JP4290212B2 - 移動局の通信状態におけるアンテナ調整システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に無線電子通信に関し、特に、アンテナ調整システムおよび方法に関する。

送信と受信とで周波数が異なる通信システムにおいて、移動局のアンテナ効率とは、送信周波数に対する最適化と受信周波数に対する最適化とのバランスである。典型的な動作条件下において、典型的なアンテナ効率のバランスによって、送信用リソースおよび受信用リソースを最大限に使用することが可能となる。しかしながら、通常、典型的なアンテナ効率のバランスが好適でない場合が発生してしまう。そのような状態においては、フォワードリンクとリバースリンクとのバランスが悪くなってしまう。

フォワードリンクは、基地局の送信機から移動局の受信機へ伝送されるデータ（音声データまたは他のデータ）用の通信リンクである。リバースリンクは、移動局の送信機から基地局の受信機へ伝送されるデータ（音声データまたは他のデータ）用の通信リンクである。

フォワードリンクとリバースリンクがアンバランスとなる第１の例として、フェージング状態によって、フォワードリンクまたはリバースリンクの受信度が低減される場合があげられる。第２の例として、送信周波数と受信周波数との間のアンテナ効率のバランスが、あるゆっくりと変化するパラメータや固定のパラメータによって、理想的なものとならないことがあげられる。例えば、アンテナ整合回路または他のハードウェアコンポーネントが、送信周波数と受信周波数との間のバランスが理想的とならないように製造または較正されたりする場合がある。又、例えば、継続的に使用することによって高温になった時など、ある温度条件下においては、アンテナ効率のバランスが理想的な状態にはならない場合がある。

第３の例として、移動局の周囲の環境が変化することによる性能低下の結果、フォワードリンクとリバースリンクがアンバランスになることがあげられる。例えば、アンテナが、ユーザの手で覆われていたり、移動局が金属製のテーブルに置かれていたりする場合である。

第４の例として、フォワードリンクとリバースリンクとでは、ある特定の時間において通信システムに負荷がかかるため、典型的なアンテナ効率のバランスが好適ではなくなることがあげられる。例えば、移動局が特定期間だけ送受信する場合である。他の例として、フォワードリンクにおける無線通信システムが、ある特定の時間に、リバースリンクと比べて過負荷となることである。フォワードリンクにおける通信システムは、例えば、基地局からデータを同時に多くのユーザに送信する一方、比較的少数のユーザがデータを基地局に送信している場合などに、過負荷となることがある。

フォワードリンクとリバースリンクとのバランスは、リバース電力制御信号（ビット）、および任意で受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）やフォワードフレームエラー率（ＦＥＲ）などの受信信号の品質表示、または任意でフォワード電力制御信号（ビット）に応じて、アンテナ整合回路を調整することによって改善される。フォワードリンクが、フェージング状態によって劣化する場合、送信周波数におけるアンテナ効率は劣化するが、受信周波数におけるアンテナ効率は増す。一方、リバースリンクが、フェージング状態によって劣化する場合、受信周波数におけるアンテナ効率は劣化するが、送信周波数におけるアンテナ効率は増す。

アンテナ効率のバランスが送受信間で望ましくない場合、アンテナ効率を再調整することによってバランスが回復する。移動局、またはシステムのリバースリンクおよびフォワードリンクの利用がアンバランスである場合、アンテナ効率のバランスは、高い効率を必要としているのがどこであるかによって、送信周波数側または受信周波数側にシフトさせることができる。例えば、移動局が送信だけを行う場合、アンテナ効率のバランスは、送信周波数側へシフトさせることができる。アンテナ効率は、送信周波数側へ少しまたは大きくシフトさせることができるが、完全に送信周波数用に最適化しても良い。他の例として、リバースリンクと比較してフォワードリンクにおいて通信システムに大きな負荷がかかっている場合、移動局のアンテナ効率のバランスは、受信周波数帯域側へシフトしても良い。

アンテナ整合回路を調整することによって、アンテナ効率のバランスが調節される。アンテナ整合回路を調整する方法の１つとして、１つまたは複数の電圧を、整合回路における１つまたは複数の強誘電キャパシタに印加することにより、強誘電キャパシタのキャパシタンスを変更し、アンテナシステム（アンテナおよび整合回路）のインピーダンスを変更する方法がある。

本発明の他の態様、利点および新規特徴が、以下の好適な実施形態の詳細な説明を添付の図と併せて考察することで明らかとなる。

図１は、電力制御信号に応じてアンテナ整合を調整する無線通信装置を示すブロック図である。無線通信装置１００は、例えば、符号分割多重接続方式（ＣＤＭＡ）の移動局など、基地局と通信する携帯電話であっても良い。しかしながら、無線通信装置１００は、通信システムから電力制御信号を受信し、少なくとも２つの周波数帯域において通信するものであれば、どのような無線通信装置であっても良い。参照により本明細書に含まれるホルツマン（Holtzman）の米国特許第６７８８６８５号には、閉ループ電力制御システムにおける送信電力を制御するための方法およびシステムが開示されている。

