JP4705195B2 - 調整されていない周波数ホッピングシステムにおける自動パワーコントロール - Google Patents

Description

本発明は周波数ホッピング（ＦＨ）スペクトル拡散技術を用いる無線システムに関する。より詳細には、本発明は、いくつかの調整されておらず非同期のＦＨシステムが同じ領域をカバーする無線システムで使用される、パワーコントロール技術に関する。

過去の数十年において、無線及び超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）技術の進歩は、市場のアプリケーションにおける無線通信の広範な使用を促進してきた。移動体無線機のような携帯型装置は、今や許容できる価格、サイズ及び消費電力特性で製造され得る。

現在、無線技術は主に音声通信（例えば、ハンドヘルド無線機に関して）に関心が集まっているが、この分野は近い将来にはおそらく他のタイプの移動型装置及び固定型装置への及びそれらからの大きな情報フローを提供するように拡大するであろう。より詳細には、更なる技術の進歩は、多くの装置に容易に組み込める非常に低価格の無線機器を提供するであろう。これは現在使用されているケーブルの数を減少させる。例えば、無線通信は、マスター装置とその周辺機器それぞれとの接続に使用されるケーブルの数をなくすか減少させることができる。

上述の無線通信は、高いデータレートの伝送を可能とするためには、十分な容量の認可されていない帯域を必要とする。好ましい帯域は、世界的に利用可能な２．４ＧＨｚの工業、科学、医療（ＩＳＭ）帯域である。

異なった無線ネットワークが調整無しに同じ無線媒体を共有できるようにするために、通常は信号拡散が利用される。実際、米国においてＦＣＣは、２．４ＧＨｚで動作する無線機器に送信パワーが０ｄＢｍを越えるときには、何らかの拡散形式を適用することを要求している。拡散は、直接シーケンス・スペクトル拡散の適用によるシンボル・レベル、あるいは周波数ホッピング（ＦＨ）スペクトル拡散の適用によるチャネル・レベルのいずれかにできる。後者は、コスト効果のある無線機の使用がより容易となるので、上述の無線アプリケーションに向いている。

無線リンクの範囲は一般に、受信機の受信感度に関連する送信機の送信パワーによって決定される。なお、その受信感度は許容し得る受信がちょうど可能となる受信した信号レベルである。受信感度は通常、受信機内の雑音特性によって決定され、この雑音特性は帯域幅及び許容し得る供給電流に依存する。一般に、無線機の受信感度は製造時に固定されている。対照的に、送信（ＴＸ）パワーは通常可変である。ハードウェアと電源の制限を別にすると、最大ＴＸパワーは政府の条例によって制限される。２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域のような認可されていない帯域においても、最大ＴＸパワーは１Ｗに制限される。しかしながら、上述のアプリケーションのタイプでは、ＴＸパワーをその最大値に固定する必要はない。むしろ、ＴＸパワーは、受信機が許容し得るリンク品質のためにちょうど十分なだけの信号パワーを受信できるような値まで落とされる。必要なだけのレベルまでＴＸパワーを減少させると、消費電力が減り、これにより電池寿命が延びるだけでなく干渉も減少する。多くの調整されてない無線ネットワークが同じ媒体を共有する場合には、干渉の減少は特に重要である。

ＴＸパワーは、許容し得るリンク品質を維持するために、許容し得る最小値に常に制御されるべきである。上述のアプリケーションのタイプでは、通信している無線ユニットはピア・ユニットであり、各々が自身のＴＸパワーをできるだけ減少しようとする。これは受信機が受信状態に応じて送信機にそのＴＸパワーを増加あるいは減少するよう通知する、閉ループ型のパワー・コントロール・アルゴリズムとなる。このような自動パワー・コントロール方式は、G.H.Flammerによる１９９５年１１月７日に発行された米国特許番号５４６５３９８号（パケット通信の自動パワー・レベル・コントロール）に記載されている。この特許は、送信機のＴＸパワーが受信機の受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）に基づいて調整される手順について記載している。記載された従来の技術によれば、パワー・コントロールは、正しく受信されたパケットの最も低いＲＳＳＩ値が基準値として使用される点で相対的である。ここで「正しく」というのは、ペイロード・データを含むパケット全体がエラー無しに受信されたことを意味する。高いＲＳＳＩ値で（正しく）受信されたこれらのパケットについて、高いＲＳＳＩレベルと基準値との差分が求められて送信機に通信され、送信機はそのＴＸパワーを減少できる。正しく受信されなかったパケットはより高いＴＸパワーで再送信される。

