JPH10503337A - Ｃｄｍａ通信システムにおける遠隔送信機電力制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の電力制御プロセスにより、フォワードパケットチャネルを介して移動無線機と通信している基地局が、リバースパケットチャネルを介して基地局に送信している移動無線機の電力を制御できるようになる。基地局は、リバースチャネルに対して、低いフレームエラーレートになる所要のしきい値とともに、最大の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネルギ密度比しきい値を保持している。総干渉スペクトル密度に対する各無線電話機の推定されたビット当りのエネルギ比を、所要のしきい値および最大しきい値と比較することにより、比較結果に応じて、無線電話機の送信電力を増加または減少させる電力制御コマンドが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】 ＣＤＭＡ通信システムにおける遠隔送信機電力制御 発明の背景 Ｉ．発明の分野 本発明は無線通信に関する。特に、本発明はＣＤＭＡ通信システムにおける電 力制御に関する。 ＩＩ．関連技術の説明 パケットはユーザデータをパッケージングする１つの方法である。一般的に、 パケットは種々のフィールドに分割され、各フィールドは１以上のビットから構 成される。各フィールドは、ユーザデータ、アドレス、エラー検出等のような予 め定められた機能に対して使用される。データパケットは、技術的によく知られ ているＸ．２５およびＴＣＰ／ＩＰのような先在するプロトコルにしたがって形 成することができる。 パケットは、アプリケーションやトランスポートやその他の層がパケットを発 生させる真のパケットサービスとともに使用してもよい。パケットは、データビ ットストリームを予め定められた長さのデータパケットに分ける、ネットワーク のより下のプロトコル層によっても生成することができる。 データパケットは、多くの方法を使用して無線チャネルにより送信することが できる。第１の方法は、専用チャネルを使用して１対の無線送受信機間でパケッ トを送るものである。第２の方法は、その無線送受信機の特定のアドレスを意味 しているアドレスフィールドにデータを含んでいるパケットを監視している１以 上の他の送受信機に共通チャネルを介して送信する単一の中央無線送受信機を含 む。第３の方法は、パケットが１以上の無線送受信機から中央端末にまたは相互 間で送信される、ランダムアクセスまたはコンテンションベースのプロトコルを 使用する。 通信工業会／電子工業会暫定標準規格９５（ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５）を 踏襲している一般的なＣＤＭＡセルラ通信システムでは、専用チャネルはトラフ ィックチャネルに相当する。このチャネルは、移動無線機と基地局との間で音声 およびデータ信号を送信する。共通チャネルの方法は、各ページがアドレスを送 る時にＣＤＭＡシステムにおいてページを同報通信するために使用される、ペー ジチャネルにおける送信に対応する。ランダムアクセスの方法はアクセスチャネ ルに対応する。一般的なＣＤＭＡタイプの通信システムは、ギルハウゼン氏らに 発行され、クァルコム・インクに譲渡された米国特許第５，１０３，４５９号に より詳細に説明されている。 基地局と移動無線機との間およびその逆との間に１以上のパケットが送信され るべき時、トラフィックチャネルが２つの間に割当てられる。パケットが一旦送 信されると、次のパケットまでの時間は分からないことが多い。トラフィックチ ャネルを割当てて使用しない代わりに、アイドル期間の後にこのチャネルは割当 てが取り消される。この期間は、典型的なトラフィックパターンを解析すること により決定した期間で固定することができる。代わりにこの期間は、送信パケッ トストリームを解析することにより設定した期間で可変にすることもできる。 トラフィックチャネルの割当ては、少なくとも２つの問題を表している。第１ に、トラフィックチャネルは設定するために時間がかかり、したがってパケット 送信が遅延する。いくつかの例では、トラフィックチャネルを設定するには１秒 以上必要とする。第２に、トラフィックチャネルを設定し使用するためのリソー スは、滅多に起こらないパケットや短いパケットやパケットの短いシーケンスの 送信を正当化するには余りにも高価である。 非常に多くの移動無線機が同じ周波数で送信していることから、ＣＤＭＡにお ける電力制御は非常に重要である。１台の移動無線機が大きすぎる電力出力で送 信しているとすると、他の移動無線機からの受信Ｅ_b／Ｉ₀を、基地局が正しく送 信を復調できない程度まで低下させる。移動無線機が低くすぎる出力電力で送信 している場合、基地局におけるその移動無線機からの受信Ｅ_b／Ｉ₀は、Ｅ_b／Ｉ₀ 受信信号を適切に復調するには低くすぎる。したがって移動無線機の送信電力は 、システム容量に影響を持っている。 Ｅ_b／Ｉ₀とシステム容量との相関は以下のように示すことができる。他のセル に移動無線機がない場合、同時送信の最大数Ｎは、ほぼ、 である。ここで、 Ｗ ＝ 拡散帯域幅 Ｒ ＝ データレート （Ｅ_b／Ｉ₀）des ＝ 後により詳細に説明する所要の品質測定基準 Ｎ₀ ＝ 基地局受信機の熱雑音スペクトル密度 Ｐ_r ＝ 送信当りの受信電力 である。分子の第２項はＷ／Ｒと比較して一般的に非常に小さいので、 したがって、より高い所要のＥ_b／Ｉ₀を使用するシステムは容量を低下させる。 