JP2007527649A - ワイヤレス通信網における2次的リンク電力制御 - Google Patents

ワイヤレス通信網における2次的リンク電力制御 Download PDF

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Abstract

通信トランシーバは受信電力制御コマンドに応答して電力制御された第1の信号を送信し、かつ付加信号に対して受信された受信品質帰還に基づいて第1の信号の送信電力に関して可変電力利得で1つ以上の付加信号を送信する。したがって、移動局はそのパイロット信号電力に関して可変電力利得でトラフィックチャネルを送信し、トラフィック信号に対してそれにより受信された受信品質帰還に応答してその利得を変えることができる。もちろん、移動局は可変利得を使用している2つ以上のトラフィックチャネルをフロートすることができ、各々に対して異なる可変利得を使用することができる。さらに、移動局は1つ以上の固定利得チャネルを送信しながら、パイロットに関してまたはもう1つのチャネルに関して1つ以上の非パイロットチャネルをフロートすることができる。同様な可変電力利得をネットワーク基地局において下り回線信号に対して利用することができる。

Description

(関連出願)
本出願は35U.S.C.§119(e)の下で2003年7月10日に出願された仮特許出願第60/486,157号の優先権を主張する。この出願はその全体が本開示の一部としてここに組み入れられている。
(発明の背景)
本発明は一般的にワイヤレス通信網に関し、特に、このようなネットワークにおける電力制御に関する。
ワイヤレス通信網は典型的に基地局およびこれらの基地局によりサポートされる移動局間で行き来する通信信号に対するある形の閉ループ電力制御を利用する。特に、典型的な符号分割多元接続(CDMA)網は下り回線および上り回線電力制御を使用して、下り回線の基地局による送信電力および上り回線の移動局による送信電力を制御する。たとえば、ネットワーク基地局は許容エラーレートでデータ受信を許すのに十分な信号強度で移動局からの上り回線の信号を受信しなければならない。しかしながら、全体上り回線干渉への各移動局の寄与を低減するために、ネットワークは1つ以上のネットワーク基地局において目標受信信号強度を達成するのに必要な電力よりも高くない電力で平均的に送信を行うように各移動局を制御する。
典型的な方法では、ネットワークは「内部」および「外部」ループ上り回線電力制御の両方を利用する。内部ループ電力制御はネットワークによる移動局の上り回線送信電力の比較的高速の、継続的電力制御調節を含んでいる。たとえば、IS−2000標準に従って構成されたCDMA網では、内部ループ制御は800Hzまでの移動局へのネットワークストリーミング電力制御コマンド、すなわち、1.25ms毎に1つの電力制御コマンドに基づいている。
各受信コマンドに応答して、移動局は受信コマンドがアップコマンドであるかダウンコマンドであるかに応じて、そのパイロット信号電力を規定された増分ステップにより上向きまたは下向きに調節する。移動局をサポートする定められた移動局が受信した移動局の信号の信号強度に基づいてアップコマンドを送るべきかダウンコマンドを送るべきかを決定する。特に、典型的な基地局は移動局のパイロット信号の受信信号強度を目標値に関してモニタして、受信信号強度が目標よりも下であればアップコマンドを送り、受信信号強度が目標よりも上であればダウンコマンドを送る。典型的な移動局はその全ての上り回線信号、たとえば、トラフィックチャネルおよび/または制御チャネル信号、をパイロット信号電力の定められた比率で送信するように構成されるため、ネットワークからのアップおよびダウンコマンドにより移動局はその全ての上り回線信号送信の電力を、それぞれ、増加および減少させる。
外部ループ上り回線電力制御はより遅いレートで行われ、基地局における内部ループ信号強度目標をある他の受信パラメータに基づいて調節することを含んでいる。一般的に、移動局のトラフィックチャネル信号のフレームエラーレート(FER)は内部ループ目標を調節するためのメトリックを与える。たとえば、FERが1%(または他の)目標エラーレートに較べて低ければ、基地局は内部ループ目標を下向きに調節することができる。逆に、FERが目標エラーレートを超えると、基地局は内部ループ目標を上向きに調節することができる。このようにして、基地局の内部ループは移動局の送信電力の迅速な閉ループ制御を行って移動局のパイロット信号の受信したままの信号強度を目標値またはその近くに維持し、外部ループ制御はより遅い調節機構を提供して目標値が許容データエラーレートを生じるのを保証する。
ある種の下り回線チャネル、たとえば、専用トラフィックチャネルに対して同様な内部および外部ループ制御機構が移動局において実施される。したがって、ある定められた移動局は目標値よりも上または下の信号強度でネットワークから特定の信号、たとえば、トラフィックチャネル信号を受信するかどうかに基づいてネットワークにアップ/ダウン電力制御コマンドを流す。さらに、移動局は、たとえばトラフィックチャネル信号で受信したデータのFERに基づいて目標値をアップダウン調節する。
(発明の概要)
本発明は受信品質帰還に基づいてデータリンク電力制御を行う方法および装置を含み、それはある形の良否受信インジケータを含むことができる。非制約的例として、本発明はワイヤレス通信網における下りおよび上り回線の一方または両方の補足電力制御を行うのに使用することができる。しかしながら、一般的に、本発明により第1の通信トランシーバはデータ信号の電力利得を、データ信号の受信に関する1つ以上の遠隔トランシーバからの帰還に基づいて、それにより送信される、パイロットまたは他の基準信号に関して直接または間接的に調節することができる。
したがって、本発明に従って、通信トランシーバにおける典型的なデータリンク電力制御方法は受信電力制御コマンドに応答して通信トランシーバにより送信される第1の信号の送信電力を制御するステップと、第1の信号に関して制御された電力利得で第2の信号を送信するステップと、第2の信号に関連する受信品質帰還を受信するステップと、受信品質帰還(reception quality feedback)に応答して第2の信号の電力利得を第1の信号に関して調節するステップと、を含んでいる。第1の信号はパイロット信号を含むことができ第2の信号はデータ信号、たとえば、ワイヤレス通信網内の移動局または基地局により送信されたトラフィックチャネル信号を含むことができる。したがって、受信品質帰還はトラフィックチャネル信号で送信されたデータに対するある形の良否受信インジケータを一般的に含み、たとえば、ACK/NAK帰還、品質インジケータ(ビット)帰還、および消去(ビット)帰還の形とすることができる。
