JP3641204B2 - 無線システム結合装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信の分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線ネットワークは通常、より広いサービス・エリアの小さな区域（「セル」）内の移動加入者端末にサービスを提供するために、それぞれ交換センターに接続された比較的近距離の送受信機（「トランシーバ」）基地局に依存する。通信距離が限定的なトランシーバを使用してサービス・エリアを小さなセルに分割することにより、同じ周波数をサービス・エリアの異なった区域で再使用することができ、サービスを提供する基地局と通信するために、比較的少ない電力を消費する移動端末を使用することができる。かかる無線ネットワークのサービス・プロバイダには、基地局および交換センターが置かれる建物の購入／賃貸の費用、エア・インターフェイス・チャネルに使用される周波数帯域幅の許認可費用、各基地局、交換センター、および交換センターと基地局との間の地上線接続に関連したハードウエア／ソフトウエア費用を含む、適切なサービスを確実に提供するのに必要な密度の高い基地局の配置を確立するために多大な費用がかかる。
【０００３】
単一の基地局にかかる費用の大きな割合を占めるのが、無線加入者端末との間における無線周波数（ＲＦ）信号を送受信するために使用されるアンテナ構造の費用である。使用される特定のアンテナ構造は、セル半径（たとえば、高利得アンテナ構造を必要とする）や、セルが区分されているかどうか（たとえば、区分されたセルには多数の指向性アンテナが使用できるのに対して、区分されていないセルには無指向性アンテナを使用できる）、およびダイバーシティ受信が実施されるかどうかなどの、様々な要因に左右される。
【０００４】
多数の地域、特に都市部については、無線サービスに対する消費者需要によって、それぞれ異なったブロックの周波数スペクトルを割り当てられた、いくつかの共存する無線システムを維持することができる。かかる共存する無線システムは通常、独立のネットワーク・インフラストラクチャを有し、互いを分離する別個のアンテナを使用する。各基地局は、割り当てられた送受信帯域に入らない周波数を除去しなければならず、かつ、送信増幅器の仕様は、たとえばＦＣＣ（米国連邦通信委員会）の規制に従うために、許容スプリアス・ノイズ・レベルに限界を設定するので、第１および第２の無線通信システムの基地局／移動加入者端末からの通信は通常、別個のアンテナを使用するときには、互いに干渉はしない。
【０００５】
地方部において、収益が限界的なところで競合するサービス・プロバイダは、加入者数に限界があるため、所与の地理的範囲において無線ネットワーク・サービスを確立または拡張することを、インフラストラクチャの費用によって妨げられている。無線ネットワークを確立するのに必要な多額の費用の問題を解決し、それによって、ネットワーク・サービス・エリアを確立／拡張するサービス・プロバイダの能力を改善するために、異なった無線システムの基地局は異なったＲＦ周波数で送受信することを認識して、多数のサービス・プロバイダ基地局の間でアンテナ構造を共有することが提案されてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
個々の基地局のフィルタリング回路（たとえば、送信帯域の周波数を通過させる第１の帯域フィルタと、受信帯域の周波数を通過させる第２の帯域フィルタとを有するデュプレクサを使用する）、および割り当てられたブロックのスペクトル外の周波数で許容なスプリアス・ノイズ・レベルを制限する送信増幅器仕様にもかかわらず、異なった無線システムに割り当てられた周波数帯域幅は、各基地局によって行われる従来から実施されてきたフィルタリングが、共有アンテナ環境における各無線システムの通信信号間における干渉を防止するには不十分になるほどに近い場合がある。また、共通の接続ポイントでの多数の基地局からの送信線の物理的接続は、第２のシステムの送信線に送り込まれるあるシステムの送受信信号に起因する、５０％もの多大な電力損失（「挿入損」）を概して生じさせる。かかる挿入損のために、妥当な信号対雑音特性を達成するために、電力増および／またはより高利得のアンテナが必要になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、同じアンテナ構造上で、多数の無線システムの基地局が行う通信を効果的に結合するシステムおよび方法である。一実施形態においては、本発明は、第２の基地局に割り当てられた周波数で第１の基地局からのスプリアス・ノイズを大幅に除去するため、および共有アンテナ構成において第１の基地局からの送信電力が第２の基地局の受信回路に送り込まれることを防止するために、第１および第２の無線システムの基地局（「第１の基地局」および「第２の基地局」）と共有アンテナとの間におけるインターフェイスとしての役割を果たす無線システム・コンバイナである。
【０００８】
本発明の一実施形態によるコンバイナは、第１の基地局のデュプレクサと共通接続ポイントとの間に接続された第１のコンバイナ・フィルタ、および第２の基地局のデュプレクサと共通の接続ポイントとの間に接続された第２のコンバイナ・フィルタを含む。この実施形態における第１のコンバイナ・フィルタは、たとえば高いＱ値の帯域フィルタまたは帯域消去フィルタを使用して、第１の基地局に割り当てられた周波数帯域外の周波数で第１の基地局送信機によって生成されるスプリアス・ノイズを除去する。この実施形態における第２のコンバイナ・フィルタは、第１の基地局の送信信号電力が第２の基地局の受信機回路に送り込まれることを防止し、それによって相互変調を防止するために、第２の基地局の受信帯域外の周波数の信号電力を除去する。
【０００９】
第１および第２のコンバイナ・フィルタは、各基地局の回路から分離した要素として実施されて、それによって各無線システムのサービス・プロバイダが、その基地局が共有アンテナ環境において実施されるかどうかにかかわらず、その基地局、および特に基地局送信増幅器およびフィルタリング回路を設計することを可能にしてもよい。代替的に、第１および第２のコンバイナ・フィルタは、第１および第２の基地局のフィルタリング回路にそれぞれ組み込まれてもよい。
【００１０】
更にまた、本発明の実施形態による第１および第２のコンバイナ・フィルタは、第２の基地局の周波数に対して共有アンテナ構成の第１の基地局側において、およびその逆の場合において、非常に高いインピーダンスを発生させることにより、挿入損（すなわち、各基地局用の送信線が、アンテナ構造と個々の基地局との間の共通ポイントに接続されているときに被る電力損失）を大幅に削減する。挿入損は、第１／第２のコンバイナ・フィルタと、第１／第２の基地局にそれぞれ割り当てられた周波数に同調された共通接続ポイントとの間で、電気的長さの送信線を達成することにより、また更に削減することができる。このように、第１の基地局および第２の基地局のそれぞれに関する送受信信号電力は、共有アンテナ構成の他方の基地局側において大きくは失われない。
【００１１】
