JP2000040993A - 送受信装置 - Google Patents
送受信装置Info
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- JP2000040993A JP2000040993A JP11035741A JP3574199A JP2000040993A JP 2000040993 A JP2000040993 A JP 2000040993A JP 11035741 A JP11035741 A JP 11035741A JP 3574199 A JP3574199 A JP 3574199A JP 2000040993 A JP2000040993 A JP 2000040993A
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- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
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- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
ングをサポートする基地局構成を提供する。 【解決手段】 本発明の送受信装置は、第1来入信号を
受信する第1受信用アンテナと、第2来入信号を受信す
る第2受信用アンテナと、第1セクタに向けて送信する
第1送信用アンテナと、第2セクタに向けて送信する第
2送信用アンテナと、第1出発信号と第1制御信号とを
受信し、前記第1出発信号を前記第1制御信号に基づい
て、前記第1送信用アンテナと前記第2送信用アンテナ
の少なくとも一方に配送する第1交換機と、前記第1受
信用アンテナから第1来入信号を、第2受信用アンテナ
から第2来入信号を受信し、前記第1出発信号と第1制
御信号を前記第1交換器に与える第1無線機とからなる
ことを特徴とする。
Description
し、特にワイアレス通信システムの一部であるセクタ化
された基地局のアーキテクチャに関する。
ムの一部の概略図が示されており、同部分は地理的領域
内にある複数のワイアレス端末(例、ワイアレス端末1
01−1から101−3)へワイアレス通信サービスを
提供している。通常のワイアレス通信システムの重要な
部分は、ワイアレス交換機センタ(Wireless Switching
Center −WSC)120であり、これは移動交換機セ
ンタ(Mobile SwitchingCenter −MSC)または移動
電話交換機オフィス(Mobile Telephone Switching Off
ice −MTSO)と言う名称で知られている。
このシステムによりサービスされる地理的領域内に分散
配置された複数の基地局(例、基地局103−1〜10
3−5)とローカルおよび長距離の電話局(例、ローカ
ル局130,138,トル局140)に接続されてい
る。ワイアレス交換機センタ120は、ワイアレス端末
間およびワイアレス端末と有線端末(例、有線端末15
0)との間の電話の呼を確立し維持している。通常この
有線端末は、ワイアレス交換機センタ120にローカル
および/または長距離ネットワークを介して接続されて
いる。
れる地理的領域は、セルと呼ばれる地理的に個別の領域
に分割されている。各セルは、図1においては、ハニカ
ムパターンで六角形により表されているが、実際には各
セルはセルを覆う領域によっては正確な六角形をしてい
ない。通常、各セルは基地局を有し、この基地局がセル
内の無線端末と通信するのに用いる無線機とアンテナと
を有し、さらにまた基地局がワイアレス交換機センタ1
20と通信できるような伝送装置を有している。
アレス端末101−2と通信しようとする場合には、こ
のワイアレス端末101−1は所望の情報を基地局10
3−1に送り、そしてこの基地局103−1がこの情報
をワイアレス交換機センタ120に送る。ワイアレス交
換機センタ120は、この情報を受信し、ワイアレス端
末101−2に対し意図したこの情報でもってこの情報
を基地局103−1に戻して、そしてこの基地局103
−1はこの情報を無線によりワイアレス端末101−2
に送る。
を表すブロック図であり、この第1基地局は送信(出発
とも称する)信号を送信用アンテナ(Tx) で送信し、
来入信号を受信用アンテナ(Rx) で受信できる1つあ
るいは複数の無線機を有している。この構造によれば、