この方式の問題は、範囲と干渉とを区別しないことである。パケットを正しく受信できないことは、信号レベルが低すぎたか、あるいは干渉レベルが高すぎたかのいずれかに起因すると考えられる。これは特に、多くの調整されてない無線システムが同じ領域をカバーし、これらのシステムが互いに干渉してパケットが異なった無線送信間の衝突で失われるという状況では正しい。Flammerによって記載されたような自動パワー・コントロール・ストラテジーをこのような状況で採用すると、全ての無線ユニットはそれらのパワーを増大するであろうが、これはカバー・エリアとそれに従った相互干渉の数を増大するので状況をより悪化させるだけであろう。無線ユニットの動作が調整されておらず、無線ユニットが互いに独立して動作する、ＩＳＭ帯域のような認可されていない帯域では、干渉に基づいたパワー・コントロール・ストラテジーは最も大きいＴＸパワーを有するシステムが不公平に支配してしまう結果となるであろう。

付加的問題はＦＨシステムにおけるバースト型干渉状態に関連し、異なったシステムがスペクトルの間で調整されてないホップをするとき、偶然に、それらが同じホップ周波数を同時に使用しようとするときだけ干渉が発生する。システムがパケット・レートでホップする場合、パケットの正しい受信に基づいてパワーを調整するのはそれほど安定していない。

上述及び他の目的は、送信無線ユニットから受信無線ユニットへパケットを送信し、各パケットが受信する無線ユニットを指定するアドレスを含む、送信パワー・コントロール方法及び周波数ホッピング無線システムで使用する装置によって達成される。本発明の一態様によれば、それぞれのパケットの他の部分が正しく受信されたかどうかに関らず、受信無線ユニットでアドレスが正しく受信されたパケットの受信信号強度が測定され、受信信号強度の測定値から平均信号強度値が生成される。平均信号強度値と受信無線ユニットに関する目標値との数学的差分が求められ、受信無線ユニットから送信無線ユニットへのパワー・コントロール・メッセージを送信するかどうかの決定の基準として使用される。

本発明の別の態様では、受信無線ユニットから送信無線ユニットへのパワー・コントロール・メッセージを送信するかどうかの決定の基準としての数学的差分の使用は、数学的差分が第１の決定境界値より大きいか第２の決定境界値未満であるときに、受信無線ユニットから送信無線ユニットへのパワー・コントロール・メッセージを送信することを含む。

本発明のまた別の態様では、パワー・コントロール・メッセージは数学的差分を含んでいてもよい。

本発明の更に別の態様では、送信無線ユニットでパワー・コントロール・メッセージが受信され、その送信パワー・レベル・ユニットが数学的差分に基づいた量だけ調整される。

本発明のまた別の態様では、送信無線ユニットで送信パワー・レベルを数学的差分に基づいた量だけ調整することは、数学的差分に基づいた量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最大送信パワー・レベルを越えることを生じさせるかどうかを決定することを含んでいる。数学的差分に基づいた量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最大送信パワー・レベルを越えることを生じさせる場合、送信無線ユニットにおける送信パワー・レベルは、予め決められた最大送信パワー・レベルと最大でも同じ値になるように調整される。

本発明の更に別の態様では、送信無線ユニットが予め決められた最大ＴＸパワー・レベルであるとき、最大送信パワー・レベルに達したことを通知する制御メッセージが送信無線ユニットから受信無線ユニットへ送信される。

本発明のまた別の態様では、受信無線ユニットは、送信無線ユニットから受信無線ユニットへの最大送信パワー・レベルに達したことを通知する制御メッセージに、送信無線ユニットにその送信パワー・レベルを更に増大するよう指示するパワー・コントロール・メッセージをこれ以上送信しないことで応じる。

本発明の更に別の態様では、送信無線ユニットで送信パワー・レベルを数学的差分に基づいた量だけ調整することは、数学的差分に基づいた量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最小送信パワー・レベル未満となることを生じさせるかどうかを決定することを含んでいる。数学的差分に基づいた量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最小送信パワー・レベル未満となることを生じさせる場合、送信無線ユニットにおける送信パワー・レベルは、予め決められた最小送信パワー・レベルと最小でも同じ値になるように調整される。

