JP4832627B2 - 可変レートボコーダ通信の電力の制御方法及びこの方法に使用する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変レートボコーダ通信の電磁波送信電力の制御方法及びその方法に用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル通信システムにおいては、エアー・インターフェースに基づく音声情報を符号化するボコーダがよく使用される。多重レートボコーダは、会話の中断又は無音の期間、すなわち、移動局と基地局との間に伝達されるべき情報がないときには、送信される情報を抑圧することによって、エアー・インターフェースを効率的に使用することができる。多重レートボコーダの中には、送信する会話情報の量に比例したレートを用意できるものがある。多重レートボコーダはまた、サービスの所望の品質を提供するためのレートを選択することができる。一般的には、ボコーダの全レート又は最大レートは、そのボコーダの最高の送信品質に対応している。
【０００３】
移動局は、送信された情報を復号化するために受信伝送のボコーディングレートを決定する必要がある。従来、移動局は、フレーム（又は、インターリーブフレームのシーケンス）のすべてを受信するまで待って、可能な各レートに従ってそのフレームを復号化することにより、ボコーディングレートを決定していた。このような復号化の繰り返しによるアプローチは、試行錯誤を頼みにしてボコーディングレートを決定することになる。移動局においては、復号レートが伝送レートに整合するまで各レートの試行がなされる。例えば、４個の可能なボコーディングレートをもつ通信システムの場合には、移動局は同じ受信フレームについて可能な各レートに一度、合計４回の復号化を行うことになる。
【０００４】
この復号化の繰り返しによるアプローチは、復号化の遅れを招くと共に、移動局のシステム処理に負担をかけることになる。その移動局は、各下方向の伝送のボコーディングレートを決定するために大きな電力を消費し、その間はバッテリーの充電を使い果たすことになる。高い容量の大きなバッテリーを移動局に使用すればバッテリー寿命は長くなるけれども、このようなバッテリーに交換すれば移動局の可搬性が失われてしまう。したがって、ボコーディングレートの決定において、バッテリー消費及び移動局の処理負担を低減する方法が必要である。
【０００５】
移動局が電力制御の目的のために音声チャネルの１ビット当たりの信号エネルギー対雑音エネルギー密度の比（Ｅｂ／Ｎｏ）を測定したときに、ボコーディングレートが分からない場合には、Ｅｂ／Ｎｏの見積もりは不正確であるか又は下方向の伝送信号の伝搬変化を補償するよりも遅くなってしまう。例えば、移動局における受信信号の復号化の際に、繰り返しによるアプローチの遅延は少なくとも１フレーム期間（例えば、２０ms）である。その結果、下方向のフレーム又はインターリーブフレームのシーケンスの受信の後までボコーディングレートが分からない場合には、通信システムの能力が低下することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、下方向のフレーム又はインターリーブフレームのシーケンスの受信より前にボコーディングレートを決定して、電力制御能力を強化することのできる可変レートボコーダ通信の電力の制御方法及びこの方法に使用する装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、基地局は、チャネルレートにおけるチャネルビットとして、下方向の伝送のためのボコーディングレートの情報ビットを転送チャネルの中に含むフレームを編成する。基地局は、ボコーディングレートを示すために、少なくとも１つのレート指示ビットをそのフレームの先頭部分に配置する。移動局は、少なくとも１つのレート指示ビットによって示されたボコーディングレートを考慮して下方向の伝送を評価する。移動局は、フレームの先頭部分を復号化することよりボコーディングレートを決定することが可能となり、電力のあくなき使用を求めるボコーディングレートを決定するための反復復号化とは対照的である。さらに、移動局は、フレーム又は一連のインターリーブフレームのすべてを復号化する前に、下方向のフレーム又はサブフレームのパフォーマンスパラメータの測定に基づく電力レベル調整データにより、下方向の電力を制御することができる。基地局は、下方向の信号に対する電力レベル調整データと共に上方向の信号を受信する。
【０００８】
すなわち、本発明の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法は、
ａ）トラフィックチャネル上の下方向信号の送信のために、１つのチャネルレートにおけるチャネルビットとして、ボコーディングレートにおける情報ビットを含む１つのフレームを編成するステップと、
ｂ）前記フレームの先頭部分に前記ボコーディングレートを表す少なくとも１つのレート指示ビットを配置するステップと、を有する。
【０００９】
また、本発明の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法は、
ａ）トラフィックチャネル上の下方向信号の送信のために、１つのチャネルレートにおけるチャネルビットとして、ボコーディングレートにおける情報ビットを含む１つのフレームを編成するステップと、
ｂ）前記フレームの先頭部分に前記ボコーディングレートを表す少なくとも１つのレート指示ビットを配置するステップと、
ｃ）前記下方向信号の送信の１つの信号パフォーマンスパラメータ及び前記少なくとも１つのレート指示ビットによって表されるボコーディングレートに基づいて決定された下方向信号の電力レベル調整データと共に、上方向信号を受信するステップと、を有する。
【００１０】
また、本発明の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法は、
ａ）情報のレートを有する情報ビットを含むと共に、その情報のレートを表すために少なくとも１つのレート指示ビットを先頭部分に含む１つのフレームを受信するステップと、
ｂ）前記情報のレートと１つの送信レートとの間の比を決定するステップと、
ｃ）前記決定された比を考慮して、前記情報ビットに関連する１つの信号パフォーマンスパラメータを測定するステップと、