無線通信装置１００は、電磁信号を空中に放射し、空中から電磁信号を受信するためのアンテナ１０２を備える。アンテナ１０２は、１つしか図示されていないが、複数のアンテナを備えることが可能である。アンテナ１０２は、調整可能な整合回路１０４に接続されている。調整可能な整合回路１０４は、参照により本明細書に含まれる、同時係属出願である米国特許出願第１０／８９９２１８号、第１０／８９９２７８号、第１０／８９９２８５号（以上、２００４年７月２６日出願）、および第１０／８０６７６３（２００４年３月２２日出願）のいずれかに開示される強誘電整合回路でも良い。あるいは、調整可能なアンテナ整合回路は、バラクタダイオードや、整合回路１０４内外のさまざまなリアクタンス性コンポーネントを切り替える微小電気による機械的スイッチ手段、または整合回路１０４の調整に好適な他の手段によって、調整可能であっても良い。よって、調整可能な整合回路１０４は、切り替え可能な整合回路を回路でも良い。

整合回路１０４は、送受切換器１０６に接続される。送受切換器１０６は、送受信の信号を二重化する。あるいは、送受切換器１０６は、送受信の信号を切り替えるスイッチであっても良い。送受切換器１０６は、電力増幅器（ＰＡ）１０８によって表される送信パス１０７に接続されている。また、送受切換器１０６は、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１１０によって表される受信パス１０９にも接続されている。送信パス１０７および受信パス１０９は、プロセッサ１１５に接続されている。プロセッサ１１５は、ＣＤＭＡ通信用の市販のクワルコム（Ｑｕａｌｃｏｍｍ）（登録商標）６０００シリーズ移動局モデム（ＭＳＭ）などのクワルコムＭＳＭであっても良い。

プロセッサ１１５は、コントローラ１２０を備える。プロセッサ１１５は、受信パス１０９における受信信号を復調する。受信信号には、リバース電力制御ビットが含まれている。すなわち、基地局（図示せず）は、電力制御ビットを移動局１００に送信する。スピーカ１５４、マイク１５７、ディスプレイ１６０およびキーパッド１６３などのユーザインターフェイス装置も、プロセッサ１１５に接続されている。

一実施形態において、移動局１００は、ＩＳ−２０００セルラ通信システムにおいて通信を行う。（ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００、ニューヨーク、ニューヨーク、米国を参照）。移動局からの送信電力は、開ループ電力制御および閉ループ電力制御の２つの要素の合計によって決定される。開ループ電力制御においては、移動局は、移動局における全受信電力を使って移動局自体の送信電力を調節し、受信電力が強いほど移動局の送信機の電力が低くなる。セルサイトから強い信号を受信することは、移動局がセルサイトに近いか、セルサイトへのパスが並外れて優れていることを示す。

開ループ電力制御メカニズムによって、わずか数マイクロ秒の期間、非常に早い応答が可能となる。閉ループ電力制御（通常、通信状態において用いられる）において、基地局は、開ループ電力制御によって送信電力を決定するとともに、フォワード電力制御サブチャネルにおけるリバース電力制御ビットを移動局に送信し、移動局の送信電力を調節する。閉ループ電力制御では、突然の劣化や、リバースリンクにだけ影響を及ぼす信号の向上、また、移動局が予想できないフォワードリンクおよびリバースリンクにおけるレイリーフェージングの独立性も考慮する。閉ループ電力制御の調整は、最終的に、電力増幅器、およびリバースリンクにおける移動局のアンテナ効率によって制限される。基地局は、移動局に対して移動局の送信ゲインの調節方法を知らせているので、閉ループ電力制御では、移動局で受信したリバース電力制御ビットを、移動局において送信ゲイン調節信号として記憶してもよい。

基地局は、送信ゲイン調節信号（電力制御ビットとしても公知である）を、通常は、１．２５ミリセカンド（ｍｓ）毎に移動局に送信する。送信ゲイン調節信号は、１つに合算される。送信ゲイン調節信号は、通常は、アップ信号及びダウン信号の形式を取る。基地局は、移動局に対して送信電力を１段階上げるように知らせたり、１段階下げるように知らせたりする。リバース電力制御ビットのステップサイズは、通常、１．０ｄＢである。ｄＢｍにおける平均パイロットチャネル出力電力は、次の式１によって制御されている。

式１：平均パイロットチャネル出力電力（ｄＢｍ）＝−平均入力電力＋オフセット電力＋干渉補正＋ＡＣＣ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮＳ＋ＲＬＧＡＩＮ＿ＡＤＪｓ＋閉ループ電力制御の全補正の合計
以下は、上記式１における用語の定義である。

平均パイロットチャネル出力電力：リバースパイロットチャネルの平均送信電力
平均入力電力：内部信号、外部信号、ノイズ源の全てを含むアンテナコネクタの特定帯域において測定した受信熱量電力の合計
オフセット電力：移動局のアンテナコネクタの受信電力に対する移動局の送信電力を決定するために移動局が用いる転換定数（単位なしで表される）。オフセット電力は、特定の変調方式や動作の帯域区分（周波数）により、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００に定義されている。例えば、セルラ帯域（８００ＭＨｚ）において、オフセット電力は、どの変調方式を用いるかに基づき、７３または−８１．５である。