ｉ番目の移動無線機に対して、（Ｅ_b／Ｉ₀）_iと表される基地局における受信 Ｅ_b／Ｉ₀は、ほぼ、 である。先に説明したように、（Ｅ_b／Ｉ₀）_iが（Ｅ_b／Ｉ₀）_desを越える場合、 送信の復調が成功する確率は高い。しかしながらＰ_riが大きい場合、他の移動無 線機のためにＥ_b／Ｉ₀は下げられる。受信Ｅ_b／Ｉ₀が（Ｅ_b／Ｉ₀）_desより下に 低下した場合、送信の復調が成功しない確率は高くなる。 チャネル状態が変化する時にまたは基地局への距離が変化する時に、基地局に おける適切な受信Ｅ_b／Ｉ₀を維持するために、移動無線機は閉および開ループ電 力制御を使用してその送信電力をダイナミックに調整する。開ループ電力制御 は、フォワードチャネルにおける受信電力を測定することにより移動無線機の送 信電力を自律的に調整する。閉ループ電力制御は、基地局からのフィードバック ビットストリームにより移動無線機の送信電力を調整する。基地局は、受信Ｅ_b ／Ｉ₀を測定してフィードバックビットストリームを決定する。閉ループおよび 開ループ電力制御はともに、ギルハウゼン氏らに発行され、クァルコム・インコ ーポレーティッドに譲渡された米国特許第５，０５６，１０９号に開示されてい るように、移動無線機の送信電力を決定する。 閉ループ電力制御は、異なる周波数である場合に生じるような、フォワードリ ンクとリバースリンクとの間のフェーディングにおける差を補償する。さらに閉 ループ電力制御は、移動無線機と基地局とにおける送信パス利得と受信パス利得 の差を補償するように機能する。 移動無線機ごとに１つのトラフィックチャネルがあるので、閉ループ電力制御 は典型的な通信システムで可能である。この１対１のチャネル対により、基地局 が移動無線機のリバースチャネル電力を測定できるようになり、移動無線機に対 して、フォワードチャネルにおける基地局からの電力制御ビットストリームを使 用できるようになる。 しかしながら、複数の移動無線機が同時に送信することができるので、マルチ アクセスチャネルは１対１チャネル対を持っていない。したがって、移動無線機 の身元は基地局には必ずしも分からない。また移動無線機には、送信している移 動無線機の数が分からないので、電力制御ビットストリームの関係は移動無線機 に明らかではない。 移動無線機は、その送信タイミングを基地局から受信する信号のタイミングと 一致させ、すべての基地局信号は時間が一致するので、２つの同時送信がリバー スチャネルで生じマルチパスがない場合、各移動無線機と基地局との間の距離の ２倍の差に等しい時間だけ離れて、送信信号は基地局に到達する。この時間が１ 疑似雑音チップを越える場合、２つの送信信号は基地局により区別され得る。こ れらのマルチパス送信を区別できないのは、衝突である。 マルチパスがある場合、基地局がマルチパス成分を識別して適切に結合できる のであれば衝突はない。同じスロットで３つ以上のアクセスチャネル送信が生じ た場合、いくつかの送信は衝突する一方、他のものは衝突しない。ＴＤＭＡやＦ ＤＭＡシステムで見られるような典型的なマルチアクセスチャネルでは、２つの 同時送信が生じた場合には衝突が生じ、基地局による復調はいずれの送信信号に おいても成功しない。 基地局は、基地局により受信されるべき信号に対して必要な最小電力で送信す ることにより、相互の干渉をさらに減少させる。移動無線機は、基地局に到達さ せるために必要と推定したものよりもいく分か少ない電カレベルでその最初の送 信信号、すなわちプローブ信号を送信する。この控え目な推定値は、予め定めら れた値でもよく、移動無線機が基地局から受信した信号の測定電力レベルに応答 して計算したものでもよい。 好ましい実施例は、基地局からの受信電力を測定する移動無線機に対するもの である。この受信電力は、基地局の送信電力にパス損失を乗算したものである。 移動無線機は、この推定値に一定の補正値を加算し調整係数を加算したものを使 用して、最初の送信電力を設定する。これらの調整係数は、基地局から移動無線 機に送信されてもよい。これらの係数のいくつかは、基地局の放射電力に対応し ている。移動無線機から基地局へのパス損失は、基地局から移動無線機へのもの と本質的に同一であるので、基地局に適切な補正係数が提供され、移動無線機と 基地局の利得に誤差がないと仮定した場合、基地局において受信された信号は正 しいレベルでなければならない。 この最小電力レベルで最初のアクセスプローブ信号を送信した後、移動無線機 は、各アクセスプローブシーケンス内で予め定められたステップ量だけ連続する プローブ信号の電力を増加させる。アクセスプローブ信号の詳細な論議は、ＩＳ −９５，セクション6.6.3.1 とティードマン氏らによってなされ、クァルコム・ インクに譲渡された出願中の特許、ＣＤＭＡセルラ通信システムにおける基地局 に同時にアクセスしている移動局間の衝突を減少させる装置および方法、Ｓ／Ｎ ０８／２１９，８６７に明らかである。 さらに、アクセスプローブ信号の連続送信間で潜在的な衝突を避けるために、 移動無線機は、その送信時間をランダム化し、他のアクセスチャネルを選択する ことができる。ＩＳ−９５，セクション6.6.3.1 はこのことをより詳細に説明し ている。 したがって、ＣＤＭＡ無線電話システムの適切な動作にとって、電力制御は非 常に重要であることが分かる。システム容量を増加させるために、多元接続シス テムにおいて電力制御プロセスに対する結果的な必要性がある。 