JP4618835B2 - 送受信機および通信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタル信号処理システムに、特に、それぞれ独立した発振器を持った送受信機（トランシーバ：ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）相互間の通信に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
送信機から受信機へのディジタル・データの伝送には、そのデータを送信機によって送信しかつ受信機によって具合よく復元することができるように、種々のディジタル信号処理技術を必要とする。ディジタル・ワイヤレス（無線）電話システムでは、ワイヤレス電話ハンドセット・ユニットが、ディジタル・ラジオ（無線）信号を通じて、通常は標準的な電話線を介して外部電話回線網に接続されているベース・ユニットと、通信をする。この方式では、使用者（ユーザ）は、このベース・ユニットと電話回線網とを通して、他の使用者と、ワイヤレス・ハンドセットを使って、電話呼（テレホンコール，ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｃａｌｌ）を設定して通話または通信を行うことができる。
【０００３】
多重回線（マルチ・ライン）ワイヤレス電話システムは、例えば多数の電話使用者との間のビジネスという様な、種々の応用面で使用されている。その様なシステムは、同時に最高Ｎ個のハンドセットと、通常、スペクトル拡散（スプレッド・スペクトラム，ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）、時分割多重アクセス（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）という様な、ディジタル通信形態で通信するハンドセットを使用する。スペクトル拡散システムでは、利用可能な帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ）は、いわゆるシャノンの定理に従って動作ゲイン（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｇａｉｎ）を考慮して調整される。スペクトル拡散システムの利点は、低電力（ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ）スペクトル密度、改善された狭帯域干渉（妨害）排除機能（ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）、（コード選択による）組込み選択アドレス機能（ｂｕｌｔ−ｉｎ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）、および固有のチャネル多重アクセス機能などである。スペクトル拡散システムは、直接拡散（ダイレクト・シーケンシング；ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ：ＤＳ）、周波数ホッピング（Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ：ＦＨ）、チャープ・システム（ｃｈｉｒｐ ｓｙｓｔｅｍ）、およびハイブリッドＤＳ／ＦＨシステムを使用する。
【０００４】
ＴＤＭＡシステムでは、１つのＲＦチャンネルが用いられ、各ハンドセットは、完全な１つの（フル）ＴＤＭＡサイクル（周期）またはエポック（期間、ｅｐｏｃｈ）内の指定されたタイム・スライスまたはタイム・スロットの期間に、非オーディオ・データ・パケットのみならずオーディオ・データ・パケットを送信しまた受信する。これ以外の通信形態としては、周波数分割多元アクセス（Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）、コード分割多重化／多元アクセス（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ，ＣＤＭ／ＣＤＭＡ）、およびこれら形態の全２重化または半２重化方式などの複数の組合せがある。種々の変調形態、例えば、無搬送波振幅／位相（Ｃａｒｒｉｅｒｌｅｓｓ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ／Ｐｈａｓｅ ＣＡＰ）変調や直交振幅変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＱＡＭ）が使用される。
【０００５】
このようなディジタル・データは、屡々、２進ビット・データの変調された信号として、ＲＦチャネルのような伝送媒体を通して、伝送される。（ディジタル通信によく使用される他の伝送媒体には、非対称ディジタル加入者回線（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｏｏｐ：ＡＤＳＬ）技術を用いた対線システム（ツイステッド・ペア・システム，ｔｗｉｓｔｅｄ−ｐａｉｒ ｓｙｓｔｅｍ）またはケーブル・モデム・システムがある）。このディジタル・データは、屡々、伝送されるデータが、受信機による原データの再構成可能な形式のシンボルを形成するような、複素ディジタル・データ形式に変調され、伝送される。複素ディジタル・データは、通常は、実数（リアル、同相、または“Ｉ”）データと、虚数（イマジナリ、直交、または“Ｑ”）データ（Ｉ、Ｑの対）より成る。
【０００６】
Ｉ、Ｑ対の各シンボルは、マルチ・ビット数であり、１象限というような或る判定域にマップされた、座標系（コンステレーション：ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）中の位置を表わしている。各シンボルは、ルックアップ・テーブル（例えば、ＲＯＭ）を使用して、４象限の格子状座標系中の所定の座標点に、マップすなわち割当てられている。所定数のシンボルは、コード化形式（エンコーディング・スキム）に応じて、各象限中の割当てられた部分を占める。与えられたコード化形式のビット／シンボルの数に従って、座標系の各象限は直交Ｉ、Ｑ軸に対して規定された座標点に或る数のシンボルを含む。例えば、ＱＰＳＫコード化形式では、各サンプルは、各象限に１つずつ計４つの位相位置のうちの１つを有し、各シンボル対は２ビット・データを表わしている。
【０００７】
与えられた入力データ値を複素データ・システムで伝送するためには、この伝送しようとする入力データ値は、実数軸Ｉと虚数軸Ｑを有する複素座標系中の対応する座標点のシンボル対に、または１対の座標Ｉ、Ｑに、マップ（ｍａｐ）される。原データ値を表わしているこれらのＩ、Ｑシンボルは、次にデータ・パケットの一部として、変調されたチャンネルによって送信される。受信機は、このＩ、Ｑ対を復元して、それらから座標系上の位置を求め、次に逆マッピング処理（リバース・マッピング：ｒｅｖｅｒｓｅ−ｍａｐｐｉｎｇ）をして、原入力データ値またはそれに近い近似値を生成することができる。
【０００８】
スペクトル拡散システムでは、シンボルに擬似乱数（Ｐｓｕｅｄｏ−ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ：ＰＮ）の２進列（バイナリ・ストリング）を乗算して取出したサブ・シンボルすなわちチップ（ｃｈｉｐ）の列（ストリング）によって、各シンボルが伝送される。この様なシステムは、シンボル・レートといわゆる拡散係数（スプレッド・ファクタ：原シンボル・レートを拡大（エクスパンド）するときに用いる係数）の積に関係するチップ・レートを特徴としている。スペクトル拡散システムは、また、一般的に言って、複素形式をとるものでも、そうでないものでも、任意のディジタル・データの伝送に使用することができる。