本発明のまた別の態様では、送信無線ユニットが予め決められた最小ＴＸパワー・レベルであるとき、最小送信パワー・レベルに達したことを通知する制御メッセージが送信無線ユニットから受信無線ユニットへ送信される。

本発明の更に別の態様では、受信無線ユニットは、送信無線ユニットから受信無線ユニットへの最小送信パワー・レベルに達したことを通知する制御メッセージに、送信無線ユニットにその送信パワー・レベルを更に減少するよう指示するパワー・コントロール・メッセージをこれ以上送信しないことで応じる。

本発明のまた別の態様では、受信無線ユニットに関する目標値は、受信機の感度のみに基づく、あるいは実施での損失及び他の不正確さを考慮するように調整される。

本発明の更に別の態様では、受信信号強度の測定値からの平均信号強度値の生成は、少なくとも２つの周波数ホップに渡る一定期間について受信信号強度の測定値から信号強度値を平均化することを含んでいてもよい。

本発明のまた別の態様では、パワー・コントロール・メッセージは、受信無線ユニットと送信無線ユニットの間に確立された制御チャネルで送信される。代わりに、パワー・コントロール・メッセージが、受信無線ユニットから送信無線ユニットへ送信される返送パケットに含まれていてもよい。

本発明の更に別の態様では、受信無線ユニットから送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信するのに、最大許容送信パワー・レベルが常に使用される。代わりに、受信無線ユニットから送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信するのに、第１の送信パワー・レベルが最初は使用される。そしてパワー・コントロール・メッセージの送信パワー・レベルは、受信無線ユニットでの受信信号強度が予め決められた許容レベルに達するまで、第１の送信パワー・レベルから連続的により高いレベルに徐々に増大される。

高い送信パワー・レベルを用いる４つの無線ユニットに係る干渉のシナリオを示す図である。 低い送信パワー・レベルを用いる４つの無線ユニットに係る干渉のシナリオを示す図である。 本発明の一態様によるパワー・コントロール・ループを維持するための、送信機及び受信機ユニットの回路を示すブロック図である。 本発明の一態様による受信無線ユニットで行われるパワー・コントロール手順のフローチャートである。 本発明の一態様による送信無線ユニットで行われるパワー・コントロール手順のフローチャートである。

以下、本発明の様々な特徴を、同様な構成要素を同じ参照符号で示した添付図面を参照して説明する。図１は、互いに近くで動作している２つの独立した周波数ホッピング（ＦＨ）無線リンク１０１、１０３を示している。このようなリンクを使用する代表的システムは、１９９７年９月１７日に出願された米国特許出願番号０８／９３２９１１(Haartsen)、及び１９９７年９月１７日に出願された米国特許出願番号０８／９３２２４４(Haartsen)に記載されており、参照によりこれらの開示内容全部を本明細書に組み込む。各無線ユニットのカバレージエリアは破線で示されている。ユニットＡ及びＢは一つのＦＨ方式に従って通信し、ユニットＣ及びＤは別のＦＨ方式に従って通信する。２つの無線リンク１０１、１０３は調整されておらず同じホップチャネルを使用することがある。様々なユニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ間の相対距離に応じて、一方あるいは両方の送信が該当することがある。図１に示した場合では、カバレージエリアは衝突が実際に発生するような状態である。ユニットＣ及びＤはユニットＡ及びＢのカバレージ範囲の中にあり、その逆も同様である。そのため、Ａ及びＢはＣ及びＤと干渉し、その逆も同様である。

図２は、無線ユニットのＴＸパワーが減少され、図に破線で示したカバレージエリアが小さくなった場合を表している。この場合、２つのシステムの信号強度は、互いの目的とする受信信号を妨害するのには不十分であり、２つのリンクが同じホップチャネルを同時に使用する場合においても衝突は発生しない。この概念は、十分に離れておりそのため目的とする信号を妨害するのに相互干渉が弱すぎる地理的位置でチャネルが再利用される、セルラ・システムで概して使用される。

図１及び２から、ＴＸパワーは常にできるだけ低く設定すべきであることが明らかである。なぜなら、これは全体の容量（再利用ゲイン）を増加させるからである。加えて、これは消費電力を削減し、そのためバッテリーの寿命を延ばす。しかしながら、パワー・レベル・コントロールを決定するストラテジーは被った干渉レベルに基づくべきではない、なぜならそのようなストラテジーは両方の送受信機の組でそれらのパワーを増大することとなり得るからである。これが生じると、干渉は減少されず消費電力が増大する。