前記した典型的な方法を補足するために、典型的な通信トランシーバは1つ以上の遠隔トランシーバに対して信号を送受信するトランシーバ回路と、トランシーバ回路に有効に関連付けられる1つ以上の処理回路を含んでいる。典型的な処理回路は通信トランシーバにより受信された電力制御コマンドに応答して通信トランシーバにより送信される第1の信号の送信電力を制御し、通信トランシーバにより送信される第2の信号の電力利得を第1の信号に関して制御し、第2の信号に対して通信トランシーバにより受信された受信品質帰還に応答して第2の信号の電力利得を第1の信号に関して調節するように構成された電力制御回路を含んでいる。
本発明の典型的な移動局の実施例では、移動局における上り回線電力制御方法は、ある定められたトラフィック対パイロット電力比でトラフィックチャネル信号を送信するステップと、1つ以上のネットワーク基地局からトラフィックチャネル信号に対する受信品質帰還を受信するステップと、トラフィック対パイロット電力比をACK/NAK帰還の関数として調節するステップと、を含んでいる。したがって、本発明はこの実施例において移動局のネットワークの進行中の下り回線電力制御と協力して補足するように働く。典型的な実施例では、1つ以上のネットワーク基地局からのトラフィックチャネル信号に対する受信品質帰還の受信はトラフィックチャネル信号に対する送信フレーム当りのACK/NAKまたは他の良否インジケータ帰還の受信を含んでいる(ある形の帰還では、悪い受信インジケータの不在は良い受信の間接的表示としてとられる)。さらに、典型的な調節方法は不良受信帰還の関数としてトラフィック対パイロット電力比を増加し、かつ良い受信帰還の関数としてトラフィック対パイロット電力比を減少することにより帰還の関数としてトラフィック対パイロット電力比を調節するステップを含んでいる。
典型的な移動局はワイヤレス通信網に信号を送信し、ワイヤレス通信網から信号を受信するトランシーバ回路と、トランシーバ回路に有効に関連付けられる1つ以上の処理回路を含んでいる。典型的な処理回路は移動局により送信されたトラフィックチャネル信号に対するトラフィック対パイロット電力比を移動局により送信されたパイロット信号に関して制御し、かつトラフィックチャネル信号に対して移動局により受信された帰還に応答してトラフィック対パイロット電力比を調節するように構成された電力制御回路を含んでいる。典型的な電力制御回路は、移動局が受信電力制御コマンドおよび受信品質帰還の関数としてトラフィックチャネル信号の送信電力を変えるように、移動局により受信された電力制御コマンドに応答してパイロット信号の送信電力を制御するように構成されている。
典型的な一実施例において、本発明は、移動局が送信する各データフレームに対する直接または間接的ACK/NAK帰還を移動局が受信するように、移動局により送信されたデータフレームに対する自動反復要求(ARQ)、たとえば、ハイブリッドARQを提供するワイヤレス通信網内で使用するように構成された移動局内で実施される。非制約的例として、ネットワークはIS−2000標準に従って構成することができ、移動局は上り回線パケットデータチャネル信号の電力利得をその上り回線パイロット信号に関して調節することができる。もちろん、本発明はこのような実施例に限定はされず、当業者ならば下記の検討を読み添付図を見れば他の応用、特徴、および利点を認識できる。
(発明の詳細な説明)
図1は、それぞれ、第1および第2の通信トランシーバ10および12の線図であり、一方または両方のトランシーバが本発明に従った典型的なデータリンク電力制御を実現する。トランシーバ10は電力制御コマンドをトランシーバ10に送るトランシーバ12に基づいてトランシーバ12により制御される送信電力で第1の信号を送信する。トランシーバ10は、さらに、第1の信号に関して1つ以上の付加信号、たとえば、第2および第3の信号を1つ以上の制御された電力利得で送信する。したがって、トランシーバ10が第1の信号に関して制御された電力利得で第2の信号を送信する場合には、第1の信号の送信電力の指令された増加により第2の信号の送信電力の対応する増加を生じ、同様に、第1の信号の送信電力の指令された減少により第2の信号の送信電力の対応する減少を生じる。
本発明の1つ以上の実施例に従って、トランシーバ10は遠隔トランシーバ12からの受信信号品質情報帰還の受信に応答して1つ以上の付加信号、たとえば、第2および/または第3の信号、の電力利得を調節する。非制約的例として、トランシーバ10は第1の信号の送信電力に関して第2の信号の送信電力を確立するのに使用する初期すなわちデフォルト電力利得を有することができる。
トランシーバ12が第1の信号の送信電力をダイナミックに調節してトランシーバ12で目標信号強度を維持するようにトランシーバ10へ電力制御コマンドを流すものと仮定すると、第2の信号の送信電力は規定された電力利得に従って第1の信号のそれと共にダイナミックに変動することが判る。しかしながら、本発明の一実施例では、トランシーバ10は第2の信号に対してトランシーバ12から信号品質帰還、たとえば、ACK/NAKを受信し、その帰還を使用して第1の信号に関して第2の信号の電力利得を調節する。もちろん、本発明はこのアイデアをトランシーバ10により送信される1つ以上の付加信号に対して一緒にまたは別々に拡張して、これらのチャネルの電力利得がトランシーバ12により返された受信信号品質の1つ以上の表示に基づいてトランシーバ10により一緒にまたは別々に調節されるようにする。これらの例および他の典型的な詳細については後述する。
図2および3は本発明の1つ以上の典型的な実施例に従ったトランシーバ10および12における典型的な処理論理を示す。図2に示すように、トランシーバ10はパイロット信号または他の基準信号とすることができる第1の信号を送信電力Pで送信し、トラフィックチャネル信号、制御チャネル信号、または他のデータ信号とすることができる第2の信号を送信電力P=αPで送信し、αは制御された電力利得係数を表す(ステップ100)。
