JPH04302546A - マイクロセル通信局、マイクロセル通信局における無線信号処理の方法、マイクロセルラ通信システム、およびセルラ通信基地局 - Google Patents

マイクロセル通信局、マイクロセル通信局における無線信号処理の方法、マイクロセルラ通信システム、およびセルラ通信基地局

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JPH04302546A
JPH04302546A JP3321442A JP32144291A JPH04302546A JP H04302546 A JPH04302546 A JP H04302546A JP 3321442 A JP3321442 A JP 3321442A JP 32144291 A JP32144291 A JP 32144291A JP H04302546 A JPH04302546 A JP H04302546A
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ゴードン アレクサンダー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロセルラ通信シ
ステムに関し、特に、無線送受信マイクロセルラ基地に
おいて空間ダイバシティを用いて無線信号を処理する技
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高容量のセルラ移動無線電話システムに
おいては、複数の基地局（セル基地とも称する）が配置
され、各セル基地がセルと称するそれぞれの地理的範囲
を扱うようになっている。一般に、そのような各セル基
地は、無線送信器／受信機を備えて、電話交換局の地域
的または全国的なネットワークの一部である移動電話交
換局（ＭＴＳＯ＝ｍｏｂｉｌ　ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ　ｓ
ｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｏｆｆｉｃｅ）に線で直接接続され
る。このようなセル基地の一例が、ニューヨーク州ニュ
ーヨークの米電話電信会社（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｔｅｌ
ｅｐｈｏｎｅ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ　Ｃｏｍｐ
ａｎｙ）から市販されている一群のＡＵＴＯＰＬＥＸ（
登録商標）セルラ通信システムに使用されている。セル
ラ顧客基地が増加する結果、より多くの無線チャネルに
対する要求が増したことにより、セルラ電話サービス提
供者は、ある地理的範囲内においてさらに多くの加入者
局をサービスするためにネットワークを拡張する必要が
ある。
【０００３】前記の要求に合う解決策がいろいろ提案さ
れたが、マイクロセル基地を移動型または携帯型の加入
者局の所在地に地理的に非常に近くに置き、主セル基地
とそれに関連するマイクロセル基地とを相互接続する同
軸通信線、マイクロ波リンクまたは光ファイバ・ケーブ
ル網を介して主セル基地とその遠隔マイクロセル基地と
の間で信号を伝えるというものである。このような解決
策は、その目的に対し満足に作用はするが、信号の質に
関するレイリー・フェージングの影響は、マイクロセル
の規模では通常の大きいセル領域より悪くなる。さらに
、移動局が比較的小さなマイクロセル領域内で移動する
と、建物または地形による障害およびその他の無線信号
伝播障害がもとで移動局とマイクロセル局との間の伝送
信号の質の低下が起こり、進行中の呼が止まることがし
ばしばある。前記問題を克服し解決するために、セル基
地のレベルでの空間ダイバーシティ方式が提案された。 しかし、そのような周知の方式では、一般に、セル基地
だけでなく移動ユニットにも相当の複雑さと費用が加算
される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、マイクロセル
のレベルで空間ダイバシティを用いて無線信号を処理す
