JP2001157271A - ある特定の信号強度をもつ信号を受信する装置とその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 相対的に高いダイナミックレンジを持つ多重
キャリア信号を適切に受信できる方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 受信機６３２は複数のフィルタ６０６，
６０８，６１０で構成され、１つの周波数帯域に対応す
る各フィルタは通信信号を受信するのに用いられる。そ
の受信機に接続されたコントローラ６２４は、受信信号
の振幅を決定する。コントローラはまた、呼処理モジュ
ール６２８に接続している。コントローラはまた、受信
信号が適切な周波数帯域内にあるかどうかを決定する。
そして、受信信号の振幅が送信される信号内にある周波
数帯域の割り当てられたダイナミックレンジ内にあるか
どうかを決定する。その信号が適切な周波数帯域でない
ときは、呼処理モジュールに接続されているコントロー
ラは、その信号を送信した機器にメッセージを送信し
て、送信すべき信号の周波数帯域を指示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、相対
的に高いダイナミックレンジの信号を受信する方法及び
装置に関し、特に、受信信号の強度に基づく受信信号の
配分の方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信システムの中で特に無線通信システ
ムは、複数の通信チャネルで構成され、その通信チャネ
ルを介して加入者は互いに及びシステムと通信する。一
般的な無線通信システムの一部を図１に示す。図１の無
線通信システムは、複数のセル（例えば、１０２，１０
４，１０６，１０８，１１０）で構成されたセルラーシ
ステムを示している。各セルは、通信ネットワーク機器
によってカバーされた地理的領域である。通信ネットワ
ーク機器はセルサイト又は基地局（例えば、１１２，１
１４，１１６，１１８）としてよく知られている。

【０００３】各基地局は、無線機器で構成されたシステ
ム機器を備え、その無線機器は基地局とユーザ機器との
間の通信信号を送受信するのに用いられる。システム機
器はサービスプロバイダによって使用され、サービスプ
ロバイダは個々のセルによってカバーされるエリア内で
通信することができる。システム機器は、基地局より他
の場所に配置された他の機器を備えることも可能であ
る。

【０００４】サービスプロバイダ（オペレータとも呼ば
れる）は、そのシステム機器を所有し、制御し、操作す
る実体である。以下、「ユーザ」という用語は、（必要
に応じて）通信システムにアクセス可能なある１つの実
体（すなわち、個人、設備若しくはその複合）を表すた
めの「加入者」という用語と交換自在に使用される。

【０００５】ユーザ機器はある一人の加入者によって使
用され、通信システムにアクセスすることができる。通
信システムへのアクセスは、通信システムの資源（例え
ば、システム機器、複数の通信チャネル）を利用する加
入者の能力である。ユーザ機器は、一般的にはセルラー
電話機でもよく、又は通信システムの加入者によって使
用される他のあらゆる通信機器でもよい。例えば、ユー
ザ機器は、無線携帯コンピュータでもよく、又は通信シ
ステムの異なるチャネルにおいて情報を送信し受信する
ためのシステム機器によって動作を指示される他のあら
ゆる装置でもよい。

【０００６】システム機器はさらに、通信信号によって
搬送される情報を抽出し、通信プロトコルに基づく手順
を実行する処理装置を構成する。通信プロトコルは、ユ
ーザ間において通信システムが初期化され、維持され、
終了されるべきかの通信のやり方を指示する手順又は処
理の組み合わせである。通信プロトコルはまた、ユーザ
機器とシステム機器との間の通信を指示する。複数の通
信プロトコルは、よく知られた規格の一部及び確立され
た規格である。確立された標準は、ユーザ及び通信シス
テムのオペレータによって所有され動作されるシステム
機器によって遵守される。

【０００７】図２について説明する。図に示すように、
セル１０４はセクタと称する６個のエリアに分割されて
いる。セル１０４は６個のセクタ（２００，２０２，２
０４，２０６，２０８，２１０）を有し、各セクタは、
基地局１１６とこれらのセクタに割り当てられた加入者
との間の通信信号を送信し受信する無線機器によって指
定される。各セルの基地局又は図２に示す各セクタの無
線機器は、通信システム及びサービスプロバイダによっ
て確立されたチャネル計画によって遵守される規格ごと
に、異なるチャネルのセットにおいて動作する。

【０００８】例えば、セルラー無線通信システムに対す
る通信規格は、しばしば一対のチャネル、すなわち、ユ
ーザ機器から基地局に送信する上りチャネル及び基地局
からユーザ機器に送信する下りチャネルを配備する。チ
ャネル計画では、通信チャネルの指定のサブセットは各
セル又は各セクタ内で使用することができ、動作するシ
ステムでのチャネルの全部のセットの外で使用されるこ
とを指示する。例えば、セクタ２００内に位置している
加入者は、セル１０４のセクタ２００に割り当てられた
無線機器（一般的には基地局１１６における無線機器）
からの通信信号を送信し受信する。その通信信号は、ユ
ーザ機器とシステム機器との間で伝達される情報を搬送
する。

【０００９】多くのセルラー通信システムにおいては、
加入者が１つのセルから他のセルに移動したとき、又は
同じセル内の１つのセクタから他のセクタに移動したと
きは、ハンドオフと称する手順が実行される。ハンドオ
フは、加入者が移動した先のセル又はセクタ（すなわ
ち、新たなセル又はセクタ）の無線機器が、その加入者
への通信信号を送信し、その加入者からの通信信号を受
信できるようにする。移動する加入者が離れつつあるセ
ル又はセクタ（すなわち、以前のセル又はセクタ）の無
線機器は、その加入者の信号の処理を新たなセル又はセ
クタの無線機器に受け渡す。多くの場合において、新た
なセル又はセクタの無線機器によって使用されるチャネ
ルセットは、以前のセル又はセクタの無線機器のチャネ
ルセットとは異なる。

【００１０】このように、ユーザ機器（例えば、セルラ
ー電話機）は、複数のチャネル又は一対のチャネルの１
つで通信信号を伝達する（すなわち、送信し受信する）
ことができるように設計されているのが一般的であ
る。。ユーザ機器は、複数の上りチャネルのいずれか１
つのチャネルにおいて信号を送信できるとともに、複数
の下りチャネルのいずれか１つのチャネルにおいて信号
を受信できるように設計されている。

