(57)【要約】【課題】  良好な屋内カバレッジを提供する。【解決手段】  無線通信システムにおいてネットワーク・トランシーバとユーザ・トランシーバ間のトラヒックを仲介する中継器であって、ネットワーク・トランシーバとのネットワーク・リンクを保持するネットワーク・ユニットと、ユーザ・トランシーバとのユーザ・リンクを保持するユーザ・ユニットと、ネットワーク・ユニットとユーザ・ユニットの間の両方向通信経路と、ネットワーク・ユニット及びユーザ・ユニットにそれぞれ結合され、ネットワーク及びユーザ・トランシーバの動作周波数帯域において信号を伝達しかつ有効放射電力を制御するように適合されたビーム形成器とを含む中継器を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいてネットワーク・トランシーバとユーザ・トランシーバ間のトラヒックを仲介する中継器であって、
前記ネットワーク・トランシーバとのネットワーク・リンクを保持するネットワーク・ユニットと、
前記ユーザ・トランシーバとのユーザ・リンクを保持するユーザ・ユニットと、
前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニットの間の両方向通信経路であって、前記ネットワーク・トランシーバと前記ネットワーク・ユニット間、前記ユーザ・トランシーバと前記ユーザ・ユニット間、及び前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の自律中継器ホップにおいて前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の信号伝達を容易にするように適合された該両方向通信経路と、
前記ネットワーク・ユニット及び前記ユーザ・ユニットにそれぞれ結合され、前記ネットワーク及びユーザ・トランシーバの動作周波数帯域において信号を伝達しかつ有効放射電力を制御するように適合されたビーム形成器とを含むことを特徴とする中継器。
【請求項２】
前記ビーム形成器が、前記ユーザ・ユニットのサービスエリアを増加させるべく有効放射電力を制御するように適合されていることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項３】
前記ビーム形成器が、前記ネットワーク・ユニットのリンクの質を向上させるべく有効放射電力を制御するように適合されていることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項４】
送信アンテナであって、該送信アンテナが前記ネットワーク及びユーザ・トランシーバ動作周波数で作動しかつ前記ビーム形成器が前記ネットワーク・ユニット及びユーザ・ユニットの有効放射電力を制御して前記ユーザ・ユニットのサービスエリアを増加させるように前記ビーム形成器に結合された該送信アンテナを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項５】
送信アンテナであって、該送信アンテナが前記ネットワーク及びユーザ・トランシーバの動作周波数で作動し、前記ビーム形成器が前記ネットワーク・ユニット及びユーザ・ユニットのアンテナ放射パターンを制御して前記ユーザ・ユニットのサービスエリアを増加させるように前記ビーム形成器にそれぞれ結合された該送信アンテナを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項６】
前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記自律中継器ホップが、無免許全米情報基盤（Ｕ‐ＮＩＩ）スペクトラム周波数帯域、無免許パーソナル移動通信サービス（Ｕ‐ＰＣＳ）スペクトラム周波数帯域、産業科学医療用（ＩＳＭ）スペクトラム周波数帯域、及び任意の無免許周波数帯域からなる群から選択された周波数帯域で作動するように調整されることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項７】
前記ネットワーク・ユニットとユーザ・ユニット単独間の伝搬損失を補償するゲイン・コントローラを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項８】
少なくとも前記ネットワーク・ユニットとユーザ・ユニット単独間の伝搬損失を補償するゲイン・コントローラを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項９】
構造物の外部に設置されるように構成された前記ネットワーク・ユニットと、
前記構造物の内部に設置されるように構成された前記ユーザ・ユニットと、
屋内‐屋外伝搬損失を単独で補償するゲイン・コントローラと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１０】
前記通信経路上の前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記自律中継器ホップが、前記中継器と前記ネットワーク／ユーザ・トランシーバ間で伝達される信号に非依存である搬送波信号で通信することを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１１】
前記通信経路上の前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記自律中継器ホップが、前記中継器と前記ネットワーク／ユーザ・トランシーバ間で伝達される信号に非依存である搬送周波数で通信することを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１２】
前記通信経路上の前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記自律中継器ホップが、前記中継器と前記ネットワーク／ユーザ・トランシーバ間で伝達される信号波形に非依存である信号波形で通信することを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１３】