発明の要約 本発明の電力制御プロセスは、比較しきい値を使用して、基地局が移動無線機 にその送信電力を増加させるようにまたは減少させるように命令すべきか否かを 決定する。特定の基地局と通信しているすべての移動無線機に対する総受信Ｅ_b ／Ｉ₀は、リバースチャネルに対する最大しきい値と比較される。さらに、制御 されている移動無線機に対する最小比較しきい値が決定される。総受信Ｅ_b／Ｉ₀ が最大しきい値より大きいか等しい場合、または、任意の移動無線機に対する最 小受信Ｅ_b／Ｉ₀がリバースチャネル最小値より大きい場合、基地局は移動無線機 にその出力電力を減少させるように命令する。総受信Ｅ_b／Ｉ₀が最大リバースチ ャネルしきい値より小さく、かつ、任意の移動無線機に対する最小受信Ｅ_b／Ｉ₀ がリバースチャネル最小値より小さいか等しい場合、基地局は移動無線機に電力 を増加させるように命令する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のプロセスのフローチャートを示している。。 図２は、フレームエラーレート対Ｅ_b／Ｉ₀のグラフを示している。 図３ａおよび３ｂは、本発明にしたがった典型的なフォワードパケットチャネ ル構造を示している。 図４は、本発明にしたがった電力制御ビット位置を示している。 図５は、本発明にしたがった典型的な移動無線機のブロック図を示している。 図６は、本発明にしたがった典型的な基地局のブロック図を示している。 図７は、本発明にしたがったフォワードＣＤＭＡチャネルのフォーマットを示 している。 図８は、本発明にしたがったリバースＣＤＭＡチャネルのフォーマットを示し ている。 図９は、本発明にしたがった、２台の無線機の送信電力と電力制御コマンドに 対するこれらの反応のグラフを示している。 好ましい実施例の詳細な説明 本発明は、後にフォワードパケットチャネルおよびリバースパケットチャネル と呼ばれるチャネル対を含んでいる。基地局はフォワードチャネルを介して移動 無線機と通信し、移動無線機はリバースチャネルを介して基地局と通信する。基 地局は、フォワードパケットチャネルを介して本発明の電力制御プロセスを使用 して、リバースパケットチャネル上で送信している１以上の移動無線機の送信電 力をダイナミックに調整する。 以下の論議は、好ましい実施例として移動無線機と基地局に言及している。移 動無線機は、地上ベースの通信システムと衛星ベースの通信システムの両方で使 用される無線電話機を含む。同様に基地局は、地球上にまたは軌道周回衛星とし て配置することができる。 好ましい実施例では、リバースパケットチャネルは、１以上のフレームのシー ケンスに分割されたデータパケットを送信する可変レートチャネルである。他の 実施例では、リバースパケットチャネルは固定レートでデータを取扱う。 各送信信号は、拡散スペクトル捕捉を促進するために、データグラムが後続す るプリアンブルを含んでいる。リバースパケットチャネルのプリアンブルは、ア クセスチャネルで使用されるプリアンブルと同じである。すなわち、ウォルシュ 関数０の１以上の未変調フレームのシーケンスである。アクセスチャネルプリア ンブルは、ＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９５でより詳細に論じられている。別の実施 例は、ウォルシュ関数０以外の他のプリアンブルを使用する。さらに別の実施例 は、既知の周波数により変調されたフレームを含んでいる。しかしながら、これ は受信機の複雑さを増加させる。 好ましい実施例では、フォワードＣＤＭＡチャネルは、パイロットチャネル、 同期化チャネル、１以上のページングチャネル、１以上のフォワードパケットチ ャネル、およびフォワードトラフィックチャネルから構成されている。図７は、 トラフィックチャネル（７０５）と、電力制御サブチャネル（７１５）を有する パケットチャネル（７１０）とを含んでいるフォワードＣＤＭＡチャネルの好ま しい実施例のフォーマットを図示している。フォワードパケットチャネルは、図 ３ａおよび３ｂに図示されているように、ＩＳ−９５に開示されているようなフ ォワードトラフィックチャネルに動作が類似している拡散スペクトルチャネルで ある。このチャネルのさらに完全な論述はＩＳ−９５に見出だすことができる。 図８は、リバースＣＤＭＡチャネルのフォーマットを図示している。１組の１ 以上のアクセスチャネル（８０５）は、各ページングチャネルと関係している。 オーバヘッドメッセージは、特定のページングチャネルと関係しているアクセス チャネル（８０５）の数を規定している。同様に、１以上のリバースパケットチ ャネルはフォワードパケットチャネルと関係しており、オーバヘッドメッセージ は、特定のフォワードパケットチャネルと関係したリバースパケットチャネルの 数を規定している。同じフォワードパケットチャネルと関係した異なるリバース パケットチャネル（８１０）は、一意的な拡散コードを有するそれぞれのリバー スパケットチャネルにより区別されている。 好ましい実施例では、フォワードパケットチャネルに対するリバースパケット チャネルの割当ては静的であり、同じセルにいる間、移動無線機は連続的に同じ フォワードパケットチャネルを監視する。チャネルは、オーバヘッドパラメータ からの情報を使用することにより、移動無線機ベースごとに割当てることにより 、または何らかの静的手続きにより割当てられる。 リバースパケットチャネルにより、複数の移動無線機が同時に送信できるよう になる。