セル毎に全方向に送信する1本の送信用アンテナと、全
方向から受信する1本の受信用アンテナのみがある。
ア信号を受信用アンテナを介して受信し、このキャリア
信号を特定のアクセス系(例、周波数分割多重アクセ
ス,時分割多重アクセス,符号分割多重アクセス等)に
従って、ベースバンド信号に復調している。その後この
来入ベースバンド信号は、ワイアレス交換機センタ12
0に送られる。同様にワイアレス交換機センタ120か
らの出発ベースバンド信号は、採用された多重化系
(例、周波数分割多重化,時分割多重化,符号分割多重
化等)に従って、無線機により変調され送信機から送信
される。
系システムではなく地上系のシステムの場合には、サー
ビスの品質と利便性は、システムを包囲する領域の特異
性による。例えば、領域の形状が山岳地方の場合、ある
いは建物や木のような障害物が存在する場合には、ワイ
アレス端末により送信される信号は、吸収されたりある
いは反射されたりして信号の品質は基地局で受信する時
には均一ではなくなる。その結果基地局の受信用アンテ
ナは、直接パスの信号とワイアレス端末から反射された
信号を別の位相で受信し、その結果信号が破壊的に干渉
し合うことになる。このような減少はマルチパスフェー
ジング,高速フェージングあるいはレイレイフェージン
グとして知られている。
をサポートする第2基地局の構成を表すブロック図であ
り、この第2の基地局はマルチパスフェージングの影響
を緩和するために、N−ウェイの受信ダイスバスティと
して知られる技術をサポートしている。図3に示す基地
局構成は、送信信号を1本の送信用アンテナを介して送
信できる無線機(図2の構成と同様)を有するが、受信
用にはN本の空間的に分離した受信用アンテナ(Rx1
〜RxN)を有する。
であるため、空間的に離れた位置にある受信用アンテナ
の全てが同時にマルチパスフェージングを被ることは極
めて少ない。そのため来入信号が1本の受信用アンテナ
で弱い場合には、他の受信用アンテナで補うことができ
る。従来公知のように無線機に関連したダイバシティコ
ンバイナは、N本の受信用アンテナから来るN個の来入
信号をさまざまな技術(例、選択ダイバシティ,等ゲイ
ン結合ダイバシティ,最大無線結合ダイバシティ等)を
用いて組み合わせて来入信号の受信感度を向上させてい
る。
とセクタ化をサポートする第3基地局の構成を表すブロ
ック図であり、この第3の基地局は、通信システムのト
ラフィックキャパシティを増加する技術をサポートして
いる。この技術は、「基地局セクタ化」技術として知ら
れている。この基地局のセクタ化技術によれば、基地局
によりサービスされるセルは、M個の扇型の部分に分割
され、それらは基地局の中心から360゜/Mの角度で
末広がりである。図4の基地局のアーキテクチャは、M
個の無線機とそれに関連する送受信用アンテナ(各アン
テナは互いに独立で動作する)を有するが、この送受信
用アンテナは各セクタに関連づけられ、セクタとの間で
信号を送受信している。
4の構成は所与のトラフィックキャパシティをサポート
するために必要以上の数の無線機を必要とし、基地局の
建設コストを不必要に増加させてしまうからである。図
5に示すように、無線機がプールされていると、同一の
平均的なトラフィックキャパシティはより少ない数の無
線機でまかなえることができる。
とセクタ化と無線機器プーリングをサポートする第4基
地局の構成を表すブロック図である。この構成は相互に
接続された複数の無線機501−1〜501−Zと、ス
ニファ無線機502と交換機マトリックス503とM個
の組の送受信用アンテナ504−1〜504−Mを有す
る。この構成によれば、スニファ無線機502が来入信
号のサーチの際全てのセクタとチャネルを走査する。
入信号を検出すると、スニファ無線機502は交換機マ
トリックス503に対しそのセクタからの来入信号を適
切な無線機に向け、そして無線機からの送信信号を同一
のセクタにルーティング(配送)するよう指令を発す
る。無線信号はいかなるセクタからも送受信することが
できるので、この構成は少ない送信器でもって図4に示
すのと同じ平均トラフィックキャパシティをサポートで
きる。しかし、この構成はスニファ無線機502と(M
×(N+1)+2)×(M×(N+1))のスイッチマ
トリックスを基地局に付加しなければならない点で不利
である。
技術で発生した不利な点およびコストの一部あるいは全
てを回避するために受信ダイバシティとセクタ化と無線