無免許周波数帯域で作動する前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路において専用の無線データ及び／または制御リンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１４】
無免許周波数帯域で作動する前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路において専用の無線専用データ及び／または制御リンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１５】
無線規格に基づき前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路において専用の無線データ及び／または制御リンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１６】
低い送信電力での動作のために電力制御される前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路において専用の無線データ及び／または制御リンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１７】
前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路における専用のワイヤライン・データリンク及び／または制御リンクであって、電線、電話線、同軸ケーブルからなる群中のリンクから選択される該リンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１８】
ワイヤライン規格に基づく、前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路における専用のワイヤライン・データリンク及び／または制御リンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項１９】
前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路における帯域内または帯域外の制御リンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２０】
前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路における無線制御リンクであって、ブルートゥース、任意の８０２．１１ベースの規格、及び他の無線規格からなる群から選択される該リンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２１】
周波数トーンに基づく前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路における専用の無線または有線専用制御リンクを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２２】
前記ネットワーク・ユニット及び／または前記ユーザ・ユニットが、
１対のアンテナと、
全てまたは一部の中継器ホップ及び通信リンクにおいてアンテナ切替ダイバーシチを可能にする送受信動作のために切替え操作を実行する前記アンテナ対に接続されたスイッチと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２３】
前記ネットワーク・ユニット及び前記ユーザ・ユニットにおける局部発振器と、
前記局部発振器を相互に同期させるべく同期信号を搬送する前記ネットワーク・ユニットから前記ユーザ・ユニットへの前記通信経路における制御及び／またはデータリンクと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２４】
前記局部発振器を相互に同期させるべく商用電気信号振動を用いて同期させられる前記ネットワーク・ユニット及び前記ユーザ・ユニットにおける局部発振器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２５】
前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニットが、固有の識別番号割り当てられていることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２６】
前記識別番号によって二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）信号変調を生じさせ、前記信号を無免許スペクトラム動作帯域の適切な部分で変調し、前記信号を前記ネットワーク・ユニットのフォワードリンクの送信機経路の中に結合する識別／基準周波数ユニットを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２７】
符号化された低ビットレート変調によりリバースリンク通信波形に関する識別及び位置情報を変調する識別／位置ユニットを更に含み、
前記変調が振幅変調または差動四位相偏移（ＤＱＰＳＫ）変調であることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２８】
複素チャネル・インパルス応答生成のためにスペクトラム拡散信号を生成する校正信号発生器／送信機を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項２９】
ある符号生成技術を用いて複素チャネル・インパルス応答生成のためのスペクトラム拡散信号を生成する校正信号発生器／送信機であって、前記符号生成技術が、
擬似ランダム、ゴールド、または全てのユニットにアプリオリに知られている他の符号によってスペクトラム拡散波形を生成する技術と、