ＣＤＭＡシステムの好ましい実施例では、複数の移動無線機からの複数 の送信は、先に説明したようにマルチパス成分がオーバラップする場合のみ衝突 する。好ましい実施例において移動無線機は、その送信に対して、フォワードパ ケットチャネルに関係したリバースパケットチャネルの１つをランダムに選択す る。別の実施例はチャネルを選択するのに他の方法を使用する。さらに、リバー スパケットチャネルを使用する無線機の送信時間は、アクセスチャネルに対して なされるようにランダム化することができる。これらの技術は、チャネルまたは 時間に対して移動無線機を分散させることによって衝突の確率を低下させる。こ れはシステムの容量を増加させるようにも機能する。移動無線機がパケットを再 送信する時、アクセスチャネルに対して先に説明したように、衝突を避けるため にリバースパケットチャネルの送信時間と選択をランダム化してもよい。 本発明の電力制御プロセスのフローチャートが図１に示されている。好ましい 実施例では、このプロセスはディメンジョンのない比Ｅ_b／Ｉ₀を使用し、無線機 の送信電力を調整するか否かを決定し、そうするならば、電力を増加させるかま たは減少させるかを決定する。別の実施例は、しきい値比較に対して、Ｐ_r／Ｎ₀ や、Ｐ_rや、Ｅ_b／Ｉ₀を一定の率で増減させた（scaled）等価なもののような、 他の信号品質測定基準を使用する。ここで、Ｐ_rは受信電力である。 Ｅ_b／Ｉ₀比は、デジタル通信システム性能に対する標準的な品質測定値である 。比は、チャネルの総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネルギを表し ている。Ｅ_b／Ｉ₀は、他のものに対して１つの通信システムの性能を特徴付ける 測定基準として考えることができる。すなわち、要求されたＥ_b／Ｉ₀が小さくな ればなる程、システム変調と所定のエラー確率に対する検出プロセスがさらに効 率的になる。この概念のさらに詳細な議論は、Ｂ．スクラーのデジタル通信、基 礎と応用、第３章（１９８８年）に見出だすことができる。 好ましい実施例における本発明のプロセスは、先に説明した米国特許第５，１ ０３，４５９号に開示されているような典型的なＣＤＭＡセルラ無線電話システ ムにおいて使用される。無線電話システムは、リバースチャネルを介して基地局 に送信し、フォワードチャネルを介して基地局から受信する非常に多くの無線電 話機から構成されている。 最大の総Ｅ_b／Ｉ₀は、後に割当てＥ_b／Ｉ₀として呼ばれる（ステップ１００） 。割当てＥ_b／Ｉ₀は、トラフィックチャネル負荷で変化する。 割当てＥ_b／Ｉ₀は、基地局により、その基地局に送信しているすべての移動無 線機に対する最大しきい値として使用される。基地局に送信している特定の移動 無線機が送信電力の増加を必要とする場合、基地局は移動無線機に割当てＥ_b／ Ｉ₀を越えてその送信電力を増加させるようには命令しない。 好ましい実施例では、リバースリンクは基地局により割当てられた所要のＥ_b ／Ｉ₀を持っている（ステップ１０５）。所要の比は、先に説明したように、デ ータパケットが基地局からエラーなく受信される高い確率を与え、高い容量を維 持する値である。例として、３ｄＢのＥ_b／Ｉ₀を有する１０個のフレームからな るパケットは、図２に見られるように、ほぼ１０％のエラーレートを持っている 。 より大きいＥ_b／Ｉ₀を選択すると、送信のパケットエラー確率を減少させるこ とになる。これは図２のグラフに図示されている。このプロットは、Ｅ_b／Ｉ₀の 増加によるフレームエラーレートに対する影響を示している。例えば図２を参照 すると、Ｅ_b／Ｉ₀が４ｄＢの場合、１０個のフレームパケットに対して結果とし て得られるエラーレートは４×１０^-3である。しかしながらＥ_b／Ｉ₀が大きすぎ るように選択されると、送信信号は、基地局と通信している他の移動無線機に対 して干渉を引き起こす。 各移動無線機の受信Ｅ_b／Ｉ₀は、基地局により推定される（ステップ１１５） 。パケットプリアンブルの送信の間に基地局は移動無線機を捕捉するので、基地 局はその基地局に送信している移動無線機の数を決定することができる。基地局 に対するこれらの個々のＥ_b／Ｉ₀は合計され（ステップ１２０）、後に論じるよ うに、この合計は、移動無線機に送信されるべき適切な電力制御コマンドを決定 する際に使用される。 好ましい実施例では、同じフォワードパケットチャネルを聞いているすべての 移動無線機は、同じ電力制御ビットストリームも受信している。したがって、各 電力制御ビットストリームは、フォワードパケットチャネルと関係しているリバ ースパケットチャネルのどれかの上で送信しているすべての移動無線機を制御す る。 基地局は、閉ループ電力制御を使用して移動無線機の送信電力を制御する。言 い換えると、受信信号の送信電力が高すぎると基地局が決定すると、基地局は移 動無線機にコマンドを送信し、その送信電力を減少させる。送信電力が低すぎる 場合、基地局は増加を命令するコマンドを送信する。好ましい実施例では、この 電力制御コマンドは２つの変調シンボルである。ワードのような好ましい実施例 のフォーマットが図４に図示されている。 好ましい実施例では、本発明の電力制御ビットは以下の条件にしたがって基地 局により設定される。以下の条件が真である場合、電力制御ビットは、移動無線 機にその電力出力を減少させるように命令する１に設定される。 ここで、ｉはｉ番目の移動無線機である。以下の条件が真である場合、電力制御 ビットは、移動無線機にその電力出力を増加させるように命令する０に設定され る。 