JP2006512828A - モバイルハンドセットの送信電力のための制御手法 - Google Patents

Abstract

ＴＤＤモード無線電気通信システムのためのモバイル端末及び方法が、無線周波数信号を受信すると共に送信するアンテナ（１）と、制御信号に応じて受信器モード又は送信器モードを選択すると共に、前記モバイル端末が前記送信器モードになっているときに実際の送信電力を計算するためのベースバンドユニット（１６）にフィードバックされるサンプリング信号を生成するために、送信されるべき信号をサンプリングするフロントエンドユニット（１６）と、前記制御信号を前記フロントエンドユニットにもたらし、前記モバイル端末が前記送信器モードになっているときに、送信されるべき前記信号を前記フロントエンドユニットにもたらし、前記計算された実際の送信電力と見積り送信電力との比較結果に応じて前記フロントエンドユニットから出力される、送信されるべき前記信号の電力を調整するために電力補償信号を生成するベースバンド処理ユニット（１６）とを有する。

Description

本発明は、ＴＤＤ（時分割二重通信（Time Division Duplex））モードにおける無線（ワイヤレス）通信システム、より特定するとＴＤＤによる無線通信システムにおける送信器電力を制御するための装置及びその方法に関する。

無線通信システムにおいて基地局の送信器電力及びユーザ設備の電力によって生成される自己干渉（self-interference）はシステム性能に直接の影響を及ぼす。送信器電力が電気通信システムにもたらす障害を制限するように、ある信号対干渉比（Signal-to-Interference Ratio (SIR)）が達成される場合、実際のシステムにおいて各々のユーザ端末は最小限の信号レベルを使用してデータを送信する。

システムの通信特性を保証すると共に信号の電力が所望のレベルで伝達されることを保持するために、送信（伝送）チェーン（transmit chain）の様々なコンポーネントにおいて観測される意に反するゲイン（利得（ｇａｉｎ））変動を補償することが必要とされる。

ゲインキャリブレーション（利得校正（Gain calibration））は意に反するゲイン変動を補償する通常の手段である。しかしながら信号が送信されるときゲイン変動は、コンポーネントのエージング、周囲温度の変化、大気圧、湿度レベル、増幅器の飽和、及びトラヒック（通信量）負荷の変化等のような様々な理由に対してもたらされ得る。当該理由の何れもが、予期されないゲイン変化をもたらし得る。従ってキャリブレーションプロシージャが送信器の出力電力を正確に常時あるレベルに保持することは不可能となる。一旦これらのゲイン変動が発生すると、電気通信設備の動作点（オペレーティングポイント（operating point））がドリフト（ｄｒｉｆｔ）し、その結果通信特性が劣化させられるであろう。

それ故にゲイン補償をするために制御システムに基づく方法が必要とされる。見積られる（期待される）出力電力を実際の出力電力（実出力電力）と比較することによって、送信チェーンの様々なコンポーネントの後のゲイン全体を調整することが可能になり、それ故に意に反するゲイン変動が補償される。

米国特許第US 6286994B1号公報（２００１年９月１１日）において送信器電力追跡（トラッキング）ループ（transmitter power tracking loop (TPTL)）が開示されている。当該方法において実出力電力レベルは、実出力電力を検出し、サンプリングし、フィルタリングすることによって得られ、それから実出力電力を、見積られると共に計算された送信電力と一致させるように一連の複雑なアルゴリズムが使用された後、意に反するゲイン変動がＴＰＴＬによって補償される。

しかしながら当該方法は特に基地局に対して使用され、実際非常に複雑となる。無線電気通信システムの既存のコンポーネントを完全に利用することによって、更にそれらに多くの修正をもたらすことなくモバイル端末の送信器電力を制御するための装置及び方法をどのように提供するかは技術的に解決されるのが依然困難な問題である。

それ故に本発明の主な目的は、ＴＤＤモードで無線電気通信システムの送信器電力を制御するための装置及びその方法であって、送信チェーンにおける様々な意に反するゲイン変動を効率的に補償することが可能であり、それ故にシステム特性が改善され得る装置及びその方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＴＤＤモードで無線電気通信システムの送信器電力を制御するための装置及びその方法であって、送信チェーンにおける様々な予期されるゲイン変動を効率的に補償することが可能であり、それ故にシステムの通信特性が改善され得る装置及びその方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＴＤＤモードで無線電気通信システムの送信器電力を制御するための装置及びその方法であって、無線電気通信システムの既存のトランシーバハードウエアをうまく使用し、それ故に低コスト且つ容易な実現という特徴を有する装置及びその方法を提供することにある。