トランシーバ10は第1の信号の送信電力を増加または減少するようトランシーバ10に命令するトランシーバ12から電力制御コマンドを受信し、これらのコマンドに応答してPへの継続的調節を行う(ステップ102)。トランシーバ10は、さらに、第2の信号に対する受信品質帰還を受信し、それは第2の信号により運ばれたデータをうまく受信したか否かに基づいてトランシーバ12により送信される肯定応答/否定応答(ACK/NAK)の形とすることができる。典型的な実施例では、次に、トランシーバ10は電力利得係数αを受信NAKの関数として上向きに調節し、かつ受信ACKの関数として下向きに調節する。
このような処理を補足するために、図3はトランシーバ12における典型的な関連する処理を示す。トランシーバ12はトランシーバ10から第1の信号を受信して目標信号強度と比較するか、あるいはある他のメトリックに従って信号を評価する(ステップ110)。目標値は第2の信号の現在のデータレートに基づくことができる、たとえば、より高いレートはより高い目標に対応する。いずれの場合も、受信信号強度が目標よりも上であれば、第1の信号の送信電力は必要以上に高くトランシーバ12はトランシーバ10に「ダウン」コマンドを送る(ステップ112)。逆に、受信信号強度が目標よりも下であれば、トランシーバ12はトランシーバ10に「アップ」コマンドを送る(ステップ112)。
このような処理の後またはこのような処理と同時に、トランシーバ12は自身で受信した第2の信号に対する受信エラーを評価し(ステップ114)、第2の信号に対して、対応する受信品質帰還をトランシーバ10に送信する(ステップ116)。たとえば、第2の信号は一連のデータフレームを有するデータ信号を含むことができ、トランシーバ12は定められたフレームがトランシーバ12において正しく復号されるかどうかに応じてフレーム毎でACKまたはNAK表示を送るように構成することができる。
図4は現在または審議中のIS−2000標準、広帯域CDMA(WCDMA)標準、等のいくつかのワイヤレス通信標準のいずれかに従って構成することができるワイヤレス通信網14と関連する本発明の典型的な応用を示す。ネットワーク14は複数の移動局16を、インターネット等の、1つ以上の公衆データ網(PDN)18と通信で連結する。
典型的な実施例では、ネットワーク14はパケット交換コアネットワーク(PSCN)22を介してPDN18に連結される無線アクセス網(RAN)20を含んでいる。RAN20は基地局コントローラ24と1つ以上の関連付けられた無線基地局(RBS)26とを含む少なくとも1つの基地局(BS)を含んでいる。BSC24はPSCN22と通信するパケット制御インターフェイス回路を含むことができ、あるいはパケット制御機能28を介してPSCN22に連結することができる。明確にするために1つのBSC24および1つのRBS26しか例示されていないが、RAN20は各々が1つ以上のRBS26を制御する複数のBSC24を含むことができることを理解しなければならない。さらに、ネットワーク14はRAN20を公衆電話交換網(PSTN)、インターネット、等に通信で連結する回線交換コアネットワーク(CSCN)等の図示せぬ付加エンティティを含むことができる。
本発明は上り回線電力制御および下り回線電力制御のいずれかまたは両方に関連して使用することができる。たとえば、上り回線電力制御に応用されると、移動局16はトランシーバ10の役割で動作することができ、RBS26はトランシーバ12の役割で動作することができる。したがって、移動局16はRBS26により電力制御される上り回線パイロット信号を送信することができ、制御されたトラフィック対パイロット電力比で上り回線トラフィックチャネル信号を送信することができる。したがって、移動局16は移動局のトラフィックチャネル信号の受信に関する1つ以上のRBS26からの受信エラー帰還の関数としてトラフィック対パイロット電力比を調節する。
図5の典型的な処理は受信した各電力制御コマンドに応答して移動局16により実行することができる典型的な送信電力調節を例示している。IS−2000ベースの実施例では、RBS26が送信電力コマンド、たとえば、電力制御ビット(PCB)を800Hzまで移動局16に送る。したがって、移動局16は着信する電力制御コマンドに応答して1.25ms毎までの頻度でその送信電力を調節することができる。コマンドは単なるアップ/ダウンインジケータ以上のものとすることができ、たとえば、コマンドはアップ/ダウン/ホールド制御を行う多状態インジケータ等とすることができる。
典型的な処理論理に従って、移動局16は電力制御コマンドを受信し(ステップ120)、コマンドがアップコマンドであるかどうかを確認する(ステップ122)。そうであれば、移動局16はdBの次式に従ってそのパイロット信号送信電力Pを設定し、
(数1)
=P+ΔUP (1)
ここに、ΔUPは電力の規定された増分ステップ変化であり、そのトラフィックチャネル電力Pを次式に従って設定し、
(数2)
=α+P (2)
ここに、αはトラフィック対パイロット電力比を設定する電力利得係数dBである(ステップ124)。(電力関係はP=αPとして表現することもでき、その場合電力利得係数αは可変電力スケーリングを与える)。
逆に、コマンドがアップコマンドでない、すなわち、ダウンコマンドであれば、移動局16はdBの次式に従ってそのパイロット信号送信電力を減少し、
(数3)
=P−Δdown (3)
ここに、Δdownは電力の規定された増分ステップ変化であり、前記した方程式(2)に従ってそのトラフィックチャネル電力を設定する(ステップ126)。
典型的な移動局16は、さらに、ネットワーク14からの、たとえば、1つ以上のRBS26からの受信エラー帰還に応答してそのトラフィック対パイロット電力比を調節する。たとえば、前述したように、移動局16はその上り回線トラフィックチャネル信号でデータフレームを送信することができ、RBS26は移動局16から良いデータフレームを受信したか悪いデータフレームを受信したかに基づいてARQまたは他の形のACK/NAK帰還を移動局16に送ることができる。このようなACK/NAK帰還は明示的でもよく暗示的でもよい。一形式の暗示的なシグナリングでは、RBS26は明示的なACKまたはNAK表示を与え、このような明示的な表示がなければ反対インジケータとして推論される。たとえば、NAKがなければACKと推論することができ、逆も同じである。