例示的な一実施形態においては、たとえばＩＳ−９５Ａ／Ｂ ＣＤＭＡ標準に従って動作する、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）システムの基地局と、ＧＳＭ（移動通信用グローバル・システム）の基地トランシーバ局とは、コンバイナを介して同じアンテナ構造に接続されている。ＣＤＭＡ無線システム用の基地局は通常、８２５ＭＨｚ〜８３５ＭＨｚの受信帯域と８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの送信帯域（「Ａ帯域」）とが割り当てられており、ＧＳＭ無線システムの基地局は通常、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの受信帯域と９３５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの送信帯域とが割り当てられている。各基地局がその送信帯域および受信帯域それぞれに入らない周波数を除去した後であっても、ＣＤＭＡ基地局の送信増幅器の性能およびＣＤＭＡ基地局によって通常使用されるフィルタのロールオフ特性のために、ＧＳＭ基地局の受信周波数（たとえば、８９０ＭＨｚ）ではＣＤＭＡ基地局送信機からのスプリアス・ノイズが存在することになる。更に、８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの範囲にあるＣＤＭＡ基地局の送信電力は、対処されなければ、共有アンテナ構成においてＧＳＭ基地局受信機に直接的に送り込まれ、それによってＧＳＭの受信性能を低下させる。本発明による第１および第２のコンバイナ・フィルタは、ＧＳＭ基地局に割り当てられた周波数でＣＤＭＡ基地局からのスプリアス・ノイズを大幅に除去し、ＣＤＭＡ基地局からの送信電力がＧＳＭ基地局の受信回路に送り込まれることを防止することにより、上記の欠点を解決する。
【００１２】
【発明実施の形態】
本発明の他の態様および利点は、以下の詳細な説明を読み図面を参照すれば明らかになるであろう。
【００１３】
以下の詳細な説明は、同じアンテナ構造上の多数の無線システムの基地局が行う通信を効果的に結合するシステムおよび方法に関する。一実施形態においては、本発明は、第２の基地局に割り当てられた周波数で第１の基地局からのスプリアス・ノイズを大幅に除去し、共有アンテナ構成において第１の基地局からの送信電力が第２の基地局の受信回路に送り込まれることを防止し、それによって各無線システムの通信を分離する無線システム・コンバイナである。本発明の例示的実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１には、本発明の実施形態による共有アンテナ構成１００を示した一般的ブロック図が示されている。図１に示したように、共有アンテナ構成１００は、コンバイナ１５０を介してアンテナ１８０に接続された、第１の無線システムの基地局１１０（「第１の基地局１１０」）と、第２の無線システムの基地局１３０（「第２の基地局１３０」）とを含む。以下で詳細に説明するように、コンバイナは、第１の基地局１１０と第２の基地局１３０のＲＦ通信を分離する。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態による第１の基地局１１０、第２の基地局１３０およびコンバイナ１５０の選択された構成部品を示している。図２に示したように、第１の基地局１１０は、送信回路１１２と、送信増幅器１１３と、受信回路１１４と、デュプレクサ１１６とを有している。送信増幅器１１３と受信回路１１４とは、それぞれデュプレクサ１１６に接続されている。送信回路１１２は、移動交換センター（図示せず）を介して、複数の通信入力、入力１、．．．、入力Ｍ、たとえば、公衆交換電話ネットワークから受信される音声トラフィック、および／またはフレーム・リレー・ネットワークから受信されるデータ・トラフィックを受信し、たとえば既知のベースバンドおよびＲＦ処理技術を使用して、増幅ＲＦ送信信号Ｔｘを発生させるために、送信増幅器１１３によって増幅された変調ＲＦ信号を生成する。送信増幅器１１３はＴｘをデュプレクサ１１６に出力する。
【００１６】
送信増幅器は通常、非割り当て周波数の範囲にわたって、たとえば３０ｋＨｚ非割り当て帯域で、基地局増幅器によって出力されたスプリアス・ノイズの量を制限するために、たとえばＦＣＣによって規定されたような、性能仕様を満たさなければならない。たとえば、第１の基地局の送信電力が２０ワット（すなわち、４３ｄＢｍ）であれば、送信増幅器の性能仕様は、その基地局の割り当て送信帯域のわずかに外側の周波数でのスプリアス・ノイズの放出について、最大−６０ｄＢを必要とする場合がある（３０ｋＨｚ帯域で計測）。
【００１７】
受信回路１１４は、たとえばよく知られた技術を用いて、デュプレクサ１１６からＲＦ受信信号Ｒｘを受信して、Ｒｘからトラフィック／制御情報を見つけ出し、複数のトラフィック信号、出力１、．．．、出力Ｎを、移動交換センター（図示せず）に出力する。同様に、第２の基地局１３０は、送信回路１３２と、送信増幅器１３３と、受信回路１３４と、デュプレクサ１３６とを有し、第１の基地局１１０に関して上記で説明した方法で動作する。
【００１８】
コンバイナ１５０は、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６と共通接続ポイント１５６との間に接続された第１のコンバイナ・フィルタ１５７、および第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６と共通接続ポイント１５６との間に接続された第２のコンバイナ・フィルタ１５２を含む。共通接続ポイント１５６はアンテナ１８０に接続されている。第１のコンバイナ・フィルタ１５４および第２のコンバイナ・フィルタ１５２の動作を以下で詳細に説明する。
【００１９】
図３Ａは、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６と第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６とを実施するのに適した、典型的なデュプレクサ構成を示している。図３Ａに示したように、デュプレクサ１１６は、送信増幅器１１３からＴｘを受信し、基地局送信帯域境界を超えるかそれ未満のＴｘ内の周波数を除去し、その結果をコンバイナ１５０の第１のコンバイナ・フィルタ１５４に出力する、基地局送信帯域フィルタ（ＢＰＦ ＢＴ）１１６ａを含む。デュプレクサ１１６は、ＲＦ信号をコンバイナ１５０の第１のコンバイナ・フィルタ１５４から受信し、基地局受信帯域境界を超えるかそれ未満の周波数を除去し、その結果得られる信号Ｒｘを受信回路１１４に出力する、基地局受信帯域フィルタ（ＢＰＦ ＢＲ）１１６ｂを更に含む。第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６は同様に図３Ａに示した構成を有してもよいが、ＢＰＦ ＢＴおよびＢＰＦ ＢＲについて異なった通過帯域を有することになる。
【００２０】
図３Ｂは、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６および第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６の例示的な帯域フィルタリング効果を示している。図３Ｂの例は、例示を目的として、第１の基地局１１０が、８２５ＭＨｚ〜８３５ＭＨｚの受信帯域と８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの送信帯域とを割り当てられたＣＤＭＡ無線システムに属し、第２の基地局１３０が、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの受信帯域と９３５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの送信帯域とを割り当てられたＧＳＭ無線システムに属すると仮定している。本発明の原理は、ＣＤＭＡ基地局およびＧＳＭ基地局用の共有アンテナ構成にだけ適用可能であるわけではなく、例示的な目的で特定的に説明されていることを認識されたい。
【００２１】
