JP4684530B2 - 可変マルチレート通信方式の高速適応電力制御 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の分野】
この発明は無線通信方式の電力制御に関し、詳細には可変マルチレート通信方式用の高速適応電力制御方式および方法に関する。
【０００２】
【従来技術の説明】
無線通信システム用の電力制御方法としては種々の方法が知られている。単一レートデータ方式、すなわち単一データ速度方式用の開ループ電力制御送信機方式の一例を図１に示す。単一レートデータ方式用の閉ループ電力制御送信機方式の一例を図２に示す。
【０００３】
これら方式の目的は、データが許容可能な品質で相手側で受信できるようにしながら送信機の電力を最小にするために、フェ―ジングを伴う伝搬チャンネルおよび時間的に変化する干渉のある中で送信機の電力を高速で変化させることである。ディジタル装置では、例えばRF増幅器の利得を変化させるのではなくディジタルデータに可変スケール係数を適用することによって送信機電力を変化させるのが普通である。
【０００４】
第三世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project））方式の時分割複信（ＴＤＤ）方式および周波数分割複信（ＦＤＤ）方式など最新の通信方式では可変データ速度の複数のチャンネルを組み合わせ送信する。図３および図４は従来の開ループおよび閉ループ電力制御送信方式をそれぞれ示している。これら方式についての背景仕様データは、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２２３ｖ３．３．０、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２２２ｖ３．２．０、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２２４ｖ３．６およびＡＲＩＢによる３Ｇマルチプルシステムバージョン１．０、リビジョン１．０用無線インターフェースの巻３仕様に記載されている。
【０００５】
可変マルチレート（複数データ速度）無線通信方式用の上記開ループおよび閉ループ電力制御方式は、データ速度の変化に対し比較的低速で応答し、そのために過剰な送信機電力や所期レベル以下の品質の受信信号を生ずるなど最適以下の性能に留まる。その最適化のために、データ速度変化に対し高速に適応する電力制御方法および方式を提供することが望まれる。
【０００６】
【発明の概要】
この発明は、ユーザデータをデータ速度Ｎ（ｔ）のマルチレート信号として処理しデータ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号を送信用にさらに高速のデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換するようにした無線通信方式における送信機電力を制御する方法を提供するものである。送信電力は送信されてきたデータの受信機での受信データの品質に基づく比較的低いデータ速度基準に基づいて調整される。送信機電力は、ユーザデータ信号のデータ速度の変化または送信データ信号のデータ速度の変化がそのデータ速度変化に関連したデータ品質に基づく調整に先立って補償されるように、Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）の関数として算定される。好ましくは、選択されたデータビットを繰り返すことによりビット当たりエネルギー対雑音スペクトル密度比が送信データ信号において増加するように、データ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号をさらに高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換する。
【０００７】
この方法はスケール係数が送信機電力の制御に適用される開ループまたは閉ループ電力制御方式に適用できる。開ループまたは閉ループ方式の送信機でこの発明を実施する際に、好ましくは√Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）をスケール係数に用いる。
【０００８】
この方法は、送信機が基準信号、基準信号電力データ、干渉電力データ測定値および信号対干渉比（ＳＩＲ）データ、すなわち比較的低速で収集された受信信号品質データに基づくＳＩＲデータ目標値を受信する開ループ電力制御方式に適用できる。送信機は受信基準信号を測定してその電力を算定し、受信した基準信号の電力データとその算定した基準信号電力とに基づき通信経路損失を算出する。次に送信機は経路損失算出値、受信した干渉電力測定データ、ＳＩＲデータ目標値および√Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））に基づきスケール係数を計算する。
【０００９】
この方法はまた、送信機が受信機の発生したステップアップ／ダウンデータを利用しそのステップアップ／ダウンデータと√(Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））とに基づきスケール係数を算出するようになった閉ループ方式にも適用できる。好ましくは、ステップアップ／ダウンデータは、受信機が送信機から受信した信号の干渉電力データ測定値と比較的低速で収集した受信信号品質データに少なくとも部分的に基づく信号対干渉比（ＳＩＲ）データ目標値とを組み合わせて発生する。データ速度の変動が生じた際にＳＩＲデータ目標値を直ちに調整するように、好ましくは、比較的低速で収集した受信信号品質データに基づく公称ＳＩＲデータ目標値に係数√（Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））を乗算してＳＩＲデータ目標値を算出する。
【００１０】
この発明はまた、ユーザデータをデータ速度Ｎ（ｔ）のマルチレート信号として処理し、データ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号を送信用にさらに高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換するようにした無線通信方式における送信機を提供する。この送信機の送信電力を、受信機での受信データの品質に基づき送信機電力にスケール係数を適用することにより比較的低速の基準で調整する。送信機は、ユーザデータ信号データ速度Ｎ（ｔ）をより高いデータ送信データ速度Ｍ（ｔ）に上げるデータ信号速度変換器と、受信データの品質に関係する受信機発生のデータに一部基づき送信電力スケール係数を算出するプロセッサとを含んでいる。このデータ信号データ速度変換器は、このプロセッサがＮ（ｔ）／Ｍ（ｔ）の関数として送信電力スケール係数を計算しユーザデータ信号におけるデータ速度または送信データ信号のデータ速度の変化がそのデータ速度変化に関連した受信データ品質に基づく調整の前に補償されるように、このプロセッサと結合してある。
【００１１】
好ましくは、データ信号データ速度変換器は、被選択データビットの繰返しによりビット当たりエネルギー対雑音スペクトル密度比が送信データ信号内で増加するように、データ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号をより高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換する。
【００１２】
この送信機は開ループ電力制御方式、すなわち、その送信機からの送信データを受信した受信機から、基準信号電力データ、干渉電力測定値データおよび比較的低速で収集した受信信号品質データに基づく信号対干渉比（ＳＩＲ）データ目標値を受信する開ループ電力制御方式の部分として構成できる。その場合、その送信機は、受信基準信号の電力を測定する信号測定装置と、受信基準信号の電力データおよびその受信基準信号電力測定値に基づき通信経路損失を算出する経路損失処理回路とを含む。その送信機のプロセッサは、経路損失計算値、受信した干渉電力測定値データ、ＳＩＲデータ目標値および√Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））に基づき送信電力のスケール係数を算出する。
【００１３】
また、この送信機は閉ループ電力制御システム、すなわち送信機からのデータを受ける受信機からステップアップ／ダウンデータを送信機が受信する閉ループ電力制御方式の部分として構成することもできる。その場合、送信機のプロセッサはそのステップアップ／ダウンデータと√（Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））とに基づきスケール係数を算出する。
【００１４】
この発明はまた、ユーザデータを時間の関数であるデータ速度Ｎ（ｔ）の複数データ速度（多レート）信号として処理し、データ速度Ｎ（ｔ）の前記ユーザデータ信号を送信用のより高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換し、送信電力をステップアップ／ダウンデータに応じたスケール係数の適用により調整するようにした閉ループ送信電力制御方式を提供する。この方式は、データ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号を受信しステップアップ／ダウンデータを発生する受信機を含んでいる。好ましくは、この受信機は受信した送信データのデータ速度Ｍ（ｔ）を下げてデータ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号を発生する送信データ信号データ速度変換器と、ユーザデータ信号のデータ品質を測定するデータ品質測定装置と、ユーザデータ信号のデータ品質測定値に部分的に基づくステップアップ／ダウンデータを算出する回路装置とを有する。データ信号データ速度変換器は、その回路がＮ（ｔ）／Ｍ（ｔ）の関数としてステップアップ／ダウンデータを計算し、それによりユーザデータ信号のデータ速度の変化または送信データ信号のデータ速度の変化をその変化に関連したデータ品質ベースの調整の前に補償するようにその回路装置と関連動作する。
【００１５】
好ましくは、この方式は、選択されたデータビットを繰り返すことによりデータ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号をそれよりも高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換し、それによりビット当たりエネルギー対雑音スペクトル密度比を送信データ信号において増大するようにするデータ信号データ速度変換器を有する送信機を含む。
【００１６】
好適な実施例においては、上記受信機はデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号とともに受信した干渉信号の電力を測定するための干渉測定装置を有する。上記データ品質測定装置は比較的低速度で集めた受信データ品質のデータに基づき公称ＳＩＲデータ目標値を出力する。この受信機の前記回路装置は、データ速度の変化が生じた際にＳＩＲデータ目標値を直ちに調整するように、信号送信機からの信号の干渉電力データ測定値と公称ＳＩＲデータ目標値および係数Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）の乗算により算出した信号対干渉比ＳＩＲデータ目標値との合成によりステップアップ／ダウンデータを計算する。