いずれにせよ、移動局16における典型的な電力利得調節処理はネットワーク14からのACK/NAK帰還の受信に応答して開始される。例示された論理はACK/NAKイベント毎で移動局16により実行することができる。このようにして、移動局16はネットワーク14からACK/NAK帰還を受信し(ステップ130)、帰還がACKを含むかどうかを確認する(ステップ132)。ACKが受信されれば、移動局16はトラフィック対パイロット電力利得係数αを規定された量のdBだけ減少することができる(ステップ134)。典型的な実施例では、移動局16は減少を次のように計算し、
(数4)
減少=x/[(FER)−1−1] dB (4)
ここに、xはdB値である。このような変化は電力利得係数αをそれに応じて設定して達成するか、所要もしくは所望する他の方法で達成することができる。
ACKではなくNAKが受信されれば(ステップ136)、移動局16はトラフィック対パイロット電力利得係数αを規定された量のdBだけ増加することができる。典型的な実施例では、移動局16は増加を次のように計算し、
(数5)
増加=x dB (5)
ここに、xは前記方程式(4)で使用したのと同じ値とすることができる。(ステップ138)。
このようにして、本発明の実施例では、移動局16はそのトラフィックチャネル信号を移動局のパイロットチャネル信号の送信電力レベルよりも上の可調節電力レベルに「フロート」させることができる。実際上、移動局16はトラフィックチャネル信号の上り回線送信電力に対して2次形式の外部ループ制御を実施して、そのデータ信号の送信電力をそのパイロット信号に関して調節し、RBS26はそれ自体の上り回線電力制御を移動局のパイロットおよび/またはデータ信号に負わせることができる。もちろん、このような電力制御はパイロット信号に関してある電力比またはオフセットで送信される任意他のチャネルに応用することができる。
RBS26から1つ以上の移動局16に送信される下り回線信号に関して、RBS26において逆動作を実施できることを理解しなければならない。すなわち、RBS26はそれにより送信された関心のあるデータ信号の一つの送信電力を1つ以上の移動局16により電力制御されるもう1つの信号よりも上の可調節レベルにフロートさせることができる。このようにして、移動局、基地局、その他のタイプの通信トランシーバであれ、送信エンティティは1つ以上の遠隔トランシーバからの受信品質帰還に基づいてデータリンク電力制御を適用する。このような制御は遠隔トランシーバにより課される任意の閉ループ電力制御に対して2次的となることがあり、2次的すなわち補足的データリンク電力制御として機能することができる。
制約しない例として、図7は典型的な移動局16および典型的なRBS26に対する実施例を例示している。移動局16はアンテナアセンブリ30、受信機回路32、送信機回路34、電力制御回路38を含むベースバンドプロセッサ回路36、およびシステムコントローラ40(たとえば、マイクロコントローラ)および関連するユーザインターフェイス42(たとえば、キーパッド、ディスプレイ、スピーカ、等)を含んでいる。RBS26は送受信アンテナエレメント50、プールされた受信機回路52、プールされた送信機回路54、1つ以上の電力制御回路58を含む上り/下り回線信号処理回路56、およびインターフェイス/制御回路60を含んでいる。
移動局16において、電力制御回路38はベースバンド信号プロセッサの一部、またはもう1つのマイクロプロセッサの一部または移動局16内の他の論理ベース回路として構成することができる。典型的な実施例では、電力制御回路38はデータ信号に対するサポーティングワイヤレス通信網から受信したACK/NAK帰還に応答して、移動局のパイロットまたは他の基準信号に関して移動局16から送信されたデータ信号の電力利得を調節する。さらに、電力制御回路38はネットワークから受信した着信電力制御コマンドに応答してパイロットおよびデータ信号送信電力を制御するように構成することができる。電力制御回路38はハードウェア、ソフトウェア、たとえば、移動局16内のメモリに保存されたコンピュータプログラム、または両方のある組合せとして実現することができる。それにもかかわらず、電力制御回路38は送信機/受信機回路と有効に関連付けてそのいずれの実施例でも本発明を実施するように構成することができる。
同様に、(ひとつ又は複数の)電力制御回路58は複数の移動局に対する内部および外部上り回線電力制御を行うように構成することができ、かつRBS26により送信された関心のある1つ以上の下り回線チャネルに対する補足電力制御を行うように全体的または個別的に構成することができる。すなわち、電力制御回路58はこれらのデータ信号が向けられる1つ以上の移動局16からの関連する受信品質帰還に応答して、1つ以上の下り回線データ信号のフローティング電力利得を調節するように構成することができる。このような受信品質帰還は、もちろん、ACK/NAKリターン表示を含むことができるが、本発明は他の形の受信信号品質帰還を使用できることを理解しなければならない。
さらに、本発明は多数のトラフィックチャネルが共存するような多数のチャネルを含む状況に応用することができる。たとえば、移動局16が同時音声およびパケットデータ呼で構成される場合、基本チャネルおよびパケットデータチャネルの両方を上り回線で設定することができる。このような状況では、受信基地局はパケットデータチャネルに対して受信信号品質帰還、たとえば、ACK/NAK帰還を与えることができるが、基本(音声)チャネルに対しては与えることができない。このような状況では、移動局16はそのパイロットチャネル送信電力に関して第1の電力利得で基本チャネルを送信することができ、パイロットチャネル送信電力に関して第2の電力利得でパケットデータチャネルを送信することができる。
したがって、基本チャネルに対して特定的な受信信号品質帰還がなければ、移動局16は従来の外部ループ電力制御に従ってそのチャネルの電力利得をパイロットチャネル送信電力に関して固定比に保持することができる。しかしながら、移動局は基地局により返された受信信号品質情報に基づいてそのチャネルの電力利得をパイロットチャネルに関して調節することにより、パイロットデータチャネルの送信電力を可変比にフロートさせることができ、たとえば、フローティング電力利得を、ACK/NAK帰還または遠隔受信機における受信信号品質を示すある他の帰還に基づいて制御することができる。したがって、前述した例は移動局16がそのパイロット信号電力に関して制御された電力利得で2つのチャネルを送信するが、それが受信信号品質帰還を受信するまさにそのチャネルに対する電力利得を調節するシナリオを例示している。