機プーリングをサポートする基地局構成を提供すること
である。
無線機と受信用アンテナとの間にスニファ無線機(sniff
er radio)または交換機マトリックス(switching matri
x)を必要としない。これは基地局の製造コストおよびサ
イズを低減できる点で利点がある。
ストが問題になるだけではなく、スニファ無線機を有す
る基地局の構成は、基地局の機能に対しサービスを中断
させてしまう。例えば、あるインターバルにおいては、
基地局内の無線機と呼がつながっている無線端末は、あ
るセクタから別のセクタに移動することがある。基地局
内のスニファ無線機は、このような移動が発生した後し
ばらくしてこの移動を検知するが、その時にはこの呼は
基地局によりドロップ(喪失)されてしまう。しかし、
スニファ無線機は一度に1個の来入信号のみをサーチす
るため、スニファ無線機がワイアレス端末の動きを検出
する前に長期の時間を必要とする。それ故にスニファ無
線機は、基地局の動作においてはボトルネックとなって
いる。
リックスが存在することにより、各無線機は一時に複数
の受信用アンテナの内の1つのアンテナからの来入信号
のみを受信し、そして他の受信用アンテナで得られる有
効な来入信号をこの無線機では得られないようにしてし
まう。セクタ化技術を用いて、システムのトラフィック
キャパシティを増加させることができるが、セクタ化す
る際にセクタ内の1個のアンテナのみから来入信号を受
信するよう各無線機を制限する必要はない。ただセクタ
内で意図的に送信される周波数が、隣接するセクタで送
信されている周波数とが見分けられればよいだけであ
る。
基地局の全ての受信用アンテナから来入信号を受信で
き、そしてこの来入信号の全てに対しダイバシティ結合
および/またはビームホーミングを形成できることであ
る。このことは、スニファ無線機を必要とせずに、また
無線機と受信用アンテナとの間に交換機マトリックスを
必要としない点で有利である。さらにまた、各無線機は
全ての期間において、全ての受信用アンテナから来入信
号を受信するために、この無線機はワイアレス端末の動
きを連続的にモニタして、これにより無線機がセクタ境
界に跨ってワイアレス端末が移動するのを検出できない
場合に発生する呼の喪失の可能性を下げることができ
る。
る。
基地局の構成を表すブロック図である。同図に示した実
施例は、複数の無線機601−1〜601−Zと、M−
ウェイの交換機607−1〜607−Zと、結合器/増
幅器610と、M個の組のセクタ化した送信用アンテナ
(Tx)とM個の組の送受信用アンテナ(Rx)606
−1〜606−Mを有する。
ているが、受信用アンテナRxの各組は必ずしもそうで
ある必要はないがセクタに接続されている。本発明の一
実施例によれば、各受信用アンテナRxは、全方向から
受信するかあるいは送信用アンテナTxに関連づけられ
たセクタよりも狭いかあるいは広い視野を有する。N本
の受信用アンテナの各組はワイアレス端末(図示せず)
からの来入信号のN個のバージョンを受信する。
線機はワイアレス端末からの特定の1個の来入信号を受
信し復調しそこで採用されている特定のアクセス系
(例、周波数分割多重アクセス,時分割多重アクセス,
符号分割多重アクセス等)に従って1個あるいは複数個
のベースバンド信号を形成する。各無線機はこれらのベ
ースバンド信号を公知の方法でワイアレス交換機センタ
に送信できる。
ームホーミングプロセッサとを有し、これらは来入信号
のN×M個の変形信号(即ち、M個のセクタからN個の
変形信号)を受信して特定の来入信号のフィデリティ
(fidelity)を増加させ、これらの変形信号に対しN×
M−ウェイのダイバシティ結合および/またはビームホ
ーミングを実行する。
を有する。第1の理由は、スニファ無線機を必要としな
い点である。第2の理由は、交換機マトリックスを受信
用アンテナとそれぞれの無線機との間に必要としない点
である。第3の点としては、ダイバシティ結合および/
またはビームホーミングがセクタの境界に沿って可能と
なる点であり、第4の点としては、N×M−ウェイのダ
イバシティ結合および/またはビームホーミングを実行
できる無線機により発生する余分のコストは、スニファ
無線機と交換機マトリックスを取り除いたことによるコ
スト低減よりも大きい点である。
は、ワイアレス交換機センタからベースバンド信号を受
信し、所与の多重化系(例、周波数分割多重化,時分割
多重化,符号分割多重化等)に従って、これらのベース