【００１１】ユーザ機器におけるチャネル選択の決定は
システム機器によって実行される。基地局１１６におけ
る様々な無線機器は、動作中のチャネルのすべてのセッ
ト内のあらゆるユーザ機器信号を処理するように設計さ
れているが、一般的には、サービスプロバイダによって
配備されたチャネルのみが固有の基地局のシステム機器
によって監視され使用されている。無線機器を構成する
のは、送信機、受信機、及び、通信システムにアクセス
を要求する加入者に資源を割り当てるような仕事を実行
する他の処理装置である。

【００１２】図３について説明する。図に示されている
のは、基地局内で使用されている通常の狭帯域（固有キ
ャリア）無線受信機の構造である。「狭帯域」という用
語は無線で用いられるＩＦ（中間周波数）フィルタの帯
域幅を示している。狭帯域ＩＦフィルタは、各固有の基
地局無線の単一の上りチャネルに対する受信を意図的に
制限している。このチャネルはキャリア又はキャリア周
波数としても知られており、そのキャリア又はキャリア
周波数は固有上りチャネル帯域幅の中心周波数を示して
いる。

【００１３】基地局の受信機においては、この１つの上
りチャネルは１つの固有のユーザ機器に対応し、このた
め、複数の通信チャネルで複数のユーザ機器と同時に通
信するためには、多数の固有キャリア無線が基地局によ
って運用される必要がある。したがって、各基地局無線
は１つの「固有キャリア」周波数しか処理することはで
きない。図３に示す狭帯域受信機はよく知られている通
信信号の受信技術を用いて、たいてい異なるタイプの無
線通信システム、例えば、米国移動電話システム（ＡＭ
ＰＳ）や時分割多重接続（ＴＤＭＡ）が配備される。

【００１４】信号はアンテナ（図示せず）によって受信
されて無線周波数（ＲＦ）フィルタ３００に転送され、
ある周波数帯域（すなわち、周波数範囲）内に入る信号
のみを処理できるようにする。フィルタ３００の出力
は、ローノイズ増幅器３０２に供給され、その出力はミ
キサ３０４及び可調整局部発振器３０６によって中間周
波数（ＩＦ）に低域変換される。

【００１５】ミキサ３０４及び可調整局部発振器３０６
は、その周波数量を特定のＩＦに変換するように作用す
る。可調整局部発振器３０６は、１つの特定の上りキャ
リアのどのようなものにも同調して、その周波数量（信
号帯域幅）を狭帯域ＩＦフィルタの範囲内に入れる。ミ
キサ３０４の出力は、ＩＦフィルタ３０８に供給され
て、１つの信号チャネルのみを通過するに充分なほど狭
くなるように設計される。

【００１６】他のキャリア周波数における他のユーザ機
器からのＲＦ信号は、ＩＦフィルタ３０８の狭帯域幅内
に入ることはない。ＩＦフィルタ３０８の出力は自動利
得制御（ＡＧＣ）回路に供給されて、さらに処理装置
（図示せず）処理される。ＡＧＣ回路は受信された信号
を補正（減衰又は増幅）することが可能であり、相対的
に一定の強さ（すなわち、一定の振幅及び又は電力）の
信号になるようにできる。その時点における単一のキャ
リアでの動作だけが必要なので、ＡＧＣ回路の動作を維
持するのは容易である。

【００１７】ＡＧＣ回路は、受信信号を増幅又は減衰す
ることによって信号強度の変化に対して補正し、受信信
号が相対的に一定の強度になるように維持する。ＡＧＣ
回路が信号強度を相対的に一定に維持することによる補
正は、同時に受信された他のキャリアすなわち狭帯域Ｉ
Ｆフィルタ３０８によって除去されたキャリアには影響
しない。したがってその後の処理段階では、信号強度の
大きな変化に遭遇することはない。なぜならＡＧＣ回路
が、距離や遅いフェージング（すなわち、環境からの減
衰の影響）による信号振幅の変化をすでに平らにしてい
るからである。さらに、ＩＦフィルタ３０８によって、
その後の段階では複数のユーザからの複数の信号を受信
することはない。

【００１８】このような狭帯域又は固有キャリアの構成
の主な利点の１つは、さらに多くのチャネルの同時使用
を可能にすることによってシステムの能力が増加される
ときに、各基地局にさらに多くの無線を追加しなければ
ならない場合である。さらに多くの狭帯域固有キャリア
を追加することなく、通信システムによってサービスを
享受できる加入者の数を増加するためには、サービスプ
ロバイダはむしろ、広帯域の多重無線受信機を用いたよ
り新しい基地局構造を使用することを選ぶ。

【００１９】図４は、広帯域多重キャリアの基地局無線
受信機の構造を示している。ＲＦフィルタ４００はその
動作の帯域又は帯域幅の範囲内に入っている通信信号を
受信する。ＲＦフィルタ４００の帯域幅は、その通信シ
ステムが動作できる上りチャネルの全セットをカバーす
るが、その帯域幅外で動作する他のシステムからの干渉
は排除する。その帯域幅の範囲外になる信号はすべて、
フィルタ４００を通過してＬＮＡ（ローノイズ増幅器）
４０２に達することはない。異なる狭帯域、固有キャリ
ア無線の構成、広帯域のＩＦフィルタ、多重キャリア無
線は、複数の信号を同時に受信することが可能である。

【００２０】ＩＦフィルタ４０６の帯域幅に従って、単
一の無線は、ＲＦフィルタ４００のＲＦ帯域幅内に含ま
れた個別の多くの又はすべてのキャリアを同時に受信す
ることができる。ＩＦフィルタ４０６の帯域幅は、ＲＦ
フィルタ４００の帯域幅と同じ帯域幅にすることができ
る。ＬＮＡ４０２の出力はミキサ４０４に供給されて、
ＲＦ信号のすべてが同時にＩＦ信号に周波数変換され
る。その信号はＩＦフィルタ４０６を通過し、ゲイン処
理部（ゲイン段階）４０７を通過し、アナログ／ディジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器４０８に達する。