本発明の一態様によれば、パワー・コントロールは各受信機で受信された絶対信号レベルに基づく。送信ユニットのＴＸパワーは、受信した信号レベルが、受信機内で発生された雑音を抑えるのに十分な大きさ（受信機感度）にあるマージンを加えたものより十分に大きくなるようなレベルに調整される。

図３は、本発明の一態様によるパワー・コントロール・ループを維持するための、送信機及び受信機ユニットの回路を示すブロック図である。一態様では、ユニットＡがユニットＢにユニットＡで得られた信号強度測定値に基づいて使用すべきＴＸパワーを伝え、その逆に、ユニットＢがユニットＡにユニットＢで得られた信号強度測定値に基づいて使用すべきＴＸパワーを伝える、閉ループのパワー・コントロール・ストラテジーが使用される。本発明の理解を容易にするため、図３にはユニットＡのＴＸパワーを制御する手順に係る構成要素だけが示されている。ユニットＢのＴＸパワーを制御するためには、同じ構成要素とストラテジーが用いられることは容易に理解されよう。ただし、ユニットＡとユニットＢの役割は逆になる。

ここで図３を参照すると、ユニットＢは、ユニットＡから受信したパケットに基づいてＲＳＳＩ値を生成するＲＳＳＩ測定ユニット３０１を含んでいる。送信されたパケット各々は、目的とする受信機、この例ではユニットＢ、を指示するアドレス部分を（例えば、パケットのヘッダ部分に）含んでいる。好ましくは、それぞれのパケットの他の部分が正しく受信されたかどうかに関らず、それらのアドレスが正しく受信されたパケットだけについてＲＳＳＩ測定が行われる。これはユニットＢが、第３のユニット（例えば、近くにあるユニットＣ）から誤って受信したパケットを使用して、ユニットＡのパワーを調整するのを避けるためである。パケットのアドレスが正しく受信されたかどうかの判定を容易にするため、ヘッダ冗長検査（ＨＥＣ、巡回冗長検査すなわちＣＲＣと同じ）などの前方誤り訂正符号をパケットに（通常は）加えてもよい。

パケットのアドレス部分だけが正しく受信されることを必要とし、パケットの他のあらゆる部分が正しく受信されるのを必要としないので、本発明のこの態様は、アドレスが正しく受信されるがパケットのペイロード（例えば、データ）が正しく受信されない状況で効果を発揮する。（パケットのヘッダは通常ペイロード部分よりも短く、より多くの前方誤り訂正符号を含んでいるので、これは容易に起こり得る。）少なくとも、パケットが特定の受信無線ユニットに受信されるために意図されたこと、及びそのユニットがパケットのＲＳＳＩ測定がまだ可能であることが解れば、（おそらく、後続するパケットのペイロードをより少ない誤りで受信するように送信パワー・レベルを増大させて）パワー・コントロール機構を機能させつづけることができるという効果がある。対照的に、全体が正しく受信されたパケットだけについて測定を行う従来の技術は、送信及び受信無線ユニット間の送信リンクの損傷によりどのパケットも正しく受信されなくなるときに動作しなくなり得る。この場合、信号強度の測定値が全く無く、そのため従来のシステムではパワー・コントロールが生成されず閉ループのパワー・コントロールを維持できない。

ここで図３の検討に戻ると、ＦＨ無線システムの慣習と同様に、パケットは異なったホップ・チャネルで送信されると仮定される。異なったシステムは、１つのパケットを送信するのに要する時間と周波数ホップの休止時間（すなわち、ＦＨ無線システムがホップ・シーケンスの様々な周波数のいずれか１つで通信する時間）との間に異なった関係を有することができる。例えば、ホップ休止時間をただ１つのパケットの送信に十分なだけの長さにすることができる。代わりに、ホップ休止時間を２つ以上のパケットの送信を可能とするのに十分な長さとしてもよい。好適な実施形態では、ユニットＢは、異なった周波数（例えば、少なくとも２つ、ある実施形態ではホップ・シーケンスの全て）で多くのホップによって受信されたパケットのＲＳＳＩを累算し、平均ＲＳＳＩを求める平均化回路３０３を含んでいる。平均化回路３０３は、ハードウェア部品、プログラムされたプロセッサ、あるいは両者の組合せのいずれでもよい。