【０００９】
上記のように、ディジタル・データの伝送には、データを送信機によって送信しかつ受信機によって良好に復元できるように、種々のディジタル信号処理技術が必要となる。例えば、先ず通信リンクを設定し、それによって２台の送受信機を相互にロックし、同期をとり、その他のシステム・パラメータなどを、設定しなければならない。スペクトル拡散ディジタル・ワイヤレス電話システムにおけるデータ伝送系の受信機側では、送信されたＲＦ信号からデータを復元するために、種々の機能を用いる。それらの機能は、シンボル同期化のためのタイミングの復元、搬送波の回復（リカバリイ，周波数復調）、等化（イコライゼーション）および利得制御などを含むものである。
【００１０】
受信機は、各リンクごとに、シンボルのタイミング復元機能（Ｓｙｍｂｏｌ Ｔｉｍｉｎｇ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：ＳＴＲ）、自動利得制御機能（ＡＧＣ）、搬送波追従ループ（キャリヤ・トラッキング・ループＣａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｌｏｏｐ：ＣＴＬ）、および等化器ループを持っている。タイミングの復元機能は、受信機のクロック（タイムベース）を送信機のクロックに同期化させるプロセスである。このタイミング復元によって、受信された信号を最適の時点でサンプリングすることが可能となり、受信したシンボル値の判断制御処理（デシジョン・ディレクテッド・プロセッシング：ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）に付帯するスライシング誤差（ｓｌｉｃｉｎｇｅｒｒｏｒ）の発生機会を低減することができる。或る受信機では、受信した信号は送信機のシンボル・レートよりも高い（倍数の、マルチチュード、ｍｕｌｔｉｔｕｄｅ）レートでサンプリングされる。例えば、或る受信機は、送信機のシンボル・レートの２倍のレートで、受信信号をサンプリングする。如何なる場合でも、受信機のサンプリング・クロックは送信機のシンボル・クロックに同期していなければならない。
【００１１】
等化（イコライゼーション）は、受信信号に対する伝送チャンネルの妨害作用を補償する処理である。より詳しくは、等化は、伝送チャンネルの妨害（トランスミッション・チャンネル・ディスターバンス）に起因するシンボル相互間の干渉（Ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＩＳＩ）を除去することである。シンボル相互間の干渉は、与えられたシンボルの値を、それよりも前位のおよび後続するシンボルの値によって歪ませてしまう。搬送波の回復（リカバリイ）は、受信したＲＦ信号を、それよりも低い中間通過帯域の周波数に周波数シフトした後で、変調ベースバンド情報の再生が可能となるように、ベースバンドに周波数シフトする処理である。これらの、およびそれに関連する諸機能、および関連する変調形式とシステムは、エドワード・エー・リー（Ｅｄｗａｒｄ Ａ．Ｌｅｅ）氏およびデービッド・ジー・メッサーシュミット（ＤａｖｉｄＧ．Ｍｅｓｓｅｒｓｃｈｍｉｔｔ）氏による「ディジタル通信（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）第２版」１９９４年ボストン、クリュワー・アカデミック出版社（Ｂｏｓｔｏｎ：Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）発行、に詳細に記載されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
各送信機は、その周波数が同一であっても、各々独立した発振器によって動作するので、一方の送受信機によって送信された信号は、通常は、スピンニング座標系（スピンニング・コンステレーション，ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）を持って、すなわち搬送波周波数のオフセット（ｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆｆｓｅｔ）を有する形態で受信され、このオフセットは搬送波追従ループによって検出されアカウント（ａｃｃｏｕｎｔ）される。すなわち、一方の送受信機が、その局部発振器に従って或る所定搬送波周波数で送信すると、受信側送受信機の搬送波追従ループはこれを低い通過帯域の周波数に変換して、残留搬送波周波数オフセット（レジジュアル・キャリヤ・オフセット；ｒｅｓｉｄｕａｌ ｃａｒｒｉｅｒ ｏｆｆｓｅｔ）をディジタル的に除去する。その後でこの受信側送受信機は、この送信された信号中に含まれている（エンベッデッド：ｅｍｂｅｄｄｅｄ）データ・ストリームを再生することができる。もち論、第２の送受信機が第１の送受信機に向けてデータを送信し返すときは、第１の送受信機もまた、残留搬送波周波数オフセットを除去するために、搬送波追従ループを使用しなければならない。
【００１３】
リンクを設定するための初期ロッキングの期間中、このプロセスは、両エンドで、ロックされたリンク（ｌｏｃｋｅｄ ｌｉｎｋ）の同期捕捉（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）を遅らすことができる。リンクが初期設定された後、両送受信機が一旦これらの搬送波オフセット（搬送周波数オフセット；キャリヤ・オフセット；ｃａｒｒｉｅｒ ｏｆｆｓｅｔ）を知ると、各送受信機側では検出された最後の（ｌａｓｔ：最新の）搬送波オフセットを使用して、上記の同期捕捉を開始することができる。しかし、この初期リンク処理は、それぞれ独立した発振器を有する各送受信機のために遅延させられることがある。
【００１４】
更に、ベース・ユニットと、それぞれ独立した発振器を持った送受信機を有する複数個のハンドセットと、を用いる例えばＴＤＭＡシステムのような、多重回線ワイヤレス電話システムでは、初期リンクが設定された後でも、別々の各ハンドセットに対して、そのスロットが生じたときに、正しい搬送波オフセットを再決定させる必要性を無くすように、そしてそれらハンドセットの同期捕捉に遅れを生じさせることが無いようにするために、ベース・ユニットは、複数リンクの各々について搬送波オフセットを記憶し追従し続けなければならない。この記憶と追従（トラッキング：ｔｒａｃｋｉｎｇ）は、複雑で、高価につき、遅延の原因となったり、その他の点でも好ましくないことがあるが、それを省略すると捕捉の遅延が大きくなる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