ここで、ｉはｉ番目の移動無線機である。 言い換えると、第１の条件（ステップ１２５）は、基地局と通信しているすべ ての移動無線機のＥ_b／Ｉ₀の総計すなわち合計が最大Ｅ_b／Ｉ₀より大きいか等し い場合、または、移動無線機のどれか１台の最小Ｅ_b／Ｉ₀が所要のＥ_b／Ｉ₀より も大きい場合、真である。この場合、リバースパケットチャネルに割当てられた Ｅ_b／Ｉ₀の総量が、多すぎる移動無線機が送信している時の場合のように、限度 を越えている。また特定の移動無線機のＥ_b／Ｉ₀が必要なものより高いと、受信 信号が残りのリバースパケットチャネルユーザを混乱させるので、移動無線機の 電力出力は減少させる必要がある（ステップ１３０）。 第２の条件（ステップ１３５）は、基地局と通信しているすべての移動無線機 のＥ_b／Ｉ₀の合計が最大Ｅ_b／Ｉ₀より少なく、かつ、移動無線機のどれか１台の 最小Ｅ_b／Ｉ₀が所要のＥ_b／Ｉ₀より少ないか等しい時、真となる。両方の場合に おいては、移動無線機のＥ_b／Ｉ₀が低くすぎ、受信信号が正しく復調されないの で、移動無線機電力出力は増加させる必要がある（ステップ１４０）。 本発明の電力制御プロセスの別の実施例は、同様な結果を生み出す他の条件を 使用する。また、先に言及した他の比較しきい値は、同様な結果を生み出すため に先の条件において置き換えられる。 本発明の電力制御プロセスの別の実施例では、基地局は、電力を増加させるコ マンドにより移動無線機の電力出力が割当てＥ_b／Ｉ₀を越えるようになるか否か を決定する。これが真の場合、基地局は、移動無線機にその送信電力を増加させ る代わりに減少させるように命令する。 本発明のリバースパケットチャネル上で単一の送信がある場合、電力制御は、 ギルハウゼン氏らに発行され、クァルコム・インクに譲渡された米国特許第５， ０５６，１０９号に論じられているように、トラフィックチャネル上で実行され る。複数の送信がある場合、基地局は、割当てＥ_b／Ｉ₀におけるより悪いＥ_b／ Ｉ₀に移動無線機を維持しようとし、総受信Ｅ_b／Ｉ₀が大きすぎないという制約 を受ける。 先に説明した電力制御プロセスの例は図９に図示されている。図９は２人のユ ーザＡおよびＢの送信電力のプロットを示している。所要のＥ_b／Ｉ₀は下限しき い値である一方、上限しきい値は割当てＥ_b／Ｉ₀である。上側の曲線はΣＥ_b／ Ｉ₀を示しており、この場合、Ａ＋Ｂである。基地局により送信される電力制御 コマンドはグラフの底部に図示されている。 ユーザＡとユーザＢ波形の最初の部分は両方とも所要のＥ_b／Ｉ₀の上にあり、 ΣＥ_b／Ｉ₀は割当てＥ_b／Ｉ₀の下にある。本発明のプロセスを使用すると、基地 局は、移動無線機にその送信電力をターンダウンさせるように命令する電力制御 コマンドを送り出す。ＩＳ−９５の7.1.3.1.7 により要求されているように、電 力制御コマンドが発行される前に２電力制御グループ遅延が実行される。したが ってプロットは、スロットｉ＋２まで電力が減少しないことを示している。この 遅延は図４に図示されている。 ４つの減少電力制御コマンドの後、ユーザＢの送信電力は所要のＥ_b／Ｉ₀より 下である。その後、基地局は３つのターンアップコマンドを送る。２電力制御グ ループ遅延の後、ユーザＢの出力電力は所要のＥ_b／Ｉ₀の上であり、ΣＥ_b／Ｉ₀ は割当てＥ_b／Ｉ₀の下である。このプロセスは同様な方法で継続する。 ビジーチャネル上で非常に多くの送信信号が受信される時、本発明の電力制御 プロセスは割当てＥ_b／Ｉ₀に電力出力を制限する。これは何らかのパケット送 信においてより高いエラーレートをおそらく強いる。この場合、基地局は、受信 された送信のサブセットに対して上記条件の最小Ｅ_b／Ｉ₀となるようにして、２ 〜３のストリームに対してのみ、電力制御の決定をすることができる。これは、 他の移動無線機への影響をおそらく制限する。 好ましい実施例では、所要のＥ_b／Ｉ₀は、所要のパケットエラーレートを維持 するために、異なるチャネル条件に対して調整することができる。所要のＥ_b／ Ｉ₀に対してパケットエラーレートが高すぎる場合、基地局は所要のＥ_b／Ｉ₀を 増加させることができ、これによりパケットエラーレートを低下させる。代わり に、パケットエラーレートが必要なものより低い場合、基地局は所要のＥ_b／Ｉ₀ を減少させ、これによりパケットエラーレートを増加させる。 この後者の調整は、システム容量全体を増加させるように機能する。先に言及 した調整は、異なるチャネル条件に対してなされる必要がある。例えば、多くの パルチパス成分がある場合、基地局は効率的にエネルギを結合させることができ ないかもしれない。技術的には、これは結合損失と呼ばれている。他の極端な例 では、１つのマルチパス成分しかない場合、フェーディングがより高いパケット エラーレートを生じさせる。これら両方の場合に低いパケットエラーレートを維 持するために、基地局は所要のＥ_b／Ｉ₀を増加させる。 好ましい実施例では、所要のＥ_b／Ｉ₀は、すべての移動無線機に対して同じで ある。代わりに、所要のＥ_b／Ｉ₀は各移動無線機に対して異なっていてもよい。 前の式は次のように書くことができる。 ここで、ｉ＝ｉ番目の移動無線機であり、∀i ┃はすべてのｉに対してを意味す る。上記のものが真の場合、移動無線機はその電力を減少させるように言われる 。 ここで、ｉ＝ｉ番目の移動無線機であり、∃i ┃はｉが存在することを意味する 。 上記のものが真の場合、移動無線機はその電力を増加させるように言われる。 