るための、安価で比較的容易に実現可能な信頼性のある
方式が必要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の必要性は、本発明
の実施例によって実現される。本発明の実施例では、受
信空間ダイバシティを示すマイクロセル通信局が、所定
の範囲の無線周波数の無線信号をそれぞれ受信する第１
および第２アンテナ；第２アンテナで受信された信号の
周波数範囲を転換するために第２アンテナに連結された
周波数変換手段；第１アンテナおよび周波数変換手段に
連結され、２つの異なる周波数帯域にあり結合された信
号を生成する結合手段；および前記の結合手段に連結さ
れ前記の結合された信号によって変調された搬送信号を
生成する手段；を備えている。
【０００６】別の実施例によれば、マイクロセル通信局
において無線信号を処理する方法は、次のステップから
なる。即ち、第１周波数範囲内でそれぞれの周波数を有
する第１および第２無線信号をマイクロセル局で受信す
るステップ；第２周波数範囲内の周波数を有する第３の
無線信号を生成するために、受信した第２無線信号の周
波数範囲を転換するステップ；第１および第２周波数範
囲にある周波数を有する結合された信号を生成するため
に、第１および第３の無線信号を結合するステップ；お
よび結合された信号を搬送信号で変調するステップから
なる。
【０００７】好ましい実施例によれば、受信空間ダイバ
シティを示すマイクロセル移動無線通信局は、次のもの
からなる。即ち、無線周波数の第１範囲にある無線信号
を受信する第１アンテナ；無線周波数の第１範囲にある
無線信号を受信する第２アンテナ；第２アンテナに連結
され、第２アンテナで受信された信号の周波数範囲を下
げる周波数変換手段；第１アンテナおよび周波数変換手
段に連結され、２つの異なる周波数帯域にあり結合され
た信号を生成する結合手段；および結合された信号によ
って変調された光波長搬送信号を生成するための、結合
手段に連結されたレーザ送信器からなる。
【０００８】さらに付け加えた実施例によれば、マイク
ロセルラ通信システムは、次のものからなる。即ち、無
線周波数の第１範囲にある無線信号を受信する第１アン
テナ；無線周波数の第１範囲にある無線信号を受信する
ダイバーシティ・アンテナ；ダイバーシティ・アンテナ
に連結されて、ダイバーシティ・アンテナで受信された
信号の周波数範囲を下げる周波数下方変換手段；第１ア
ンテナおよび周波数変換手段に連結されて、２つの異な
る周波数帯域にある結合された信号を生成する結合手段
；結合手段に連結されて、結合された信号によって変調
された光波長搬送信号を生成するレーザ送信器；および
レーザ送信器に連結され、光搬送信号を離れたセルラ基
地局に送る光伝送路からなる。
【０００９】
【実施例】図１において、本発明の実施例によるマイク
ロセルラ通信システムは、主セル領域１０１との間で信
号を送受信するだけでなく、マイクロセル領域１０２お
よび１０３などのさらに小さい種々の地理的範囲、即ち
地域との通信も行うように構成された主基地局１００を
備えている。主基地局１００は、例えば地域共用型の移
動電話交換局（ＭＴＳＯ）などの電話交換局１０５に通
信リンク１０４を介して連結される。一方、電話交換局
１０５は、別の通信リンク１０６を介して公衆電話網へ
と接続される。マイクロセル領域１０２には、マイクロ
セル局１０７が置かれ、このマイクロセル局１０７は、
双方向伝送路１０８によって主基地局と通信を行うと共
に、移動局１０９のようにマイクロセル領域内に位置す
る複数の加入者局との間で無線信号を送受信するように
設計されている。同様に、マイクロセル領域１０３にも
、別の双方向伝送路１１２によって主基地局１００と通
信を行うと共に、複数の加入者の移動局１１１との間で
無線信号を送受信するように構成されたマイクロセル局
１１０が含まれる。
【００１０】主基地局１００とセル領域１０１内の移動
局との間に双方向の通信リンクを確立するために、主基
地局１００は、そのような移動局と信号をやり取りする
ように構成されたアンテナ１１３を少なくとも１つは備
えている。あるいは、主基地局１００は、アンテナ１１