【００２１】バス４１０内に達したディジタル情報は、
同時に存在するすべてのキャリアからの情報を含んでい
る。別個のディジタル処理要素４１２，４１４，４１６
は、固有キャリアを分離するために必要なディジタルフ
ィルタ処理を最終的な複合処理の前に実行する。Ａ／Ｄ
変換器はよく知られた回路であり、アナログ信号をディ
ジタル信号に変換する。したがって、ＩＦフィルタ４０
６、ゲイン処理部４０７、及びＡ／Ｄ変換器４０８はす
べて、多重キャリアを同時に処理する。

【００２２】広帯域の多重キャリア無線構成では、信号
の高いダイナミックレンジのために、重要な問題が発生
する。ダイナミックレンジとは、受信したキャリアの中
での信号強度（すなわち、振幅又は電力）における最大
差のことを指している。このように、多重無線キャリア
内の最も弱いキャリアと最も強いキャリアとの間の差が
信号のダイナミックレンジに相当する。多くの場合、広
帯域の多重キャリア無線構成内における様々なキャリア
は、相対的に大きな量で異なる強さを持っている。この
ような構成を相対的に高いダイナミックレンジと称す
る。

【００２３】キャリアの中には相対的に高い信号強度で
受信されるものがあり、その間に同時に受信された他の
信号は、相対的に低い信号強度のために、わずかしか検
出されない。無線受信機のダイナミックレンジが多重キ
ャリアのダイナミックレンジよりも小さい場合には、中
には適切に受信されないキャリアもあり、これらの信号
によって搬送されている情報にエラーが発生する原因に
なってしまう。

【００２４】受信機のダイナミックレンジは、受信可能
な信号の振幅（又は電力）のレンジととして定義され
る。なぜなら、受信可能な信号は、最小検出信号（ＭＤ
Ｓ）より上で、かつ、受信機の過負荷レベルあるいは圧
縮レベルより下だからである。ＭＤＳは、信号が適切に
受信されないほど下の強度レベルとして定義される。す
なわち、その信号は検出さえできないか、たとえ検出し
たとしてもその相対的に弱い強度のために搬送された情
報にエラーを発生する。強度が圧縮レベルより上の信号
は歪みを発生する。このような信号は受信機の過負荷に
なり、そのような信号によって搬送された情報にエラー
を発生するからである。

【００２５】受信した固有キャリアの強度は様々な影響
を受け、その影響に含まれるものとしては、基地局とユ
ーザ機器との間の距離、影フェージング、及び速いフェ
ージングがある。距離の影響は、受信した電力レベルを
ゆっくりと変化させる。影フェージングは信号強度の急
速な変動であり、ユーザ機器と基地局との間の妨害によ
るものである。。

【００２６】速いフェージングは、レイリーフェージン
グとしても知られており、多数微粒子の建設的及び破壊
的な追加によって引き起こされる。多数の微粒子は信号
の異なる成分である。これらの微粒子は、周囲の物体に
対して反射するので、異なるパス（マルチパスとも言わ
れる）を採るこれら複数の影響は組合わさって、各固有
のユーザ機器に時間上で関連した各キャリアの強度（す
なわち、電力レベル又は振幅レベル）に急激で重大な変
動を生じる原因になる。

【００２７】基地局に比較的近く位置しているユーザの
信号は、その基地局から比較的遠くに位置しているユー
ザの信号よりも高い信号強度（少ない減損）を持つこと
になる。あるダイナミックレンジを持って同時に存在す
る多重キャリアが適切に受信されるのは、分離している
キャリアのすべてが多重キャリア無線受信機のダイナミ
ックレンジの範囲内にある場合である。多重キャリア
は、ＭＤＳレベルより上でかつ圧縮レベルより下の場合
にのみ適切に受信することができる。

【００２８】ダイナミックレンジが充分でない場合に
は、それは受信付加、過負荷歪み、及び小信号抑圧の３
つの点として現れる。図４において、ゲイン処理部４０
７のゲインが小さすぎる場合には、最も弱い信号はその
後の処理部まで検出されずに残ってしまう。信号強度が
その後の処理部のＭＤＳレベルより下のままになってい
るからである。最も強い信号であれば確実に検出して復
号することができるであろうが。

【００２９】ゲイン処理部４０７のゲインが大きすぎる
場合には、最も強い信号は、処理部４０７及びその後の
処理部の圧縮や非線形の影響によって歪むことになり、
このような強い信号に対する復号エラーが発生すること
になる。たとえゲイン処理部４０７のゲインが適切に設
定されていて、最も弱い信号の検出が充分可能であり、
そのときに最も強い信号の過負荷圧縮がない場合でも、
小信号抑圧と称する非線形の影響が起こる可能性があ
る。

【００３０】小信号抑圧が発生するのは、非常に強い信
号が存在する中で、相対的に弱い信号が最大ゲインを実
施しないときである。したがって、これらの弱い信号は
その後の処理部のＭＤＳレベルより下に低下することに
なる。図３において、小信号抑圧の影響は無線構成のＲ
Ｆフロントエンドにおいても、ＬＮＡ３０２において
も、及び又はミキサ３０４においても発生する可能性が
あり、帯域内ブロッキングとして知られている。

【００３１】帯域内ブロッキングの現象においては、弱
いキャリアと強いキャリアとの差が大きく（８０ｄＢよ
り大きく）て、強い信号が存在する中ではその弱い信号
を適切に復号することが受信機にとって困難である。図
３に示す狭帯域、固有キャリア無線構成においては、通
常、この帯域内ブロッキングが受信機のダイナミックレ
ンジの根本的な制約になっている。

【００３２】広帯域で多重キャリア無線受信機のダイナ
ミックレンジは、一般的には、図４におけるＡ／Ｄ変換
器（例えば、変換器４０８）のダイナミックレンジによ
って制限される。一般的に、Ａ／Ｄ変換器はおよそ６０
乃至８０ｄＢのダイナミックレンジを持っている。Ａ／
Ｄ変換器のダイナミックレンジは、そのＡ／Ｄ変換器で
適切に処理することができる最も弱い信号と最も強い信
号との（強度の）差である。単一の瞬時のキャリアのダ
イナミックレンジを補正すること（必要に応じて単一の
受信信号を減衰又は増幅すること）が可能なＡＧＣアン
プは、広帯域の多重キャリア無線受信機においては使用
することができない。ゲインの１つの値は、異なるキャ
リアのすべてに対して適応することができないからであ
る。

