JP2004194351A - ケーブル損失自動補償手段を備える基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】 遠隔配置のＲＦ電力増幅装置を備える時分割複信（ＴＤＤ）基地局を提供する。
【解決方法】符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）および時分割複信（ＴＤＤ）情報伝送手法を用いたこの発明の無線通信システムは、地上設置送受信装置を有する伝送装置と、遠隔配置のＲＦ電力増幅器とアンテナと、地上設置装置を遠隔配置のＲＦ電力増幅器に接続するＲＦケーブルとを備える。地上設置装置および遠隔配置のＲＦ電力増幅器に配置した電力レベル検出器がＲＦケーブルの両端における信号レベルを測定する。その測定値をマイクロコントローラが比較して、送信信号経路中の可変減衰器および受信信号経路の中の可変減衰器を調整し、信号損失に伴う変動による信号レベル変動を補償する。
【選択図】 図３

Description

この発明は概括的には無線ディジタル通信システムに関する。より詳細にいうと、この発明は遠隔配置のＲＦ電力増幅装置を備える基地局を用いた符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムに関する。

時分割多元接続や周波数分割多元接続などの手法を用いた通信システムに比べて、ＣＤＭＡ通信システムはＲＦスペクトラムの限られた帯域幅の効率的利用を可能にし、より少ない歪でより多量の情報の伝送を可能にする。

ＣＤＭＡ通信システムにおいては、送信機で情報信号を擬似ランダム拡散符号と混合し、その情報信号をそのシステムが用いる帯域幅全体にわたって拡散する。この拡散された信号をＲＦ信号にアップコンバートして送信する。受信機は上記擬似ランダム拡散符号で区別され、送信されてきたスペクトラム拡散ずみの信号をダウンコンバートして擬似ランダム拡散符号と混合し、もとの情報信号を再生する。

従来技術によるＣＤＭＡ通信システムを図１に示す。この通信システムは公衆交換網（ＰＳＴＮ）経由で有線回線により、または無線リンクにより、互いに接続した複数の基地局２０１、２０２、・・・、２０ｎを有する。これら基地局２０１、２０２、・・・、２０ｎの各々は、その基地局のセル領域の中に位置する移動加入者局２２１、２２２、・・・、２２ｎとスペクトラム拡散ＣＤＭＡ送信を用いて交信する。一つの基地局から送信される信号はもう一つの基地局にとっては雑音となり、後者の基地局が自局のセル領域の中の移動加入者局からの信号を受信する能力を損なうので、これら基地局２０１、２０２、・・・、２０ｎの各々からの送信電力の大きさを慎重に制限するのが望ましい。

ＣＤＭＡ基地局は、遮蔽筺体付き地上設置装置内蔵のＲＦ信号送受信用のＲＦ電力増幅器および関連の電子回路（図示してない）などの装置と、その地上設置装置から隔てて配置したアンテナまたは複合アンテナとを通常備える。この地上設置装置からアンテナに至るケーブルでＲＦエネルギーが大幅な損失を受ける。したがって、上記ＲＦ増幅器および関連の電子回路をアンテナと同一の場所に配置するか一体化するのが有利である。その構成によって費用節減およびエネルギー効率化を達成できる。ＲＦ増幅器をアンテナから隔てて配置した場合よりも低電力のＲＦ増幅器を利用できるからである。その構成の場合も地上設置装置とアンテナ設置地点のＲＦ増幅器との間の接続ケーブルでＲＦ電力の損失は生ずるが、その損失はＲＦ増幅器を地上設置装置の中に配置する場合よりもずっと小さい。

アンテナでの送信電力の大きさを制御するには、ケーブルで生ずる電力損失を測定して補償しなければならない。ケーブル内電力損失は温度とともに変動する。そのためにＲＦ増幅器への信号レベルに変動が生じ、ＲＦ増幅器の出力電力が所望の値よりも大きすぎたり小さすぎたりする。ＲＦ増幅器の出力電力が大きすぎると、隣接セルへの干渉が生じ、送信信号に歪が生じて雑音がさらに増える。ＲＦ増幅器の出力電力が小さすぎると自局セル内の移動加入者局ユニットとの交信に不十分な送信信号強度になる。

米国特許第5,634,191号は別々の通信システムユニット相互間のケーブル損失を補償するＴＤＭＡシステム用の装置を開示している。第１の通信システムユニットで通信信号の送信電力レベルを量子化し、通信信号とともにデータとして第２の通信システムユニットに送る。第２の通信ユニットでは通信信号の受信電力レベルを再び測定して量子化ずみの電力レベルと比較する。次に信号減衰器が第２の通信システムユニットの通信信号電力レベルをその量子化ずみの電力レベルに等化するよう調整する。