干渉補正：ｍｉｎ（ｍａｘ（−７−ＥＣＩＯ,０）,７）。ここで、ＥＣＩＯは、５００ｍｓ内で測定された強度の一番強いアクティブセットパイロットのキャリア当たりのＥｃ／ｌｏ（ｄＢ）である。移動局は、最大限でもｋ個の使用可能なマルチパス成分の受信電力のスペクトル密度（ノイズと信号）の全体に対するチップ（Ｅｃ）当たりの受信パイロットエネルギーの割合によってＥｃ／ｌｏ（ｄＢ）を決定する。ここで、ｋは、移動局がサポートする復調要素の数である。移動局は、１．２３ＭＨｚを超える受信電力のスペクトル密度（ｌｏ）を決定する。

ＡＣＣ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮＳ：基地局が決定し、オーバーヘッドメッセージとして、全ての移動局に送信される追加的な電力オフセットを含む補正係数（すなわち、ＮＯＭ＿ＰＷＲ，ＩＮＩＴ＿ＰＷＲ，ＮＯＭ＿ＰＷＲ＿ＥＸＴ）。

ＲＬＧＡＩＮ＿ＡＤＪｓ：アクセスチャネル、エンハンストアクセスチャネル、またはリバース共通制御チャネルにおける送信電力に対するトラフィックチャネル出力電力に適用したゲイン調節
閉ループ電力制御の全補正の合計：移動局のアクティブセットにおける１つ以上の基地局によって送信された全てのリバース電力制御ビットの合計
好ましいことに、送信ゲイン調節信号の合計は、コントローラ１２０またはプロセッサ１１５のどこかに保持される。この合計を、ここではＴＧＡと呼ぶ。ＴＧＡは、以下に詳細を説明するように、方法、または、テーブルにおける入力データとなる。

コントローラ１１５は他に、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を入力する。ＲＳＳＩは、Ｉ_ｏとして公知である受信電力のスペクトル密度（ノイズ、シグナル、干渉）全体によって除算されたチップ当たりのパイロットエネルギー（Eｃ）を合算した受信電力に等しい。

コントローラ１２０には、主要な入出力テーブル（１２５）、最適送信（Ｔｘ）テーブル１３０、最適受信（Ｒｘ）テーブル１３５、および送受信（Ｔｘ／Ｒｘ）テーブル１４０のうち１つあるいは複数が含まれていても良い。コントローラ１２０のテーブル１２５、１３０、１３５および１４０は、アンテナ整合回路１０４の制御に用いられる。

主要な入出力テーブル、例えば、下の表１には、送信ゲイン調節（ＴＧＡ）と、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の入力、および、対応するアンテナ整合回路の出力の例を示すが、他にも多くの例があり得るものであって、表１は、単に例示として示すにすぎない。特に、表１中の値は、実験によって最適に決定されても良いし、実験による決定の結果として表１に他の列を追加しても良い。

コントローラ１２０は、基地局から受信した送信ゲイン調節コマンド全ての合計を把握する。表１のＴＧＡの欄には、送信ゲイン調節コマンド全ての合計の値を示す。例えば、ＴＧＡが７以上であり、ＲＳＳＩが−８０ｄＢｍより大きい場合、移動局は、アンテナ整合回路を最適Ｔｘに設定する。最適Ｔｘは、使用中の送信チャネル、および温度に基づいて設定される。最適Ｔｘ設定は、以下の表２のような表に記憶される。

表２において、電圧は、温度が増加するにつれて低下するが、それは、一般的にＦＥキャパシタが、温度、および、電圧と共にそのキャパシタンスを低減させるものだからである。温度の上昇を補うために、電圧が低下する。また、表２では、電圧は、チャネル数、または、グループ数が増加するにつれて高くなっている。電圧と、チャネル数またはグループ数との関係は、選択された特定の整合回路のトポロジ、および、整合回路におけるＦＥキャパシタの位置に基づく。（例えば、上述した米国特許出願番号第１０／８９９２１８号、第１０／８９９２７８号、第１０／８９９２８５号、および、第１０／８０６７６３号を参照）。

表２は、移動局のメモリに記憶されており、表１の出力によって呼び出される度に参照される。表２には、２つの送信チャネルだけを示したが、実際には、多くのチャネルが記憶される。さらに、表２に示したチャネル指定は、実際の送信チャネルでなくても良い。あるいは、チャネル指定において、チャネルのグループを指定しても良い。例えば、下から２００のチャネルを表２におけるチャネル（または、グループ）１として指定しても良い。また、第２の２００のチャネルのグループを表２におけるチャネル（または、グループ２）として指定しても良い。よって、下から２００のチャネルは、任意に与えられた温度に対して同じ整合回路設定を有しても良い。

従って、上記の例を続けると、ＴＧＡが７で、ＲＳＳＩが−８０ｄＢｍより大きい場合、コントローラ１２５は、表１から、最適Ｔｘ設定を用いるべきであると判断する。コントローラは、温度、および、現在の送信チャネル、または、チャネルのグループに基づいて、表２の最適Ｔｘ設定を検索する。例えば、現在のＴｘチャネルが、チャネル１であり、現在の温度が３０℃である場合、コントローラ１２５は、表２に基づいて、整合回路設定が、０．１２ボルトであると判断する。表２〜表４における整合回路設定用の実際の値は、実験によって決定される。