【００３３】基地局によって実施されているダイナミッ
クレンジの制限における１つの解決法は、ユーザ機器に
おいて放射される信号強度（電力又は振幅）をダイナミ
ックに制御することで、その基地局によって受信される
信号のダイナミックレンジを制限することである。基地
局に比較的近く位置しているユーザ機器には、過負荷を
回避するためにその送信電力レベルを低くするように指
示し、基地局から比較的遠くに位置しているユーザ機器
は、より大きい電力レベルで送信するように指示すれ
ば、距離や影フェージングの影響を補償することができ
る。

【００３４】ユーザ機器における信号の放射強度をダイ
ナミックに制御するためには、基地局が受信した信号強
度を監視して、ユーザ機器の現在の信号レベルを上昇す
べきか、低下すべきか、又はそのまま維持すべきかを決
定する必要がある。特定の１つのチャネルが使用され
て、ユーザ機器に最終的な電力制御指令を通知できるよ
うにする。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】基地局及びユーザ機器
の一部に要求されるこのアレンジの迅速性及び正確さ、
追加回路、及び複雑さは極めて煩雑であり、このような
機能を持っていない従来のユーザ機器では実現は不可能
である。したがって本発明の課題は、相対的に高いダイ
ナミックレンジを持つ多重キャリア信号を適切に受信で
きる方法及び装置を提供することである。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明は、相対的に高い
ダイナミックレンジを有し、適切に信号を受信する装置
及び方法を提供する。その信号は、ユーザ機器及び又は
通信システムのシステム機器から受信される。その装置
は、複数の周波数帯域を有しその各周波数帯域が１つの
ダイナミックレンジに割り当てられるチャネライザを備
えている。その装置はさらに、チャネライザに接続され
たコントローラとそのコントローラに接続された呼処理
モジュールとを備えている。

【００３７】チャネライザが信号を受信すると、コント
ローラはその受信された信号の振幅（又は電力）を決定
する。コントローラは、その受信された信号が適切な周
波数帯域であるかどうかを決定する。送信された信号内
の周波数帯域に割り当てられているダイナミックレンジ
からその信号の強度がはずれている場合には、呼処理モ
ジュールに接続されているコントローラは、その信号を
送信したユーザ機器に対してメッセージを送信する。

【００３８】そのメッセージは、信号の強度が適切な周
波数帯域の割り当てダイナミックレンジ内になるよう
に、前記ユーザ機器に対して、その適切な周波数帯域で
信号を送信するように命令する。この方法において、装
置は、相対的に高いダイナミックレンジをもつ信号を適
切に受信することができる。

【００３９】本発明の方法は、複数の周波数帯域を監視
して、各周波数帯域において受信された信号の振幅を決
定できるようにする。本発明の方法はまた、受信された
信号の振幅に基づいて、その信号が適切な周波数帯域で
あるかどうかを決定する。そして、その信号を送信した
ユーザ機器に対して、適切な周波数帯域で信号を送信す
るようにメッセージを送信する。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の装置は無線機器を備え、
その無線機器は、信号（例えば、多重キャリア）を受信
し、かつ、受信した通信信号の強度（振幅又は電力）に
基づき、基地局の受信機によって感知されるような信号
を特定の周波数帯域で送信するように構成されている。
本発明の装置は、周波数帯域に特定のダイナミックレン
ジを割り当てる。信号が受信されると、信号の振幅が決
定される。すなわち、信号を構成するすべての固有キャ
リアの振幅が決定される。

【００４１】本発明の装置は、すべての異なったキャリ
アが適切な周波数帯域で受信されるように、多重キャリ
アを周波数に変換することである。適切な周波数帯域と
は、割り当てられたダイナミックレンジがそこにある振
幅を包摂するような帯域である。この方法において、相
対的に高いダイナミックレンジを持つ信号（多重キャリ
ア）は複雑な回路を付加することなしに適切に受信する
ことができる。

【００４２】図５には、無線通信路５０２（基地局から
ユーザ機器への下り通信路）と無線通信路５０４（ユー
ザ機器から基地局への上り通信路）に関わるユーザ機器
５００（携帯端末）が示されている。本発明の装置は、
チャンネライザ５０６ｃに結合されている受信機のフロ
ントエンド５０６ａからなっている。チャンネライザ５
０６ｃは、呼処理ユニット５１０に結合されているコン
トローラ５０６ｄに結合されている。送信機５０６ｂ、
受信アンテナ５１４、送信アンテナ５１６とタワー５１
２は説明を容易にするために示されてるだけで、それら
は本発明の装置の部分ではない。

【００４３】ユーザ機器５００からの信号は、無線通信
路５０４を経由してアンテナ５１４によって受信され
る。その信号は受信機フロントエンド５０６ａによって
受信される。受信機フロントエンド５０６ａは、ＲＦフ
ィルタ処理、増幅、周波数変換を行う。一般には受信信
号は、異なったユーザからの信号よりなる。すなわち、
そのシステムの他のユーザと同じようにユーザ機器５０
０からの信号で構成される。その信号はチャンネライザ
５０６ｃに供給されて、そこでさらにＩＦフィルタ処
理、増幅、Ａ／Ｄ変換、及び信号のディジタル処理を行
う。

【００４４】チャンネライザ５０６ｃは周波数帯域を分
ける（アナログＩＦフィルタで実現された）複数のフィ
ルタで構成され、その各々に特定のダイナミックレンジ
が割り当てられる。チャンネライザ５０６ｃはさらに、
ディジタルフィルタ、ディジタル検出器、個々の信号を
受信するためのディジタル復号器からなり、何らかのよ
く知られた方法で各周波数帯域で受信された信号強度
（振幅又は電力）を決定する。

【００４５】コントローラ５０６ｄは、通信路５０８を
経由して呼処理モジュール５１０に振幅情報を送信す
る。図に示すように、一般的には、呼処理モジュールは
基地局から通常は遠方に位置している移動電話交換局
（ＭＴＳＯ）に置かれている。呼処理モジュール５１０
は、通信システムに従ってプロトコルによりユーザ機器
５００へメッセージを（アンテナ５１６と通信路５０２
により）送信する。そのメッセージは、ユーザ機器５０
０が適切な一対のチャネルに再同調するように（すなわ
ち、異なる一対のチャネル間で情報を送受信するよう
に）命令する。