上記の目的を達成させるために本発明で提案されるように、
無線周波数（高周波（ＲＦ））信号を受信すると共に送信するトランシーバと、
制御信号に応じて受信器モード又は送信器モードを選択すると共に、前記モバイル端末が前記送信器モードになっているときにサンプリング信号を生成するために、送信されるべき信号をサンプリングするフロントエンドユニットと、
前記制御信号を前記フロントエンドユニットにもたらし、前記モバイル端末が前記送信器モードになっているときに、送信されるべき前記信号を前記フロントエンドユニットにもたらし、前記フロントエンドユニットからの前記サンプリング信号に応じて前記フロントエンドユニットから出力される、送信されるべき前記信号の電力を調整するために電力補償信号を生成するベースバンド処理ユニットと
を有する、ＴＤＤモードでの無線電気通信システムのためのモバイル端末がもたらされる。

上記の目的を実現させるために本発明で提案されるように、
受信器モード又は送信器モードを選択するステップと、
前記モバイル端末が前記送信器モードになっているときに、送信されるべき信号を主信号及びサンプリング信号に分離し、前記主信号を送信すると共に前記サンプリング信号をフィードバック信号として出力するステップと、
前記サンプリング信号に応じて、送信されるべき前記信号の電力を調整するために電力補償信号を生成するステップと
を有する、ＴＤＤモード無線電気通信システムにおけるモバイル端末のための方法がもたらされる。

本発明の更なる記載は添付図面に関連して以下もたらされるであろう。

ＴＤ−ＳＣＤＭＡはＴＤＤモードに基づく電気通信システムになるので、ＴＤ−ＳＣＤＭＡにおけるモバイル端末を例にとることによって好ましい実施例が添付図面に関連して本発明の詳細な記載を明らかにするであろう。

図２に示される本発明におけるマルチバンド、マルチモードトランシーバを、図１に示される従来例と比較すると、本発明におけるトランシーバは、結合（カップリング）ユニット３としてのサンプリングユニットと、結合スイッチ２１としてのサンプリングスイッチと、送信器電力追跡及び制御ループ（TPTCL (transmitter power tracking and controlling loop)）信号生成モジュール２２としての電力補償信号生成モジュールとを更に有することが理解され得る。本発明におけるトランシーバがどのように動作するか、及び従来のトランシーバにおけるコンポーネントとどのように接続されるかについては以下に記載されるであろう。

図２に示されるように、本発明におけるマルチバンド、マルチモードトランシーバは、ベースバンド処理ユニット１６、フロントエンドユニット６、及びアンテナ１としてのトランシーバから構成される。

前記フロントエンドユニット６は、スイッチユニット２１、結合ユニット３、送信モジュール４、及び受信モジュール５から構成される。

前記ベースバンド処理ユニット１６は、送信ベースバンド処理ユニット７、受信ベースバンド処理ユニット８、制御ユニット１５、及びＴＰＴＣＬ信号生成モジュール２２から構成される。

ここでスイッチユニット２は送信器／受信器モード選択スイッチ２０及び結合スイッチ２１から構成され、ＴＰＴＣＬ信号生成モジュール２２は見積り（予測）電力計算ユニット（expected power calculating unit）９、実際の電力計算ユニット（実電力計算ユニット）１０、比較ユニット１１、加算ユニット１３、及びＤＡＣユニット１４から構成される。

ＴＤＤモードにおいて、制御ユニット１５からの制御信号が受信器モード又は送信器モードを示すとき、トランシーバは以下のように動作する。

１．無線信号受信

トランシーバが、無線信号を受信するモードになっている場合、スイッチユニット２における送信器／受信器モード選択スイッチ２０は、受信モジュール５と接続されるようにアンテナ１をスイッチし、アンテナ１から受信されるＲＦ信号は、送信器／受信器モード選択スイッチ２０によって受信モジュール５に送信され、受信モジュール５において復調され、それから復調信号は、ベースバンド処理ユニット１６における受信ベースバンド処理ユニット８に送信され、通常のベースバンド受信及び処理がなされ得る。

本発明におけるトランシーバが受信モードになっている場合、当該トランシーバは従来例と同じように動作し、送信モジュール４及び送信ベースバンド処理ユニット７から構成される送信器は全く動作しない。

２．無線信号送信

トランシーバが、無線信号を送信するモードになっている場合、スイッチユニット２における送信器／受信器モード選択スイッチ２０は、結合ユニット３と接続されるようにアンテナ１をスイッチし、同時にスイッチユニット２における結合ユニット２１は、結合ユニット３と受信モジュール５とにそれぞれ接続されるであろう。送信モジュール４によって変調され、増幅され、フィルタリングされた後、ベースバンド処理ユニット１６における送信ベースバンド処理ユニット７からの送信器信号の主（メイン）信号は送信器／受信器モード選択スイッチ２０によってアンテナ１から送信され、送信器信号の小さな部分は結合スイッチ２１によって結合信号（coupling signal）として受信モジュール５に入力される。

