JP2004517551A - 電力制御コマンドの遅延時間を使用したｓｉｒの推定方法 - Google Patents

Abstract

移動ユニットと基地局との間で送信される信号のＳＩＲを推定するための方法が提供される。この信号には、連続した各タイムスロット中で送信されるパイロットシンボルブロックと、データシンボルブロックとが含まれる。はじめに、複数のスロットからなるグループの信号が受信機に向けて送信される。受信機は、移動ユニットのものであっても基地局のものであってもよい。ＳＩＲの推定値と、それに対応する電力の変更とは、それらのパイロットシンボルだけを用いて、初期グループの中の各スロットごとに算出される。初期スロットグループから導出されたＳＩＲ推定値は、受信機から送信機へと送信された電力制御コマンドの遅延時間を算出するために利用される。電力制御コマンドは、送信機の送信電力レベルを調整するためのものである。初期スロットグループに続く特定スロットの信号のＳＩＲは、遅延時間、特定スロットのパイロットブロック、特定スロットの直前スロットのデータブロックから収集され推定される。

Description

【０００１】
発明の技術分野
ここに開示され、そしてクレームされる発明は、一般に、エアインタフェースを介して受信機へと送信された信号の信号対干渉比（ＳＩＲ）を推定する方法及び装置に関する。とりわけ、本発明は、上記タイプの方法及び装置であって、パイロットシンボルだけでなく、受信したデータシンボルを利用してＳＩＲの推定精度を顕著に改善させることの可能な方法及び装置に関連する。さらに本発明は、上記タイプの方法及び装置であって、送信電力制御ループにおいて発生する遅延時間を決定し、決定された遅延時間をＳＩＲの推定において利用する方法及び装置に関連する。
【０００２】
関連技術の説明
当業者により知られているように、電力制御は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムにける収容能力と効率にとって重要である。例えば、移動ユニットの送信機又は受信機が、基地局の送信機又は受信機のそばに位置している場合に、もし電力調整が欠如していると、基地局から移動ユニットへと送信された信号の電力レベルは相対的に高いものとなってしまう。これは、基地局からより遠く離れた場所に位置している他の移動ユニットへの送信に対して干渉を与えてしまう。逆に、基地局から遠く離れた移動ユニットから送信された信号の電力は相対的に弱くなってしまう。従って、一般的な実務において基地局には送信電力制御（ＴＰＣ）機能が搭載されている。
【０００３】
現在のところ、受信信号の信号対干渉比（ＳＩＲ）を推定することによって、電力制御を実現している。移動ユニットでの受信信号のＳＩＲが、閾値より低い場合には、送信側の基地局に対して、送信電力を増加させるためのコマンド又は調整信号が送信される。このコマンドは通信システムのリバースリンク上で送信されるが、これはアップリンク又はダウンリンクの何れにおいて適用されてもよく、要するにどのリンク（回線）が制御されるかに依存する。推定されたＳＩＲが閾値より高ければ、送信電力を減少させるためのコマンドが送信される。移動通信システムにおける一般的な構成において、連続した各タイムスロットの中で信号が送信されるが、各タイムスロットにはパイロットシンボルのブロックとデータシンボルのブロックとが含まれている。そのような構成において、ＳＩＲの推定処理は、受信機にとって既知である受信したパイロットシンボルを使用して実行される。しかしながら、パイロットシンボルを含む送信信号は比較的に少ない。それゆえ、ＳＩＲの推定精度については顕著な限界が存在する。
【０００４】