図３Ｂにおいて、ＣＤＭＡ基地局受信帯域の上下の境界は、ＢＲＬCDMAおよびＢＲＨCDMAとそれぞれ符号を付されており、ＣＤＭＡ基地局送信帯域の上下の境界は、ＢＴＬCDMAおよびＢＴＨCDMAとそれぞれ符号を付されており、ＧＳＭ基地局受信帯域の上下の境界は、ＢＲＬGSMおよびＢＲＨGSMとそれぞれ符号を付されており、ＧＳＭ基地局送信帯域の上下の境界は、ＢＴＬGSMおよびＢＴＨGSMとそれぞれ符号を付されている。図３Ｂの例から分かるように、基地局のデュプレクサのフィルタは、上下帯域境界の直上または直下の周波数でロールオフ効果を示す。ＣＤＭＡ受信帯域およびＧＳＭ送信帯域の境界でのかかるロールオフ効果は、この例においては有害ではないが、ＢＴＨCDMAとＢＲＬGSMとが近接していることによって、第２の基地局の送信増幅器１１３の性能のために、第１の基地局と第２の基地局との間で干渉が引き起こされ、これによって、ＧＳＭ基地局のより低い受信周波数でスプリアス・ノイズが発生し、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６および第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６によって行われるフィルタリングの比較的緩やかなロールオフ特性が作り出される。
【００２２】
第１の基地局１１０がＣＤＭＡ基地局であり第２の基地局１３０がＧＳＭ基地局である構成に適用されているように、コンバイナ１５０は、次の２つの目的に用いられる。（１）ＧＳＭ受信周波数（すなわち、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ）で第１の基地局１１０からのスプリアス・ノイズを抹消すること。（２）ＧＳＭ受信信号とＣＤＭＡ送信信号との間の相互変調を防止するために、第１の基地局１１０のＣＤＭＡ送信電力（すなわち、８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚ）が、第２の基地局１３０のＧＳＭ受信機に送り込まれることを防止すること。
【００２３】
例示を目的として、第１の基地局１１０の送信電力が２０Ｗ（すなわち４３ｄＢｍ）であり、第１の基地局の送信増幅器１１３の性能仕様が、８９０ｋＨｚの周波数で、−６０ｄＢ／３０ｋＨｚ（すなわち、３０ｋＨｚ帯域で計測されたスプリアス・ノイズ）を必要とし、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６が、８９０ＭＨｚで７６ｄＢの消去を達成すると仮定することができる。したがって、これらの例示的特性によれば、８９０ＭＨｚでの第１の基地局１１０からのスプリアス・ノイズは、−９３ｄＢｍ／３０ｋＨｚ（すなわち、４３ｄＢｍ−６０ｄＢ−７６ｄＢ）である。第１の基地局および第２の基地局が別個のアンテナを使用するのであれば、別個のアンテナは約５０ｄＢの追加分離を提供するので、かかるスプリアス・ノイズのレベルは重要ではないであろう。しかし、本願の発明者は、解決しない限り、ＣＤＭＡ／ＧＳＭ共有アンテナ構成において第１の基地局１１０からのスプリアス・ノイズが第２の基地局１３０と干渉することを発見した。
【００２４】
上記のＣＤＭＡ／ＧＳＭ結合環境に関する本発明の例示的実施形態においては、第１のコンバイナ・フィルタ１５４は、８２５ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの通過帯域および急激なロールオフ特性によって特徴づけられる帯域フィルタ、たとえば、８９０ＭＨｚで約４０ｄＢの追加減衰を提供し、それによって第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６からのスプリアス・ノイズが、第２の無線システム１３０の受信周波数（すなわち、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ）と干渉することを効果的に防止するために、約２０００のＱ値を有する多区分共振フィルタである。第１のコンバイナ・フィルタ１５４は、たとえば８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの範囲にある、干渉し得る周波数を消去する帯域消去フィルタ（または「ノッチ」フィルタ）であってもよい。
【００２５】
本願の発明者は、ＣＤＭＡ／ＧＳＭ共有アンテナ構成において、ＣＤＭＡ基地局からの送信電力は、共通接続ポイントからＧＳＭ基地局の受信回路に送り込まれ、それによって、解決しなければ受信機の性能に影響するＧＳＭ受信信号との相互変調を引き起こす可能性があることも発見した。更に特定的に言えば、例示を目的として、８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの周波数でのＣＤＭＡ送信電力が、第２の基地局１３０の受信回路１３４の入力で−５０ｄＢｍ未満であると仮定すると、第１の基地局１１０の送信増幅器１１３の出力での名目ＣＤＭＡ送信電力（８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚでの）は４３ｄＢｍであり、第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６は８８０ＭＨｚで２０ｄＢの消去を達成し、次に、相互変調を防止するために８８０ＭＨｚで７３ｄＢの追加消去が必要になる。上記のＣＤＭＡ／ＧＳＭ結合環境に関する本発明の例示的実施形態においては、第２のコンバイナ・フィルタ１５２は、８９０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの通過帯域と急激なロールオフ特性によって特徴づけられる帯域フィルタ、たとえば、８８０ＭＨｚで約７３ｄＢの減衰を提供するために約２０００のＱ値を有する多区分共振フィルタとして実施されている。第１のコンバイナ・フィルタ１５４と同様に、第２のコンバイナ・フィルタ１５２は、たとえば８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの帯域にある、干渉する可能性がある周波数を消去する帯域消去フィルタとして実施することができる。
【００２６】
（１）第２の基地局１３０の受信周波数で第１の基地局１１０からのスプリアス・ノイズを抹消し、および（２）第１の基地局１１０からの送信電力が、第２の基地局１３０の受信回路１３４に送り込まれることを防止するという上記の目的に用いることに加えて、本発明によるコンバイナ１５０の利点は、コンバイナが第１の基地局１１０および第２の基地局１３０の回路から分離した要素として実施されているときに、サービス・プロバイダは基地局回路の設計を変更しなくてもよく、特に、基地局が共有アンテナ環境で実施されているときには、送信増幅器およびフィルタリング回路を変更しなくてもよいことである。しかし、第１および第２のコンバイナ・フィルタは、上記の機能を達成するために、第１の基地局１１０および第２の基地局１３０のフィルタリング回路を変更することにより実現できることを認識されたい。
【００２７】