【００４６】ユーザ機器５００は、すべてのＲＦ周波数
帯域内でいかなる一対のチャネルに関する通信をも受信
できる。呼処理モジュール５１０は、受信信号の振幅に
基づいて適切な周波数帯域内にあるように特別な一対の
チャネルを選択する。呼処理モジュール５１０は、ユー
ザ機器５００が信号強度（振幅又は電力）が選ばれた周
波数帯域内のダイナミックレンジ内にあるような適切な
ＲＦ周波数帯域で送信する。

【００４７】コントローラ５０６ｄは、断続的（又は、
連続的、周期的、若しくは非周期的）に、チャンネライ
ザ５０６ｃの周波数帯域の個々のチャネルを監視する。
ユーザ機器５００からの信号強度が選ばれた帯域に割り
当てられたダイナミックレンジ内でない場合には、呼処
理モジュール５１０がユーザ機器５００を違った一対の
チャネルに再同調するように命令する。この一対のチャ
ネルは、ダイナミックレンジが信号の振幅（又は電力）
を包摂する適切なＲＦ周波数の帯域にあるように選ばれ
る。

【００４８】図６について説明する。この図には、本発
明のさらに詳細なダイアグラムが示されている。無線の
構成は２つの部分に分割されている。すなわち、無線フ
ロントエンド６３０とチャンネライザ回路６３２であ
る。多重キャリアからなる信号はＲＦフィルタ６００に
よって受信される。信号はローノイズ増幅器（ＬＮＡ）
６０２に供給され、それからミキサ６０３ｂに供給され
る。それは全てのＲＦ帯域を広帯域ＩＦ信号に周波数変
換する。広帯域ＩＦ信号はＩＦ増幅器６０３ａに、それ
からチャンネライザ６３２の信号分離器６０４に供給さ
れる。

【００４９】信号分離器６０４は３つのＩＦフィルタ
（６０６、６０８、６１０）の各々に信号を供給する。
本発明の装置は３つの周波数帯域を表す３つのＩＦフィ
ルタにだけ限定されるものではなく、説明を容易にする
ために３つのＩＦフィルタを例示したものである。３つ
のＩＦフィルタの各々は帯域処理チェーンの一部であ
る。各帯域処理チェーンはＩＦ帯域フィルタ（フィルタ
６０６、６０８、６１０）、ＩＦ増幅器（増幅器６１
２、６１４、６１６）、アナログディジタル変換器（Ａ
／Ｄ６１８、６２０、６２２）、そして並列のディジタ
ル処理要素（ディジタルプロセッサ６５０−６６０）か
らなる。

【００５０】いくつかの機能がこれらのディジタルプロ
セッサ内で実行される。すなわち、それらの機能は単一
の変調キャリアを分離するディジタルフィルタ処理、個
々のキャリアの信号強度を決定するディジタル復調、及
びユーザの音声信号又はユーザのデータを表す情報ビッ
トを抽出するための復号化処理を含む。この個々のユー
ザデータは、さらなる処理のため、あるいはユーザへの
送信のために、バス６７６に転送される。

【００５１】本発明の装置はまたコントローラ６２４を
備えている。そのコントローラはセル内のハンドオフに
ついて決定したり、呼処理器６２８と基地局送信機６３
０との間のインターフェイスとしての役割を果たす。セ
ル内ハンドオフは、１つのセルの内部で起こる受け渡
し、すなわち、同じセルの無線間で起こる受け渡しであ
る。送信機６３０はセル内ハンドオフを行うために再同
調するべきユーザ機器へ（メッセージの形式で）命令を
伝えるために使用される。セル内ハンドオフは手続きで
あり、その手続きによってユーザ機器は、本発明で示さ
れたように適当に割り当てられたダイナミックレンジを
有する異なった一対のチャネルで情報を送受信すること
ができる。そのメッセージは下り通信路チャネルによっ
て伝達される。

【００５２】操作中に、信号のキャリアの状態は図７と
図８に示される。簡単にするために、信号は複数の加入
者からの通信信号を表す６つのキャリア（６０１ａ−６
０１ｆ）からなるものとして示される。ＲＦフィルタ６
００はｆ_H−ｆ_Lの帯域幅を持っていて、その中に３つの
周波数帯域が定められている。３つの周波数帯域には帯
域幅ｆ₁−ｆ_Lの下側帯域６０３、ｆ₂−ｆ₁の中間帯域、
ｆ_H−ｆ₂の上側帯域がある。３つの定義された周波数帯
域は、例示の目的のためだけのものとして定義される。
本発明の装置はいかなる数の周波数帯域をも定義するこ
とができ、３つの周波数帯域に限定するものではない。

【００５３】フィルタ６００によって受信されてきた多
重信号としては、キャリア６０１ａ、６０１ｂは低周波
帯域の信号であり、キャリア６０１ｃ、６０１ｄは中間
帯域の信号であり、６０１ｅ、６０１ｆは上側帯域の信
号である。図６において、信号は異なった強さのキャリ
アを持ってよい。図７はセル内ハンドオフがなされる前
に本発明の装置によって受信される信号である。

【００５４】各周波数帯域は図７に示されるように、ダ
イナミックレンジを割り当てられる。例えば、下側帯域
６０３はレンジ１（信号強度の上側範囲）の割り当てら
れたダイナミックレンジを持ち、中間帯域６０５はレン
ジ２（信号強度の中間範囲）を持ち、上側帯域６０７は
レンジ３（信号強度の下側範囲）を持つ。各割り当てら
れたダイナミックレンジは本発明の装置と方法により各
帯域を通過できる信号の振幅（又は電力）の範囲を表
す。