を有する。
【００１１】
また、本発明の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法は、
ａ）ボコーディングレートを有する情報ビットを含むと共に、そのボコーディングレートを表すために少なくとも１つのレート指示ビットを先頭部分に含む１つのフレームを受信するステップと、
ｂ）前記ボコーディングレートと１つの送信レートとの間の比を決定するステップと、
ｃ）前記比に基づいて、前記情報ビットに関連する１つの信号対雑音比を測定するステップと、
を有する。
【００１２】
本発明のボコーダ装置は、
ａ）トラフィックチャネル上の下方向信号の送信のために、１つのチャネルレートにおけるチャネルビットとして、ボコーディングレートにおける情報ビットを含む１つのフレームを編成するフレーム編成器と、
ｂ）前記フレームの先頭部分に前記ボコーディングレートを表す少なくとも１つのレート指示ビットを配置するレートインジケータと、
ｃ）前記下方向信号の送信の１つの信号パフォーマンスパラメータ及び前記少なくとも１つのレート指示ビットによって表されるボコーディングレートに基づいて決定された下方向信号の電力レベル調整データと共に、上方向信号を受信する受信機と、を備えている。
【００１３】
本発明の移動局装置は、
ａ）情報のレートを有する情報ビットを含むと共に、その情報のレートを表すために少なくとも１つのレート指示ビットを先頭部分に含む１つのフレームを受信するトランシーバと、
ｂ）前記情報のレートと１つの送信レートとの間の比を決定するプロセッサと、
ｃ）その決定された比を考慮して、前記情報ビットに関連する１つの信号パフォーマンスパラメータを測定する測定器と、
を備えている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、基地制御局１２に接続された基地局１４を有する本発明による通信システム１０を示している。基地局１４は、下方向の信号３４の伝送を介して移動局１６と通信する。移動局１６は、上方向の信号３６の伝送を介して基地局１４と通信する。基地制御局１２は、移動交換局（MSC）に接続されて、通信システム１０に関係する通信量の流れを制御する。
【００１５】
基地局１４は、変調器２８に接続された多重レートボコーダ１８を備えている。多重レートボコーダ１８は、最も低いレートからフルレートまでの範囲の異なる複数の可能なボコーディングレートをサポートしている。例えばＣＤＭＡにおいて、多重レートボコーダ１８は、４つの可能なボコーディングレートをサポートすることができる。もっとも、その他のかなり多数の他のボコーディングレートをサポートすることもできる。
【００１６】
ボコーディングレートは、複数のチャネルビットのチャネルレートを一定に堅持する場合に情報ビットの情報レートを参照する。チャネルレートは、転送チャネルの中の可能などんなボコーディングレートに対しても一定であることが望ましい。この結果、情報のビット、バイト、又はワードは、ボコーディングレートによって変化しないチャネルデータレートを供給するために必要なものとして、繰り返すことができる。
【００１７】
電力制御グループ（ＰＣＧ）は、送信電力調整ができあがる間のフレーム期間の何分の１に相当する。ＣＤＭＡ２０００のアプリケーションにおいては、ＰＣＧはフレーム期間の１６分の１である。ＰＣＧは１つの制御グループ期間（例えば、１．２５ms）を持ち、複数の電力制御ビットが（例えば、８００bpsの）送信レートで送られる。
多重レートボコーダ１８は、レートインジケータ２６と通信するフレームアセンブラ２３を備えている。フレームアセンブラ２３は、情報をリピートするシンボルリピータ２２と通信するエンコーダ２０、及び、シンボルリピータ２２と通信するインターリーバ２４を備えている。ボコーダ１８内には、上記した構成要素と相互に関係する他の構成要素を備えることができる。
【００１８】
エンコーダ２０は、デジタル情報として音声を復号化する。エンコーダ２０は、情報ビットのエラー保護又はエラー訂正を容易にする畳み込み処理を用いることができる。エンコーダ２０は、固有の１つのビットレートでチャネルビットを形成することが必要であるので、シンボルリピータ２２がリピートするに好ましい情報ビットを供給する。その情報ビットは、最大ボコーディングレートよりも小さい下のレートでもかまわない。あるフレーム内の情報ビットが最大ボコーディングレートでない場合には、そのフレームは全く同じ情報ビット又はリピートされた情報ビットの反復グループを含んでいる。
【００１９】
インターリーバ２４は、反復グループを分解するのではなく、むしろ最大レート以外のボコーディングレートごとに反復グループをインターリーブする。最大レートではチャネルビットは情報ビットに１対１に対応しているので、インターリーバ２４は、最大ボコーディングレートにおいてはチャネルビット又は情報ビットを交互にインターリーブする。情報ビット又は反復グループを混ぜ合わせることは、下方向の信号３４の伝送期間における伝搬フェージングに対するより大きな抵抗力をインターリーブされたチャネルビットに用意することである。
【００２０】
レートインジケータ２６は、インターリーブされたチャネルビットのフレームの先頭部分に複数のレート指示ビットを配置するように、インターリーブされたチャネルビットを処理する。レート指示ビットは、そのフレームにおける情報ビットレートを表す。基地制御局１２は、ボコーダ１８及びホームロケーションレジスタ（図示せず）又はその他からの加入者データに基づく固有の移動局に対する適切なボコーディングレートを選択することができる。多重レートボコーダ１８は、音声符号化信号（vocoded signal）を変調器２８に供給する。変調器２８は、その音声符号化信号を下方向信号３４に変調する。受信機５６は、下方向信号３４の送信電力を調整する電力調整データを含む上方向信号を、移動局１６から受信する。
【００２１】
移動局１６は、測定器３０及びトランシーバ５０に接続された下方向電力コントローラ３２を備えている。測定器３０は、信号パフォーマンスパラメータを測定する。例えば、測定器３０は、基地局１４によって送信された下方向信号３４のエラーレートを測定するエラーレート測定器で構成されていることが望ましい。エラーレートは、ビットエラーレート、フレームエラーレート、又はスーパーフレームエラーレートを意味する。