３の代わりに、２つのアンテナ（図示せず）、即ち、送
信用アンテナとして設計されたもの、および受信用アン
テナとして設計されたものを備えていることもある。同
様に、各マイクロセル局１０７および１１０は、少なく
とも１つの無線周波アンテナ１１４および１１５をそれ
ぞれ備えている。アンテナ１１４は、マイクロセ局１０
７とそれに関連するマイクロセル領域１０２内で扱われ
るべき移動局１０９との間で双方向無線リンクを確立す
るために使用される。また、マイクロセル局１０７は、
アンテナ１１４の代わりに、送信用および受信用のアン
テナ（図示せず）を別個に備えてもよい。アンテナ１１
５は、マイクロセル局１１０とそのマイクロセル領域１
０３の内部で処理されるべき移動局１１１との間で無線
通信リンクを確立するために使用される。前述のように
、アンテナ１１５は、２つのアンテナ（図示せず）、即
ち、送信用アンテナとして設計されたもの、および受信
用アンテナとして設計されたもので置き換えることもで
きる。
【００１１】本発明の実施例によれば、各マイクロセル
局１０７および１１０は、関係するマイクロセル局にあ
るアンテナ１１４および１１５から離れた第２無線周波
アンテナ１１６および１１７をそれぞれ備えている。ア
ンテナ１１６および１１７は、以下においてダイバーシ
ティ・アンテナと称する。
【００１２】図２には、マイクロセル局１０７のうち、
本発明を説明する実施例の理解に役立つ部分のみを示し
てある。マイクロセル局１０７は、少なくとも２つのア
ンテナ、即ち、無線周波アンテナ１１４およびダイバー
シティ・アンテナ１１６を備えている。周知の技術によ
ってダイバーシティ受信を実施しようとすると、付加的
な特に専用の送信器およびダイバーシティ受信信号を離
れた主基地局１００に連結するための別個の伝送路を含
めて、別個の受信チャネルが必要になる。そのような別
個の受信チャネルのために、実質的に費用がかさみ、シ
ステムが複雑になる。それに代わって、本発明の実施例
によれば、単一の送信器２０１および単一の光ファイバ
２０２を使用するだけでダイバーシティ受信を実現され
る。
【００１３】図２に示したように、無線信号は、両方の
アンテナ１１４および１１６で受信される。ダイバーシ
ティ・アンテナ１１６で受信された信号は、フィルタ２
０３に結合されて、増幅器２０４へと結合される。増幅
されたダイバーシティ受信信号は、混合回路２０５に供
給され、そこで、ダイバーシティ受信信号の周波数帯域
が異なる周波数帯域に転換される。混合回路２０５は、
マイクロセル局の受信帯域の中で高調波および（または
）相互変調積のような不要な混合積の生成を最小にする
ように選択された周波数を有する局部発振器２０６から
第２信号を受信する。導線２０７に現れる周波数変換さ
れた信号は、フィルタ回路２０８によって濾過されて、
結合回路２０９の一方の入力端子に結合される。
【００１４】他方のアンテナ１１４で受信された無線信
号は、マイクロセル局１０７のダイバーシティ受信部に
おけるフィルタ２０３と同様の性質を有するフィルタ回
路２１０によって濾過される。図２には、アンテナ１１
４とフィルタ回路２１０との間に省略可能な送受切り換
え回路２１１を入れて示しある。送受切り換え器（ｄｕ
ｐｌｅｘｅｒ）２１１は、アンテナが受信用としてだけ
でなく送信用アンテナとしても動作しているときに限っ
て必要となる。フィルタ２１０の出力信号は、受信帯域
をダイバーシティ帯域と同じレベルにするために使用さ
れる増幅器回路２１２に結合される。増幅器２１２の増
幅出力信号は、結合回路２０９のもう一方の入力端子に
結合される。導線２１３に現れる結合された出力信号は
、２つの周波数帯域、即ち、転換周波数のダイバーシテ
ィ部分および正規周波数受信部分を示す。本発明の実施
例によれば、導線２１３に現れる結合された信号は、結
合された信号によって変調されて出て行く光搬送信号を
出力導線２１４上に生成できる１つの送信器、好ましく
は、レーザ送信器へと結合される。搬送信号は、次に、
通信路１０８の一部である光ファイバ伝送線２０２に結
合される。
【００１５】主基地局１００のうち、通信路１０８から