更に別の利点としては、本発明の実施形態によるコンバイナの構造が、挿入損（すなわち、各基地局の送信線が個々の基地局とアンテナ構造との間の共通のポイントで接続されているときに、結果として得られる電力損失）を大幅に削減する。更に特定的に言えば、第１のコンバイナ・フィルタ１５４が第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６に接続されており、第２のコンバイナ・フィルタ１５２が第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６に接続されている図２に示した例示的実施形態について、共通接続ポイント１５６から共有アンテナ構成の第２の基地局側にかかるインピーダンスは、第２のコンバイナ・フィルタ１５２の存在のために、第１の基地局１１０の送信（および受信）周波数にとっては非常に高い。第１の基地局１１０の送信信号（および受信信号）が、共通接続ポイント１５６から共有アンテナ構成の第２の基地局側１３０にかかるこのような高いインピーダンスをとらえれば、第１の基地局１１０の送信信号（および受信信号）は、非常に低い損失でアンテナ１８０に入るかアンテナ１８０から受信される。
【００２８】
同様に、共通接続ポイント１５６から共有アンテナ構成の第１の基地局１１０側にかかるインピーダンスは、第１のコンバイナ・フィルタ１５４の存在のために、第２の基地局１３０の受信（および送信）周波数にとっては非常に高い。第２の基地局１３０の受信信号（および送信信号）が、共通接続ポイント１５６から共有アンテナ構成の第１の基地局１１０側にかかるこのような高いインピーダンスをとらえれば、第１の基地局１１０の受信信号（および送信信号）は、非常に低い損失でアンテナ１８０に入るかアンテナ１８０から受信される。
【００２９】
挿入損は、以下で説明するように、同調された送信構成を実施することにより更に削減することができる。図２に示したように、第１のコンバイナ・フィルタ１５４は、送信線ｌ１、たとえば同軸ケーブルを介して共通接続ポイント１５６に接続されており、第２のコンバイナ・フィルタ１５２は、送信線ｌ２を介して共通接続ポイント１５６に接続されている。共通接続ポイント１５６からｌ１のパス、Ｚin（ｌ１）にかかるインピーダンスは、次の式で表すことができる。
【数１】
ここで、Ｚ0は送信線の特徴的なインピーダンス、たとえば同軸ケーブルについては約５０Ωであり、Ｌ１は送信線ｌ１の長さであり、Ｂは波数（すなわち、２ｌ１／λであり、よって周波数依存）である。等式（１）はＺin（ｌ１）を次の式で表すことができると認識することにより演繹される。
【数２】
等式（２）において、Ｚloadは第１のコンバイナ・フィルタ１５４のインピーダンスによって表すことができる。Ｚloadは、第２の基地局に割り当てられた周波数で、Ｚ0に比べて非常に高いので、等式（２）の分子および分母のＺ0項は無視することができ、式は次のようになる。
【数３】
等式（３）は等式（１）の別の表現に過ぎず、ＢＬ１、「電気的長さ」が１８０°にほぼ等しいときに、Ｚin（ｌ１）が最大化されることを示している。ｌ１に関しては、λは第１のコンバイナ・フィルタ１５４の通過帯域のほぼ中央周波数での波長として表すことができる（たとえば、上記のＣＤＭＡ／ＧＳＭの例については８５０ＭＨｚ）。したがって、挿入損を更に削減するために、８５０ＭＨｚの名目周波数について約１８０°の電気的長さにつながるような、送信線ｌ１の長さＬ１を選択することができる（すなわち、同調された送信構成を達成する）。
【００３０】
これらの同じ原理はｌ２に適用され、したがって、Ｚin（ｌ２）は、ｌ２の電気的長さが１８０°にほぼ等しいときに、第１の基地局１１０に割り当てられた周波数について最大化される。ｌ２に関しては、λは第２のコンバイナ・フィルタ１５２の通過帯域のほぼ中央周波数での波長として表すことができる（たとえば、上記のＣＤＭＡ／ＧＳＭの例については９３５ＭＨｚ）。
【００３１】
図４は、図２に示された実施形態の代替的装置を示している。図４に示したように、この代替的実施形態の第１の基地局１１０は、基地局の送信帯域および基地局の受信帯域それぞれに入らない周波数構成要素を除去するデュプレクサの代わりに、一対のシンプレクサ、すなわち送信シンプレクサ１１８と受信シンプレクサ１１９とを含む。したがって、この代替的実施形態における第１のコンバイナ・フィルタ１５４は、第１の基地局１１０の送信パスから得られるスプリアス・ノイズを除去する送信コンバイナ・フィルタ１５４ａを含む。上記の結合ＣＤＭＡ／ＧＳＭの例については、送信コンバイナ・フィルタ１５４ａは、８９０ＭＨｚで約４０ｄＢ追加減衰を提供するために、８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの通過帯域を有する帯域フィルタとすることができる。送信コンバイナ・フィルタ１５４ａは、帯域消去フィルタとして実現されてもよく、これは、上記のＣＤＭＡ／ＧＳＭ結合例について、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの周波数を消去する。図４に示された代替的実施形態における第２の基地局１３０および第２のコンバイナ・フィルタ１５２は図２と同じであるが、第２の基地局１３０は同様に、デュプレクサ１３６の代わりに対になったシンプレクサを使用して実施されてもよい。更に、図４に示された送信コンバイナ・フィルタ１５４ａと第２のコンバイナ・フィルタ１５２は、第１の基地局１１０および第２の基地局１３０のフィルタリング回路から分離した要素として示されているが、第１の基地局１１０の送信シンプレクサ１１８と、第２の基地局１３５のデュプレクサ１３６とは、上記の結果を達成するために変更されてもよいことを理解されたい。
【００３２】
当業者には、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく実現できる、本発明の様々な変更および応用が考えられることが明らかなはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による共有アンテナ構成の一般的ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による図１の共有アンテナ構成に関する、第１および第２の基地局とコンバイナとの選択された要素を示したブロック図である。
【図３Ａ】本発明の原理に従って使用するのに適した例示的なデュプレクサの構成の図である。
【図３Ｂ】異なった無線システムに関する例示的な基地局の送受信帯域の図である。
【図４】図２に示した実施形態の代替的装置を示したブロック図である。
【符号の説明】
１００ 共有アンテナ構成
１１０ 第１の基地局
１１２ 送信回路
１１３ 送信増幅器
１１４ 受信回路
１１６ デュプレクサ
１１６ａ 基地局送信帯域フィルタ（ＢＰＦ ＢＴ）
１１６ｂ 基地局受信帯域フィルタ（ＢＰＦ ＢＲ）
１１８ 送信シンプレクサ
１１９ 受信シンプレクサ
１３０ 第２の基地局
１３２ 送信回路
１３３ 送信増幅器
１３４ 受信回路
１３６ デュプレクサ
１５０ コンバイナ
１５２ 第２のコンバイナ・フィルタ
１５４ 第１のコンバイナ・フィルタ
１５６ 共通接続ポイント
１８０ アンテナ
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信の分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線ネットワークは通常、より広いサービス・エリアの小さな区域（「セル」）内の移動加入者端末にサービスを提供するために、それぞれ交換センターに接続された比較的近距離の送受信機（「トランシーバ」）基地局に依存する。通信距離が限定的なトランシーバを使用してサービス・エリアを小さなセルに分割することにより、同じ周波数をサービス・エリアの異なった区域で再使用することができ、サービスを提供する基地局と通信するために、比較的少ない電力を消費する移動端末を使用することができる。かかる無線ネットワークのサービス・プロバイダには、基地局および交換センターが置かれる建物の購入／賃貸の費用、エア・インターフェイス・チャネルに使用される周波数帯域幅の許認可費用、各基地局、交換センター、および交換センターと基地局との間の地上線接続に関連したハードウエア／ソフトウエア費用を含む、適切なサービスを確実に提供するのに必要な密度の高い基地局の配置を確立するために多大な費用がかかる。