ワイヤレス電話システムは、複数個のワイヤレス・ハンドセットと、ベース・ユニットとを有し、このベース・ユニットはベース送受信機を持っている。各ハンドセットは、ベース送受信機を介して、割当てられたチャンネルにおいてベース・ユニットとワイヤレス・リンクを設定するためにハンドセット送受信機を持っており、この場合ベース送受信機は、与えられたハンドセット送受信機に、搬送周波数のフォワード信号（制御信号、発信信号：ｆｏｒｗａｒｄ ｓｉｇｎａｌ）を送信する。ベース送受信機および各ハンドセット送受信機は独立した発振器で動作するから、各ハンドセット送受信機は、搬送波オフセットのあるこのフォワード信号を受信する。各ハンドセット送受信機は、このフォワード信号の搬送波オフセットを検出しこれを除去するための搬送波追従ループを具えた受信機と；ベース送受信機にリターン信号を送信するための送信機と；搬送波周波数が基準としているベース送受信機のベース発振器とは別個の、ハンドセットの受信機および送信機を駆動するための独立した発振器と、を持っている。このハンドセットの送信機は、プリローテータ（前置回転器；ｐｒｅｒｏｔａｔｏｒ）を有し、このプリローテータは、搬送波追従ループによって検出した搬送波オフセットに従ってリターン信号をプリローテート（事前回転；ｐｒｅｒｏｔａｔｅ）させて、このリターン信号が、実質的に搬送波オフセット無しに、ベース送受信機で受信されるようにする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明において、多重回線ワイヤレス電話システムの各ハンドセットの送受信機における送信機は、このシステムのベース・ユニットに送信された信号を、送受信機の受信機の搬送波追従ループによって確認された搬送波オフセットに従ってプリローテートさせるプリローテータを具えている。これによって、例えばＴＤＭＡ期間（ＴＤＭＡエポック）の各タイムスロットの間ベース・ユニットの受信機が各ハンドセットから受信する信号は、実質的に搬送波オフセット無し（すなわち、ローテーション無し）の状態で受信されて、ベース・ユニットによる同期捕捉がスピード化され、且つベース・ユニットが別々の各ハンドセットの搬送波オフセットを記憶したり追従する必要を無くすることが、できる。この発明の、上記した、および上記以外の詳細と利点については、更に詳しく以下に述べる。
【００１７】
図１には、この発明の一実施例によるＴＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システム１００が示されている。ＴＤＭＡシステム１００は、ベース受信機１１２とベース送信機１１１を有し、電話回線１１５を介して外部電話回線網に結合されているベース・ユニット１１０を持っている。システム１００は、また、Ｎ個のワイヤレス・ハンドセット１２０１、１２０２、・・・・１２０Ｎを持っている。これらの各ハンドセットは、例えばハンドセット１２０１におけるハンドセット送信機１２１とハンドセット受信機１２２のような、送信機ユニットと受信機ユニットとを具えている。
【００１８】
任意の時点に、或る数の（またはゼロの）ハンドセットは動作して、すなわちオフ・フック状態にされる（すなわち、電話呼（テレフォン・コール；ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｃａｌｌ）を設定する過程にある）。すなわちシステム１００は、ベース・ステーションと各ハンドセット１２０i（１≦ｉ≦Ｎ）間に、ワイヤレス回線網すなわちリンクを形成する。或る実施例では、システム１００は、４個のハンドセット１２０1−１２０4を有し、そのすべてのものが同時にアクティブ（活動状態）になっていることができる。また別の実施例では、システム１００は、上記とは異なる数、例えばＮ＝１２、のハンドセットを有し、そのうち、例えば８個までのセットが同時にアクティブすなわち動作状態をとることができる。
【００１９】
各ハンドセット送信機１２１は、変調作用を行ない、変調された信号を送信する。このようなシステムには、ＱＡＭ、ＣＡＰ、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：位相シフト・キーイング）、ＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス振幅変調）、ＶＳＢ（Ｖｅｓｔｉｇｉａｌ Ｓｉｄｅｂａｎｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：残留側波帯変調）、ＦＳＫ（Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：周波数シフト・キーイング）、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重化）およびＤＭＴ（Ｄｉｃｒｅｔｅ Ｍｕｌｔｉｔｏｎｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：個別マルチトーン変調）を含めて種々のディジタル変調フォーマットを採用することができる。
【００２０】
１つの実施例では、この発明は、多数の送受信機を単一のＲＦチャンネルを介してベース・ステーションに接続するＴＤＭＡシステムを有している。特に、システム１００は、次に更に詳しく記載するように、ディジタルＴＤＭＡ形式を使用している。
【００２１】
次に図２を参照すると、この図には、図１のシステム１００とこの発明の一実施例による一例ハンドセット送信機のプリローテータのより詳細を示すブロック図が示されている。図２は、例示の目的で、ベース・ユニット１１０のベース送信機１１１およびベース受信機１１２のプリローテータの詳細と、ハンドセット１２０ 1 のハンドセット送信機１２１とハンドセット受信機１２２を示している。具体的に言えば、ベース・ユニット１１０は、ベース局部発振器２１５を有し、このベース局部発振器２１５は、アップコンバータ２１１とダウンコンバータ２１２の両方を、すなわちフォワード・チャンネルとリターン・チャンネルの両方を駆動する共通の発振器として働く。
【００２２】
このベース・ユニット１１０からハンドセット１２０ 1 に伝送される信号またはデータ・メッセージは、フォワード信号と呼ぶことができ、また、ハンドセット１２０ 1 からベース・ユニット１１０に伝送される信号またはデータ・メッセージはリターン信号と呼ぶことができる。ベース受信機１１２は、また、デローテータ（逆回転器；ｄｅｒｏｔａｔｏｒ）２１６と搬送波追従ループ／数値制御発振器（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：数値制御発振器）２１７を持っている。アップコンバータ２１１はアンテナ２１８を介してＲＦ信号を送信し、一方ダウンコンバータ２２２はアンテナ２１８を介してＲＦ信号を受入れる。
【００２３】
ハンドセット１２０ 1 は、アップコンバータ２２１とダウンコンバータ２２２の両方を駆動するための共通発振器として働くハンドセット局部発振器２２５を具えている。ハンドセット受信機１２２は、また、デローテータ２２６と搬送波追従ループ／数値制御発振器２２７を持っている。アップコンバータ２２１は、アンテナ２２８を介してベース・ユニット１１０にＲＦ信号を送信し、ダウンコンバータ２２２はベース・ユニット２１０からアンテナ２２８を介してＲＦ信号を受信する。この発明の一実施例に従って、ハンドセット送信機１２１は、また、ハンドセット送信機プリローテータ２２９を有し、これはハンドセット受信機搬送波追従ループ／数値制御発振器２２７に結合されていて、そこから搬送波オフセット情報を受取る。自ずと判るように、各ハンドセット１２０２−１２０Nは、プリローテータ２２９のようなハンドセット送信機プリローテータを持った、１２０１と同様に構成されている。
【００２４】
すなわち、ベース・ユニット１１０と任意ハンドセット、例えばハンドセット１２０1、との間のリンクの初期同期捕捉期間中、ベースユニット１１０は、ダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）を介してデータパケットを送信し、これはハンドセット受信機１２２によって自動的に追従される。ベース・ユニット１１０によって送信されたこの信号は、このユニットの局部発振器２１５がハンドセットの局部発振器２２５に対し独立したものであるために、或る搬送波オフセットまたは回転（ローテーション）を持っている。ハンドセット受信機搬送波追従ループ／数値制御発振器２２７はこの搬送波オフセットを検出して、これをデローテータ２２６によってディジタル的に除去する。検出された上記と同じ搬送波オフセットは、また、ベース・ユニット１１０に送り返えすリターン・チャンネル・リンクまたはアップリンクについて逆ローテーションを行なうためにも、使用される。
【００２５】
