JPH09507734A

JPH09507734A - 広帯域および狭帯域無線通信を同時に行うための方法および装置

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Publication number: JPH09507734A
Application number: JP7519558A
Authority: JP
Inventors: ロング，ジェームス・エフ; エルダー，ロバード・シー
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1994-01-04
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1997-08-05
Also published as: KR100274761B1; BR9408472A; FI962740A; SE9602101D0; US5640385A; CN1141104A; SE9602101L; FI962740A0; WO1995020277A1

Abstract

(57)【要約】重複する広帯域信号および狭帯域信号を同時に通信する無線通信システムである。本システムは、１つ以上の狭帯域信号３〜５を、この狭帯域信号を包含する周波数スペクトルを有する１つの広帯域信号１内に埋め込み、その結果として得られた複合広帯域信号２を送信する送信局を備える。本システムは、さらに、複合広帯域信号６０を受信し、広帯域信号６１から埋め込まれた狭帯域信号６２，６３を分離する受信局も備える。ある実施例においては、セルラ無線電話基地局３５は、送信局としても受信局としても動作することができ、従来のトランシーバ（ＦＤＭＡ，ＴＤＭＡおよび／またはＣＤＭＡ）を有する遠隔の加入者ユニット２９〜３１と通信を行う。基地局送信機回路構成１０〜１７は、ＦＭおよびＣＤＭＡ信号発生器１０，１２，狭帯域信号３〜５を広帯域信号１に埋め込む合成器１５および狭帯域信号出力を制御するＡＧＣ１４および電力検出器１１，１３を備える。受信機回路構成は、ＦＦＴ回路４１を有するＣＤＭＡ処理回路，閾値検出器４２，ノッチ・フィルタ４３および狭帯域信号６２，６３をＣＤＭＡ信号６１から分離する逆ＦＦＴ回路４４を備える。

Description

【発明の詳細な説明】広帯域および狭帯域無線通信を同時に行うための方法および装置発明の背景本発明は、一般に通信システムに関し、さらに詳しくは、無線通信システムに関する。通信システムの目的は、情報を含む信号を発信源（送信機）から、宛先（受信機）にチャネルを用いて送信することである。送信機は、メッセージ信号を処理（変調）して、チャネル上での送信に適した形にする。次に受信機が受信した信号を処理（復調）して、元のメッセージ信号に近似したものを再現する。変調およびその他の適切な方法によりなされるメッセージ信号の変調は、当技術では周知のものである。どのような通信システムにおいても、システムの性能に影響を与える主要なパラメータは、送信機の出力である。ノイズが制限された通信システムにおいては、送信出力により送信機と受信機との間の許容間隔が決まる。可能な送信出力により、信号対雑音比が決定されるが、情報の通信が成功するためには、信号対雑音比は、受信機の入力においてあらかじめ決められた閾値より大きくなければならない。通信システムによっては、同時に対応することのできるユーザの数が性能上の主要な基準となる場合がある。周知のシステム用途の例に、セルラ無線電話システムがある。このようなシステムは、通常、各々がサービス・カバレージ・エリアを有する複数の基地局と、移動または携帯セルラ電話またはデータ端子（以下「加入者装置」と呼ぶ）によって構成される。基地局のサービス・カバレージ・エリアは、ある基地局からサービスを受信する加入者装置が、サービスを中断されずに、隣接する基地局に切り換える（ハンドオフする）ことができる実質的に連続したカバレージ・エリアを設けるよう、部分的に重複して配置される。そのため、他の無線通信システムと同様に、セルラ通信システムの主な目標は、利用可能なスペクトルを効率的に利用して、できるだけ多くのユーザに対応することができるようにすることである。このような効率的利用を行うための手段の１つに、信号の多重伝送、すなわち、いくつかのメッセージ源からの信号を共通のスペクトル資源上で同時に送信する方法がある。信号多重伝送セルラ無線システムを実現するために、周波数分割多重伝送，時分割多重伝送およびそれらの組み合せが従来は用いられてきた。周波数分割多重伝送（ＦＤＭ）または周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）システムにおいては、通信スペクトル資源は、いくつかの狭い周波数帯域に分割される。