全てのユーザ・ユニット及び全てのネットワーク・ユニットを一意に識別するために既知の符号の符号位相を生成する技術と、
ダイナミック割当戦略によって符号または符号位相を割り当てる技術と、
複素チャネル・インパルス応答生成のための符号を２つ以上用いる技術と、
複素チャネル・インパルス応答生成のための符号位相を２つ以上用いる技術と、
ユニット識別子によってスペクトラム拡散信号を変調する技術と、
稼動セルラ帯域または無免許帯において前記スペクトラム拡散波周波数を生成する技術とからなる群の中からの１若しくは複数の技術から選択されるような校正信号発生器／送信機を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項３０】
前記校正信号発生器／送信機が、相関を用いて前記複素チャネル・インパルス応答を生成することを特徴とする請求項２９に記載の中継器。
【請求項３１】
前記校正信号発生器／送信機が、行列反転を用いて前記複素チャネル・インパルス応答を生成することを特徴とする請求項２９に記載の中継器。
【請求項３２】
相関を用いて複素チャネル・インパルス応答を生成する校正信号発生器／送信機を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項３３】
行列反転を用いて複素チャネル・インパルス応答を生成する校正信号発生器／送信機を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項３４】
割り当てられた信号スペクトラムの一部または全部で前記中継器に入る所望の信号をブーストする少なくとも１つの増幅器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項３５】
前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路が、ある動作帯域を有し、該動作帯域が、
前記動作帯域を予め選択する、
前記動作帯域を手動で選択する、
被検出信号に基づき前記動作帯域を自動的に選択する
からなる群の１若しくは複数から選択される技術を用いて決定されることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項３６】
前記中継器に入る所望の信号をブーストする少なくとも１つの増幅器であって、前記信号が、
ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）及びその派生システムの全て、
ＣＤＭＡ２０００（符号分割多重アクセス）、
広帯域符号分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）、
セルラまたは無線帯域及び全地球測位システム（ＧＰＳ）において作動している他の規格及びシステム
からなる群の１若しくは複数から選択される無線システムからのものである該増幅器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項３７】
ブーストされた信号周波数帯域において作動する前記ネットワーク・ユニット及び前記ユーザ・ユニットの手動アイソレーションが可能な指向性アンテナを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項３８】
前記ネットワーク・ユニット及び前記ユーザ・ユニットの各々にエコー・キャンセラを更に含み、該エコー・キャンセラが、前記ネットワーク・ユニット及び前記ユーザ・ユニットを相互にアイソレートしかつブーストされた信号の周波数帯域において作動することを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項３９】
前記ネットワーク・ユニット及び前記ユーザ・ユニットの各々にエコー・キャンセラを更に含み、該エコー・キャンセラが、ブーストされた信号経路において遅延を挿入することを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項４０】
前記ネットワーク・ユニット及び前記ユーザ・ユニットの各々に、信号経路において遅延を挿入するエコー・キャンセラを更に含み、前記遅延が、前記ネットワーク・ユニットにおける故意の遅延と、前記ユーザ・ユニットにおける故意の遅延と、前記ネットワーク・ユニット及び前記ユーザ・ユニットの両方における故意の遅延とからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項４１】
前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニット間の前記通信経路におけるリバースリンク経路と、前記ネットワーク・ユニットと前記ネットワーク・トランシーバ間のリバースリンクが、妨害及び電力消費を低減させるべく信号の存在に基づきゲートされることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項４２】
前記ネットワーク・ユニットが、複数のユーザ・ユニットと共に作動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項４３】
前記ネットワーク・ユニットと前記ユーザ・ユニットとが、単一ハウジングにおいて機械的に背合せに取り付けられかつ構成されていることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【請求項４４】