【００１７】
上記以外の目的および利点は次に述べる本発明の好適な実施例の説明から当業者には明かとなるであろう。
【００１８】
【好ましい実施の形態】
３ＧＰＰなどの無線方式の従来の電力制御方法はいわゆる内ループと外ループを利用している。その電力制御方式は、内ループが開ループであるか閉ループであるかによって開ループまたは閉ループと呼ばれている。いずれの形式の方式でも外ループは閉ループである。
【００１９】
「送信側」送受信局１０と「受信側」送受信局３０とを有する開ループ電力制御方式の関連する部分を図１に示す。局１０および３０はともに送受信局である。通常はその一方は基地局であり、他方はユーザ装置UEである。説明を明確にするため選ばれた構成要素のみを図示している。
【００２０】
送信局１０はユーザデータ信号を送信用にトランスポートするデータ線１２を有する送信機１１を含む。ユーザデータ信号はプロセッサ１５の出力１３からの送信電力スケール係数を適用することにより送信電力レベルを調整して所望の電力レベルに設定されている。ユーザデータは送信機１１のアンテナシステム１４から送信される。
【００２１】
送信データを含む無線信号２０は受信アンテナシステム３１経由で受信局３０に受信される。この受信アンテナシステムは、受信データの品質に影響する干渉無線信号２１をも受信する。受信局３０は、受信信号を受け干渉電力データ測定値を出力する干渉電力測定装置３２を含む。また、受信局３０は、受信信号を受けデータ品質信号を発生するデータ品質測定装置３４を有する。データ品質測定装置３４は処理装置３６に接続する。この処理装置３６は信号品質データを受け、その入力３７からのユーザが決める品質基準パラメータに基づき信号対干渉比（ＳＩＲ）データ目標値を計算する。
【００２２】
また、受信局３０は干渉電力測定装置３２とＳＩＲ目標値発生プロセッサ３８とに接続した送信機３８を有する。この受信側送受信局の送信機３８はユーザデータ、基準信号および基準信号の送信電力データ用のそれぞれの入力４０，４１および４２を有する。受信側送受信局３０はそのユーザデータと制御に関するデータおよび基準信号とを関連のアンテナシステム３９経由で送信する。
【００２３】
送信局１０は受信機１６とそれに接続したアンテナシステム３９とを有する。この送信局の受信機１６は受信局３０から送信されてきた無線周波数信号、すなわちその受信局３０のユーザデータ４４と受信局３０で発生した制御信号およびデータ４５とを含む無線周波数信号を受信する。
【００２４】
送信局のプロセッサ１５は送信局受信機１６と協働して送信電力のスケール係数を計算する。送信機１１は、経路損失計算回路１９に接続され受信基準信号電力を測定する装置１８を有する。
【００２５】
この送信電力スケール係数を計算するために、プロセッサ１５は、受信局のＳＩＲ目標値発生プロセッサ３６で発生されたＳＩＲデータ目標値用のＳＩＲ目標値データ入力２２、受信局の干渉電力測定装置３２で発生された干渉データ用の干渉電力データ入力２３および経路損失計算回路１９の出力である経路損失データ入力２４からデータを受ける。経路損失信号は、受信局３０から発生する基準信号送信電力データ用の基準信号送信電力データ入力２５からのデータと、送信機１１の基準信号電力測定装置１８の出力用の基準信号電力測定値入力２６からのデータとから経路損失計算回路１９が発生する。基準信号測定装置１８は送信局の受信機１６に接続され、受信局の送信機３８から入る基準信号の電力を測定する。好ましくは、経路損失計算回路１９は入力２５の既知の基準電力信号強度と入力２６の受信電力強度測定値との差に基づき経路損失を算定する。
【００２６】
干渉電力データ、基準信号電力データおよびＳＩＲ目標値の値を伝搬チャンネルおよび干渉の時間変化よりも十分低い速度で送信局１０に送る。この「内」ループはインターフェース測定値に依存するこのシステムの部分である。この方式は「開ループ」とみなすことができる。すなわち、この伝搬チャンネルの時間変動と同程度の速度でのアルゴリズムへの帰還はなく、また所要最小送信電力推算値の質の程度を示す干渉への帰還もないからである。所要送信電力レベルが急速に変化する場合は、この方式はその変化に応答して十分に高速にスケール係数を調整することはできない。
【００２７】
図１の開ループ電力制御方式の外ループについては、受信局３０において受信データの品質を測定装置３４で評価する。ディジタルデータの品質についての通常の測定基準はビット誤り率とブロック誤り率である。これら測定基準の計算には伝搬チャンネルおよび干渉の時間変化の期間より十分長い時間にわたり累積したデータが必要である。任意の測定基準について、その測定基準とＳＩＲ受信値との間に理論的な関係がある。測定基準を評価するに十分なデータが受信局に累積されると、プロセッサ３６においてそれを計算して所望の測定基準（所要のサービス品質を表す）と比較し、更新ずみのＳＩＲ目標値を発生する。更新されたＳＩＲ目標値は、送信機の内ループに適用すると測定基準測定値を所要の値に収斂させる値（理論値）である。最後にこの更新されたＳＩＲ目標値を受信側の送信機３８および送信側の受信機１６経由で送信機１１に送り、その内ループで用いる。ＳＩＲ目標値の更新の頻度は、電力制御された送信機へのシグナリングの頻度に対する品質の統計的限界および実際的限界の累算に必要な時間に左右される。
【００２８】
図２は送信局５０と閉ループ電力制御方式を用いる受信局７０とを含む通信方式を示す。
【００２９】
送信局５０は送信用のユーザデータ信号をトランスポートするデータ線５２を有する送信機５１を含む。ユーザデータ信号の電力レベルは、プロセッサ５５の出力５３からの送信電力スケール係数を与えることにより調整される所望のレベルとなっている。ユーザデータは送信機５１のアンテナシステム５４から送信される。
【００３０】
送信されてきたデータを含む無線周波数信号６０は受信アンテナシステム７１経由で受信局７０が受信する。この受信アンテナシステム７１は、受信データの品質に影響する干渉無線信号６１も受信する。受信局７０は受信信号を受ける干渉電力測定装置７２を含み、この測定装置７２がＳＩＲデータ測定値を出力する。受信局７０はさらに受信信号を受けるデータ品質測定装置７３を含み、この測定装置７３がデータ品質信号を発生する。データ品質測定装置７３はプロセッサ７４に接続され、このプロセッサ７４が信号品質データを受け、入力７５からのユーザ画定品質標準パラメータに基づき信号対干渉比（ＳＩＲ）目標値データを算出する。
【００３１】
好ましくは減算器から成る合成器７６は減算により装置７２からのＳＩＲデータ測定値とプロセッサ７４からのＳＩＲ目標値データ算出値とを比較し、ＳＩＲ誤差信号を出力する。合成器７６からのＳＩＲ誤差信号を処理回路７７に送り、それに基づき処理回路７７がステップアップ／ダウンコマンドを発生する。
【００３２】
受信局７０はさらにこの処理回路７７に接続した送信機７８を有する。受信局の送信機７８はユーザデータ用の入力８０を有する。受信局７０はそのユーザデータと制御に関連するデータとを関連のアンテナシステム７９から送信する。
【００３３】
送信局５０は受信機５６と受信アンテナシステム５７とを有する。送信局の受信機５６は、受信局のユーザデータ８４と受信局の発生した制御データ８５とを含む受信局７０からの無線信号を受信する。
【００３４】
送信局のスケール係数プロセッサ５５は送信局の受信機５６に接続した入力５８を有する。プロセッサ５５は入力５８から入るアップ/ダウンコマンド信号を受け、それに基づき送信電力スケール係数を計算する。
【００３５】
閉ループ電力制御方式の内ループに関しては、送信局の送信機５１が受信局７０の発生した高速の「ステップアップ」および「ステップダウン」コマンドに基づきその電力を設定する。受信局７０において、受信データのＳＩＲを測定装置７２が測定し、その測定値を合成器７６によりプロセッサ７４が発生したＳＩＲ目標値と比較する。ＳＩＲ目標値はデータがその値で受信された場合に所望のサービス品質をもたらす値(理論値)である。受信したＳＩＲ測定値がＳＩＲ目標値より小さい場合は、処理回路７７により「ステップダウン」コマンドを受信局の送信機７８および送信局の受信機５６経由で送信局の送信機５１に送り、そうでない場合は「ステップアップ」コマンドを送る。伝搬チャンネルおよび干渉の時間変化に実時間で応答する「ステップアップ」および「ステップダウン」コマンドの高速帰還があるので、この電力制御方式は「閉ループ」とみなすことができる。時間的に変化する干渉および伝搬により所要送信電力レベルが変化する場合は、この方式は速やかにそれに応答し、それにしたがって送信電力を調整する。
【００３６】
この閉ループ電力制御方式の外ループに関しては、受信データの品質を受信局７０の測定装置７３で評価する。ディジタルデータ品質の通常の測定基準はビット誤り率とブロック誤り率である。これら測定基準の計算には、時間変動を伴う伝搬チャンネルおよび干渉の周期より十分長い時間にわたり累積されたデータが必要である。与えられた任意の測定基準については、その測定基準と受信ＳＩＲと間に理論的な関係がある。測定基準を評価するに十分なデータが遠隔受信側受信機に累積されると、プロセッサ７４でそれを計算して所望の測定基準（所望のサービス品質を表す）と比較し、更新ずみのＳＩＲ目標値を発生する。更新ずみのＳＩＲ目標値は、受信アルゴリズムに適用された場合に測定基準を所望の値に収斂させる値（理論値）である。更新ずみのＳＩＲ目標値を内ループで用いて、送信局の電力スケール係数発生プロセッサ５５へのステップアップ／ダウンコマンドの方向を決め、送信機５１の電力を制御する。
【００３７】
図１および図２は単一データ速度のデータ伝送用の電力制御方式を示している。しかしながら、ディジタル通信方式では、データは与えられたビット速度および与えられたブロックサイズ、あるいは与えられたブロック当たりのビット数および与えられたブロックデータ速度でブロック単位に処理することができる。例えば３ＧＰＰ ＦＤＤシステムやＴＤＤシステムなどのこの種のシステムでは、その通信方式内では、与えられた時点に二つ以上のデータ速度が存在し得るのであり、そのようなデータ速度は時々刻々変動し得る。図３は開ループ電力制御方式の変形を示し、図４は可変データ速度を有する多データチャンネルを送受信する無線通信方式用の閉ループ電力制御方式の変形を示す。
【００３８】
多チャンネル可変データ速度データ伝送に適応するように図１の開ループ電力制御方式は図３に示すとおり送信局１０にアップコンバータ２７を備え、受信局３０にダウンコンバータ４７を備えている。
【００３９】
送信用のユーザデータをデータ速度Ｎ（ｔ）の信号に組み入れる。速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号を搬送する出力２８を有するデータアップコンバータ２７により、データ速度Ｎ（ｔ）のデータストリームをそれより高いデータ速度Ｍ（ｔ）のデータストリームに変換する。
【００４０】
受信局３０では、データ速度Ｍ（ｔ）のユーザデータ信号を受信し、変換器４７により元のデータ速度Ｎ（ｔ）にダウンコンバートする。干渉電力測定装置３２はデータ速度Ｍ（ｔ）で受信した信号の干渉電力を測定する。データ品質測定装置３４は変換器４７の下流でユーザデータ経路に接続され、そのデータをＮ（ｔ）にダウンコンバートした後にそのデータの品質を測定する。
【００４１】