少なくとも、所望のトラフィックを通信するために必要とされる時間の間は、１つの周波数分割チャネルは、基地局への通信を行うために１つの加入者装置に占有される。基地局から加入者装置へのトラフィックのためには、別の周波数チャネルが用いられる。時分割多重伝送（ＴＤＭ）システムは、別の種類の多重接続通信システムである。ＴＤＭＡ（時分割多重接続）システムにおいては、スペクトル資源は各々が複数の時間スロットまたは時分割チャネルを有する反復する時間フレームに分割される。各時分割チャネルは、異なる通信リンクに割り当てられる。この方法で、加入者装置の情報の一部分は、フレームの割り当てられたスロットの間に発生する。この後に１つ以上の他の時間スロットが続き、そこで他の加入者装置に対する、またはそれから送られた情報が処理される。この工程が繰り返されて、受信された情報が受信機で適切に再構築される。メッセージ信号を通信チャネル上に送信する際は、アナログ送信法もデジタル送信法も用いることができる。現在では、アナログ法に比べていくつかの操作上の利点があるために、デジタル法が好まれている。この利点とは、とりわけ、チャネル・ノイズおよび干渉の影響を受けにくい；システムの動作に汎用性がある；異なる種類のメッセージ信号の送信に関して共通のフォーマットを用いる；デジタル暗号化の利用により通信の機密が保ちやすい；容量が大きいことである。他の多重接続システムとしては、ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡなどの狭帯域法に対して、広帯域通信を利用するものがある。セルラ無線電話システムにおいては、このような広帯域通信は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）拡散スペクトル技術を用いて行われる。このような拡散スペクトル・システムは、広い周波数帯域上に通信される情報を拡散する変調法を利用する。この周波数帯域は、通常、送付される情報を送信するために必要とされる最小帯域幅よりもはるかに広い。ダイレクトシーケンスＣＤＭＡシステムにおいては、２つの通信ユニット間の通信は、各々の被送信信号を広い周波数帯域上に、独自のユーザ拡散符号で拡散することにより行われる。その結果、非常に多くの被送信信号が同じ周波数を共有する。このようなシステムが機能できるのは、各信号が受信機での分離と再構築が容易にできるように、特に時間および／または周波数に関して符号化されるという事実による。特定の被送信信号は、送信機で行われる特定の拡散に関連する既知のユーザ拡散符号で、通信チャネル内の信号の和から信号の拡散を解除することにより回収される。デジタル直接順序システムにおいては、ユーザの情報を、ビット速度が情報速度よりはるかに高いデジタル符号シーケンスで拡散した後で無線搬送波変調が実行される。疑似乱数（ＰＮ）がスペクトルを「拡散」するための符号として用いられる。受信機は、他のユーザの拡散信号で変造されていても、同じ既知のＰＮを利用して、受信した信号を適切に解読し、元の情報を再現することができる。このようなシステムで同時に対応することのできるユーザの数は、実行されるスペクトルの「拡散」の量により決まる。別の種類の拡散スペクトル通信に「周波数ホッピング」がある。周波数ホッピングでは、搬送波の周波数が、符号シーケンスにより決まるパターンを用いてシフトされる。送信機は、所定のセット内で、ある周波数から他の周波数にジャンプする。受信機では、所望のユーザに関するホッピング・シーケンスは既知のものであり、ユーザのホッピング送信を追跡することができる。定期的に２人以上のユーザの信号が同じ周波数に入るので、干渉が起こる。送信されたバーストの一部が失われても、情報符号化技術（エラー修正符号化）を用いて、元の情報を再構築することができる。送信時間が符号シーケンスにより規制される時間ホッピングおよび時間周波数ホッピングもある。さらに別の種類の拡散スペクトル通信に、特定のパルス間隔の間に搬送波が広い帯域上で送信されるパルスＦＭまたは「チャープ」変調がある。セルラ無線通信システムでは、どの多重接続システムでも利用することができる。このようなセルラ・システムにおいては、いくつかの要因により性能が制約を受ける。通常、チャネル内を伝播する際に、チャネルの周波数応答が非線形であり不完全であるために、被送信信号は歪む。劣化のその他の原因としては、雑音（熱雑音および人工の雑音）と隣接および同一チャネル干渉がある。上記の典型的な劣化原因の他にも、拡散スペクトルＣＤＭＡシステム内で受信された信号に伴う雑音の多くは、他のユーザの信号から来るものである。特定の周波数帯域（通常、ＣＤＭＡシステムでは、１．