換言すれば、このリターン・チャンネルは、フォワード・チャンネルから検出されて除去された回転の逆数である回転でプリローテートされる。こうして、ベース受信機１１２は、実質的に回転していない信号をハンドセット送信機１２１から受取り、それで信号の同期捕捉作用がスピード化される。従って、ベース受信機１１２は上記プリローテーションがあるのでより容易にリターン・チャンネルに追従することができ、また周波数誤差はハンドセットで除去されているので、位相誤差を追従するだけでよい。
【００２６】
次に、一旦リンクが設定されていると、ハンドセット送信機１２１は、プリローテータ２２９によって送信された信号をプリローテートし続けて、ベース・ユニット１１０が各個別ハンドセット１２０１−１２０Ｎの搬送波オフセットを記憶し追従する必要を無くする。或る実施例では、プリローテータ２２９は、ハンドセット受信機１２２で用いられる最後（最新）搬送波周波数オフセットに従って、リターン・チャンネルをプリローテートできる数値制御発振器を有する。
【００２７】
こうして、この発明では、例えば１個のハンドセットであるような１台の送受信機は、搬送波オフセットを含む種々のフォワード・チャンネル・パラメータを求め、これらのパラメータを使って、リターン・チャンネル信号を事前補償（プリコンペンセート：ｐｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ）して、リターン・チャンネル受信機の機能と動作を改善する働きをする。
【００２８】
また別の実施例では、ベース送信機１１１もプリローテータを持っている。これは、ハンドセット送信機のプリローテータ２２９を使って得られるような初期リンク同期捕捉のスピード化は行ない得ないが、ハンドセット受信機１２２がベース・ユニット１１０の搬送波オフセットを記憶し追従する必要性を無くする。
【００２９】
この技術分野の専門家にとっては、この発明の原理によって前記のワイヤレス・システムは、ベース・ユニット１１０がセルラー（小グループ組の、；ｃｅｌｌｕｌａｒ）電話回線網中の多数のセル（小グループ、；ｃｅｌｌ）中の１個のサービスをするベース・ステーションとなっているようなセルラー・システムであり得ることが、容易に判るであろう。
【００３０】
上記したようなワイヤレス電話システムのディジタル通信の他に、この発明は、例えば、米国での使用が意図されているグランド・アライアンス（ＧｒａｎｄＡｌｌｉａｎｃｅ）高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）システムに採用されているＶＳＢ変調システムに対すると同様に、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＣＡＰおよびＱＡＭシステムにも適用することができる。この技術分野の専門家であれば、上記に説明した送信機の変調システムを所望の変調形式に使用するために要する設計の変更は判るであろうし、また例示した諸要素をこの所望の変調形式で動作するように構成する方法も理解できよう。
【００３１】
この発明をＴＤＭＡシステムで実施するのみならず、これとは別の実施例として、この発明は、例えばＦＤＭＡ、ＣＤＭ／ＣＤＭＡのような別のシステムに、およびそれら形式（スキム）の組合せに、全２重化方式および半２重化方式の両方で、応用することもできる。例えば、図３を参照すると、この図には、この発明の上記とは別の実施例による、ＦＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システム３００のブロック図が示されている。異なる複数のＲＦチャンネルが使用されるときは、同一の発振器が使用されるとは限らない。
【００３２】
しかし、もしＦＤＭＡシステム３００におけるように、フォワード・チャンネルとリターン・チャンネルの両発振器（シンセサイザ）が、ベースおよびハンドセットの両方における共通の基準発振器（発振器３１５、３２５）にロックされている場合には、その周波数誤差はシンセサイザ比の関数である。この場合、全２重化動作も可能である。そのようなシステムでは、搬送周波数のずれ（デビエーション）を消去（キャンセル）するのに１個の受信機だけしか必要とせず、従って、この発明をそのようなＦＤＭＡシステムに実施するには、この技術分野の専門家には判るように、搬送周波数のずれは除去されるので、１方のリンクは先ずチャンネルを獲得し、他方のリンク指示を迅速にロックするようになる。
【００３３】
この技術分野の専門家にとっては、この発明を例えばＣＤＭ／ＣＤＭＡのような上記とは別のシステムに適用する方法も判るであろう。例えば、ＣＤＭ／ＣＤＭＡシステムでは、両方のチャンネルが同一帯域内で同時に動作することができるから、全２重化動作をすることができる。従って、ＣＤＭ／ＣＤＭＡシステムにこの発明を実施するとき、一方のリンク（例えば、ベースからハンドセットへのリンク）は、他方のリンクよりも先にロックすることが好ましい。一旦、このベースからハンドセットへのリンクが設定されると、搬送波オフセットを確認して、これをリターン・リンクで使用する。プリローテータを使用することによって、システムの複雑さをベースと諸ハンドセットとの両方に、より一様に配分することができる。
【００３４】
この発明の性質を明らかにするためにこの明細書中で説明しかつ例示して来た諸部分の細部、材料および構成を、特許請求の範囲に記載したこの発明の原理および範囲を外れることなく、当該技術分野の専門家が改変できるであろうことは自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例によるスペクトル拡散ＴＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システムのブロック図である。
【図２】この発明の一実施例による、図１のシステムとハンドセット送信機のプリローテータの詳細を示すブロック図である。
【図３】この発明のまた別の実施例による、ＦＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システムのブロック図である。
【符号の説明】
１００ ＴＤＭＡ多重ワイヤレス電話システム
１１０ ベース・ユニット
１１１ ベース送信機
１１２ ベース受信機
１１５ 電話回線
１２０１−１２０ N ハンドセット
１２１ ハンドセット送信機
１２２ ハンドセット受信機
２１１；２２１ アップコンバータ
２１２；２２２ ダウンコンバータ
２１５ ベース・ユニットの局部発振器
２１８；２２８ アンテナ
２２５ ハンドセットの局部発振器
２１７ ベース受信機の搬送波追従ループ／数値制御発振器（ＮＣＯ）
２２７ ハンドセット受信機の搬送波追従ループ／数値制御発振器
２１６ デローテータ
２２６ デローテータ
２２９ ハンドセット送信機のプリローテータ
３００ ＦＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システム
３１５；３２５ 基準発振器
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタル信号処理システムに、特に、それぞれ独立した発振器を持った送受信機（トランシーバ：ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）相互間の通信に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