さらに、本発明は他のタイプのチャネルの電力利得を互いに調節するのに使用することができる。例として、移動局16はある定められた電力でパイロット信号を送信し、パイロットに関してある電力利得で第2の信号を送信し、第2の信号の電力が第3の信号の電力を固定するように第2の信号に関してある電力利得で第3の信号を送信するものとする。もちろん、「第2」および「第3」レベルは説明を判り易くするためであり、第3の信号は第2の信号に対するアンカーとして働くことができ、パイロットに加えて送信される任意数の信号の他の組合せに対しても同様であることに注目しなければならない。いずれの場合も、このような構成により、移動局16は着信電力制御コマンドに応答してそのパイロット電力をダイナミックにアップダウン調節し、第2および第3信号電力は規定された相対利得に応じてパイロット電力調節に従う。従来、第2および第3信号の相対利得は、たとえば、2つの信号のフェージング挙動は類似しているという仮定に基づいて固定比に保持され得る。
しかしながら、本発明はより柔軟性を提供する。たとえば、移動局16は基本チャネル信号およびパケットデータチャネル信号、たとえば、ターボ符号化パケットデータチャネル信号を送信することができる。基本チャネルはターボ符号化パケットデータチャネルよりも高ドップラー拡散を受け易い。本発明の一実施例では、基本チャネルに対するパケットデータチャネルの電力比は1つ以上の受信状態に従って変化する。たとえば、基本対パケットデータチャネル電力利得はAWGNチャネル状態におけるxdBから高モビリティ状態、たとえば、120km/hrの移動速度に対して(x+y)dBへ変化することができる。
したがって、本発明は全ての上りトラフィックチャネルの電力がレイヤ3メッセージを介して基地局により再割当てすることができる固定比により上りパイロットの電力と結び合わされる従来の電力制御に較べて高められた性能を提供する。通常、外部ループ電力制御は基本チャネルFERに基づいており基本チャネルがその性能を満たす時は、他のトラフィックチャネルの指定された電力比によりそれらのFER要求条件が満たされる。しかしながら、前述したように、1つ以上のチャネルが定められた無線状態に対して性能劣化を受け易ければその仮定は失敗する。
より詳細には、多数トラフィックチャネルの従来の外部ループ電力制御は一つの特殊なチャネルのフレームエラーレート(FER)性能に基づいている。したがって、他のチャネルのFERはその特殊チャネルの外部ループ電力制御による。たとえば、1つのパイロットおよび2つのトラフィックチャネルが3つの直交符号チャネルで第1のトランシーバから第2のトランシーバへ送られ、両方のトラフィックチャネルがパイロットに関して固定電力利得で送信されるものとする。
第2のトランシーバはその内部ループ目標に関して受信パイロットを測定して電力制御コマンドを第1のトランシーバへ返送し、必要に応じてパイロット送信電力を増減して内部ループ目標における受信パイロット電力を維持するよう指令する。第1のトランシーバは着信電力制御コマンドに応答してそのパイロット電力をアップダウンさせ、同様にパイロットに関するそれらの固定電力利得に応じて送信電力をアップダウンさせる。
第2のトランシーバ、すなわち、電力制御コマンドを送るトランシーバが第1のトラフィックチャネルのFERに基づいて内部ループ目標を調節する場合、第1のトランシーバの閉ループ電力制御は第1のトラフィックチャネルのFER要求条件が満たされるこことを本質的に保証する。さらに、第1および第2の両方のトラフィックチャネルの目標FERが全てのチャネル状態の元でパイロットに対する固定相対電力利得を使用して維持できる場合には、第1のトラフィックチャネルのFER要求条件を満たせば第2のそれも満たされる。しかしながら、固定電力利得を使用して第2のチャネルのFERを維持できなければ、第1のチャネルの目標FERの維持に基づく電力制御は第2のチャネルのFER要求条件を必ずしも満たさない。
典型的なトランシーバは第2のチャネルの送信電力をフロートさせることにより前述した問題を克服する。例として、第1の典型的なトランシーバがパイロットチャネル(PICH)および、基本チャネル(FCH)とパケットデータチャネル(PDCH)とを含む2つのトラフィックチャネルを送信するものとする。遠隔トランシーバは受信パイロット強度とその内部ループ目標との比較に基づいて電力制御コマンドを第1のトランシーバへ返送し、その目標を受信FCHのFERに基づいて調節する。さらに、遠隔トランシーバはACK/NAKまたは他の受信品質帰還をPDCHに対する第1のトランシーバへ送る。
したがって、遠隔トランシーバからの電力制御コマンドはFCHのFERを維持するように直接調節されるため、第1のトランシーバはそのPICHに関して固定された電力利得でFCHを送信することができる。しかしながら、PDCHの固定電力利得はそのFER要求条件が遠隔受信機において満たされていたことを保証しない。したがって、第1のトランシーバはPICH(または、FCH)に関してフローティング電力利得を設定し、遠隔トランシーバから着信する受信品質帰還に応答してその利得をアップダウン調節する。このようにして、第1のトランシーバはフローティングチャネルに対する受信品質情報により直接駆動される外部ループ電力制御の2次的すなわち補足的形式を実現する。特に、このフローティング電力利得はPICHおよびFCHチャネルを使用して実施されている継続的閉ループ内部および外部ループ電力制御と干渉しない。
したがって、第1のトランシーバは3つのチャネルの全てにおいてまだ内部ループ電力制御コマンドに従うが、それでも1つ以上のACKが受信されればPICH(またはFCH)に関してPDCHのフローティング電力利得を所望する第1の量だけ減少し、1つ以上のNAKが受信されればPDCH利得を所望する第2の量だけ増加することができる。このような調節に対するステップサイズはPDCHの目標FERに基づいて選択することができる。送信機におけるこのようなPDCH相対利得調節は本発明の例である。その結果、本例におけるFCHおよびPDCHは同じ内部ループを共有するがそれらのFER要求条件を独立に満たすために別々の外部ループ電力制御を有する。