【０００３】
単一の基地局にかかる費用の大きな割合を占めるのが、無線加入者端末との間における無線周波数（ＲＦ）信号を送受信するために使用されるアンテナ構造の費用である。使用される特定のアンテナ構造は、セル半径（たとえば、高利得アンテナ構造を必要とする）や、セルが区分されているかどうか（たとえば、区分されたセルには多数の指向性アンテナが使用できるのに対して、区分されていないセルには無指向性アンテナを使用できる）、およびダイバーシティ受信が実施されるかどうかなどの、様々な要因に左右される。
【０００４】
多数の地域、特に都市部については、無線サービスに対する消費者需要によって、それぞれ異なったブロックの周波数スペクトルを割り当てられた、いくつかの共存する無線システムを維持することができる。かかる共存する無線システムは通常、独立のネットワーク・インフラストラクチャを有し、互いを分離する別個のアンテナを使用する。各基地局は、割り当てられた送受信帯域に入らない周波数を除去しなければならず、かつ、送信増幅器の仕様は、たとえばＦＣＣ（米国連邦通信委員会）の規制に従うために、許容スプリアス・ノイズ・レベルに限界を設定するので、第１および第２の無線通信システムの基地局／移動加入者端末からの通信は通常、別個のアンテナを使用するときには、互いに干渉はしない。
【０００５】
地方部において、収益が限界的なところで競合するサービス・プロバイダは、加入者数に限界があるため、所与の地理的範囲において無線ネットワーク・サービスを確立または拡張することを、インフラストラクチャの費用によって妨げられている。無線ネットワークを確立するのに必要な多額の費用の問題を解決し、それによって、ネットワーク・サービス・エリアを確立／拡張するサービス・プロバイダの能力を改善するために、異なった無線システムの基地局は異なったＲＦ周波数で送受信することを認識して、多数のサービス・プロバイダ基地局の間でアンテナ構造を共有することが提案されてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
個々の基地局のフィルタリング回路（たとえば、送信帯域の周波数を通過させる第１の帯域フィルタと、受信帯域の周波数を通過させる第２の帯域フィルタとを有するデュプレクサを使用する）、および割り当てられたブロックのスペクトル外の周波数で許容なスプリアス・ノイズ・レベルを制限する送信増幅器仕様にもかかわらず、異なった無線システムに割り当てられた周波数帯域幅は、各基地局によって行われる従来から実施されてきたフィルタリングが、共有アンテナ環境における各無線システムの通信信号間における干渉を防止するには不十分になるほどに近い場合がある。また、共通の接続ポイントでの多数の基地局からの送信線の物理的接続は、第２のシステムの送信線に送り込まれるあるシステムの送受信信号に起因する、５０％もの多大な電力損失（「挿入損」）を概して生じさせる。かかる挿入損のために、妥当な信号対雑音特性を達成するために、電力増および／またはより高利得のアンテナが必要になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、同じアンテナ構造上で、多数の無線システムの基地局が行う通信を効果的に結合するシステムおよび方法である。一実施形態においては、本発明は、第２の基地局に割り当てられた周波数で第１の基地局からのスプリアス・ノイズを大幅に除去するため、および共有アンテナ構成において第１の基地局からの送信電力が第２の基地局の受信回路に送り込まれることを防止するために、第１および第２の無線システムの基地局（「第１の基地局」および「第２の基地局」）と共有アンテナとの間におけるインターフェイスとしての役割を果たす無線システム・コンバイナである。
【０００８】
本発明の一実施形態によるコンバイナは、第１の基地局のデュプレクサと共通接続ポイントとの間に接続された第１のコンバイナ・フィルタ、および第２の基地局のデュプレクサと共通の接続ポイントとの間に接続された第２のコンバイナ・フィルタを含む。この実施形態における第１のコンバイナ・フィルタは、たとえば高いＱ値の帯域フィルタまたは帯域消去フィルタを使用して、第１の基地局に割り当てられた周波数帯域外の周波数で第１の基地局送信機によって生成されるスプリアス・ノイズを除去する。この実施形態における第２のコンバイナ・フィルタは、第１の基地局の送信信号電力が第２の基地局の受信機回路に送り込まれることを防止し、それによって相互変調を防止するために、第２の基地局の受信帯域外の周波数の信号電力を除去する。
【０００９】
第１および第２のコンバイナ・フィルタは、各基地局の回路から分離した要素として実施されて、それによって各無線システムのサービス・プロバイダが、その基地局が共有アンテナ環境において実施されるかどうかにかかわらず、その基地局、および特に基地局送信増幅器およびフィルタリング回路を設計することを可能にしてもよい。代替的に、第１および第２のコンバイナ・フィルタは、第１および第２の基地局のフィルタリング回路にそれぞれ組み込まれてもよい。
【００１０】
更にまた、本発明の実施形態による第１および第２のコンバイナ・フィルタは、第２の基地局の周波数に対して共有アンテナ構成の第１の基地局側において、およびその逆の場合において、非常に高いインピーダンスを発生させることにより、挿入損（すなわち、各基地局用の送信線が、アンテナ構造と個々の基地局との間の共通ポイントに接続されているときに被る電力損失）を大幅に削減する。挿入損は、第１／第２のコンバイナ・フィルタと、第１／第２の基地局にそれぞれ割り当てられた周波数に同調された共通接続ポイントとの間で、電気的長さの送信線を達成することにより、また更に削減することができる。このように、第１の基地局および第２の基地局のそれぞれに関する送受信信号電力は、共有アンテナ構成の他方の基地局側において大きくは失われない。
【００１１】
例示的な一実施形態においては、たとえばＩＳ−９５Ａ／Ｂ ＣＤＭＡ標準に従って動作する、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）システムの基地局と、ＧＳＭ（移動通信用グローバル・システム）の基地トランシーバ局とは、コンバイナを介して同じアンテナ構造に接続されている。ＣＤＭＡ無線システム用の基地局は通常、８２５ＭＨｚ〜８３５ＭＨｚの受信帯域と８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの送信帯域（「Ａ帯域」）とが割り当てられており、ＧＳＭ無線システムの基地局は通常、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの受信帯域と９３５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの送信帯域とが割り当てられている。各基地局がその送信帯域および受信帯域それぞれに入らない周波数を除去した後であっても、ＣＤＭＡ基地局の送信増幅器の性能およびＣＤＭＡ基地局によって通常使用されるフィルタのロールオフ特性のために、ＧＳＭ基地局の受信周波数（たとえば、８９０ＭＨｚ）ではＣＤＭＡ基地局送信機からのスプリアス・ノイズが存在することになる。更に、８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの範囲にあるＣＤＭＡ基地局の送信電力は、対処されなければ、共有アンテナ構成においてＧＳＭ基地局受信機に直接的に送り込まれ、それによってＧＳＭの受信性能を低下させる。本発明による第１および第２のコンバイナ・フィルタは、ＧＳＭ基地局に割り当てられた周波数でＣＤＭＡ基地局からのスプリアス・ノイズを大幅に除去し、ＣＤＭＡ基地局からの送信電力がＧＳＭ基地局の受信回路に送り込まれることを防止することにより、上記の欠点を解決する。