最小電力レベルで最初のアクセスプローブ信号が送信された後、移動無線機は 、各アクセスプローブシーケンス内で予め定められたステップ量だけ連続プロー ブ信号の電力を増加させる。このステップ量は異なる実施例に対して異なり、シ ステム性能を最適化するように設定される。 典型的な移動無線機の簡単化したブロック図が図５に示されている。基地局か ら受信された信号は、アンテナ（５０１）で受信される。送受切換器（５０２） は、信号を増幅する低雑音増幅器（５０３）に信号を分割する。その後この増幅 信号は可変利得増幅器（５０４）に入力され、その利得は受信自動利得制御回路 （５０５）によって制御される。可変利得増幅器（５０４）の出力は復調器およ び復号器（５０６）に入力される。復調器部分は信号変調を取り除くので、パケ ット化された情報は、パケット受信機（５０７）によりコンピュータや他の電子 装置に使用できるデジタル形態に分割される。 コンピュータや他の電子装置から送信されるべきデジタル信号は最初にパケッ ト化される（５２０）。その後データのパケットは符号器および変調器（５２５ ）により変調される。変調信号は、固定利得電力増幅器（５３５）より前に信号 を増幅する可変利得増幅器（５３０）に入力される。電力増幅器（５３５）の出 力は、信号を放射アンテナ（５０１）に結合する送受切換器（５０２）に入力さ れる。 可変利得増幅器の利得は、基地局により送信される本発明の電力制御ビットに より制御される。移動無線機が電力制御ビットを受信すると、閉ループ電力制御 回路（５４０）に入力される。この回路（５４０）は、単に電力制御ビットが論 理１かまたは論理０かを決定し、電力制御電圧を発生させて、可変利得電力増幅 器（５３０）の利得を増加または減少させる。 好ましい実施例では、利得は１ｄＢの増分で増加または減少される。電力制御 回路（５４０）は、それぞれ１ｄＢ増加または減少を示しているデジタル値を出 力する。このデジタル値は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）（５４５）に入 力される。ＤＡＣはデジタル値を、可変利得電力増幅器の利得を制御するアナロ グ信号に変換する。このように、本発明のプロセスにより、条件が変化するにし たがって、基地局が移動無線機の送信電力をダイナミックに調整できるようにな る。 代わりに、利得における増加および減少は、同じ量である必要はない。さらに 、電力制御利得における増加および減少は、移動無線機により受信されたアップ またはダウンコマンドのシーケンスに基づいて対処してもよい。 図６は、本発明の電力制御プロセスを組み込んでいる典型的なＣＤＭＡ基地局 のブロック図を示している。この図は、移動無線機から送信された信号を受信す る基地局のアンテナ（６０１と６０２）を示している。受信信号は、どれが使用 されているかに基づいてさまざまな受信機（６０５−６２０）に分配される。受 信機（６０５−６２０）は、外部コンピュータのような他の装置による使用のた めに、復調ビットを発生させる。 受信機（６０５−６２０）は、電力制御ビットを発生させるために、本発明の 電力制御プロセスにより使用される信号対干渉比Ｅ_b／Ｉ₀も発生させる。これら のビットは、変調器（６３５）により発生させたフォワードチャネル信号を壊す （６３０）ことにより、電力制御ストリームに挿入される。その後この信号は、 最終的に送信アンテナ（６０３）により移動無線機に送信される。 好ましい実施例では、電力制御は単一ビットにより実行される。しかしながら 、他の実施例は複数のビットを使用して電力制御コマンドワードを形成する。こ のようなワードは送信電力の方向を制御するだけではなく、電力変化のレートも 制御する。例えば、コマンドの１ビットは無線機に電力を増加させるように命令 する一方、コマンドの別のビットはその増加が１ｄＢ増分の代わりに２ｄＢ増分 であるように命令する。 要約すると、本発明の電力制御プロセスは、基地局からの単一電力制御ビット ストリームを使用して、複数の無線機の送信電力を制御する。信号品質測定基準 Ｅ_b／Ｉ₀は、電力を増加させるまたは減少させるか、および、どの量の電力変化 が必要かを決定するために使用される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基地局と通信している複数の無線機の送信電力を制御する方法において、 前記基地局が、前記複数の無線機の各無線機から要求される送信電力を決定し 、 前記基地局が、要求された送信電力に応答して、各無線機にその送信電力を変 化させるように命令するために、単一の電力制御ビットストリームを前記複数の 無線機に送信するステップを含む方法。 ２．前記送信電力を決定するステップは、 第１の信号品質しきい値を決定し、 第２の信号品質しきい値を決定し、 前記複数の無線機の各無線機に対する信号品質測定基準を決定し、 前記複数の無線機に対する前記信号品質測定基準を前記第１および第２の信号 品質しきい値と比較するステップを含む請求項１記載の方法。 ３．前記信号品質測定基準は、総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネ ルギ比である請求項２記載の方法。 ４．前記第１の信号品質しきい値より小さい信号品質測定基準を有する無線機の 送信電力を増加させ、 前記第２の信号品質しきい値より大きい信号品質測定基準を有する無線機の送 信電力を減少させるステップをさらに含む請求項２記載の方法。 ５．