JP4855484B2 - 中継器のライズオーバサーマル（ｒｏｔ）値の較正 - Google Patents

中継器のライズオーバサーマル（ｒｏｔ）値の較正 Download PDF

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Description

［米国特許法第１１９条に基づく優先権の主張］
本特許出願は、本願の譲受人に譲渡されると共に参照により本明細書に明示的に援用される、２００６年１月２７日に出願された「REPEATER RISE-OVER-THERMAL (ROT) VALUE CALIBRATION」と題する米国特許仮出願第６０／７６２，７６８号に対する優先権を主張する。
［発明の背景］
<発明の分野>
本発明は通信の分野に関する。より詳細には、本発明は、フレーム型共有チャネル無線通信システム（framed shared channel wireless communication system）のような無線通信システムにおいて使用される中継器上のトラフィックを監視することに関する。
<関連技術の説明>
音声及びデータのような様々なタイプの通信を提供するために、無線通信システムが広範に展開されている。通常の無線データシステム又はネットワークは、１つ又は複数の共有資源へのアクセスを複数のユーザに提供する。システムは、周波数分割多重（ＦＤＭ）、時分割多重（ＴＤＭ）、符号分割多重（ＣＤＭ）等のような様々な多元接続技法を使用することができる。無線ネットワークの例は、セルラーベースのデータシステムを含む。以下は幾つかのそのような例である：（１）「デュアルモード広帯域拡散スペクトルセルラーシステムのＴＩＡ／ＥＩＡ−９５−Ｂ 移動局−基地局互換性規格（TIA/EIA-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System）」（ＩＳ−９５規格）、（２）「第３世代パートナーシッププロジェクト」（３ＧＰＰ）と称する協会によって提供されると共に、書類番号３Ｇ ＴＳ ２５．２１１、３Ｇ ＴＳ ２５．２１２、３Ｇ ＴＳ ２５．２１３、及び３Ｇ ＴＳ ２５．２１４を含む１組の書類において具体化される規格（Ｗ−ＣＤＭＡ規格）、（３）「第３世代パートナーシッププロジェクト２」（３ＧＰＰ２）と称する協会によって提供されると共に、「ｃｄｍａ２０００拡散スペクトルシステムのＴＲ−４５．５物理層規格（TR-45.5 Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems）」において具体化される規格（ＩＳ−２０００規格）、並びに（４）ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−８５６規格（ＩＳ−８５６規格）に従う高データレート（ＨＤＲ）システム。
中継器は、通信システムの範囲及びカバレッジを拡大するために無線通信システムにおいて使用される。一般的に、中継器は、物理層において信号を受信及び再送信し、無線通信システムによって使用されている規格を問わずに満足のいく動作を提供することができる。中継器は、特に容量は十分であるが信号伝播が困難である場合に、フレーム型共有チャネル無線通信システムの範囲を拡大する経済的な手段を提供するという点で有利である。
トラフィックに関連して電力を測定する１つの技法は、ライズオーバサーマル（ＲｏＴ）測定値を得ることである。ＣＤＭＡシステムのような通信システムでは、ＲｏＴは、逆方向リンク上のチャネル負荷を示すのに有用である信号特性値である。ＲｏＴ値は、受信機において全てのユーザから受信される全電力の、熱雑音に対する比であり、通常デシベル（ｄＢ）単位で与えられる。逆方向リンクの理論上の容量計算に基づいて、負荷と共に上昇するライズオーバサーマル値を示す理論上の曲線が得られる。ライズオーバサーマル値が無限大となる負荷は多くの場合、「極（pole）」と呼ばれる。通常のＣＤＭＡシステムでは、３ｄＢのライズオーバサーマル値を有する負荷は約５０％の負荷、すなわち極における場合にサポートすることができるユーザの数の約半分に対応する。ユーザの数が増大するにつれて、また、ユーザのデータレートが上昇するにつれて、負荷は高くなる。これに対応して、負荷が増大するにつれて、遠隔の端末が送信しなければならない電力量が増大する。同様の考慮すべき事項が、他のタイプの通信システムにおいて存在する。ライズオーバサーマル値及びチャネル負荷は、A. J. Viterbiによる「CDMA: Principles of Spread Spectrum Communication」（Addison-Wesley Wireless Communications Series, May 1995, ISBN: 0201633744）においてさらに詳細に記載されている。このViterbiの参考文献は、ライズオーバサーマル値と、ユーザの数と、ユーザのデータレートとの間の関係を示す古典的な式を提供している。
ＲｏＴは一般的に、トラフィックを有しない受信機の入力電力を基準とする。したがって、ライズとして表される出力電力における上昇と共に、等価の熱雑音フロアを測定することが可能である。ライズオーバサーマル（ＲｏＴ）測定値は、無線受信機の負荷を推定するために使用され、したがって、中継器の負荷を測定するために使用することができる。ＲｏＴは、熱と全受信入力電力との比である。重要となる仮定は、一人の平均ユーザの影響から開始することによって、全ユーザの総影響の適切なモデルを導出することができるとういうことである。ＲｏＴは以下の式から導出することができる。
Figure 0004855484
式中、
Ｚｌは通信局のＲｏＴであり、
ＰｉはユーザＩの送信電力であり、
ｇｉはそのユーザの利得であり、
Ｎはユーザの数であり、
Ｎ０は受信機の熱雑音密度であり、
Ｗは受信機の帯域幅である（Ｈｚ単位）。
場合によっては、中継器は、リンクトラフィック容量が重要な問題ではない場所に存在する。しかし、中継器が、リンクトラフィック及びネットワークの容量が考慮すべき事項である状況において使用される場合もある。結果として、中継器上でリンクトラフィックを測定することが望ましい場合がある。具体的には、中継器の逆方向リンク出力電力の測定値に基づいて、中継器のトラフィック負荷を推定する能力を含むことが望ましい。
<基地局における逆方向リンク負荷>
逆方向リンクの場合、逆方向リンク負荷に対応するＲｏＴは重要なパラメータの一つである。負荷がかかっているＣＤＭＡシステムは、当該システムがＲｏＴの限界レベル(critical level)以下において動作するようにＲｏＴを維持しようと試みる。ＲｏＴの限界レベルは、セルが縮小し、サービス品質（ＱｏＳ）が劣化し始める場合に生じる。ＲｏＴが大きすぎる場合、セルの範囲は縮小され、逆方向リンクの安定性は低下する。ＲｏＴが大きい場合、移動局の出力電力の大幅な逸脱をもたらす、一瞬の負荷におけるわずかな変化も生じる。低いＲｏＴは、逆方向リンクの負荷が大きくないことを示すことができ、したがって容量に余りがあることを示す。ＲｏＴを測定すること以外の方法が、通信装置の負荷を測定するために使用することができることを、当業者は理解されよう。
全てのコール(call)が所望のフレームエラーレート（ＦＥＲ）を満たすように、平均目標Ｅｂ／Ｎｔが、セクタ内の各コールによって要求されると仮定する。この目標値をＴと呼ぶ：
Figure 0004855484
式中、
Ｅbは、基地局受信機におけるデータビット当たりの平均エネルギーである。
Ｎtは、基地局受信機の熱雑音密度Ｎ0と干渉電力密度Ｉ0との和である。
Ｉ0は以下の式によって求められる：
Figure 0004855484
Ｔは、基地局において受信される、ユーザ当たりの平均電力υＣの、平均データレートυＲに対する比である：
Figure 0004855484
式中、
υは平均音声アクティビティ係数であり、
Ｃは、フルレートのユーザ当たりの受信される平均電力であり、
Ｒはデータレートであり、
Ｎ0は受信機の熱雑音密度である。
全部でｎ人のユーザがセクタ内にいる場合、他のユーザからの干渉電力密度は以下の通りである：
Figure 0004855484
式中、Ｗは信号帯域幅である。
音声アクティビティ係数を記述するために、この量をυ（通常は０．４とされる）で乗算することができる。他のセル干渉を記述するために、この量をＦで除算する。Ｆは、セル内の干渉電力密度の、全干渉電力密度に対する比（通常は０．６５とされる）である。
これらの値を式（２）に代入すると、以下の式が得られる。