【００１２】
【発明実施の形態】
本発明の他の態様および利点は、以下の詳細な説明を読み図面を参照すれば明らかになるであろう。
【００１３】
以下の詳細な説明は、同じアンテナ構造上の多数の無線システムの基地局が行う通信を効果的に結合するシステムおよび方法に関する。一実施形態においては、本発明は、第２の基地局に割り当てられた周波数で第１の基地局からのスプリアス・ノイズを大幅に除去し、共有アンテナ構成において第１の基地局からの送信電力が第２の基地局の受信回路に送り込まれることを防止し、それによって各無線システムの通信を分離する無線システム・コンバイナである。本発明の例示的実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１には、本発明の実施形態による共有アンテナ構成１００を示した一般的ブロック図が示されている。図１に示したように、共有アンテナ構成１００は、コンバイナ１５０を介してアンテナ１８０に接続された、第１の無線システムの基地局１１０（「第１の基地局１１０」）と、第２の無線システムの基地局１３０（「第２の基地局１３０」）とを含む。以下で詳細に説明するように、コンバイナは、第１の基地局１１０と第２の基地局１３０のＲＦ通信を分離する。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態による第１の基地局１１０、第２の基地局１３０およびコンバイナ１５０の選択された構成部品を示している。図２に示したように、第１の基地局１１０は、送信回路１１２と、送信増幅器１１３と、受信回路１１４と、デュプレクサ１１６とを有している。送信増幅器１１３と受信回路１１４とは、それぞれデュプレクサ１１６に接続されている。送信回路１１２は、移動交換センター（図示せず）を介して、複数の通信入力、入力１、．．．、入力Ｍ、たとえば、公衆交換電話ネットワークから受信される音声トラフィック、および／またはフレーム・リレー・ネットワークから受信されるデータ・トラフィックを受信し、たとえば既知のベースバンドおよびＲＦ処理技術を使用して、増幅ＲＦ送信信号Ｔｘを発生させるために、送信増幅器１１３によって増幅された変調ＲＦ信号を生成する。送信増幅器１１３はＴｘをデュプレクサ１１６に出力する。
【００１６】
送信増幅器は通常、非割り当て周波数の範囲にわたって、たとえば３０ｋＨｚ非割り当て帯域で、基地局増幅器によって出力されたスプリアス・ノイズの量を制限するために、たとえばＦＣＣによって規定されたような、性能仕様を満たさなければならない。たとえば、第１の基地局の送信電力が２０ワット（すなわち、４３ｄＢｍ）であれば、送信増幅器の性能仕様は、その基地局の割り当て送信帯域のわずかに外側の周波数でのスプリアス・ノイズの放出について、最大−６０ｄＢを必要とする場合がある（３０ｋＨｚ帯域で計測）。
【００１７】
受信回路１１４は、たとえばよく知られた技術を用いて、デュプレクサ１１６からＲＦ受信信号Ｒｘを受信して、Ｒｘからトラフィック／制御情報を見つけ出し、複数のトラフィック信号、出力１、．．．、出力Ｎを、移動交換センター（図示せず）に出力する。同様に、第２の基地局１３０は、送信回路１３２と、送信増幅器１３３と、受信回路１３４と、デュプレクサ１３６とを有し、第１の基地局１１０に関して上記で説明した方法で動作する。
【００１８】
コンバイナ１５０は、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６と共通接続ポイント１５６との間に接続された第１のコンバイナ・フィルタ１５７、および第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６と共通接続ポイント１５６との間に接続された第２のコンバイナ・フィルタ１５２を含む。共通接続ポイント１５６はアンテナ１８０に接続されている。第１のコンバイナ・フィルタ１５４および第２のコンバイナ・フィルタ１５２の動作を以下で詳細に説明する。
【００１９】
図３Ａは、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６と第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６とを実施するのに適した、典型的なデュプレクサ構成を示している。図３Ａに示したように、デュプレクサ１１６は、送信増幅器１１３からＴｘを受信し、基地局送信帯域境界を超えるかそれ未満のＴｘ内の周波数を除去し、その結果をコンバイナ１５０の第１のコンバイナ・フィルタ１５４に出力する、基地局送信帯域フィルタ（ＢＰＦ ＢＴ）１１６ａを含む。デュプレクサ１１６は、ＲＦ信号をコンバイナ１５０の第１のコンバイナ・フィルタ１５４から受信し、基地局受信帯域境界を超えるかそれ未満の周波数を除去し、その結果得られる信号Ｒｘを受信回路１１４に出力する、基地局受信帯域フィルタ（ＢＰＦ ＢＲ）１１６ｂを更に含む。第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６は同様に図３Ａに示した構成を有してもよいが、ＢＰＦ ＢＴおよびＢＰＦ ＢＲについて異なった通過帯域を有することになる。
【００２０】
図３Ｂは、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６および第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６の例示的な帯域フィルタリング効果を示している。図３Ｂの例は、例示を目的として、第１の基地局１１０が、８２５ＭＨｚ〜８３５ＭＨｚの受信帯域と８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの送信帯域とを割り当てられたＣＤＭＡ無線システムに属し、第２の基地局１３０が、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの受信帯域と９３５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの送信帯域とを割り当てられたＧＳＭ無線システムに属すると仮定している。本発明の原理は、ＣＤＭＡ基地局およびＧＳＭ基地局用の共有アンテナ構成にだけ適用可能であるわけではなく、例示的な目的で特定的に説明されていることを認識されたい。
【００２１】
図３Ｂにおいて、ＣＤＭＡ基地局受信帯域の上下の境界は、ＢＲＬCDMAおよびＢＲＨCDMAとそれぞれ符号を付されており、ＣＤＭＡ基地局送信帯域の上下の境界は、ＢＴＬCDMAおよびＢＴＨCDMAとそれぞれ符号を付されており、ＧＳＭ基地局受信帯域の上下の境界は、ＢＲＬGSMおよびＢＲＨGSMとそれぞれ符号を付されており、ＧＳＭ基地局送信帯域の上下の境界は、ＢＴＬGSMおよびＢＴＨGSMとそれぞれ符号を付されている。図３Ｂの例から分かるように、基地局のデュプレクサのフィルタは、上下帯域境界の直上または直下の周波数でロールオフ効果を示す。ＣＤＭＡ受信帯域およびＧＳＭ送信帯域の境界でのかかるロールオフ効果は、この例においては有害ではないが、ＢＴＨCDMAとＢＲＬGSMとが近接していることによって、第２の基地局の送信増幅器１１３の性能のために、第１の基地局と第２の基地局との間で干渉が引き起こされ、これによって、ＧＳＭ基地局のより低い受信周波数でスプリアス・ノイズが発生し、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６および第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６によって行われるフィルタリングの比較的緩やかなロールオフ特性が作り出される。