前記第１の信号品質しきい値が最小信号品質しきい値であり、前記第２の信 号品質しきい値が最大信号品質しきい値である請求項２記載の方法。 ６．第１の移動無線機がフォワードチャネルを介して基地局から信号を受信し、 基地局がリバースチャネルを介して第１の移動無線機から信号を受信する、複数 の移動無線機の第１の移動無線機における遠隔送信機の電力出力を制御する方法 において、 最大リバースチャネル信号品質測定基準を決定し、 所要のリバースチャネル信号品質測定基準を決定し、 前記複数の移動無線機のそれぞれに対して、リバースチャネル信号品質測定基 準を決定して、複数のリバースチャネル信号品質測定基準を生成し、 前記複数の移動無線機の最小リバースチャネル信号品質測定基準を決定し、 前記複数のリバースチャネル信号品質測定基準を合計し、 前記リバースチャネル信号品質測定基準の合計が前記最大リバースチャネル信 号品質測定基準より大きいか等しい場合、または前記最小リバースチャネル信号 品質測定基準が前記所要のリバースチャネル信号品質測定基準より大きい場合に 、前記基地局が、前記遠隔送信機に電力出力を減少させるように命令するステッ プを含む方法。 ７．前記基地局が、リバースチャネル条件に応じて、最小の総干渉スペクトル密 度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ比を調整するステップをさら に含む請求項６記載の方法。 ８．前記複数の移動無線機の数の増加または減少に応じて、最大の総干渉スペク トル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ比を調整するステップ をさらに含む請求項６記載の方法。 ９．前記移動無線機が符号分割多元接続無線電話機であり、前記基地局が符号分 割多元接続基地局である請求項６記載の方法。 １０．前記信号品質測定基準が総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネ ルギ比である請求項６記載の方法。 １１．前記総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネルギ比がＥ_b／Ｉ₀で ある請求項１０記載の方法。 １２．第１の移動無線機がフォワードチャネルを介して基地局から信号を受信し 、基地局がリバースチャネルを介して第１の移動無線機から信号を受信する、複 数の移動無線機の第１の移動無線機における遠隔送信機の電力出力を制御する方 法において、 最大リバースチャネル信号品質測定基準を決定し、 所要のリバースチャネル信号品質測定基準を決定し、 前記複数の移動無線機のそれぞれに対して、リバースチャネル信号品質測定基 準を決定して、複数のリバースチャネル信号品質測定基準を生成し、 前記複数の移動無線機の最小リバースチャネル信号品質測定基準を決定し、 前記複数のリバースチャネル信号品質測定基準を合計し、 前記リバースチャネル信号品質測定基準の合計が最大リバースチャネル信号品 質測定基準より小さい場合に、前記基地局が、前記遠隔送信機に電力出力を増加 させるように命令するステップを含む方法。 １３．前記基地局が、リバースチャネル条件に応じて、最小の総干渉スペクトル 密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ比を調整するステップをさ らに含む請求項１２記載の方法。 １４．前記複数の移動無線機の数の増加または減少に応じて、最大の総干渉スペ クトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ比を調整するステッ プをさらに含む請求項１２記載の方法。 １５．第１の移動無線機がフォワードチャネルを介して基地局から信号を受信し 、基地局がリバースチャネルを介して第１の移動無線機から信号を受信する、複 数の移動無線機の第１の移動無線機における遠隔送信機の電力出力を制御する方 法において、 最大の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ 比を決定し、 所要の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ 比を決定し、 前記複数の移動無線機のそれぞれに対して、総干渉スペクトル密度に対するビ ット当りのリバースチャネルエネルギ比を決定して、複数の総干渉スペクトル密 度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ比を生成し、 前記複数の移動無線機の最小の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリ バースチャネルエネルギ比を決定し、 前記複数の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネ ルギ比を合計し、 前記最小の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネ ルギ比が、前記所要の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャ ネルエネルギ比より小さいか等しい場合に、前記基地局が、前記遠隔送信機に電 力出力を増加させるように命令するステップを含む方法。 １６．