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JP2005531265A - パワー制御中継器における順方向リンク利得制御のための方法および装置 - Google Patents

パワー制御中継器における順方向リンク利得制御のための方法および装置 Download PDF

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Abstract

パワー制御中継器は順方向リンク利得を制御する無線の通信システムにおいて使用のために開示される。パワー制御中継器は基地局から移動局への通信のための順方向リンクを含んでいる。さらに、パワー制御中継器は移動局から基地局への通信のための逆方向リンクを含んでいる。埋め込まれた加入者ユニットがパワー制御中継器で使用されて、順方向リンクに挿入される。マイクロプロセッサが加入者ユニットとの電子通信にあって、順方向リンク利得を制御するための方法を実施する。順方向リンク利得を制御するための方法は、パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットを使用して順方向リンク利得を制御することを含んでいる。

Description

本発明は一般に、無線の通信システムに係り、特にパワー制御中継器における順方向リンク利得を制御するための方法と装置に関連する。
無線電話通信システムでは、多くのユーザが無線のチャンネル上で通信する。符号分割多重接続(CDMA)変調の技術の使用は多数のシステムユーザが存在する通信を容易にするためのいくつかの技術の1つである。時分割多重接続(TDMA)と周波数分割多重接続(FDMA)などの他の多重接続通信システム技術が技術において知られている。しかしながら、CDMAのスペクトル拡散変調技術は多重接続通信システムのこれらの変調技術より重要な利点がある。
CDMA技術は多くの利点がある。模範的CDMAシステムは、本発明の譲受人に譲渡され、ここに引用文献として組み込まれ、1990年2月13日に発行された、“Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite Or Terrestrial Repeaters”と題するU.S.特許No.4,901,307に記述されている。さらに模範的CDMAシステムは、本発明の譲受人に譲渡され、ここに引用文献として組み込まれ、1992年4月7日に発行された、“System And Method For Generating Signal Waveforms In A CDMA Cellular Telephone System”と題するU.S.特許No.5,103,459に記述されている。
典型的なシステムでは、多数の移動ユーザが移動するとき、いくつかの基地局は移動ユーザが基地局と通信するのを許容するように配備される。通信ネットワークは、通常複数の基地局と通信を交換する基地局コントローラか同様の装置を含んでいるだろう。通信ネットワークの例は公衆交換ネットワーク、無線のネットワーク、衛星ネットワーク、長距離電話ネットワーク、ローカル電話ネットワーク、およびインターネットを含んでいる。
中継器は、基地局の範囲を広げるのに使用されるかもしれない。中継器は基地局と1人以上の移動ユーザから無線の信号を受信する。中継器は受信信号を増幅し、基地局および/または移動ユーザへ増幅された信号に基づく無線信号を送信する。その結果、中継器は基地局の範囲を広げている。また、基地局は他の移動局から無線信号を通常直接(即ち、中継器を使用しないで)受信する。
中継器は、カバー領域内の穴を塞ぐか、カバー領域を増大させるためにキャリヤーとサービスプロバイダーのための費用に対する有効な方法を提供する。しかしながら、中継器の使用は、環境における毎日のおよび季節の変化によって妨げられ、その変化は中継器の利得および中継器と基地局の間のパス損失の両方で変動を引き起こす。これらの変動は中継器カバー領域のカバーとサービスに不利に影響した。したがって、中継器カバー領域を安定させるために中継器の利得を制御することが必要がある。
用語“模範的な”はここで“例、実例、例証として役立つ”意味に使用される。“模範的な”としてここに記述されたどんな実施例も、必ずしも他の実施例より好ましいまたは有利として解釈される訳ではない。実施例の様々な態様が図面に提示されるが、図面は明確に示されない場合、必ずしも一定の比率で描かれない。
以下の議論はパワー制御中継器における順方向リンク利得を制御するための方法と装置を展開する。まず最初に、模範的なスペクトル拡散無線通信システムが導入される。基地局、移動局、およびそれらの間にある電子通信に関する詳細が示される。基地局のカバー領域を広げるために中継器の使用が説明される。順方向リンク利得制御を達成するために中継器に埋め込まれた加入者ユニットの使用に関する詳細はいくつかのブロック図とフローチャートを通して例証される。また、加入者ユニットの典型的な実施例について議論する。
模範的な実施例がこの議論の中で例として提供されるが、代わりの実施例が本発明の範囲から逸脱することなく様々な態様を取り入れるかもしれないことに注意を要する。
模範的な実施例はスペクトル拡散無線通信システムを採用する。無線の通信システムは、音声、データなどの通信の様々なタイプを提供するために広く配備される。これらのシステムはCDMA、TDMA、またはある他の変調技術に基づくかもしれない。CDMAシステムは増加するシステム容量を含む他のタイプのシステムよりある利点を提供する。CDMAシステムは、単一周波数帯の中で無線の信号を送受信して、個々の信号を分離するためにコードを使用する。対照的に、他のシステムは個々の信号を分離するのに周波数と時間の分割を使用する。CDMAシステムは容量、音声の品質、プライバシー、およびセルハンドオフの領域で明確な利点を示した。
システムは1つ以上の規格をサポートするように設計されるかもしれない。そのような規格は、ここにIS-95規格と呼ばれる“TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System”、ここに3GPPと呼ばれた“3rd Generation Partnership Project”と命名された共同体によって提供され、ドキュメントNo.3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213、および3G TS 25.214、3G TS 25.302を含む一組の文書に表現され、ここにW-CDMA規格と呼ばれる規格、ここに3GPP2と呼ばれる“3rd Generation Partnership Project 2”と命名された共同体によって提供された規格、およびここにCDMA2000規格、以前にIS-2000 MCと呼ばれたTR-45.5規格である。上に引用された規格はこれにより引用文献としてここに明白に組み込まれる。