受信モジュール５において、復調された後、結合信号入力はベースバンド処理ユニット１６における受信ベースバンド処理ユニット８に送信される。

ベースバンド処理ユニット１６において、受信ベースバンド処理ユニット８によって処理された信号はディジタル領域（ドメイン）で信号に送信され、それから実電力計算ユニット１０に送信される。

実電力計算ユニット１０において、実出力電力がディジタル信号入力に応じて計算され得る。

その間、見積り電力計算ユニット９において見積り（予測）出力電力が、送信ベースバンド処理ユニット７によってもたらされるディジタル領域における送信ベースバンド処理信号に応じて計算され得る。

計算された見積り出力電力及び計算された実出力電力はそれぞれ、比較ユニット１１に入力され、見積り出力電力及び実出力電力は周期的に比較され、それから誤り信号が生成される。誤り信号は、校正された後、加算ユニット１３に入力され得る、ＴＰＴＬ信号のようなディジタル領域における電力比較信号を得るために使用され得る。

加算ユニット１３において、送信ベースバンド処理ユニット７における送信器電力制御ユニット１２からのＴＰＣ信号は前記ＴＰＴＬ信号に結合され、結合信号はＤＡＣユニット１４に入力される。ＤＡＣユニット１４におけるディジタル／アナログ変換の後、フロントエンドユニット６の送信モジュール４においてＡＧＣ（オートマチックゲインコントロール（automatic gain control））を制御するために使用され得るＴＰＴＣＬ信号のようなアナログ形態の電力補償信号が得られるであろう。

当該ＴＰＴＣＬ信号の場合、フロントエンドユニット６の送信モジュール４におけるＡＧＣは、ベースバンド処理ユニット１６における送信ベースバンド処理ユニット７から送信されるべき信号の電力を送信チェーンにおける様々な意に反するゲイン変動を補償するように調整するであろう。

意に反するゲイン変動が補償される場合、送信モジュール４によって変調され、増幅され、フィルタリングされるＲＦ信号は結合ユニット３、送信器／受信器モード選択スイッチ２０、及びアンテナ１を介して送信されるであろう。

本発明の好ましい実施例の記載に示されているように添付図面に関連して、本発明の骨子は、実際の送信器電力のサンプリング値が、主に結合ユニット３及びスイッチユニット２から構成されるサンプリングモジュールによって得られることは可能であり、実出力電力と見積り出力電力との間の差が、主に実電力計算ユニット１０及び比較ユニット１１から構成される電力評価モジュール（power judging module）によって得られることは可能であり、電力補償信号が、主に加算ユニット１３及び送信器電力制御ユニット１２から構成される電力補償モジュールによって実出力電力のレベルを調整するために生成されることは可能であることにある。

本発明は、ＴＤＤモード無線電気通信システムにおけるモバイル端末の送信器電力を制御するための装置及びその方法に関する。信号が送信されると、出力信号の小さな部分は結合信号として考慮され、結合スイッチ２１によってベースバンド処理ユニット１６にフィードバックされる。前記結合信号によれば、ベースバンド処理ユニット１６におけるＴＰＴＣＬ信号生成モジュール２２は、送信されるべき信号の電力を調整するためにＴＰＴＣＬ信号を生成し、それ故に本発明において記載される装置及びその方法は送信チェーンの様々なコンポーネントにおいて観測される様々な意に反するゲイン変動を効果的に補償することが可能であり、電気通信システムの特性が改善される。

更にＴＰＴＣＬ信号が生成されると、送信ベースバンド処理ユニット７によってもたらされるＴＰＣ信号も利用されるので、本発明において記載される装置及びその方法は送信チェーンの様々なコンポーネントにおいて観測される様々な見積りゲイン変動を効果的に補償することが可能であり、システムの通信特性が改善される。

更にＴＰＴＣＬ信号が生成されると、受信モジュール５及び受信ベースバンド処理ユニット８が結合信号を処理するために利用されるので、本発明において記載される装置及びその方法はハードウエア設計を簡単化することが可能であり、電気通信システムの特性が改善されると共にコストが低減される。

当然のことながら、本発明は好ましい実施例に関連して記載されていると共に示されている一方、本発明がＴＤＤモードシステムにおけるモバイル端末に限定されるものではなく、ＴＤＤモードシステムにおける基地局にも適用可能であることは当業者によって理解されるであろう。