プロセッサ１１５は、コントロールライン１４２によって整合回路１０４に接続されている。コントロールライン１４２は、例えば、上記の実験においては、０．１２ボルトの制御電圧を整合回路１０４に供給する。制御電圧を供給するために別個の電圧源（図示せず）を整合回路１０４に設けても良い。あるいは、図示したように、コントローラ１２０によって決定された表２、表３、または、表４の出力に対してプロセッサ１１５が直接制御電圧を供給しても良い。複数のコントロールラインを用いて、複数の整合回路、または、ＦＥキャパシタなどの複数の整合回路コンポーネントを制御しても良い。

コントローラ１２０は、プロセッサ１１５の内部に示されている。実際には、コントローラは、プロセッサ１１５の外部でも良いし、一部だけ外部にあっても良い。別個のコントローラを設けても良い。例えば、コントローラは、個別の集積回路であっても良いし、１つ以上の独立したコンポーネントを含んでも良い。その場合、プロセッサ１１５は、電力制御ビット、または、ＴＧＡを外部からコントローラに提供する。また、ＲＳＳＩを、外部からコントローラに提供しても良い。つまり、直接ＲＳＳＩ検知器（図示せず）からコントローラ、または、プロセッサからコントローラに提供しても良い。

プロセッサ１１５は、メモリ１４４に接続されている。表１〜表４は、プロセッサ１１５内部のコントローラ１２０の内部に示される。表１〜表４は、メモリ１４４に記憶されても良い。コントローラは、表１〜表４を、整合回路設定を検索するために用いるので、図においては、表１〜表４は、コントローラ１２０の内部に示される。

最適な受信整合回路設定は、下の表３などのテーブルにおいてメモリ１４４に記憶され、表１の出力が最適Ｒｘ設定を要求する度に参照される。

表３は、移動局のメモリに記憶されており、表１の出力によって呼び出される度に参照される。表３には、２つの送信チャネルだけを示したが、実際には、多くのチャネルが記憶される。さらに、表３に示したチャネルの指定は、実際の受信チャネルでなくても良い。あるいは、チャネルは、チャネルのグループによって指定されても良い。例えば、下から２００のチャネルを、表３におけるチャネル（または、グループ）１として指定しても良い。第２の２００のチャネルのグループは、表３におけるチャネル（または、グループ２）として指定しても良い。このように、下から２００のチャネルは、任意の温度に対して同じ整合回路設定を有しても良い。

他のテーブル、たとえば表４においては、より良好な送信整合に向かって段階的に移行する、または、より良好な受信整合に向かって段階的に移行するための整合回路設定が記憶されている。段階的な移行は、表１の出力が最適Ｔｘまたは最適Ｒｘ以外の時に用いられる。例えば、表１によれば、ＴＧＡが５または６で、ＲＳＳＩが８５ｄＢｍより大きい場合、移動局は、アンテナ整合回路を送信方向に３段階（例えば、米国のＣＤＭＡ方式においては低周波数側、日本のＣＤＭＡ方式においては高周波数側）に調整する。例として表４を以下に示す。表１〜３の場合と同様に、表４の最適値は、実験によって得られる。

表４には、パラメータとしての温度が含まれていないが、温度をパラメータに含めると表４が複雑かつ正確になる。さらに、表４には、８つのビンのみを示しているが、実際には、さらに多くのビンを使用することが推奨される。

上述したように、コントローラ１２０は、整合回路１０４用の整合回路設定を決定する。図２は、決定した整合回路設定に応じて調整可能なアンテナ効率を説明する図である。周波数１５０に対するアンテナ効率１４７が図示されている。例として、アンテナ効率１５３を曲線１５３として示す。整合回路１０４を調整することによって、アンテナ効率１５３を調整することができる。整合回路１０４が調整されると、曲線１５３は、矢印１５６と１５９で示すように、より高い周波数、または、より低い周波数にシフトすることができる。上述した同時係属出願である米国特許出願第１０／８９９２７８号、および第１０／８９９２１８号に説明されるように、曲線１５３は、現在使用中の送信チャネルおよび受信チャネルに対して最大の効率を提供するように調整されても良い。また、曲線１５３は、表１〜表４に基づいて、コントローラ１２０からのコマンドに対して調整される。

例えば、表１が最適Ｔｘ設定を要求する場合、コントローラは、表２からその最適Ｔｘ設定を検索し曲線１５３を調整することによって、ピーク１６２を現在のＴｘチャネル、または、チャネルのグループ、および、現在の温度に対応する周波数に位置付ける。好ましくも、アンテナ効率は、Ｔｘ効率の向上が必要である時に、現在のＴｘチャネルにおいて向上される。そのような場合、Ｒｘのアンテナ効率は低下するが、これは、Ｒｘのアンテナ効率が必要ない場合に発生する。上述したように、最適Ｔｘ整合回路の効率は、リバースリンク（移動局からの送信）の状態が悪く、フォワードリンク（移動局での受信）の状態が良い時だけ選択される。リバースリンクおよびフォワードリンクは、少なくともある程度のバランスを再度保つようになり、システムリソースは、さらに最適に利用される。

表１および表３に関して述べたように、リバースリンクの状態が良く、フォワードリンクの状態が悪い場合、最適Ｒｘの整合回路設定が表３から選択される。整合回路１０４を調整して曲線１５３のピーク１６２を現在のＲｘチャネル、またはチャネルのグループの周波数側へシフトする。