【００２２】
測定器３０は基地局１４の下方向の電力制御のための制御データを準備するが、その制御データによって、下方向電力コントローラ３２は、下方向送信信号の信号パフォーマンスパラメータ（例えば、エラーレート）の測定に基づく下方向送信信号の送信電力を調整することができる。移動局１６は、フレームの先頭部分にある複数のレート指示ビットを解読することにより、そのフレーム全部を復号化する前に、下方向の送信電力を調整することができる。したがって、移動局１６は、レイリー・フェージングの影響を補償するために、下方向の送信電力を十分短い期間で調整することができる。
【００２３】
測定されたエラーレートは、情報ビット単位の信号エネルギー対雑音スペクトル密度の比（Ｅｂ／Ｎｏ）に対応する値を推定するのに用いられる。測定されたエラーレートは、情報ビットに基づくＥｂ／Ｎｏの決定を容易にするための情報ビット単位のエラーレートに相当する。１つの例としては、ビット単位に測定された各エラーレートは、関係するデータベース又はルックアップテーブルにおけるＥｂ／Ｎｏに対応して関連づけられることが望ましい。他の例としては、後述するように、Ｅｂ／Ｎｏは情報ビットを積分することによって決定される。
【００２４】
閉ループ制御のアプローチは、移動局１６における信号パラメータ測定に基づいて基地局１４による電力送信を変化させ、反対に、基地局１４における信号パラメータ測定に基づいて移動局１６による電力送信を変化させる。閉ループ制御のアプローチは、移動局１６に下方向のボコーディングレートを提供する中で、遅延が長くなることに対して寛容であるけれども、閉ループ制御のアプローチは、決定されたＥｂ／Ｎｏの完全性を促進するために、レート指示ビットによってできる限り速く、下方向のボコーディングレートを移動局１６が利用できるようにすることが望ましい。移動局がＥｂ／Ｎｏを十分迅速に決定するならば、その決定されたＥｂ／Ｎｏは、下方向の送信信号における伝搬変化又はレイリー・フェージングに対する補償を容易にできる。
【００２５】
多重レートボコーダ１８は、情報ビット単位の信号エネルギー対雑音スペクトル密度の比（Ｅｂ／Ｎｏ）の決定を複雑にして、最大ボコーディングレート以外のボコーディングレートのための信号パフォーマンスパラメータとすることができる。最大ボコーディングレートより低いボコーディングレートにおいて、受信信号の下のボコーディングレートは、上記したように、関係するチャネルレートに１対１に対応しない。このため、情報ビット、フレーム、又は反復グループのＥｂ／Ｎｏの真の指示には、ボコーディングレートの認識が必要である。一度ボコーディングレートを認識してしまえば、そのＥｂ／Ｎｏ又は別のパフォーマンスの最適な指示は、信号パラメータ測定の利用が十分であればあるほど、速く正確に決定することができる。
【００２６】
他の実施形態として、測定器３０は、情報ビットに基づいて受信信号のＥｂ／Ｎｏを直接測定する信号対雑音比の測定器又は信号対インターフェース測定器で構成されていることが望ましい。このため、エラーレートを測定し及びエラーレートを対応するＥｂ／Ｎｏの値に変換する代わりに、例えば、受信した下方向の送信が情報ビットの積分技法を用いて測定される。
トランシーバ５０は、積分器５４との通信に適応するデコーダ及び積分器５４との通信に適応するプロセッサ５５を備えている。デコーダ５２は、情報ビット及び複数のレート指示ビットを含む下方向信号３４を復号化する。積分器５４は、ボコーディングレートの確認を決定するチャネルビットを離散的に積分するために設けられている。プロセッサ５５は、複数のレート指示ビットによって表示されたボコーディングレートに対してチェックする命令を実行する。
【００２７】
本発明によれば、通信システム１０における信号電力制御の方法は、最初に、図２における基地局１４の視点から考える。始まりのステップＳ１０において、基地局１４は、チャネルレートのチャネルビットとして、トラフィックチャネルの下方向の送信におけるボコーディングレートの情報ビットを含むフレームを編成する。実際には、ステップＳ１０では、下方向の送信の信頼性とフェージング問題に対する抵抗を増加するために、そのフレーム内に情報ビットをインターリーブする処理をさらに含んでいる。
ステップＳ１０では、次のステップＳ１２の準備のために、少なくとも１つのレート指示ビットのために、フレームの先頭部分に指定領域を用意する処理を含んでいる。その指定領域は、受信した又は含まれた情報ビットから区別されている。ステップＳ１２では、ステップＳ１０の期間中又はステップＳ１０に続いて実行される。
【００２８】
ステップＳ１２において、基地局１４は、情報ビットのボコーディングレートを表すために、少なくとも１つのレート指示ビットをフレームの先頭部分に配置する。複数のレート指示ビットをフレームの先頭部分に配置するために、種々の可能な技法が用いられる。その中には、（１）複数のレート指示ビットの嵌め込み（puncturing）、（２）複数のレート指示ビットでフレーム又はブロックの指定領域を満たすことが含まれる。１つのビット又は複数のビットの嵌め込みをすることは、フレームの先頭部分における少なくとも１つのインターリーブされた情報ビットを１つのレート指示ビットに置き換えることである。
【００２９】
１つの例として、後に続く複数のフレームのグループの情報レートを表示するために、先行するフレームの先頭部分に１つのレート指示ビットの嵌め込みがされる。この場合には、レート指示ビットはフレームの最初のビットであることが望ましいが、他の実施形態においては、フレームの他の場所に位置するようにしてもよい。フレームに対して１つのビットのみを取ったとしても、インターリーブ処理の復号利得が減少するようなことはない。このことは、フレームに対して２つのビットを嵌め込みした場合も同じである。したがって、３/４レートコーダ及びそれより高いレートのコーダは、フレームに対して１つの嵌め込みビットだけを用いて、嵌め込みをしても最大復号利得が可能な状態を維持するようにしている。
【００３０】
