JP2001501403A - ホモダイン・セルラ基地局 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ホモダインセルラ基地局を提供する方法及び装置を開示する。通常の信号チャネル受信機及びホモダイン受信機の両者にセルラ・アンテナを結合する。通常のシングル・チャネル受信機はセルラ帯域信号から制御チャネルを受信するように構成される。ホモダイン受信機は直交ダウンコンバータ及び局部発信器を利用して音声チャネルを受信する。局部発信器は、制御チャネルの周波数に同調されて全ての直流オフセットをホモダイン受信機内の制御チャネルに制限させる。全ての直流オフセット及び制御チャネル周波数は、ホモダイン受信機信号からフィルタされ、次に、フィルタされた信号がディジタル化されかつディジタル的に処理されて、その信号は各トラフィック・チャネルに分離される。

Description

【発明の詳細な説明】 ホモダイン・セルラ基地局 発明の背景 本発明は、セルラ無線基地局に関し、特に、受信されたセルラ帯域信号を複合 ベースバンド信号にホモダイン変換することを利用したセルラ無線基地局に関す る。 関連技術の説明 現存するセルラ無線基地局は、セルラ通信技術により利用されている制御チャ ネル及び複数のトラフィック・チャネルの両者を受信するために多くの高価なハ ードウェアを必要としている。この制御チャネルは、セルラ無線基地局と複数の 移動局との間を通過する複数のセルラ音声信号を制御する信号を搬送している。 これらのトラフィック・チャネルは、複数の基地局と複数の移動局との間で音声 送信データを搬送している。これらのセルラ無線基地局において使用されている 通常の受信機に関連する大きな装置コストは、セルラ技術のユーザに関するコス トを増加させる。ハードウェア仕様条件及び装置コストが大きく軽減された基地 局は、セルラ・サービス・プロバイダ及びセルラ・サービスに支払いをするカス タマの両者に大きな恩恵となる。 発明の概要 本発明は、ホモダイン受信機をシングル・チャネル受信機とともに使用してセ ルラ帯域信号の制御チャネル及び各トラフィック・チャネルを受信するホモダイ ン・セルラ基地局を提供する方法及び装置を開示する。この基地局は、セルラ帯 域信号を受信するアンテナと、受信されたセルラ・ベース・バンド信号を処理す る関連のフィルタ及び増幅器とを含む。制御チャネルを受信する通常のシングル ・チャネル受信機とトラフィック・チャネルを受信するホモダイン受信機とが一 対のバッファを介してアンテナに接続される。 ホモダイン受信機は、セルラ帯域信号を局部発信器信号と混合してセルラ信号 をＩ，Ｑ出力信号にダウンコンバートする。局部発信器信号の周波数は、セルラ 帯域信号の制御チャネル周波数に対応する。これは、制御チャネル内にのみ存在 するようにＩ，Ｑ出力信号内の全ての直流をオフセット可能にする。高域通過フ ィルタは、直交ダウンコンバータのＩ，Ｑ出力信号から直流オフセット成分及び 制御チャネルを除去する。次いで、この信号の残りの成分がアナログ／ディジタ ル変換器を使用してディジタル化される。次に、そのディジタル信号はディジタ ル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により処理されて、各トラフィック・チャネルがデ ィジタル化された信号からディジタル・フィルタリングを用いて抽出される。 ホモダイン受信機によって処理された信号からセルラ帯域信号の制御チャネル がフィルタされるので、シングル・チャネル受信機は、この制御チャネルのみを 検出するように構成される。検出されると、制御チャネル及び分離されたトラフ ィック・チャネルは必要に応じてセルラ基地局によって処理される。 図面の簡単な説明 本発明の方法及び装置のより完全な理解は、添付図面とともに以下の詳細な説 明を参照することにより、得られる。 図１は、受信されたセルラ帯域信号のチャネルについてホモダイン・セルラ基 地局によって実行される処理を示すブロック図である。 図２は、ホモダイン・セルラ基地局のブロック図である。 図３は、セクタ化アンテナ構成を示す図である。 図面の詳細な説明 ここで図面特に図１を参照すると、セルラ帯域信号のチャネルについてホモダ イン・セルラ基地局によって実行される処理が示されている。