表１および表４に関して述べたように、整合回路設定におけるシフトが最適Ｔｘ設定、または最適Ｒｘ設定以外のものを要求する場合、整合回路設定は表４から選択される。コントローラ１２０は、整合回路設定における現在のビンを把握する。そして、表１が表４に基づいてシフトを要求する場合、コントローラ１２０は、現在のビン、シフトするビンの数、および方向（ＴｘまたはＲｘ）に基づいて、表４における新たな整合回路設定を検索する。例えば、現在の整合回路設定が０．１３ボルト、つまり、ビン数が２で、表１が２つのビンをＲｘ方向にシフトさせることを要求する場合、コントローラ１２０は、ビン４（選択した２ビンシフトにより、ビン２に２つのビンを加える）を検索し、この場合は０．３８ボルトであるビン４に対応する整合回路設定を得る。コントローラ１２０は、０．３８ボルトを整合回路１０４に印加することにより整合回路１０４を調整し、それによって曲線１５３を２ビン分Ｒｘの周波数方向にシフトさせる。

図３は、リバースリンク電力制御パラメータ（ＴＧＡなど）、ＲＳＳＩ、ＦＥＲに応じてアンテナ効率（図２の曲線１５３など）を調整する方法を示すフローチャートである。調整方法は、ステップ１６５から始まる。ステップ１７０において、移動局は、トラフィック状態に入る。トラフィック状態とは、移動局がトラフィックチャネルにおいてデータ（音声データ、または、他のデータ）の送受信を行っている状態のことである。判断ステップ１８０において、移動局は、ＴＧＡが−５以上５以下であるか否かを判断する。ＴＧＡが−５以上５以下でない場合、ＴＧＡは、−５〜５の範囲外にあることになる。ＴＧＡが−５〜５の範囲内にある場合、この例のリバースリンクは、所望の範囲内で動作していると考えられる。ＴＧＡが−５未満であければ、リバースリンクは、好適であると考えられ、一方、ＴＧＡが５よりも大きければ、リバースリンクは、好適には動作していないと考えられる。

ＴＧＡが、−５〜５の範囲外にある場合、次のステップは、移動局が、ＴＧＡが５よりも大きいか否かを判断する判断ステップ１８５である。５よりも大きくなければ、それはＴＧＡが−５未満であることを意味する。次のステップは、アンテナ効率をＲｘ周波数側にシフトするステップ１９０である。これにより、フォワードリンクの品質が向上するので、移動局に対するセルカバレッジ、およびネットワークリソース利用効率が向上する。ステップ１９０の後、ステップ１８０に戻る。

ＴＧＡが５よりも大きい場合、次のステップは、ＦＥＲが１パーセント未満であるか否かを判断する判断ステップ１９５である。ＦＥＲが５よりも大きくなければ、「ＮＯ」の経路に従ってステップ１９５からステップ１８０に戻る。これは、リバースリンクの状態は悪いが、フォワードリンクの状態も悪いことを示すため、アンテナ効率において偏りをどちらかの方向に調節することは望ましくない。フォワードリンクおよびリバースリンクの両方の状態が悪い場合でも、整合回路を調節することは可能であるが、そのようなシステムおよび方法について本明細書では詳述しない。

しかしながら、ＦＥＲが１パーセント未満の場合、次のステップは、ＲＳＳＩが−８５ｄＢｍよりも大きいか否かを判断する判断ステップ２００である。−８５ｄＢｍよりも大きくなければ、「ＮＯ」の経路に従ってステップ１９５からステップ１８０に戻るが、ＲＳＳＩが−８５ｄＢｍよりも大きい場合、次のステップは、アンテナ効率をＴｘ周波数側にシフトさせるステップ２０５である。ステップ２０５の後、ステップ１８０に戻る。

ステップ１８０の説明に戻ると、ＴＧＡが−５〜５の範囲にある場合、次のステップは、ＦＥＲが１パーセント未満であるか否かを判断する判断ステップ２１０である。１パーセント未満でない場合、次のステップは、アンテナ効率をＲｘ周波数側にシフトさせるステップ２１５である。

しかしながら、ＦＥＲが１パーセント未満の場合、次のステップは、ＲＳＳＩが−８５ｄＢｍより大きいか否かを判断する判断ステップ２２０である。−８５ｄＢｍより大きくなければ、次のステップは、上述したように、アンテナ効率をＲｘの周波数側にシフトさせるステップ２１５である。しかしながら、ＲＳＳＩが−８５ｄＢｍよりも大きい場合、ステップ１８０に戻る。これは、フォワードリンクおよびリバースリンクの両方の状態が良いことを示すので、アンテナ効率をどちらかの方向に調節する必要はない。

ステップ１９０、ステップ２０５、ステップ２１５のアンテナ効率のシフトは、例えば、表４のようなテーブルを使用するなどの簡便な手段によって実現可能である。よって、図３に関して説明した方法は、表１〜表３を用いずに表４を用いて実現することができる。あるいは、例えば、整合回路設定が全て等しい間隔で位置付けられている場合は、表４も使用する必要がない。シフトするステップ１９０、ステップ２０５、ステップ２１５は、整合回路設定を単にＴｘの方向、または、Ｒｘの方向に所定の量だけ変更するだけで表４を用いずに実現することができる。例えば、ステップ１９０、および、ステップ２１５に対して、０．１ボルトを現在の整合回路設定に加え、一方、ステップ２０５に対しては、０．１ボルトを整合回路設定から引いても良い。

