含む請求項５９に記載の無線ユニット。
61. 前記無線ユニットが、共用制御チャネルを経由して前記拡張電力制御メッセージを受信する請求項５３に記載の無線ユニット。
62. 前記共用制御チャネルが、前記第２の信号のデータ・ペイロードである請求項６１に記載の無線ユニット。

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