多チャンネル可変データ速度データ伝送に適応するように、図２の閉ループ電力制御方式は、図４に示すとおり、送信局５０にアップコンバータ６７を備え、受信局７０にダウンコンバータ８７を備えるように変形する。送信用のユーザデータをデータ速度Ｎ（ｔ）の信号に組み入れる。データ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号を搬送する出力６８を有するデータアップコンバータ６７により、データ速度Ｎ（ｔ）のデータストリームをそれより高いデータ速度Ｍ（ｔ）のデータストリームに変換する。
【００４２】
受信局７０では、データ速度Ｍ（ｔ）のユーザデータ信号を変換器８７により元のデータ速度Ｎ（ｔ）にダウンコンバートする。干渉電力測定装置７２はデータ速度Ｍ（ｔ）で受信した信号の干渉電力を測定する。データ品質測定装置７３は変換器８７の下流でユーザデータ経路に接続され、そのデータをＮ（ｔ）にダウンコンバートしたのちのそのデータの品質を測定する。
【００４３】
これら二種類の多チャンネル可変データ速度方式の両方において、遠隔受信局の受信機３０，７０への送信用の送信機１１，５１に入力するユーザデータのデータ速度はＮ（ｔ）であり、その受信機から出力されるユーザデータのデータ速度も同じである。データ速度Ｎ（ｔ）は、共通ベアラ経由の送信のために多重化した互いに異なるデータチャンネルのいくつかのデータ速度の複合であり得る。このNが（ｔ）の関数であるということは、そのデータ速度が変動し得ること、すなわち時間の経過と共にまたはブロックごとに異なることを示している。この変動は、パケットサービスの場合に通常そうであるように、データチャンネルの付加や削除および現行のチャンネルにおける実際のデータ速度の変動などによるものである。
【００４４】
また、図３および図４に示す上記の両方式では、データ速度は送信データ経路においてＮ（ｔ）からＭ（ｔ）に変わり受信局においてＮ（ｔ）に戻される。データ速度Ｎ（ｔ）はユーザデータ速度であり、データ速度Ｍ（ｔ）は送信中のデータ速度であり、両者は互いにまったく独立している。
【００４５】
例えば３ＧＰＰ ＴＤＤ方式においては、Ｍ（ｔ）は与えられた数の時間スロットおよび与えられた拡散率の直交可変拡散率符号における１０msec.フレーム当たりのビット数である。Ｍが（ｔ）の関数であるということはそのデータ速度が時間の経過とともに変化し得ること、より詳しくいうと、フレームごとに異なることを示している。Ｍを変化させることは拡散率やフレーム当たりの使用物理チャンネル数などを変化させることと等価であり、Ｎを変化させることは一つ以上のトランスポートチャンネルにおけるデータ速度を変化させることと等価である。データ速度Ｍ（ｔ）は１０msecのフレーム当たりのNdata,jビットと等価であり、Ｎ（ｔ）はTFCjが有効な期間ｔにおいて１０msecフレーム当たり
ビットと等価である。ここで３ＧＰＰに定義されているとおり、
NijはTrCHiとトランスポートフォーマットコンビネーションｊとのデータ速度整合前の無線フレームのビット数、
RMiは上位層からシグナリングされるTrCHiについての半静的伝送速度整合属性、
PLは物理的チャンネルの数を最小にするために加えるパンクの量を制限する値を有し、上位層からシグナリングされるパンク限界、
Ndatajはトランスポートフォーマットコンビネーションｊの無線フレームにおける符号化複合TrCHに利用可能なビットの総数、
TFi(j)はトランスポートフォーマットコンビネーションｊについてのTrCHiのトランスポートフォーマット、
TBは等価用語「MACPDU」のトランスポートブロックであって、L１とMACとの間で交換される基本データ単位として定義され、
TBSはトランスポートブロックセットであって、同一のトランスポートを用いて同一時刻に層L１とMACとの間で交換される１セットのトランスポートブロックとして定義され、
TrCHはトランスポートチャンネルであって、同等の層L1相互間のデータトランスポートのために物理層から層L2に提供されるチャンネルであり、エンテイテイが記されており（トランスポートチャンネルの互いに異なる種類は、物理層でのデータ転送の仕方と特徴、例えば専用物理チャンネルまたは共通物理チャンネル利用の別などにより定義する）、
TFはトランスポートフォーマットであって、トランスポートチャンネルでの送信時間間隔の期間中にトランスポートブロックセットのデリバリー用に層L1からMACに提供されるフォーマットとして定義され（このトランスポートフォーマットは二つの部分、すなわち動的部分と半静的部分から成る）、
TFCはトランスポートフォーマットコンビネーションであって、すべてのトランスポートチャンネルの、すなわち各トランスポートチャンネルからの一つのトランスポートフォーマットを含む現用トランスポートフォーマットの組み合わせとして定義され、
TFCSはトランスポートフォーマットコンビネーションセットであって、トランスポートフォーマットコンビネーションの一つのセットとして定義され、
MACはメディアムアクセスコントロールであって、論理チャンネルでの非確認データ転送サービスとトランスポートチャンネルへのアクセスを与える無線インターフェース層L2のサブレイヤーであり、
PDUはプロトコルデータユニットであって、（N）−プロトコル層に特定され、（N）-プロトコル制御情報と（N）−ユーザデータとからなるデータの単位である。
【００４６】
データ速度Ｎ（ｔ）からデータ速度Ｍ（ｔ）への変換は送信局１０，５０のコンバータ２６，６７で行なわれ、これは係数Ｍ（ｔ）／Ｎ（ｔ）によるアップコンバージョンである。データ速度Ｍ（ｔ）からデータ速度Ｎ（ｔ）への変換は受信局３０，７０のコンバータ４７，８７で行なわれ、これは係数Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）によるダウンコンバージョンである。
【００４７】
図３および図４に示す方式では、データ速度Ｍ（ｔ）をデータ速度Ｎ（ｔ）よりも高いものとしてある。これは意図的な表示である。この発明が緩和しようとするデータ速度アップコンバージョンの不都合な効果は後述の送信機における繰り返しによるデータ速度のアップコンバージョンの場合にのみ生じる。この効果はＮ（ｔ）＝Ｍ（ｔ）では起きず、Ｎ（ｔ）＞Ｍ（ｔ）の場合はその効果は異なっていてこの発明の主題ではない。
【００４８】
データ速度のアップコンバージョンは、繰り返し、すなわち速度Nのブロックの選ばれたビットを速度Ｍのブロックと同じビット数になるまで繰り返すことによって行なわれ、繰り返しによるダウンコンバージョンは受信繰返し「ソフト」ビットの数値的合成により行なう。繰り返しによるアップコンバージョンの例を図５に示しており、同図においてBiはデータ速度を６ビット／ブロックから８ビット／ブロックに増加する場合についての入力シーケンスにおけるi番目の「ハード」ビット、すなわち±１、である。この例では、２個のビット、２と５、が繰り返されてブロックのサイズを６から８に変えている。図６はｂi+njは「ソフト」ビット、すなわち、８個の「ソフト」ビットから成る入力でのダウンコンバージョンプロセスにおいて受信機における時刻ｊでの送信ビットBiと雑音成分ｎｊとの和のディジタルサンプルを示している。受信された「ソフト」ビット２と３は数値的に加算されて元のビット２と３のスケーリングされたものを構成し、同様に受信された「ソフト」ビット６と７も数値的に加算されて元のビット５のスケーリングされたものを構成している。
【００４９】
この例で用いた特定の繰返しビットは繰り返しビットの均一な分布を表し、これはインターリーバとの関係において３ＧＰＰ方式で用いられる特定のスキームである。しかしながら、繰り返しのためのビットの選択は本発明に深く関係するものではない。
【００５０】
データ速度変換の上記の方法は３ＧＰＰ ＴＤＤ方式およびＦＤＤ方式で用いられる繰り返し機能を用いる、所謂「データ速度整合」の一要素である。これは、ダミービット（例えば２ビット）を送信してデータ速度を変更する単純な方法と比べて、元の短いブロックと送信される長いブロックとのエネルギーの差を信号品質の改善のために使えるという利点を有する。すなわち、この例では受信したビット２と５のエネルギー対ビット雑音スペクトル密度比（Eb/No）は他の受信したビットの２倍である。従って、ビットの繰り返しではなく２個のダミービットを送信する品質基準を持つものに比べると受信データのビット誤り率およびブロック誤り率の全体的な改善が得られる。６単位のエネルギーだけで十分なデータの伝送に８単位のエネルギーを使うのはもちろんである。その結果、意図しないものの結果的に増大した送信エネルギーの効果と受信データ品質の改善効果がある。これらの改善効果の達成をこの発明は意図するものである。
【００５１】
可変マルチデータ速度データの図３および図４に示す開ループおよび閉ループ電力制御方式は単一速度データについての図１および図２のものと実質的に同じである。図３および図４は３ＧＰＰ ＴＤＤ通信方式についての開ループおよび閉ループ電力制御方式を示す。しかしながら、これら開ループおよび閉ループ電力制御方式は可変マルチレートデータについてのデータ速度変化の効果を対象とするに際しては最適ではない。
【００５２】
安定状態においてＮ（ｔ）がＭ（ｔ）に等しくフェ―ディングを伴うチャンネルの変動または可変干渉を無視する図３の開ループ方式では、ＳＩＲ目標値は所望のデータ品質をもたらす静止点に落ち着く。この状態は図１の単一データ速度の例と等価である。しかしながら、マルチチャンネル可変データ速度方式では、ｔ、NまたはMが変化する場合がある。上述のとおり、データの品質基準測定値の改善を得るには、実際に必要なエネルギーより多くのエネルギーを送信する。比較的低いデータ速度で動作する外ループは結局改善された信号品質を検出し、次ぎに内ループについてのＳＩＲ目標値を下げて送信機電力を下げることにより、高すぎる信号品質として認識されるものを補償する。一方、送信機１１はデータ（所要品質で受信されるべきデータ）を送信するのに実際に必要なエネルギーより大きいエネルギーを用いている。開ループ電力制御の送信局が電池駆動の移動装置である場合（３ＧＰＰ方式の場合）、不必要な電池電力が消費されてしまう。
【００５３】
可変マルチデータ速度データ用の開ループ電力制御にこの発明を適用した場合を、対応の構成要素を図３と同じ参照数字で示す図７に示す。図７に示すとおり、送信局の変換器２７はスケール係数発生プロセッサ１５に接続した追加の入力２９を有する。この変換器は送信電力スケール係数の計算における係数としてその入力２９経由でプロセッサ１５に√(Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）)と等価の信号を供給する。従って、修正ずみのスケール係数を送信データに適用する際には、Ｎ（ｔ）またはＭ（ｔ）のデータ速度変化を直ちに補償するように送信電力を
Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）
の係数で調整する。
【００５４】
この修正ずみのスケール係数を、式１から導かれる送信電力設定用の慣用のスケール係数と同様に適用する。
【００５５】
【式１】
ＰＴＳ=ＳＩＲＴＡＲＧＥＴ＋ＩＲＳ＋α（Ｌ−Ｌ０）＋Ｌ０＋ 定数
ここで加法項はｄBで表される乗算係数である。実際にはスケール係数を発生する際に用いられる付加係数は上式の他の項となり、上式は式２のようになる。
【００５６】
【式２】
ＰＴＳ=ＳＩＲＴＡＲＧＥＴ＋ＩＲＳ＋α（Ｌ−Ｌ０）＋Ｌ０＋ 定数＋Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）