各規格は、基地局から移動局へ、およびその逆の伝送のためデータの処理を明確に定義する。模範的な実施例として、以下の議論はプロトコルのcdma2000規格と一致したスペクトル拡散通信システムであると考える。代わりの実施例は別の規格を取り入れるかもしれない。
図1は多くのユーザをサポートする通信システム100の例として役立ち、ここに議論する実施例の少なくともいくつかの態様を実行することが可能である。様々なアルゴリズムと方法のいずれもシステム100で伝送を計画するために使用されるかもしれない。システム100は多くのセル102A-102Gに関する通信を提供し、それの各々がそれぞれ対応している基地局104A-104Gによりサービスされる。模範的な実施例では、いくつかの基地局104が複数の受信アンテナを有し、他のものは１つだけの受信アンテナを有する。同様に、いくつかの基地局104は複数の送信アンテナを有し、他のものは単一の送信アンテナを有する。送信アンテナと受信アンテナの組み合わせにはどんな制限もない。したがって、基地局104が複数の送信アンテナと単一の受信アンテナを有すること、または複数の受信アンテナと単一の送信アンテナを有すること、或は単一または複数の送受信アンテナの両方を有することが可能である。
カバー領域の端末106が固定された(即ち、静止した)または移動であるかもしれない。図1に示されるように、様々な端末106がシステムの中で分散される。例えば、ソフトハンドオフが採用されているか否か、端末が複数の基地局から多重伝送を(同時または連続して)受信するように設計または作動されるか否かに依存して、各端末106は、任意の与えられた瞬間に順方向リンクおよび逆方向リンクで少なくとも1つおよびことによるとより多くの基地局104と通信する。CDMA通信システムのソフトハンドオフは技術において周知であり、本発明の譲受人に譲渡された“Method and systemfor providing a Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System”と題するU.S.特許No.5,101,501に詳細に説明されている。
順方向リンクは基地局104から端末106への伝送を言い、逆方向リンクは端末106から基地局104への伝送を言う。模範的な実施例では、いくつかの端末106が複数の受信アンテナを有し、他のものは１つだけの受信アンテナを有する。図1では、基地局104Aはダウンリンクでデータを端末106Aと106Jに送信し、基地局104Bはデータを端末106Bと106Jに送信し、基地局104Cはデータを端末106Cに送信するなどである。
図2は通信システムの基地局202と移動局204のブロック図である。基地局202が移動局204と無線通信中である。上述したように、基地局202は信号を受信する移動局204に信号を送信する。さらにまた、移動局204は基地局202に信号を送信するかもしれない。
図3は順方向リンク302と逆方向リンク304とを示している基地局202および移動局204のブロック図である。議論したように、順方向リンク302は基地局202から移動局204への伝送を言う。順方向リンク302は時々ダウンリンクと呼ばれるかもしれない。逆方向リンク304は移動局204から基地局202への伝送を言う。逆方向リンク304は時々アップリンクと呼ばれるかもしれない。
図4と関連して示されたように、中継器は基地局202と移動局204で使用されるかもしれない。中継器は、移動局204と基地局202の間に無線信号を増幅して、再送信することによって、基地局202の範囲を広げている。以下はマルチパスとフェジングなどの関連問題について議論する。以下の議論で、図4は中継器を導入するだろう。
マルチパス信号は構造物および自然な構成物からの反射により発生される同じ無線信号の異なったバージョンである。マルチパス信号は信号をある位置で互いを相殺させる位相シフトを持つことができる。マルチパス信号の位相相殺による信号の損失はフェジングとして知られている。ユーザ通信を混乱させるので、フェジングは無線システムの重大な問題である。例えば、無線の通信装置によって送信される単一の無線信号のいくつかのマルチパスコピーが木とビルからの反射で発生されるかもしれない。これらのマルチパスコピーは中継器または移動局204で結合して、位相オフセットのため互いを相殺するかもしれない。
他の無線のシステムと異なって、CDMAシステムは付加的ダイバーシティを提供するためにマルチパス信号を処理することができる。あいにく、十分な時間遅れによって分離されないマルチパス信号が、依然としてCDMAシステムにフェジングを引き起こすかもしれない。信号パワーはフェジングに打ち勝つために通常増加され、増加された信号パワーはシステムの範囲を減少させる。
典型的なシステムにおいて、移動局が移動するとき、いくつかの基地局202は多数の移動局204が基地局202と通信することを許容するように配備される。通信ネットワーク100は、通常基地局コントローラ(示されない)または複数の基地局202と通信を交換する同様の装置を含んでいる。通信ネットワーク100の例は、公衆交換ネットワーク、無線のネットワーク、衛星ネットワーク、長距離電話ネットワーク、ローカル電話ネットワーク、およびインターネットを含んでいる。
図4は基地局202と移動局204で中継器401の使用を示すブロック図である。無線の中継器402は移動局204と基地局202の間で時々使用される。中継器402は移動局204と基地局202の間の無線信号を増幅および再送信することによって基地局202の範囲を広げる。示されないが、基地局202は、中継器401を使用することなく他の移動局204から無線信号を通常受信する。
中継器401はカバー領域の穴を塞ぐか、またはカバー領域を増大させるためにキャリヤーとサービスプロバイダーのための費用に対する有効な方法を提供する。しかしながら、中継器401の使用は環境における毎日のおよび季節の変化によって妨げられ、その変化は中継器401の利得と中継器401および基地局202間のパス損失の両方で変動を引き起こす。これらの変動は中継器401のカバー領域においてカバーとサービスに不利に影響した。
図5を参照すると、中継器カバー領域を安定させるために中継器401の順方向リンク利得を制御することが望ましい。これは、中継器401の中に加入者ユニット501を埋め込んで、中継器401の順方向リンク402を埋め込まれた加入者ユニット501の順方向リンク502に導入することによって達成されるかもしれない。
埋め込まれた加入者ユニット501は、上で説明された変動を打ち負かすことを許容する。さらに、中継器401のカバー領域における移動局204へのより首尾一貫したカバーとサービスがある。