同時に、本発明は好ましい実施例に関連して記載されていると共に示されている一方、本発明がＴＤＤモードＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムに限定されるものではなく、他のＴＤＤモード無線電気通信システムにも適用可能であることは当業者によって理解されるであろう。

本発明は好ましい実施例に関連して記載されていると共に示されている一方、請求項に規定される本発明の範囲から逸脱することなく変形がなされてもよいことは当業者によって理解されるであろう。

現在（従来）のマルチバンド、マルチモードトランシーバの構造体を示している。 本発明で提案されるマルチバンド、マルチモードトランシーバの構造体をもたらしている。

Claims (18)

1. ＴＤＤモード無線通信システムにおけるモバイル端末であって、
   無線周波数信号を受信すると共に送信するトランシーバと、
   制御信号に応じて受信器モード又は送信器モードを選択すると共に、前記モバイル端末が前記送信器モードになっているときにサンプリング信号を生成するために、送信されるべき信号をサンプリングするフロントエンドユニットと、
   前記制御信号を前記フロントエンドユニットにもたらし、前記モバイル端末が前記送信器モードになっているときに、送信されるべき前記信号を前記フロントエンドユニットにもたらし、前記フロントエンドユニットからの前記サンプリング信号に応じて前記フロントエンドユニットから出力される、送信されるべき前記信号の電力を調整するために電力補償信号を生成するベースバンド処理ユニットと
   を有するモバイル端末。
2. 前記フロントエンドユニットは、
   前記ベースバンド処理ユニットからの前記制御信号に応じて前記受信器モード又は前記送信器モードにスイッチし、前記スイッチユニットが前記送信器モードになっているときに前記トランシーバを介して送信されるべき前記受信信号の主信号を送信すると共に、フィードバック信号として送信されるべき前記信号の前記サンプリング信号を出力するスイッチユニットと、
   前記スイッチユニットが前記送信器モードになっているときに、前記サンプリング信号を生成するために、送信されるべき前記信号をサンプリングすると共に、前記サンプリング信号を前記スイッチユニットに入力するサンプリングユニットと、
   前記スイッチユニットが前記送信器モードになっているときに、前記サンプリングユニットに処理された信号をもたらすために前記ベースバンド処理ユニットから送信されるべき前記信号を処理すると共に、前記ベースバンド処理ユニットから前記電力補償信号に応じて送信されるべき前記信号の電力を調整する送信モジュールと、
   前記スイッチユニットが前記送信器モードにスイッチされるときに、前記スイッチユニットを介して前記サンプリング信号を受信すると共に、前記サンプリング信号を前記ベースバンド処理ユニットにもたらす受信モジュールと
   を含む請求項１に記載のモバイル端末。
3. 前記スイッチユニットが前記送信器モードになっているときに、前記トランシーバを介して前記サンプリングユニットから前記主信号を送信する送信器／受信器モード選択スイッチと、
   前記スイッチユニットが前記送信器モードになっているときに、前記サンプリングユニットから前記受信モジュールに前記サンプリング信号をフィードバックするサンプリングスイッチと
   を含む請求項２に記載のモバイル端末。
4. 前記ベースバンド処理ユニットは、
   送信電力及び送信電力制御信号に関連する信号を出力する送信ベースバンド処理ユニットと、
   前記サンプリング信号及び前記送信電力に関連する前記信号に応じて電力比較信号を計算すると共に、前記送信電力制御信号及び前記電力比較信号に応じて前記電力補償信号を生成する電力補償信号生成モジュールと
   を含む請求項１乃至３の何れか一項に記載のモバイル端末。
5. 前記電力補償信号生成モジュールは、
   前記サンプリング信号に応じて実出力電力を計算する実電力計算ユニットと、
   前記実電力計算ユニットによって計算される前記実出力電力及び前記送信電力に関連する前記信号に応じて前記電力比較信号を得る比較ユニットと、
   前記電力補償信号を生成するために、前記送信ベースバンド処理ユニットによってもたらされる前記送信電力制御信号と前記比較ユニットから出力される前記電力比較信号とを結合する結合ユニットと
   を含む請求項４に記載のモバイル端末。
6. 前記電力補償信号生成モジュールは、
   前記サンプリング信号に応じて実出力電力を計算する実電力計算ユニットと、
   前記送信ベースバンド処理ユニットによってもたらされる前記送信電力に関連する前記信号に応じて見積り出力電力を計算する見積り電力計算ユニットと、
   前記実電力計算ユニットによって計算される前記実出力電力及び前記見積り電力計算ユニットによって計算される前記見積り出力電力に応じて前記電力比較信号を得る比較ユニットと、