ＣＤＭＡ２０００の９．６bpsレートに用いられているように、１/４レートコーダのフレーム（例えば、２４ビットのフレーム）に対して１ビットの嵌め込みをした場合には、非常に小さなＥｂ／Ｎｏ損失（わずか１dB）の結果となり、実際に要求があったときにボコーディングレートを知ることの優位性は、ある場合には容易に２dBになり得る。レート指示ビットは、フレームに対して一度送信され、ＣＤＭＡ２０００においては、フレーム全体の期間の１/２４に相当する。
他の実施形態においては、フレームに対して複数のレート指示ビットの嵌め込みがされる。しかしながら、信号対雑音比が受け入れられないほど低下した場合には、基地局１４は、レート指示ビットの嵌め込みを少なくすることによって、下方向の送信における所望の信頼性のレベル及びインターリーブ利得を保持する。
【００３１】
フレームの指定領域をレート指示ビットで埋めることは、嵌め込み手順と同じ結果を生むことになる。しかしながら、複数のレート指示ビットのためにフレームに領域が用意されていた場合には、インターリーブの前又はインターリーブの後に、複数のレート指示ビットをフレームに配置することができる。指定領域を埋めることは、ボコーダ１８又はボコーディングのアルゴリズムの設計が多様かつ柔軟になる。これに対して嵌め込みは、フレームのインターリーブの後にフレーム内の複数のビットにレート指示ビットを配置する部分における処理であることを示す。嵌め込みされたビットに挿入する処理は、変調器２８による変調の前であるが、インターリーバ２４によるインターリーブの後にしか発生しない。
【００３２】
反復復号化手順がレートの計算に用いられた場合には、Ｅｂ／Ｎｏを計算するために必要とされるであろう最小の１フレーム遅延を、１つのフレーム内のレート指示ビットは取り除く。先行するフレームのレート指示ビットは、ボコーディングレート（例えば、情報レート）を表すので、移動局１６におけるフレームの電力制御グループ（ＰＣＧ）が最初のフレームであれば、それだけ速くボコーディングレートを知ることになる。レート指示ビットは、変調器２８において先行するフレームの中に嵌め込むことができるので、先行するフレームの後に続く複数のフレーム又はやがて現れる複数のフレームのボコーディングレートについて、前もって警告する１つのフレーム全体を移動局１６に与えるようなインターフェースをこのレート指示ビットによってとることができる。
【００３３】
レート指示ビットの存在及び処理は、移動局１６と基地局１４との間の結合に、余分な待ち時間を付加することはない。ビットはボコーダ１８から順々に移動局１６に届くからである。さもなければ、移動局１６はインターリーブされた情報を復号化する前には、すべてのビットを受信するまでの間、１つのフレームの全部を待つことになる。
レート指示ビットは、移動局１６の消費電力を抑えることができる。ボコーディングレートは実際に要求があったときに決定すればよいので、多重復号化の試行及び反復復号化アプローチの付随する消費電力は必要でないのである。さらに、電力制御は、レート指示ビットの受信のエラーの確率が、１パーセント若しくはエラーの適当な目標確率よりも小さくなるように調整される。ボコーダ１８の低め若しくは最も低いボコーディングレートの電力制御能力の増加は容易に実現できる。ボコーダ１８は、反復復号化アプローチにおける復号化に対しては、時々最も低い優先度が与えられる。
【００３４】
ステップＳ１３がステップＳ１２に続く。ステップＳ１３は図２における他のステップとは異なっている。図２においてステップＳ１３は、移動局１６の位置を収容する処理に相当し、基地局１４の場合と対照的である。一般的には、ステップＳ１３は、基地局１４によって送信された下方向信号３４における電力レベル調整データを決定するために、移動局１６において受信されたフレームの処理を包含する。例えば、移動局１６は、複数のフレームを有する送信信号を受信する。
先行するフレームは、自分自身のレートを表すレートコードを含んでいる。移動局１６は、デコーダ３１と共にレート指示ビットを復号化して、下方向の適切な送信パフォーマンスに必要な送信電力を測定するために、下方向の送信のパフォーマンスパラメータ（例えば、エラーレート又は信号対雑音比）を測定する。
【００３５】
移動局１６は、１ビット又は複数ビットのレート指示ビットの復号化の期間中又はその後におけるパフォーマンスパラメータの測定のために、測定器３０を備えている。 移動局１６は複数ビットのレート指示ビットの復号化の期間中又はその後におけるパフォーマンスパラメータを測定するが、先行するフレーム全体の復号化の期間より前に測定することが望ましい。移動局１６は、そのフレーム全体を受信する前、かつ、インターリーブされたフレーム全体を復号化する前に、先行するフレームのボコーディングレートを測定することが望ましい。ステップＳ１３は、反復グループに対するエラーレートの測定を含んでいる。その反復グループは、決定した１ビット又は複数ビットの復号化に基づいて決定される。
【００３６】
移動局１６における搬送情報及びその付随する消費電力の処理は、ボコーディングレートの知識を実際に要求されることによって低減される。さらに、レート指示ビットからのボコーディングレートの認識は、下方向信号３４におけるレイリー・フェージングを補償する十分に迅速な方法において、電力を制御するために容易に用いられる。
【００３７】
ステップＳ１３においては、移動局１６でボコーディングレートが一度認識されると、移動局１６は、受信された下方向信号３４及びボコーディングレートの信号パフォーマンスパラメータ情報の測定に基づいて、下方向の送信電力を制御することができる。信号パフォーマンスパラメータの測定は、信号対雑音比の測定、エラーレートの測定、信号対干渉比の測定、又はその他の適切な信号品質の測定で構成されている。パフォーマンスパラメータは、情報ビットパフォーマンス（又は、反復グループ）の真の決定を許容するボコーディングレートを考慮して測定される。このことは、チャネルビットパフォーマンスの場合とは対照的である。移動局１６は、下方向の電力レベルの調整データを、上方向の送信として基地局１４に送信する。下方向の電力レベルの調整データは、ボコーディングレート及び情報ビットの送信対受信比を十分考慮することを反映する。
【００３８】
ステップＳ１４において、基地局１４は、下方向信号３４のための下方向の電力レベルの調整データを上方向信号３６と共に受信する。電力レベルの調整データは、基地局１４から移動局１６への下方向の送信のパフォーマンスパラメータ（例えば、エラーレート又は信号対雑音比）の測定に基づいている。