したがって、本発明はチャネル電力間の仮定した関係を解き、ACK/NAKまたは他の受信品質帰還を有するトラフィックチャネルがパイロット(またはもう1つのチャネル)に対するそれらの電力比を「フロート」させ、基本チャネルまたは他のアンカーチャネルのそれとは独立したそれらの個別のFER要求条件を満たすようにこれらの比を調節できるようにする。この方法の一つの利点は、より高いレイヤの遅延メッセージを待機することなく、またアンカーチャネルに対する不正確に仮定された性能関係に依存することなく、物理レイヤ内のダイナミック調節により全てのトラフィックチャネルのFER要求条件を絶えず満たせることである。
概括的にいえば、本発明により受信機、たとえば、セルラー無線電話機その他のワイヤレス装置は、装置が1つ以上の非フローティング信号(固定電力利得)を送信しながら1つ以上の「フローティング」信号(可変電力利得)を送信できるように、1つ以上のチャネルの電力比を1つ以上の他のチャネルに関してダイナミックに調節することができる。典型的な実施例では、移動局は電力制御信号、たとえば、パイロットその他の基準信号を送信し、かつ1つ以上の付加信号、たとえば、パイロット信号電力に関して直接または間接的に制御された電力比でパイロット信号を送信する。次に、これらの1つ以上の比はそれらに対する受信信号品質帰還に応答して調節される。当業者ならば、本発明は前記した検討に限定されず典型的な例示により限定されないこともお判りであろう。事実、本発明は特許請求の範囲およびそれに正当に相当するものによってのみ限定される。
本発明に従った典型的な第1および第2の通信トランシーバの線図である。 図1の第1のトランシーバにおける典型的な処理の線図である。 図1の第2のトランシーバにおける典型的な処理の線図である。 本発明を実施できる典型的なワイヤレス通信網の線図である。 本発明の一実施例に従った移動局における典型的な上り回線電力制御の線図である。 本発明の一実施例に従った移動局における典型的な上り回線電力制御の線図である。 本発明の1つ以上の実施例に従った典型的な移動局および典型的な無線基地局の線図である。

Claims (52)

  1. 移動局における上り回線電力制御方法であって、
    制御された送信電力でパイロット信号を送信するステップと、
    前記パイロット信号の前記送信電力に関して直接または間接的に1つ以上の電力利得で1つ以上のトラフィックチャネル信号を送信するステップと、
    前記1つ以上のトラフィックチャネル信号に対する1つ以上の遠隔トランシーバからの受信品質帰還の受信に応答して前記1つ以上のトラフィックチャネル信号の前記電力利得を調節するステップと、
    を含む方法。
  2. 請求項1に記載の方法であって、パイロット信号の送信電力に関して1つ以上の電力利得で1つ以上のトラフィックチャネル信号を送信するステップは、パイロット信号に関して第1の電力利得で第1のトラフィックチャネル信号を送信するステップと、第1のトラフィックチャネル信号に関して第2の電力利得で第2のトラフィックチャネル信号を送信するステップと、を含む方法。
  3. 請求項2に記載の方法であって、さらに、第1のトラフィックチャネル信号の送信電力に関する第2のトラフィックチャネル信号の送信電力が、第2のトラフィックチャネル信号に対して移動局により受信される受信品質帰還の関数として変動するように、第2のトラフィックチャネル信号に対する受信品質帰還の受信に応答して第2の電力利得を設定するステップを含む方法。
  4. 請求項3に記載の方法であって、さらに、第1のトラフィックチャネルをパイロット信号に関して固定された電力利得に維持するステップを含む方法。
  5. 請求項1に記載の方法であって、1つ以上のトラフィックチャネル信号に対する1つ以上の遠隔トランシーバからの受信品質帰還の受信に応答して1つ以上のトラフィックチャネル信号の電力利得を調節するステップは、少なくとも1つのトラフィックチャネル信号に対する受信品質帰還を受信してパイロット信号の送信電力に関して、またはパイロット信号の送信電力に関する電力利得で送信されるもう1つのトラフィックチャネル信号の送信電力に関して、そのトラフィックチャネル信号の電力利得を調節するステップを含む方法。
  6. 請求項1に記載の方法であって、パイロット信号を制御された送信電力で送信するステップは、1つ以上のネットワーク基地局から移動局により受信された電力制御コマンドに応答してパイロット信号の送信電力を調節するステップを含む方法。
  7. 請求項1に記載の方法であって、移動局は1つ以上のトラフィックチャネル信号の定められた1つに対する受信品質帰還を1つ以上のネットワーク基地局による良いまたは悪い受信を示す良否受信インジケータとして受信する方法。
  8. 請求項7に記載の方法であって、移動局は1つ以上の良い受信インジケータの受信に応答して電力利得を減少し、1つ以上の悪い受信インジケータの受信に応答して電力利得を増加することにより定められたトラフィックチャネル信号の電力利得を調節する方法。
  9. 請求項7に記載の方法であって、良否受信インジケータは、それぞれ、ACKおよびNAKを含み、移動局は1つ以上のACKの受信に応答して電力利得を減少し、1つ以上のNAKの受信に応答して電力利得を増加することにより定められたトラフィックチャネル信号の電力利得を調節する方法。
  10. 請求項9に記載の方法であって、移動局はNAKの受信に応答して定められたトラフィックチャネル信号に対する電力利得を第1のステップサイズだけ増加する方法。
  11. 請求項10に記載の方法であって、移動局はACKの受信に応答して定められたトラフィックチャネル信号に対する電力利得を第2のより小さいステップサイズだけ減少する方法。
  12. 請求項11に記載の方法であって、さらに、第1のステップサイズおよびACK/NAK帰還から決定されたフレームエラーレート(FER)の関数として第2のステップサイズを計算するステップを含む方法。
  13. 請求項1に記載の方法であって、受信品質帰還はACK/NAK帰還、品質表示帰還、および消去表示帰還の1つ以上を含む方法。
  14. 移動局であって、