基地局の受信したＲＦ信号の電力の測定も効率的ＣＤＭＡには重要である。この測定は通常は上記の地上設置装置で行うので、ケーブル内電力損失の変動は受信ＲＦ電力測定の精度に悪影響を及ぼす。

ＵＳＰ ５ ５０２ ７１５ ＵＳＰ ５ ７３７ ６８７ ＵＳＰ ５ ６３４ １９１ ＥＰ ０ ４４２ ２５９

したがって、基地局からのＲＦ送信電力の実効的制御および移動加入者局からの受信電力の高精度測定のために、アンテナと地上設置装置との間のケーブルにおける電力損失の継続的自動補償が必要になっている。

したがって、この発明の目的は遠隔配置のＲＦ電力増幅装置を備えるＣＤＭＡ送受信局のケーブル損失自動補償を提供することである。

この発明は、地上設置の低信号レベルＲＦ装置と遠隔配置のＲＦ電力増幅装置とをケーブルで接続したＣＤＭＡシステムにおける送信ＲＦ信号レベルの変動を補償する。ＲＦ信号レベルを上記地上設置のＲＦ装置側のケーブル端部とＲＦ電力増幅装置側の端部との両方で測定する。ケーブル両端で検出した損失の変動を可変減衰器で補償する。

この発明の上記以外の目的および利点は好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。

ＣＤＭＡ通信システム、時分割複信（ＴＤＤ）通信システム、周波数複信（ＦＤＤ）通信システムなどの通信システムにおける基地局の性能を改善する。

同じ構成要素には全図を通じて同じ参照数字を付けて示した図面を参照して好ましいこの発明の実施例を説明する。この通信網は、複数の基地局２０１、２０２、・・・、２０ｎ、すなわち各々がその交信範囲の中の移動または固定加入者局ユニット２２１、２２２、・・・、２２ｎとの間の無線交信をサポートする複数の基地局を備える。

図２を参照すると、地上設置の送受信装置３００と、遠隔配置のマスト先端ユニット３２０と、塔１１２の上に配置したアンテナ３６０とを備える基地局１００が示してある。マスト先端ユニット３２０にはＲＦ増幅器および関連の電子回路が収容してある。同軸ケーブル３４０により地上設備３００とマスト先端ユニット３２０との間でＲＦ信号を伝達する。それら信号には、加入者局２２１、２２２、・・・、２２ｎからアンテナ３６０で受信しマスト先端ユニットで信号処理し地上設置装置３００に送られる入来信号や、地上設置装置３００が受けてマスト先端ユニット３２０に転送しさらに加入者局ユニット２２１、２２２、・・・、２２ｎに送信する送出信号などがある。もう一つの別のケーブル組立体３５０で増幅器動作電源電力および制御信号をマスト先端ユニット３２０との間で授受する。

遠隔配置ＲＦ電力増幅器付きの基地局１００の詳細な構成を図３に示す。地上設置装置３００は所望の送信周波数にアップコンバージョンずみの送信信号（Ｔｘ）を受ける。無限可変減衰器３０８は基地局１００の送信領域（セルサイズ）に適切な値に出力電力を制限するようにＴｘ信号レベルを調整する。タッチパネル式のフロント制御装置３１０によって可変減衰器３０８の手動調整を可能にする。この調整をマイクロコントローラ３１１、すなわち減衰器３０８の遠隔調整を行うために通信リンク３１３経由でもコマンドを受けるマイクロコントローラ３１１で制御する。

レベル調整ずみのＴｘ信号を可変ケーブル補償減衰器４０１で再び調整して送信前置増幅器３０９で増幅する。第１の電力レベル検出器４０２でレベル調整ずみのＴｘ信号の電力を測定し、次にＴｘ信号を入力信号ダイプレクサ３０７経由でＲＦケーブル３４０に送出する。ダイプレクサは一本のケーブルによる双方向伝送を可能にする。すなわち、入力信号ダイプレクサ３０７および出力信号ダイプレクサ３０１は、レベル調整ずみのＴｘ信号のＲＦケーブル３４０への送出と、レベル調整ずみの受信（Ｒｘ）信号のマスト先端ユニット３２０からの同時並行受信とを可能にする。

Ｔｘ信号はＲＦケーブル３４０経由でマスト先端ユニット３２０内の出力ダイプレクサ３０１に送られる。マスト先端ユニット３２０内の第２の電力レベル検出器４０３は入力ダイプレクサ３０１通過ずみの送信信号の電力を測定する。次に、その信号を高出力電力増幅器（ＨＰＡ）３０４で増幅し、アンテナダイプレクサ３０３経由で送出しアンテナ３６０による送信に備える。マスト先端ユニット３２０内の電子回路のための電力およびそれ以外の制御信号は地上設置装置３００から電力および制御ケーブル３５０経由で供給する。