【００３９】
図３は、移動局１６の側から見た通信システム１０における信号電力制御の方法を記述している。このことは、基地局１４から見た場合と対照的である。図２におけるステップＳ１３は、図３のステップＳ２０、ステップＳ２２、ステップＳ２３に対応している。したがって、ステップＳ１８はステップＳ１２に続き、同様に、ステップＳ１４はステップＳ２３に続く。
【００４０】
ステップＳ１８に始まり、移動局１６は、ボコーディングレート及びボコーディングレートを表すためにフレームの先頭部分における少なくとも１つのレート指示ビットをもつ情報ビットを有するフレームを受信する。レート指示ビットの使用によって、煩わしい反復レート決定手順から解放されるので、移動局１６の複雑さ、消費電力、及び製造コストを低減することができる。移動局１６は、最初のフレームを復号化する前、又は１つのフレームの期間内において、容易にボコーディングレートを獲得する。
【００４１】
さらにまた、移動局１６は、フレームのわずかな増加をするだけでボコーディングレートを好ましい状態で決定して、電力制御グループ（ＰＣＧ）として参照する。例えばＣＤＭＡ２０００において、移動局１６は、フレームの最初の１６番目以内にボコーディングレートを決定することができる。それは、ＣＤＭＡ２０００における電力制御が、順方向の１つのフレームのすべての１/１６に対する電力制御の調整能力があるからである。
【００４２】
ステップＳ１８に続くステップＳ２０においては、移動局１６は、ボコーディングレートとチャネルレートとの間の比を決定する。移動局１６は、フレームの先頭部分において少なくとも１つのレート指示ビットを読み出す。その比を決定することにより、情報ビット（又は、反復グループ）に関してパフォーマンスを参照することができる。これは、一般的なすべてのチャネルビットの場合とは対照的である。パフォーマンスパラメータがチャネルビットに基づくならば、パフォーマンスパラメータは上方向の電力制御に対して間違った基準を形成してしまうことになる。
【００４３】
最大レートモードにおけるボコーダ１８の動作に関しては、情報ビットとチャネルビットとの間に１対１のマッピングがある。しかしながら、低めのレート及び最も低いレートに関しては、各反復グループは、「ｎ」にチャネルビットの「ｍ」ビットを掛けたものを提供するために、「ｍ」回反復される「ｎ」ビットの情報ビットを有することになる。１つのフレームには「Ｐ」回の反復グループがあるので、フレームに対するチャネルグループの数「Ｃ」は、「Ｐ」に「ｎ」及び「ｍ」を掛けたものに等しくなる（すなわち、Ｃ＝Ｐ×ｎ×ｍ）。１ビットの信号エネルギー対１ビット期間の雑音エネルギーの比（Ｅｂ／Ｎｏ）をパフォーマンスパラメータとして測定するのにトラフィックチャネルが用いられる場合には、その比は正確な測定として使用される。
【００４４】
ボコーディングレートは、チャネルビットの非コヒーレント積分の値をチェックすることによって確認することができる。チャネルビットの非コヒーレント積分には、ボコーディングレートの決定に冗長又はエラー検査能力を加えて、フレームのレート指示ビットが間違っているところがある場合に、その部分の信頼性を増加している。８に近い非コヒーレント積分の結果、フレーム内のインターリーブされていないチャネルビットが小さいか又はゼロに近い場合には、ボコーディングレートは最大ボコーディングレートと見なすことができる。一方、フレーム内の非コヒーレント積分の結果が閾値許容差によってゼロを超えている場合には、ボコーディングレートは多重レートボコーダ１８の最大ボコーディングレートよりも小さい。この閾値許容差は、典型的な若しくは予想されたフレーム内容の統計的分析又は確率密度関数に基づいて決定される。複数のレート指示ビットによって表されるボコーディングレートは、エラーチェックを実行するために、上記非コヒーレント積分の技法によって表されるボコーディングレートと比較される。
【００４５】
ステップＳ２２において、移動局１６は、測定期間に基づく情報ビット又は反復グループに関係している信号パフォーマンスパラメータ（例えば、エラーレート若しくは信号対雑音比）を測定する。ステップＳ２２では、複数のレート指示ビットを復号化する前に、パフォーマンスパラメータの測定が完了する。ステップＳ２２におけるパフォーマンスパラメータ（例えば、エラーレート）の測定は、複数のレート指示ビットを復号化した後又はその期間中であるが、フレーム全体の復号化より前である。
【００４６】
フレームの基礎となる電磁波信号に対する信号パフォーマンスパラメータとして信号対雑音比を測定する際に、信号対雑音比は、ボコーディングレートに対応する積分期間における情報ビットに対する信号電力の非コヒーレント積分によって決定される。特に、信号対雑音比は、ボコーディングレートが最大レートの場合には、チャネルビット又は情報ビットの非コヒーレント積分によって計算される。最大ボコーディングレートにおいては、チャネルビットと情報ビットとは１対１にマッピングされているので、非コヒーレント積分によって十分な結果が得られる。
【００４７】
これと反対に、最も低いレート（例えば、1/８レート）においては、チャネルビットの非コヒーレント積分によっては信号対雑音比の正確な見積もりは直接には出されない。最も低いボコーディングレートにおける非コヒーレント積分は、チャネルビットのレベルよりもむしろ、情報ビットのレベル又は反復グループのレベルについて実行しなければならない。
【００４８】
信号対雑音比の測定のためには、積分期間は、最大ボコーディングレートよりも低いボコーディングレートが低くなるほど増加する。積分期間は、最大ボコーディングレートに対するボコーディングレートの減少に相反して増加する。例えば、１/８レートボコーディングレートの積分期間は、最大レートボコーディングレートの積分期間の８倍の長さである。
【００４９】
信号対雑音比（S/N）は、最初に決定した信号の強度に雑音レベルを加算したものに近い（S＋N）。情報ビット又はトラフィックビットのS＋Nは、情報ビットにおける非コヒーレント積分によって計算される。次に、雑音レベル（N）又は密度が測定されるか、さもなければ決定される。雑音レベルには、信号同士の干渉も含まれている。S/Nを得るためには、雑音レベル（N）がS+Nから減算される。その減算の結果が信号の強度（S）に相当し、その信号の強度（S）がNによって除算されて信号対雑音比が得られる。