パワー制御中継器401の配備は従来の中継器のものと同様である。必要である余分な1ステップは、埋め込まれた加入者ユニット501に名目上の中継器利得と名目上の中継器順方向リンク利得に付随する基準順方向リンクパワーレベルを確立させることである。基準順方向リンクパワーレベルは基準受信パワーレベル518、基準受信Ec/Ioレベル522、および/または基準送信パワーレベル508を含むかもしれない。
中継器401カバー領域の移動局204への首尾一貫したカバーとサービスを維持するために、中継器401の出力において一定レベルで基地局202から送信されるパイロット信号を保持することが望ましい。これは順方向リンクパイロット出力パワーレベル514である。中継器401において、中継器401の順方向リンク利得516は所望のパイロット順方向リンク出力パワーレベル514を達成するために設定される。基地局202と中継器401の間で見られる中継器401の順方向リンク利得516または順方向リンクパス損失512のどちらかが変化するなら、所望のパイロット出力パワー514も変化し、中継器401カバー領域の好ましくない収縮または増大を引き起こす。実施例はここに、順方向リンクパス損失512と順方向リンク中継器利得516を測定して、この情報を使用して安定した順方向リンクパイロット出力パワー514を維持する方法を提供する。
中継器401のリンク402、404に埋め込まれた加入者ユニット501が中継器401の順方向リンクパイロット出力パワーレベル514を維持するのに使用されるかもしれない1つの方法は、2つのパラメタ、(1) 受信パワーレベル510と呼ばれる、それが受信する全帯域内パワー、(2) 受信Ec/Ioレベル520を測定して、平均することによってである。これらの2つのパラメタが互いに加算され、中継器401の順方向リンクパイロット出力パワーレベル514を維持するように使用される単一の順方向リンク基準を発生させる。この基準のどんな変動も中継器の順方向リンク利得516か順方向リンクパス損失512のどちらかにおける変化を示す。
説明されたように、加入者ユニット501は中継器401に埋め込まれており、そのリンク502、504は中継器リンク402、404と統合される。受信パワーレベル510と受信Ec/Ioレベル520は、基地局202と中継器401の間で見られる順方向リンクパス損失512および順方向リンク中継器利得516を測定するのに使用されるかもしれない。パス損失および順方向リンク利得情報を残してフェジングの影響を除去するため、加入者ユニット501が受信パワーレベル510および受信Ec/Ioレベル520を平均することができる。このパス損失情報512と利得情報516は中継器401の順方向リンクパイロット出力パワー514を設定して、維持するのに使用することができる。同様に、加入者ユニット501がトラヒックに入れられ、その送信パワーレベル506が中継器401と基地局202の間で見られるパス損失を測定するのに使用されるかもしれない。
基準パワーレベルは順方向リンクパイロット出力パワーレベル514を変更するために記憶されるかもしれない。現在の受信パワーレベル510が基準受信パワーレベル518として記憶されるかもしれない。現在の送信パワーレベル506は基準送信パワーレベル508として記憶されるかもしれない。現在の受信Ec/Ioレベル520は基準Ec/Ioレベル522として記憶されるかもしれない。受信パワーレベル510、および/または送信パワーレベル506、および/またはEc/Ioレベル520のどんな組み合わせも、基準レベル518、508、522に記憶されて、後で再び再測定されるかもしれない。再測定された値は記憶された値と比較され、パス損失か順方向リンク中継器利得における変化についてチェックすることができる。そして、中継器401順方向リンク利得は、中継器401をその所望の順方向リンクパイロット出力パワー514へ補償しかつ戻すために動かすことができる。
加入者ユニット501の実施例は図6の機能的なブロック図で例証されたシステム600で示される。システム600はシステム600の動作を制御する中央演算処理装置(CPU)602を含む。リードオンリーメモリ(ROM)とランダムアクセスメモリー(RAM)の両方を含むかもしれないメモリ604は、CPU602に指示とデータを供給する。メモリ604の部分は不揮発性のランダムアクセスメモリー(NVRAM)を含むかもしれない。
セルラー電話などの無線通信装置に通常具体化されるシステム600はまた送信器608と受信器610を含むハウジング606を含み、システム600とセルサイトコントローラや基地局202などの遠隔位置との間の、音声通信などのデータの送信および受信を許容する。送信器608と受信器610はトランシーバー612に結合されるかもしれない。アンテナ614はハウジング606に取り付けられていて、電気的にトランシーバー612と結合される。送信器608、受信器610、およびアンテナ614の作動は技術において周知であり、ここに説明される必要はない。
また、システム600はトランシーバー612によって受信された信号のレベルを検出して定量化するために使用される信号検出器616を含む。信号検出器616は技術で知られているように、全エネルギー、擬似雑音(PN)チップあたりのパイロットエネルギー、パワースペクトル密度、および他の信号のような信号を検出する。以下により詳細に説明されるように、様々な指示および値がシステム600で使用のために信号検出器616によって計算される。
一組のタイマ618がパイロット強度プロセッサ620、パイロット受信パワープロセッサ622、および全受信パワープロセッサ624と関連して作動する。受信された信号のレベルを測定し、これらの信号を処理することによって、システム600は無線通信装置とその基地局202の間の通信チャネルの品質を決定することができる。
パイロット強度プロセッサ620は信号検出器616からのパイロット強度指示(Ec/Io)を受信する。信号検出器616は、トランシーバー612で受信された全パワースペクトル密度(Io)によりPNチップあたりのパイロットエネルギー(Ec)の比率を分割する。全受信エネルギーに対するパイロットエネルギーのこの比率は、技術で知られているように“パイロット強度”と呼ばれる。また、技術で知られているように、パイロット強度は活動的なセルと隣接しているセルに関する負荷条件に依存し、その結果、特定のセルにおけるトラヒック負荷の指示である。
全受信パワープロセッサ624は、信号検出器616で検出されて、定量化される可変Rxを使用する。全受信パワー(Rx)はトランシーバー612で受信された全てのパワーの基準である。それはその特定のトランシーバー612に送信される熱雑音、他の呼からの干渉、およびパイロット信号を含んでいる。受信されたこのエネルギーのすべての合計は、全受信パワーを示すように記憶される。
パイロット受信パワープロセッサ622は信号検出器616から受信信号強度指示(RSSI)を受け取る。RSSIはパイロット受信パワーを示し、模範的な実施例において、技術で知られているように、全受信パワー(Rx)を(Ec/Io)と加算することにより計算される。RSSIはシステム負荷から独立しており、RSSIの変化は順方向リンクパス損失変化を示す。これらのパス損失変化は、以下で詳細に説明されるサービスを切り換える時を決定するのに重要である。