Figure 0004855484
この式は、Ｃについて解くことができる。Ｗ／Ｒ＝ｇを処理利得として定義すると共に、ｎ−１をｎとして近似すると（いずれにせよ受信機のＡＧＣによって行われる）、基地局において受信されるフルレートユーザ当たりの平均電力の式が得られる：
Figure 0004855484
基地局が中継器にサービスもしている場合、このユーザ当たりの受信電力は、コール(call)が中継器を通じて来るか否かにかかわらず同じである。事実上、基地局は一般的に、ユーザへの直接接続と中継器を通じての接続とを区別することができない。
<中継器の逆方向リンク電力出力>
中継器の等価な熱雑音フロアは以下の式によって表すことができる：
Figure 0004855484
式中、
ＧRは中継器の逆方向リンク利得である。
そして、中継器から逆方向リンク上で送信される電力は以下の式によって与えられる。
Figure 0004855484
式中、
Ｇaは基地局アンテナ利得であり、
Ｇdは中継器のドナーアンテナ利得であり、
Ｌpは、基地局と中継器との間のパス喪失であり、
ｎｒは、中継器を通過するコールの数であり、ここで、
Ｆは、セル内の干渉電力密度の、全干渉電力密度に対する比である。
この式の両方の辺を中継器の熱雑音フロアで除算することによって、ＲｏＴとして表される中継器の出力電力が与えられる。
式（８）は、ユーザに対する受信機容量を示すという点で興味深い。式（８）は、キャリアの出力電力、ユーザの数、複数のキャリア上のユーザの数、基地局送信機（ＢＴＳ）容量の百分率、及びトラフィックのアーラン単位の容量の関数として示す。
本発明の譲受人に譲渡される米国特許第６，４６９，９８４号は、ＣＤＭＡ中継器上のトラフィックを監視することによって中継器の逆方向リンクチャネルにおいてライズオーバサーマル値を測定することによって、中継器を通過する逆方向リンクトラフィックを推定する方法を記載している。測定回路は、ＣＤＭＡ中継器の動作に関連するメトリック（metric）を受信し、そのメトリックに基づいてＣＤＭＡ中継器上のコールトラフィックの量を求める。ＣＤＭＡ中継器上のトラフィックが多すぎるという判断を使用して、ＣＤＭＡ中継器を基地局に取り替える必要を指示し、より良好な無線通信サービスを提供する。この回路は、ＣＤＭＡ中継器の信号電力に基づいてコールトラフィックの量を監視し、電力メータはＣＤＭＡ中継器の信号電力を読み取り、それによって、回路は電力メータからＣＤＭＡ中継器の信号電力を受信する。その後、この回路は、電力メータからの信号電力に基づいてＣＤＭＡ中継器上のユーザの数を求める。これは、信号電力がＣＤＭＡ中継器上のユーザの数に比例する式によって求められる。中継器測定システムは、中継器ユーザの数をメモリ内に記憶するか又は離れた場所に送信することができる。
現実的には、実際のライズオーバサーマル値は小さく（ｄＢ単位）、逆方向リンク増幅器利得及び雑音指数の不確定性に起因して、測定の不確定性は概ね、所望のライズオーバサーマル測定の不確定性となる。中継器利得段の利得及び雑音指数を較正し、それによって、正確なライズオーバサーマル測定を行うことができるようにする方法を提供することが望ましいであろう。
無線ネットワークにおいて使用される測定機器における問題のうちの１つは、その機器を「オフライン」にするのが困難であるということである。手動のメンテナンスの場合、そうすること（機器をオフラインにすること）は可能であるが、テスティング間の最適な時間と、ＱｏＳとの間にトレードオフが生じる。ＱｏＳは、ユーザが機器に接続しているときに、頻繁にその機器をオフラインにする機器によって劣化する。フレーム型共有チャネル無線通信システムの場合、各フレームは、公認の規格によって定義されるか又はそうではなくとも予見し得る時間期間(time period)を有する。例えば、ＩＳ−９５規格に従うＣＤＭＡ無線通信の場合、フレーム長は約２０ｍｓである。
［概要］
本発明によれば、信号の利得及び雑音は、無線周波数通信局において較正され、受信電力に基づいて測定値を得ることができる。通信局内の増幅器への入力は、信号源と、固定の入力負荷との間で切り換えられる。信号源から増幅器によって受信される信号に対応する第１のスイッチ状態に対応する増幅器の出力と、所定の入力負荷に接続される増幅器に対応する第２のスイッチ状態に対応する増幅器の出力との間の差は、電力に関連する測定値を得るために使用される。第１の状態及び第２の状態に対応する増幅器の出力は、増幅器の出力における２つのスイッチ状態間の電力差をもたらし、そして当該電力差は、較正された測定値を生じるために使用される。較正された測定値は、増幅器によって受信される全電力の、増幅器からの熱雑音に対する比に対応するライズオーバーサーマル（ＲｏＴ）値とすることができ、又は別の信号品質の測定値とすることができる。
本発明の一態様では、これは、信号源から増幅器によって受信される通信が所定の限界内で劣化する最大時間と、静止状態測定値(quiescent state measurement)を得るのに必要な最小時間とによって制限される時間パラメータを確定すること、及びその確定された時間パラメータ内で入力を切り換えることによって達成される。
本発明の別の態様では、中継器のような通信装置は、通信信号トラフィックの測定値を提供する。信号増幅器の信号入力に接続されるスイッチは、受信信号と所定の負荷との間で切り換えを行うために使用される。コントローラは、動作モードテストレートにおいて、信号と負荷との間の切り換えを制御するために使用され、その結果、動作モードテストレートは、通信リンクの喪失に従って選択される時間より短い信号入力オフ時間と、静止モード(quiescent mode)において電気的特性の測定値を得るための最小静止時間(minimum quiescent time)よりも長い負荷接続時間とを有するようになる。切り換えを制御することによって、信号増幅器を通じて送信される通信を遮断することなく、上記静止モードにおいて信号入力を検知することができる。
本発明の特徴、性質及び利点は、以下に述べられる詳細な説明が図面と共に取り上げられる場合に、当該説明からより明らかになるであろう。当該図面においては、全体を通じて、同様の参照符号は対応する項目を特定する。
［発明の詳細な説明］
単語「例示的」は本明細書において、「例、場合又は例示として機能すること」を意味するように使用される。本明細書において「例示的」であるとして記載されるあらゆる実施形態は、必ずしも他の実施形態よりも好ましいか又は有利であるように解釈されない。
<概説>
本発明によれば、中継器利得段の利得及び雑音指数の較正は、正確なライズオーバサーマル（ＲｏＴ）測定を行うことができるように達成される。
ＲＦスイッチは、逆方向リンク利得パスにおいて、サーバアンテナと逆方向リンク増幅器との間で中継器に加えられる。ＳＰＤＴ ＲＦスイッチング回路が使用され、共有ポートは増幅器に接続されており、一方の切換ポートは通常の動作用にドナーアンテナに接続され、他方の切換ポートは信号入力負荷に接続される。ＲＦスイッチは、逆方向リンク増幅器に対するサーバアンテナの入力を実質的に減衰させる。信号入力負荷は、入力負荷として多量のエネルギーを散逸させることが要求されないということを除いては、擬似負荷のように機能する。代わりに、信号入力負荷は、増幅器の設計入力インピーダンスに従って増幅器の入力状態を規定する。信号入力負荷は、例として５０オームのＲＦ負荷である。５０オームのＲＦ負荷は５０オームのアンテナ入力を置き換えるように意図されるが、動作する機器（アンテナ及び増幅器）の設計インピーダンスは５０オームから変化し得る可能性がある。信号入力負荷は、入力インピーダンス状態を、信号入力又はアンテナによる入力の入力インピーダンス状態に類似するように設定されるが、信号は信号入力又はアンテナに受信されない。ＲＦ負荷は、公称負荷又は較正された負荷とすることができる。ＲＦ負荷は、熱雑音レベルの較正に使用される所定の較正用負荷である。いずれの場合においても、ＲＦ負荷は、適切な入力インピーダンスを増幅器に提供し、較正用入力を提供する。ＲＦ負荷は、増幅器とアンテナ又はデュプレクサとの接続点において、増幅器のインピーダンスにほぼ整合する。ＲＦ負荷は、熱雑音レベルの較正のために使用される。
より一般的に表現すると、アンテナ入力に接続している増幅器によって検知される信号はアクティブモード信号であり、擬似入力負荷に接続している増幅器によって検知される信号は静止モード信号である。アクティブモード信号と静止モード信号とを比較することによって、トラフィックの値が得られる。電力測定の場合、静止モードにおける電力は熱雑音レベルであり、これらの比較は、アクティブモード信号による増幅器の動作とアクティブモード信号によらない増幅器の動作との間で達成される、較正された測定値である。