【００２２】
第１の基地局１１０がＣＤＭＡ基地局であり第２の基地局１３０がＧＳＭ基地局である構成に適用されているように、コンバイナ１５０は、次の２つの目的に用いられる。（１）ＧＳＭ受信周波数（すなわち、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ）で第１の基地局１１０からのスプリアス・ノイズを抹消すること。（２）ＧＳＭ受信信号とＣＤＭＡ送信信号との間の相互変調を防止するために、第１の基地局１１０のＣＤＭＡ送信電力（すなわち、８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚ）が、第２の基地局１３０のＧＳＭ受信機に送り込まれることを防止すること。
【００２３】
例示を目的として、第１の基地局１１０の送信電力が２０Ｗ（すなわち４３ｄＢｍ）であり、第１の基地局の送信増幅器１１３の性能仕様が、８９０ｋＨｚの周波数で、−６０ｄＢ／３０ｋＨｚ（すなわち、３０ｋＨｚ帯域で計測されたスプリアス・ノイズ）を必要とし、第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６が、８９０ＭＨｚで７６ｄＢの消去を達成すると仮定することができる。したがって、これらの例示的特性によれば、８９０ＭＨｚでの第１の基地局１１０からのスプリアス・ノイズは、−９３ｄＢｍ／３０ｋＨｚ（すなわち、４３ｄＢｍ−６０ｄＢ−７６ｄＢ）である。第１の基地局および第２の基地局が別個のアンテナを使用するのであれば、別個のアンテナは約５０ｄＢの追加分離を提供するので、かかるスプリアス・ノイズのレベルは重要ではないであろう。しかし、本願の発明者は、解決しない限り、ＣＤＭＡ／ＧＳＭ共有アンテナ構成において第１の基地局１１０からのスプリアス・ノイズが第２の基地局１３０と干渉することを発見した。
【００２４】
上記のＣＤＭＡ／ＧＳＭ結合環境に関する本発明の例示的実施形態においては、第１のコンバイナ・フィルタ１５４は、８２５ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの通過帯域および急激なロールオフ特性によって特徴づけられる帯域フィルタ、たとえば、８９０ＭＨｚで約４０ｄＢの追加減衰を提供し、それによって第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６からのスプリアス・ノイズが、第２の無線システム１３０の受信周波数（すなわち、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ）と干渉することを効果的に防止するために、約２０００のＱ値を有する多区分共振フィルタである。第１のコンバイナ・フィルタ１５４は、たとえば８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの範囲にある、干渉し得る周波数を消去する帯域消去フィルタ（または「ノッチ」フィルタ）であってもよい。
【００２５】
本願の発明者は、ＣＤＭＡ／ＧＳＭ共有アンテナ構成において、ＣＤＭＡ基地局からの送信電力は、共通接続ポイントからＧＳＭ基地局の受信回路に送り込まれ、それによって、解決しなければ受信機の性能に影響するＧＳＭ受信信号との相互変調を引き起こす可能性があることも発見した。更に特定的に言えば、例示を目的として、８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの周波数でのＣＤＭＡ送信電力が、第２の基地局１３０の受信回路１３４の入力で−５０ｄＢｍ未満であると仮定すると、第１の基地局１１０の送信増幅器１１３の出力での名目ＣＤＭＡ送信電力（８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚでの）は４３ｄＢｍであり、第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６は８８０ＭＨｚで２０ｄＢの消去を達成し、次に、相互変調を防止するために８８０ＭＨｚで７３ｄＢの追加消去が必要になる。上記のＣＤＭＡ／ＧＳＭ結合環境に関する本発明の例示的実施形態においては、第２のコンバイナ・フィルタ１５２は、８９０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの通過帯域と急激なロールオフ特性によって特徴づけられる帯域フィルタ、たとえば、８８０ＭＨｚで約７３ｄＢの減衰を提供するために約２０００のＱ値を有する多区分共振フィルタとして実施されている。第１のコンバイナ・フィルタ１５４と同様に、第２のコンバイナ・フィルタ１５２は、たとえば８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの帯域にある、干渉する可能性がある周波数を消去する帯域消去フィルタとして実施することができる。
【００２６】
（１）第２の基地局１３０の受信周波数で第１の基地局１１０からのスプリアス・ノイズを抹消し、および（２）第１の基地局１１０からの送信電力が、第２の基地局１３０の受信回路１３４に送り込まれることを防止するという上記の目的に用いることに加えて、本発明によるコンバイナ１５０の利点は、コンバイナが第１の基地局１１０および第２の基地局１３０の回路から分離した要素として実施されているときに、サービス・プロバイダは基地局回路の設計を変更しなくてもよく、特に、基地局が共有アンテナ環境で実施されているときには、送信増幅器およびフィルタリング回路を変更しなくてもよいことである。しかし、第１および第２のコンバイナ・フィルタは、上記の機能を達成するために、第１の基地局１１０および第２の基地局１３０のフィルタリング回路を変更することにより実現できることを認識されたい。
【００２７】
更に別の利点としては、本発明の実施形態によるコンバイナの構造が、挿入損（すなわち、各基地局の送信線が個々の基地局とアンテナ構造との間の共通のポイントで接続されているときに、結果として得られる電力損失）を大幅に削減する。更に特定的に言えば、第１のコンバイナ・フィルタ１５４が第１の基地局１１０のデュプレクサ１１６に接続されており、第２のコンバイナ・フィルタ１５２が第２の基地局１３０のデュプレクサ１３６に接続されている図２に示した例示的実施形態について、共通接続ポイント１５６から共有アンテナ構成の第２の基地局側にかかるインピーダンスは、第２のコンバイナ・フィルタ１５２の存在のために、第１の基地局１１０の送信（および受信）周波数にとっては非常に高い。第１の基地局１１０の送信信号（および受信信号）が、共通接続ポイント１５６から共有アンテナ構成の第２の基地局側１３０にかかるこのような高いインピーダンスをとらえれば、第１の基地局１１０の送信信号（および受信信号）は、非常に低い損失でアンテナ１８０に入るかアンテナ１８０から受信される。
【００２８】
同様に、共通接続ポイント１５６から共有アンテナ構成の第１の基地局１１０側にかかるインピーダンスは、第１のコンバイナ・フィルタ１５４の存在のために、第２の基地局１３０の受信（および送信）周波数にとっては非常に高い。第２の基地局１３０の受信信号（および送信信号）が、共通接続ポイント１５６から共有アンテナ構成の第１の基地局１１０側にかかるこのような高いインピーダンスをとらえれば、第１の基地局１１０の受信信号（および送信信号）は、非常に低い損失でアンテナ１８０に入るかアンテナ１８０から受信される。
【００２９】