送信機から受信機へのディジタル・データの伝送には、そのデータを送信機によって送信しかつ受信機によって具合よく復元することができるように、種々のディジタル信号処理技術を必要とする。ディジタル・ワイヤレス（無線）電話システムでは、ワイヤレス電話ハンドセット・ユニットが、ディジタル・ラジオ（無線）信号を通じて、通常は標準的な電話線を介して外部電話回線網に接続されているベース・ユニットと、通信をする。この方式では、使用者（ユーザ）は、このベース・ユニットと電話回線網とを通して、他の使用者と、ワイヤレス・ハンドセットを使って、電話呼（テレホンコール，ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｃａｌｌ）を設定して通話または通信を行うことができる。
【０００３】
多重回線（マルチ・ライン）ワイヤレス電話システムは、例えば多数の電話使用者との間のビジネスという様な、種々の応用面で使用されている。その様なシステムは、同時に最高Ｎ個のハンドセットと、通常、スペクトル拡散（スプレッド・スペクトラム，ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）、時分割多重アクセス（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）という様な、ディジタル通信形態で通信するハンドセットを使用する。スペクトル拡散システムでは、利用可能な帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ）は、いわゆるシャノンの定理に従って動作ゲイン（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｇａｉｎ）を考慮して調整される。スペクトル拡散システムの利点は、低電力（ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ）スペクトル密度、改善された狭帯域干渉（妨害）排除機能（ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）、（コード選択による）組込み選択アドレス機能（ｂｕｌｔ−ｉｎ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）、および固有のチャネル多重アクセス機能などである。スペクトル拡散システムは、直接拡散（ダイレクト・シーケンシング；ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ：ＤＳ）、周波数ホッピング（Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ：ＦＨ）、チャープ・システム（ｃｈｉｒｐ ｓｙｓｔｅｍ）、およびハイブリッドＤＳ／ＦＨシステムを使用する。
【０００４】
ＴＤＭＡシステムでは、１つのＲＦチャンネルが用いられ、各ハンドセットは、完全な１つの（フル）ＴＤＭＡサイクル（周期）またはエポック（期間、ｅｐｏｃｈ）内の指定されたタイム・スライスまたはタイム・スロットの期間に、非オーディオ・データ・パケットのみならずオーディオ・データ・パケットを送信しまた受信する。これ以外の通信形態としては、周波数分割多元アクセス（Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）、コード分割多重化／多元アクセス（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ，ＣＤＭ／ＣＤＭＡ）、およびこれら形態の全２重化または半２重化方式などの複数の組合せがある。種々の変調形態、例えば、無搬送波振幅／位相（Ｃａｒｒｉｅｒｌｅｓｓ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ／Ｐｈａｓｅ ＣＡＰ）変調や直交振幅変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＱＡＭ）が使用される。
【０００５】
このようなディジタル・データは、屡々、２進ビット・データの変調された信号として、ＲＦチャネルのような伝送媒体を通して、伝送される。（ディジタル通信によく使用される他の伝送媒体には、非対称ディジタル加入者回線（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｏｏｐ：ＡＤＳＬ）技術を用いた対線システム（ツイステッド・ペア・システム，ｔｗｉｓｔｅｄ−ｐａｉｒ ｓｙｓｔｅｍ）またはケーブル・モデム・システムがある）。このディジタル・データは、屡々、伝送されるデータが、受信機による原データの再構成可能な形式のシンボルを形成するような、複素ディジタル・データ形式に変調され、伝送される。複素ディジタル・データは、通常は、実数（リアル、同相、または“Ｉ”）データと、虚数（イマジナリ、直交、または“Ｑ”）データ（Ｉ、Ｑの対）より成る。
【０００６】
Ｉ、Ｑ対の各シンボルは、マルチ・ビット数であり、１象限というような或る判定域にマップされた、座標系（コンステレーション：ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）中の位置を表わしている。各シンボルは、ルックアップ・テーブル（例えば、ＲＯＭ）を使用して、４象限の格子状座標系中の所定の座標点に、マップすなわち割当てられている。所定数のシンボルは、コード化形式（エンコーディング・スキム）に応じて、各象限中の割当てられた部分を占める。与えられたコード化形式のビット／シンボルの数に従って、座標系の各象限は直交Ｉ、Ｑ軸に対して規定された座標点に或る数のシンボルを含む。例えば、ＱＰＳＫコード化形式では、各サンプルは、各象限に１つずつ計４つの位相位置のうちの１つを有し、各シンボル対は２ビット・データを表わしている。
【０００７】
与えられた入力データ値を複素データ・システムで伝送するためには、この伝送しようとする入力データ値は、実数軸Ｉと虚数軸Ｑを有する複素座標系中の対応する座標点のシンボル対に、または１対の座標Ｉ、Ｑに、マップ（ｍａｐ）される。原データ値を表わしているこれらのＩ、Ｑシンボルは、次にデータ・パケットの一部として、変調されたチャンネルによって送信される。受信機は、このＩ、Ｑ対を復元して、それらから座標系上の位置を求め、次に逆マッピング処理（リバース・マッピング：ｒｅｖｅｒｓｅ−ｍａｐｐｉｎｇ）をして、原入力データ値またはそれに近い近似値を生成することができる。
【０００８】
スペクトル拡散システムでは、シンボルに擬似乱数（Ｐｓｕｅｄｏ−ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ：ＰＮ）の２進列（バイナリ・ストリング）を乗算して取出したサブ・シンボルすなわちチップ（ｃｈｉｐ）の列（ストリング）によって、各シンボルが伝送される。この様なシステムは、シンボル・レートといわゆる拡散係数（スプレッド・ファクタ：原シンボル・レートを拡大（エクスパンド）するときに用いる係数）の積に関係するチップ・レートを特徴としている。スペクトル拡散システムは、また、一般的に言って、複素形式をとるものでも、そうでないものでも、任意のディジタル・データの伝送に使用することができる。
【０００９】
上記のように、ディジタル・データの伝送には、データを送信機によって送信しかつ受信機によって良好に復元できるように、種々のディジタル信号処理技術が必要となる。例えば、先ず通信リンクを設定し、それによって２台の送受信機を相互にロックし、同期をとり、その他のシステム・パラメータなどを、設定しなければならない。スペクトル拡散ディジタル・ワイヤレス電話システムにおけるデータ伝送系の受信機側では、送信されたＲＦ信号からデータを復元するために、種々の機能を用いる。それらの機能は、シンボル同期化のためのタイミングの復元、搬送波の回復（リカバリイ，周波数復調）、等化（イコライゼーション）および利得制御などを含むものである。
【００１０】