複数の移動無線電話機がフォワードチャネルを介してセルラ基地局からデ ータパケットを受信し、セルラ基地局がリバースチャネルを介して複数の移動無 線電話機からデータパケットを受信し、リバースチャネルが最大の総干渉スペク トル密度に対するビット当りのエネルギ比を有し、データパケットがフレームか ら構成され、それぞれの遠隔送信機が移動無線電話機の一部である、複数の遠隔 送信機の第１の遠隔送信機の電力出力を制御する方法において、 所要の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ 比を決定し、 前記遠隔送信機のそれぞれに対して、前記リバースチャネルにおける、総干渉 スペクトル密度に対するビット当りのエネルギ比を決定して、複数の総干渉スペ クトル密度に対するビット当りのエネルギ比を生成し、 前記複数の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネルギ比を合計して 、合計値を生成し、 前記複数の移動無線電話機に対して、最小の総干渉スペクトル密度に対するビ ット当りのリバースチャネルエネルギ比を決定し、 前記最大の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネ ルギ比を前記合計値と比較し、 前記最小の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネ ルギ比を前記所要の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネ ルエネルギ比と比較し、 前記合計値が前記最大の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバース チャネルエネルギ比より大きいか等しい場合、または前記最小の総干渉スペクト ル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ比が前記所要の総干渉ス ペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ比より大きい場合 に、前記セルラ基地局が、前記第１の遠隔送信機に電力を減少させるように命令 するステップを含む方法。 １７．前記総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネルギ比がそれぞれ、 前記リバースチャネルのＥ_b／Ｉ₀により決定される請求項１６記載の方法。 １８．前記総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネルギ比がそれぞれ、 前記リバースチャネルのＰ_r／Ｎ₀により決定される請求項１６記載の方法。 １９．前記総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネルギ比がそれぞれ、 前記リバースチャネルのＥ_b／Ｉ₀を一定の率で増減させたものにより決定される 請求項１６記載の方法。 ２０．複数の移動無線電話機がフォワードチャネルを介してセルラ基地局からデ ータパケットを受信し、セルラ基地局がリバースチャネルを介して複数の移動無 線電話機からデータパケットを受信し、リバースチャネルが最大の総干渉スペク トル密度に対するビット当りのエネルギ比を有し、データパケットがフレームか ら構成され、それぞれの遠隔送信機が移動無線電話機の一部である、複数の遠隔 送信機の第１の遠隔送信機の電力出力を制御する方法において、 所要の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ 比を決定し、 前記遠隔送信機のそれぞれに対して、前記リバースチャネルにおける、総干渉 スペクトル密度に対するビット当りのエネルギ比を決定して、複数の総干渉スペ クトル密度に対するビット当りのエネルギ比を生成し、 前記複数の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのエネルギ比を合計して 、合計値を生成し、 前記複数の移動無線電話機に対して、最小の総干渉スペクトル密度に対するビ ット当りのリバースチャネルエネルギ比を決定し、 前記最大の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネ ルギ比を前記合計値と比較し、 前記最小の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネ ルギ比を前記所要の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネ ルエネルギ比と比較し、 前記合計値が前記最大の総干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバース チャネルエネルギ比より小さく、前記最小の総干渉スペクトル密度に対するビッ ト当りのリバースチャネルエネルギ比が前記所要の総干渉スペクトル密度に対す るビット当りのリバースチャネルエネルギ比より小さいか等しい場合に、前記セ ルラ基地局が、前記第１の遠隔送信機に電力を増加させるように命令するステッ プを含む方法。 ２１．前記基地局が、リバースチャネル条件に応じて、前記最小の総干渉スペク トル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ比を調整するステップ をさらに含む請求項２０記載の方法。 ２２．前記複数の移動無線電話機の数の増加または減少に応じて、前記最大の総 干渉スペクトル密度に対するビット当りのリバースチャネルエネルギ比を調整す るステップをさらに含む請求項２０記載の方法。