２５ＭＨz幅）で拡散スペクトル信号だけが送信されるシステムでは、この雑音は、独自のユーザ拡散符号が用いられるにも関わらず、同一の周波数帯域内に送信されている他のユーザの信号により起こる。広帯域／狭帯域混合システムでは、拡散スペクトルのユーザは、拡散スペクトル・チャネルの周波数帯域内に狭帯域のＦＤＭＡまたはＴＤＭＡ信号（たとえば３０ＫＨz幅のＡＭＰＳ信号）が雑音として入って来ることも経験することになる。同様に、狭帯域通信を用いる加入者装置に、拡散スペクトル信号が広帯域雑音として入る。いずれかの信号が、他の信号に対して充分な搬送波対干渉（Ｃ/I）レベルを持たずに送信されると、最初の信号は、他の信号からの干渉により失われることがある。しかし、このような広帯域と狭帯域の混合システムは、将来はより一般的なものになるだろう。この結論は、すべての無線通信に利用することのできるスペクトルが不足することによるものである。現在は、このスペクトルの大部分が狭帯域サービスに割り当てられているが、ＣＤＭＡなどの広帯域デジタル・システムで確保されるような性能に対する需要が増大しつつあるので、同一の周波数スペクトル内で同時に広帯域通信と狭帯域通信とを行うことのできるシステムは、限られたスペクトルに対して必要な解決策を提供する。その結果、広帯域および狭帯域通信を用いながら、２種類の通信の間の干渉により起こる雑音および劣化を最小限に抑える、より優れた解決策が必要である。発明の概要本発明は、広帯域および狭帯域通信チャネルが重複する通信システムによって構成される。本システムは、広帯域信号および狭帯域信号の同時送信を行うことができる。特定の実施例においては、送信局は１つ以上の狭帯域信号を、狭帯域信号を包含する周波数スペクトルを有する広帯域信号内に埋め込む。その結果として得られる複合広帯域信号が、その後で送信される。このシステムには、受信局も含まれ、これは送信局と同一のものでも良いが、複合広帯域信号を受信し、広帯域信号から埋め込まれた狭帯域信号（群）を分離する。本システムには、さらに、広帯域または狭帯域信号を送受信することができる１つ以上の遠隔ユニットが含まれることもあり、この場合遠隔ユニットは、好ましくは従来のトランシーバ（ＦＤＭＡ，ＴＤＭＡおよび／またはＣＤＭＡ）を有する。さらに別の実施例では、セルラ基地局が広帯域ＣＤＭＡおよび狭帯域ＦＤＭＡまたはＴＤＭＡ信号の両方を送信および受信する。送信の際には、基地局は、広帯域信号の周波数帯域内の周波数を有する任意の狭帯域信号を、広帯域信号内に埋め込むための合成器を用いて、複合広帯域信号を形成する。複合広帯域信号は、加入者装置に送信される。複合広帯域信号を受信すると、基地局は、複合広帯域信号をデジタル化し、変形および周波数濾波して、加入者装置によって送信された個別の狭帯域信号と広帯域信号とを分離する。これらとその他の方法および装置の実施例が、以下に説明され請求項に開示される。図面の簡単な説明第１図は、その中に狭帯域ＦＭ信号を埋め込まれたセルラ広帯域ＣＤＭＡ信号を示すグラフである。第２図は、本発明によるセルラ無線電話基地局送信機合成網のブロック図である。第３図は、本発明によるセルラ無線電話基地局送信機合成網の別の実施例のブロック図である。第４図は、本発明によるセルラ無線電話受信システムのブロック図である。第５図ないし第９図は、第４図のセルラ無線電話受信システムの指定されたブロックに従った結果得られる信号のグラフである。第１０図は、本発明によるセルラ無線電話受信システムの別の実施例のブロック図である。好適な実施例の説明第１図から始めて、広帯域信号１に３つの狭帯域信号３〜５が埋め込まれている周波数帯域が図示される。第１図は、広帯域信号１と狭帯域信号３〜７が同じセルラ無線電話基地局から送信されている好適な実施例を示す。この好適な実施例においては、広帯域信号１は、１．２３ＭＨzの公称帯域幅を有するＤＳ-ＣＤＭＡ信号で、１つ以上の符号化されたメッセージが基地局のサービス・エリア内の１つ以上の加入者装置に対して送信される。狭帯域信号３〜７は、たとえば、アンプス（ＡＭＰＳ）などで現在用いられる３０ＫＨz帯域幅ＦＤＭＡ信号などのＦＭ信号である。この好適な実施例は、主に、北米で予想される本発明の主要な実行例に基づく図である。当業者には、少数の例をあげると、ＮＡＭＰＳ（狭帯域ＡＭＰＳ），ＭＣＳ-Ｌ２（日本の陸上移動通信サービス）およびＧＳＭ（ヨーロッパの移動通信用グローバル・システム）などのＴＤＭＡシステムなどのセルラ環境で採用することのできる狭帯域信号には他にも多くの種類があることが認識頂けよう。さらに、多くのセルラ実施例においては、４８ＭＨzのＢ-ＣＤＭＡ信号などのより広い信号が用いられる場合には、広帯域信号がＣＤＭＡ信号になることが予測されるが、狭帯域信号として１．２３ＭＨzのＣＤＭＡ信号などの拡散スペクトル信号を用いることが可能である。