システム600の状態切換え器626は、トランシーバー612によって受信されかつ信号検出器616によって検出される現状と追加信号に基づいて無線通信装置の状態を制御する。無線通信装置は多くの状態のいずれか1つで作動することができる。
また、システム600はシステム決定器628を含み、無線通信装置を制御して、現在のサービスプロバイダーシステムが不十分であるとそれが決定する時、無線通信装置が遷移すべきサービスプロバイダーシステムを決定するように使用される。
システム600の様々な構成要素は、パワーバス、制御信号バス、およびデータバスに加えて状態信号バスを含むかもしれないバスシステム630によって連結される。しかしながら、明快のために、様々なバスは図6でバスシステム630として示される。技術に熟練した者は図6で例証されるシステム600が特定の構成要素のリストよりむしろ機能的なブロック図であることを認識するだろう。例えば、パイロット強度プロセッサ620、パイロット受信パワープロセッサ622、および全受信パワープロセッサ624がシステム600の中で３つの別々なブロックとして示されるが、それらはディジタル信号プロセッサ(DSP)のような、事実上1つの物理的な構成要素で具体化される。また、それらはメモリ604にプログラムコードとして存在し、CPU602によって作動される。同じ理由が図6のシステム600に記載されている他の構成要素に適用される。
パワー調整命令は無線チャンネルにおける時間変化パス損失を補償する。無線チャンネルにおけるパス損失は信号が加入者ユニット501と基地局202の間を伝わるときに信号が受ける劣化または損失として定義される。パス損失は2つの別々の現象、即ち、平均パス損失とフェジングによって特徴付けられる。典型的な無線システムでは、順方向リンクと逆方向リンクは異なった周波数で作動する。それにもかかわらず、順方向および逆方向リンクが同じ周波数帯の中で作動するので、2つのリンクの平均パス損失の間に重要な相関関係が存在している。他方、フェジングは順方向おとび逆方向リンクについて独立している現象であり、特に、遠隔ユニットが動いているか動いている物の近くに位置するとき、時間の関数として急速に変化する。
例示している無線システムにおいて、各加入者ユニット501は遠隔ユニットの入力で全パワーに基づいた順方向リンクのパス損失を推定する。全パワーは、加入者ユニット501により感知されるとき同じ周波数割当てで作動しているすべての基地局202からのパワーの合計である。平均順方向リンクパス損失の推定値から、加入者ユニット501は逆方向リンク信号の名目上の送信パワーレベルを設定する。
上で述べたように、加入者ユニット501が通信を確立した各基地局202は、加入者ユニット501にパワー調整命令を送り、順方向リンクのパス損失と逆方向リンクのパス損失の間の差、フェジング、および誤りの他の源を補償する。したがって、加入者ユニット501は、逆方向リンク送信パワーレベルを平均順方向リンクパス損失を推定することにより決定される名目上のレベル以上または以下に増加または減少させる逆方向リンク送信利得調整信号を生成する。送信利得調整信号の値は、時間の期間に亘って基地局202から受信されたパワー制御調整命令の累積された結果である。加入者ユニット501が等しい数の上昇および下降命令を受信するなら、送信利得調整信号の値はゼロであり、逆方向リンク送信レベルは名目上の値に等しい。加入者ユニット501が下降命令よりも多くの上昇命令を受信するなら、送信利得調整信号の値は論理的に正であり、逆方向リンク送信レベルは名目上の値より大きい。遠隔ユニットが上昇命令よりも多くの下降命令を受信するなら、送信利得調整信号は論理的に負であり、逆方向リンク送信レベルは名目上の値より小さい。
一般に、CDMAネットワークにおける中継器401の使用は、穴を塞ぐ理由と、そうでなければ与えられたセクターのカバー領域を増大させるためにサービスプロバイダーによって望まれている。穴を塞ぐことは以前にカバーされなかった領域に容量を提供することを意味する。穴を塞ぐ応用の1つのマークは一般に領域がカバー領域によって、しばしばまた中継器401と通信にあるまさしくそのセクターで囲まれるということである。セクターのカバー領域を増大または移動することは、セクターからカバー領域の位置または形状を移行させることを言う。この後者の応用の例は高速道路のカバー領域を提供することであるかもしれない。2つのセクターが基地局202に隣接して高速道路をカバーすると仮定する場合、基地局202の位置から直接見ることができる領域を超えた領域にカバー領域を提供するために中継器401を使用することが考えられるかもしれない。
しかしながら、上述したように、中継器401の性能はその動作点から外れているその順方向リンクパイロット出力パワーレベル514により低下する。特に、中継器401は1日中の温度変化、ある季節から別の季節への温度変化、春および夏に木の葉によって引き起こされる減衰、および/または基地局-中継器リンクに沿って建設されている新しい障害物を含む多くの要素によって影響される。
上に述べられた現象は中継器401カバー領域におけるサービスと同様にカバー領域に不利に影響するだろう。したがって、変化を検出して定量化し、中継器401のパイロット出力パワーを予定されたレベルに戻すように回復させる能力を持つことが望ましい。ここに例証されるように、これは中継器401の中に加入者ユニット501を埋め込むことによって達成することができる。
パワー制御中継器401の一実施例のブロック図を図７に示す。図７に示されるように、埋め込まれた加入者ユニット501の順方向および逆方向リンクは中継器401のものについて共通であり、さらに、埋め込まれた加入者ユニット501の順方向リンク信号は中継器401として利得で同じ変動を経験するだろう。様々な代替の実施例を達成するために様々な変更が図７のブロック図に成されることが当業者により認識されるだろう。例えば、加入者ユニット501は、順方向および逆方向リンクの両方に挿入されるよりもむしろ順方向リンクのみに挿入されるかもしれない。
順方向リンクパワー増幅器出力に関する要件は主として所望のカバー領域の大きさによって駆動され、要件は通常最大平均パワーWRで表される。しかしながら、中継器401の順方向リンクの瞬時パワーがWRよりも実質的に高い場合があるので、順方向リンクパワー増幅器出力に関する要件は飽和を避けるため最大瞬時パワーに広げられるべきであり、最大瞬時パワーはCDMAネットワークにおけるピーク対平均比により最大平均パワーに関連する。
中継器401の利得を計算する際に、順方向リンク利得と逆方向リンク利得が同じであると仮定する。その上、基地局202のパワー増幅器出力(典型的な値は25Wである)としてWBが定義される。WRは中継器401の順方向リンクパワー増幅器出力として定義される。目標順方向リンクパワー増幅器出力WRから、基地局-中継器リンク利得(GT)は式１に示されるように計算されるかもしれない。