本発明の別の態様では、ユニットＢは、ユニットＢで求められた平均値を目標値と比較し、その数学的差分を求める比較器３０５を更に含んでいる。代替的実施形態では、数学的差分は、システム全体の設計に応じて、１ビット及びそれより多いあらゆる解像度の信号で表わされ得、正だけでなく負の値としても表わされ得る。比較で使用される目標値は、例えば、ユニットＢの受信感度であり得る。ある実施形態では、目標値を求めるのにユニットＢの受信感度にマージンを加えるのが有利である。受信感度はユニット毎に変化することに留意されたい。より進歩したユニットは低い受信感度を有し、そのため同じ変位に対してより小さなＴＸパワーを必要とするであろう。代替的実施形態では、目標値は受信感度に関係のないパラメータに基づいていてもよい。

平均ＲＳＳＩ値と目標値との数学的差分は、送信機（この例ではユニットＡ）に返送される。これは例えば、ユニットＡ及びＢ間の特別な制御チャネルによって達成され得る。代わりに、数学的差分値がユニットＢからユニットＡへ送られる返送パケットでピギー・バックされても（すなわち、含まれる）よい。数学的差分が正であれば、測定されたＲＳＳＩ値はユニットＡ及びＢ間の現在の距離に必要な値よりも大きい。この場合、ユニットＡはＴＸパワーを減少させる。数学的差分が負であれば、ユニットＡはＴＸパワーを増大させる。ユニットＡは現在のＴＸパワー・レベルを受信した数学的差分値に基づいた量だけ調整するだけであることに留意されたい。調整の量と数学的差分値との特定の関係はシステムに依存する。すなわち、受信した数学的差分値の基づいて調整量をどのように決定するのかは、本発明の開示範囲外である。一般に、数学的差分が一定のマージンを越えたとき、ユニットＢはＴＸパワーの変更だけを要求する。このようにして、ユニットＢが小さなアップ及びダウンのステップを連続的に要求することを防止する、ヒステリシスな結果が得られる。このような状況は、明確なパワー・メッセージが使用されると大きなオーバーヘッドとなる。

受信機及び送信機で実行されるパワー・コントロール手順のフローチャートが、それぞれ図４及び５に示されている。始めに図４を参照すると、アドレスが正しく受信されたパケットのＲＳＳＩが測定される（ステップ４０１）。そしてＲＳＳＩ値は、好ましくは多くの数のホップ周波数に渡る期間について平均化される（ステップ４０３）。平均ＲＳＳＩ値は、数学的差分値を得るために（例えば、一方から他方が減算されて）目標値と比較される（ステップ４０５）。ある実施形態では、数学的差分値は、この時点でＴＸパワーを調整すべきかどうかを決定するのに（すなわち、数学的差分が０に等しいかどうかに基づいて）直接使用される。

しかしながら、好適な実施形態では、決定境界値Δａ及びΔｂを使用して決定ステップ（ステップ４０７）でヒステリシスが生成される。具体的には、数学的差分値が境界値Δａより大きいかあるいは境界値Δｂ未満である場合、数学的差分値を含むパワー・メッセージが送信ユニットに送られる（ステップ４０９）。しかしながら、これらのテスト条件がいずれも真でなければ、何のパワー・メッセージも送信されない。両方の場合において、新たに正しく受信されたパケットのＲＳＳＩの測定値について、処理全体がステップ４０１で再度開始する。

ここで図５を参照すると、ステップ５０１は無線ユニットで実行される従来の処理を表している。このような処理は、もちろん、無線ユニットの特性（例えば、無線処理機器であるか、他のタイプのある機器であるかどうか）に依存し、この処理の検討は本開示の範囲外である。