の信号が入力導線３０１上で受信される部分のみを図３
に示す。この信号は、最初に検波回路３０２によって復
調され、次に、出力導線３０４および３０５に２つの出
力信号を生成するように構成された電力分配回路３０３
へと結合される。導線３０５に現れる信号は、図２のマ
イクロセル局１０７のフィルタ回路２１０とほぼ同じ濾
過特性を有するフィルタ回路３０６に結合される。導線
３０４に現れる他方の信号は、図２のマイクロセル局１
０７のフィルタ回路２０８とほぼ同じ濾過特性を有する
フィルタ回路３０７に結合される。混合回路３０８は、
マイクロセル局１０７の混合回路２０５と同様に、フィ
ルタ回路３０７の濾過された出力信号を周波数転換する
ために、フィルタ回路３０７に結合される。本発明の実
施例によれば、この周波数転換は、マイクロセル局１０
７のダイバーシティ・アンテナ１１６で受信された帯域
程度の周波数帯域への周波数昇変換からなる。混合回路
３０８に結合されたフィルタ回路３０９は、マイクロセ
ル局１０７のフィルタ回路２０３とほぼ同じ濾過特性を
有する。
【００１６】セルラ移動無線電話システムの範囲に向け
られた特定の例との関連では、アンテナ１１４およびダ
イバーシティ・アンテナ１１６で受信される無線信号は
、８２４ＭＨｚから８５０ＭＨｚの周波数帯域である。 フィルタ回路２０３および２１０は、８３６．５ＭＨｚ
程度の中心周波数を持つ帯域通過フィルタである。 局部発振器２０６と混合回路２０５との結合効果により
、導線２０７に現れる信号が７０１ＭＨｚ乃至７２７Ｍ
Ｈｚのより低い新たな帯域への周波数降変換が起こる。 フィルタ回路２０８は、７１３ＭＨｚ程度の中心周波数
および３０ＭＨｚの帯域幅を有する帯域通過フィルタで
ある。
【００１７】例証的な実施例によれば、局部発振器２０
６の周波数およびそのＲＥＦ入力の基準周波数の選択に
は、いくつかの要素を考慮する必要がある。通常は、混
合回路に供給する局部発振器の周波数は、混合回路２０
５によって生成された正常な混合積を避けるために、入
力周波数帯域、即ち、前記の例では８２４ＭＨｚ乃至８
５０ＭＨｚより高くなる。しかし、このためには、１５
００ＭＨｚ程度の周波数を有する発振器を使用すること
が必要となる。このような選択は、電力を消費する高価
な発振器を生むことになる。一方、降変換されたダイバ
ーシティ・チャネルの帯域は、受信された信号の本来の
帯域に十分近いが、比較的安価なフィルタ２０８によっ
て７０ｄＢ除去できる程度に離れている必要がある。
【００１８】混合作用は、いかなるものでも、非線形要
素における２つの正弦波を掛け合わせた結果である混合
積を多く生成することを意味する。結果としての成分は
、ｍＦ１±ｎＦｏによって記述される。ただし、Ｆ１は
、局部発振器２０６の周波数であり、Ｆｏは、入力周波
数であり、ｍおよびｎは、２０以上になり得る整数であ
る。混合は、すべて非線形要素の内部で行われるので、
混合積の振幅は、ベキ級数の和として分布している。そ
の帯域の完全性を損なうこれらの積は、最低の入力信号
を妨害しない程度に十分低くなければならない。 相互変調積は、すべて基本的に不要なものであるが、単
一のＲＦ搬送波入力が降変換または昇変換およびそれに
続く中間周波数ＩＦの濾過増幅のために局部発振器（Ｌ
Ｏ）によって混合される場合は、区別する必要がある。 そのような場合、ＩＦ帯域幅のうち（ｍＦ１±ｎＦｏ）
成分のみが、重要であり、識別し、かつ評価するべきも
のである。一方、帯域内で接近した多数のＲＦ搬送波が
、単一の局部発振器（ＬＯ）で混合される場合、前記の
場合の不要な高調波および（または）相互変調積に加え
て、個々のＲＦ搬送波の間隔が狭いために接近しあった
多数の帯域内・積が、生成される。この時、ｎＦｏの項
は、（Ｆｏ１±２Ｆｏ２）、（（Ｆｏ１＋Ｆｏ２）−Ｆ
ｏ３）などのｎ（Ｆｏ１＋Ｆｏ２＋．．．Ｆｏｎ）生成
成分によって置き換えられる。これらの積は、帯域内に
あるので、フィルタで除去することが困難である。ＬＯ
の電力を増したり、Ｆｏ１の入力レベルをＦｏｎまで下
げたりすることによって、ある程度まで軽減することが
できる。
【００１９】すべての入力ＲＦ搬送波が一般に３０ｋＨ
ｚのチャネル間隔があるために、内部の積も、３０ｋＨ