ここで、
PTSは送信局の送信電力レベル（ｄB）であり、
ＳＩＲTARGETは受信局で定まり、
IRSは受信局での干渉電力レベルの測定値であり、
Lは経路損失が推算された直近の時間スロットについての経路損失推算値（ｄB）であり、
L0は経路損失の長期間平均値（ｄB）であって、経路損失推算値Lの動作中平均値であり、
定数は修正項であり（この定数はアップリンク利得とダウンリンク利得との差を補償するなどの目的で、アップリンクチャンネルとダウンリンクチャンネルの差を修正するものである。さらに、この定数は、実際の送信電力ではなく受信局の送信電力基準レベルでの送信が行なわれた場合にそれを修正するものである）、
αは経路損失推算値の品質の目安である重み付け値であって、好ましくは最後の経路損失推算の時間スロットと送信局により送信された通信信号の最初の時間スロットとの間の時間スロットの数に基づいており、０と１の間の値を有し（一般に、時間スロット相互間の時間差が小さい場合は、直近の経路損失推算値はかなり正確であり、αは１に近い値に設定される。それに対して、その時間差が大きいときは経路損失推算値は正確でなく、経路損失のより良い推算値には長期間の平均経路損失測定が望ましい。従って、αは１により近い値に設定される。式３および式４はαを決定するための式である。
【式３】
α＝１−（Ｄ−１）／（Ｄｍａｘ−１）
【式４】
α＝ｍａｘ｛１−（Ｄ−１）／（Ｄｍａｘ−ａｌｌｏｗｅｄ−１），０｝
ここでDは最終経路損失推算値の時間スロットと送信されてきた通信信号の最初の時間スロットとの間にある時間スロットの数であって、時間スロット遅延と呼ばれている。この遅延が時間スロット１個分であれば、αは１である。Dmaxはあり得る遅延の最大値である。１５個の時間スロットを有するフレームの通常の値は７である。遅延がDmaxであれば、αは０である。Dmax-allowedは開ループ電力制御を用いるための最大許容時間スロット遅延である。遅延がDmax-allowedを超えると開ループ電力制御はα＝０に設定することによりオフ状態になる）。
【００５７】
データ速度Ｎ（ｔ）とＭ（ｔ）とは時々刻々変動するので、図７に示すこの発明の方式は、データ速度の変化を補償するための外ループにより定まる修正ずみのＳＩＲ目標値を待つのではなく、所要の電力の変化を補償する。このようにして、開ループ電力制御のためにこの発明はデータ速度の変動により過剰な電力で送信信号が送信される時間を実質的に除去する。
【００５８】
フェ―ディングを伴うチャンネルの変動或いは可変の干渉を無視し、安定状態においてＮ（ｔ）がＭ（ｔ）に等しい図４の閉ループ方式に関しては、ＳＩＲ目標値は所望のデータ品質をもたらす静止点に置かれる。これは図２の単一データ速度の方式と等価である。しかしながら、可変マルチデータ速度では、ある時刻ｔにおいてＮやＭは変動する。上述のとおり、これはデータ品質基準測定値に改善をもたらすが、実際に必要なエネルギーより大きなエネルギーによる送信を要する。しかし、繰り返されるビットごとのEb／No(またはＳＩＲ)における余計なものを増加させるダウンコンバージョンの前にＳＩＲの測定が行なわれるので、ＳＩＲ測定値はＮおよびＭの変化によって変化することはない。外ループは短期的には比較的低速で動作するので、送信機に返送される電力制御コマンドはもはや正確ではない。しかし、外ループは改善ずみの信号品質を検出して、高すぎる信号品質と認識されるものの補償のために内ループ用に低いＳＩＲ目標値を算出する。その場合は、この低すぎるＳＩＲ目標値はステップアップ／ダウン判定を下方にバイアスし、送信機電力を減少させる。その結果、受信機における信号品質は所要値以下になる。したがって、外ループは劣化した信号品質により高いＳＩＲ目標値で応答し、安定状態ではこの方式は正しい電力レベルに収斂する。その状態に達するまで受信信号は劣化状態に留まる。
【００５９】
対応の構成要素には図４と同じ参照数字を付けて示した図８は、可変マルチレートデータ用の閉ループ電力制御方式にこの発明を適用した例を示している。送信局５０の送信機５１において、変換器６７はスケール係数発生プロセッサ５５に接続した追加の入力６９を有する。この変換器は、出力５３経由でプロセッサ５５から出力されるスケール係数が、図７の開ループ方式に関連して述べたとおりＮ（ｔ）/Ｍ（ｔ）の関数になるように、√(Ｎ（ｔ）/Ｍ（ｔ））と等価な信号を出力する。
【００６０】
受信機においては、変換器８７が好ましくは乗算器で構成した合成器８８にＮ（ｔ）/Ｍ（ｔ）と等価な信号を出力する。ＳＩＲ目標値プロセッサ７４の出力は合成器８８に入力する。合成器８８は変換器８７からの速度変更データとプロセッサ７４からのＳＩＲ目標値データを合成し、合成器７６に調整ずみのＳＩＲ目標値を出力する。
【００６１】
この構成によりプロセッサ７４は公称ＳＩＲ目標値を出力する。信号品質測定値で定まる公称ＳＩＲ目標値に係数Ｎ（ｔ）/Ｍ（ｔ）を適用することにより、データ速度変動に起因する受信電力変動の補償または調整のための高速応答を行う。
【００６２】
データ速度Ｎ（ｔ）およびＭ（ｔ）は随時変化するので、図８の方式は、データ速度の変化の外ループによる補償を待つのではなく、送信機での所要電力の変化および受信機での所期信号強度の変化を速やかに補償する。このようにして、図８の閉ル−プ電力制御方式において、データ速度変化のために受信信号許容品質以下の品質で受信信号が受信される時間を短くする。
【００６３】
送信側送受信局および受信側送受信局内で種々の構成要素を互いに別々のものとして上に説明してきたが、多様な構成要素の組合せが可能であることは当業者には明らかであろう。例えば、図８の方式における合成器８８はプロセッサ７４と同一のプロセッサとして具体化できる。上記以外のこの発明の改変および変形は当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一データ速度無線通信用の従来技術による開ループ電力制御方式の概略図。
【図２】単一データ速度無線通信用の従来技術による閉ループ電力制御方式の概略図。
【図３】可変多データ速度無線通信用の従来技術による開ループ電力制御方式の概略図。
【図４】可変多データ速度無線通信用の従来技術による閉ループ電力制御方式の概略図。
【図５】繰り返しを用いるブロック当たり６ビットから８ビットへのデータ速度アップコンバージョンのブロック図。
【図６】ブロック当たり８ビットから６ビットへのデータ速度ダウンコンバージョンのブロック図。
【図７】この発明による可変多データ速度無線通信用の高速適応開ループ電力制御方式の概略図。
【図８】この発明による可変多データ速度無線通信用の高速適応閉ループ電力制御方式の概略図。
【符号の説明】
１０ 開ループ電力制御送信局
５０ 閉ループ電力制御送信局
３０，７０ 受信局
１６，５６ 受信機
３８，７８ 送信機
１４，１７，３１，３９，５４，５７、７１，７９ アンテナシステム
１５，５５ 送信電力スケール係数計算装置
１８ 基準信号電力測定装置
１９ 経路損失計算装置
２７，６７ ステップアップコンバージョン器
４７，８７ ステップダウンコンバージョン器
３２ 干渉電力測定装置
３４，７３ データ品質測定装置
３６、７４ ＳＩＲ目標値計算装置
４０ ユーザデータ線
７４ 公称ＳＩＲ目標値計算装置
７６，８８ 合成器
【発明の分野】
この発明は無線通信方式の電力制御に関し、詳細には可変マルチレート通信方式用の高速適応電力制御方式および方法に関する。
【０００２】
【従来技術の説明】
無線通信システム用の電力制御方法としては種々の方法が知られている。単一レートデータ方式、すなわち単一データ速度方式用の開ループ電力制御送信機方式の一例を図１に示す。単一レートデータ方式用の閉ループ電力制御送信機方式の一例を図２に示す。
【０００３】
これら方式の目的は、データが許容可能な品質で相手側で受信できるようにしながら送信機の電力を最小にするために、フェ―ジングを伴う伝搬チャンネルおよび時間的に変化する干渉のある中で送信機の電力を高速で変化させることである。ディジタル装置では、例えばRF増幅器の利得を変化させるのではなくディジタルデータに可変スケール係数を適用することによって送信機電力を変化させるのが普通である。
【０００４】
第三世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project））方式の時分割複信（ＴＤＤ）方式および周波数分割複信（ＦＤＤ）方式など最新の通信方式では可変データ速度の複数のチャンネルを組み合わせ送信する。図３および図４は従来の開ループおよび閉ループ電力制御送信方式をそれぞれ示している。これら方式についての背景仕様データは、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２２３ｖ３．３．０、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２２２ｖ３．２．０、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２２４ｖ３．６およびＡＲＩＢによる３Ｇマルチプルシステムバージョン１．０、リビジョン１．０用無線インターフェースの巻３仕様に記載されている。
【０００５】
可変マルチレート（複数データ速度）無線通信方式用の上記開ループおよび閉ループ電力制御方式は、データ速度の変化に対し比較的低速で応答し、そのために過剰な送信機電力や所期レベル以下の品質の受信信号を生ずるなど最適以下の性能に留まる。その最適化のために、データ速度変化に対し高速に適応する電力制御方法および方式を提供することが望まれる。
【０００６】
【発明の概要】
この発明は、ユーザデータをデータ速度Ｎ（ｔ）のマルチレート信号として処理しデータ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号を送信用にさらに高速のデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換するようにした無線通信方式における送信機電力を制御する方法を提供するものである。送信電力は送信されてきたデータの受信機での受信データの品質に基づく比較的低いデータ速度基準に基づいて調整される。送信機電力は、ユーザデータ信号のデータ速度の変化または送信データ信号のデータ速度の変化がそのデータ速度変化に関連したデータ品質に基づく調整に先立って補償されるように、Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）の関数として算定される。好ましくは、選択されたデータビットを繰り返すことによりビット当たりエネルギー対雑音スペクトル密度比が送信データ信号において増加するように、データ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号をさらに高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換する。
【０００７】
この方法はスケール係数が送信機電力の制御に適用される開ループまたは閉ループ電力制御方式に適用できる。開ループまたは閉ループ方式の送信機でこの発明を実施する際に、好ましくは√Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）をスケール係数に用いる。
【０００８】