受信機は、各リンクごとに、シンボルのタイミング復元機能（Ｓｙｍｂｏｌ Ｔｉｍｉｎｇ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：ＳＴＲ）、自動利得制御機能（ＡＧＣ）、搬送波追従ループ（キャリヤ・トラッキング・ループＣａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｌｏｏｐ：ＣＴＬ）、および等化器ループを持っている。タイミングの復元機能は、受信機のクロック（タイムベース）を送信機のクロックに同期化させるプロセスである。このタイミング復元によって、受信された信号を最適の時点でサンプリングすることが可能となり、受信したシンボル値の判断制御処理（デシジョン・ディレクテッド・プロセッシング：ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）に付帯するスライシング誤差（ｓｌｉｃｉｎｇｅｒｒｏｒ）の発生機会を低減することができる。或る受信機では、受信した信号は送信機のシンボル・レートよりも高い（倍数の、マルチチュード、ｍｕｌｔｉｔｕｄｅ）レートでサンプリングされる。例えば、或る受信機は、送信機のシンボル・レートの２倍のレートで、受信信号をサンプリングする。如何なる場合でも、受信機のサンプリング・クロックは送信機のシンボル・クロックに同期していなければならない。
【００１１】
等化（イコライゼーション）は、受信信号に対する伝送チャンネルの妨害作用を補償する処理である。より詳しくは、等化は、伝送チャンネルの妨害（トランスミッション・チャンネル・ディスターバンス）に起因するシンボル相互間の干渉（Ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＩＳＩ）を除去することである。シンボル相互間の干渉は、与えられたシンボルの値を、それよりも前位のおよび後続するシンボルの値によって歪ませてしまう。搬送波の回復（リカバリイ）は、受信したＲＦ信号を、それよりも低い中間通過帯域の周波数に周波数シフトした後で、変調ベースバンド情報の再生が可能となるように、ベースバンドに周波数シフトする処理である。これらの、およびそれに関連する諸機能、および関連する変調形式とシステムは、エドワード・エー・リー（Ｅｄｗａｒｄ Ａ．Ｌｅｅ）氏およびデービッド・ジー・メッサーシュミット（ＤａｖｉｄＧ．Ｍｅｓｓｅｒｓｃｈｍｉｔｔ）氏による「ディジタル通信（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）第２版」１９９４年ボストン、クリュワー・アカデミック出版社（Ｂｏｓｔｏｎ：Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）発行、に詳細に記載されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
各送信機は、その周波数が同一であっても、各々独立した発振器によって動作するので、一方の送受信機によって送信された信号は、通常は、スピンニング座標系（スピンニング・コンステレーション，ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）を持って、すなわち搬送波周波数のオフセット（ｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆｆｓｅｔ）を有する形態で受信され、このオフセットは搬送波追従ループによって検出されアカウント（ａｃｃｏｕｎｔ）される。すなわち、一方の送受信機が、その局部発振器に従って或る所定搬送波周波数で送信すると、受信側送受信機の搬送波追従ループはこれを低い通過帯域の周波数に変換して、残留搬送波周波数オフセット（レジジュアル・キャリヤ・オフセット；ｒｅｓｉｄｕａｌ ｃａｒｒｉｅｒ ｏｆｆｓｅｔ）をディジタル的に除去する。その後でこの受信側送受信機は、この送信された信号中に含まれている（エンベッデッド：ｅｍｂｅｄｄｅｄ）データ・ストリームを再生することができる。もち論、第２の送受信機が第１の送受信機に向けてデータを送信し返すときは、第１の送受信機もまた、残留搬送波周波数オフセットを除去するために、搬送波追従ループを使用しなければならない。
【００１３】
リンクを設定するための初期ロッキングの期間中、このプロセスは、両エンドで、ロックされたリンク（ｌｏｃｋｅｄ ｌｉｎｋ）の同期捕捉（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）を遅らすことができる。リンクが初期設定された後、両送受信機が一旦これらの搬送波オフセット（搬送周波数オフセット；キャリヤ・オフセット；ｃａｒｒｉｅｒ ｏｆｆｓｅｔ）を知ると、各送受信機側では検出された最後の（ｌａｓｔ：最新の）搬送波オフセットを使用して、上記の同期捕捉を開始することができる。しかし、この初期リンク処理は、それぞれ独立した発振器を有する各送受信機のために遅延させられることがある。
【００１４】
更に、ベース・ユニットと、それぞれ独立した発振器を持った送受信機を有する複数個のハンドセットと、を用いる例えばＴＤＭＡシステムのような、多重回線ワイヤレス電話システムでは、初期リンクが設定された後でも、別々の各ハンドセットに対して、そのスロットが生じたときに、正しい搬送波オフセットを再決定させる必要性を無くすように、そしてそれらハンドセットの同期捕捉に遅れを生じさせることが無いようにするために、ベース・ユニットは、複数リンクの各々について搬送波オフセットを記憶し追従し続けなければならない。この記憶と追従（トラッキング：ｔｒａｃｋｉｎｇ）は、複雑で、高価につき、遅延の原因となったり、その他の点でも好ましくないことがあるが、それを省略すると捕捉の遅延が大きくなる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
ワイヤレス電話システムは、複数個のワイヤレス・ハンドセットと、ベース・ユニットとを有し、このベース・ユニットはベース送受信機を持っている。各ハンドセットは、ベース送受信機を介して、割当てられたチャンネルにおいてベース・ユニットとワイヤレス・リンクを設定するためにハンドセット送受信機を持っており、この場合ベース送受信機は、与えられたハンドセット送受信機に、搬送周波数のフォワード信号（制御信号、発信信号：ｆｏｒｗａｒｄ ｓｉｇｎａｌ）を送信する。ベース送受信機および各ハンドセット送受信機は独立した発振器で動作するから、各ハンドセット送受信機は、搬送波オフセットのあるこのフォワード信号を受信する。各ハンドセット送受信機は、このフォワード信号の搬送波オフセットを検出しこれを除去するための搬送波追従ループを具えた受信機と；ベース送受信機にリターン信号を送信するための送信機と；搬送波周波数が基準としているベース送受信機のベース発振器とは別個の、ハンドセットの受信機および送信機を駆動するための独立した発振器と、を持っている。このハンドセットの送信機は、プリローテータ（前置回転器；ｐｒｅｒｏｔａｔｏｒ）を有し、このプリローテータは、搬送波追従ループによって検出した搬送波オフセットに従ってリターン信号をプリローテート（事前回転；ｐｒｅｒｏｔａｔｅ）させて、このリターン信号が、実質的に搬送波オフセット無しに、ベース送受信機で受信されるようにする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明において、多重回線ワイヤレス電話システムの各ハンドセットの送受信機における送信機は、このシステムのベース・ユニットに送信された信号を、送受信機の受信機の搬送波追従ループによって確認された搬送波オフセットに従ってプリローテートさせるプリローテータを具えている。これによって、例えばＴＤＭＡ期間（ＴＤＭＡエポック）の各タイムスロットの間ベース・ユニットの受信機が各ハンドセットから受信する信号は、実質的に搬送波オフセット無し（すなわち、ローテーション無し）の状態で受信されて、ベース・ユニットによる同期捕捉がスピード化され、且つベース・ユニットが別々の各ハンドセットの搬送波オフセットを記憶したり追従する必要を無くすることが、できる。この発明の、上記した、および上記以外の詳細と利点については、更に詳しく以下に述べる。