その他の地上および衛星システムの状況においては、本発明を適用する狭帯域信号および広帯域信号の可能な組み合せは、さらに多く存在する。ＤＳ-ＣＤＭＡ信号は、特に広帯域信号１に用いるには便利である。第１にＤＳ-ＣＤＭＡ信号は、狭帯域の「込み合った」信号に対して耐性があるので、広帯域信号を回復する際に処理利得上の利点がある。さらに、通常のＦＭ受信機のフロント・エンドには、広帯域またはＡＷＧＮ（追加白色ガウス）雑音としてＤＳ-ＣＤＭＡ信号が現れ、大量の広帯域雑音があっても回復が可能である。このため、本発明による教義に従いデジタル受信機を用いると、適応「ノッチ」または「帯域阻止」濾波を適用して、重複スペクトルの利用による干渉を軽減し、広帯域信号と狭帯域信号の両方を回復することができる。ＤＳ-ＣＤＭＡ信号１とＦＭ信号３〜５が同じ周波数帯域を占有する場合、容認範囲内のＣ/I（搬送波対干渉比）を維持する信号レベルでＦＭ信号３〜５を送信することが重要である。このＣ/Iは、通常少なくとも１７dＢである。ＦＭ受信機チャネルに現れる雑音量は、検出器のフィルタ帯域幅のみに依存するので、ＦＭ信号３〜５がＤＳ-ＣＤＭＡ信号１を越えなければならない出力量を計算することができる。狭帯域ＦＭ信号３が３０ＫＨzの帯域幅を有する、１．２３ＭＨzの帯域幅を有する複合広帯域信号２の場合、雑音出力比は１．２３ＭＨz／３０ＫＨz＝４１＝１６dＢとなる。たとえば、ＤＳ-ＣＤＭＡ信号１が０dＢｍのレベルでＦＭ受信機に受信されると、この信号１は、ＦＭ受信機に−１６dＢｍの干渉信号を与える。従って、１７dＢのＣ/Iレベルを維持するためには、ＦＭ信号３を、ＤＳ-ＣＤＭＡ信号の平均出力より少なくとも１dＢ高く送信しなければならない。基地局の動作に関しては、ＦＭおよびＣＤＭＡ搬送波は、共通の送信機から送信しなければならないということに注目することが重要である。ＦＭおよびＣＤＭＡ搬送波が異なる送信機から送信されると、特に送信機が同位置にない場合は、加入者装置のＦＭ受信機に対して１７dＢＣ/Iレベル以上の干渉が起こる可能性がさらに高い。そのため、別々の送信機を用いてもよいが、すべての加入者装置について充分なＣ/Iレベルを確保するために必要とされる処理または装置の更なる複雑性を考慮すると、基地局で共通の送信機を用いることが推奨される。第１図は、主に、ＡＭＰＳに対する従来の周波数計画が１．２３ＭＨzの帯域内にわずか２つまたは３つのＦＭ信号を入れようとするものであるので、３つの埋込ＦＭ信号３〜５を示して図示される。しかし、組み合わせるシステムにより、実行例が異なって来ることは当業者には理解頂けよう。しかし、ＤＳ-ＣＤＭＡとＦＭセルラ・システムの組み合せについては、現在の好適な実施例は、セル毎に１つのＣＤＭＡチャネルを用いて、ＣＤＭＡ帯域内で平均２ないし３個のＦＭチャネルを用いる実施例である。これは、システム内の潜在的なユーザの数を制限するＤＳ-ＣＤＭＡシステムの干渉制約性による。言い換えると、順方向リンク被受信信号の総干渉出力が、ユーザ数と、ユーザに提供することのできるサービスの質を大きく支配する。この総干渉出力は、主としてセクタ／セルＣＤＭＡ自己干渉，周囲のセクタ／セルからのＣＤＭＡ同報による干渉およびその他の干渉（たとえばＦＭ，ＴＤＭＡ，ＩＭ）の結果である。順方向リンクの容量は、このような干渉とその他の係数とを考慮して、以下の等式に表される：Ｍ＝((Ｗ/Ｒ)/(Ｅ_b/Ｎ₀))^*(Ｇ_A ^*Ｇ_B/Ｈ₀) ただしＭは、１つのセルの同時ユーザの数，Ｗは拡散帯域幅，Ｒはデジタル音声ビット速度，Ｅ_b/Ｎ₀はシステム性能の尺度（雑音密度あたりのビット（Ｊ）あたりの信号エネルギ（Ｗ/Ｈz）），Ｇ_Aは３セクタ干渉係数，Ｇ_Bは音声活動係数，Ｈ₀は周辺セル／セクタからの干渉である。これらの係数の公称値がＷ＝搬送波あたり１．２２８ＭＨz（搬送波は１つしか想定されない），Ｒ＝９．６Ｋbps ，Ｅ_b/Ｎ₀＝５，Ｇ_A＝２．５，Ｇ_B＝２．５，Ｈ₀＝１．６とすると、Ｍは約１００の公称値を有する。上記の等式から、容量（Ｍ）は他のセルからの干渉に対し逆の関係を持つことが明らかである。さらに、ＣＤＭＡユーザの数があまり大きくなければ、ＤＳ- ＣＤＭＡシステム内でかなり干渉が増加しても許容できることが明かである。そのため、好適な実施例においては、セル／セクタ毎に１つだけしかＣＤＭＡチャネルは割り当てられない。このとき、これは、ＣＤＭＡのみのシステムよりも潜在的ユーザ容量が少ないことを示すが、既存のＦＭ加入者装置にサービスを引続き提供しながら大きな容量増加に対応する。また、１つだけのＣＤＭＡチャネルしかないと、ＦＭ搬送波がそのスペクトル内でチャネルを占有する確率は充分に低くなり、熟練した技術者が計画すればそれをきわめて低くすることができる。