バンド信号に基づいて送信信号を生成することができ
る。この送信信号は、無線機iから交換機607−iへ
リード602−iを介して出力される。
を解析して、この来入信号を発信したセクタの予測情報
を生成する。この予測情報は各無線機がこの予測情報を
用いて制御信号(リード603−i上の制御信号#i)
を生成し、この無線機から送信信号を無線機が来入信号
が発信した予測信号からセクタに接続された送信機アン
テナに送る。
号を交換機607−iに送信することにより送信用アン
テナを使用できるように、交換機607−iに指示す
る。M−ウェイの交換機マトリックス607−i(1≦
i≦Z)は、無線機601−iから(1)リード602
−i上の送信信号#iと、(2)リード603−i上の
制御信号#iを受信し、送信信号#iを制御信号#iの
指示の元で1個または複数の送信用アンテナにルーティ
ングする。M−ウェイの交換機マトリックス701−i
の製造方法およびその使用方法は当業者には公知であ
る。
器610に与えられ、この結合器/増幅器610が同一
の送信用アンテナに向けて2個以上の信号を結合し増幅
して送信する。各無線機と交換機607−iの製造方法
は、当業者に公知である。
個の結合器702−1〜702−Mと、M個のパワー増
幅器703−1〜703−Mを有する。結合器702−
j(1≦j≦Z)は、セクタjとのみ接続され、セクタ
jに向けられた送信信号の全てを受信し、それらを公知
の方法でベクトル加算する。結合器702−jの出力
は、増幅器703−jに加えられ、セクタjの送信用ア
ンテナを介して送信する前に増幅される。アンテナルー
タ603の使用方法および製造方法は、当業者に公知で
ある。
ローチャート図であり、5個のステップにまとめた操作
を表す。本発明はマイクロプロセッサ,コンピュータ等
で動作でき、これら全ての5個のステップの対応は、実
質的に同時に前述した実施例の各構成要素により同時に
実行できる。図8に示したフローチャートは、それぞれ
の実施例の動作の因果関係の一部を示すためのものであ
る。
M個の受信用アンテナの全てから来入信号のN×M個の
変形信号を受信し、ステップ802において、この無線
機はN×M−ウェイのダイバシティ結合および/または
ビームホーミング技術を用いて、来入信号のどのような
変形信号よりも良好な来入信号の予測値を生成する。
信号のN×M個の変形信号を解析して、来入信号が発信
された最も可能性の高いセクタの予測値を生成し、ステ
ップ804においては、無線機は送信信号をワイアレス
端末に向けて生成する。
テナルータ603に対し、送信信号を来入信号が発信さ
れたと判定されたセクタに接続された送信機用アンテナ
にルーティングする。ステップ805から制御はステッ
プ801に戻る。
図
ク図
る第2基地局の構成を表すブロック図
サポートする第3基地局の構成を表すブロック図
無線機器プーリングをサポートする第4基地局の構成を
表すブロック図
ロック図
図
受信する 802 来入信号の予測値を生成するためにN×M−ウ
ェイのダイバシティ結合 および/またはビーム形成技術を用いる 803 来入信号が送信されたセクタを予測する 804 送信信号を生成する 805 無線機の制御下で送信信号を送信用アンテナに
配送する
Claims (13)
- 【請求項1】 第1来入信号を受信する第1受信用アン
テナと、 第2来入信号を受信する第2受信用アンテナと、 第1セクタに向けて信号を送信する第1送信用アンテナ
と、 第2セクタに向けて信号を送信する第2送信用アンテナ
と、 第1送信信号と第1制御信号とを受信し、前記第1送信
信号を前記第1制御信号に基づいて、前記第1送信用ア
ンテナと前記第2送信用アンテナの少なくとも一方にル
ーティングする第1交換機と、 前記第1受信用アンテナから第1来入信号を、第2受信
用アンテナから第2来入信号を受信し、前記第1送信信
号と第1制御信号を前記第1交換機に与える第1無線機
とからなることを特徴とする送受信装置。 - 【請求項2】 第2送信信号と第2制御信号とを受信
し、前記第2送信信号を前記第2制御信号に基づいて、
前記第1送信用アンテナと前記第2送信用アンテナの少
なくとも一方にルーティングする第2交換機と、 前記第1受信用アンテナから第1来入信号を、第2受信
用アンテナから第2来入信号を受信し、前記第2送信信
号と第2制御信号を前記第2交換機に与える第2無線機
とをさらに有することを特徴とする請求項1記載の装