【００１７】
図１には、この発明の一実施例によるＴＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システム１００が示されている。ＴＤＭＡシステム１００は、ベース受信機１１２とベース送信機１１１を有し、電話回線１１５を介して外部電話回線網に結合されているベース・ユニット１１０を持っている。システム１００は、また、Ｎ個のワイヤレス・ハンドセット１２０１、１２０２、・・・・１２０Ｎを持っている。これらの各ハンドセットは、例えばハンドセット１２０１におけるハンドセット送信機１２１とハンドセット受信機１２２のような、送信機ユニットと受信機ユニットとを具えている。
【００１８】
任意の時点に、或る数の（またはゼロの）ハンドセットは動作して、すなわちオフ・フック状態にされる（すなわち、電話呼（テレフォン・コール；ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｃａｌｌ）を設定する過程にある）。すなわちシステム１００は、ベース・ステーションと各ハンドセット１２０i（１≦ｉ≦Ｎ）間に、ワイヤレス回線網すなわちリンクを形成する。或る実施例では、システム１００は、４個のハンドセット１２０1−１２０4を有し、そのすべてのものが同時にアクティブ（活動状態）になっていることができる。また別の実施例では、システム１００は、上記とは異なる数、例えばＮ＝１２、のハンドセットを有し、そのうち、例えば８個までのセットが同時にアクティブすなわち動作状態をとることができる。
【００１９】
各ハンドセット送信機１２１は、変調作用を行ない、変調された信号を送信する。このようなシステムには、ＱＡＭ、ＣＡＰ、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：位相シフト・キーイング）、ＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス振幅変調）、ＶＳＢ（Ｖｅｓｔｉｇｉａｌ Ｓｉｄｅｂａｎｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：残留側波帯変調）、ＦＳＫ（Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：周波数シフト・キーイング）、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重化）およびＤＭＴ（Ｄｉｃｒｅｔｅ Ｍｕｌｔｉｔｏｎｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：個別マルチトーン変調）を含めて種々のディジタル変調フォーマットを採用することができる。
【００２０】
１つの実施例では、この発明は、多数の送受信機を単一のＲＦチャンネルを介してベース・ステーションに接続するＴＤＭＡシステムを有している。特に、システム１００は、次に更に詳しく記載するように、ディジタルＴＤＭＡ形式を使用している。
【００２１】
次に図２を参照すると、この図には、図１のシステム１００とこの発明の一実施例による一例ハンドセット送信機のプリローテータのより詳細を示すブロック図が示されている。図２は、例示の目的で、ベース・ユニット１１０のベース送信機１１１およびベース受信機１１２のプリローテータの詳細と、ハンドセット１２０ 1 のハンドセット送信機１２１とハンドセット受信機１２２を示している。具体的に言えば、ベース・ユニット１１０は、ベース局部発振器２１５を有し、このベース局部発振器２１５は、アップコンバータ２１１とダウンコンバータ２１２の両方を、すなわちフォワード・チャンネルとリターン・チャンネルの両方を駆動する共通の発振器として働く。
【００２２】
このベース・ユニット１１０からハンドセット１２０ 1 に伝送される信号またはデータ・メッセージは、フォワード信号と呼ぶことができ、また、ハンドセット１２０ 1 からベース・ユニット１１０に伝送される信号またはデータ・メッセージはリターン信号と呼ぶことができる。ベース受信機１１２は、また、デローテータ（逆回転器；ｄｅｒｏｔａｔｏｒ）２１６と搬送波追従ループ／数値制御発振器（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：数値制御発振器）２１７を持っている。アップコンバータ２１１はアンテナ２１８を介してＲＦ信号を送信し、一方ダウンコンバータ２２２はアンテナ２１８を介してＲＦ信号を受入れる。
【００２３】
ハンドセット１２０ 1 は、アップコンバータ２２１とダウンコンバータ２２２の両方を駆動するための共通発振器として働くハンドセット局部発振器２２５を具えている。ハンドセット受信機１２２は、また、デローテータ２２６と搬送波追従ループ／数値制御発振器２２７を持っている。アップコンバータ２２１は、アンテナ２２８を介してベース・ユニット１１０にＲＦ信号を送信し、ダウンコンバータ２２２はベース・ユニット２１０からアンテナ２２８を介してＲＦ信号を受信する。この発明の一実施例に従って、ハンドセット送信機１２１は、また、ハンドセット送信機プリローテータ２２９を有し、これはハンドセット受信機搬送波追従ループ／数値制御発振器２２７に結合されていて、そこから搬送波オフセット情報を受取る。自ずと判るように、各ハンドセット１２０２−１２０Nは、プリローテータ２２９のようなハンドセット送信機プリローテータを持った、１２０１と同様に構成されている。
【００２４】
すなわち、ベース・ユニット１１０と任意ハンドセット、例えばハンドセット１２０1、との間のリンクの初期同期捕捉期間中、ベースユニット１１０は、ダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）を介してデータパケットを送信し、これはハンドセット受信機１２２によって自動的に追従される。ベース・ユニット１１０によって送信されたこの信号は、このユニットの局部発振器２１５がハンドセットの局部発振器２２５に対し独立したものであるために、或る搬送波オフセットまたは回転（ローテーション）を持っている。ハンドセット受信機搬送波追従ループ／数値制御発振器２２７はこの搬送波オフセットを検出して、これをデローテータ２２６によってディジタル的に除去する。検出された上記と同じ搬送波オフセットは、また、ベース・ユニット１１０に送り返えすリターン・チャンネル・リンクまたはアップリンクについて逆ローテーションを行なうためにも、使用される。
【００２５】
換言すれば、このリターン・チャンネルは、フォワード・チャンネルから検出されて除去された回転の逆数である回転でプリローテートされる。こうして、ベース受信機１１２は、実質的に回転していない信号をハンドセット送信機１２１から受取り、それで信号の同期捕捉作用がスピード化される。従って、ベース受信機１１２は上記プリローテーションがあるのでより容易にリターン・チャンネルに追従することができ、また周波数誤差はハンドセットで除去されているので、位相誤差を追従するだけでよい。
【００２６】
次に、一旦リンクが設定されていると、ハンドセット送信機１２１は、プリローテータ２２９によって送信された信号をプリローテートし続けて、ベース・ユニット１１０が各個別ハンドセット１２０１−１２０Ｎの搬送波オフセットを記憶し追従する必要を無くする。或る実施例では、プリローテータ２２９は、ハンドセット受信機１２２で用いられる最後（最新）搬送波周波数オフセットに従って、リターン・チャンネルをプリローテートできる数値制御発振器を有する。