挿入損は、以下で説明するように、同調された送信構成を実施することにより更に削減することができる。図２に示したように、第１のコンバイナ・フィルタ１５４は、送信線ｌ１、たとえば同軸ケーブルを介して共通接続ポイント１５６に接続されており、第２のコンバイナ・フィルタ１５２は、送信線ｌ２を介して共通接続ポイント１５６に接続されている。共通接続ポイント１５６からｌ１のパス、Ｚin（ｌ１）にかかるインピーダンスは、次の式で表すことができる。
【数１】
【数２】
【数３】
【００３０】
これらの同じ原理はｌ２に適用され、したがって、Ｚin（ｌ２）は、ｌ２の電気的長さが１８０°にほぼ等しいときに、第１の基地局１１０に割り当てられた周波数について最大化される。ｌ２に関しては、λは第２のコンバイナ・フィルタ１５２の通過帯域のほぼ中央周波数での波長として表すことができる（たとえば、上記のＣＤＭＡ／ＧＳＭの例については９３５ＭＨｚ）。
【００３１】
図４は、図２に示された実施形態の代替的装置を示している。図４に示したように、この代替的実施形態の第１の基地局１１０は、基地局の送信帯域および基地局の受信帯域それぞれに入らない周波数構成要素を除去するデュプレクサの代わりに、一対のシンプレクサ、すなわち送信シンプレクサ１１８と受信シンプレクサ１１９とを含む。したがって、この代替的実施形態における第１のコンバイナ・フィルタ１５４は、第１の基地局１１０の送信パスから得られるスプリアス・ノイズを除去する送信コンバイナ・フィルタ１５４ａを含む。上記の結合ＣＤＭＡ／ＧＳＭの例については、送信コンバイナ・フィルタ１５４ａは、８９０ＭＨｚで約４０ｄＢ追加減衰を提供するために、８７０ＭＨｚ〜８８０ＭＨｚの通過帯域を有する帯域フィルタとすることができる。送信コンバイナ・フィルタ１５４ａは、帯域消去フィルタとして実現されてもよく、これは、上記のＣＤＭＡ／ＧＳＭ結合例について、８９０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの周波数を消去する。図４に示された代替的実施形態における第２の基地局１３０および第２のコンバイナ・フィルタ１５２は図２と同じであるが、第２の基地局１３０は同様に、デュプレクサ１３６の代わりに対になったシンプレクサを使用して実施されてもよい。更に、図４に示された送信コンバイナ・フィルタ１５４ａと第２のコンバイナ・フィルタ１５２は、第１の基地局１１０および第２の基地局１３０のフィルタリング回路から分離した要素として示されているが、第１の基地局１１０の送信シンプレクサ１１８と、第２の基地局１３５のデュプレクサ１３６とは、上記の結果を達成するために変更されてもよいことを理解されたい。
【００３２】
当業者には、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく実現できる、本発明の様々な変更および応用が考えられることが明らかなはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による共有アンテナ構成の一般的ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による図１の共有アンテナ構成に関する、第１および第２の基地局とコンバイナとの選択された要素を示したブロック図である。
【図３Ａ】本発明の原理に従って使用するのに適した例示的なデュプレクサの構成の図である。
【図３Ｂ】異なった無線システムに関する例示的な基地局の送受信帯域の図である。
【図４】図２に示した実施形態の代替的装置を示したブロック図である。
【符号の説明】
１００ 共有アンテナ構成
１１０ 第１の基地局
１１２ 送信回路
１１３ 送信増幅器
１１４ 受信回路
１１６ デュプレクサ
１１６ａ 基地局送信帯域フィルタ（ＢＰＦ ＢＴ）
１１６ｂ 基地局受信帯域フィルタ（ＢＰＦ ＢＲ）
１１８ 送信シンプレクサ
１１９ 受信シンプレクサ
１３０ 第２の基地局
１３２ 送信回路
１３３ 送信増幅器
１３４ 受信回路
１３６ デュプレクサ
１５０ コンバイナ
１５２ 第２のコンバイナ・フィルタ
１５４ 第１のコンバイナ・フィルタ
１５６ 共通接続ポイント
１８０ アンテナ
Claims (10)
- 第１の無線システムに関連づけられた第１の基地局と、第２の無線システムに関連づけられた第２の基地局とを共有アンテナ構造に接続するコンバイナであって、
前記第２の基地局に割り当てられた周波数で、前記第１の基地局からのスプリアス・ノイズを削減するための、前記第１の基地局のデュプレクサに接続された第１のコンバイナ・フィルタと、
前記第１の基地局からの送信信号電力が共通アンテナの共通接続ポイントを介して前記第２の基地局の受信パスに送り込まれることを防止するための、前記第２の基地局のデュプレクサに接続された第２のコンバイナ・フィルタとを含むコンバイナ。 - 前記第１の無線システムは符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムであり、前記第２の無線システムは移動通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）である、請求項１に記載のコンバイナ。
- 前記第１のコンバイナ・フィルタと前記共通の接続ポイントとの間の送信線は、挿入損を最小にする電気的長さを有しており、
前記第２のコンバイナ・フィルタと前記共通の接続ポイントとの間の送信線は、挿入損を最小にする電気的長さを有する、請求項１に記載のコンバイナ。 - 前記コンバイナは、前記第１の基地局および前記第２の基地局のフィルタリング回路から分離されている、請求項１に記載のコンバイナ。
- 第１の無線システムに関連づけられた第１の基地局と、第２の無線システムに関連づけられた第２の基地局とを共有アンテナ構造に接続する方法であって、前記方法は、前記第１の基地局および前記第２の基地局の通信を分離するために、前記第１の基地局および前記第２の基地局のそれぞれの回路と、前記共有アンテナ構造の共通接続ポイントとの間を連結するコンバイナを利用しており、
前記第２の基地局に割り当てられた周波数で前記第１の基地局からのスプリアス・ノイズを削減するために、前記第１の基地局に割り当てられた帯域幅外の周波数を除去するステップと、
前記第１の基地局からの送信信号電力が前記共通接続ポイントを介して前記第２の基地局の受信パスに送り込まれることを防止するために、前記第２の基地局に割り当てられた帯域幅外の周波数を除去するステップとを含む方法。 - 前記第１の無線システムは符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムであり、前記第２の無線システムは移動通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）である、請求項５に記載の方法。
- 前記方法は、前記第１のコンバイナ・フィルタ及び前記第２のコンバイナ・フィルタの内の少なくとも一方は、帯域フィルタ及び帯域除去フィルタの内の１つである、請求項１に記載のコンバイナ。
- 前記第１のコンバイナ・フィルタは、前記第１の基地局の送信シンプレクサに接続された送信フィルタを含む、請求項１に記載のコンバイナ。
- 前記第１の基地局は８７０ＭＨｚ−８８０ＭＨｚの送信帯域に割り当てられており、前記第２の基地局は８９０ＭＨｚ−９１５ＭＨｚの受信帯域に割り当てられている、請求項１に記載のコンバイナ。
- 前記第１の基地局は８７０ＭＨｚ−８８０ＭＨｚの送信帯域に割り当てられており、前記第２の基地局は８９０ＭＨｚ−９１５ＭＨｚの受信帯域に割り当てられている、請求項５に記載の方法。
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