【００５０】
上記段落の記載にかかわらず、雑音レベルNが信号電力Sに比べて低い場合には、信号と雑音とを加算した計算（S＋N）は信号電力Sを正確に表わすことになる。しかしながら、信号Sが弱い場合には、信号対雑音比（S/N）はある１つの値というよりむしろその値は１に近づく。この場合には、信号と雑音を加算する計算手法以外の他の手法が用いられて、信号対雑音比が決定される。
【００５１】
移動局１６は、雑音レベルを計算して信号対雑音比を決定する。雑音レベルは、下方向のパイロットチャネルの受信から抽出することができる。下方向のパイロット信号のシーケンスは、通常、同一の極性のシンボル（例えば、１）になっている。そのパイロット信号のシーケンスの２乗平均を平方偏差で除算すると、雑音レベルが得られる。
【００５２】
移動局１６は、受信した下方向信号３４の信号電力を以下の方法で近似する。測定されたビット当たりの信号強度の絶対値は、信号と雑音を加算した計算に相当する絶対値を得るために合計される。ボコーディングレートが最大ボコーディングレートよりも低い場合には、信号対雑音比を正しく計算するために、リピートされたトラフィックビットにおける下方向信号３４の電力のコヒーレント積分が要求される。このコヒーレント積分から得られるレート情報を使用すれば、異なるトラフィックビットにおける非コヒーレント積分は、十分に正確な値をもたらす。
【００５３】
ステップＳ２２に続くステップＳ２３においては、移動局１６は、受信したフレームの測定された信号パフォーマンスパラメータ及びボコーディングレートとチャネルレートとの間の比に基づいて、下方向信号３４に対する電力調整データを決定する。移動局１６は、測定された信号パフォーマンスパラメータ及びボコーディングレートに基づいて、基地局１４の下方向の送信電力を制御する。
【００５４】
移動局１６は、測定された信号パフォーマンスパラメータに基づいて基地局１４の下方向の送信電力を制御して、移動局１６自身に記憶している目標の信号パフォーマンスパラメータをメンテナンスする。例えば、移動局１６は、測定されたエラーレートに基づいて基地局１４の下方向の送信電力を制御して、目標のパフォーマンスパラメータの値をメンテナンスする。これと交互に移動局１６は、測定された信号パフォーマンスパラメータとして、測定された信号対雑音比に基づいて、基地局１４の下方向の送信電力を制御する。
【００５５】
基地局１４の下方向の送信電力は、移動局１６が１つのフレーム全体を受信及び復号化より前に、下方向の電力調整データによって調整される。したがって、最初の電力制御グループ又はフレームのわずかな間隔が速いほどボコーディングレートが速く認識できるので、レイリー・フェージングに対する補償のために、下方向の送信電力はフレーム当たり何回も変化する。本発明において、ボコーディングレートを得ること、そのボコーディングレートに基づいて信号パフォーマンスパラメータを測定すること、並びに、測定された信号パフォーマンスパラメータ及びボコーディングレートに基づいて下方向の電力を制御することは、移動局におけるフレームの最初の受信からその１つのフレーム期間よりも短い中で完了する。そのことは、リアルタイムの電力制御を可能にし、速いフェージング又は中くらいの速さのフェージング、例えばレイリー・フェージングに対する補償を可能にする。
【００５６】
本発明による電力制御方法は、移動局１６の消費電力の低減及びバッテリー寿命の延長に効果がある。その電力制御方法は、ソフトウェアとASICとで実現されるので、多くの民生用の移動局１６に有効である。その電力制御方法は音声通信に有効である。その理由は、音声通信が長い遅延に対して許容差がないからである。このシステムは、最初、上方向信号３６を用いて下方向信号３４の電力である順方向の電力制御に適応している。これに対して、逆方向においては、各移動局１６は、それぞれ１つの対応するパイロットチャネルを有し、ボコーディングレートに依存しない送信電力をもっている。このため、基地局１４は、移動局１６がパイロットチャネルの測定に基づくボコーディングレートを復号化することなく、移動局１６の上方向の電力を容易に決定することができる。
【００５７】
前述のレート指示ビットは、中にそのレート指示ビットが配置されたフレームにおける情報のレートを表すために用いられてきたが、別の構成として、先行する１つのフレーム内にレート指示ビットを配置して、その先行するフレームの後に続く複数のフレームにおける情報のビットレートを表すようにしてもよい。したがって、情報のレートの変化に応じて先行するフレーム内にレート指示ビットを配置（例えば、嵌め込み）するだけで、すべてのフレームにレート指示ビット用の嵌め込みをする場合よりも大きなインターリーブの実行を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における通信システムを示すブロック図。
【図２】本発明における基地局から見た送信電力の制御方法のフローチャートの図。
【図３】本発明における移動局から見た送信電力の制御方法のフローチャートの図。
【符号の説明】
１０ 通信システム
１２ 基地制御局
１４ 基地局
１６ 移動局
１８ 多重レートボコーダ
２０ エンコーダ
２２ シンボルリピータ
２３ フレーム編成器
２４ インターリーバ
２６ レートインジケータ
２８ 変調器
３０ 測定器
３２ コントローラ
３４ 下方向信号
３６ 上方向信号
５０ トランシーバ
５２ エンコーダ
５４ インジケータ
５５ プロセッサ
５６ 受信機

Claims (35)

1. 通信システムにおける移動局の消費エネルギーを低減する方法において、
   基地局が、トラフィックチャネル上の下方向信号の送信のために、１つのチャネルレートにおけるチャネルビットとして、ボコーディングレートにおける情報ビットを含む１つのフレームを編成するステップ、
   前記基地局が、前記フレームの先頭部分に前記ボコーディングレートを表す少なくとも１つのレート指示ビットを配置するステップ、及び
   前記基地局が前記移動局から上方向信号を受信するステップであって、該上方向信号が電力レベル調整データを含み、該電力レベル調整データは、該基地局によって該移動局に以前に送信されたフレームのボコーディングレートと送信レートの比に基づくものである、ステップ