ある時点で、新たなパワー・メッセージを受信したかどうかの判定がなされる（ステップ５０３）。受信してなければ処理はステップ５０１に再度戻る。

しかしながら、新たなパワー・メッセージを受信したら、現在のＴＸレベルが新たなパワー・メッセージの内容によって決定される量だけ調整される（ステップ５０７）。ある実施形態では、ＴＸレベルは、予め決められた最大レベルを越えて及び／又は最小レベル未満には調整されない。このような場合、調整ステップ５０７は、行おうとする調整により調整されたＴＸレベルが予め決められた最大レベルを越えるか、あるいは予め決められた最小レベル未満となるかを調べるテストを含む。この場合、これら限度を越える制御は行われない。この場合は、（全ての実施形態で要求されるわけではないが）送信無線ユニットから受信無線ユニットへ、最大／最小ＴＸパワー・レベルに達したことを通知する制御メッセージを送信するのが好ましい。これに応じて、受信無線ユニットは、送信無線ユニットに予め決められた限度を越えるＴＸパワー・レベルの調整を生じさせるようなパワー・コントロール・メッセージをこれ以上送らないようにする。具体的には、受信無線ユニットが送信無線ユニットが予め決められた最大ＴＸパワー・レベルであることを知ったとき、受信無線ユニットは予め決められた最大ＴＸパワー・レベルを越えてＴＸパワー・レベルを更に増加させようとするコントロール・メッセージをこれ以上送らない。同様に、受信無線ユニットが送信無線ユニットが予め決められた最小ＴＸパワー・レベルであることを知ったとき、受信無線ユニットは予め決められた最小ＴＸパワー・レベルより小さいレベルまでＴＸパワー・レベルを更に減少させようとするコントロール・メッセージをこれ以上送らない。

調整ステップ５０７に続いて、処理は通常どうり進められる（ステップ５０１）。

上述の手順は、送信機のＴＸパワーを制御するための送信機と受信機との間の閉ループを確立する。この手順はループが「断絶される」とすぐに機能しなくなる。例えば、送信機と受信機との間の物体によりリンクの減衰が急に増大したら、受信機には送信機にＴＸパワーを増大するよう指示する能力はない。この状況を考慮するために、２つの代替的解決策を適用することができる。一つの実施形態では、パワー・コントロール・メッセージを運ぶ制御パケットが、常に許容可能な最大ＴＸパワーで送信される。代替的実施形態では、パワー・コントロール・メッセージを運ぶ制御パケットのパワーは、第１のパワー・レベルから開始される。受信無線ユニットの受信レベルが増大しなければ、これはおそらく送信ユニットがパワー・コントロール・メッセージを受信していないためであると思われる。従って、第１のパワー・レベルから開始して、受信無線ユニットの受信レベルが再度満足出来るレベルに達するまで、パワー・コントロール・メッセージを運ぶ制御パケットのパワーを徐々に増大させる。この手順はパワー・コントロール・メッセージを含むパケットだけに適用されることに留意されたい。他の全てのメッセージについては、他方の側がＴＸパワーの増大を要求する必要がある。

ユニットが異なったユニットへのいくつかの接続を有するとき（例えば、いくつかのスレーブ・ユニットと通信するマスター・ユニット）、各ユニットに対するパワー・コントロール・ループを独立してサポートすべきである。すなわち、パケット送信のパワーは、距離と個々の受信機それぞれの目標受信値に依存する。ユニットがリンクされたユニット全てにブロードキャスト・パケットを送りたい場合には、ブロードキャスト・メッセージは、最大パワー・レベル、あるいはその代わりに受信ユニットによって要求される様々なパワー・レベルのうち最も大きいパワー・レベル（すなわち、自身とブロードキャスト・ユニット間のリンクが最も弱いユニットによって要求されるパワー・レベル）のいずれかで送信される。

特定の実施形態を参照して本発明を説明した。しかしながら、本発明が上述の好適な実施形態以外の具体的な形態で実施可能であることは当業者には容易に解るであろう。このような実施は本発明の範囲を越えることなく行われ得る。好適な実施形態は説明のためであり、あらゆる意味で制限するように理解すべきではない。本発明の範囲は、上記の説明ではなく、特許請求の範囲によって決められるものであり、特許請求の範囲に包含されるあらゆる変形や等価物も本発明の範囲に含まれる。

Claims (34)