まず、セルラ帯域 信号が、ステップ１０において基地局によって受信されて、一対の受信機によっ て処理される。受信機のうちの一方がセルラ帯域信号についてホモダイン変換を 実行して、ステップ１２において信号を複合ベースバンド信号に変換する。セル ラ帯域信号のホモダイン変換は、図２について更に詳細に説明される。 複合ベースバンド信号は、ステップ１４においてディジタル／アナログ変換器 によってディジタル化され、ステップ１６においてディジタル信号プロセッサに よって処理される。ディジタル信号プロセッサは、変換されたベースバンド信号 のチャネル分離を実行して、受信されたセルラ帯域信号の各トラフィック・チャ ネルを抽出する。第２の受信機は、セルラ帯域信号の制御チャネルをステップ１ ８において検出するように同調されたシングル・チャネル受信機である。 図２を参照すると、図１に関して述べた処理を実行するセルラ基地局のブロッ ク図が示されている。このセルラ基地局は、複数の移動局（不図示）からの複数 のセルラ帯域信号を受信するアンテナ２０を有する。これらの受信信号は帯域通 過フィルタ２２を通されて、セルラ帯域移動装置信号以外の信号が除去される。 フィルタされたセルラ信号は、増幅器２４により増幅され、次いで、一対のバッ ファ２６を介してホモダイン受信機２７およびシングル・チャネル受信機２９に 導かれる。これらのバッファ２６は、ホモダイン・ダウンコンバージョン発振器 漏洩がシングル・チャネル受信機２９の受信と干渉する可能性を制限する。好ま しい実施形態では、これらのバッファは、ホモダイン受信機２７およびシングル ・チャネル受信機２９の各入力に接続された高分離形バッファ増幅器及び／又は フェライト・アイソレータを備えている。 直交ダウンコンバータ２８（Ｉ，Ｑ混合器）は、受信されたセルラ帯域信号を 局部発振器３０によって発生される局部信号と混合して、セルラ帯域信号を複合 ベースバンドＩ，Ｑ信号にダウンコンバートする。直交ダウンコンバータ２８及 び局部発振器３０はホモダイン受信機２７を構成する。ホモダイン受信機２７は 、本出願人に対する米国特許第５，２４１，７０２号（ここでは、引用により組 み込まれる。）に説明されているように、直交ダウンコンバータ２８のＩ，Ｑ出 力信号における直流オフセットの周知の問題を有する。Ｉ，Ｑ出力信号内の直流 オフセットは、受信されたセルラ信号成分より大きな値となる。したがって、セ ルラ信号の所望部分を喪失すなわちマスクする可能性が存在する。 本発明によれば、直流オフセットの問題は、局部発振器３０をセルラ帯域にお いてセルに割り当てられた制御チャネルの周波数と同一の周波数に設定すること により解決される。これは、制御チャネルが固定周波数チャネルであるので、可 能となる。局部発振周波数を制御チャネル周波数に等しく設定することによって 、制御チャネルは、複合Ｉ，Ｑベースバンドにおけるゼロ周波数すなわち直流に マッピングし、したがって、制御チャネルは、直交変換による好ましくない直流 オフセットにより干渉を受ける唯一の周波数チャネルである。 全てのトラフィック・チャネルは、直流から少なくとも１トラフィック・チャ ネル帯域幅だけ移されているので、これらのトラフィック・チャネルは直流オフ セットによる干渉から保護される。更に、これらのトラフィック・チャネルは、 直交ダウンコンバータ２８からの信号を高域通過フィルタ３２によりフィルタし て信号から好ましくない直流オフセット及び制御チャネル・エネルギを除去する ことによっても保護される。更に、信号の高域通過フィルタ処理は、瞬時的な無 電力制御された移動装置が制御チャネルにランダム・アクセスを行ってホモダイ ン受信機２７をオーバーロードさせることも防止する。 ホモダイン受信機２７のフィルタされたＩ，Ｑ出力は、アナログ／ディジタル 変換器３４を用いてディジタル化される。次いで、ディジタル化された信号はデ ィジタル信号プロセッサ３６によって処理される。ディジタル信号プロセッサ３ ６は、ディジタル信号についてチャネル分離を実行して、ディジタル信号プロセ ッサ３６内で符号化されたディジタル・フィルタ処理機能を用いてディジタル信 号から各音声チャネルを抽出する。 