第２図は、狭帯域信号および広帯域信号を合成して、第１図の信号２などの複合広帯域信号とする本発明によるシステムのブロック図である。このシステムは、広帯域（たとえばＣＤＭＡ）信号に埋め込まれる狭帯域（たとえばＦＭ）信号を生成する１つ以上の狭帯域信号発生器１０と、少なくとも１つの広帯域信号発生器１２とを備える。電力検出器１１，１３は、信号発生器１０，１２の信号出力の電力レベルをそれぞれ検出し、検出されたレベルは比較／制御回路１４で比較される。比較／制御（ＡＧＣ）回路１４は、狭帯域信号の電力レベルを調整するための電力レベル制御ループを設けて、狭帯域信号を受信する加入者装置にとって充分なＣ/Iを維持する。上記のＡＭＰＳシステムに関する好適な実施例においては、比較／制御回路１４により、基地局は狭帯域ＦＭ信号レベルを広帯域ＣＤＭＡ信号の電力レベルより少なくとも１dＢ大きく維持することができ、それによってＦＭ加入者装置は、ＣＤＭＡ信号があってもＦＭ信号を回復することが、より確実にできるようになる。最後に、合成器１５が広帯域信号と狭帯域信号とを複合広帯域信号に合成する。複合広帯域信号は、次に電力増幅器１６により増幅され、結果として得られた被増幅複合信号（たとえば第１図の信号２）がアンテナ１７を介して加入者装置に送信される。第３図は、第２図の送信システムの代替の実施例のブロック図で、ここではアナログ部品（ブロック１０〜１５）が同様の機能を有するデジタル回路構成（第３図のブロック２０〜２５）と置き換えられている。本実施例では、広帯域信号および狭帯域信号がデジタルに生成され、複合広帯域信号に合成される。加算器２５の後には、Ｄ／Ａ変換器およびフィルタ２６，ＬＰＡ２７およびアンテナ２８があり、複合信号を加入者装置に送信する。現在は、フィルタ２６とＬＰＡ２７との間に上方変換器（図示せず）を有することが好ましい。第１図ないし第３図に説明された実施例は、複合信号からＣＤＭＡ信号およびＦＭ信号を回復する際に加入者装置に起こる問題を、従来のシステムより数多くの利点をもって独自に解決する方法となる。しかし、複数の異なる発信源（すなわち加入者装置）から送信された個別のＣＤＭＡおよびＦＭ信号を受信した複合信号から回復する際には、セルラ・システム内の基地局は別の問題に直面する。ここで第４図ないし第９図を参照して、セルラ無線電話システム、特に合成された広帯域（たとえばＣＤＭＡ）および狭帯域（たとえばＦＭ）信号を受信および回復する基地局システムの別の実施例によって第２の問題点を独自に解決する。加入者装置２９は、ＣＤＭＡ信号３２を送信し、加入者装置３０，３１はそれぞれＦＭ信号３３，３４を基地局３５に送信する。これらの信号３２〜３４は、基地局３５のアンテナとＲＦフロント・エンド３６とにより同時に受信され、受信された信号は、Ａ／Ｄ変換器３７内でデジタル化される。説明のために、信号３３，３４は広帯域信号３２の周波数帯域内に入る信号とするので、３つの信号３２〜３４はすべて、ＲＦフロント・エンド３６において複合広帯域信号として受信される。Ａ/Ｄ３７から出力されたデジタル化信号には、デジタル化された複合広帯域信号と、基地局の受信帯域内ではあるが広帯域信号３２の周波数帯域外のその他の狭帯域信号とが含まれる。基地局の受信帯域外のその他の信号はすべてＲＦフロント・エンド３６により濾波される。広帯域信号３２の周波数帯域外で、基地局コントローラ（図示せず）が以前に開設した各狭帯域チャネルについては、Ａ/Ｄ３７の出力が、フィルタ３８によって示されるデジタル・ダウンミキシングおよび切下げフィルタに送られる。フィルタ３８は、Ａ/Ｄ３７が出力した信号をベース帯域と狭帯域フィルタとにダウンミキシングする。次に、濾波された信号はＦＤＭＡ/ＴＤＭＡプロセッサ３９により処理されて、ＭＳＣ５０およびＰＳＴＮ５１に送信される。通常のＡＭＰＳ動作の場合は、フィルタ３８は約３０ＫＨzの帯域幅を有する。広帯域信号３２の周波数帯域内のチャネルに関しては、Ａ/Ｄ３７の出力はデジタル・フィルタ４０に送られる。デジタル・フィルタ４０は、ここではＣＤＭＡチャネルのために用いられているので、ＣＤＭＡ信号を通過させるには充分な約１．２３ＭＨzの帯域幅を有する。ＣＤＭＡチャネルに関しては、次に、デジタル・フィルタ４０の出力が、好ましくはフーリエ変換を用いて変換される。ＦＦＴ４１の出力図を第５図に示す。ＲＦフロント・エンド３６により受信された信号は、それまでに、帯域通過濾波を受けて、１．２３ＭＨz幅の複合信号６０を含むだけになっている。この複合信号には、広帯域信号６１（ＣＤＭＡ信号３２に対応）と、その中に埋め込まれた狭帯域信号６２，６３（ＦＭ信号３３，３４に対応）とを含む。この信号は、ビン閾値検出器／高レベル搬送波検出器４２により処理される。この検出器は、チャネル内の狭帯域信号振幅を所定の閾値６４，６５と比較する。