1. 送信無線ユニットから受信無線ユニットへパケットを送信し、各パケットが受信する無線ユニットを指定するアドレスを含む、周波数ホッピング無線システムにおける送信パワーを制御する方法であって、
   前記受信無線ユニットが、
   受信したパケットについて、パケットに含まれるアドレス以外の部分が正しく受信されたかどうかに関らず、アドレスが正しく受信されたパケットの受信信号強度を測定するステップと、
   前記測定された受信信号強度の複数の測定値から平均信号強度値を生成するステップと、
   前記平均信号強度値と前記受信無線ユニットに関連する目標値との数学的差分を求めるステップと、
   前記数学的差分を、前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信するかどうかを決定する基準として、前記数学的差分を使用するステップと、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信するかどうかを決定する基準として、前記数学的差分を使用する前記ステップが、前記数学的差分が第１の決定境界値より大きいときに、前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信するステップと、
   前記数学的差分が第２の決定境界値未満であるときに、前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信するステップと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記パワー・コントロール・メッセージが前記数学的差分を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記送信無線ユニットで前記パワー・コントロール・メッセージを受信するステップと、 前記送信無線ユニットで前記数学的差分に基づいた量だけ送信パワー・レベルを調整するステップと、を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記送信無線ユニットで前記数学的差分に基づいた量だけ送信パワー・レベルを調整する前記ステップが、 前記数学的差分に基づいた前記量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最大送信パワー・レベルを越えることを生じさせるかどうかを決定するステップと、
   前記数学的差分に基づいた前記量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最大送信パワー・レベルを越えることを生じさせる場合、前記送信無線ユニットにおける前記送信パワー・レベルを、前記予め決められた最大送信パワー・レベルと最大でも同じ値になるように調整するステップと、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 最大送信パワー・レベルに達したことを通知する制御メッセージを前記送信無線ユニットから前記受信無線ユニットへ送信するステップを更に備えることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記受信無線ユニットで、前記送信無線ユニットからの最大送信パワー・レベルに達したことを通知する前記制御メッセージに応じて、前記送信無線ユニットにその送信パワー・レベルを更に増大するよう指示するパワー・コントロール・メッセージをこれ以上送信しないステップを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記送信無線ユニットで前記数学的差分に基づいた量だけ送信パワー・レベルを調整する前記ステップが、 前記数学的差分に基づいた前記量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最小送信パワー・レベル未満となることを生じさせるかどうかを決定するステップと、
   前記数学的差分に基づいた前記量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最小送信パワー・レベル未満となることを生じさせる場合、前記送信無線ユニットにおける前記送信パワー・レベルを、前記予め決められた最小送信パワー・レベルと最小でも同じ値になるように調整するステップと、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
9. 最小送信パワー・レベルに達したことを通知する制御メッセージを前記送信無線ユニットから前記受信無線ユニットへ送信するステップを更に備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記受信無線ユニットで、前記送信無線ユニットからの最小送信パワー・レベルに達したことを通知する前記制御メッセージに応じて、前記送信無線ユニットにその送信パワー・レベルを更に減少させるよう指示するパワー・コントロール・メッセージをこれ以上送信しないステップを更に備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記受信無線ユニットに関連する前記目標値が、受信機の感度に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記受信無線ユニットに関連する前記目標値が、実施での損失及び他の不正確さを考慮すべく調整された受信機の感度に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記受信信号強度の測定値から平均信号強度値を生成する前記ステップが、 少なくとも２つの周波数ホップに渡る一定期間についての前記受信信号強度の測定値から信号強度値を平均化するステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ前記パワー・コントロール・メッセージを送信することが決定されたとき、前記パワー・コントロール・メッセージを、前記受信無線ユニットと前記送信無線ユニットの間に確立された制御チャネルで送信するステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ前記パワー・コントロール・メッセージを送信することが決定されたとき、前記パワー・コントロール・メッセージを、前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ送信される返送パケットに含めるステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ前記パワー・コントロール・メッセージを送信することが決定されたとき、前記パワー・コントロール・メッセージを前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ送信するのに、常に最大許容送信パワー・レベルを使用するステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ前記パワー・コントロール・メッセージを送信することが決定されたとき、前記パワー・コントロール・メッセージを前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ送信するのに、最初は第１の送信パワー・レベルを使用し、前記受信無線ユニットでの受信信号強度が予め決められた許容レベルに達するまで、前記パワー・コントロール・メッセージの送信パワー・レベルを、前記第１の送信パワー・レベルから連続的により高いレベルに徐々に増大させるステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
18. 送信無線ユニットから受信無線ユニットへパケットを送信し、各パケットが受信する無線ユニットを指定するアドレスを含む、周波数ホッピング無線システムにおける送信パワーを制御する装置であって、
    前記受信無線ユニットは、
    受信したパケットについて、パケットに含まれるアドレス以外の部分が正しく受信されたかどうかに関らず、前記受信ユニットによってアドレスが正しく受信されたパケットの受信信号強度を測定する手段と、