アンテナ３６０で受信した加入者局２２１、２２２、・・・、２２ｎの一つからの信号はアンテナダイプレクサ３０３経由で低雑音増幅器（ＬＮＡ）３０２に送る。受信信号ＲｘをＬＮＡ３０２で増幅し出力ダイプレクサ３０１およびＲＦケーブル３４０経由で地上設置装置３００に送る。このＲＦ信号は入力ダイプレクサ３０７経由でＲＦケーブル３４０から入力する。受信信号は第２の可変ケーブル補償減衰器４０４でレベル調整し、増幅器３０６で増幅したのちダウンコンバータ装置（図示してない）に送る。

マスト先端ユニット３２０の中のマイクロコントローラ３０５は第２の電力レベル検出器４０３で測定した電力測定値を地上設置装置３００の中のマイクロコントローラ３１１に送る。マイクロコントローラ３１１は送信前置増幅器３０９の出力で測定した電力レベルをマスト先端ユニット３２０の中の大電力増幅器３０４への入力で測定した電力レベルと比較する。次に、マイクロコントローラ３１１は大電力増幅器３０４への入力での一定電力レベルを維持するように第１の可変ケーブル減衰器４０１を調節し、可変ケーブル損失の受信信号への影響を補償するように第２の無限可変ケーブル減衰器４０４に同じ調整を施す。地上設置電力レベル検出器４０２と、マスト先端ユニット電力レベル検出器４０３、第１および第２の可変ケーブル減衰器４０１、４０４、マスト先端マイクロコントローラ３０５、および地上設置ユニットマイクロコントローラ３１１を含む制御システムはＲＦケーブル３４０に伴う可変損失の継続的調整のための継続的自動調整をもたらす。

代替の実施例ではセルサイズ調整用の減衰器３０８とケーブル損失補償用の減衰器４０１とを組み合わせ、その組合せ減衰器の減衰範囲が二つの減衰器３０８、４０１の両方の所要減衰範囲を収容するのに十分な大きさになるようにする。

図４はこの発明によりケーブル損失補償用減衰器４０１、４０４を調整するケーブル損失補償のための方法４００を示す。このケーブル損失補償方法４００は所定の下限値（Ａ）と所定の上限値（Ｂ）との間の値にケーブル損失を調節するように設計してある。この方法４００において、ケーブル損失は第１のケーブル補償用減衰器４０１の影響を含む。ステップ４１０において、ケーブル損失（Ｌ）の測定を、第１の電力レベル検出器４０２によるＲＦ電力レベル測定値との比較によって行う。ステップ４１２において、ケーブル損失Ｌを上記所定の下限値Ａおよび上限値Ｂとそれぞれ比較する。このケーブル損失Ｌが下限値Ａと上限値Ｂとの間の間かＡおよびＢのいずれかに等しい値の場合は、それ以上の調整は行わずケーブル損失補償手順はブロック４１４で終了する。ケーブル損失Ｌが上限値Ｂよりも大きいか下限値Ａよりも小さい場合は、ステップ４１６で比較をさらに行う。ステップ４１６でケーブル損失Ｌが下限値Ａよりも小さいか否かを判定する。小さい場合はケーブル補償器４０２、４０３の利得をステップ４１８に示すとおり下げる。ケーブル損失Ｌが下限値Ａよりも小さくない場合は、上限値Ｂよりも高くする必要があり、ケーブル減衰器４０２、４０３の利得をステップ４２０に示すとおり上げる。ステップ４１８または４２０でケーブル損失補償器利得の下げまたは上げが終了すると、ケーブル損失Ｌをステップ４１０で再び測定する。この手順をケーブル損失Ｌが所定の限界値Ａ、Ｂの間の値になるまで繰り返し、この補償手順はステップ４１４で終了する。このケーブル補償手順４００は、ケーブル損失Ｌを変動させる条件の下で一定出力電力値を維持するのに適当な速さで繰返し行うことができる。

この発明を特定の実施例について詳細に説明してきたが、これら詳細な説明は例示のためのものであって限定のためのものではない。この発明をＣＤＭＡ送信システム用の好ましい実施例について述べてきたが、この発明は時分割複信（ＴＤＤ）、周波数分割複信（ＦＤＤ）、マルチメディア分配システム（ＭＤＳ）、市内多地点分配システム（ＬＭＤＳ）、非許諾全国情報インフラストラクチャ／全国情報インフラストラクチャ（ＵＮＩＩ／ＮＩＴ）、次世代ほかのセルラー無線通信システムなど上記以外の通信システムにも同様に適用可能である。この明細書に記載したこの発明の真意と範囲を逸脱することなく多数の改変がこの発明の構成および動作態様に可能であることが当業者には認識されよう。