ＦＥＲおよびＲＳＳＩを図３で示したが、任意の受信信号品質インジケータを用いることができる。さらに、方法には、ＦＥＲおよびＲＳＳＩなどの受信信号品質インジケータ、または他の受信信号品質インジケータのうちいずれか１つを含んでも良い。例えば、シンボルエラー率（ＳＥＲ）や、メッセージエラー率（ＭＥＲ）などを用いることができる。しかしながら、ＳＥＲがＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５、または、ＩＳ−２０００などのシステムで用いられると、復号器のゲインが考慮されない。ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００において説明したＣＤＭＡ方式のように、ＣＤＭＡ方式においては、畳み込み符号化器は、２０ｍｓフレームにおけるビットのひとかたまり（例えば、テールビットを含む１９４ビット）によって、符号化率に応じて異なる数（例えば、１／２の符号化率に対して３９４）のシンボルを生成する。復号器は、シンボルから元の情報ビットに復調するために、例えば、３９４全てのシンボルを必要とするので、シンボルエラーは、復号器での処理前に決定される。このように、ＳＥＲを用いることが可能である。ＳＥＲは、ＦＥＲよりも高速なので、ＳＥＲは、無線通信システムの容量を改善する場合に理想的であるといえる。

図３および図４に示す閾値（例えば、ＴＧＡ＝５および−５、ＲＳＳＩ＝−８５ｄＢｍ）は、示した以外の他の数字でも良い。例えば、商用無線通信ネットワークにおける移動局が平均ＴＧＡの５で動作し、５が特定のネットワークにとって適切なバランスであると考えられる場合、ステップ１８０で、「ＴＧＡが０以上かつ１０以下か？」といったように、図３におけるＴＧＡの閾値に５を加えることができる。他の例として、ステップ１８０は、「ＴＧＡが−２以上かつ３以下か？」とすることができる。つまり、閾値は、互いに近づけるか、離すことができ、また、シフトすることができる。図３〜図４、および、表１〜表４においても、同様の変更を行うことができる。

図４は、リバースリンク電力制御パラメータ（ＴＧＡなど）、および、フォワードリンク電力制御パラメータに応じてアンテナ効率（図２の曲線１５３など）を調整する方法を説明するフローチャートである。通信システムの中には、移動局が電力制御信号を基地局に送信するものもある。（例えば、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００参照）。移動局が基地局に対して基地局の電力を増加させるよう何度も知らせ、基地局が移動局に移動局の電力を増加させるよう何度も知らせなかった場合、フォワードリンクの状態は悪く、リバースリンクの状態は良好であるというように、フォワードリンクおよびリバースリンク間でアンバランスとなる。その場合、アンテナ効率は、Ｒｘ周波数側に調整されなければならない。

一方、基地局が移動局に電力を増加させるよう何度も知らせ、移動局が基地局に対して電力を増加させるよう何度も知らせなかった場合、フォワードリンクの状態は良好で、リバースリンクの状態は悪いというように、フォワードリンクおよびリバースリンク間が、別のアンバランス状態となるかもしれない。その場合、アンテナ効率は、Ｔｘ周波数側に調整されなければならない。図４は、どちらが良好な状態で、どちらが悪い状態であるかに関わりなく、フォワードリンクとリバースリンクのバランスを再度保つ方法を図示したものである。

移動局（プロセッサ１１５またはコントローラ１２０）は移動局から基地局に送信されたフォワードリンク電力制御信号の全ての合計を把握する。この合計は、本明細書では、リバースゲイン調節（ＲＧＡ）と呼ぶ。

図４に示す方法は、ステップ２２４から始まる。ステップ２２８において、移動局は、トラフィック状態に入る。判断ステップ２３２において、ＴＧＡが５以下であるか否か判断される。５以下でなければ、次のステップは、ＲＧＡが５以下であるか否か判断する判断ステップ２４０である。５以下でなければ、ステップ２３２に戻るが、ＲＧＡが５以下であれば、次のステップは、アンテナ効率がＴｘ周波数側にシフトされるステップ２４４である。これにより、フォワードリンクおよびリバースリンクは、少なくともある程度再度バランスを保つようになり、ネットワークリソースをより効率的に使用するようになる。ステップ２４４の後、ステップ２３２に戻る。

ステップ２３２の説明に戻ると、ＴＧＡが５以下の場合、次のステップは、ＲＧＡが５以上であるか否かを判断する判断ステップ２４８である。５以上であれば、次のステップは、アンテナ効率をＲｘ周波数側にシフトするステップ２５２である。これにより、フォワードリンクおよびリバースリンクは、少なくともある程度再びバランスが保たれるようになり、ネットワークリソースをより効率的に使用するようになる。ステップ２５２の後、ステップ２３２に戻る。ＲＧＡが５以上でなければ、ステップ２３２に戻る。