この方法は、送信機が基準信号、基準信号電力データ、干渉電力データ測定値および信号対干渉比（ＳＩＲ）データ、すなわち比較的低速で収集された受信信号品質データに基づくＳＩＲデータ目標値を受信する開ループ電力制御方式に適用できる。送信機は受信基準信号を測定してその電力を算定し、受信した基準信号の電力データとその算定した基準信号電力とに基づき通信経路損失を算出する。次に送信機は経路損失算出値、受信した干渉電力測定データ、ＳＩＲデータ目標値および√Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））に基づきスケール係数を計算する。
【０００９】
この方法はまた、送信機が受信機の発生したステップアップ／ダウンデータを利用しそのステップアップ／ダウンデータと√(Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））とに基づきスケール係数を算出するようになった閉ループ方式にも適用できる。好ましくは、ステップアップ／ダウンデータは、受信機が送信機から受信した信号の干渉電力データ測定値と比較的低速で収集した受信信号品質データに少なくとも部分的に基づく信号対干渉比（ＳＩＲ）データ目標値とを組み合わせて発生する。データ速度の変動が生じた際にＳＩＲデータ目標値を直ちに調整するように、好ましくは、比較的低速で収集した受信信号品質データに基づく公称ＳＩＲデータ目標値に係数√（Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））を乗算してＳＩＲデータ目標値を算出する。
【００１０】
この発明はまた、ユーザデータをデータ速度Ｎ（ｔ）のマルチレート信号として処理し、データ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号を送信用にさらに高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換するようにした無線通信方式における送信機を提供する。この送信機の送信電力を、受信機での受信データの品質に基づき送信機電力にスケール係数を適用することにより比較的低速の基準で調整する。送信機は、ユーザデータ信号データ速度Ｎ（ｔ）をより高いデータ送信データ速度Ｍ（ｔ）に上げるデータ信号速度変換器と、受信データの品質に関係する受信機発生のデータに一部基づき送信電力スケール係数を算出するプロセッサとを含んでいる。このデータ信号データ速度変換器は、このプロセッサがＮ（ｔ）／Ｍ（ｔ）の関数として送信電力スケール係数を計算しユーザデータ信号におけるデータ速度または送信データ信号のデータ速度の変化がそのデータ速度変化に関連した受信データ品質に基づく調整の前に補償されるように、このプロセッサと結合してある。
【００１１】
好ましくは、データ信号データ速度変換器は、被選択データビットの繰返しによりビット当たりエネルギー対雑音スペクトル密度比が送信データ信号内で増加するように、データ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号をより高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換する。
【００１２】
この送信機は開ループ電力制御方式、すなわち、その送信機からの送信データを受信した受信機から、基準信号電力データ、干渉電力測定値データおよび比較的低速で収集した受信信号品質データに基づく信号対干渉比（ＳＩＲ）データ目標値を受信する開ループ電力制御方式の部分として構成できる。その場合、その送信機は、受信基準信号の電力を測定する信号測定装置と、受信基準信号の電力データおよびその受信基準信号電力測定値に基づき通信経路損失を算出する経路損失処理回路とを含む。その送信機のプロセッサは、経路損失計算値、受信した干渉電力測定値データ、ＳＩＲデータ目標値および√Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））に基づき送信電力のスケール係数を算出する。
【００１３】
また、この送信機は閉ループ電力制御システム、すなわち送信機からのデータを受ける受信機からステップアップ／ダウンデータを送信機が受信する閉ループ電力制御方式の部分として構成することもできる。その場合、送信機のプロセッサはそのステップアップ／ダウンデータと√（Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ））とに基づきスケール係数を算出する。
【００１４】
この発明はまた、ユーザデータを時間の関数であるデータ速度Ｎ（ｔ）の複数データ速度（多レート）信号として処理し、データ速度Ｎ（ｔ）の前記ユーザデータ信号を送信用のより高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換し、送信電力をステップアップ／ダウンデータに応じたスケール係数の適用により調整するようにした閉ループ送信電力制御方式を提供する。この方式は、データ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号を受信しステップアップ／ダウンデータを発生する受信機を含んでいる。好ましくは、この受信機は受信した送信データのデータ速度Ｍ（ｔ）を下げてデータ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号を発生する送信データ信号データ速度変換器と、ユーザデータ信号のデータ品質を測定するデータ品質測定装置と、ユーザデータ信号のデータ品質測定値に部分的に基づくステップアップ／ダウンデータを算出する回路装置とを有する。データ信号データ速度変換器は、その回路がＮ（ｔ）／Ｍ（ｔ）の関数としてステップアップ／ダウンデータを計算し、それによりユーザデータ信号のデータ速度の変化または送信データ信号のデータ速度の変化をその変化に関連したデータ品質ベースの調整の前に補償するようにその回路装置と関連動作する。
【００１５】
好ましくは、この方式は、選択されたデータビットを繰り返すことによりデータ速度Ｎ（ｔ）のユーザデータ信号をそれよりも高いデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号に変換し、それによりビット当たりエネルギー対雑音スペクトル密度比を送信データ信号において増大するようにするデータ信号データ速度変換器を有する送信機を含む。
【００１６】
好適な実施例においては、上記受信機はデータ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号とともに受信した干渉信号の電力を測定するための干渉測定装置を有する。上記データ品質測定装置は比較的低速度で集めた受信データ品質のデータに基づき公称ＳＩＲデータ目標値を出力する。この受信機の前記回路装置は、データ速度の変化が生じた際にＳＩＲデータ目標値を直ちに調整するように、信号送信機からの信号の干渉電力データ測定値と公称ＳＩＲデータ目標値および係数Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）の乗算により算出した信号対干渉比ＳＩＲデータ目標値との合成によりステップアップ／ダウンデータを計算する。
【００１７】
上記以外の目的および利点は次に述べる本発明の好適な実施例の説明から当業者には明かとなるであろう。
【００１８】
【好ましい実施の形態】
３ＧＰＰなどの無線方式の従来の電力制御方法はいわゆる内ループと外ループを利用している。その電力制御方式は、内ループが開ループであるか閉ループであるかによって開ループまたは閉ループと呼ばれている。いずれの形式の方式でも外ループは閉ループである。
【００１９】
「送信側」送受信局１０と「受信側」送受信局３０とを有する開ループ電力制御方式の関連する部分を図１に示す。局１０および３０はともに送受信局である。通常はその一方は基地局であり、他方はユーザ装置UEである。説明を明確にするため選ばれた構成要素のみを図示している。
【００２０】
送信局１０はユーザデータ信号を送信用にトランスポートするデータ線１２を有する送信機１１を含む。ユーザデータ信号はプロセッサ１５の出力１３からの送信電力スケール係数を適用することにより送信電力レベルを調整して所望の電力レベルに設定されている。ユーザデータは送信機１１のアンテナシステム１４から送信される。
【００２１】
送信データを含む無線信号２０は受信アンテナシステム３１経由で受信局３０に受信される。この受信アンテナシステムは、受信データの品質に影響する干渉無線信号２１をも受信する。受信局３０は、受信信号を受け干渉電力データ測定値を出力する干渉電力測定装置３２を含む。また、受信局３０は、受信信号を受けデータ品質信号を発生するデータ品質測定装置３４を有する。データ品質測定装置３４は処理装置３６に接続する。この処理装置３６は信号品質データを受け、その入力３７からのユーザが決める品質基準パラメータに基づき信号対干渉比（ＳＩＲ）データ目標値を計算する。
【００２２】
また、受信局３０は干渉電力測定装置３２とＳＩＲ目標値発生プロセッサ３８とに接続した送信機３８を有する。この受信側送受信局の送信機３８はユーザデータ、基準信号および基準信号の送信電力データ用のそれぞれの入力４０，４１および４２を有する。受信側送受信局３０はそのユーザデータと制御に関するデータおよび基準信号とを関連のアンテナシステム３９経由で送信する。
【００２３】
送信局１０は受信機１６とそれに接続したアンテナシステム３９とを有する。この送信局の受信機１６は受信局３０から送信されてきた無線周波数信号、すなわちその受信局３０のユーザデータ４４と受信局３０で発生した制御信号およびデータ４５とを含む無線周波数信号を受信する。
【００２４】
送信局のプロセッサ１５は送信局受信機１６と協働して送信電力のスケール係数を計算する。送信機１１は、経路損失計算回路１９に接続され受信基準信号電力を測定する装置１８を有する。
【００２５】
この送信電力スケール係数を計算するために、プロセッサ１５は、受信局のＳＩＲ目標値発生プロセッサ３６で発生されたＳＩＲデータ目標値用のＳＩＲ目標値データ入力２２、受信局の干渉電力測定装置３２で発生された干渉データ用の干渉電力データ入力２３および経路損失計算回路１９の出力である経路損失データ入力２４からデータを受ける。経路損失信号は、受信局３０から発生する基準信号送信電力データ用の基準信号送信電力データ入力２５からのデータと、送信機１１の基準信号電力測定装置１８の出力用の基準信号電力測定値入力２６からのデータとから経路損失計算回路１９が発生する。基準信号測定装置１８は送信局の受信機１６に接続され、受信局の送信機３８から入る基準信号の電力を測定する。好ましくは、経路損失計算回路１９は入力２５の既知の基準電力信号強度と入力２６の受信電力強度測定値との差に基づき経路損失を算定する。
【００２６】
干渉電力データ、基準信号電力データおよびＳＩＲ目標値の値を伝搬チャンネルおよび干渉の時間変化よりも十分低い速度で送信局１０に送る。この「内」ループはインターフェース測定値に依存するこのシステムの部分である。この方式は「開ループ」とみなすことができる。すなわち、この伝搬チャンネルの時間変動と同程度の速度でのアルゴリズムへの帰還はなく、また所要最小送信電力推算値の質の程度を示す干渉への帰還もないからである。所要送信電力レベルが急速に変化する場合は、この方式はその変化に応答して十分に高速にスケール係数を調整することはできない。
【００２７】