この限界を克服するための１つのアプローチは、送信スロットのパイロットシンボルと先行スロットのデータシンボルとの両方からＳＩＲを推定することである。しかしながら、上述のタイプの構成では、送信電力が各スロットの最初で変更されてしまう。ＳＩＲの測定において、複数の異なるスロットからのデータシンボルとパイロットシンボルとを使用するためには、この電力変更は認識されなければならない。さらに、送信電力は、受信機によって生成された電力制御コマンドに応じて変更されるため、受信機から送信機へと電力制御コマンドを送信するには、ある有限の期間が必要となる。この期間（遅延時間と呼ばれることもある）が既知であれば、特定の二つのスロット間での電力レベルの変更は、送信している基地局においてすぐに決定することができよう。そのような電力変更の情報は、一般に有用であるため、連続する電力制御コマンドに応答した後も保持されている。しかしながら、頻繁に遅延時間を知ることはできないだろう。例えば、単一のスロット分の遅延Δ_１であるのか、二つのスロット分の遅延Δ_２であるのかは知ることができないだろう。また、移動ユニットが、あるセルから他のセルへと移動する場合は、遅延時間が変化しうる。どちらの場合であっても、遅延時間に関する不確実性は、一般に、あるスロットからのパイロットシンボルと、他のスロットからのデータシンボルとを使用してＳＩＲを推定することを妨げるであろう。なぜなら、推定を補償できるように両者間の電力変更を決定するのは非常に困難であるどころか、不可能であろう。
【０００５】
発明の概要
本発明は、一般に、移動通信システムにおける基地局と移動ユニット間で送信される信号のＳＩＲを推定する技術を改善するものである。この信号には、連続したタイムスロットのなかで送信されているパイロットシンボルブロックとデータシンボルブロックとが含まれている。本発明の方法には、エアインターフェースを介して送信された後に、直前の特定スロットの信号だけでなく、複数あるスロットのうちの特定の一つのスロットの信号を受信するステップを含んでいる。本方法はさらに、受信機から送信機へと返信された電力制御コマンドに関係する遅延時間を算出するステップと、特定のスロットのパイロットブロックと、直前スロットのデータブロックとの双方の信号のＳＩＲを推定するステップとを含んでいる。特定のスロットと直前のスロット間の電力レベルの変更を補償するための成分又は要素が、ＳＩＲの推定処理に組み込まれている。補償成分は、遅延時間から決定される。それよって、ＳＩＲ推定はより精度が高くなり、その結果、送信電力の調整をより正確に実行できるようになる。
【０００６】
本発明の好ましい実施形態において、連続した電力変更から、特定のスロットと直前のスロット間の電力変更について正確な値を識別又は選択するために、遅延時間が採用される。各電力変更は、あらかじめ基地局においてそれぞれ生成済みであるか、それぞれ保持されている。好ましくは、本方法にはさらに、初期グループスロットにおける各スロットの信号を受信し（ここで初期グループスロットの送信は特定のスロットに先行している。）、初期グループスロットの各スロットについてのＳＩＲ推定と、それに対応する電力変更とを提供する。初期グループにおけるスロットのＳＩＲ推定は、そのパイロットブロックだけに基づいて決定される。遅延時間は、初期のスロットグループのＳＩＲ推定と、対応する電力変更との相関演算によって算出される。
【０００７】
非常に有用な実施形態において、初期スロットグループの各信号と、特定のスロットとは基地局から送信され、移動ユニットにおいて受信される。しかしながら、代替的な他の実施形態においては、移動ユニットから信号が送信され、基地局において受信される。
【０００８】
さらに他の有用な実施形態において、本発明は、ＣＤＭＡを採用する通信システムに関連して使用される。しかしながら、本発明は同様に時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムでも使用することができよう。
【０００９】
図面の詳細な説明
本発明の原理が、移動ユニットから基地局への信号の送信、すなわち上り回線だけでなく、基地局から移動ユニットへの信号の送信、すなわち下り回線にも適用されることは強調されるべきことである。図解目的のために、本発明の実施形態は、上り回線のケースについて説明され、各図において使用されている数字や対応する部分など、図１−３を参照することによって最もよく理解できよう。しかしながら、このような図示された実施形態は、本発明の範囲を限定するものではないことは理解されるべきである。
【００１０】