第１の所定の閾値６４より高い閾値を有する信号（図示されたケースでは信号６３）はすべて、周波数領域ノッチ・フィルタ４３により常に濾波されるが、これはこれらの信号があると、回復されたＣＤＭＡ信号の品質が許容できないほど劣化するためである。第１の所定の閾値と第２の所定の閾値６４，６５の間にある振幅を有する信号（たとえば信号６２）は、その他の干渉源によりＣＤＭＡ信号に起こる劣化のレベルなどの要因に応じて、濾波されることもされないこともある。ノッチ・フィルタ４３は、好ましくは、ＦＭ信号６２，６３の振幅に基づいて計数逓減率（第６図に図示）を生成することにより動作する。代替の実施例においては、ノッチ・フィルタ４３は、たとえば基地局コントローラ（図示せず）からのチャネル割当情報を用いてＦＭ信号６２，６３について計数逓減率を自動的に設定し、なおかつ検出器４２からの情報を用いてＣＤＭＡ帯域内の別の高レベルＦＭ干渉源に関する計数逓減率に同調および生成することにより動作する場合もある。いずれの場合も、計数逓減率は第５図の信号６０（すなわちＦＦＴ４１の出力）で乗算され、それにより所定の閾値を越える望ましくない信号成分が、ＣＤＭＡ信号６１の振幅のレベルまたはそれより小さく軽減される。第７図の信号６７は、ノッチ・フィルタ４３の生成物を表す。この信号６７は、次に逆ＦＦＴ４４により逆変換され、ＣＤＭＡプロセッサ４５により処理される。好適な実施例においては、デジタル・フィルタ４０，ＦＦＴ４１，検出器４２，ノッチ・フィルタ４３および逆ＦＦＴ４４の処理はすべて、デジタル信号プロセッサ内に適切にプログラミングして実行することができる。ＦＭチャネルでは、デジタル・フィルタ４０からの複合信号がデジタル・ダウンミキシングおよび切下げフィルタ４６，４７内でダウンミキシングされる。第８図の信号６８は、フィルタ４６の出力を示し、これは第５図の信号６３に対応する。第９図の信号６９は、第４図の信号３４を受信するために同調されたチャネルに関するフィルタ４７からの出力を表す（これも第５図の信号６２に対応する）。フィルタ４６，４７の後には、それぞれＦＤＭＡ/ＴＤＭＡプロセッサ４８，４９があり、信号を処理して各々の処理された信号をＭＳＣ５２を介してＰＳＴＮ５１に送信する。あるいは、１つ以上のＦＭチャネルが、ＣＤＭＡチャネルと同様のデジタル・フィルタおよび／または周波数領域処理を採用することもある。このような場合は、ＣＤＭＡ信号３２に埋め込まれた信号（たとえばＦＭ信号３３）のチャネルのためのデジタル・フィルタは、好ましくは、狭帯域信号３３と同じ３０ＫＨzの帯域幅を有して、それにより複合信号の望ましくない広帯域成分を排除することができる。しかし、現在のところは、追加のデジタル・フィルタや周波数領域処理装置を用いた際に必要とされる追加処理を考慮して、それらを省略することが好ましい。第１０図は、合成された広帯域（ＣＤＭＡ）信号および狭帯域（ＦＭ）信号を受信および回復する基地局システムの別の実施例を示す。この実施例では、アンテナ７０で受信された信号は、異なるチャネル毎に別々のＲＦフロント・エンド７１，７５，７８に送られる。ＲＦフロント・エンドの後には、ＩＦフィルタ７２，７６，７９およびＡ/Ｄ変換器７３，８０がある。第４図の実施例とは異なり、ＩＦフィルタは、チャネルに割り当てられた信号の外にあるすべての信号成分を帯域通過濾波するよう設定される。言い換えると、複合広帯域信号を通過させるようにフィルタを設定するのではなく、ＦＭチャネル上のＩＦフィルタ７２，７６は所望のＦＭ信号だけを通過させるよう設定される。この方法により、ＣＤＭＡチャネルの機能を既存の基地局アーキテクチャに追加することができる。しかし、現在のところ第４図の実施例が好適である。これは、このデジタル構成によって、システムが進化し、より多くのＣＤＭＡチャネルが追加された場合の再プログラミングの融通性を大きくすることができるためである。Ａ/Ｄ７３から濾波された信号は、従来はＦＭプロセッサ７４（たとえば周知のＡＭＰＳプロセッサ，ＴＤＭＡプロセッサなど）で処理される。ＣＤＭＡチャネルでは、Ａ/Ｄ８０の後の処理工程と構成部品（すなわちＦＦＴ８１〜ＣＤＭＡプロセッサ８５）は、第４図と同じ（すなわちＦＦＴ４１〜ＣＤＭＡプロセッサ４５）である。これらの段階は、好ましくは、既存の基地局装置に追加されたデジタル・プロセッサ構成で実現される。本発明のシステムでも、遠隔のＦＭ加入者装置は、基地局受信機で１７dＢのＣ/Iを維持するだけの充分な信号出力を生成できないことがある。１つ以上のＣＤＭＡ加入者装置が基地局受信機の近くに位置する場合に、これが起こりやすい。この遠近の問題を処理するための可能な代替法の１つに、ある程度広範なポート変更（すなわち同一セル内の代替周波数への変更）またはハンドオフ（すなわち他のセルからのサービスへの変更）に対する準備がある。