GT＝WR／WB 式１
中継器401の利得は式2で示されるように計算されるかもしれない。GTは基地局-中継器リンク利得である。Gdは中継器ドナーアンテナの利得である。Lpは中継器ドナーアンテナと基地局アンテナ間の目標パス損失である。Gaは基地局アンテナのアンテナ利得である。
Figure 2005531265
 図７を参照すると、ｄBにおいて、パワー制御中継器の順方向リンク利得は式３で示されたように分解することができる。式３においてCLは結合器708の損失であり、DLはデュープレクサ710の損失である。
GR＝G1+G2+CL+2DL 式3
G1 712、埋め込まれた加入者ユニット501への順方向リンク結合器708、および埋め込まれた加入者ユニットの順方向リンク減衰器ATT1 714を選択することによって、埋め込まれた加入者ユニット501が適切な量の順方向リンクオーバーヘッドチャンネルパワー(パイロット、ページングおよび同期)を受信するであろうことを確実にすることが重要である。典型的な最小の量の順方向リンクオーバーヘッドチャンネルパワーは-85 dBmである。
順方向リンク利得と逆方向リンク利得が同じであると仮定されるので、パワー制御中継器の逆方向リンク利得は同様にGRであり、図７から、dBにおいてそれは式４により示されるように分解されることができる。式4では、CLは結合器708の損失であり、DLはデュープレクサ710の損失である。
GR＝G3 + G4 +Cl+ 2DL 式4
埋め込まれた加入者ユニット501は、中継器の順方向リンク利得を制御するようにG2 718を調整するのに使用されるかもしれない。マイクロプロセッサ706は中継器401の様々なパラメタと構成要素を制御する際に使用されるかもしれない。理論的に、G2 718を変えると、中継器401の名目上の雑音指数を変更することになる。しかしながら、この分析は中継器401の名目上の雑音指数が一定であると仮定して、G1 712に十分な利得を割り当てることによって、実質的に一定にすることができる。
特に、G2 718における予期された変化(埋め込まれた加入者ユニット501あたりの)、およびG2 718の予期された雑音指数から、G1 712がある予定した量より少なく変化するように、中継器401の名目上の雑音指数のために名目上のG2 718をいかに多くのdBだけ超えるかが計算されるかもしれない。
例えば、G2 718がG2 718の予期された雑音指数から10dBだけ変化するように期待されたなら、Gl 712が1%未満変えるように、中継器401の名目上の雑音指数のために名目上のG2 718を40dBだけ超えるべきであると結論づけ、式5で示される束縛が使用される。式3と5で示される方程式を結合すると、式6に示される方程式が提供される。CLは結合器708の損失である。DLはデュープレクサ710の損失である。一旦G2 718が決定されると、G1 712は式5から得られるかもしれない。
G1＝ G2 + lOdB + 40dB＝ G2 + 50dB 式5
GR＝(G2 + 50dB)+ G2 + CL+ 2DL 式６
G2＝0.5(GR - CL - 2DL - 50dB) 式7
埋め込まれた加入者ユニット501のために、中継器401でのその順方向リンクパスの利得は、中継器401でのその逆方向リンクパスの利得と等しくあるべきである。特に、埋め込まれた加入者ユニットの逆方向リンク減衰器ATT2 716は、式8の方程式が真であるように設定されるべきである。式8においてCLは結合器の損失である。
G1 + G2 + CL + ATT1＝ATT2 + CL + G3 + G4 式8
順方向リンク利得制御を有する中継器の展開は、順方向リンク基準を確立する中継器において、埋め込まれた加入者ユニットの付加を有する通常の中継器のものと非常に似ている。この基準が受信されたパワーと受信されたEc/Ioレベルの合計、および/または埋め込まれた加入者ユニットの送信パワーを含むかもしれない。中継器を配備する際に、図8に示されるステップに従うかもしれない。中継器401の順方向リンク利得は目標の順方向リンクパイロットパワー増幅器出力を達成するために調整される802。そして、中継器の逆方向リンク利得は順方向リンクと逆方向リンクをバランスするように調整される804。最終的に、埋め込まれた加入者ユニットの順方向リンク基準パワーが確立される806。
順方向リンク利得を調整しているステップ802に関して、目標中継器順方向リンクパイロットパワー増幅器出力WRは所望のカバー領域の大きさによって駆動される。WRに合うために、利得G2 718が調整される。
パワー制御中継器401の順方向リンク利得の設定で、次のステップは基地局202と中継器401のカバー領域の両方で順方向リンクと逆方向リンクをバランスすることである804。このタスクを達成するように、利得G4 704が調整されるかもしれない。
図9は埋め込まれた加入者ユニット501の使用を通して順方向リンク利得を制御するための方法900を示すフローチャートである。まず最初に、受信パワーと受信Ec/Ioが得られる902。次に、この受信されたパワーと受信されたEc/Ioレベルを使用して順方向リンクパス損失と順方向リンク中継器利得を測定する904。受信されたパワーとEc/Ioレベルがフェジングの影響を最小にするために平均されるかもしれない906。次に、パス損失と順方向リンク中継器利得情報は順方向リンク中継器出力パワーを設定し、維持するために使用されるかもしれない908。
図10は埋め込まれた加入者ユニット501の使用を通して順方向リンク利得を制御するための別の方法を示すフローチャート1000である。まず最初に、埋め込まれた加入者ユニット501がトラヒックに置かれる1002。そして、図10の実施例は閉ループパワー制御が決着するのを待つ1004。一度トラヒックモードで、加入者ユニット501の送信パワーレベルが得られる1006。送信パワーレベルが使用され、中継器401と基地局202の間の順方向リンクパス損失を測定する1008。次に、パス損失情報を使用して順方向リンク利得出力パワーを設定かつ維持するかもしれない1010。
図11は埋め込まれた加入者ユニット501の使用を通して順方向リンク利得を制御するためのさらに別の方法を示すフローチャート1100である。この方法において、送信パワーレベルまたは受信パワーレベル、あるいは受信Ec/Ioレベルのいずれかが使用されるかもしれない。まず最初に、基準パワーレベルが記憶される1102。記憶された基準パワーレベルは現在の送信パワーレベルおよび/または現在の受信パワーレベル、および/または受信されたEc/Ioレベルのいずれかであるかもしれない。方法は再び現在のパワーレベルを測定するまでしばらくの時間期間待つかもしれない1104。現在のパワーレベルが測定されるとき1106、現在のパワーレベルは順方向リンクパス損失または順方向リンク中継器利得における変化をチェックするために基準パワーレベルと比較されるかもしれない1108。そして、パス損失情報は必要に応じて順方向リンク利得出力パワーを変更する補償のために使用されるかもしれない1110。図11に示される方法は絶えずパワーレベルを監視するために繰り返されるかもしれない。