制御チャネルは、制御チャネル周波数に同調された別個の通常のシングル・チ ャネル受信機２９で受信される。次いで、制御チャネル及び複数のトラフィック ・チャネルは、基地局と移動装置との間のセルラ通信を制御するためにセルラ基 地局コントローラ（不図示）によって処理される。 ＧＳＭシステムでは、制御チャネルは、固定周波数の１ＴＤＭＡタイム・スロ ットを占有する。複数のトラフィック信号は、ＴＤＭＡフレーム期間の他の複数 タイム・スロットを占有し、かつ、周波数ホッピング可能にされている。ＧＳＭ システムにおける制御チャネル受信機出力は、信号ソータ３８（点線により示す ）により、ディジタル的に分離された複数のトラフィック・チャネルの出力と共 に処理される。信号ソータ３８は、各トラフィック・チャネルの周波数ホッピン グされた複数のタイム・スロットを再編成して処理用のホッピング解除された信 号を再構築する。これは、「ベースバンド周波数ホッピング解除(baseband freq uency de-hopping)」として知られている。ＡＭＰＳ又はＩＳ５４（Ｄ−ＡＭＰ Ｓ）システムを利用するときは、周波数ホッピング解除は存在せず、かつ、信号 ソータ３８は不必要である。 ３セル内に１２０度のセクタ・アンテナを有するセクタ化システムを含む本発 明の他の実施形態では（図３）、異なる複数のセクタ・アンテナ間のアイソレー ションがホモダインと通常の受信機との間に付加的なアイソレーションをもたら すように、一方のセクタの局部発振器のホモダイン中心周波数が他方のセクタの 呼出しチャネルとなるように選択される。 代わって、特定セクタの局部発振器周波数は、その周波数が特定セクタで使用 されることはないので、他のセクタ又は隣接する基地局に割り当てられた制御チ ャネル又はトラフィック・チャネル周波数に等しくなるように、意図的に選択さ れてもよい。 本発明の方法及び装置の一実施形態を添付図面に示すとともに以上の詳細な説 明において説明した。しかし、本発明は開示した実施形態に限定されないが、以 下の請求の範囲に記載されかつ定義された本発明の精神から逸脱することなく、 多数の再構成、変更及び置換が可能であることを理解すべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１０月１日（１９９８．１０．１） 【補正内容】 請求の範囲 １．セルラ基地局において、 セルラ帯域信号を受信する手段と、 前記セルラ帯域信号を複合ベースバンド信号へ変換するホモダイン変換器であ って、 前記セルラ帯域信号を局部発信器信号と混合する直交ダウンコンバータと、 前記局部発信器信号を発生する局部発信器であって、前記発生された局部発 信器信号の周波数が、前記複合ベースバンド信号における全ての直流オフセット が前記制御チャネル周波数に関連されるように、前記セルラ帯域信号の制御チャ ネル周波数に対応する、局部発信器と、 を備えた、ホモダイン変換器と、 前記複合ベースバンド信号をディジタル化する手段と、 前記ディジタル化された複合ベースバンド信号を処理して前記ベースバンド信 号から複数のトラフィック・チャネルを分離する手段と、 前記セルラ帯域信号内の制御チャネルを受信するシングル・チャネル受信機と 、 を具備することを特徴とする、セルラ基地局。 ２．前記受信する手段が、 前記セルラ帯域信号を受信するアンテナと、 前記セルラ帯域信号以外の信号を除去する帯域通過フィルタと、 前記受信されたセルラ帯域信号を増幅する増幅器と、 をさらに含む、請求項１記載の基地局。 ３．前記ホモダイン変換を行う手段及び前記シングル・チャネル受信機を前記 アンテナに結合する第１及び第２のバッファをさらに含む、請求項２記載の基地 局。 ４．前記複合ベースバンド信号から前記制御チャネルを除去する高域通過フィ ルタをさらに含む、請求項１記載の基地局。 ５．周波数ホッピングされたトラフィック信号を再編成するために所定の周波 数ホッピング・シーケンスに従って前記分離された複数のトラフィック・チャネ ルを逐次的に選択する信号ソーティング手段をさらに含む、請求項１記載の基地 局。 ６．