図１の開ループ電力制御方式の外ループについては、受信局３０において受信データの品質を測定装置３４で評価する。ディジタルデータの品質についての通常の測定基準はビット誤り率とブロック誤り率である。これら測定基準の計算には伝搬チャンネルおよび干渉の時間変化の期間より十分長い時間にわたり累積したデータが必要である。任意の測定基準について、その測定基準とＳＩＲ受信値との間に理論的な関係がある。測定基準を評価するに十分なデータが受信局に累積されると、プロセッサ３６においてそれを計算して所望の測定基準（所要のサービス品質を表す）と比較し、更新ずみのＳＩＲ目標値を発生する。更新されたＳＩＲ目標値は、送信機の内ループに適用すると測定基準測定値を所要の値に収斂させる値（理論値）である。最後にこの更新されたＳＩＲ目標値を受信側の送信機３８および送信側の受信機１６経由で送信機１１に送り、その内ループで用いる。ＳＩＲ目標値の更新の頻度は、電力制御された送信機へのシグナリングの頻度に対する品質の統計的限界および実際的限界の累算に必要な時間に左右される。
【００２８】
図２は送信局５０と閉ループ電力制御方式を用いる受信局７０とを含む通信方式を示す。
【００２９】
送信局５０は送信用のユーザデータ信号をトランスポートするデータ線５２を有する送信機５１を含む。ユーザデータ信号の電力レベルは、プロセッサ５５の出力５３からの送信電力スケール係数を与えることにより調整される所望のレベルとなっている。ユーザデータは送信機５１のアンテナシステム５４から送信される。
【００３０】
送信されてきたデータを含む無線周波数信号６０は受信アンテナシステム７１経由で受信局７０が受信する。この受信アンテナシステム７１は、受信データの品質に影響する干渉無線信号６１も受信する。受信局７０は受信信号を受ける干渉電力測定装置７２を含み、この測定装置７２がＳＩＲデータ測定値を出力する。受信局７０はさらに受信信号を受けるデータ品質測定装置７３を含み、この測定装置７３がデータ品質信号を発生する。データ品質測定装置７３はプロセッサ７４に接続され、このプロセッサ７４が信号品質データを受け、入力７５からのユーザ画定品質標準パラメータに基づき信号対干渉比（ＳＩＲ）目標値データを算出する。
【００３１】
好ましくは減算器から成る合成器７６は減算により装置７２からのＳＩＲデータ測定値とプロセッサ７４からのＳＩＲ目標値データ算出値とを比較し、ＳＩＲ誤差信号を出力する。合成器７６からのＳＩＲ誤差信号を処理回路７７に送り、それに基づき処理回路７７がステップアップ／ダウンコマンドを発生する。
【００３２】
受信局７０はさらにこの処理回路７７に接続した送信機７８を有する。受信局の送信機７８はユーザデータ用の入力８０を有する。受信局７０はそのユーザデータと制御に関連するデータとを関連のアンテナシステム７９から送信する。
【００３３】
送信局５０は受信機５６と受信アンテナシステム５７とを有する。送信局の受信機５６は、受信局のユーザデータ８４と受信局の発生した制御データ８５とを含む受信局７０からの無線信号を受信する。
【００３４】
送信局のスケール係数プロセッサ５５は送信局の受信機５６に接続した入力５８を有する。プロセッサ５５は入力５８から入るアップ/ダウンコマンド信号を受け、それに基づき送信電力スケール係数を計算する。
【００３５】
閉ループ電力制御方式の内ループに関しては、送信局の送信機５１が受信局７０の発生した高速の「ステップアップ」および「ステップダウン」コマンドに基づきその電力を設定する。受信局７０において、受信データのＳＩＲを測定装置７２が測定し、その測定値を合成器７６によりプロセッサ７４が発生したＳＩＲ目標値と比較する。ＳＩＲ目標値はデータがその値で受信された場合に所望のサービス品質をもたらす値(理論値)である。受信したＳＩＲ測定値がＳＩＲ目標値より小さい場合は、処理回路７７により「ステップダウン」コマンドを受信局の送信機７８および送信局の受信機５６経由で送信局の送信機５１に送り、そうでない場合は「ステップアップ」コマンドを送る。伝搬チャンネルおよび干渉の時間変化に実時間で応答する「ステップアップ」および「ステップダウン」コマンドの高速帰還があるので、この電力制御方式は「閉ループ」とみなすことができる。時間的に変化する干渉および伝搬により所要送信電力レベルが変化する場合は、この方式は速やかにそれに応答し、それにしたがって送信電力を調整する。
【００３６】
この閉ループ電力制御方式の外ループに関しては、受信データの品質を受信局７０の測定装置７３で評価する。ディジタルデータ品質の通常の測定基準はビット誤り率とブロック誤り率である。これら測定基準の計算には、時間変動を伴う伝搬チャンネルおよび干渉の周期より十分長い時間にわたり累積されたデータが必要である。与えられた任意の測定基準については、その測定基準と受信ＳＩＲと間に理論的な関係がある。測定基準を評価するに十分なデータが遠隔受信側受信機に累積されると、プロセッサ７４でそれを計算して所望の測定基準（所望のサービス品質を表す）と比較し、更新ずみのＳＩＲ目標値を発生する。更新ずみのＳＩＲ目標値は、受信アルゴリズムに適用された場合に測定基準を所望の値に収斂させる値（理論値）である。更新ずみのＳＩＲ目標値を内ループで用いて、送信局の電力スケール係数発生プロセッサ５５へのステップアップ／ダウンコマンドの方向を決め、送信機５１の電力を制御する。
【００３７】
図１および図２は単一データ速度のデータ伝送用の電力制御方式を示している。しかしながら、ディジタル通信方式では、データは与えられたビット速度および与えられたブロックサイズ、あるいは与えられたブロック当たりのビット数および与えられたブロックデータ速度でブロック単位に処理することができる。例えば３ＧＰＰ ＦＤＤシステムやＴＤＤシステムなどのこの種のシステムでは、その通信方式内では、与えられた時点に二つ以上のデータ速度が存在し得るのであり、そのようなデータ速度は時々刻々変動し得る。図３は開ループ電力制御方式の変形を示し、図４は可変データ速度を有する多データチャンネルを送受信する無線通信方式用の閉ループ電力制御方式の変形を示す。
【００３８】
多チャンネル可変データ速度データ伝送に適応するように図１の開ループ電力制御方式は図３に示すとおり送信局１０にアップコンバータ２７を備え、受信局３０にダウンコンバータ４７を備えている。
【００３９】
送信用のユーザデータをデータ速度Ｎ（ｔ）の信号に組み入れる。速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号を搬送する出力２８を有するデータアップコンバータ２７により、データ速度Ｎ（ｔ）のデータストリームをそれより高いデータ速度Ｍ（ｔ）のデータストリームに変換する。
【００４０】
受信局３０では、データ速度Ｍ（ｔ）のユーザデータ信号を受信し、変換器４７により元のデータ速度Ｎ（ｔ）にダウンコンバートする。干渉電力測定装置３２はデータ速度Ｍ（ｔ）で受信した信号の干渉電力を測定する。データ品質測定装置３４は変換器４７の下流でユーザデータ経路に接続され、そのデータをＮ（ｔ）にダウンコンバートした後にそのデータの品質を測定する。
【００４１】
多チャンネル可変データ速度データ伝送に適応するように、図２の閉ループ電力制御方式は、図４に示すとおり、送信局５０にアップコンバータ６７を備え、受信局７０にダウンコンバータ８７を備えるように変形する。送信用のユーザデータをデータ速度Ｎ（ｔ）の信号に組み入れる。データ速度Ｍ（ｔ）の送信データ信号を搬送する出力６８を有するデータアップコンバータ６７により、データ速度Ｎ（ｔ）のデータストリームをそれより高いデータ速度Ｍ（ｔ）のデータストリームに変換する。
【００４２】
受信局７０では、データ速度Ｍ（ｔ）のユーザデータ信号を変換器８７により元のデータ速度Ｎ（ｔ）にダウンコンバートする。干渉電力測定装置７２はデータ速度Ｍ（ｔ）で受信した信号の干渉電力を測定する。データ品質測定装置７３は変換器８７の下流でユーザデータ経路に接続され、そのデータをＮ（ｔ）にダウンコンバートしたのちのそのデータの品質を測定する。
【００４３】
これら二種類の多チャンネル可変データ速度方式の両方において、遠隔受信局の受信機３０，７０への送信用の送信機１１，５１に入力するユーザデータのデータ速度はＮ（ｔ）であり、その受信機から出力されるユーザデータのデータ速度も同じである。データ速度Ｎ（ｔ）は、共通ベアラ経由の送信のために多重化した互いに異なるデータチャンネルのいくつかのデータ速度の複合であり得る。このNが（ｔ）の関数であるということは、そのデータ速度が変動し得ること、すなわち時間の経過と共にまたはブロックごとに異なることを示している。この変動は、パケットサービスの場合に通常そうであるように、データチャンネルの付加や削除および現行のチャンネルにおける実際のデータ速度の変動などによるものである。
【００４４】
また、図３および図４に示す上記の両方式では、データ速度は送信データ経路においてＮ（ｔ）からＭ（ｔ）に変わり受信局においてＮ（ｔ）に戻される。データ速度Ｎ（ｔ）はユーザデータ速度であり、データ速度Ｍ（ｔ）は送信中のデータ速度であり、両者は互いにまったく独立している。
【００４５】
例えば３ＧＰＰ ＴＤＤ方式においては、Ｍ（ｔ）は与えられた数の時間スロットおよび与えられた拡散率の直交可変拡散率符号における１０msec.フレーム当たりのビット数である。Ｍが（ｔ）の関数であるということはそのデータ速度が時間の経過とともに変化し得ること、より詳しくいうと、フレームごとに異なることを示している。Ｍを変化させることは拡散率やフレーム当たりの使用物理チャンネル数などを変化させることと等価であり、Ｎを変化させることは一つ以上のトランスポートチャンネルにおけるデータ速度を変化させることと等価である。データ速度Ｍ（ｔ）は１０msecのフレーム当たりのNdata,jビットと等価であり、Ｎ（ｔ）はTFCjが有効な期間ｔにおいて１０msecフレーム当たり
NijはTrCHiとトランスポートフォーマットコンビネーションｊとのデータ速度整合前の無線フレームのビット数、
RMiは上位層からシグナリングされるTrCHiについての半静的伝送速度整合属性、
PLは物理的チャンネルの数を最小にするために加えるパンクの量を制限する値を有し、上位層からシグナリングされるパンク限界、
Ndatajはトランスポートフォーマットコンビネーションｊの無線フレームにおける符号化複合TrCHに利用可能なビットの総数、
TFi(j)はトランスポートフォーマットコンビネーションｊについてのTrCHiのトランスポートフォーマット、
TBは等価用語「MACPDU」のトランスポートブロックであって、L１とMACとの間で交換される基本データ単位として定義され、
TBSはトランスポートブロックセットであって、同一のトランスポートを用いて同一時刻に層L１とMACとの間で交換される１セットのトランスポートブロックとして定義され、
TrCHはトランスポートチャンネルであって、同等の層L1相互間のデータトランスポートのために物理層から層L2に提供されるチャンネルであり、エンテイテイが記されており（トランスポートチャンネルの互いに異なる種類は、物理層でのデータ転送の仕方と特徴、例えば専用物理チャンネルまたは共通物理チャンネル利用の別などにより定義する）、
TFはトランスポートフォーマットであって、トランスポートチャンネルでの送信時間間隔の期間中にトランスポートブロックセットのデリバリー用に層L1からMACに提供されるフォーマットとして定義され（このトランスポートフォーマットは二つの部分、すなわち動的部分と半静的部分から成る）、
TFCはトランスポートフォーマットコンビネーションであって、すべてのトランスポートチャンネルの、すなわち各トランスポートチャンネルからの一つのトランスポートフォーマットを含む現用トランスポートフォーマットの組み合わせとして定義され、