通常の動作では、スイッチング回路は逆方向リンク増幅器の連鎖をサーバアンテナに接続し、それによって、通常の逆方向リンクトラフィックが中継器を通過することができるようになる。増幅器は任意の都合の良い増幅器とすることができ、例えば再送信のために受信信号を増幅することができる線形ＲＦ増幅器等である。較正モードでは、逆方向リンク増幅器に対する入力は５０オーム負荷からの入力となるであろう。そして、増幅器の出力における２つのスイッチ状態間の電力差は、ライズオーバサーマル値の較正された測定値をもたらすであろう。
実際には、較正位置において費やされる時間量は、ユーザに影響を与えないように最小化することができる。本発明は、切り換え技法を使用することによって、ＲｏＴ値を得るのに十分な測定を提供する。増幅器の入力を、信号及び熱雑音を有しない等価物である既知のソースに切り替えることによって、増幅器の利得及び雑音指数を較正することができ、それによって、意図される小さいＲｏＴ測定値を正確に得ることができる。中継器の場合、ＲＦスイッチは、熱雑音を推定するために、短い期間だけ中継器をオフラインにする。この時間だけ持続するオフラインは、手動で制御することができるか又はプロセッサによってスケジューリングすることができる。スケジューリングは、オフラインに切り替えるためのイベントが、トラフィックを検出することによって指示されるように最適化することができる。中継器が、自身のＲｏＴ測定によって測定される最小のトラフィックを「見た」場合にオフラインにされることによって、最適化することができる。
ＲｏＴが所定の閾値未満にある場合、ＲｏＴは、ＲｏＴのサンプリングが頻繁に実行される最小トラフィックの公称サンプリングサイクルに従う。ＲｏＴが所定の閾値を超える場合、中継器はより長いデューティサイクルに進むように強いられる。例として、所定の閾値は３ｄＢに設定することができ、最小トラフィックサンプリングサイクルは２分のサンプリングに設定することができ、より長いデューティサイクルは３０分に設定される。ＲｏＴが３ｄＢの所定の閾値未満である場合、中継器は２分のサンプリングに従う。ＲｏＴが３ｄＢの所定の閾値を超える場合、中継器は、サンプリングが３０分毎に行われる最小デューティサイクルに進むように強いられる。中継器を通過するトラフィックがより少ないときにＲｏＴ熱雑音測定をスケジューリングすることによって、顧客への影響が最小限に抑えられる。
測定の重要な態様は、通信のフレームサイクルに関連する。サービス品質（ＱｏＳ）は、ユーザが機器に接続しているときに、頻繁にその機器をオフラインにする機器によって劣化する。フレーム型共有チャネル無線通信システムの場合、各フレームは、公認の規格によって定義されるか又はそうではなくとも予見し得る時間期間を有する。例えば、ＩＳ−９５規格に従うＣＤＭＡ無線通信の場合、フレーム長は約２０ｍｓである。ｃｄｍａ２０００システムの場合、フレームは５ｍｓ、１０ｍｓ、２０ｍｓ、４０ｍｓ又は８０ｍｓとすることができる。ＷＣＤＭＡのような他のシステムは、例えば１０ｍｓ及び２０ｍｓのフレームサイズの同様のアレイを使用する。エラー訂正方式及び他の技法の使用によって、通信リンクがフレーム内の多量のデータ喪失を許容することができる。このデータ喪失の量は、通信システムによって許容される所定の高速フェード時間(fast fade time)に対応する。これによって、フレーム型共有チャネル無線通信システムが、良好なＱｏＳを維持しながら高速フェージングイベントを許容することができる。
エラー訂正方式及び他の技法の使用によって、通信リンクがフレーム内の多量のデータ喪失を許容することができる。通常、ＰＣＳ周波数で動作すると共に６０ｍｐｈで移動する移動ユーザは、マルチパス又は高速フェージングに起因する約１．５ミリ秒の中断の繰り返しを経験することになる。ＣＤＭＡ無線インターフェースは明示的に、高速フェージング環境におけるチャネル上のロバストな動作のために設計されている。
本発明によれば、通常の通信の継続を可能にする時間シーケンス内において、信号が接続されていない状態で電力測定を行う、テストシーケンスが実行される。フレーム型共有チャネル無線通信システムのデータ喪失を許容できる能力によって、フレームサイクルの長さのわずかな部分だけ通信リンクを遮断することができる。フレームを破損させないことが望ましいが、数分毎のフレームの欠損は、平均的な携帯電話ユーザにはほとんど検出することができない。したがって、信号に悪影響を与えないことが適切であるが、悪影響は、ＱｏＳ要因に関する限りさほど重要でない。
フレームサイクルの長さのわずかな部分を十分に短く選択することによって、ＱｏＳを実質的に劣化させることなく測定を達成することが可能である。本発明によれば、この時間期間は、信号が通常の使用から切断されている状態で信号の所望の測定を達成するのに十分な時間期間を有するが、高速フェージング状況からもたらされる通信遮断をもたらすと考えられる時間期間よりも短いものとして選択される。コールがドロップすることなく数百ミリ秒又は数千ミリ秒だけ信号を切断しておくことが可能であるが、Ｑｏｓに対して多大な影響が生じる。したがって、テスト期間の長さは、通信リンク上の多量のデータ喪失又は通信リンクのＱｏｓに対する重大な悪影響を防止するように選択される。音声信号を送信するＣＤＭＡシステムでは、フレームの１％の喪失は一般的に気づかれない。喪失したフレームの百分率が例えば３％に増加すると、ＱｏＳは著しく劣化する。システムは、信号の喪失にユーザが気づくほど、ユーザに対するＱｏＳを通常のフェージングレートが実質的に劣化させないように設計される。本発明のさらなる一態様では、通信トラフィックを示す電力の測定値を得るために、電力測定は、通常の会話のために接続される信号と共に行われるさらなる測定と組み合わせて使用される。特定の一構成は、ライズオーバサーマル（ＲｏＴ）測定値を求めるための一連の電力測定値を提供する。
<動作環境>
図１は、無線通信ネットワーク（以下では「ネットワーク」）１００の一例を示す図である。ネットワーク１００は、１つ又は複数の無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）１０２、又は基地局コントローラ（ＢＳＣ）若しくはノードＢのようなローカル制御局、及び、複数の基地局（ＢＳ）１０４Ａ〜１０４Ｃ（基地局送受信機システムと呼ばれることもある）を使用する。基地局１０４Ａ〜１０４Ｃは、当該基地局１０４Ａ〜１０４Ｃのサービスエリア１０８Ａ〜１０８Ｃ内にそれぞれ位置する、遠隔局又は無線通信装置（ＷＣＤ）１０６Ａ〜１０６Ｃと通信する。この例では、基地局１０４Ａは、サービスエリア１０８Ａ内でＷＣＤ１０６Ａと通信し、基地局１０４Ｂは、サービスエリア１０８Ｂ内でＷＣＤ１０６Ｂと通信し、基地局１０４Ｃは、サービスエリア１０８Ｃ内でＷＣＤ１０６Ｃと通信する。
ＷＣＤ１０６Ａ〜１０６Ｃはそれぞれ、無線通信用の装置を有するか又は備える。当該装置は、限定ではないが、携帯電話、無線ハンドセット、データ送受信機、又は呼出受信機若しくは位置確定受信機等である。さらに、そのようなＷＣＤは、所望に応じて、車両（自動車、トラック、ボート、列車及び飛行機を含む）内に取り付けられるか又は固定されるようにハンドヘルドで携帯可能とすることができる。無線通信装置は、幾つかの通信システムにおいて、好みに応じて、ユーザ端末、移動局、移動ユニット、加入者ユニット、無線送信／受信ユニット、移動無線(mobile radio)若しくは移動無線電話機(radiotelephone)、無線ユニット、又は単に「ユーザ」、「電話」、「端末」、若しくは「移動体」と呼ばれることもある。
基地局１０４Ａ〜１０４Ｃは、順方向リンク通信チャネル（順方向リンク又はダウンリンク）をわたって無線信号の形態でユーザ端末に情報を送信し、ＷＣＤは、逆方向リンク通信チャネル（逆方向リンク又はアップリンク）を介して情報を送信する。基地局１０４Ａ〜１０４Ｃは、複数のセルサイトを含む地上ベースの通信システム及びネットワークのような無線システムの一部を形成することができる。信号は、ＷＣＤＭＡ、ｃｄｍａ２０００、又はＴＤ−ＳＣＤＭＡタイプの信号を使用して、ＩＭＴ−２０００／ＵＭＴ規格のような任意の適切な規格に従ってフォーマット化することができる。加えて、基地局１０４は、アナログベースの通信システム（ＡＭＰＳ等）のような他のシステムに関連付けることもでき、アナログベースの通信信号を転送することができる。ＷＣＤ１０６Ａ〜１０６Ｃ及び基地局１０４Ａ〜１０４Ｃは、ネットワークの送信規格に従って符号化、拡散及び伝送される信号を使用する。例として、順方向ＣＤＭＡリンクは、パイロットチャネル又はパイロット信号、同期（ｓｙｎｃ）チャネル、幾つかの呼出チャネル、及び多数のトラフィックチャネルを含み、一方、逆方向リンクは、アクセスチャネル及び多数のトラフィックチャネルを含む。信号は、たとえば２０ミリ秒といった所定の持続期間を有するデータフレームを使用する。これらのパラメータは例としてあり、本発明は、他の無線通信技法を使用するシステムにおいて使用することができる。
