JP2002158616A - 偏波が変化する送信信号を生成するための無線システム、アンテナ構成、および偏波変調器 - Google Patents
偏波が変化する送信信号を生成するための無線システム、アンテナ構成、および偏波変調器Info
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Abstract
効果的に使用し、結果的に無線ネットワークのクラスタ
サイズを低減できるようにする。 【解決手段】 無線ネットワークにおける周波数利用の
さらなる改良は、少なくとも1つの送信器(TX)と、
少なくとも1つの受信器(RX1、RX2)とをそれぞ
れ有する複数の基地局(10)を備え、各基地局(1
0)に少なくとも1つの二重偏波アンテナ(27)が割
り当てられる無線システムを用いることで達成される。
利用可能な周波数帯のより効果的な利用、および結果的
にクラスタサイズの低減は、送信すべき送信信号の偏波
状態を所定の時点で変化させる偏波変調器(24)を二
重偏波アンテナに割り当てることで可能になる。
Description
し、特に、少なくとも1つの二重偏波アンテナがそれぞ
れ割り当てられた複数の基地局を有する移動無線システ
ムに関する。さらに、本発明はアンテナ構成、特に無線
システムの基地局と併せて動作するアンテナ構成と、こ
のような無線システムで使用するための偏波変調器とに
関する。
る新サービス提供の最近の急激な増大により、例えばG
SM等の移動無線ネットワークがその容量の限界に近づ
きつつある。周知のように、GSMネットワークでは、
ユーザデータの伝送にはトラヒックチャネルが使用さ
れ、移動無線ネットワークの制御および管理にはシグナ
リングチャネルが使用される。しかし、基地局と移動局
との間に接続がセットアップされていないときでさえ
も、エアインタフェースを介して情報を常に交換する必
要があるため、移動無線ネットワークにおけるシグナリ
ング負荷は非常に高い。本明細書において、1つの重要
なシグナリングチャネルは、BCCHチャネルとしても
知られているいわゆる放送制御チャネルで表され、該チ
ャネルを介して、例えば無線チャネル構成、同期情報、
および登録の識別がセル内のすべての移動局に送信され
る。このようなBCCHチャネルは、セルの利用可能な
周波数スペクトルの半分までを占有することがあり、も
ちろん占有された周波数スペクトルはトラヒックチャネ
ルに利用することはできない。セルに確保されるスペク
トルをより良好に利用できるようにするため、必要な場
合に、トラヒックチャネルの搬送周波数が所定の一定レ
ートで変化する周波数ホッピングプロセスを個々のトラ
ヒックチャネルに受けさせることが周知である。しか
し、周波数ホッピングプロセスはBCCHチャネルに用
いることができない。これは、BCCHチャネルには、
受信フィールド強度を測定し、最も強いセルを選択する
必要があるためである。この結果、同じBCCH搬送周
波数が使用されているセル間の距離が、同じトラヒック
搬送周波数が使用されているセル間の距離よりもはるか
に大きくなる。例えば、GSMネットワークのBCCH
チャネルのクラスタサイズは12〜21個のセルである
一方、トラヒックチャネルの場合では、3〜9個のセル
というクラスタサイズが全体的に適している。本明細書
において、クラスタサイズは、利用可能な周波数が分割
されるセルの数を意味するものとして理解される。
ャネルへの周波数ホッピングプロセスを用いて可能な様
式で、シグナリングチャネルに利用可能な搬送周波数を
より効率的に利用する方法は今まで提案されていなかっ
た。
無線ネットワークに利用可能な、特にシグナリングチャ
ネルに関して、周波数をより効率的に使用でき、結果的
に無線ネットワークのクラスタサイズを低減することの
できる無線システム、アンテナ構成、および偏波変調器
を提供するという目的に基づいている。
グプロセスの代わりに、好ましくは周期的に送信信号の
偏波状態を変更可能な、いわゆる偏波ホッピングプロセ
スを用いるという着想に見られる。偏波ホッピングをB
CCHチャネルに用いる場合、クラスタサイズをかなり
低減することができ、結果的にセルで利用可能な周波数
スペクトルがより多数のトラヒックチャネルに割り当て
ることができる。
ピングプロセスの結果、周波数ホップが十分大きい限
り、中間周波数の異なるチャネルが互いに無関係のフェ
ージング応答を有するからである。この応答は、周波数
ホップの代わりに異なる偏波状態を無線リンクに用いる
場合であっても得られる。例えば、GSMネットワーク
のデータブロックは4つのデータバーストを含み、4つ
のバーストそれぞれについてのチャネルのフェージング
応答は互いに無関係であるものと意図される。したがっ
て、異なる周波数ホップおよび偏波状態の異なる変化の