   を有する可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
2. 前記フレーム内に前記情報ビットをインターリーブするステップをさらに有することを特徴とする請求項１記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
3. 前記配置するステップは、前記フレームの前記先頭部分における前記インターリーブされた情報ビットうちの少なくとも１つを、前記少なくとも１つの対応するレート指示ビットに置き換えるステップさらに有することを特徴とする請求項２記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
4. 前記編成するステップは、前記フレームの前記先頭部分に前記少なくとも１つのレート指示ビットのための領域を用意するステップをさらに有し、その用意された領域が前記情報ビットの存在に関しては制限されていることを特徴とする請求項１記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
5. 前記配置するステップは、前記フレームに続く複数のフレームのグループの情報のレートを表すために、前記フレームの前記先頭部分に２つのレート指示ビットを嵌め込むステップをさらに有することを特徴とする請求項１記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
6. 通信システムにおける信号電力を制御する方法であって、
   （ａ）基地局が、トラフィックチャネル上の下方向信号の送信のために、１つのチャネルレートにおけるチャネルビットとして、ボコーディングレートにおける情報ビットを含む１つのフレームを編成するステップと、
   （ｂ）前記基地局が、前記フレームの先頭部分に前記ボコーディングレートを表す少なくとも１つのレート指示ビットを配置するステップと、
   （ｃ）前記基地局が前記移動局から下方向信号を受信するステップであって、該下方向信号が、前記下方向信号の送信の１つの信号品質測定値及び前記少なくとも１つのレート指示ビットによって表されるボコーディングレートに基づいて決定された下方向信号の電力レベル調整データを含む、受信するステップと、
   を有する可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
7. 前記（ｃ）受信するステップは、前記信号品質測定値としてエラーレートを用いて決定された前記電力レベル調整データと共に、前記上方向信号を受信するステップをさらに有することを特徴とする請求項６記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
8. 移動局が前記少なくとも１つのレート指示ビットを復号化した後に、前記信号品質測定値として、その移動局におけるエラーレートを測定するステップをさらに有することを特徴とする請求項６記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
9. 移動局が前記少なくとも１つのレート指示ビットを復号化した後かつ前記フレーム全体を復号化する前に、前記信号品質測定値として、その移動局におけるエラーレートを測定するステップをさらに有することを特徴とする請求項６記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
10. 前記編成するステップは、前記フレーム内に前記情報ビットをインターリーブするステップをさらに有することを特徴とする請求項６記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
11. 前記（ｂ）配置するステップは、前記フレームの前記先頭部分における前記インターリーブされた情報ビットうちの少なくとも１つを、前記少なくとも１つの対応するレート指示ビットに置き換えるステップさらに有することを特徴とする請求項１０記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
12. 前記（ａ）編成するステップは、前記フレームの前記先頭部分に前記少なくとも１つのレート指示ビットのための領域を用意するステップをさらに有し、その用意された領域が前記情報ビットの存在に関しては制限されていることを特徴とする請求項６記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
13. 前記（ｂ）配置するステップは、前記フレームに続く複数のフレームのグループの情報のレートを表すために、前記フレームの前記先頭部分に２つのレート指示ビットを嵌め込むステップをさらに有することを特徴とする請求項６記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
14. 前記レート指示ビットの復号化に基づいて決定された複数の連続する測定期間における前記情報ビットのエラーレートを測定するステップをさらに有することを特徴とする請求項６記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
15. 通信システムにおける信号電力を制御する方法であって、
    ａ）移動局が、情報のレートを有する情報ビットを含むと共に、その情報のレートを表すために少なくとも１つのレート指示ビットを先頭部分に含む１つのフレームを受信するステップと、
    ｂ）前記移動局が前記情報のレートと１つの送信レートとの間の比を決定するステップと、
    ｃ）前記移動局が、前記決定された比を考慮して、前記情報ビットに関連する１つの信号品質測定値を測定するステップと、
    を有する可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
16. 前記測定するステップは、前記信号品質測定値としてエラーレートを測定するステップを有することを特徴とする請求項１５記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