無線信号は、雑音及び干渉を克服するのに十分な電力レベルにおいて送信され、それによって、情報の転送は特定のエラーレート内においてなされる。しかし、これらの信号は、他のＷＣＤを含む通信に干渉しないように、大きすぎない電力レベルにおいて送信する必要がある。この課題に直面すると、幾つかの通信技法における基地局及びＷＣＤは、適切な送信電力レベルを確立するために動的な電力制御技法を使用する。例として、幾つかの手法は、受信された順方向リンクトラフィック信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）、信号対干渉比（ＳＩＲ）又はエラーレート（ＢＥＲ、ＦＥＲ等）を求めるユーザ端末であって、その結果に基づいて、ＷＣＤに送信されるトラフィック信号の送信電力を増大するか又は低減するように基地局に要求するユーザ端末を含む。アップ／ダウンコマンドを送信することに加えて、基地局間の「ハンドオフ」のような動作をサポートするために、様々な電力及び雑音の測定値を含む他のタイプの情報を基地局に定期的に送信することができる。そのような通信システムにおいて電力制御を行うための技法の例は、「Fast Forward Link Power Control In A Code Division Multiple Access System」と題する米国特許第５３８３２１９号明細書、「Method And System For The Dynamic Modification Of Control Parameters In A Transmitter Power Control System」と題する米国特許第５３９６５１６号明細書、及び「Method and Apparatus For Controlling Transmission Power In A CDMA Cellular Mobile Telephone System」と題する米国特許第５０５６１０９号明細書に見られる。
基地局のサービスエリアは、局所的な地形、障害物（建物、丘等）、信号強度によって影響を受け、他のソースからの干渉は、所定の基地局によってサービスを提供される領域の形状を決定する。通常、複数のカバレッジエリア１０８（１０８Ａ〜１０８Ｃ）は、広い領域又は領域にわたって連続するカバレッジ又は通信を提供するために重なり合う。しかし、カバーされていない領域１３０及び１３２のような、カバーされない可能性がある領域も幾つか存在する。ネットワークの通常のカバレッジエリアの外側に存在する穴１３０又は領域１３２のようなカバーされていない領域によって、サービスが断続的になる。加えて、山若しくは丘のような地形的特徴、都心の人口密集地域において作られることが多い高層ビル若しくはビルの谷間のような人口建造物、又は高い木、森のような植物等はそれぞれ、部分的又は完全に信号を遮断する可能性がある。同様の状況は、建造物１３４内にも存在する。
多くの場合、穴又はカバーされていない領域にカバレッジを拡大するために１つ又は複数の中継器を使用することもより容易であり得る。カバレッジを拡大する１つの技法は、中継器１４１〜１４３の使用による。中継器１４１〜１４３は、ＷＣＤ１０６（１０６Ｄ、１０６Ｅ、及び１０６Ｆ）及び基地局１０４Ａ又は１０４Ｃの両方から送信を受け取り、それらの２つの間の媒介として作用し、基本的に「曲管(bent pipe)」通信パスとして動作する。中継器１４１〜１４３を使用することによって、基地局１０４の有効範囲は、中継器を使用しない場合にはカバレッジに隙間を有するであろう領域１３０、１３２及び１３４に拡大する。
中継器は、一般的に物理レベルにおいて機能し、一般的に論理レベルでは信号を処理しないため、論理レベルにおけるデータを変化させずに信号を転送する。したがって、トラフィックに関連する測定は、物理レベルにおいて測定することによって最も都合良く達成される。
<中継器の動作>
図２は、本発明に従って使用される中継器２０２を示す概略ブロック図である。中継器２０２は、サーバアンテナ２０４と、サーバデュプレクサ２０６と、ドナー出力デュプレクサ２０８と、ドナーアンテナ２１０とから成る。逆方向リンク又はアップリンクの増幅器２２１は、入力リンク２２３によってサーバデュプレクサ２０６に接続され、出力リンク２２５によってドナー出力デュプレクサ２０８に接続される。順方向リンク又はダウンリンクの増幅器２３１は、順方向リンク接続出力２３３によってドナーデュプレクサ２０８に接続され、順方向リンク接続入力２３５によってサーバデュプレクサ２０６に接続される。サーバアンテナリンク２４１はサーバアンテナ２０４をデュプレクサ２０６に接続し、ドナーアンテナリンク２４３はドナーアンテナをデュプレクサ２０８に接続する。順方向及び逆方向のそれぞれにおける単一の増幅器の描写は単純化されたものであり、実際には、逆方向リンク増幅器２２１及び順方向リンク増幅器２３１はそれぞれ、低雑音増幅器及び電力増幅器のような複数の増幅器として構成される。
デュプレクサ２０６、２０８が示されているが、サーバ側（アンテナ２０４）及びドナー側（アンテナ２１０）の両方において別個の送信アンテナ及び受信アンテナを有するように中継器２０２を構成することが可能である。
順方向パスにおいて、ドナーアンテナ２１０は基地局２５６から無線信号を受信する。ドナーアンテナ２１０は、ドナーアンテナリンク２４３を通じて受信信号をデュプレクサ２０８に送信する。デュプレクサ２０８は、信号を受信し、当該信号を順方向リンク増幅器２３１に送信する。順方向リンク増幅器２３１は、デュプレクサ２０８からの信号を増幅し、当該増幅された信号をサーバデュプレクサ２０６に送信する。サーバデュプレクサ２０６は、信号を受信し、当該信号をサーバアンテナリンク２４１を通じてサーバアンテナ２０４に送信する。サーバアンテナ２０４は、サーバデュプレクサ２０６から信号を受信し、移動電話のような無線通信装置（ＷＣＤ）２５８に無線信号を送信する。
逆方向パスにおいて、サーバアンテナ２０４は、通信装置２５８からフレーム型共有チャネル通信信号を受信する。サーバアンテナ２０４は、サーバアンテナリンク２４１を通じて受信信号をサーバデュプレクサ２０６に送信する。サーバデュプレクサ２０６は、受信信号を受信し、当該受信信号をサーバアンテナリンク２４１を通じて逆方向リンク増幅器２２１に送信する。逆方向リンク増幅器２２１は、サーバデュプレクサ２０６からの、フレーム型共有チャネル通信信号を増幅し、当該増幅された信号を出力リンク２２５を通じてデュプレクサ２０８に送信する。デュプレクサ２０８は、逆方向リンク増幅器２２１から信号を受信し、当該信号をドナーアンテナリンク２４３を通じてドナーアンテナ２１０に送信する。ドナーアンテナ２１０は、デュプレクサ２０８から信号を受信し、基地局に無線信号を送信する。この逆の動作が、移動電話から基地局への通信のための、中継器の逆方向リンクを構成する。
<信号測定用の切り換え>
ＲＦスイッチ２７１は、逆方向リンク利得パスにおいて、サーバアンテナ２０４と逆方向リンク増幅器２２１との間で中継器に加えられる。図示される構成では、スイッチはサーバデュプレクサ２０６と逆方向リンク増幅器２２１との間に挿入されている。ＲＦスイッチ２７１は、ＳＰＤＴ ＲＦスイッチング回路として切り換え機能を実行し、共有ポートは増幅器に接続されており、一方の切換ポートは通常の動作用にドナーアンテナに（サーバデュプレクサ２０６を通じて）接続し、他方の切換ポートは較正用に５０オームの負荷に接続する（熱雑音レベル）。通常の動作では、スイッチング回路２７１は、逆方向リンク増幅器の連鎖をサーバアンテナに接続し、それによって、通常の逆方向リンクトラフィックが中継器を通過することができる。較正モードでは、逆方向リンク増幅器への入力は５０オーム負荷からの入力となる。５０オーム負荷は、較正用負荷であり、アンテナ２０４及びデュプレクサ２０６から増幅器２２１に供給される入力インピーダンスに整合するように意図される。そして、増幅器の出力における２つのスイッチ状態間の電力差は、ライズオーバサーマル値の較正された測定値をもたらす。実際には、較正位置において費やされる時間量は、ユーザに影響を与えないように最小化することができる。無線電気通信において有用なＲＦスイッチの一例は、ＭｉｎｉｃｉｒｃｕｉｔｓのＺＳＤＲ−２３０スイッチである。５０オーム負荷の一例は、ＭｉｎｉｃｉｒｃｕｉｔｓのＡＮＮＥ−５０ＲＦ負荷である。電力検出器の一例は、−５０ｄＢｍ〜５ｄＢｍの入力範囲にわたって使用されると、４０ｍＶ／ｄＢｍ＊Ｐｉｎ（ｄＢｍ）＋２４００ｍＶの出力を提供するＬＴ５５３４ＲＦ対数（Log）電力検出器である。