概して、中継器はキャリヤーとサービスプロバイダーにカバー領域の穴を塞ぐか、またはカバー領域を増大させるだろう。しかしながら、中継器の使用は環境と中継器利得における変動で妨げられる。これらの変動は中継器カバー領域のカバー領域とサービスに不利に影響する。
上で説明された問題から、一定の中継器順方向リンクパイロット出力パワーを維持することが望ましい。中継器の中に加入者ユニットを埋め込んで、埋め込まれた加入者ユニットのリンクを中継器のリンクに挿入することによってこの目的は満たされるかもしれない。共通の順方向および逆方向リンクで、埋め込まれた加入者ユニットは中継器の利得を較正するのに使用されるかもしれない。
順方向リンク利得制御による中継器のインストールの間、埋め込まれた加入者ユニットの存在は、名目上の中継器順方向リンクパス損失と利得に進んでいくように順方向リンク基準の確立を許容する。インストールが完全になった後に、埋め込まれた加入者ユニットは周期的な較正を実行することができる。順方向リンク基準からのどんな偏移も中継器の順方向リンク利得かパス損失の変化を示すだろう。
当業者は情報及び信号が様々な異なる技術及び技法を使用して表されることを理解するであろう。例えば、上の記述の至る所で引用されるデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは電圧、電流、電磁波、磁場または粒子、光学場または粒子、またはそのあらゆる組合せによって表される。
ここで開示された実施例に関連して記述された様々な例示の論理的ブロック、モジュール、回路、及び、アルゴリズムステップは電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または双方の組合せとして実施できることを通常の当業者はさらに理解するであろう。このハードウェア及びソフトウェアの互換性を明瞭に示すために、様々な例示部品、ブロック、モジュール、回路、及びステップがそれらの機能性に関して一般に上で記述されてきた。そのような機能性がハードウェアまたはソフトウェアとして実施されるかどうかは全体のシステムに課せられた特定の応用及び設計の制約に依存する。熟練技術者は特定の各応用について種々の方法で記述された機能性を実施できるであろうが、そのような実施の決定は本発明の範囲から逸脱するものと解釈されるべきではない。
ここに開示された実施例に関連して記述された様々な例示の論理的ブロック、モジュール、及び回路は一般用途プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラム可能論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア部品、またはここに記述された機能を実行するために設計されたそのあらゆる組合せによって実施、或いは実行される。一般用途プロセッサはマイクロプロセッサでもよいが、これに代りでは、そのプロセッサはあらゆる従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械でもよい。プロセッサはまた計算デバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと接続した１以上のマイクロプロセッサ、またはそのようなあらゆる他の構成として実施される。
ここに開示された実施例に関連して記述された方法またはアルゴリズムの操作は直接ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、或いは二つの組合せにおいて組込まれる。ソフトウェアモジュールはＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、交換可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野において既知の他の型式の記憶媒体に存在する。典型的な記憶媒体はプロセッサが記憶媒体から情報を読取り、記憶媒体に情報を書込むことができるようにプロセッサに接続される。それに代るものでは、記憶媒体はプロセッサに一体化してもよい。プロセッサ及び記憶媒体はＡＳＩＣに存在してもよい。ＡＳＩＣはユーザ端末に存在してもよい。代わりに、プロセッサと記憶媒体は離散的な構成要素としてユーザ端末に存在してもよい。
開示された実施例の先の記述は当業者が本発明を行い、或いは使用することを可能にするために提供される。これらの実施例への様々な変更は当業者には直ちに明白であり、ここに定義された一般原理は本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施例に適用できる。したがって、本発明はここに示された実施例に限定されることを意図していないが、ここに開示された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
多くのユーザをサポートするスペクトル拡散通信システムの図である。 通信システムの基地局と移動局のブロック図である。 基地局と移動局の間の順方向リンクと逆方向リンクを示すブロック図である。 基地局と移動局で中継器の使用を示すブロック図である。 埋め込まれた加入者ユニットがある中継器の実施例のブロック図である。 加入者ユニットの実施例におけるある構成要素のブロック図を示す。 順方向リンクと逆方向リンクを示すパワーで制御中継器の実施例のブロック図である。 パワーの制御中継器を配備するための方法の一実施例のフローチャートである。 埋め込まれた加入者ユニットの使用を通して中継器の順方向リンク利得を制御するための方法を示すフローチャートである。 埋め込まれた加入者ユニットの使用を通して中継器の順方向リンク利得を制御するための別の方法を示すフローチャートである。 埋め込まれた加入者ユニットの使用を通して中継器の順方向リンク利得を制御するためのもう１つの方法を示すフローチャートである。
符号の説明
100…通信システム 102…セル 104…基地局 106…端末

Claims (36)

  1. パワー制御中継器に加入者ユニットを埋め込み、加入者ユニットは加入者ユニット順方向リンクを含み、中継器は中継器順方向リンクを含み、中継器順方向リンクは加入者ユニットの順方向リンクに挿入され、
    基地局からの無線の信号をパワー制御中継器で受信し、
    パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットを使用して受信パイロット信号強度を検出し、受信パイロット信号強度の使用を通してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御することを含む、
    パワー制御中継器の順方向リンク利得を制御するための方法。
  2. 無線の信号がCDMA信号である請求項１の方法。
  3. 順方向リンクのパス損失を測定し、
    順方向リンクのパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することをさらに含む請求項1または２の方法。
  4. 受信パワーレベルを得て、
    受信Ec/Ioレベルを得て、
    受信パワーレベルおよび受信Ec/Ioレベルの使用を通して順方向リンクパス損失を決定し、
    受信パワーレベルおよび受信Ec/Ioレベルを平均して実質的にフェジングを除去し、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することを含む、
    パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットを使用してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御する請求項１乃至３のいずれか1項の方法。
  5. 埋め込まれた加入者ユニットをトラヒックに置き、
    決着をつけるために閉ループパワー制御を待ち、
    伝送パワーレベルを得て、
    伝送パワーレベルの使用を通して順方向リンクパス損失を決定し、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することを含む、
    パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットを使用してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御する請求項1または請求項2乃至3に従属するときそれらのいずれか1項による方法。
  6. 基準パワーレベルを記憶し、
    現在のパワーレベルを測定し、
    現在のパワーレベルと基準パワーレベルを比較して順方向リンクパス損失の変化を確認し、
    順方向リンクパス損失の何らかの確認された変化の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することを含む、
    パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットを使用してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御する請求項１または請求項2乃至3に従属するときそれらのいずれか1項による方法。
  7. 基準パワーレベルが基準受信パワーレベルを含み、現在のパワーレベルが受信パワーレベルを含む請求項6の方法。
  8. 基準パワーレベルが基準受信Ec/Ioレベルを含み、現在のパワーレベルが受信Ec/Ioレベルを含む請求項6の方法。
  9. 基準パワーレベルが基準伝送パワーレベルを含み、現在のパワーレベルが伝送パワーレベルを含む請求項6の方法。
  10. パワー制御中継器が、
    基地局から移動局へ通信のための順方向リンクと、
    移動局から基地局へ通信のための逆方向リンクと、
    順方向リンクに挿入された埋め込まれた加入者ユニットと、
    加入者ユニットと電子通信にあるマイクロプロセッサとを含み、マイクロプロセッサが順方向リンク利得を制御するための方法を実行し、方法が
    パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットを使用して、受信パイロット信号強度を検出し、受信パイロット信号強度の使用を通してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御することを含む、
    無線の通信システムで使用するのためのパワー制御中継器。
  11. CDMA信号が順方向リンクで送信される請求項10のパワー制御中継器。
  12. マイクロプロセッサにより実行される方法が、
    順方向リンクパス損失を測定し、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することをさらに含む、請求項10または11のパワー制御中継器。
  13. 受信パワーレベルを得て、
    受信Ec/Ioレベルを得て、
    受信パワーレベルおよび受信Ec/Ioレベルの使用を通して順方向リンクパス損失を決定し、
    受信パワーレベルおよび受信Ec/Ioレベルを平均して実質的にフェジングを除去し、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することを含む、
    パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットを使用してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御する請求項10乃至12のいずれか1項によるパワー制御中継器。
  14. 埋め込まれた加入者ユニットをトラヒックに置き、
    決着をつけるために閉ループパワー制御を待ち、
    伝送パワーレベルを得て、
    伝送パワーレベルの使用を通して順方向リンクパス損失を決定し、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することを含む、
    パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットを使用してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御する請求項10乃至12のいずれか1項によるパワー制御中継器。
  15. 基準パワーレベルを記憶し、
    現在のパワーレベルを測定し、
    現在のパワーレベルと基準パワーレベルを比較して順方向リンクパス損失の変化を確認し、
    順方向リンクパス損失の何らかの確認された変化の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することを含む、
    パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットを使用してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御する請求項10乃至12のいずれか1項によるパワー制御中継器。
  16. 基準パワーレベルが基準受信パワーレベルを含み、現在のパワーレベルが受信パワーレベルを含む請求項15のパワー制御中継器。