TFCSはトランスポートフォーマットコンビネーションセットであって、トランスポートフォーマットコンビネーションの一つのセットとして定義され、
MACはメディアムアクセスコントロールであって、論理チャンネルでの非確認データ転送サービスとトランスポートチャンネルへのアクセスを与える無線インターフェース層L2のサブレイヤーであり、
PDUはプロトコルデータユニットであって、（N）−プロトコル層に特定され、（N）-プロトコル制御情報と（N）−ユーザデータとからなるデータの単位である。
【００４６】
データ速度Ｎ（ｔ）からデータ速度Ｍ（ｔ）への変換は送信局１０，５０のコンバータ２６，６７で行なわれ、これは係数Ｍ（ｔ）／Ｎ（ｔ）によるアップコンバージョンである。データ速度Ｍ（ｔ）からデータ速度Ｎ（ｔ）への変換は受信局３０，７０のコンバータ４７，８７で行なわれ、これは係数Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）によるダウンコンバージョンである。
【００４７】
図３および図４に示す方式では、データ速度Ｍ（ｔ）をデータ速度Ｎ（ｔ）よりも高いものとしてある。これは意図的な表示である。この発明が緩和しようとするデータ速度アップコンバージョンの不都合な効果は後述の送信機における繰り返しによるデータ速度のアップコンバージョンの場合にのみ生じる。この効果はＮ（ｔ）＝Ｍ（ｔ）では起きず、Ｎ（ｔ）＞Ｍ（ｔ）の場合はその効果は異なっていてこの発明の主題ではない。
【００４８】
データ速度のアップコンバージョンは、繰り返し、すなわち速度Nのブロックの選ばれたビットを速度Ｍのブロックと同じビット数になるまで繰り返すことによって行なわれ、繰り返しによるダウンコンバージョンは受信繰返し「ソフト」ビットの数値的合成により行なう。繰り返しによるアップコンバージョンの例を図５に示しており、同図においてBiはデータ速度を６ビット／ブロックから８ビット／ブロックに増加する場合についての入力シーケンスにおけるi番目の「ハード」ビット、すなわち±１、である。この例では、２個のビット、２と５、が繰り返されてブロックのサイズを６から８に変えている。図６はｂi+njは「ソフト」ビット、すなわち、８個の「ソフト」ビットから成る入力でのダウンコンバージョンプロセスにおいて受信機における時刻ｊでの送信ビットBiと雑音成分ｎｊとの和のディジタルサンプルを示している。受信された「ソフト」ビット２と３は数値的に加算されて元のビット２と３のスケーリングされたものを構成し、同様に受信された「ソフト」ビット６と７も数値的に加算されて元のビット５のスケーリングされたものを構成している。
【００４９】
この例で用いた特定の繰返しビットは繰り返しビットの均一な分布を表し、これはインターリーバとの関係において３ＧＰＰ方式で用いられる特定のスキームである。しかしながら、繰り返しのためのビットの選択は本発明に深く関係するものではない。
【００５０】
データ速度変換の上記の方法は３ＧＰＰ ＴＤＤ方式およびＦＤＤ方式で用いられる繰り返し機能を用いる、所謂「データ速度整合」の一要素である。これは、ダミービット（例えば２ビット）を送信してデータ速度を変更する単純な方法と比べて、元の短いブロックと送信される長いブロックとのエネルギーの差を信号品質の改善のために使えるという利点を有する。すなわち、この例では受信したビット２と５のエネルギー対ビット雑音スペクトル密度比（Eb/No）は他の受信したビットの２倍である。従って、ビットの繰り返しではなく２個のダミービットを送信する品質基準を持つものに比べると受信データのビット誤り率およびブロック誤り率の全体的な改善が得られる。６単位のエネルギーだけで十分なデータの伝送に８単位のエネルギーを使うのはもちろんである。その結果、意図しないものの結果的に増大した送信エネルギーの効果と受信データ品質の改善効果がある。これらの改善効果の達成をこの発明は意図するものである。
【００５１】
可変マルチデータ速度データの図３および図４に示す開ループおよび閉ループ電力制御方式は単一速度データについての図１および図２のものと実質的に同じである。図３および図４は３ＧＰＰ ＴＤＤ通信方式についての開ループおよび閉ループ電力制御方式を示す。しかしながら、これら開ループおよび閉ループ電力制御方式は可変マルチレートデータについてのデータ速度変化の効果を対象とするに際しては最適ではない。
【００５２】
安定状態においてＮ（ｔ）がＭ（ｔ）に等しくフェ―ディングを伴うチャンネルの変動または可変干渉を無視する図３の開ループ方式では、ＳＩＲ目標値は所望のデータ品質をもたらす静止点に落ち着く。この状態は図１の単一データ速度の例と等価である。しかしながら、マルチチャンネル可変データ速度方式では、ｔ、NまたはMが変化する場合がある。上述のとおり、データの品質基準測定値の改善を得るには、実際に必要なエネルギーより多くのエネルギーを送信する。比較的低いデータ速度で動作する外ループは結局改善された信号品質を検出し、次ぎに内ループについてのＳＩＲ目標値を下げて送信機電力を下げることにより、高すぎる信号品質として認識されるものを補償する。一方、送信機１１はデータ（所要品質で受信されるべきデータ）を送信するのに実際に必要なエネルギーより大きいエネルギーを用いている。開ループ電力制御の送信局が電池駆動の移動装置である場合（３ＧＰＰ方式の場合）、不必要な電池電力が消費されてしまう。
【００５３】
可変マルチデータ速度データ用の開ループ電力制御にこの発明を適用した場合を、対応の構成要素を図３と同じ参照数字で示す図７に示す。図７に示すとおり、送信局の変換器２７はスケール係数発生プロセッサ１５に接続した追加の入力２９を有する。この変換器は送信電力スケール係数の計算における係数としてその入力２９経由でプロセッサ１５に√(Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）)と等価の信号を供給する。従って、修正ずみのスケール係数を送信データに適用する際には、Ｎ（ｔ）またはＭ（ｔ）のデータ速度変化を直ちに補償するように送信電力を
Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）
の係数で調整する。
【００５４】
この修正ずみのスケール係数を、式１から導かれる送信電力設定用の慣用のスケール係数と同様に適用する。
【００５５】
【式１】
ＰＴＳ=ＳＩＲＴＡＲＧＥＴ＋ＩＲＳ＋α（Ｌ−Ｌ０）＋Ｌ０＋ 定数
ここで加法項はｄBで表される乗算係数である。実際にはスケール係数を発生する際に用いられる付加係数は上式の他の項となり、上式は式２のようになる。
【００５６】
【式２】
ＰＴＳ=ＳＩＲＴＡＲＧＥＴ＋ＩＲＳ＋α（Ｌ−Ｌ０）＋Ｌ０＋ 定数＋Ｎ（ｔ）／Ｍ（ｔ）
ここで、
PTSは送信局の送信電力レベル（ｄB）であり、
ＳＩＲTARGETは受信局で定まり、
IRSは受信局での干渉電力レベルの測定値であり、
Lは経路損失が推算された直近の時間スロットについての経路損失推算値（ｄB）であり、
L0は経路損失の長期間平均値（ｄB）であって、経路損失推算値Lの動作中平均値であり、
定数は修正項であり（この定数はアップリンク利得とダウンリンク利得との差を補償するなどの目的で、アップリンクチャンネルとダウンリンクチャンネルの差を修正するものである。さらに、この定数は、実際の送信電力ではなく受信局の送信電力基準レベルでの送信が行なわれた場合にそれを修正するものである）、
αは経路損失推算値の品質の目安である重み付け値であって、好ましくは最後の経路損失推算の時間スロットと送信局により送信された通信信号の最初の時間スロットとの間の時間スロットの数に基づいており、０と１の間の値を有し（一般に、時間スロット相互間の時間差が小さい場合は、直近の経路損失推算値はかなり正確であり、αは１に近い値に設定される。それに対して、その時間差が大きいときは経路損失推算値は正確でなく、経路損失のより良い推算値には長期間の平均経路損失測定が望ましい。従って、αは１により近い値に設定される。式３および式４はαを決定するための式である。
【式３】
α＝１−（Ｄ−１）／（Ｄｍａｘ−１）
【式４】
α＝ｍａｘ｛１−（Ｄ−１）／（Ｄｍａｘ−ａｌｌｏｗｅｄ−１），０｝
ここでDは最終経路損失推算値の時間スロットと送信されてきた通信信号の最初の時間スロットとの間にある時間スロットの数であって、時間スロット遅延と呼ばれている。この遅延が時間スロット１個分であれば、αは１である。Dmaxはあり得る遅延の最大値である。１５個の時間スロットを有するフレームの通常の値は７である。遅延がDmaxであれば、αは０である。Dmax-allowedは開ループ電力制御を用いるための最大許容時間スロット遅延である。遅延がDmax-allowedを超えると開ループ電力制御はα＝０に設定することによりオフ状態になる）。
【００５７】
データ速度Ｎ（ｔ）とＭ（ｔ）とは時々刻々変動するので、図７に示すこの発明の方式は、データ速度の変化を補償するための外ループにより定まる修正ずみのＳＩＲ目標値を待つのではなく、所要の電力の変化を補償する。このようにして、開ループ電力制御のためにこの発明はデータ速度の変動により過剰な電力で送信信号が送信される時間を実質的に除去する。
【００５８】
フェ―ディングを伴うチャンネルの変動或いは可変の干渉を無視し、安定状態においてＮ（ｔ）がＭ（ｔ）に等しい図４の閉ループ方式に関しては、ＳＩＲ目標値は所望のデータ品質をもたらす静止点に置かれる。これは図２の単一データ速度の方式と等価である。しかしながら、可変マルチデータ速度では、ある時刻ｔにおいてＮやＭは変動する。上述のとおり、これはデータ品質基準測定値に改善をもたらすが、実際に必要なエネルギーより大きなエネルギーによる送信を要する。しかし、繰り返されるビットごとのEb／No(またはＳＩＲ)における余計なものを増加させるダウンコンバージョンの前にＳＩＲの測定が行なわれるので、ＳＩＲ測定値はＮおよびＭの変化によって変化することはない。外ループは短期的には比較的低速で動作するので、送信機に返送される電力制御コマンドはもはや正確ではない。しかし、外ループは改善ずみの信号品質を検出して、高すぎる信号品質と認識されるものの補償のために内ループ用に低いＳＩＲ目標値を算出する。その場合は、この低すぎるＳＩＲ目標値はステップアップ／ダウン判定を下方にバイアスし、送信機電力を減少させる。その結果、受信機における信号品質は所要値以下になる。したがって、外ループは劣化した信号品質により高いＳＩＲ目標値で応答し、安定状態ではこの方式は正しい電力レベルに収斂する。その状態に達するまで受信信号は劣化状態に留まる。
【００５９】
対応の構成要素には図４と同じ参照数字を付けて示した図８は、可変マルチレートデータ用の閉ループ電力制御方式にこの発明を適用した例を示している。送信局５０の送信機５１において、変換器６７はスケール係数発生プロセッサ５５に接続した追加の入力６９を有する。この変換器は、出力５３経由でプロセッサ５５から出力されるスケール係数が、図７の開ループ方式に関連して述べたとおりＮ（ｔ）/Ｍ（ｔ）の関数になるように、√(Ｎ（ｔ）/Ｍ（ｔ））と等価な信号を出力する。
【００６０】
受信機においては、変換器８７が好ましくは乗算器で構成した合成器８８にＮ（ｔ）/Ｍ（ｔ）と等価な信号を出力する。ＳＩＲ目標値プロセッサ７４の出力は合成器８８に入力する。合成器８８は変換器８７からの速度変更データとプロセッサ７４からのＳＩＲ目標値データを合成し、合成器７６に調整ずみのＳＩＲ目標値を出力する。