ポート変更は、ＦＭチャネルをＣＤＭＡ周波数帯域内に位置しない周波数帯域に移すことにより容易に実行することができる。このようなポート変更のための追加の周波数がない場合は、隣接セルに対して早期ハンドオフを行うことができる。さらに、隣接セルから目標セルに切り換えられるＦＭチャネルが、ＣＤＭＡ周波数帯域内に埋め込まれた周波数に割り当てられないように周波数の割当を構築することが好ましい。逆に、セルの境界に向かって移動しつつあり、ＣＤＭＡ周波数帯域に埋め込まれたＦＭ周波数を用いる加入者装置に関しては、ダイナミックなすなわち融通性のある再割当を行って、早期のポート変更またはハンドオフを実行するとよい。最後に、ＣＤＭＡクロック周波数またはＣＤＭＡ搬送波周波数に関するＦＭ周波数の割当は避けることが好ましい。これは、このような周波数を用いると、ＣＤＭＡ処理利得を大きく劣化させるからである。本発明によるシステムおよび方法の特定の実施例を図示および説明したが、多くの改良が可能であるので、本発明はこれらに制限されるものでないことを理解頂きたい。さらに、上記の実施例はセルラ無線電話システムの特定の実行例に関して説明されたが、複合広帯域信号が送信または受信される任意の無線システムにおいて本発明をどのように実現するかは、当業者には明白であろう。従って、本発明はここに開示され請求された基本的な基礎理念の精神と範囲に入るこのような改良をすべて包含するものである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】逆ＦＦＴ回路４４を備える。

Claims

【特許請求の範囲】１．広帯域信号と狭帯域信号の両方による通信を送信および受信する無線通信ユニットであって：第１狭帯域信号と第１広帯域信号を生成する手段（１０，１２，１５，１６）と、前記生成手段に結合されて前記第１狭帯域信号を前記第１広帯域信号内に埋め込む埋込手段とによって構成され、第１複合広帯域信号を形成して、少なくとも１つの他の無線通信ユニットに送信する送信機；およびさらに別の無線通信ユニットからの第２広帯域信号（１）を有する第２複合広帯域信号（２）と、その中に埋め込まれたさらに別の通信ユニットからの第２狭帯域信号（３）を受信して、前記第２広帯域信号を前記第２狭帯域信号から分離する手段（３５）；によって構成されることを特徴とする無線通信ユニット。２．前記埋込手段が：前記第１狭帯域信号を出力する狭帯域信号発生器（１０）；前記第１広帯域信号を出力する広帯域信号発生器（１２）；前記第１狭帯域信号および前記第１広帯域信号を合成して、前記第１複合広帯域信号を出力するよう動作することのできる合成器（１５）；によってさらに構成される請求項１記載の無線通信ユニット。３．前記埋込手段が：（ａ）前記第１複合広帯域信号を増幅する増幅器（１７）と、前記の増幅された第１複合広帯域信号を同報するアンテナ；および（ｂ）信号電力を制御して、前記第１狭帯域信号の信号電力を前記第１広帯域信号の信号電力に依存して可変する制御手段であって、前記第１狭帯域信号の信号電力を、前記第１広帯域信号の信号電力に関連する所定の比率にほぼ維持することのできる制御手段であって：前記第１狭帯域信号および前記第１広帯域信号の信号電力レベルを検出する手段（１１，１３）；少なくとも前記狭帯域信号の所定の搬送波対干渉（Ｃ/Ｉ）レベルを狭帯域信号を受信する加入者装置に関して維持するために必要な、前記第１狭帯域信号の前記第１広帯域信号に対する所定の比率を決定する手段（１４）；および前記の所定の比率が維持されるように、前記狭帯域信号の信号電力レベルを調整する手段；によって構成される制御手段；の少なくともいずれか一方によってさらに構成される請求項２記載の無線通信ユニット。４．前記受信手段（３５）が：前記第２狭帯域信号の、前記第２広帯域信号内の位置を決定する手段（４２）；および決定された位置にある前記第２狭帯域信号および前記第２狭帯域信号の決定された位置の周囲にある第２広帯域信号のうち少なくとも１つを濾波する手段（４３，４７）；によって構成される請求項１記載の無線通信ユニット。５．