図１を参照すると、本発明の実施形態を取り入れている移動又は無線通信システムの主要な構成要素が示されている。通信システムには、基地局プロセッサ１２と、送信機及び受信機ユニット１３とアンテナ１４とを有する基地局１０が含まれている。図１にはさらに、セル１８内に位置する乗り物１６が示されている。セル１８は、すなわち、基地局１０によってサービスが提供されている地理的なエリアである。移動電話機ユニット２０は乗り物１６によって運搬されている。移動ユニット２０は、ハンドヘルド型又は自動車搭載型であり、基地局１０に対して信号を送信する送信機及び基地局１０からの信号を受信する受信機を有している。移動ユニット２０の信号の送信経路及び受信経路は、図１において上り回線２２と下り回線２４として示されている。
【００１１】
図１に関して、乗り物２６と移動電話機ユニット２８とは、セル１８内に位置しており、移動電話機ユニット２８は、移動ユニット２０と同等か又はより小さく、上り回線３０と下り回線３２との双方向の送信パスを介して基地局１０と通信している。上述したように、移動ユニット２８のような移動ユニットからの送信や、あるいは当該移動ユニット２８への送信に対して、移動ユニット２０からの送信あるいは当該移動ユニット２０への送信が干渉する。従って、基地局１０のプロセッサー１２には、ＴＰＣ機能（不図示）が搭載されている。このＴＰＣ機能は、下り回線２４を通じて移動ユニット２０へと送信される電力制御コマンドを決定する際に利用される、移動ユニット２０から基地局１０へと送信される信号のＳＩＲを決定する能力を有しており、移動ユニット２０を電力制御コマンドに応答させて送信電力レベルを絶えず変更している。
【００１２】
ＳＩＲの推定と、それに対応する電力制御コマンドを生成するための基地局プロセッサ１２の構成は、上述したタイプの従来技術においてよく確立されており、また当業者にもよく知られている。しかしながら、移動ユニット２０からの送信信号の受信について理解されるべきことであるが、受信した送信信号のＳＩＲを推定し、基地局１０から移動ユニット２０へと電力制御コマンドを送信し、移動ユニット２０の送信電力をあるレベルから他のレベルへと調整するためには、有限の時間が必要となるのである。これらのタスクを全て実行するために必要となる時間には、累積的な遅延時間Δが含まれる。上述したように、移動ユニット２０へと送信された連続的な電力レベル変更の情報は、基地局１０において保持されている。しかしながら、遅延時間Δは、しばしば十分な正確さで把握されてはいない。例えば、送信電力制御に関する上述の一以上のタスクを実行するために必要となる時間を決定することは不可能であろう。また、移動ユニット２０はセル１８から他のセル３４へと移動できるため、遅延時間が異なる。よって、基地局においてスロットの信号が受信されたときには、過去に、どのような電力変更が信号に対して適用されたかを知ることができないだろう。
【００１３】
図２を参照すると、移動ユニット２０から上り回線２２を介して送信され、基地局１０において受信された信号についてのタイムスロット構造が示されている。とりわけ、それぞれスロット境界３６ａ−４０ａから開始される、連続したタイムスロット３６−４０に含まれる信号が示されている。各タイムスロットに含まれている信号では、パイロットシンボルのブロックの後に、データシンボルのブロックが続いている。よって、スロット３６−４０には、それぞれパイロットブロック３６ｂ−４０ｂと、データブロック３６ｃ−４０ｃとが含まれている。
【００１４】
一般的な構成において、基地局での電力制御コマンドの生成と送信機への送信の処理は、上述したように、スロット３６のパイロットブロック３６ｂや、スロット３８のパイロットブロック３８ｂのようなタイムスロットのパイロットブロックを受信することにより開始される。上で定義した遅延時間Δが、１のタイムスロットの期間よりも短いΔ_１であるとすると、パイロットブロック４０ｂとデータブロック４０ｃの電力レベルを変更するための、スロット４０のスロット境界４０ａにおける電力変更は、スロット３８のパイロットブロック３８ｂから導出される。しかしながら、遅延時間Δが、図２において示された１〜２のタイムスロット時間のような、Δ_２であれば、スロット４０のスロット境界４０ａにおける電力の変更は、スロット３６のパイロットブロック３６ｂから導出される。よって、あるスロットから他のスロットへの電力変更がどの程度かを決定するためには、電力制御コマンドの遅延時間Δが認識されていなければならない。