また、本発明の実施形態および本発明の実施方法について示し説明してきたが、本発明の範囲内で、さらに多くの実施形態および実施方法が可能であることは明らかである。従って、本発明は、請求項およびそれに対応するものに照らす以外は、制限されるものではない。

本明細書に教示されている本発明の好適な実施形態は、例として図示されているものであり、図により限定されるものではない。
図１は、リバース電力制御信号に応じてアンテナ整合を調整する無線通信装置を示すブロック図である。 図２は、調整可能なアンテナ効率を示す図である。 図３は、リバースリンクの電力制御パラメータ、受信信号強度インジケータ、フレームエラー率に応じてアンテナ効率を調整する方法を示すフローチャートである。 図４は、リバースリンクの電力制御パラメータおよびフォワードリンクの電力制御パラメータに応じてアンテナ効率を調整する方法を示すフローチャートである。

Claims (19)

1. 送信と受信とで周波数帯が異なる通信システムにおいて、閉ループ送信電力制御が用いられる無線通信を基地局と実行する無線通信装置のアンテナ整合回路を調整する方法であって、
   前記無線通信装置の送信電力を所定量だけ上昇又は低下させる第１の電力制御信号を所定の時間間隔で前記無線通信装置が前記基地局から受信するステップと、
   前記受信した第１の電力制御信号それぞれを累積した第１の累積和を前記無線通信装置が保持するステップと、
   前記第１の累積和に基づいて、前記無線通信装置が前記アンテナ整合回路のインピーダンス整合を調整するステップと
   を含み、
   前記第１の電力制御信号は、前記無線通信装置から前記基地局へ伝送されるデータ用の通信リンクであるリバースリンクの状態に応じて前記基地局が決定した前記無線通信装置の送信電力を示し、
   前記調整するステップでは、
   前記第１の累積和が第１の電力制御閾値よりも小さい場合に、前記インピーダンス整合を調整することにより前記無線通信装置の受信帯域におけるアンテナ効率を向上させ、
   前記第１の累積和が第２の電力制御閾値よりも大きい場合に、前記インピーダンス整合を調整することにより前記無線通信装置の送信帯域におけるアンテナ効率を向上させる方法。
2. 前記基地局の送信電力を所定量だけ上昇又は低下させる第２の電力制御信号を所定の時間間隔で前記無線通信装置から前記基地局に送信するステップと、
   前記送信した第２の電力制御信号それぞれを累積した第２の累積和を保持するステップと、
   前記第２の累積和に基づいて、前記インピーダンス整合を調整するステップと
   をさらに含み、
   前記第２の電力制御信号は、前記基地局から前記無線通信装置へ伝送されるデータ用の通信リンクであるフォワードリンクの状態に応じて前記無線通信装置が決定した前記基地局の送信電力を示す請求項１に記載の方法。
3. フレームエラー率を所定のフレームエラー率閾値と比較するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 前記調整するステップは、前記受信帯域におけるアンテナ効率を向上させるステップを含む請求項３に記載の方法。
5. 受信信号強度インジケータを所定の受信信号強度インジケータ閾値と比較するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
6. 前記調整するステップは、前記受信帯域におけるアンテナ効率を向上させるステップを含む請求項５に記載の方法。
7. 前記調整するステップは、誘電定数が調整可能な強誘電材料を有する調整可能な強誘電キャパシタに、電位を印加するステップを含む請求項１に記載の方法。
8. 送信と受信とで周波数帯が異なる通信システムにおいて、閉ループ送信電力制御が用いられる無線通信を基地局と実行する無線通信装置であって、
   アンテナと、
   前記アンテナに接続された調整可能なアンテナ整合回路と、
   前記調整可能なアンテナ整合回路に接続され、前記無線通信装置の送信電力を所定量だけ上昇又は低下させる第１の電力制御信号を所定の時間間隔で前記基地局から受信し、前記受信した第１の電力制御信号それぞれを累積した第１の累積和を保持し、前記第１の累積和に応じて前記アンテナ整合回路のインピーダンス整合を調整するように構成されるベースバンドプロセッサと
   を備え、
   前記第１の電力制御信号は、前記無線通信装置から前記基地局へ伝送されるデータ用の通信リンクであるリバースリンクの状態に応じて前記基地局が決定した前記無線通信装置の送信電力を示し、
   前記ベースバンドプロセッサは、
   前記第１の累積和が第１の電力制御閾値よりも小さい場合に、前記インピーダンス整合を調整することにより前記無線通信装置の受信帯域におけるアンテナ効率を向上させ、
   前記第１の累積和が第２の電力制御閾値よりも大きい場合に、前記インピーダンス整合を調整することにより前記無線通信装置の送信帯域におけるアンテナ効率を向上させるように構成される無線通信装置。
9. 電気制御指標、および、対応する調整可能なアンテナ整合回路設定を含むテーブルを記憶するメモリをさらに備え、
   前記ベースバンドプロセッサは、前記テーブルにおける前記電気制御指標を検索し、前記アンテナ整合回路を前記対応する調整可能なアンテナ整合回路設定に調整するように構成される請求項８に記載の無線通信装置。