    前記測定された受信信号強度の複数の測定値から平均信号強度値を生成する手段と、
    前記平均信号強度値と前記受信無線ユニットに関連する目標値との数学的差分を求める手段と、
    前記数学的差分を、前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信するかどうかを決定する基準として、前記数学的差分を使用する手段と、
    を備えることを特徴とする装置。
19. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信するかどうかを決定する基準として、前記数学的差分を使用する前記手段が、
    前記数学的差分が第１の決定境界値より大きいときに、前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信する手段と、
    前記数学的差分が第２の決定境界値未満であるときに、前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへパワー・コントロール・メッセージを送信する手段と、を備えることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 前記パワー・コントロール・メッセージが前記数学的差分を含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
21. 前記送信無線ユニットで前記パワー・コントロール・メッセージを受信する手段と、 前記送信無線ユニットで前記数学的差分に基づいた量だけ送信パワー・レベルを調整する手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. 前記送信無線ユニットで前記数学的差分に基づいた量だけ送信パワー・レベルを調整する前記手段が、 前記数学的差分に基づいた前記量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最大送信パワー・レベルを越えることを生じさせるかどうかを決定する手段と、
    前記数学的差分に基づいた前記量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最大送信パワー・レベルを越えることを生じさせるという決定に応じて、前記送信無線ユニットにおける前記送信パワー・レベルを、前記予め決められた最大送信パワー・レベルと最大でも同じ値になるように調整する手段と、
    を備えることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 最大送信パワー・レベルに達したことを通知する制御メッセージを前記送信無線ユニットから前記受信無線ユニットへ送信する手段を更に備えることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
24. 前記受信無線ユニットに、前記送信無線ユニットからの最大送信パワー・レベルに達したことを通知する前記制御メッセージに応じて、前記送信無線ユニットにその送信パワー・レベルを更に増大するよう指示するパワー・コントロール・メッセージをこれ以上送信しない手段を更に備えることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
25. 前記送信無線ユニットで前記数学的差分に基づいた量だけ送信パワー・レベルを調整する前記手段が、 前記数学的差分に基づいた前記量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最小送信パワー・レベル未満となることを生じさせるかどうかを決定する手段と、
    前記数学的差分に基づいた前記量により、調整された送信パワー・レベルが予め決められた最小送信パワー・レベル未満となることを生じさせるという決定に応じて、前記送信無線ユニットにおける前記送信パワー・レベルを、前記予め決められた最小送信パワー・レベルと最小でも同じ値になるように調整する手段と、
    を備えることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
26. 最小送信パワー・レベルに達したことを通知する制御メッセージを前記送信無線ユニットから前記受信無線ユニットへ送信する手段を更に備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
27. 前記受信無線ユニットに、前記送信無線ユニットからの最小送信パワー・レベルに達したことを通知する前記制御メッセージに応じて、前記送信無線ユニットにその送信パワー・レベルを更に減少させるよう指示するパワー・コントロール・メッセージをこれ以上送信しない手段を更に備えることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
28. 前記受信無線ユニットに関連する前記目標値が、受信機の感度に基づくことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
29. 前記受信無線ユニットに関連する前記目標値が、実施での損失及び他の不正確さを考慮すべく調整された受信機の感度に基づくことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
30. 前記受信信号強度の測定値から平均信号強度値を生成する前記手段が、少なくとも２つの周波数ホップに渡る一定期間についての前記受信信号強度の測定値から信号強度値を平均化する手段を備えることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
31. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ前記パワー・コントロール・メッセージを送信する決定に応じて、前記パワー・コントロール・メッセージを、前記受信無線ユニットと前記送信無線ユニットの間に確立された制御チャネルで送信する手段を更に備えることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
32. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ前記パワー・コントロール・メッセージを送信する決定に応じて、前記パワー・コントロール・メッセージを、前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ送信される返送パケットに含める手段を更に備えることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
33. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ前記パワー・コントロール・メッセージを送信する決定に応じて、前記パワー・コントロール・メッセージを前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ送信するのに、常に最大許容送信パワー・レベルを使用する手段を更に備えることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
34. 前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ前記パワー・コントロール・メッセージを送信する決定に応じて、前記パワー・コントロール・メッセージを前記受信無線ユニットから前記送信無線ユニットへ送信するのに、最初は第１の送信パワー・レベルを使用し、前記受信無線ユニットでの受信信号強度が予め決められた許容レベルに達するまで、前記パワー・コントロール・メッセージの送信パワー・レベルを、前記第１の送信パワー・レベルから連続的により高いレベルに徐々に増大させる手段を更に備えることを特徴とする請求項１８に記載の装置。

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