【００１５】
本発明によれば、ＳＩＲ推定における正確さは、パイロットシンボル情報だけでなく、推定処理のデータ信号情報を使用することによって、大幅に改善されることができることが分かった。例えば、タイムスロット４０のパイロットシンボルブロック４０ｂを、タイムスロット３８のデータブロック３８ｄとともに利用することによって、推定の精度が改善することを理解できるだろう。図２に示されているように、連続して送信され受信されたタイムスロットにおいて、タイムスロット３８は、タイムスロット４０の直前のタイムスロットであることがわかる。しかしながら、ＳＩＲを推定すべく、２つの異なるタイムスロットからのパイロットシンボルとデータシンボルの情報を使用するためには、ＳＩＲ推定処理において補償できるように、２つのタイムスロット間の電力ベルの変更を認識していなければならない。しかしながら、上述したように、遅延時間デルタが、Δ_１であるかΔ_２であるか又はその他の値であるかを頻繁に把握することはないだろう。
【００１６】
図３に示されるように、遅延時間Δを決定するための初期のステップは、基地局１０において連続的なタイムスロットのうちの初期的なスロットグループにおけるパイロットシンボルブロックのそれぞれを、機能処理ブロック４２において受信することである。初期グループには、１０−１５のオーダーで連続したタイムスロットが含まれているが、本発明はこれに限定されることはない。処理ブロック４４によって示されているように、初期グループにおける各スロットのパイロットブロックが使用され、対応するＳＩＲが推定される。初期のＳＩＲ推定のそれぞれに基づいて、処理ブロック４６によって示されるような電力変更が提供される。電力変更は、＋１又は−１のどちらかであり、移動ユニット２０へと送信されて、それぞれ送信電力レベルを１ｄＢづつ増加又は減少させる。処理ブロック４６からの出力には、電力変更のシーケンスが含まれており、例えば、図３に示されたシーケンス４８のようなものであり、各電力変更は、処理ブロック５０において、対応するＳＩＲ推定値と相互相関演算される。相互相関演算には、よく知られた算術的プロシージャが含まれており、それにより遅延時間Δを提供する。とりわけ、相関演算により、遅延時間に対応したところにピークが生じるような関数を生成する。上述したように、Δは、Δ_１、Δ_２又は他の値であってもよい。
【００１７】
さらに図３を参照すると、処理ブロック５２は、タイムスロット４０のパイロットブロック４０ｂのような、スロットＮのパイロットシンボルブロックから導出されたＳＩＲ推定値Ｙ_２を示している。また、処理ブロック５４のところには、図２に示されたスロット３８のブロック３８ｃのようなスロット（Ｎ−１）のデータシンボルブロックから導出されたＳＩＲ推定値Ｙ_１が示されている。初期スロットグループの信号を受信したあと、スロット（Ｎ−１）の信号とスロットＮの信号とが基地局１０で受信される。
【００１８】
処理ブロック５６において、相関演算により提供されたΔの値から、スロット（Ｎ−１）とスロットＮとの間の電力レベル変更がすぐに決定される。例えば、スロット（Ｎ−１）とスロットＮがそれぞれ図２に示されたスロット３８とスロット４０であり、かつ、ΔがΔ_１であると決定されたならば、スロット３８とスロット４０との間のスロット境界４０ａにおける電力変更は、スロット３８における信号のＳＩＲ推定値から導出されるだろう。上述したように、このような電力変更情報は、基地局１０において保持され、有用である。一方で、ΔがΔ_２であると決定されたとすると、スロット境界４０ａにおける電力変更は、スロット３６における信号のＳＩＲ推定値から導出され、同様に有用に利用されるだろう。
【００１９】