置。 - 【請求項3】 第3来入信号を受信する第3受信用アン
テナと、 第4来入信号を受信する第4受信用アンテナと、を有
し、 前記第1無線機は、第3受信用アンテナから第3来入信
号を受信し、 前記第2無線機は、前記第4受信用アンテナから第4来
入信号を受信することを特徴とする請求項1記載の装
置。 - 【請求項4】 前記第1受信用アンテナと第3受信用ア
ンテナは、前記第1セクタから受信し、 前記第2受信用アンテナと第4受信用アンテナは、前記
第2セクタから受信することを特徴とする請求項2記載
の装置。 - 【請求項5】 前記第1無線機は、前記第1交換機を含
むことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項6】 前記第1無線機は、前記第1受信用アン
テナから受信した第1受信信号と、前記第2受信用アン
テナから受信した第2受信信号とを結合するダイバシテ
ィプロセッサを有することを特徴とする請求項1記載の
装置。 - 【請求項7】 前記第1無線機は、前記第1受信用アン
テナから受信した第1受信信号と、前記第2受信用アン
テナから受信した第2受信信号とを結合するビームホー
ミングプロセッサを有することを特徴とする請求項1記
載の装置。 - 【請求項8】 第1セクタから第1来入信号を受信する
第1受信用アンテナと、 第2セクタから第2来入信号を受信する第2受信用アン
テナと、 前記第1受信用アンテナから第1来入信号を、第2受信
用アンテナから第2来入信号を受信する第1無線機とを
有することを特徴とする受信装置。 - 【請求項9】 前記第1受信用アンテナから第1来入信
号を、第2受信用アンテナから第2来入信号を受信する
第2無線機とをさらに有することを特徴とする請求項8
の装置。 - 【請求項10】 前記第1セクタから第3来入信号を受
信する第3受信用アンテナと、 前記第4セクタから第4来入信号を受信する第4受信用
アンテナと、を有し、 前記第1無線機は、第3受信用アンテナから第3来入信
号を受信し、 前記第2無線機は、前記第4受信用アンテナから第4来
入信号を受信することを特徴とする請求項8記載の装
置。 - 【請求項11】 前記第1無線機は、前記第1受信用ア
ンテナから受信した第1受信信号と、前記第3受信用ア
ンテナから受信した第3受信信号とを結合するダイバシ
ティプロセッサを有することを特徴とする請求項8記載
の装置。 - 【請求項12】 前記第1無線機は、前記第1受信用ア
ンテナから受信した第1受信信号と、前記第3受信用ア
ンテナから受信した第3受信信号とを結合するビームホ
ーミングプロセッサを有することを特徴とする請求項8
記載の装置。 - 【請求項13】 第1セクタから第1来入信号を受信す
る第1受信用アンテナと、 第2セクタから第2来入信号を受信する第2受信用アン
テナと、 第1セクタに向けて信号を送信する第1送信用アンテナ
と、 第2セクタに向けて信号を送信する第2送信用アンテナ
と、 第1送信信号と第1制御信号とを受信し、前記第1送信
信号を前記第1制御信号に基づいて、前記第1送信用ア
ンテナと前記第2送信用アンテナの少なくとも一方にル
ーティングする第1交換機と、 前記第1受信用アンテナから第1来入信号を、第2受信
用アンテナから第2来入信号を受信し、前記第1送信信
号と第1制御信号を前記第1交換機に与える第1無線機
と、 第2送信信号と第2制御信号とを受信し、前記第2送信
信号を前記第2制御信号に基づいて、前記第1送信用ア
ンテナと前記第2送信用アンテナの少なくとも一方にル
ーティングする第2交換機と、 前記第1受信用アンテナから第1来入信号を、第2受信
用アンテナから第2来入信号を受信し、前記第2送信信
号と第2制御信号を前記第2交換機に与える第2無線機
とからなることを特徴とする送受信装置。
Applications Claiming Priority (2)
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US09/023439 | 1998-02-13 | ||
US09/023,439 US6148218A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Architecture for multi-sector base stations |
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