セルラ無線基地局において、 セルラ帯域信号を受信するアンテナと、 該アンテナに結合された、前記受信されたセルラ帯域信号を複合ベースバンド 信号に変換するマルチ・チャネル・ホモダイン受信機であって、該ホモダイン受 信機が、制御チャネル周波数が直流オフセットによって影響される前記ベースバ ンド信号における唯一の周波数チャネルとなるように、前記受信されたセルラ帯 域信号の複合ベースバンド信号へのホモダイン・ダウンコンバージョンを行う、 マルチ・チャネル・ホモダイン受信機と、 前記ベースバンド信号から複数のトラフィック・チャネルをディジタル的に抽 出する手段と、 前記アンテナに結合された、制御チャネルを受信するシングル・チャネル受信 機と、 を具備することを特徴とする、セルラ無線基地局。 ７．前記マルチ・チャネル・ホモダイン受信機が、 制御チャネル周波数が直流オフセットによって影響される前記ベースバンド信 号における唯一の周波数チャネルとなるように、前記受信されたセルラ帯域信号 の複合ベースバンド信号へのホモダイン・ダウンコンバージョンを行う手段を含 む、請求項６記載の基地局。 ８．前記ホモダイン受信機が、 前記セルラ帯域信号を局部発信器信号と混合する直交ダウンコンバータと、 前記局部発信器信号を発生する局部発信器であって、前記発生された局部発信 器信号の周波数が前記セルラ帯域信号の制御チャネル周波数に対応する、局部発 信器と、 をさらに含む、請求項６記載の基地局。 ９．前記ホモダイン受信機及び前記シグナル・チャネル受信機を前記アンテナ に結合する第１及び第２のバッファをさらに含む、請求項６記載の基地局。 １０．前記複合ベースバンド信号から前記制御チャネル周波数を除去する高域 通過フィルタをさらに含む、請求項８記載の基地局。 １１．周波数ホッピングされたトラフィック情報を再編成するために所定の周 波数ホッピング・シーケンスに従って前記マルチ・チャネル受信機の複数の出力 を逐次的に選択する信号ソータをさらに含む、請求項６記載の基地局。 １２．ホモダイン受信機を用いて複数の音声チャネルと制御チャネルとを含む セルラ帯域信号を処理する方法において、 セルラ帯域信号を受信するステップと、 複合ベースバンド信号の全ての直流オフセットが前記制御チャネルの周波数内 に存在するように前記セルラ帯域信号の前記複合ベースバンド信号へのホモダイ ン変換を行うステップと、 前記変換された複合ベースバンド信号から前記音声信号を抽出するステップと 、 シングル・チャネル受信機を用いて前記受信されたセルラ帯域信号から前記制 御チャネルを抽出するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 １３．前記ホモダイン変換を行うステップが、 全ての直流オフセットが前記制御チャネル周波数内に存在することを保証する ように、前記制御チャネル周波数に等しい周波数を有する局部発信器信号を選択 するステップと、 前記局部発信器信号を前記セルラ帯域信号と混合して前記複合ベースバンド信 号を発生するステップと、 さらにを含む、請求項１２記載の方法。 １４．前記変換された複合ベースバンド信号から前記直流オフセット及び前記 制御チャネルをフィルタリングするステップをさらに含む、請求項１２記載の方 法。 １５．前記複数の音声チャネルを抽出するステップが、 前記複合ベースバンド信号をディジタル化するステップと、 前記複合ベースバンド信号をディジタル的にフィルタリングして前記ベースバ ンド信号を各音声チャネルに分離するステップと、 をさらに含む、請求項１２記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．セルラ帯域信号を受信する手段と、 前記セルラ帯域信号の複合ベースバンド信号へのホモダイン変換を行う手段と 、 前記複合ベースバンド信号をディジタル化する手段と、 前記ディジタル化された複合ベースバンド信号を処理して前記ベースバンド信 号から複数のトラフィック・チャネルを分離する手段と、 前記セルラ帯域信号内の制御チャネルを受信するシングル・チャネル受信機と 、 を具備するセルラ基地局。 ２．前記ホモダイン変換を行う手段が、 前記セルラ帯域信号を局部発信器信号と混合する直交ダウンコンバータと、 前記局部発信器信号を発生する局部発信器であって、前記発生された局部発信 器信号の周波数が前記セルラ帯域信号の制御チャネル周波数に対応する、局部発 信器と、 を含む、請求項１記載の基地局。 ３．