出力処理ブロック５６は、電力変更又はスロット（Ｎ−１）とスロットＮ間の差分Ｘを示しているが、このＸは、ＳＩＲの推定値Ｙ_１及びＹ_２と同一の次元の値である。ＳＩＲ推定値Ｙ_１と電力変更量Ｘの双方は、加算器５８へと結合しており、ＳＩＲ推定値（Ｙ_１＋Ｘ）が提供される。これは、スロット（Ｎ−１）及びＮ間の電力変更を補償していることを表している。改善された精度でもってＳＩＲの推定値を提供することで、データシンボルから導出されて電力補償されたＳＩＲは、処理ブロック６０においてＳＩＲ推定値Ｙ_２と合成される。そこからの出力には、改善された推定値（ＳＩＲ）ｃｏｍｂ が含まれている。（ＳＩＲ）ｃｏｍｂ は、例えば、処理ブロック６０において、（ＳＩＲ）ｃｏｍｂ が（（Ｙ_１＋Ｘ）＋Ｙ_２）／２と等しくなるように、（Ｙ_１＋Ｘ）とＹ_２との平均値を決定することによって生成することができよう。
【００２０】
図３に関連して参照されてきた相関及びＳＩＲ推定のプロシージャと、同様に示された他の数学的なプロシージャは、個別によく知られており、それぞれプロセッサ１２によってすぐに実現可能であることを理解できるだろう。
【００２１】
上述したように、他の実施形態において、図２に示されたような信号は、基地局１０から移動局２０へと送信されてもよいし、その場合にも上述したようなＳＩＲの推定値を改善するための処理を実行してもよい。ＷＣＤＭＡにおいて、下り回線についての電力制御遅延は未知である。
【００２２】
いくつかのケース（一般に５％以下の確率）で、電力制御コマンドが送信エラーを有することがある。これらのケースにおて、電力が一方向へと変更されると信じられているが、実際には、それとは反対の方向に変更される。これらのエラーイベントは比較的に少数であり、平均的なＳＩＲ推定の精度を改善するには上述の補償処理が役に立つであろう。
【００２３】
本発明の方法及び装置に関する好ましい実施形態が添付の図面に例示され、前述の詳細な説明において記載されてきたが、本発明は、記載された実施形態にのみ限定されるわけではなく、請求項によって定義され、かつこれまでに説明されてきた本発明の思想を逸脱することなく、様々な再構成、変更、置換が可能である。
【図面の簡単な説明】
本発明に係る方法及び装置についてにより完全な理解は、添付図面と関連して詳細な説明を読むことにより得られよう。
【図１】
本発明の実施形態を採用可能な無線通信システムを例示した図である。
【図２】
本発明の実施形態において使用される信号とタイムスロット構造とを例示した概念図である。
【図３】
本発明の実施形態についての機能ステップを例示したブロック図である。

Claims (18)

1. 連続したタイムスロットのそれぞれにおいてパイロットシンボルブロックとデータシンボルブロックとを含む信号を送信するよう構成された第１のユニットと前記送信された信号を受信するよう構成され、遠隔的に配置された第２のユニットとを提供する通信システムにおいて、前記受信側の第２のユニットにおいて、前記送信された信号のＳＩＲを推定する方法であって、
   前記スロットのうち特定の一つのスロットの信号と、前記連続したスロットのうちの該特定の一つのスロットの直前のスロットとを、前記第２のユニットおいて受信するステップと、
   前記第１のユニットの送信電力レベルを調整するために、前記第２のユニットから前記第１のユニットへと送信された複数の電力制御コマンドの遅延時間を算出するステップと、
   前記特定のタイムスロットのパイロットブロックと、前記直前のタイムスロットのデータブロックとから該特定のタイムスロットの信号のＳＩＲを推定するステップと、
   前記特定のタイムスロットと前記直前のタイムスロット間の送信電力の変更を補償するための成分を、前記推定されたＳＩＲに組み入れるステップと
   を含み、
   前記補償するための成分は、前記遅延時間から決定されたものである、方法。
2. 前記遅延時間は、前記ユニットのうちの一つにおいて保持されている連続した送信電力の変更から、前記特定のタイムスロットと前記直前のタイムスロットとの間の前記送信電力の変更を選択するために使用される、請求項１に記載の方法。
3. 前記送信側の第１のユニットには、無線通信システム用の基地局が含まれ、前記受信側の第２のユニットには、前記無線通信システム用の移動ユニットが含まれる、請求項１に記載の方法。