10. 受信信号強度指標、および、対応する調整可能なアンテナ整合回路設定を含むテーブルを記憶するメモリをさらに備え、
    前記ベースバンドプロセッサは、前記テーブルにおける前記受信信号強度指標を検索し、前記アンテナ整合回路を前記対応する調整可能なアンテナ整合回路設定に調整するように構成される請求項８に記載の無線通信装置。
11. フレームエラー率指標、および、対応する調整可能なアンテナ整合回路設定を含むテーブルを記憶するメモリをさらに備え、
    前記ベースバンドプロセッサは、前記テーブルにおける前記フレームエラー率指標を検索し、前記アンテナ整合回路を前記対応する調整可能なアンテナ整合回路設定に調整するように構成される請求項８に記載の無線通信装置。
12. 前記ベースバンドプロセッサに接続された、または、前記ベースバンドプロセッサ内に接続された電圧源をさらに備え、
    前記調整可能なアンテナ整合回路は、誘電定数が調整可能な強誘電材料を有する調整可能な強誘電キャパシタを備え、
    前記電圧源は、前記ベースバンドプロセッサからの制御信号に応じて、前記誘電定数を調整するように構成される請求項８に記載の無線通信装置。
13. 前記ベースバンドプロセッサは、前記基地局の送信電力を所定量だけ上昇又は低下させる第２の電力制御信号を所定の時間間隔で前記基地局に送信し、前記送信した第２の電力制御信号それぞれを累積した第２の累積和を保持し、前記第２の累積和に基づいて前記インピーダンス整合を調整するように構成され、
    前記第２の電力制御信号は、前記基地局から前記無線通信装置へ伝送されるデータ用の通信リンクであるフォワードリンクの状態に応じて前記無線通信装置が決定した前記基地局の送信電力を示す請求項８に記載の無線通信装置。
14. 送信と受信とで周波数帯が異なる通信システムにおいて、閉ループ送信電力制御が用いられる無線通信を基地局と実行する無線通信装置であって、
    電磁信号を放射する放射手段と、
    前記放射手段に接続され、前記放射手段のインピーダンス整合を調整する調整可能なインピーダンス整合手段と、
    前記調整可能なインピーダンス整合手段に接続され、前記無線通信装置の送信電力を所定量だけ上昇又は低下させる第１の電力制御信号を所定の時間間隔で前記基地局から受信し、前記受信した第１の電力制御信号それぞれを累積した第１の累積和を保持し、前記第１の累積和に応じて前記調整可能なインピーダンス整合手段を調整するように構成される、ベースバンド信号を処理する処理手段と
    を備え、
    前記第１の電力制御信号は、前記無線通信装置から前記基地局へ伝送されるデータ用の通信リンクであるリバースリンクの状態に応じて前記基地局が決定した前記無線通信装置の送信電力を示し、
    前記処理手段は、
    前記第１の累積和が第１の電力制御閾値よりも小さい場合に、前記インピーダンス整合を調整することにより前記無線通信装置の受信帯域におけるアンテナ効率を向上させ、
    前記第１の累積和が第２の電力制御閾値よりも大きい場合に、前記インピーダンス整合を調整することにより前記無線通信装置の送信帯域におけるアンテナ効率を向上させるように構成される無線通信装置。
15. 電力制御指標、および、対応する調整可能なインピーダンス整合手段設定を含むテーブルを記憶するメモリ手段をさらに備え、
    前記処理手段は、前記テーブルにおける前記電力制御指標を検索し、前記調整可能なインピーダンス整合手段を前記対応する調整可能なインピーダンス整合手段設定に調整するように構成される請求項１４に記載の無線通信装置。
16. 受信信号強度指標、および、対応する調整可能なインピーダンス整合手段設定を含むテーブルを記憶するメモリ手段をさらに備え、
    前記処理手段は、前記テーブルにおける前記受信信号強度指標を検索し、前記調整可能なインピーダンス整合手段を前記対応する調整可能なインピーダンス整合手段設定に調整するように構成される請求項１４に記載の無線通信装置。
17. フレームエラー率指標、および、対応する調整可能なインピーダンス整合手段設定をさらに含むテーブルを記憶するメモリ手段をさらに備え、
    前記処理手段は、前記テーブルにおける前記フレームエラー率指標を検索し、前記調整可能なインピーダンス整合手段を前記対応する調整可能なインピーダンス整合手段設定に調整するように構成される請求項１４に記載の無線通信装置。
18. 前記処理手段に接続され、電圧を供給する電圧手段をさらに備え、
    前記調整可能なインピーダンス整合手段は、誘電定数が調整可能な強誘電材料を有する調整可能な強誘電キャパシタを備え、
    前記電圧手段は、前記処理手段からの制御信号に応じて前記誘電定数を調整するように構成される請求項１４に記載の無線通信装置。
19. 前記処理手段は、前記基地局の送信電力を所定量だけ上昇又は低下させる第２の電力制御信号を所定の時間間隔で前記基地局に送信し、前記送信した第２の電力制御信号それぞれを累積した第２の累積和を保持し、前記第２の累積和に基づいて前記インピーダンス整合を調整するように構成され、
    前記第２の電力制御信号は、前記基地局から前記無線通信装置へ伝送されるデータ用の通信リンクであるフォワードリンクの状態に応じて前記無線通信装置が決定した前記基地局の送信電力を示す請求項１４に記載の無線通信装置。