【００５５】キャリア６０１ｄと６０１ｆは範囲１内に
入る振幅を持ち、キャリア６０１ｃと６０１ｂは範囲２
内に入る振幅を持ち、キャリア６０１ａと６０１ｅは範
囲３内に入る振幅を持つ。受信信号を構成するキャリア
はＬＮＡ６０２によって増幅され、ミキサ６０３ｂによ
って周波数変換され、ゲイン処理部（ｇａｉｎ ｓｔａ
ｇｅ）６０３ａによって増幅される。それからアナログ
分離器６０４を経由してＩＦフィルタ６０６，６０８そ
して６１０へと送られる。

【００５６】各ＩＦフィルタは定義された周波数帯域の
１つを表す。受信された信号を構成する各種キャリアは
ＩＦフィルタによってフィルタ処理される。このよう
に、ＩＦフィルタ６０６は、低周波帯域にある周波数量
の信号だけがその回路を通過できるようにして、その通
過した信号をゲイン制御回路１（ＧＣ６１２）に供給
し、ゲイン制御回路１の出力がＡ／Ｄ変換器６１８に供
給される。

【００５７】中間帯域の周波数を有する信号（すなわ
ち、中間帯域信号）はＩＦフィルタ６０８によってフィ
ルタ処理され、それは前記のフィルタを通った信号をＧ
Ｃ２（６１４）に供給される。その出力はＡ／Ｄ変換器
６２０に供給される。上側帯域の信号（すなわち、上側
帯域の周波数を持つ信号）はＩＦフィルタ６１０によっ
てフィルタ処理される。そのフィルタは前記のフィルタ
処理された信号をＧＣ３に送る。

【００５８】ＧＣ３の出力はＡ／Ｄ変換器６２２に供給
される。ＧＣ１乃至ＧＣ３は、信号の振幅がＡ／Ｄ変換
器のダイナミックレンジ内であるようにそれぞれの信号
に適当な量のゲインを与える。Ａ／Ｄ変換器のダイナミ
ックレンジは結合されるＩＦフィルタのダイナミックレ
ンジに整合するようにセットされる。

【００５９】Ａ／Ｄ変換器の出力は、ディジタルプロセ
ッサ６５０、６５２、６５４、６５６、６５８、６６０
に供給され、何らかの既知の方法でＩＦフィルタによっ
てフィルタ処理された信号の振幅を決定する。各信号の
振幅はコントローラ６２４に伝えられる。定義された周
波数帯域の各々に割り当てられたダイナミックレンジは
コントローラ６２４に格納される。コントローラ６２４
は、各信号（あるいは各信号の固有キャリア）が適切な
帯域にあるかどうか決定し、そうでない場合には、適切
なユーザ機器に再同調するようにメッセージを発生させ
る。その再同調メッセージは、セル内ハンドオフがその
通信システムによって使用されるプロトコルに従って実
行されるようにする。

【００６０】そのメッセージは各種受信キャリアを送信
しているユーザに適切な周波数帯域の異なったチャネル
上でそれぞれのキャリアを送るよう命令する。例えば、
コントローラ６２４はキャリア６０１ａがレンジ１内で
処理されるには弱い信号であり、それ故このユーザ機器
は下側帯域６０３で送信すべきでないと決定する。キャ
リア６０１ａを送信しているユーザ機器は、その送信さ
れているキャリアが適当な帯域、すなわち、上側帯域６
０７に入るように、異なった一対のチャネルに再同調す
るように命令される。

【００６１】その結果、キャリア６０１ａはその振幅が
上側帯域の割り当てられたダイナミックレンジ内にある
ので、適切に処理される。このように、キャリア６０１
ａは下側帯域から上側帯域へと渡される。他のキャリア
（６０１ｂ−６０１ｆ）はそれらのそれぞれの適切な周
波数帯域にセル内ハンドオフを使用して渡される。それ
故、図８についていうと、異なったユーザ機器からの多
重信号はコントローラ６２４からの命令に従って再同調
され送信される。

【００６２】各ユーザ機器からの各キャリアは今や適切
な周波数帯域で送信される。この方法で、多重キャリア
はある１つの周波数帯域によって受信され、その周波数
帯域のダイナミックレンジはその通信信号を処理するこ
とができる。特に、図７に示された例では、キャリア６
０１ｂはレンジ２内に入る振幅を持っているので、中間
帯域フィルタ６０８に移される。キャリア６０１ｃはレ
ンジ２内にある振幅を持っているので、中間帯域（すな
わちフィルタ６０８）に残る。

【００６３】キャリア６０１ｄはレンジ１内にある振幅
を持っているので、下側の帯域フィルタ６０６に移され
る。キャリア６０１ｅはレンジ３内の振幅を持っている
ので、上側帯域（すなわちフィルタ６１０）に残る。キ
ャリア６０１ｆはレンジ１内にある振幅を持っているの
で、下側フィルタ６０６に移される。

【００６４】図８は多重キャリアを示している。そこで
は各キャリアはその適切な周波数帯域に再同調される。
適切な周波数帯域はレンジ１内の信号に対しては下側帯
域６０３であり、レンジ２内の信号に対しては中間帯域
６０５であり、レンジ３内の信号に対しては上側帯域６
０７である。一般的には特定の範囲内の信号に対する適
切な周波数帯域は信号強度（すなわち、電力及び又は振
幅）を包摂するように割り当てられたダイナミックレン
ジの周波数帯域である。キャリアはどの新しいチャネル
に信号を送るべきかに関してユーザ機器を命令する呼処
理モジュール６２８からのメッセージの結果として適切
な周波数帯域に同調される。

【００６５】ユーザ機器は呼処理モジュール６２８から
の命令を受け取ると、ハンドオフを実行する。各ＩＦ帯
域は分離した無線として解釈される。例えば、図７と図
８についていうと、キャリア６０１ａは無線６０６から
無線６１０に受け渡される。このようにユーザ機器から
の信号は信号強度（振幅又は電力）に基づいて基地局に
ある複数の無線（又はＩＦ帯域）間で受け渡しが実行さ
れる。最初の無線によって処理された信号は、信号の振
幅が２番目の無線の割り当てられた周波数内であるよう
に変化すると、２番目の無線に受け渡される。本発明の
方法と装置はこのように適切な周波数帯域で信号が受信
されるような周波数に再同調される。