ｚの倍数で隔てられる傾向にあり、７０ｄＢか、それ以
上抑制されなければ、その帯域内の他の受信チャネルの
感度を鈍らせる傾向がある。さらに、完全な変換が、両
方のセルラ・サービス提供者のチャネルにわたって行わ
れなければならないので、２６ＭＨｚの帯域幅を包含し
なければならない。局部発振器２０６の周波数を１２３
ＭＨｚ程度に選択した結果、主基地局１００で使用した
ときは昇変換、マイクロセル局１０７では降変換を与え
、不要成分は実質的になかった。また、１５ＭＨｚの基
準固定周波数信号を使用したが、満足な結果であった。
【００２０】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考えられるが、それらはいずれも本発明の技
術的範囲に包含される。
【００２１】尚、特許請求の範囲に記載した参照番号は
、発明の容易なる理解のためで、その技術的範囲を制限
するように解釈されるべきではない。
【００】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、安
価で比較的容易に信頼性のある空間ダイバーシティ方式
が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例により主基地局および幾つかの
マイクロセルラ局からなるシステムの実例的形態の図で
ある。
【図２】本発明を説明する実施例によるマイクロセルラ
局のある特徴を表す機能ブロック図である。
【図３】本発明を説明する別の実施例による主基地局の
ある特徴を表す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１０１　　主セル領域 １０２、１０３マイクロセル領域 １０５　　電話交換局／移動電話交換局１００　　主基
地局 １０７、１１０マイクロセル局 １１３　　アンテナ １１４、１１５無線周波アンテナ １１６、１１７ダイバーシティ・アンテナ１０９、１１
１移動局

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　無線周波数の所定の範囲の無線信号を
    それぞれ受信する第１アンテナ（１１４）および第２ア
    ンテナ（１１６）と、前記第２アンテナ（１１６）に連
    結されていて、第２アンテナで受信された信号の周波数
    範囲を転換する周波数変換手段（２０５、２０６）と、
    前記第１アンテナ（１１４）および前記周波数変換手段
    （２０５、２０６）に連結されていて、２つの異なる周
    波数帯域にある結合された信号を生成する結合手段（２
    ０９）と、前記結合手段（２０９）に連結されていて、
    前記結合手段によって変調された搬送信号を生成する搬
    送信号生成手段（２０１）とを備えたことを特徴とする
    マイクロセル通信局。
  2. 【請求項２】　　前記の周波数変換手段が、混合器（２
    ０５）と、受信無線周波数の局所定の範囲において不要
    な混合積を十分に減らすように周波数が選択された局部
    発振器（２０６）とを備えた周波数降変換器からなるこ
    とを特徴とする請求項１記載のマイクロセル通信局。
  3. 【請求項３】　　前記局部発振器の周波数が、受信無線
    信号より低いことを特徴とする請求項２記載のマイクロ
    セル通信局。
  4. 【請求項４】　　前記マイクロセル通信局が、マイクロ
    セル移動無線通信局であり、かつ前記の周波数変換手段
    が、高水準成端不感性の混合回路と、前記混合回路に連
    結されていて、受信無線信号の範囲内で不要な混合積を
    十分減らすように選択された周波数を有する局部発振器
    とを備えたことを特徴とする請求項１、２または３記載
    のマイクロセル通信局。
  5. 【請求項５】　　前記の搬送信号生成手段が、光波長信
    号を生成する単一レーザ送信器を備えたことを特徴とす
    る請求項１記載のマイクロセル通信局。
  6. 【請求項６】　　第１の周波数範囲においてそれぞれの
    周波数を有する第１および第２の無線信号をマイクロセ