第３世代モバイル通信システムのシステム容量拡大および通話品質改善に利用できる。

従来技術によるＣＤＭＡ通信システムの図解。 ＲＦ電力増幅器を地上設置装置から隔てて配置したこの発明による基地局の図解。 遠隔配置のＲＦ電力増幅器とアンテナとを備えるこの発明によるＣＤＭＡ基地局のブロック図。 この発明によるケーブル損失補償減衰器の調整方法の流れ図。

符号の説明

２０１、２０２、・・・、２０ｎ 基地局
２２１、２２２、・・・、２２ｎ 移動または固定加入者局
１００ 基地局
１１２ 鉄塔
３００ 地上設置装置
３２０ マスト先端ユニット
３４０ 同軸ケーブル
３５０ 電源および制御ケーブル
３６０ アンテナ
３０１ 出力ダイプレクサ
３０２ 低雑音増幅器
３０３ アンテナダイプレクサ
３０４ 高出力電力増幅器
３０６ Ｒｘ増幅器
３０８ セルサイズ可変減衰器
３０９ Ｔｘ増幅器
３１０ フロントパネル制御装置
３０５、３１１ マイクロコントローラ
３１３ 通信リンク
４０１、４０４ 可変ケーブル補償減衰器
４０３ 電力レベル検出器
４１０ ケーブル損失（Ｌ）を算定する
４１４ 終了
４１８ 利得を上げる
４２０ 利得を下げる

Claims (12)

1. 第１および第２の位置の間に延びる少なくとも一つのケーブルを有する時分割複信（ＴＤＤ）通信システム用の基地局であって、
   前記第１の位置で送信信号電力レベルを測定する第１の電力レベル検出手段（402）および前記第２の位置で送信信号電力レベルを測定する第２の電力レベル検出手段（403）と、
   前記送信信号電力レベルを前記第２の位置から前記第１の位置にフィードバックするフィードバック手段（350）と、
   前記第１および第２の電力レベル検出手段からの電力レベルを比較するとともに前記二つの位置の間の損失を測定する前記第１の位置における比較手段（300）と、
   前記送信信号の前記電力レベルを制御する前記第１の位置における減衰手段（401、404）と、
   前記比較手段（300）に応答して前記減衰手段を制御する前記第１の位置における制御手段（311）と
   を含むＴＤＤ通信システム用の基地局。
2. 前記第１の位置が基地局マスト先端ユニットを有し前記第２の位置が基地局地上設置装置を有し、前記第２の位置を前記第１の位置にケーブルで接続し、前記地上設置装置から前記マスト先端ユニットに送られる信号に減衰を生じさせる請求項１記載の基地局であって、
   前記地上設置装置（300）において
   前記送信信号線に接続され第１の電力レベル信号を出力する第１の電力レベル検出器（402）と、
   前記送信信号線に接続した補償減衰器（401）と、
   前記補償減衰器（401）を制御する少なくとも一つのコントローラと
   をさらに含み、
   前記マスト先端ユニット（320）において
   前記送信信号線に接続され第２の電力レベル信号を生ずる第２の電力レベル検出器（403）であって、前記減衰の量に基づく前記第２の電力レベル信号を前記地上設置装置に送る第２の電力レベル検出器（403）
   をさらに含み、
   前記コントローラ（301）が前記第１および第２の電力レベル信号を比較してその結果により前記補償減衰器（401）を制御する
   請求項１記載の基地局。
3. 受信信号線に接続した第２の補償減衰器（404）をさらに含む請求項２記載の基地局。
4. 前記コントローラ（311）が前記第２の補償減衰器（404）を制御する請求項３記載の基地局。
5. 前記第１および第２の電力レベル検出器（402、403）の間の制御信号の授受のために前記マスト先端ユニットと前記地上設置装置との間に接続した電力および制御ケーブル（350）をさらに含む請求項２記載の基地局。
6. 前記地上設置装置の中に配置されるとともに、前記受信信号線、前記送信信号線および前記ケーブルに接続された第１のダイプレクサ（307）をさらに含む請求項３記載の基地局。
7. 前記地上設置装置が前記送信信号線に接続したセルサイズ減衰器（308）をさらに含む請求項２記載の基地局。
8. 前記地上設置装置が前記送信信号線に接続した送信前置増幅器（309）をさらに含む請求項２記載の基地局。
9. 前記マスト先端ユニットの中に配置されるとともに、前記受信信号線、前記送信信号線および前記ケーブルに接続された第２のダイプレクサ（301）をさらに含む請求項３記載の基地局。
10. 前記マスト先端ユニットが前記送信信号線に接続した高出力電力増幅器（304）をさらに含む請求項２記載の基地局。
11. 前記マスト先端ユニットが前記受信信号線に接続した低雑音増幅器（302）をさらに含む請求項３記載の基地局。
12. 前記マスト先端ユニットがアンテナ（360）、前記送信信号線および前記受信信号線に接続したアンテナダイプレクサ（303）をさらに含む請求項３記載の基地局。

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