4. 前記送信側の第１のユニットには、無線通信システム用の移動ユニットが含まれ、前記受信側の第２のユニットには、前記無線通信システム用の基地局が含まれる、請求項１に記載の方法。
5. 前記第２のユニットにおいて、前記特定のタイムスロットよりも先行した初期のタイムスロットグループ内における各グループの信号を受信するステップと、
   前記初期タイムスロットグループの各スロットについて、推定されたＳＩＲと、該推定されたＳＩＲのそれぞれに対応する電力変更とを提供するステップと、
   前記初期タイムスロットグループについて前記推定されたＳＩＲと、該ＳＩＲのそれぞれに対応する電力変更との関数として前記遅延時間を算出するステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
6. 前記遅延時間の算出ステップには、前記初期タイムスロットグループの前記推定されたＳＩＲのそれぞれと、対応するそれぞれの電力変更とを相関演算するステップが含まれる、請求項５に記載の方法。
7. 前記信号は、前記第１のユニットから前記第２のユニットへとエアインタフェースを介して送信される、請求項６に記載の方法。
8. 前記通信システムは、符号分割多元接続を採用したシステムである、請求項６に記載の方法。
9. 前記通信システムは、時分割多元接続を採用したシステムである、請求項６に記載の方法。
10. 通信システムであって、
    連続したタイムスロットのそれぞれにおいてパイロットシンボルブロックとデータシンボルブロックとを含む信号を送信するよう構成された第１のユニットと、
    前記送信側の第１のユニットから空間的に隔てられ、前記送信された連続したタイムスロットの信号を受信し、送信電力レベルを選択的に変更するための電力制御コマンドを前記第１のユニットに対して送信するよう構成された第２のユニットと、
    前記連続したタイムスロットの中の特定のタイムスロットの信号に係るＳＩＲを推定する処理手段と
    を含み、前記電力制御コマンドは関連した遅延時間を伴っており、前記ＳＩＲの推定は、該遅延時間と、前記特定のタイムスロットのパイロットブロックと、前記特定のタイムスロットの直前のタイムスロットに係るデータブロックとから収集して導出される、通信システム。
11. 前記第２のユニットは、前記特定のタイムスロットよりも先行した初期のタイムスロットグループ内における各スロットの信号を受信するよう構成されており、
    前記処理手段は、前記初期タイムスロットグループの各スロットについて、推定されたＳＩＲと、該推定されたＳＩＲに対応する電力変更とを提供する提供手段と、前記初期タイムスロットグループについて前記推定されたＳＩＲと、該ＳＩＲのそれぞれに対応する電力変更との関数として前記遅延時間を算出する手段とをさらに含む、請求項１０に記載の通信システム。
12. 前記送信側の第１のユニットには、無線通信システム用の基地局が含まれ、前記受信側の第２のユニットには、前記無線通信システム用の移動ユニットが含まれる、請求項１０に記載の通信システム。
13. 前記送信側の第１のユニットには、無線通信システム用の移動ユニットが含まれ、前記受信側の第２のユニットには、前記無線通信システム用の基地局が含まれる、請求項１０に記載の通信システム。
14. 前記処理手段は、前記特定のタイムスロットに係るパイロットブロックと、前記直前のタイムスロットに係るデータブロックとの間の電力変更を前記遅延時間から決定する決定手段を含む、請求項１１に記載の通信システム。
15. 前記処理手段は、前記処理タイムスロットグループの前記推定されたＳＩＲと、該ＳＩＲのそれぞれに対応する電力変更とを相関演算することにより、前記遅延時間を算出する算出手段を含む、請求項１４に記載の通信システム。
16. 前記信号は、前記第１のユニットから前記第２のユニットへとエアインタフェースを介して送信される、請求項１５に記載の通信システム。
17. 前記通信システムは、符号分割多元接続を採用したシステムである、請求項１６に記載の通信システム。
18. 前記通信システムは、時分割多元接続を採用したシステムである、請求項１６に記載の通信システム。

Images