前記受信する手段が、 前記セルラ帯域信号を受信するアンテナと、 前記セルラ帯域信号以外の信号を除去する帯域通過フィルタと、 前記受信されたセルラ帯域信号を増幅する増幅器と、 を含む、請求項１記載の基地局。 ４．前記ホモダイン変換を行う手段及び前記シングル・チャネル受信機を前記 アンテナに結合する第１及び第２のバッファをさらに含む、請求項３記載の基地 局。 ５．前記複合ベースバンド信号から前記制御チャネルを除去する高域通過フィ ルタをさらに含む、請求項１記載の基地局。 ６．周波数ホッピングされたトラフィック信号を再編成するために所定の周波 数ホッピング・シーケンスに従って前記分離された複数のトラフィック・チャネ ルを逐次的に選択する信号ソーティング手段をさらに含む、請求項１記載の基地 局。 ７．複数の方向から複数のセルラ信号を受信するとともに、対応する複数のセ クタ信号を発生するマルチ・セクタ指向性アンテナと、 各セルラ信号を局部発信器周波数と混合して、Ｉ及びＱ信号を備えた、ダウン コンバートされた直交ベースバンド信号を発生するホモダイン変換器であって、 第１のセクタに使用された前記局部発振器周波数が第２のセクタに使用されたチ ャネル周波数に等しい前記ホモダイン受信機と、 を具備するセルラ基地局。 ８．前記第２のセクタが、隣接する基地局内に位置する、請求項７記載のセル ラ基地局。 ９．セルラ帯域信号を受信するアンテナと、 該アンテナに接続された、前記受信されたセルラ帯域信号からトラフィック・ チャネルをディジタル的に分離するマルチ・チャネル受信機と、 前記アンテナに接続された、制御チャネルを受信するシングル・チャネル受信 機と、 を具備するセルラ無線基地局。 １０．前記マルチ・チャネル受信機が、 前記受信されたセルラ帯域信号の複合ベースバンド信号へのホモダイン・ダウ ンコンバージョンを行う手段と、 前記複合ベースバンド信号をディジタル化する手段と、 前記ベースバンド信号を複数のトラフィック・チャネル周波数に分離するディ ジタル信号処理手段と、 を含む、請求項９記載の基地局。 １１．前記ホモダイン変換を行う手段が、 前記セルラ帯域信号を局部発信器信号と混合する直交ダウンコンバータと、 前記局部発信器信号を発生する局部発信器であって、前記発生された局部発信 器信号の周波数が前記セルラ帯域信号の制御チャネル周波数に対応する、局部発 信器と、 を含む、請求項１０記載の基地局。 １２．前記ホモダイン変換を行う手段及び前記信号チャネル受信機を前記アン テナに結合する第１及び第２のバッファをさらに含む、請求項１０記載の基地局 。 １３．前記複合ベースバンド信号から前記制御チャネル周波数を除去する高域 通過フィルタをさらに含む、請求項１１記載の基地局。 １４．周波数ホッピングされたトラフィック情報を再編成するために所定の周 波数ホッピング・シーケンスに従って前記マルチ・チャネル受信機の複数の出力 を逐次的に選択する信号ソータをさらに含む、請求項９記載の基地局。 １５．ホモダイン受信機を用いてセルラ帯域信号を処理する方法であって、 セルラ帯域信号を受信するステップと、 全ての直流オフセットが制御チャネル内に存在するように、前記セルラ帯域信 号の複合ベースバンド信号へのホモダイン変換を行うステップと、 前記変換された複合ベースバンド信号から前記音声信号チャネルを抽出するス テップと、 前記受信されたセルラ帯域信号から前記制御チャネルを分離するステップと、 を含む方法。 １６．前記ホモダイン変換を行うステップが、 前記制御チャネル周波数に等しい周波数を有する局部発信器信号を選択するス テップと、 前記局部発信器信号を前記セルラ帯域信号と混合して前記複合ベースバンド信 号を発生するステップと、 をさらに含む、請求項１５記載の方法。 １７．前記変換された複合ベースバンド信号から前記直流オフセット及び前記 制御チャネルをフィルタするステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。 １８．前記複数の音声チャネルを抽出するステップが、 前記複合ベースバンド信号をディジタル化するステップと、 前記複合ベースバンド信号をディジタル的にフィルタリングして前記ベースバ ンド信号を各音声チャネルに分離するステップと、 をさらに含む、請求項１５記載の方法。