    ル局において受信するステップと、第２周波数範囲にあ
    る周波数を有する第３の無線信号を生成するために、受
    信された第２無線信号の周波数範囲を転換する転換ステ
    ップと、第１および第２周波数範囲にある周波数を有す
    る結合された信号を生成するために第１および第３の無
    線信号を結合するステップと、前記の結合された信号を
    搬送信号を基に変調するステップとを備えたことを特徴
    とするマイクロセル通信局における無線信号処理の方法
    。
  7. 【請求項７】　　前記転換ステップが、第２周波数範囲
    が第１周波数範囲より低くなるように、第２無線信号の
    周波数を降変換する降変換ステップからなることを特徴
    とする請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】　　前記降変換ステップが、受信された第
    ２無線信号を受信された無線信号の周波数帯域より低い
    周波数を有する局部発振器によって生成された信号と混
    合するステップを備えたことを特徴とする請求項７記載
    の方法。
  9. 【請求項９】　　受信無線信号の帯域において、不要な
    混合積を十分減らすように前記の局部発振器の周波数を
    選択することを特徴とする請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】　　無線周波数の第１の範囲にある無線
    信号を受信する第１アンテナ（１１４）と、無線周波数
    の第１範囲にある無線信号を受信するダイバーシティ・
    アンテナ（１１６）と、前記ダイバーシティ・アンテナ
    （１１６）に連結されていて、ダイバーシティ・アンテ
    ナで受信された信号の周波数範囲を下げる周波数降変換
    手段（２０５、２０６）と、前記第１アンテナ（１１４
    ）および前記周波数変換手段（２０５、２０６）に連結
    されていて、２つの異なる周波数帯域にある結合された
    信号を生成する結合手段（２０９）と、前記結合手段（
    ２０９）に連結されていて、前記の結合された信号によ
    って変調された光波長搬送信号を生成するレーザ送信器
    （２０１）と、前記レーザ送信器に連結されていて、光
    搬送信号を遠隔セルラ基地局（１００）に伝送する光伝
    送路（２０２）とを備えたことを特徴とするマイクロセ
    ルラ通信システム。
  11. 【請求項１１】　　前記の遠隔セルラ基地局（１００）
    が、前記光伝送路を介して受信した信号の周波数範囲を
    増加させる周波数昇変換手段（３０８）を備えたことを
    特徴とする請求項１０記載のマイクロセルラ通信システ
    ム。
  12. 【請求項１２】　　周波数降変換手段（２０５、２０６
    ）および周波数昇変換手段（３０８）が、混合回路と同
    じ基準周波数を用いる局部発振器とをそれぞれ備えたこ
    とを特徴とする請求項１１記載のマイクロセルラ通信シ
    ステム。
  13. 【請求項１３】　　遠隔のセルラ基地の位置から２つの
    異なる周波数帯域の信号を受信するように構成された入
    力手段（３０１）と、前記入力手段（３０１）に連結さ
    れていて、受信信号を復調する検波手段（３０２）と、
    前記検波手段（３０２）に連結されていて、前記の復調
    された信号を２つの別個の信号に分割する分割手段（３
    ０３）と、前記分割手段（３０３）に連結されていて、
    前記別個の信号のうちの一方の周波数範囲を上げる周波
    数転換手段（３０８）と、前記周波数転換手段（３０８
    ）に連結されていて、周波数が上昇させられた別個の信
    号を濾過する第１フィルタ手段（３０９）と、前記分割
    手段（３０３）に連結されていて、他方の別個の信号を
    濾過する第２フィルタ手段（３０６）とを備えたことを
    特徴とするセルラ通信基地局。
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