【００６１】
この構成によりプロセッサ７４は公称ＳＩＲ目標値を出力する。信号品質測定値で定まる公称ＳＩＲ目標値に係数Ｎ（ｔ）/Ｍ（ｔ）を適用することにより、データ速度変動に起因する受信電力変動の補償または調整のための高速応答を行う。
【００６２】
データ速度Ｎ（ｔ）およびＭ（ｔ）は随時変化するので、図８の方式は、データ速度の変化の外ループによる補償を待つのではなく、送信機での所要電力の変化および受信機での所期信号強度の変化を速やかに補償する。このようにして、図８の閉ル−プ電力制御方式において、データ速度変化のために受信信号許容品質以下の品質で受信信号が受信される時間を短くする。
【００６３】
送信側送受信局および受信側送受信局内で種々の構成要素を互いに別々のものとして上に説明してきたが、多様な構成要素の組合せが可能であることは当業者には明らかであろう。例えば、図８の方式における合成器８８はプロセッサ７４と同一のプロセッサとして具体化できる。上記以外のこの発明の改変および変形は当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一データ速度無線通信用の従来技術による開ループ電力制御方式の概略図。
【図２】単一データ速度無線通信用の従来技術による閉ループ電力制御方式の概略図。
【図３】可変多データ速度無線通信用の従来技術による開ループ電力制御方式の概略図。
【図４】可変多データ速度無線通信用の従来技術による閉ループ電力制御方式の概略図。
【図５】繰り返しを用いるブロック当たり６ビットから８ビットへのデータ速度アップコンバージョンのブロック図。
【図６】ブロック当たり８ビットから６ビットへのデータ速度ダウンコンバージョンのブロック図。
【図７】この発明による可変多データ速度無線通信用の高速適応開ループ電力制御方式の概略図。
【図８】この発明による可変多データ速度無線通信用の高速適応閉ループ電力制御方式の概略図。
【符号の説明】
１０ 開ループ電力制御送信局
５０ 閉ループ電力制御送信局
３０，７０ 受信局
１６，５６ 受信機
３８，７８ 送信機
１４，１７，３１，３９，５４，５７、７１，７９ アンテナシステム
１５，５５ 送信電力スケール係数計算装置
１８ 基準信号電力測定装置
１９ 経路損失計算装置
２７，６７ ステップアップコンバージョン器
４７，８７ ステップダウンコンバージョン器
３２ 干渉電力測定装置
３４，７３ データ品質測定装置
３６、７４ ＳＩＲ目標値計算装置
４０ ユーザデータ線
７４ 公称ＳＩＲ目標値計算装置
７６，８８ 合成器
Claims (17)
- ユーザデータが第１データ信号速度の可変速度信号として処理される無線通信システムにおいて送信電力を制御する方法であって、前記第１データ信号速度の前記ユーザデータ信号を第１データ信号速度より速い第２データ信号速度の伝送データ信号に送信の際に送信局の送信器によって変換し、前記送信電力を前記送信データの受信局の受信機における受信データ品質に基づき送信器スケール係数を適用することによって調節する送信電力制御方法において、
前記複数のチャネルにおける前記データ速度または前記送信データのデータ速度の変動をそのデータ速度変動に伴う前記受信データ品質ベースの調節に先立って補償するように前記送信機のスケール係数を前記第１及び第２データ信号速度両方の関数として算定する過程
を含むことを特徴とする送信電力制御方法。 - 送信機電力を開ループ系で制御し、その送信局が、
前記受信局から基準信号、基準信号電力データ、干渉電力測定値データおよび収集した受信信号品質データに基づく信号対干渉比（ＳＩＲ）データによるＳＩＲ目標値を受け、
受信した基準信号電力を算定するように前記基準信号を測定し、
前記受信した基準信号電力のデータおよび前記算定した基準信号電力に基づき経路損失を算出し、
前記算出した経路損失、前記受信した干渉電力測定値データ、前記ＳＩＲ目標値データおよび前記第１及び第２データ信号速度に基づき前記スケール係数を算出することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記送信機が前記受信局の生ずるステップアップ／ダウンコマンドを用いるとともに、前記ステップアップ／ダウンコマンドおよび前記第１及び第２データ信号速度に基づき前記スケール係数を算出する閉ループ系により送信電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記ステップアップ／ダウンコマンドを、前記送信機から受けた信号の干渉電力測定値データと、収集した受信信号品質に基づく信号対干渉比（ＳＩＲ）データ目標値とを前記受信局が合成して生ずることを特徴とする請求項３に記載の方法。
- 前記ＳＩＲデータ目標値を、データ速度の変動の発生の際にその目標値の調整が可能になるように、収集した受信信号品質データに基づくＳＩＲデータ公称目標値に速度変化係数を乗算することによって算出することを特徴とする請求項４に記載の方法。
- 前記第１データ信号速度のユーザデータ信号を、ビットあたりエネルギー対雑音スペクトラム密度比が前記送信データ信号において増加するように、被選択データビットの繰返しにより第２データ信号速度の伝送データ信号に変換することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも一つのチャネルが時間の経過とともに変動するデータ速度を有し、複数の互いに独立のデータ速度のユーザデータのチャネルを処理し、選択されたユーザデータのチャネルを選択されたチャネルの複数のデータ速度の関数である第１データ信号速度の信号に合成する無線通信システムのための送信機であって、前記第１データ信号速度の合成ずみのマルチチャネル信号を第２データ信号速度の送信データ信号に変換し、前記送信電力を送信データの受信局の受信機における受信データ品質に基づき送信電力にスケール係数を適用して調節するとともに、合成ずみの複数チャネルの信号を第１データ信号速度からより高い第２データ信号速度に上げるデータ信号データ速度変換器と受信データの品質に関連する受信局により発生するデータに基づき送信電力スケール係数を算出するプロセッサとを含む送信機において、
前記データ信号データ速度変換器が、前記送信電力スケール係数を前記第１及び第２データ信号速度の関数として前記プロセッサが算出するようにそのプロセッサと関連づけられており、それによって、前記合成されたチャネルにおけるデータ速度または前記送信データ信号のデータ速度の変動をそれらデータ速度変動に伴う受信局のデータ品質ベースの調節に先立って実時間送信と関連づけて補償する
ことを特徴とする送信機。 - 開ループ系、すなわち送信局が前記送信データの受信局から基準信号、基準信号電力データ、干渉電力測定値データおよび収集した受信信号品質データに基づく信号対干渉比（ＳＩＲ）データによるＳＩＲ目標値を受け、前記送信局が
受信した基準信号電力を測定する信号測定装置と、
前記受信した基準信号電力のデータおよび前記算定した受信基準信号電力に基づき経路損失を算出する経路損失プロセッサ回路と、
前記算出した経路損失、前記受信した干渉電力測定値データ、前記ＳＩＲ目標値データおよび前記第１及び第２データ信号速度に基づき前記送信電力スケール係数を算出するプロセッサと
をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の送信機。 - 前記送信局が前記送信データの受信局からステップアップ／ダウンコマンドを受け、前記プロセッサが前記ステップアップ／ダウンコマンドおよび前記第１及び第２データ信号速度に基づき前記送信電力スケール係数を算出する閉ループ電力制御系を有することを特徴とする請求項７に記載の送信機。
- 前記データ信号データ速度変換器が、前記第１データ信号速度の前記合成したマルチチャネル信号を、ビットあたりエネルギー対雑音スペクトラム密度比が前記送信データ信号において増加するように、被選択データビットの繰返しにより前記第２データ信号速度の送信データ信号に変換することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の送信機。
- 前記受信局としての無線ネットワークの基地局と通信する請求項７乃至１０のいずれかに記載の送信機を備えたことを特徴とするユーザ装置。
- 前記受信局としてのユーザ装置と通信する請求項７乃至１０のいずれかに記載の送信機を備えたことを特徴とする無線ネットワークの基地局。
- 少なくとも一つが時間の経過とともに変動する複数の互いに独立のデータ速度のユーザデータのチャネルを送信に備えて合成される複数のチャネルの複数のデータ速度の関数である第１データ信号速度の信号に合成する無線通信システムにおいて送信電力を制御する方法であって、前記第１データ信号速度の合成ずみのマルチチャネル信号を前記第１データ信号速度よりも速い第２データ信号速度の送信データ信号に送信機により変換し、前記送信電力を送信データの受信機における受信データ品質に基づき調節する送信電力制御方法において、
前記複数のチャネルにおける前記データ速度または前記送信データのデータ速度の変動をそのデータ速度変動に伴う前記受信データ品質ベースの調節に先立って補償するように前記送信機のスケール係数を前記第１及び第２データ信号速度の関数として算定する過程
を含むことを特徴とする送信電力制御方法。 - 前記第１データ信号速度の前記合成したマルチチャネル信号を、ビットあたりエネルギー対雑音スペクトラム密度比が前記送信データ信号において増加するように、被選択データビットの繰返しにより前記第２データ信号速度の送信データ信号に変換する請求項１３記載の方法。
- 時間の関数である第１データ信号速度を有する可変速度信号としてユーザデータ信号をデータ処理し、前記第１データ信号速度のユーザデータ信号を前記第１データ信号速度より速い第２データ信号速度の送信データ信号に送信のために変換し、送信局の送信機の前記送信電力を受信データの収集した品質に基づき前記送信したデータの受信局が発生したステップアップ／ダウンコマンドに応じてスケール係数を適用して調節する閉ループ系により制御する無線通信システムにおける送信電力制御方法において、
前記ユーザデータ信号のデータ速度または前記送信データ信号の前記データ速度の変動をそのデータ速度変動に伴う前記データ品質ベースの調節に先立って補償するようにステップアップ／ダウンコマンドを前記第１及び第２データ信号速度の関数として算定する過程
を含むことを特徴とする送信電力制御方法。 - 前記ステップアップ／ダウンデータを、前記送信機から受けた信号の干渉電力測定値データと、収集した受信信号品質データに基づく信号対干渉比（ＳＩＲ）データ目標値、すなわちデータ速度の変動の発生の際にその目標値の調整が可能になるように収集した受信信号品質データに基づくＳＩＲデータ公称目標値に速度係数を乗算することによって算出したＳＩＲデータ目標値との前記受信局による合成により生ずる請求項１５記載の方法。
- 前記第１データ信号速度の前記ユーザデータ信号を、ビットあたりエネルギー対雑音スペクトラム密度比が前記送信データ信号において増加するように、被選択データビットの繰返しにより前記第２データ信号速度の送信データ信号に変換すし、前記送信機スケール係数が受信したセットアップ／ダウンコマンド並びに前記第１及び第２データ信号速度に基づき計算されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の方法。
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