    ワイヤレス通信網に対して信号を送受信するように構成されたトランシーバ回路であって、前記信号は制御された送信電力で前記移動局から送信されたパイロット信号と、該パイロット信号の送信電力に関して直接または間接的に1つ以上の電力利得で送信された1つ以上のトラフィックチャネル信号と、を含むトランシーバ回路と、
    トランシーバ回路に有効に関連付けられた1つ以上の処理回路であって、前記移動局により送信された1つ以上のトラフィックチャネルの相対送信電力が受信品質帰還の受信の関数として変動するように、1つ以上の遠隔トランシーバからの前記受信品質帰還の受信に応答して1つ以上のトラフィックチャネル信号の電力利得を調節するように構成された電力制御回路を含む1つ以上の処理回路と、
    を含む移動局。
  15. 請求項14に記載の移動局であって、パイロット信号に関して第1の電力利得で第1のトラフィックチャネル信号を送信し、第1のトラフィックチャネル信号に関して第2の電力利得で第2のトラフィックチャネル信号を送信するように構成される移動局。
  16. 請求項15に記載の移動局であって、第1のトラフィックチャネル信号の送信電力に関する第2のトラフィックチャネル信号の送信電力が、第2のトラフィックチャネル信号に対して移動局により受信された受信品質帰還の関数として変動するように、第2のトラフィックチャネル信号に対する受信エラー情報の受信に応答して第2のトラフィックチャネル信号の電力利得を設定するように構成される移動局。
  17. 請求項16に記載の移動局であって、第1のトラフィックチャネルをパイロット信号に関して固定された電力利得に維持するように構成される移動局。
  18. 請求項14に記載の移動局であって、少なくとも1つのトラフィックチャネル信号に対する受信品質帰還を受信してパイロット信号の送信電力に関して、またはパイロット信号の送信電力に関する電力利得で送信される他のトラフィックチャネル信号の送信電力に関して、そのトラフィックチャネル信号の電力利得を調節するように構成される移動局。
  19. 請求項14に記載の移動局であって、1つ以上のネットワーク基地局から移動局により受信された電力制御コマンドに応答してパイロット信号の送信電力を調節するように構成される移動局。
  20. 請求項14に記載の移動局であって、受信品質帰還は良否受信インジケータを含み、移動局は1つ以上の良い受信インジケータの受信に応答して電力利得を減少し、1つ以上の悪い受信インジケータの受信に応答して電力利得を増加することにより定められたトラフィックチャネル信号に対する電力利得を調節するように構成される移動局。
  21. 請求項20に記載の移動局であって、悪い受信インジケータの受信に応答して定められたトラフィックチャネル信号に対する電力利得を第1のステップサイズだけ増加するするように構成される移動局。
  22. 請求項21に記載の移動局であって、良い受信インジケータの受信に応答して定められたトラフィックチャネル信号に対する電力利得を第2のより小さいステップサイズだけ減少するように構成される移動局。
  23. 請求項22に記載の移動局であって、さらに、第1のステップサイズおよび受信品質帰還から決定されたフレームエラーレート(FER)の関数として第2のステップサイズを計算するように構成される移動局。
  24. 請求項22に記載の移動局であって、ACK/NAKインジケータ、品質ビットインジケータ、および消去ビットインジケータの1つ以上を含む良否受信インジケータとして受信品質帰還を受信するように構成される移動局。
  25. 通信トランシーバにおけるデータリンク電力制御方法であって、
    1つ以上の受信電力制御コマンドに応答して前記通信トランシーバにより送信された第1の信号の送信電力を制御するステップと、
    前記第1の信号の前記送信電力に関して電力利得を有する可調節送信電力で第2の信号を送信するステップと、
    前記第2の信号に関連する受信品質情報を受信するステップと、
    前記受信品質帰還に応答して前記第2の信号の電力利得を調節するステップと、
    を含む方法。
  26. 請求項25に記載の方法であって、第1の信号の送信電力に関して電力利得を有する可調節送信電力で第2の信号を送信するステップは、第2の信号に対するその送信電力を第1の信号の送信電力および電力利得の関数として設定するステップを含み、トランシーバは第2の信号を受信する遠隔トランシーバからの第2の信号に対する受信品質帰還の受信に応答してその電力利得を必要に応じてアップダウン調節する方法。
  27. 請求項25に記載の方法であって、さらに、第1の信号の送信電力に関して電力利得を有する第3の信号を送信し、第3の信号に関して第2の信号の電力利得を設定するステップを含む方法。
  28. 請求項27に記載の方法であって、受信品質帰還に応答して第2の信号の電力利得を調節するステップは、第2の信号に対する第1および第3の信号の電力比が第2の信号に対して受信された受信品質帰還の関数として変化するように、第1および第3の信号に関して第2の信号の電力利得を調節するステップを含む方法。
  29. 請求項28に記載の方法であって、さらに、第3の信号の受信信号品質に基づいて第1の信号の内部ループ電力制御目標を調節するステップを含む方法。
  30. 請求項28に記載の方法であって、第1の信号はパイロット信号を含み、第2および第3の信号は、それぞれ、第1および第2のトラフィックチャネルを含む方法。
  31. 請求項25に記載の方法であって、受信電力制御コマンドに応答して通信トランシーバにより送信された第1の信号の送信電力を制御するステップは、パイロット信号を送信し受信電力制御コマンドに応答してパイロット信号の送信電力を調節するステップを含み、第1の信号の送信電力に関して電力利得を有する可調節送信電力で第2の信号を送信するステップはパイロット信号の送信電力および電力利得により決定される送信電力でデータ信号を送信するステップを含む方法。
  32. 請求項31に記載の方法であって、第2の信号に関連する受信品質帰還を受信するステップは遠隔トランシーバがデータ信号により運ばれたデータを正しく受信したかを示す良否受信インジケータを受信するステップを含む方法。