【００２７】
こうして、この発明では、例えば１個のハンドセットであるような１台の送受信機は、搬送波オフセットを含む種々のフォワード・チャンネル・パラメータを求め、これらのパラメータを使って、リターン・チャンネル信号を事前補償（プリコンペンセート：ｐｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ）して、リターン・チャンネル受信機の機能と動作を改善する働きをする。
【００２８】
また別の実施例では、ベース送信機１１１もプリローテータを持っている。これは、ハンドセット送信機のプリローテータ２２９を使って得られるような初期リンク同期捕捉のスピード化は行ない得ないが、ハンドセット受信機１２２がベース・ユニット１１０の搬送波オフセットを記憶し追従する必要性を無くする。
【００２９】
この技術分野の専門家にとっては、この発明の原理によって前記のワイヤレス・システムは、ベース・ユニット１１０がセルラー（小グループ組の、；ｃｅｌｌｕｌａｒ）電話回線網中の多数のセル（小グループ、；ｃｅｌｌ）中の１個のサービスをするベース・ステーションとなっているようなセルラー・システムであり得ることが、容易に判るであろう。
【００３０】
上記したようなワイヤレス電話システムのディジタル通信の他に、この発明は、例えば、米国での使用が意図されているグランド・アライアンス（ＧｒａｎｄＡｌｌｉａｎｃｅ）高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）システムに採用されているＶＳＢ変調システムに対すると同様に、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＣＡＰおよびＱＡＭシステムにも適用することができる。この技術分野の専門家であれば、上記に説明した送信機の変調システムを所望の変調形式に使用するために要する設計の変更は判るであろうし、また例示した諸要素をこの所望の変調形式で動作するように構成する方法も理解できよう。
【００３１】
この発明をＴＤＭＡシステムで実施するのみならず、これとは別の実施例として、この発明は、例えばＦＤＭＡ、ＣＤＭ／ＣＤＭＡのような別のシステムに、およびそれら形式（スキム）の組合せに、全２重化方式および半２重化方式の両方で、応用することもできる。例えば、図３を参照すると、この図には、この発明の上記とは別の実施例による、ＦＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システム３００のブロック図が示されている。異なる複数のＲＦチャンネルが使用されるときは、同一の発振器が使用されるとは限らない。
【００３２】
しかし、もしＦＤＭＡシステム３００におけるように、フォワード・チャンネルとリターン・チャンネルの両発振器（シンセサイザ）が、ベースおよびハンドセットの両方における共通の基準発振器（発振器３１５、３２５）にロックされている場合には、その周波数誤差はシンセサイザ比の関数である。この場合、全２重化動作も可能である。そのようなシステムでは、搬送周波数のずれ（デビエーション）を消去（キャンセル）するのに１個の受信機だけしか必要とせず、従って、この発明をそのようなＦＤＭＡシステムに実施するには、この技術分野の専門家には判るように、搬送周波数のずれは除去されるので、１方のリンクは先ずチャンネルを獲得し、他方のリンク指示を迅速にロックするようになる。
【００３３】
この技術分野の専門家にとっては、この発明を例えばＣＤＭ／ＣＤＭＡのような上記とは別のシステムに適用する方法も判るであろう。例えば、ＣＤＭ／ＣＤＭＡシステムでは、両方のチャンネルが同一帯域内で同時に動作することができるから、全２重化動作をすることができる。従って、ＣＤＭ／ＣＤＭＡシステムにこの発明を実施するとき、一方のリンク（例えば、ベースからハンドセットへのリンク）は、他方のリンクよりも先にロックすることが好ましい。一旦、このベースからハンドセットへのリンクが設定されると、搬送波オフセットを確認して、これをリターン・リンクで使用する。プリローテータを使用することによって、システムの複雑さをベースと諸ハンドセットとの両方に、より一様に配分することができる。
【００３４】
この発明の性質を明らかにするためにこの明細書中で説明しかつ例示して来た諸部分の細部、材料および構成を、特許請求の範囲に記載したこの発明の原理および範囲を外れることなく、当該技術分野の専門家が改変できるであろうことは自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例によるスペクトル拡散ＴＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システムのブロック図である。
【図２】この発明の一実施例による、図１のシステムとハンドセット送信機のプリローテータの詳細を示すブロック図である。
【図３】この発明のまた別の実施例による、ＦＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システムのブロック図である。
【符号の説明】
１００ ＴＤＭＡ多重ワイヤレス電話システム
１１０ ベース・ユニット
１１１ ベース送信機
１１２ ベース受信機
１１５ 電話回線
１２０１−１２０ N ハンドセット
１２１ ハンドセット送信機
１２２ ハンドセット受信機
２１１；２２１ アップコンバータ
２１２；２２２ ダウンコンバータ
２１５ ベース・ユニットの局部発振器
２１８；２２８ アンテナ
２２５ ハンドセットの局部発振器
２１７ ベース受信機の搬送波追従ループ／数値制御発振器（ＮＣＯ）
２２７ ハンドセット受信機の搬送波追従ループ／数値制御発振器
２１６ デローテータ
２２６ デローテータ
２２９ ハンドセット送信機のプリローテータ
３００ ＦＤＭＡ多重回線ワイヤレス電話システム
３１５；３２５ 基準発振器
Claims (2)
- 第２の送受信機からのフォワード信号を受信する、第２の送受信機と通信するための送受信機であって、
前記フォワード信号から搬送波オフセットを検出し除去するための搬送波追従ループを有する受信機と、
前記第２の送受信機に対してリターン信号を送信する送信機と、
搬送波周波数の基準となる前記第２の送受信機における第２の発振器とは別の、受信機および送信機を駆動する発振器と、
を備え、
前記送信機は、前記搬送波追従ループで検出した搬送波オフセットに従って、前記第２の送受信機が実質的に搬送波オフセットの無いリターン信号を受信できるように前記リターン信号をベースバンドでプリローテートするプリローテータを備える、前記送受信機。 - 搬送波追従ループを有する受信機と送信機と該受信機および送信機に結合された発振器とを備える送受信機が、所定の搬送波周波数のフォワード信号を該送受信機に送信する第２の送受信機と通信する方法であって、
前記搬送波周波数の基準となる、第２の送受信機における第２発振器とは別の前記発振器によって、前記受信機と送信機を駆動するステップと、
前記受信機により前記フォワード信号を受信し、該フォワード信号から、前記受信機の搬送波追従ループを用いて、搬送波オフセットを検出および除去するステップと、
前記搬送波追従ループで検出した搬送波オフセットに従って、第２の送受信機が実質的に搬送波オフセットの無いリターン信号を受信できるように前記送信機のプリローテータにより該リターン信号をベースバンドでプリローテートするステップと、
前記プリローテートされたリターン信号を第２の送受信機に送信するステップと、
を備える、前記通信方法。
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