  17. 基準パワーレベルが基準受信Ec/Ioレベルを含み、現在のパワーレベルが受信Ec/Ioレベルを含む請求項15のパワー制御中継器。
  18. 基準パワーレベルが基準伝送パワーレベルを含み、現在のパワーレベルが伝送パワーレベルを含む請求項15のパワー制御中継器。
  19. パワー制御中継器の使用を通して順方向リンク利得を制御することができる無線の通信システムであって、
    多くの移動局に通信を中継するための基地局と、
    基地局のカバー領域にあり、中継器の順方向リンクを含むパワー制御中継器と、
    パワー制御中継器に埋め込まれた加入者ユニットとを含み、加入者ユニットが加入者ユニット順方向リンクを含み、中継器の順方向リンクが加入者ユニット順方向リンクに挿入され、埋め込まれた加入者ユニットが受信パイロット信号強度を検出し、受信パイロット信号強度の使用を通してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御するために使用される無線の通信システム。
  20. 通信がCDMA信号を含む請求項19の無線の通信システム。
  21. パワー制御中継器が、
    順方向リンクパス損失を測定し、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持する方法を実行する請求項19または20の無線の通信システム。
  22. パワー制御中継器が、
    受信パワーレベルを得て、
    受信Ec/Ioレベルを得て、
    受信パワーレベルおよび受信Ec/Ioレベルの使用を通して順方向リンクパス損失を決定し、
    受信パワーレベルおよび受信Ec/Ioレベルを平均して実質的にフェジングを除去し、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することを含む方法を実行する、
    請求項19乃至21のいずれか1項による無線の通信システム。
  23. パワー制御中継器が、
    埋め込まれた加入者ユニットをトラヒックに置き、
    決着をつけるために閉ループパワー制御を待ち、
    伝送パワーレベルを得て、
    伝送パワーレベルの使用を通して順方向リンクパス損失を決定し、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することを含む方法を実行する、
    請求項19乃至21のいずれか1項による無線の通信システム。
  24. パワー制御中継器が、
    基準パワーレベルを記憶し、
    現在のパワーレベルを測定し、
    現在のパワーレベルと基準パワーレベルを比較して順方向リンクパス損失の変化を確認し、
    順方向リンクパス損失の何らかの確認された変化の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持することを含む方法を実行する、
    請求項19乃至21のいずれか1項による無線の通信システム。
  25. 基準パワーレベルが基準受信パワーレベルを含み、現在のパワーレベルが受信パワーレベルを含む請求項24の無線の通信システム。
  26. 基準パワーレベルが基準受信Ec/Ioレベルを含み、現在のパワーレベルが受信Ec/Ioレベルを含む請求項24の無線の通信システム。
  27. 基準パワーレベルが基準伝送パワーレベルを含み、現在のパワーレベルが伝送パワーレベルを含む請求項24の無線の通信システム。
  28. 無線の通信システムで使用するパワー制御中継器であって、
    基地局から移動局へ通信のための順方向リンクを維持する手段と、
    移動局から基地局へ通信のための逆方向リンクを維持する手段と、
    順方向リンクに挿入された無線の通信のための手段と、
    順方向リンク利得を制御するために無線の通信のための手段を使用する手段とを含み、無線の通信のための手段を使用する手段が、
    受信パイロット信号強度を検出し、受信パイロット信号強度の使用を通してパワー制御中継器の順方向リンク利得を制御する手段を含むパワー制御中継器。
  29. CDMA信号が順方向リンクで送信される請求項28のパワー制御中継器。
  30. 無線の通信のための手段を使用する手段が、
    順方向リンクパス損失を測定する手段と、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持する手段とをさらに含む、請求項28または29のパワー制御中継器。
  31. 受信パイロット信号強度を検出し、順方向リンク利得を制御する手段が、
    受信パワーレベルを得る手段と、
    受信Ec/Ioレベルを得る手段と、
    受信パワーレベルおよび受信Ec/Ioレベルの使用を通して順方向リンクパス損失を決定する手段と、
    受信パワーレベルおよび受信Ec/Ioレベルを平均して実質的にフェジングを除去する手段と、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持する手段とを含む、
    請求項28乃至30のいずれか1項によるパワー制御中継器。
  32. 受信パイロット信号強度を検出し、順方向リンク利得を制御する手段が、
    無線の通信手段をトラヒックに置くための手段と、
    決着をつけるため閉ループパワー制御を待つための手段と、
    伝送パワーレベルを得るための手段と、
    伝送パワーレベルの使用を通して順方向リンクパス損失を決定するための手段と、
    順方向リンクパス損失の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持するための手段とを含む、
    請求項28乃至30のいずれか1項によるパワー制御中継器。
  33. 受信パイロット信号強度を検出し、順方向リンク利得を制御する手段が、
    基準パワーレベルを記憶するための手段と、
    現在のパワーレベルを測定するための手段と、
    現在のパワーレベルを基準パワーレベルと比較し、順方向リンクパス損失の変化を確認するための手段と、
    順方向リンクパス損失における何らかの確認された変化の使用を通して実質的に一貫した順方向リンクパイロット出力パワーを維持するための手段とを含む、
    請求項28乃至30のいずれか1項によるパワー制御中継器。
  34. 基準パワーレベルが基準受信パワーレベルを含み、現在のパワーレベルが受信パワーレベルを含む請求項33のパワー制御中継器。
  35. 基準パワーレベルが基準受信Ec/Ioレベルを含み、現在のパワーレベルが受信Ec/Ioレベルを含む請求項33のパワー制御中継器。
  36. 基準パワーレベルが基準伝送パワーレベルを含み、現在のパワーレベルが伝送パワーレベルを含む請求項33のパワー制御中継器。
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