図２では、集積電力検出器２８１も示されている。集積電力検出器２８１は、制御回路２８５への出力リンク２８３を有する。制御回路２８５は、プロセッサ２９１及びメモリ２９２を備え、ＲＦスイッチ２７１の動作を制御するコントローラとして機能する。集積電力検出器２８１は、電力センサ２９４及びＡ／Ｄ変換器２９５を備える。制御回路２８５（図２）は、逆方向リンク増幅器２７１の出力電力を求めるために集積電力検出器２８１からの信号を使用する。集積制御回路２８５は、利得を求めるために集積電力検出器２８１からの信号を使用し、メモリ２９２内に記憶されている命令に応じて増幅器２２１を制御するプロセッサ２９１を使用する。通常、集積電力検出器２８１によって制御回路２８５に提供される信号は電力メトリック（power metric）である。
図２の中継器２０２は、監視されるか若しくは監視されないＣＤＭＡ中継器システムとして、又は監視されるか若しくは監視されないＣＤＭＡ中継器システムの一部として使用することができる。中継器２０２は、任意の無線通信システムのための監視されるか又は監視されない中継器システムとして使用することもできる。
図３は、監視されるＣＤＭＡ中継器システム３０２を示す概略ブロック図であり、逆方向リンクの機能を示している。中継器システム３０２の逆方向リンクは、受信機３０４と、増幅器３０６と、送信機３０８と、監視システム３１０と、出力リンク３２１と、中継器測定システム３２０と、通信装置３２４に接続される通信リンク３２２とから成る。図３は、これらの構成要素の機能を示し、受信機３０４、増幅器３０６、及び送信機３０８は共同して、図２の増幅器２２１の機能を実行する。同様に、中継器測定システム３２０は、同じく図２に示されている電力検出器２８１、制御回路２８５、及びスイッチ２７１に関連して記載される機能を実行する。
ユーザ装置３３１からの入力ＣＤＭＡ信号３１２は受信機３０４によって受信される。受信機３０４は増幅器３０６に接続される。増幅器３０６は送信機３０８に接続される。送信機３０８は、出力ＣＤＭＡ信号３１４を基地局３３３に送信する。様々な構成において、監視システム３１０は、受信機３０４、増幅器３０６、及び／又は送信機３０８に接続することができる。中継器測定システム３２０は、出力リンク３２１によって監視システム３１０に接続され、また出力リンク３２２に接続される。中継器システムに使用することができる多数の他の構成要素及び構成が存在することを当業者は承知している。
監視システム３１０は、受信機３０４、増幅器３０６、及び／又は送信機３０８からメトリックを測定することができる。その後、監視システム３１０は、出力リンク３２１を介してメトリックを中継器測定システム３２０に送信する。中継器測定システム３２０は、監視システム３１０からメトリックを受信し、当該メトリックに基づいてＣＤＭＡ中継器システム３０２上のコールトラフィックの量を求める。中継器測定システム３２０は、スイッチ制御３４１によって図示されているように、ＲＦスイッチ（２７１、図２）の切り換えを制御することによって監視システム３１０を制御する。これによって、ＲｏＴのような、トラフィックに関連する関数の監視が可能になる。
中継器測定システムは、ＣＤＭＡ中継器（要素３０４、３０６、３０８、及び３１０）と同じ場所に配置することができるか、又は遠隔に配置することができる。中継器測定システム３２０は、出力リンク３２２を介してコールトラフィックの量を送信することができる。中継器測定システム３２０の一例は、本発明をサポートするソフトウェアと共に構成されるパーソナルコンピュータである。中継器測定システム３２０は、現在の電力レベルが所定の電力レベルを超えるか否かを判断し、現在の電力レベルが所定の電力レベルを超えるという肯定的判断に応じて信号を送信することができる。したがって、中継器測定システム３２０は、ＲｏＴ又は現在の電力レベルに関連する別の要素が所定の電力レベルを超えるか否かを判断し、現在の電力レベルが所定の電力レベルを超えるという肯定的判断に応じて信号を送信することができる。代替的に、中継器測定システム３２０は、メモリ内に現在の電力レベルを記憶してもよい。代替的に、中継器測定システム３２０は、メモリ内に現在のＲｏＴ又は現在の電力レベルを記憶してもよい。ＲｏＴ測定値を得る場合、現在の電力レベルが使用される。
ＲｏＴによって、或る特定のトラフィックに関連する関数（たとえばユーザの数）を求めることが可能である。図４は、信号出力電力が、中継器上のユーザの数に比例して増大することを示す。しかし、異なる利得における中継器に対する値４０１、４０２、４０３は、ユーザの数が比較的少ない場合（グラフの左側）、非常に近いことが分かる。したがって、ユーザの数が少ない場合、ＲｏＴ値は小さい。したがって、ＲｏＴ値の正確な測定値を得るために、正確な較正用の値を得る必要がある。
<中継器測定システムの動作>
図５は、本発明のプロセスを示すフローチャートである。開始（ステップ５０１）後、プロセッサは、ＲｏＴ測定が実行されるべきか否かを判断する（ステップ５０３）。出力電力が読み取られ（ステップ５０４）、出力電力に基づいてＲｏＴが求められる（ステップ５０６）。その後、ＲｏＴ値はタイムスタンプと共に記憶される（ステップ５０８）。
その後、プロセッサはベースライン熱雑音レベルの較正手順を有利に行うことができるか否かを判断する（ステップ５２１）。較正が必要かどうかの判断（ステップ５２１）は、最後の較正からの時間、読み取り値の数又は別の要素に基づく（ステップ５２１）。較正手順が必要とされる場合、ＲＦスイッチ（２７１、図２）は標準負荷に設定される（ステップ５２２）。増幅器の出力を安定化することができ（ステップ５２３）、これに必要とされる時間期間は通常、非常に短い。その後、出力電力は、増幅器に印加される標準負荷と共に読み取られる（ステップ５２５）。その後、出力電力の値は較正用の値として記憶され（ステップ５２６）、ＲＦスイッチは通常の動作に設定される（ステップ５２７）。ＲＦスイッチを通常の動作に設定すること（ステップ５２７）及び出力を較正用の値として記憶すること（ステップ５２６）は、どちらを先に実行してもよい。
その後、較正用の値は、ステップ５０６において後にＲｏＴを求めるために使用される。求められるベースライン熱雑音レベルの較正が必要とされない場合、更新は行われない。いずれの場合も、ＲｏＴについての判断がなされ（ステップ５０３）、したがってループが繰り返される。これによって、ＲｏＴのような、トラフィックに関連する関数の監視と、ユーザの数又は消費されるチャネル容量の百分率のような、ＲｏＴに基づく他の計算とが可能になる。これらの測定値は、必要であれば、ユーザがいない場合に基づく熱雑音レベルと比較することができる。
ＲＦスイッチを標準負荷に設定し（ステップ５２２）、通常の動作に設定する（ステップ５２７）ことで終了するシーケンスは、必要な読み取り値を得る（ステップ５２３、５２５）のに十分であるが、ＱｏＳの著しい劣化を生じないほど十分に短いように計算される時間期間内に実行される。
<較正の機能的動作>
図６は、本発明に従って信号の利得及び雑音を較正するプロセス６００を示すフローチャートである。較正を開始（ステップ６０１）した後、増幅器の入力が信号源から所定の入力負荷に切り換えられる（ステップ６０５）。入力負荷に接続される出力と、所定の入力負荷に接続される出力との間の差が測定される（ステップ６０７）。この差は、増幅器入力が信号源に接続されている増幅器出力と、増幅器が入力負荷に接続されている増幅器出力とから測定され（ステップ６０７）、例えば、信号源に接続されている増幅器と、入力負荷に接続されている増幅器との間で得られる差とすることができる。その後、第１のスイッチ状態及び第２のスイッチ状態に対応する増幅器の出力が求められる（ステップ６０８）。これらの出力における差は、較正された測定値である（ステップ６１１）。
<ＲｏＴ測定のための減衰の使用>