17. 前記少なくとも１つのレート指示ビットを復号化した後に、前記信号品質測定値として、エラーレートを測定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１５記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
18. 前記少なくとも１つのレート指示ビットを復号化した後かつ前記フレーム全体を復号化する前に、前記信号品質測定値として、エラーレートを測定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１５記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
19. 前記測定されたエラーレートに基づいて下方向の送信電力を制御するステップをさらに有することを特徴とする請求項１７記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
20. 前記制御するステップは、前記下方向の送信電力に対する電力調整データを含む１つの上方向信号を送るステップをさらに有することを特徴とする請求項１９記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
21. １つの目標の信号品質測定値をメンテナンスするために測定された信号品質測定値に基づいて、下方向の送信電力を制御するステップをさらに有することを特徴とする請求項１５記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
22. 通信システムにおける信号電力を制御する方法であって、
    ａ）移動局が、ボコーディングレートを有する情報ビットを含むと共に、そのボコーディングレートを表すために少なくとも１つのレート指示ビットを先頭部分に含む１つのフレームを受信するステップと、
    ｂ）前記移動局が前記ボコーディングレートと１つの送信レートとの間の比を決定するステップと、
    ｃ）前記移動局が、前記比に基づいて、前記情報ビットに関連する１つの信号対雑音比を測定するステップと、
    を有する可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
23. 前記フレームの基礎となる電磁波信号における前記信号対雑音比を計算するステップをさらに有し、その信号対雑音比は、前記ボコーディングレートに対応する積分期間における情報ビットに対する信号電力の非コヒーレント積分によって決定されることを特徴とする請求項２２記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
24. 前記計算するステップは、ボコーディングレートが最大レートである場合に、１対１を基礎とした情報ビットに対応するチャネルビットを非コヒーレント積分するステップを有することを特徴とする請求項２３記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
25. 前記計算するステップは、前記フレーム内の反復グループの反復期間において、その反復グループの継続期間における信号電力を測定するステップを有することを特徴とする請求項２２記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
26. 前記測定された信号対雑音比に基づいて下方向の送信電力を制御するステップをさらに有することを特徴とする請求項２２記載の可変レートボコーダ通信の電力の制御方法。
27. ａ）トラフィックチャネル上の下方向信号の送信のために、１つのチャネルレートにおけるチャネルビットとして、ボコーディングレートにおける情報ビットを含む１つのフレームを編成するフレーム編成器と、
    ｂ）前記フレームの先頭部分に前記ボコーディングレートを表す少なくとも１つのレート指示ビットを配置するレートインジケータと、
    ｃ）前記下方向信号の送信の１つの信号品質測定値及び前記少なくとも１つのレート指示ビットによって表されるボコーディングレートに基づいて決定された下方向信号の電力レベル調整データと共に、上方向信号を受信する受信機と、
    を備えたボコーダ装置。
28. 前記フレーム編成器は、前記情報ビットを復号化するエンコーダと、その復号化された情報ビットを前記ボコーディングレートに一致させてリピートするシンボルリピータと、少なくとも１つのフレーム内においてそのリピートされた情報ビットをインターリーブするインターリーバとで構成されていることを特徴とする請求項２７記載のボコーダ装置。
29. 前記レートインジケータは、インターリーブされた情報シンボルの中に前記少なくとも１つのレート指示ビットを嵌め込むように適合されていることを特徴とする請求項２７記載のボコーダ装置。
30. 前記レートインジケータは、各フレームの先頭部分に前記少なくとも１つのレート指示ビットを配置するための領域を用意するように適合されていることを特徴とする請求項２７記載のボコーダ装置。
31. ａ）情報のレートを有する情報ビットを含むと共に、その情報のレートを表すために少なくとも１つのレート指示ビットを先頭部分に含む１つのフレームを受信するトランシーバと、
    ｂ）前記情報のレートと１つの送信レートとの間の比を決定するプロセッサと、
    ｃ）その決定された比を考慮して、前記情報ビットに関連する１つの信号品質測定値を測定する測定器と、
    を備えた移動局装置。
32. 前記信号品質測定値は、エラーレートで構成されていることを特徴とする請求項３１記載の移動局装置。
33. 前記測定器は、前記少なくとも１つのレート指示ビットを復号化した後かつ前記フレーム全体を復号化する前に、前記信号品質測定値として、エラーレートを測定するように適合されていることを特徴とする請求項３１記載の移動局装置。
34. 前記測定されたエラーレートに基づいて下方向の送信電力を制御する下方向電力コントローラをさらに備えたことを特徴とする請求項３１記載の移動局装置。
35. 前記少なくとも１つのレート指示ビットによって表示されるボコーディングレートに対してチェックするチェッキングボコーディングレートを決定するために、チャネルビットを非コヒーレント積分をする積分器をさらに備えたことを特徴とする請求項３１記載の移動局装置。

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