  33. 請求項32に記載の方法であって、遠隔トランシーバがデータ信号により運ばれたデータを正しく受信したかを示す良否受信インジケータを受信するステップは、データ信号の各フレームに対して遠隔トランシーバからACK/NAKインジケータを受信するステップを含み、受信品質帰還に応答して第2の信号の電力利得を第1の信号に関して調節するステップは、NAKの受信に応答して電力利得を第1の量だけ増加しACKの受信に応答して電力利得を第2の量だけ減少するステップを含む方法。
  34. 請求項25に記載の方法であって、通信トランシーバは移動局を含み、第1の信号はパイロット信号を含み、第2の信号はトラフィックチャネル信号を含み、受信電力制御コマンドに応答して通信受信機により送信された第1の信号の送信電力を制御するステップは1つ以上のネットワーク基地局により移動局へ送信された電力制御コマンドに応答してパイロット信号の送信電力を制御するステップを含む方法。
  35. 請求項34に記載の方法であって、第1の信号に関して制御された電力利得で第2の信号を送信するステップはトラフィックチャネル信号でデータフレームを送信するステップを含み、第2の信号に関連する受信品質帰還を受信するステップはパーフレームベースで1つ以上のネットワーク基地局から受信品質帰還を受信するステップを含む方法。
  36. 請求項35に記載の方法であって、受信品質帰還はACK/NAKインジケータ帰還を含み、受信品質帰還に応答して第2の信号の電力利得を第1の信号に関して調節するステップは受信NAKインジケータの関数として電力利得を増加し受信ACKインジケータの関数として電力利得を減少するステップを含む方法。
  37. 請求項25に記載の方法であって、通信トランシーバはワイヤレス通信網内のネットワーク基地局を含む方法。
  38. 請求項25に記載の方法であって、第2の信号に関連する受信品質帰還を受信するステップはACK/NAK帰還、品質インジケータ帰還、および消去帰還の1つ以上を受信するステップを含む方法。
  39. 通信トランシーバであって、
    1つ以上の遠隔トランシーバに対して信号を送受信する1つ以上のトランシーバ回路と、
    トランシーバ回路に有効に関連付けられる1つ以上の処理回路であって、
    前記通信トランシーバにより受信された電力制御コマンドに応答して通信トランシー
    バにより送信された第1の信号の送信電力を制御し、
    前記通信トランシーバにより送信された第2の信号の電力利得を前記第1の信号の送
    信電力に関して直接または間接的に制御し、かつ、
    前記第2の信号に対して前記通信トランシーバにより受信された受信品質帰還に応答 して前記第2の信号の電力利得を調節する、ように構成された電力制御回路を含む前
    記1つ以上の処理回路と、
    を含む通信トランシーバ。
  40. 請求項39に記載の通信トランシーバであって、第1の信号の送信電力に関して電力利得を有する第3の信号を送信し、第3の信号に関して第2の信号の電力利得を設定するように構成される通信トランシーバ。
  41. 請求項40に記載の通信トランシーバであって、第2の信号に対する第1および第3の信号の電力比が第2の信号に対して受信された受信品質帰還の関数として変化するように、第1および第3の信号に関して第2の信号の電力利得を調節することにより受信品質帰還に応答して第2の信号の電力利得を調節するように構成される通信トランシーバ。
  42. 請求項41に記載の通信トランシーバであって、第3の信号の受信信号品質に基づいて第1の信号の内部ループ電力制御目標を調節するように構成される通信トランシーバ。
  43. 請求項41に記載の通信トランシーバであって、第1の信号はパイロット信号を含み、第2および第3の信号は、それぞれ、第1および第2のトラフィックチャネルを含む通信トランシーバ。
  44. 請求項39に記載の通信トランシーバであって、第1の信号はパイロット信号を含み、電力制御回路は電力制御コマンドに応答してパイロット信号の送信電力を調節するように構成される通信トランシーバ。
  45. 請求項44に記載の通信トランシーバであって、第2の信号はデータ信号を含み、電力制御回路は、データ信号の送信がパイロット信号の送信電力および電力利得によって決まるように、パイロットに関してデータ信号の電力利得を制御するように構成される通信トランシーバ。
  46. 請求項45に記載の通信トランシーバであって、電力制御回路は、遠隔トランシーバがデータ信号により運ばれたデータを正しく受信したかを示す良否受信インジケータを受信することにより、第2の信号に対して通信トランシーバにより受信された受信品質帰還に応答して第2の信号の電力利得を第1の信号に関して調節するように構成される通信トランシーバ。
  47. 請求項46に記載の通信トランシーバであって、電力制御回路は悪い受信インジケータの受信に応答して電力利得を第1の量だけ増加し、良い受信インジケータの受信に応答して電力利得を第2の量だけ減少するように構成される通信トランシーバ。
  48. 請求項46に記載の通信トランシーバであって、ACK/NAK帰還、品質表示帰還、および消去インジケータ帰還の1つ以上として良否受信インジケータを受信するように構成される通信トランシーバ。
  49. 請求項39に記載の通信トランシーバであって、通信トランシーバは移動局を含み、第1の信号はパイロット信号を含み第2の信号はトラフィックチャネル信号を含む通信トランシーバ。
  50. 請求項49に記載の通信トランシーバであって、移動局はトラフィックチャネル信号でデータフレームを送信するように構成され、かつ移動局をサポートしているワイヤレス通信網の1つ以上の基地局から電力制御コマンドおよび受信品質帰還を受信するように構成される通信トランシーバ。
  51. 請求項50に記載の通信トランシーバであって、受信品質帰還はACK/NAK帰還を含み、電力制御回路は、所望の再試行プロトコルに従って移動局によりNAKが受信されたデータフレームを再送信し、再送信が不成功であれば電力利得を増加することによりトラフィックチャネル信号の電力利得をパイロット信号に関して増加するように構成される通信トランシーバ。
  52. 請求項39に記載の通信トランシーバであって、受信品質帰還はACK/NAK帰還を含み、電力制御回路は受信NAK表示の関数として電力利得を増加し、受信ACK表示の関数として電力利得を減少するように構成される通信トランシーバ。
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