図７は、ＲｏＴ測定値を得るために信号入力の減衰が使用される中継器７０２を示す概略ブロック図である。中継器７０２は、サーバアンテナ７０４と、サーバデュプレクサ７０６と、ドナー出力デュプレクサ７０８と、ドナーアンテナ７１０とから成る。逆方向リンク又はアップリンクの増幅器７２１は、入力リンク７２３によってサーバデュプレクサ７０６に接続され、出力リンク７２５によってドナー出力デュプレクサ７０８に接続される。順方向リンク又はダウンリンクの増幅器７３１は、順方向リンク接続出力７３３によってドナーデュプレクサ７０８に接続され、順方向リンク接続入力７３５によってサーバデュプレクサ７０６に接続される。サーバアンテナリンク７４１はサーバアンテナ７０４をデュプレクサ７０６に接続し、ドナーアンテナリンク７４３はドナーアンテナをデュプレクサ７０８に接続する。順方向及び逆方向のそれぞれにおける単一の増幅器の描写は単純化されたものであり、実際には、逆方向リンク増幅器７２１及び順方向リンク増幅器７３１はそれぞれ、低雑音増幅器及び電力増幅器のような複数の増幅器として構成される。
順方向パスにおいて、ドナーアンテナ７１０は基地局７５６から無線信号を受信し、ドナーアンテナリンク７４３を通じて受信信号をデュプレクサ７０８に送信する。デュプレクサ７０８は、信号を受信し、当該信号を順方向リンク増幅器７３１に送信する。順方向リンク増幅器７３１は、デュプレクサ７０８からの信号を増幅し、当該増幅された信号をサーバデュプレクサ７０６に送信する。サーバデュプレクサ７０６は、信号を受信し、当該信号をサーバアンテナリンク７４１を通じてサーバアンテナ７０４に送信する。サーバアンテナ７０４は、サーバデュプレクサ７０６から信号を受信し、移動電話のような無線通信装置（ＷＣＤ）７５８に無線信号を送信する。逆方向パスにおいて、サーバアンテナ７０４は通信装置７５８から、フレーム型共有チャネル通信信号を受信する。サーバアンテナ７０４は、サーバアンテナリンク７４１を通じて受信信号をサーバデュプレクサ７０６に送信する。サーバデュプレクサ７０６は、受信信号を受信し、当該受信信号をサーバアンテナリンク７４１を通じて逆方向リンク増幅器７２１に送信する。逆方向リンク増幅器７２１は、サーバデュプレクサ７０６からの、フレーム型共有チャネル通信信号を増幅し、当該増幅された信号を出力リンク７２５を通じてデュプレクサ７０８に送信する。デュプレクサ７０８は、逆方向リンク増幅器７２１から信号を受信し、当該信号をドナーアンテナリンク７４３を通じてドナーアンテナ７１０に送信する。ドナーアンテナ７１０は、デュプレクサ７０８から信号を受信し、基地局に無線信号を送信する。この逆の動作が、移動電話から基地局への通信のための、中継器の逆方向リンクを構成する。
ＲＦスイッチ（２７１、図２）の代わりに、ＲＦ減衰器７７１が、逆方向リンク利得パスにおいて、サーバアンテナ７０４と逆方向リンク増幅器７２１との間で中継器に加えられる。図示される構成では、ＲＦ減衰器７７１はサーバデュプレクサ７０６と逆方向リンク増幅器７２１との間に挿入されている。ＲＦ減衰器７７１は、デュプレクサ７０６を通じて受信される、サーバアンテナ７０４からの信号を減衰するために使用される。減衰器が高減衰状態にあり、減衰器がいかなるＷＣＤ信号をも熱エネルギーレベルを実質的に下回るように減衰することによって熱雑音レベルの較正を提供するとき、較正インピーダンスは逆方向リンク増幅器７２１に提供される。減衰器特有のインピーダンスが回路インピーダンスに整合されるため（例えば５０オーム）、これは、熱較正のための正確なインピーダンスを提供する。増幅器が、減衰器の公称インピーダンスによって、自身の公称インピーダンスにおいて良好に整合される場合、回路は熱雑音の有効な推定値を得る。
通常の動作では、ＲＦ減衰器７７１は、逆方向リンク増幅器の連鎖とサーバアンテナとの間で減衰を抑制し、それによって、通常の逆方向リンクトラフィックが、減衰されずに中継器を通過することができる。較正モードでは、デュプレクサ７２３と逆方向リンク増幅器７２１との間の接続に対する入力が減衰され、それによって、逆方向リンク増幅器７２１に対する入力の大部分は、減衰器７７１を備える回路からのものとなるであろう。ＲＦスイッチ（２２１、図２）の場合のように、ＲＦ減衰器７７１は、逆方向リンク増幅器７２１に提供される、サーバアンテナ７０４及びデュプレクサ７０６を通じて受信される信号を実質的に減衰する。増幅器の出力における２つの状態間の電力差は、ライズオーバサーマル値の較正された測定値をもたらすであろう。
図２の回路の場合のように、図７の回路は、制御回路７８５への出力リンク７８３を備える集積電力検出器７８１を使用する。制御回路７８５は、プロセッサ７９１及びメモリ７９２を備え、ＲＦ減衰器７７１の動作を制御するコントローラとして機能する。集積電力検出器７８１は、電力センサ７９４及びＡ／Ｄ変換器７９５を備える。制御回路７８５は、逆方向リンク増幅器７７１の出力電力を求めるために集積電力検出器７８１からの信号を使用する。集積電力検出器７８１は、電力センサ７８７及びＡ／Ｄ変換器７８８を備える。プロセッサ７８５は、メモリ７９２内に記憶されている命令に応じて電力測定値を求めるために集積電力検出器７８１からの信号を使用する。通常、集積電力検出器７８１によって制御回路７８５に提供される信号は電力メトリックである。
中継器７０２の通常の動作は、ＲＦ減衰器７７１がゼロ減衰にある状態（信号は、減衰又は損失がほとんどないか又は全くない状態で真っ直ぐに通過する）で実行される。較正は、ＲＦ減衰器７７１を高減衰状態に設定することによって実行され、それによって、デュプレクサ７０６を通じて受信されるサーバアンテナ７０４からの全てのＷＣＤ（電話）信号が、熱雑音電力よりもはるかに低いレベルに減衰される。このようにして増幅器７２１は、２つの信号、すなわちＲＦ減衰器７７１がゼロ減衰状態にある通常のＷＣＤ信号と、ＲＦ減衰器７７１が高減衰状態にある、大部分が熱雑音である信号とを受信する。これによって、プロセッサはＲｏＴを計算することができる。減衰器では、ＷＣＤ信号が熱雑音の公称値を損なうことがないように、いかなるＷＣＤ信号も熱雑音をはるかに下回る値に減衰するほど、減衰の最大値を十分大きくする必要がある。実施のシステムでは、熱を２０ｄＢ下回る割合で十分であろう。
<通信局の機能的動作>
図８は、利得及び雑音を較正することができる無線周波数通信局８００の機能的動作を示す図である。局８００は、自身の較正を実行するために、増幅器８０３からのＲｏＴのような電気的特性の測定値を得る。スイッチングユニット８０５は、増幅器８０３に入力８０７を提供し、増幅器８０３が信号源８１１から自身の信号を受信する第１の状態と、増幅器８０３が負荷８１２から自身の信号を受信する第２の状態との間で入力８０７を切り換えるために使用される。利得測定ユニット８２３は、増幅器の出力８２５を受信し、測定値を、出力決定ユニット８２７に提供する。出力決定ユニット８２７は、出力の電気的特性を測定する。電気的特性は、第１の切り換え状態において得られた測定値と第２の切り換え状態において得られた測定値との間の対応を求めることによって得られ、それによって、増幅器の出力における２つのスイッチ状態間の電力差が、較正された測定値をもたらす。
図２、図３、図７、及び図８に示される構成のそれぞれは、利得及び雑音を較正することによって電気的特性の測定値を得るために通信局内で使用することができる。図２に関連して記載されるように、信号源から増幅器への入力を制御する手段は、第１のスイッチ状態に対応する第１の状態において信号源からの信号を増幅器に選択的に提供するために使用される。入力を制御する手段はＲＦスイッチ２７１とすることができる。少なくとも第２のスイッチ状態に対応する第２の状態中に、所定の入力負荷を提供する手段を、提供することができる。所定の入力負荷は５０オーム負荷とすることができ、それによって、ＲＦスイッチ２７１及び５０オーム負荷は、入力を制御する手段を提供し、増幅器に対して信号を実質的に減衰する。集積電力検出器２８１は、信号源から増幅器によって受信される信号に対応する第１の状態に対応する増幅器の出力と、第２の状態に対応する増幅器の出力との間の差を測定する手段を提供する。電力センサ２９４及びＡ／Ｄ変換器２９５を備える集積電力検出器２８１は、第１の状態及び第２の状態に対応する増幅器の出力を求める手段を提供し、それによって、増幅器の出力における２つの状態間の電力差が、較正された測定値をもたらす。
上記の機能は、ＣＤＭＡ中継器システム３０２（図３）と、ＲｏＴ測定値を得るために信号入力の減衰が使用される中継器７０２（図７）と、無線周波数通信局８００（図８）とによって達成することができる。