   前記電力補償信号を生成するために、前記送信ベースバンド処理ユニットによってもたらされる前記送信電力制御信号と前記比較ユニットから出力される前記電力比較信号とを結合する結合ユニットと
   を含む請求項４に記載のモバイル端末。
7. 前記比較ユニットは、前記送信電力に関連する前記信号及び前記実出力電力に周期的に応じて前記電力比較信号を得る請求項５又は６に記載のモバイル端末。
8. 前記モバイル端末がＴＤＤモードにおける無線通信システムにもたらされる請求項１に記載のモバイル端末。
9. ＴＤＤモード無線通信システムにおけるモバイル端末のための方法であって、
   受信器モード又は送信器モードを選択するステップと、
   前記モバイル端末が前記送信器モードになっているときに、送信されるべき信号を主信号及びサンプリング信号に分離し、前記主信号を送信すると共に前記サンプリング信号をフィードバック信号として出力するステップと、
   前記サンプリング信号に応じて、送信されるべき前記信号の電力を調整するために電力補償信号を生成するステップと
   を有する方法。
10. スイッチユニットが、受信器／送信器モード制御信号に応じて前記受信器モード又は前記送信器モードを選択する請求項９に記載の方法。
11. 受信モジュールが前記サンプリング信号を受信すると共に、前記モバイル端末は前記送信器モードになっているときに前記サンプリング信号を前記フィードバック信号として出力する請求項９又は１０に記載の方法。
12. 送信されるべき前記信号を調整するステップが受信ベースバンド処理ユニット、送信ベースバンド処理ユニット、及び電力補償信号生成モジュールによって完了させられる方法であって、
    前記受信ベースバンド処理ユニットは、前記受信サンプリング信号を処理すると共に、前記処理されたサンプリング信号を前記電力補償信号生成モジュールにもたらし、
    前記送信ベースバンド処理ユニットは、送信電力に関連する信号及び送信電力制御信号を前記電力補償信号生成モジュールにもたらし、
    前記電力補償信号生成モジュールは、前記送信電力に関連する信号及び前記処理されたサンプリング信号に応じて電力比較信号を計算すると共に、前記送信ベースバンド処理ユニットによってもたらされる前記送信電力制御信号に応じて前記電力補償信号を生成する
    請求項９乃至１１の何れか一項に記載の方法。
13. 前記電力補償信号生成モジュールによって実行される方法であって、
    前記処理されたサンプリング信号に応じて実出力電力を計算するステップと、
    前記送信ベースバンド処理ユニットからの前記送信電力に関連する信号及び前記実出力電力に応じて前記電力比較信号を得るステップと、
    前記電力補償信号を生成するために、前記送信ベースバンド処理ユニットによってもたらされる前記送信電力制御信号と前記電力比較信号とを結合するステップと
    を更に含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記電力補償信号生成モジュールによって実行される方法であって、
    前記処理されたサンプリング信号に応じて実出力電力を計算するステップと、
    前記送信ベースバンド処理ユニットによってもたらされる前記送信電力に関連する前記信号に応じて見積り出力電力を計算するステップと、
    前記見積り出力電力及び前記実出力電力に応じて前記電力比較信号を得るステップと、
    前記送信ベースバンド処理ユニットによってもたらされる前記送信電力制御信号と前記電力比較信号とを結合し、前記電力補償信号を生成するために結合信号を処理するステップと
    を更に含む請求項１２に記載の方法。
15. 前記送信電力に関連する信号及び前記実出力電力に応じて前記電力比較信号を得るステップが周期的に実行される請求項１３又は１４に記載の方法。
16. ＴＤＤモードにおける無線通信システムにもたらされる請求項９に記載の方法。
17. 送信電力制御のためのデバイスであって、
    実送信電力をサンプリングする電力サンプリングモジュールと、
    受信電力サンプリング信号に応じて前記実出力電力を見積り出力電力と比較する電力評価モジュールと、
    前記電力評価モジュールからの出力信号に応じて電力補償信号を生成すると共に、前記実出力電力を補償する電力補償モジュールと
    を有するデバイス。
18. 無線通信システムにおける送信器デバイスであって、
    信号を送信する送信手段と、
    実送信電力のサンプリング信号を得るために前記送信手段によって送信されるべき信号の電力をサンプリングし、前記サンプリング信号に応じて前記実送信電力を見積り送信電力と比較し、比較結果に応じて前記送信手段によって送信されるべき前記信号の電力を調整する送信電力調整手段と
    を有する送信器デバイス。

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