双方によって、この条件を満たすことができる。
特徴により上記目的を達成する。請求項1は、少なくと
も1つの送信器と、少なくとも1つの受信器とを有する
複数の基地局を備え、各基地局に少なくとも1つの二重
偏波アンテナが割り当てられる無線システム、特にGS
Mモバイル無線システムの提供を明記する。二重偏波ア
ンテナは直交偏波アンテナであってもよい。本発明によ
れば、送信すべき送信信号の偏波状態を所定の時点で変
化させるために、二重偏波アンテナには偏波変調器が割
り当てられる。
ある。既存の基地局を続けて使用できるようにするた
め、二重偏波アンテナおよび偏波変調器は共に、基地局
に接続可能なモジュールを形成する。
期的に、通常は4つの異なる偏波状態の間で変えるよう
に、送信すべき送信信号を有する二重偏波アンテナを適
宜起動する。
ゆるTDMAフレームで送信されるGSM移動無線シス
テムを考慮する場合、偏波状態を変化させる時点は、T
DMAフレームとは無関係にクロック発生器、またはT
DMAフレーム内のタイムスロットによって決定され
る。
向の双方に用いられるため、送信器/受信器フィルタ
が、対応する場所に、それ自体知られた様式で設けられ
る。
って達成される。請求項8は、送信すべき送信信号の偏
波状態を所定の時点で変化させる偏波変調器がそれぞれ
割り当てられる、少なくとも1つの二重偏波アンテナを
備えるアンテナ構成の提供を明記する。
請求項の主題である。
達成される。請求項12は、無線システムにおいて使用
するための偏波変調器を記載しており、前記変調器は、
加えられるクロック信号に従って複数の偏波状態を送信
信号に生成する。
な実施形態を基にして、以下にさらに詳細に説明する。
る、例えばGSM移動無線ネットワークの基地局を模式
的に示す。基地局10は、それ自体知られた方法で、と
りわけ、例えば送信器TXと、ダイバーシチ受信のため
に2つの受信器RX1、RX2とを含む送受信器15を
備える。もちろん、さらなる送受信器を基地局に実施し
てもよい。本例においては、送信器TXおよび受信器R
X1は、送信方向および受信方向を分けるために、送受
切換器17に接続される。受信器RX2は、帯域フィル
タ18に接続される。
プレックスフィルタと、電源装置22とを備えるアンテ
ナ構成も示す。直流ダイプレックスフィルタは、RF送
信パワーのみが送受信器15を通るように保証する。ア
ンテナ構成20は、基地局10から別個の装置として設
計され、直流ダイプレックスフィルタおよび電源装置2
2を介して、基地局10の送受切換器17および帯域フ
ィルタ18に接続される。アンテナ構成20内で実施さ
れるクロック回復および制御回路23は、直流ダイプレ
ックスフィルタおよび電源装置22に接続された2つの
入力をする。クロック回復および制御回路23の出力
は、さらに詳細に後述する偏波変調器24に接続され
る。クロック回復および制御回路23は、例えばTDM
Aフレームから、偏波変調器24の制御信号を生成する
ことができる。クロック回復および制御回路23は、T
DMAフレームのRF送信パワーのエンベロープの変動
からバーストクロックを回復するように設計される。こ
れは、知られているように、送信すべきデータは、TD
MAフレームのタイムスロットにおけるデータバースト
として送信されるためである。データバーストの送信の
場合、送信パワーは、TDMAフレームの各タイムスロ
ットの開始時に上がり、タイムスロットまたはデータバ
ーストの終了時に再び下がる。クロック回復および制御
回路23は、出力のこの変更からバーストクロックレー
トを回復し、これを偏波変調器24のためのクロック信
号として用いる。バーストクロックレートに合わせて、
偏波変調器24は、二重偏波アンテナ27と共に、送信
すべき信号の偏波状態を変化させる。例示的な実施形態
では、直交偏波アンテナが二重偏波アンテナとして用い
られる。
はそれぞれ、送信器/受信器フィルタ25が接続されて
おり、該送信器/受信器フィルタ25は次に直流ダイプ
レックスフィルタおよび電源装置22のポートにそれぞ
れ接続されている。2つの送信器/受信器フィルタ25
はそれぞれ、低雑音前置増幅器29を介してさらなる送
信器/受信器フィルタ26に接続される。偏波変調器2
4の2つの出力信号は、2つの送信器/受信器フィルタ
26を介して直交偏波アンテナ27に供給される。送信
器/受信器フィルタ25および26は、例えば、偏波変
調器24がスイッチングダイオードによって実現される
場合に常に必要とされる。これは、スイッチングダイオ
ードが、受信帯域内にあり、受信器RX1およびRX2
を結果として妨害しうる調波振動を生成するためであ
る。
4にスイッチング信号を生成するクロック回復および制
御回路23は、基地局10にすでに存在するタイムスロ
ットクロック発生器(図示せず)で置換してもよく、こ