<さらなる変形形態>
逆方向リンクにおけるＲｏＴの測定が記載されたが、構成要素の適切な配置によって順方向リンクにおいて測定を提供することも可能である。
本明細書において開示される実施形態に関連して記載される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、又はその両方の組み合わせとして実施することができることを当業者は理解するであろう。このようにハードウェア及びソフトウェアが交換可能であることを明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムが、概してそれらの機能に関して上記で記載された。そのような機能をハードウェアとして実施するか又はソフトウェアとして実施するかは、特定の用途と、システム全体に課せられる設計上の制約とによって決まる。当業者は、記載される機能を、特定の用途毎に様々な方法で実施することができるが、そのような実施態様の決定は、本発明の範囲からの逸脱をもたらすものとして解釈されるべきではない。
本明細書に開示される実施形態に関連して記載される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラム可能な論理回路、別個のゲート若しくはトランジスタロジック、別個のハードウェア構成要素、又は本明細書に記載される機能を実行するように設計される、それらの任意の組み合わせによって実装又は実行される。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、代替形態では、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、マイクロプロセッサ、又は状態機械としてもよい。プロセッサは、コンピューティング装置の組み合わせ、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと１つ若しくは複数のマイクロプロセッサとの組み合わせ、又は任意の他のそのような構成として実装することもできる。
本明細書に開示される実施形態に関連して記載される方法又はアルゴリズムは、直接ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、又はそれら２つの組み合わせにおいて具現することができる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、着脱可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は当該技術分野で既知である任意の他の形態の記憶媒体内に存在することができる。１つの例示的な記憶媒体は、プロセッサが当該記憶媒体との間で情報を読み取り及び書き込みすることができるようにプロセッサに結合される。代替形態では、記憶媒体は、プロセッサに一体化してもよい。プロセッサ及び記憶媒体はＡＳＩＣ内に存在することができる。ＡＳＩＣはユーザ端末内に存在することができる。代替形態では、プロセッサ及び記憶媒体は、ユーザ端末内の別個の構成要素として存在してもよい。
開示される実施形態の上記の説明は、当業者が本発明を作るか又は使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な変更は当業者には容易に明らかとなるであろう。本明細書において規定される包括的な原則は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用することができる。したがって、本発明は、本明細書に示される実施形態に限定されるように意図されず、本明細書に開示される原則及び新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるように意図される。
無線通信ネットワークの一例を示す図である。 本発明に従って使用される中継器を示す概略ブロック図である。 逆方向リンク機能を実行する構成要素の機能を示す、監視されるＣＤＭＡ中継器システムを示す概略ブロック図である。 ３つの異なる全リンク利得に関する、雑音を有する中継器の中継器ユーザ数対出力信号電力の１組のグラフである。 本発明のプロセスを示すフローチャートである。 本発明に従って信号の利得及び雑音を較正するプロセスを示すフローチャートである。 ＲｏＴ測定値を得るために信号入力の減衰が使用される中継器を示す概略ブロック図である。 本発明の無線周波数通信局の機能的動作を示す図である。

Claims (19)

  1. 無線周波数通信局における、信号の利得及び雑音を較正する方法であって、
    較正モードにおいて、増幅器への入力を、信号源と所定の入力負荷との間で切り換えることと、
    前記信号源から前記増幅器によって受信される前記信号に対応する第１のスイッチ状態に対応する前記増幅器の出力と、前記所定の入力負荷に接続される前記増幅器に対応する第２のスイッチ状態に対応する前記増幅器の出力との間の差を測定することと、
    前記第１のスイッチ状態及び前記第２のスイッチ状態に対応する前記増幅器の出力を求めることであって、それによって、前記増幅器の前記入力を切り換えることによってもたらされる、前記増幅器の前記出力における電力差は較正された測定値をもたらし、前記較正された測定値は、前記増幅器によって受信される全電力の、前記増幅器からの熱雑音に対する比に対応するライズオーバサーマル（ＲｏＴ）値の較正された測定値である、求めることと、
    前記ＲｏＴ値が閾値未満で測定された場合、ＲｏＴを測定するために第１の公称サンプリングサイクルを使用することと、
    前記ＲｏＴ値が前記閾値を超える場合、前記サンプリングサイクルの頻度を低下させることと
    を含む、方法。
  2. 測定される前記信号によって搬送される通信のフレームレートに対応する１フレームの期間を求めることと、
    前記フレームの前記期間より短いテストシーケンスの時間期間を選択することであって、前記時間期間にわたって前記信号の遮断は前記通信を実質的に遮断しない、選択することと、
    前記増幅器への前記入力の切り換えを実行し、かつ、前記第１のスイッチ状態に対応する前記増幅器の前記出力と、前記第２のスイッチ状態に対応する前記増幅器の前記出力との間の前記差を測定し、かつ、前記時間期間内に前記増幅器に対する前記入力を前記増幅器の信号源に切り換えることと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 通信リンクの所定の高速フェード時間によって確定される前記通信リンクの喪失に関連する時間期間内に、前記増幅器に対する前記入力の切り換えを実行することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 通信リンクの高速フェード時間値によって確定される前記通信リンクの喪失に関連する時間より短い時間期間内に、前記増幅器に対する前記入力の切り換えを実行することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記信号源と前記増幅器との間に配置されるスイッチによって前記増幅器に対する前記入力を切り換えることを含み、
    前記スイッチは、前記所定の入力負荷を前記増幅器に選択的に接続する、
    請求項１に記載の方法。
  6. 前記所定の入力負荷を較正用負荷として提供することを含み、
    それによって、前記増幅器と前記信号源との間で信号を選択的に受信するための前記スイッチを使用して、前記較正用負荷を前記増幅器に選択的に接続する、
    請求項１に記載の方法。
  7. 無線周波数通信局において信号特性値の測定値を得る方法ステップを実行するように機械によって実行可能な命令のプログラムを実現可能に具体化する、前記機械が読み取ることができるプログラム記憶装置であって、
    前記方法ステップは、
    ＲＦ増幅器に対する入力を制御するステップであって、それによって、前記ＲＦ増幅器に対する入力に信号源を交互に接続して、アクティブ状態の測定値を得て、第２の状態において前記ＲＦ増幅器が所定の較正用入力負荷を受信するように接続されている状態で、前記ＲＦ増幅器に提供される前記信号源を実質的に減衰させ、静止状態測定値を求め、それによって、前記増幅器の出力における前記アクティブ状態と前記第２の状態との間の電力差が、信号品質の較正された測定値をもたらす、制御するステップと、