【００６６】今、図１０について説明する。この図に
は、基地局１１６が置かれているセクタ２００が示され
ている。セクタ２００は３つの異なった部分に配分され
る。その部分は基地局からの距離で定められる。８０２
の部分は距離１内の領域である。８０４の部分は距離１
と距離２の間の領域である。８０６の部分は距離２と距
離３の間の領域である。様々な加入者（例えば、Ａ，
Ｂ，Ｃ，…Ｆ）がセクタ内に位置している。セクタ内の
特定の加入者から受信された信号の相対的な振幅又は相
対的な電力（通常は、デシベル又はｄＢで表される）
は、加入者が位置している距離に比例する。すなわち、
図１０に示される距離は図７及び図８に示される振幅の
範囲に直接関係している。

【００６７】例えば、加入者Ｂから基地局１１６で受信
された振幅（又は電力）は、加入者Ｇから受信された信
号の大きさより小さい。図１０において明らかなよう
に、加入者Ｇは加入者Ｂより基地局１１６に近い。８０
２の部分に位置している加入者からの信号の振幅は、８
０６の部分に位置している加入者の信号の振幅とは１０
０ｄＢも異なる。以下、「レンジ」という用語は図１０
に示される距離と図７、図８そして図１０に示される信
号振幅（電力）のダイナミックレンジ両方を記述するた
めに使用される。

【００６８】加入者が同じセクタ内で１つのレンジから
他のレンジへ移動する時、ハードハンドオフが本発明の
装置と方法によって実行される。例えば、再び図１０で
説明すると、加入者Ａがセクタ２００の８０２の部分か
ら８０４の部分へ移動する時、ＩＦ帯域１とＩＦ帯域２
（図６，７，１０参照）の間でハードハンドオフが実行
される。

【００６９】図１１は、図１０のセクタ２００で加入者
が使用している周波数帯域を示す。加入者Ａがレンジ１
からレンジ２へ移動するとき、基地局１１６でＡから受
信された信号の振幅（又は電力）は減少する。このよう
に、加入者Ａからの信号の振幅は今やレンジ２内にあ
る。本発明の方法と装置に従ってハンドオフがなされ、
それによって加入者ＡはＩＦ帯域２における信号を送信
するよう命令される。

【００７０】図１１に示されるように、周波数帯域は再
使用計画に従ったチャネルに分けられる。そのような再
使用計画は近接した基地局のユーザ間の干渉を減少させ
るために、異なった基地局間で異なったチャネルの使用
を分配する方法としてセルラーシステムではよく確立さ
れる。ＩＦ帯域１はチャネル２１，５７，９３，１２９
を含み、ＩＦ帯域２はチャネル１６５，２０１，２３
７，２７３を含み、ＩＦ帯域２はチャネル３０９，３４
５，３８１，４１７を含む。ＩＦ帯域内の位置以外はい
かなる意義もチャネル番号には与えられない。チャネル
番号は例示の目的のためだけに選ばれたものである。チ
ャネルは規則的に間隔をおいてもよいし、そうでなくて
もよい。そして何らかの順番で使用してもよい。

【００７１】ＩＦ帯域１に対し、加入者Ｋはチャネル２
１で送信し、加入者Ｇはチャネル５７で送信し、加入者
Ｊはチャネル９３で送信し、加入者Ａはチャネル１２９
で送信している。ＩＦ帯域２においては、加入者Ｃはチ
ャネル１６５で送信している。いかなる加入者もＩＦ帯
域２の有効チャネル２７３で送信していないし、ＩＦ帯
域３の有効チャネル４１７で送信していない。すなわ
ち、有効チャネル２７３と４１７は現在空いている。

【００７２】上の例に引き続いて、加入者Ａがレンジ１
からレンジ２へ移り、その振幅がダイナミックレンジ１
に代わってダイナミックレンジ２内にあるようにする
と、ハンドオフがなされる。図１１に示された特別なチ
ャネル図式において、ユーザ機器Ａは、本発明の装置と
方法に従って、もはやチャネル１２９に信号を送信する
のではなく、チャネル２７３に送信するよう命令され
る。図１１は又、受信信号の振幅に基づいて起こりうる
異なったハンドオフを示している。例えば、ハンドオフ
１はキャリアがＩＦ帯域２からＩＦ帯域１へ同調される
時に起こる。ハンドオフ６はキャリアがＩＦ帯域１から
ＩＦ帯域３へ同調されたときに起こる。

【００７３】図９について説明する。この図には本発明
の方法が示されている。特に、本発明の方法は適切な周
波数帯域で信号を送信するようにユーザ機器に命令する
基地局により行われる。結果として、基地局の装置は高
いダイナミックレンジの信号を処理することができる。
ステップ７００においては、基地局の装置は様々な受信
機の帯域（すなわち複数のチャネル）を監視する。受信
機の帯域は既知の方法、すなわち、連続的監視、断続的
監視、周期的監視、又は非周期的監視である。呼処理モ
ジュール（例えば図６，７，８のモジュール６２８）と
の関係でコントローラ（例えば図６，７，８のコントロ
ーラ６２４）は監視ステップを実施する。

【００７４】ステップ７０２において基地局は、受信信
号の振幅を決定する。特にある帯域内での各受信信号に
対しては、受信機の帯域（ＩＦフィルタ）の出力はディ
ジタル信号に変換され、処理され、コントローラによっ
て識別される。基地局の装置は受信信号の振幅（又は電
力）を決定するだけでなく、受信される帯域も決定す
る。ステップ７０４においては信号の強度（すなわち振
幅又は電力）に基づいて受信信号に適切な帯域を決定す
る。コントローラはそこにストアされる複数のレンジを
持っており、各レンジは固有の受信帯域と関連してい
る。

【００７５】ステップ７０６においては、受信信号の振
幅は信号が適切な周波数帯域にあるかどうかを決定する
ために送信される周波数帯域の割り当てられたダイナミ
ックレンジと比較される。信号の振幅を割り当てられた
ダイナミックレンジが信号の振幅を包摂する周波数帯域
にある場合には、その信号は適切な範囲にあると言え
る。この場合には、受信機の帯域を監視を続けるために
ステップ７００に戻る。