（ａ）前記決定手段が、前記第２複合広帯域信号に関して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行して第２広帯域信号（６１）と第２狭帯域信号（６２）の両方の周波数領域サンプル（６０）を生成する変換手段（４１，４２）であって、この変換手段（４１，４２）がさらに、どのサンプルが第１の所定の閾値（６５）を越える強度を有するかを決定することができる変換手段と、前記第１の所定の閾値より小さい強度を有するサンプルから、前記第１の所定の閾値を越える強度を有すると判定されたサンプルを濾波することができ、さらに前記第１の所定の閾値を越える強度を有すると判定されたサンプルを適応ノッチ濾波して、それらのサンプルの強度を前記第１の所定の閾値とほぼ等しい強度に下げることができる濾波手段（４３，４７）によって構成されること；（ｂ）前記決定手段が、所定の周波数再利用情報を用いて前記第２狭帯域信号の位置を判定することができること；（ｃ）前記無線通信ユニットが、セルラ無線電話システム内で通信することができ、前記第１および第２信号が、アナログ信号，狭帯域アナログ信号または符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）信号からなる群の１つによって構成されること；および（ｄ）前記無線通信ユニットが、セルラ無線電話システム内で通信することができ、前記第１および第２信号が、アナログ信号，狭帯域アナログ信号または時分割多重接続（ＴＤＭＡ）信号からなる群の１つによって構成されること；上記の特徴のうち少なくとも１つによって構成される請求項４記載の無線通信ユニット。６．少なくとも１つの基地局と加入者装置との間に広帯域信号と狭帯域信号を同時に通信するセルラ無線電話システムであって：第１周波数帯域により特徴化される広帯域信号を生成する広帯域信号生成手段（１２）；前記第１周波数帯域内の第２周波数帯域により特徴化される狭帯域信号を生成する狭帯域信号生成手段（１０）；前記狭帯域信号および広帯域信号を合成して複合広帯域信号を出力する合成器手段（１５）；および前記複合広帯域信号を複数の加入者装置に送信する手段（１６，１７）；によって構成される基地局；によって構成されることを特徴とするセルラ無線電話システム。７．前記基地局が：前記狭帯域信号を介して通信を受信する加入者装置を再度割り当てて、（ａ）前記広帯域信号の第１周波数帯域外にある第３周波数帯域により特徴化される第２狭帯域信号および（ｂ）別の基地局の少なくともいずれか一方を介して通信を受信する再割当手段（５０）；によってさらに構成される請求項６記載のシステム。８．少なくとも１つの基地局と加入者装置との間に広帯域信号と狭帯域信号を同時に通信するセルラ無線電話システムであって：少なくとも、第１広帯域信号内に埋め込まれた第１狭帯域信号を有する第１複合広帯域信号を受信することができるＲＦフロント・エンド回路構成（３６）；前記ＲＦフロント・エンド回路構成に接続され、デジタル化された第１複合広帯域信号を出力するアナログ−デジタル変換器（３７）；前記アナログ−デジタル変換器に接続され、ダウンミキシングおよび切下げフィルタ（４７）によって構成されて、前記第１狭帯域信号（６９）を回復することのできる狭帯域信号処理回路；および前記アナログ−デジタル変換器に接続された広帯域信号処理回路であって、前記変換器に接続されて、前記のデジタル化された第１複合広帯域信号を周波数領域複合信号に変換することができる変換回路（４１）と、前記変換回路に接続されて、前記第１狭帯域信号の周波数を決定することができる狭帯域信号検出器（４２）と、前記狭帯域信号検出器に接続されて前記第１狭帯域信号の決定された周波数において前記周波数領域複合信号を濾波し、前記第１広帯域信号の周波数領域表現を出力することのできるフィルタ（４３）と、前記フィルタに接続されて、前記第１広帯域信号の周波数領域表現を逆変換して前記第１広帯域信号（６７）を回復することのできる逆変換回路構成（４４）とによって構成される広帯域信号処理回路；によって構成される基地局受信機回路構成；によって構成されることを特徴とするセルラ無線電話システム。９．広帯域信号と狭帯域信号の両方により通信を行い、第１の合成された広帯域および狭帯域送受信局（３５）と、いずれも前記第１合成局（３５）と通信することができる第２広帯域送受信局（２９）および第３狭帯域送受信局（３０）とによって構成されるシステムであって、前記第１合成局は広帯域周波数（１）により特徴化される広帯域チャネルを用いて前記第２広帯域局と通信し、前記第１合成局は、前記広帯域周波数（１）に埋め込まれた狭帯域周波数（３）により特徴化される狭帯域チャネルを用いて前記第３狭帯域局と通信を行うシステム。１０．無線通信の方法であって：狭帯域復調器を有する第１遠隔ユニット（３０）と通信を行うために、第１情報を狭帯域信号（３）に変換する段階；広帯域復調器を有する第２遠隔ユニット（２９）と通信を行うために、第２情報を広帯域信号（１）に変換する段階；前記狭帯域信号を前記広帯域信号内に埋め込んで、複合広帯域信号（２）を形成する段階；前記複合広帯域信号を前記第１および第２遠隔ユニットに送信する段階；前記第２遠隔ユニットにおいて、前記複合広帯域信号（２）を受信する段階；前記複合広帯域信号を処理して、前記広帯域信号を回復する段階；および前記の回復された広帯域信号を復調して、前記第２情報を回復する段階；によって構成されることを特徴とする方法。