    前記信号源から前記増幅器によって受信される通信が所定の限界内で劣化する最大時間と、前記静止状態測定値を得るのに必要な最小時間とによって制限される時間パラメータ内で前記ＲＦ増幅器に対する前記入力の前記交互の接続を実行するステップと
    を含む、プログラム記憶装置。
  8. 前記信号品質の較正された測定値は、前記増幅器によって受信される全電力の、前記増幅器からの熱雑音に対する比に対応するライズオーバサーマル（ＲｏＴ）値を提供する、請求項７に記載のプログラム記憶装置。
  9. 通信リンクの所定の高速フェード時間に対応するか又は前記通信リンクの高速フェード時間値による前記通信リンクの喪失に関連する時間より短い時間で、前記時間パラメータは前記所定の較正用入力負荷の前記制御状態を確立する、請求項７に記載のプログラム記憶装置。
  10. 無線周波数通信局における、利得及び雑音を較正する方法であって、
    前記信号源から増幅器によって受信される通信が所定の限界内で劣化する最大時間と、静止状態測定値を得るのに必要な最小時間とによって制限される時間パラメータを確定することと、
    信号源から増幅器に受信信号を提供するように、前記確定された時間パラメータ内で、前記信号源とＲＦ増幅器との間に配置される制御装置を用いて前記増幅器に対する入力の制御を達成すると共に、少なくとも、前記受信信号が実質的に減衰される較正モード中に前記増幅器に較正用負荷を提供することと、
    前記較正モードにおいて、前記増幅器の前記入力への前記受信信号が実質的に減衰されている状態で信号値を得ることと、
    動作モードにおいて、前記信号源に前記ＲＦ増幅器を接続することによって前記制御を達成する、２つのスイッチ状態を有するＲＦスイッチを用いて対応する信号値を得ることと
    を含み、
    前記増幅器の前記出力における前記２つのスイッチ状態間の電力差は、前記減衰を提供し、信号品質の較正された測定値をもたらす、方法。
  11. 前記信号品質の較正された測定値は、前記増幅器によって受信される全電力の、前記増幅器からの熱雑音に対する比に対応するライズオーバサーマル（ＲｏＴ）値を提供する、請求項１０に記載の方法。
  12. 測定される前記信号によって搬送される通信のフレームレートに対応する１フレームの期間を求めることと、
    前記フレームの前記期間より短いテストシーケンスの時間期間を選択することであって、前記時間期間にわたって前記信号の遮断は前記通信を実質的に遮断しない、選択することと、
    前記ＲＦ増幅器への前記入力の切り換えを実行し、かつ、前記第１のスイッチ状態に対応する前記増幅器の前記出力と、前記第２のスイッチ状態に対応する前記増幅器の前記出力との間の前記差を測定し、かつ、前記選択された時間期間内に前記ＲＦ増幅器に対する前記入力を前記ＲＦ増幅器の信号源に切り換えることと
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 通信リンクの所定の高速フェード時間又は前記通信リンクの高速フェード時間値によって確定される前記通信リンクの喪失に関連する時間より短い時間期間内に、前記ＲＦ増幅器に対する前記入力の切り換えを実行することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 無線周波数通信局における、利得及び雑音を較正する方法であって、
    前記信号源から増幅器によって受信される通信が所定の限界内で劣化する最大時間と、静止状態測定値を得るのに必要な最小時間とによって制限される時間パラメータを確定することと、
    信号源から増幅器に受信信号を提供するように、前記確定された時間パラメータ内で、前記信号源とＲＦ増幅器との間に配置される制御装置を用いて前記増幅器に対する入力の制御を達成すると共に、少なくとも、前記受信信号が実質的に減衰される較正モード中に前記増幅器に較正用負荷を提供することと、
    前記較正モードにおいて、前記増幅器の前記入力への前記受信信号が実質的に減衰されている状態で信号値を得ることと、
    動作モードにおいて、前記ＲＦ増幅器に提供される前記信号源を減衰させることによって前記制御を達成する減衰器を用いて対応する信号値を得ることと
    を含み、
    減衰及び抑制された減衰からもたらされる電力差は、信号品質の較正された測定値をもたらす、方法。
  15. 利得及び雑音を較正することができる無線周波数通信局であって、
    信号源から増幅器への入力を制御する手段であって、それによって、第１の状態において前記信号源から前記増幅器に信号を選択的に提供する、制御する手段と、
    前記入力を制御する手段が前記増幅器への前記信号を実質的に減衰させる少なくとも第２の状態中に、所定の入力負荷を提供する手段と、
    前記信号源から前記増幅器によって受信される前記信号に対応する前記第１の状態に対応する前記増幅器の出力と、前記第２の状態に対応する前記増幅器の出力との間の差を測定する手段と、
    前記第１の状態及び前記第２の状態に対応する前記増幅器の出力を求める手段であって、それによって、前記増幅器の前記出力における前記２つの状態間の電力差は較正された測定値をもたらす、求める手段と、
    ＲｏＴ値が所定の閾値未満で測定された場合、ＲｏＴを測定するために第１の公称サンプリングサイクルを使用する手段と、
    ＲｏＴ値が前記所定の閾値を超える場合、前記増幅器をより長いデューティサイクルに切り替えさせる手段と
    を備え、
    前記制御する手段は、前記信号源と前記所定の入力負荷との間で前記増幅器に対する入力を切り換える手段を含み、
    前記スイッチは、前記信号源と前記増幅器との間に配置され、それによって、前記所定の入力負荷が前記増幅器に選択的に接続され、
    較正モードにおいて、前記増幅器は、前記所定の入力負荷から自身の入力を受信し、前記増幅器の前記出力における前記スイッチの２つの切り換え状態間の電力差は、前記ライズオーバサーマル（ＲｏＴ）値の較正された測定値をもたらす、通信局。
  16. 測定される前記信号によって搬送される通信のフレームレートに対応する１フレームの期間を求める手段と、
    前記フレームの前記期間より短いテストシーケンスの時間期間を選択する手段であって、前記時間期間にわたって前記信号の遮断は前記通信を実質的に遮断しない、選択する手段と、
    前記ＲＦ増幅器への前記入力の切り換えを実行し、かつ、前記第１のスイッチ状態に対応する前記増幅器の前記出力と、前記第２のスイッチ状態に対応する前記増幅器の前記出力との間の前記差を測定し、かつ、前記選択された時間期間内に前記ＲＦ増幅器に対する前記入力を前記ＲＦ増幅器の信号源に切り換える手段と
    をさらに備える、請求項１５に記載の通信局。
  17. 通信リンクの所定の高速フェード時間又は前記通信リンクの高速フェード時間値によって確定される前記通信リンクの喪失に関連する時間より短い時間期間内に、前記ＲＦ増幅器に対する前記入力の切り換えを実行する手段をさらに備える、請求項１６に記載の通信局。
  18. 利得及び雑音を較正することができる無線周波数通信局であって、
    増幅器と、
    入力負荷と、
    信号源から前記増幅器への入力制御回路であって、選択的に、第１の状態において前記信号源から前記増幅器に信号を提供すると共に、少なくとも第２の状態中にテスト信号接続を提供することができる、入力制御回路と、
    前記増幅器の出力に応じる信号測定回路であって、
    前記第１の状態及び前記第２の状態に対応する前記増幅器の出力を求めることができ、
    それによって、
    前記入力制御回路が、通信リンクの喪失に関連する時間より短い、信号入力オフ時間と、
    静止モードにおいて電気的特性の測定値を得る最小テスト時間よりも長い前記第２の状態の持続時間と
    を提供し、
    それによって、前記増幅器を通じて送信される通信を遮断することなく、前記第２の状態における前記増幅器出力の検知を提供する、
    信号測定回路と
    を備え、
    較正モードにおいて、前記増幅器は、所定の前記入力負荷から自身の入力を受信し、前記増幅器の前記出力における前記スイッチの２つの切り換え状態間の電力差は、較正された測定値をもたらす、通信局。
  19. 前記入力制御回路は、前記通信リンクの所定の高速フェード時間又は前記通信リンクの高速フェード時間値によって確定される前記通信リンクの喪失に関連する前記信号入力オフ時間を提供する、請求項１８に記載の通信局。
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