【００７６】一方、ダイナミックレンジが信号の振幅を
包摂する周波数帯域にない場合には、ステップ７０８に
移り、そこでユーザ機器は適切な帯域で信号を送信する
ために再同調するように命令される。特に基地局の装置
（例えばコントローラと呼処理モジュール）は適切な周
波数帯域で信号を送っていない特定のユーザ機器にセル
内ハンドオフメッセージを送信する。このハンドオフメ
ッセージは前記ユーザ機器が適切な帯域内のチャネルで
送信するよう命令する。基地局の装置は上に述べた受信
信号の振幅に基づいて適切な帯域を決定する。基地局は
適切な周波数帯域でユーザの信号が送信されるために受
信機の帯域の監視を続ける。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一般的な無線セルラー通信システムの部分を
示す図。

【図２】 図１の１つのセルが６個のセクタに分割され
た図。

【図３】 狭帯域の固有キャリア無線受信機の構成のブ
ロックダイアグラムの図。

【図４】 広帯域の多重キャリア無線受信機の構成のブ
ロックダイアグラムの図。

【図５】 通信システムのユーザと通信する基地局タワ
ー及びアンテナに接続された本発明の装置。

【図６】 本発明の装置のさらに詳細なブロックダイア
グラムの図。

【図７】 本発明の装置内における信号の概念図。

【図８】 本発明の装置内における信号の概念図。

【図９】 本発明の方法を示す図。

【図１０】 図２におけるセルの１つのセクタが３つの
部分に分割された図。

【図１１】 通信システムの周波数帯域の特定の割当及
び通信システムの加入者に対するハンドオフ実行の使用
方法を示す図。

【符号の説明】

１０２，１０４，１０６，１０８，１１０ セル １１２，１１４，１１６，１１８，１２０，５０６ 基
地局 ２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２１０ セ
クタ ３００，４００，６００ ＲＦフィルタ ３０２，４０２，６０２ ローノイズ増幅器 ３０４，６０３ｂ ミキサ ３０６ 可調整局部発振器 ３０８，４０６，６０６，６０８，６１０ ＩＦフィル
タ ３１０ ＡＧＣ ４０７，ゲイン処理部 ４０８，６１８，６２０，６２２ Ａ／Ｄ変換器 ４１０，６７６ バス ４１２，４１４，４１６ ディジタル処理要素 ５００ ユーザ機器 ５０２ 下り通信路 ５０４ 上り通信路 ５０６ａ 受信機フロントエンド ５０６ｂ，６３０ 送信機 ５０６ｃ，６３２ チャネライザ ５０６ｄ，６２４ コントローラ ５１０，６２８ 呼処理モジュール ５１２ タワー ５１４，５１６ アンテナ ６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅ，
６０１ｆ キャリア ６０３ 下側帯域 ６０５ 中間帯域 ６０７ 上側帯域 ６０３ａ，６１２，６１４，６１６ ＩＦ増幅器 ６０４ 信号分離器 ６５０，６５２，６５４，６５６，６５８，６６０ デ
ィジタルプロセッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ウォルター ジョセフ カミンスキー アメリカ合衆国、07853 ニュージャージ ー、ロング バレー、ロングヒル ロード ６ (72)発明者 アリルド コルスラッド アメリカ合衆国、08807 ニュージャージ ー、ブリッジウォーター、サニー スロー プ ロード 2007 (72)発明者 マックス アーロン ソロンズ アメリカ合衆国、07960 ニュージャージ ー、モリス タウンシップ、インディペン デンス ウェイ 28

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａ）信号を受信するように構成され、複
   数の周波数帯域を有し、その各周波数帯域が１つのダイ
   ナミックレンジに割り当てられるチャネライザ（５０６
   ｃ）と、 Ｂ）前記チャネライザに接続され、前記チャネライザに
   よって受信された信号の強度を決定し、その決定された
   強度から情報を生成するように構成されたコントローラ
   （５０６ｄ）と、 Ｃ）前記コントローラに接続され、前記コントローラか
   らの前記情報を受信し、その受信された情報に基づいて
   適切な周波数帯域で信号を送信させるメッセージを送信
   する呼処理モジュールと、 を備えたことを特徴とするある特定の信号強度をもつ信
   号を受信する装置。
2. 【請求項２】Ｄ）前記チャネライザに接続され、前記信
   号を受信して前記チャネライザに転送するように構成さ
   れたフロントエンド受信機（５０６ａ）を更に備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記フロントエンド受信機は、前記チャ
   ネライザの複数の周波数帯域に対応した複数の周波数帯
   域を有することを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】前記コントローラは、受信された信号が位
   置している範囲内における周波数帯域を決定することを
   特徴とする請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】 前記生成された情報は、受信された信号
   の強度及び受信された信号内の周波数に基づいているこ
   とを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 前記信号の強度は、前記信号の振幅及び
   又は電力に基づいていることを特徴とする請求項１記載
   の装置。
7. 【請求項７】 前記呼処理モジュールは、適切な周波数
   帯域を選択し、前記受信された信号の振幅及び又は電力
   が、その選択された適切な周波数帯域の割り当てダイナ
   ミックレンジ内になるようにすることを特徴とする請求
   項６記載の装置。
8. 【請求項８】 前記周波数帯域に割り当てられた前記ダ
   イナミックレンジは、前記コントローラに記憶されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の装置。
9. 【請求項９】 Ａ）通信システムの受信機の周波数帯域
   を監視するステップと、 Ｂ）前記受信機の周波数帯域において受信された信号の
   強度を決定するステップと、 Ｃ）前記決定された強度に基づいて、適切な周波数帯域
   に前記信号があるべきとするメッセージを生成するステ
   ップと、 を有することを特徴とするある特定の信号強度をもつ信
   号を受信する方法。
10. 【請求項１０】 前記（Ａ）ステップは、通信システム
    の通信チャネルを監視することを特徴とする請求項１記
    載の方法。
11. 【請求項１１】 前記（Ｂ）ステップは Ｂ１）前記受信機の周波数帯域にダイナミックレンジを
    割り当てるステップと、 Ｂ２）前記受信された信号が位置する範囲内における周
    波数帯域を決定するステップとを有することを特徴とす
    る請求項９記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記（Ｃ）ステップは、前記決定され
    た強度及び前記受信された信号が位置する範囲内におけ
    る周波数帯域に基づいてメッセージを生成することを特
    徴とする請求項９記載の方法。