の出力信号は偏波変調器24に供給されることに留意さ
れたい。
送信すべき信号の偏波状態が各データバーストの開始時
に変化するように保証する。
の等価回路図を示し、各等価回路図は、特定の偏波状態
を象徴している。図2a〜図2dに従い、偏波変調器2
4は、直交偏波アンテナ27と共に、直線(+45度)
偏波送信信号、直線(−45度)偏波送信信号、円(反
時計回り)偏波送信信号、および円(時計回り)偏波送
信信号を生成することができる。実施に応じて、偏波変
調器24は、個々の変調状態またはすべての変調状態の
間を前後無作為にホップすることも、あるいは直交偏波
アンテナ27と共に周期的に個々の変調状態を提供する
こともできる。
および2つの出力を有し、各入力を別個の送信器に割り
当てることができる。これは、例えば図2aに従い、送
信器が左側の入力に接続される場合には、45度の直線
偏波状態の信号が生成されることを意味する。反対に、
送信器が右側の入力に接続される場合には、−45度の
直線偏波状態の信号が直交偏波アンテナ27から発せら
れる。偏波変調器24は、図2bに関しては逆の振る舞
いをする。
入力に加えられる送信信号は、90度シフトした信号成
分に分割されて直交偏波アンテナ27に供給され、発せ
られる送信信号は、反時計周りの円偏波送信信号を形成
する。しかし、送信信号が偏波変調24の右側の入力に
加えられる場合、2つの90度シフトした信号成分に分
割されて直交偏波アンテナ27に供給され、発せられる
送信信号は、時計回りの円偏波送信信号を形成する。図
2dに示す等価回路を用いる場合、偏波変調器24は逆
の振る舞いをする。
CCHチャネルに関して、GSMネットワークのクラス
タサイズを相当に低減することが可能である。
地局のブロック図を示す。
いて、図1に示す偏波変調器の等価回路を示す。
Claims (10)
- 【請求項1】 少なくとも1つの送信器(TX)と、少
なくとも1つの受信器(RX1、RX2)とをそれぞれ
有する複数の基地局(10)を備え、各基地局(10)
に少なくとも1つの二重偏波アンテナ(27)が割り当
てられる無線システムにおいて、送信すべき送信信号の
偏波状態を所定の時点で変化させるために、前記二重偏
波アンテナ(27)には偏波変調器(24)が割り当て
られることを特徴とする無線システム。 - 【請求項2】 前記二重偏波アンテナ(27)および前
記偏波変調器(24)は、前記基地局(10)から別個
に構成されるモジュール(20)を形成することを特徴
とする請求項1記載の無線システム。 - 【請求項3】 前記偏波変調器(24)は、周期的に、
4つの異なる偏波状態を送信すべき送信信号に提供する
ことを特徴とする請求項1または2記載の無線システ
ム。 - 【請求項4】 前記偏波変調器(24)は、偏波状態を
変化させる時点を固定するクロック発生器(23)に接
続されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1
項記載の無線システム。 - 【請求項5】 前記無線システムは移動無線システムで
あり、前記クロック発生器(23)はTDMAフレーム
またはタイムスロットクロック発生器であることを特徴
とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の無線システ
ム。 - 【請求項6】 前記二重偏波アンテナ(27)と前記偏
波変調器(24)の間には送信器/受信器フィルタ(2
5、26)が接続されると共に、前記送信器(TX)お
よび前記受信器(RX1、RX2)には、送信器/受信
器フィルタ(17)が割り当てられることを特徴とする
請求項1乃至5のいずれか1項記載の無線システム。 - 【請求項7】 少なくとも1つの二重偏波アンテナ(2
7)を有し、特に請求項1乃至6のいずれか1項記載の
無線システムの基地局(10)と併せて動作するための
アンテナ構成であって、前記二重偏波アンテナ(27)
は、送信すべき送信信号の偏波状態を所定の時点で変化
させる偏波変調器(24)に割り当てられることを特徴
とするアンテナ構成。 - 【請求項8】 前記偏波変調器(24)は、周期的に、
4つの異なる偏波状態を送信すべき送信信号に提供する
ことを特徴とする請求項7項記載のアンテナ構成。 - 【請求項9】 クロック発生器(23)を備え、該クロ
ック発生器(23)は、前記偏波変調器(24)に接続
され、偏波状態を変化させる時点を固定することを特徴
とする請求項7または8記載の無線システム。 - 【請求項10】 請求項1乃至6のいずれか1項記載の
無線システムにおいて使用するための偏波変調器であっ
て、加えられるクロック信号に従って、複数の偏波状態
を送信信号に生成することを特徴とする偏波変調器。
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