前記中継器が、無免許周波数帯域において作動するものであり、前記無免許周波数帯域において作動する他のデバイスを妨害しない周波数で動作帯域を選択することができることを特徴とする請求項１に記載の中継器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、詳細には、ネットワーク・トランシーバとユーザ・トランシーバ間のトラヒックを仲介する中継器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）やＩＳ９５などの既存のセルラ・ネットワークは、次々に伝わりかつ連続的であるカバレッジを提供し、そのようなシステムから予想される高い端末移動性をサポートすることを目的としたものである。しかし、入念にネットワークの設計を行うにも拘らず、屋内（室内）の受信可能範囲、またはそのようなネットワークの透過減衰を有する場所（例えばトンネル）の受信可能範囲は多くの場合に「まだら」であり、よくても「カバレッジの穴（coverage Hole）」があり、最悪の場合には受信不可能範囲が発生する。屋内カバレッジにこのような欠陥がある理由は、広い範囲をカバーするためにセルラ基地局が通常、平均建物高さより高い建物外に設置されることである。信号は、「ストリート・レベル」で妥当であるかもしれないが、建材によって大幅に減衰され、室内の信号電力を低下させ、受信困難を引き起こす。信号電力の損失（減衰）は建材に依存し、壁を通過する度に数十ｄＢの損失が発生する。このような問題は、広帯域符号分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）やＣＤＭＡ２０００などの第３世代移動通信システムにおいて特に問題となる。というのも、これらの新たな方式は、高いデータ伝送能力を有し、そのことが情報ビットエネルギー（Ｅｂ）を低下させ、リンク割当量及びセル電波到達範囲が著しく減少するからである。目下のところ、屋内カバレッジを提供する一般的な解決策は以下の通りである。
Ｉ）同じ地理的領域内における、セルサイズの小さな、より多くの屋外基地局
ＩＩ）マイクロセル
ＩＩＩ）ピコセル（室内のセル）
ＩＶ）従来の中継器
【０００３】
明らかに、上記の解決策は全て（中継器によるものを除いて）非常に高価であり、セルラ・ネットワーク・インフラの大規模投資を必要とし、計画及び運用がずっと複雑である。所与の地理的領域において信号をブーストするために用いることができる中継器などの他の解決策がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中継器による解決策は、基地局よりは安価であるが、幾つかの欠点がある。これらの屋外中継器は、個人ユーザにとっては尚も高価すぎるものであり、入念な計画を必要とする。多くの者は大型の指向性アンテナまたは追加的な迂回中継周波数を用いてアンテナ利得規格を低下させ、それによって周波数帯の利用効率を下げるが、能力には限界がある。中継器は、最大許容送信電力を伝送してしばしばネットワークの妨害を大きくする傾向があり、結果的にネットワーク事業者には適していないことがある。屋内中継器は屋外用のものよりは安価であるが、通常は屋根に高指向性アンテナを据え付け、アンテナ・アイソレーションを確実にすることが必要であるので、費用のかかる熟練した据付及び操作が要求される。従って、このようなシステムは一般的に、未熟なユーザにとって面倒で、多くのローカライズされたサービスエリアで使用するには十分に安価であるとは言えない状態である。
【発明を解決するための手段】
【０００５】
通信デバイスの一実施形態に基づけば、無線通信システムにおいて中継器がネットワーク・トランシーバとユーザ・トランシーバ間のトラヒックを仲介する。中継器は、ネットワーク・トランシーバとのネットワーク・リンクを保持するネットワーク・ユニットと、ユーザ・トランシーバとのユーザ・リンクを保持するユーザ・ユニットと、ネットワーク・ユニットとユーザ・ユニットの間の両方向通信経路であって、ネットワーク・トランシーバとネットワーク・ユニット間、ユーザ・トランシーバとユーザ・ユニット間、及びネットワーク・ユニットとユーザ・ユニット間の自律中継器ホップにおいてネットワーク・ユニットとユーザ・ユニット間の信号の伝達を容易にする両方向通信経路と、ネットワーク・ユニット及びユーザ・ユニットにそれぞれ結合され、ネットワーク及びユーザ・トランシーバの動作周波数帯域において信号を伝達しかつ有効放射電力を制御するように適合されたビーム形成器とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本明細書に感じされているシステムは、ネットワークにおける過剰な妨害及び費用のかかる機器またはネットワーク計画なしに、より良好なローカライズされた屋内カバレッジを提供する。本明細書中のシステムは、全ネットワーク容量を増加させ、移動体及びＢＴＳ送信電力を低減し、バッテリ寿命を延ばし、ユーザへの「有害な」放射電波を減らす。
【０００７】
例示的な実施形態の記載は、ＧＳＭ（Global System for Communications）ネットワークに基づくが、これは国及び地域の規則に応じた種々のスペクトラム帯域で作動する時分割多重アクセス‐周波数分割二重化（ＴＤＭＡ／ＦＤＤ）ベースのシステムである。しかし、ここでの開示内容は、若干の変更を加えて、（限定されるものではないが）ＩＳ９５、ＣＤＭＡ２０００、ＷＣＤＭＡを含む他のセルラ・システムに等しく適用可能であり、更に変更を加えて８０２．ｌ１ａ、ｂ、ｇなどの無線ＬＡＮシステムに適用可能である。この開示内容はセルラ・システムに対して与えられているが、若干の変更を加えて、ＧＰＳなどの他のシステムまたは信号ブースト能力を用いる任意の他のシステムにも等しく適用することができる。動作周波数は、移動通信のために用いられる通信スペクトラムの被選択部分（例えば、ＰＣＳ１９００、ＤＣＳ１８００、ＧＳＭ９００、ＵＭＴＳ ２０００、ＩＳＭ、または、ＵＮＩＩ帯域）にあることができる。本明細書中の説明は単に例示を意図したものでしかなく、ブースタのそのような利用は、室内のカバレッジのみに限定されず、電車、飛行機、車、トンネルなど他の場所において用いられることができる。また、この例は微細な、または重要でない設計詳細を全て含んではいないかもしれない。以下に開示及び説明するユニット（装置）及びサブユニットは、免許及び無免許動作帯域それぞれの規則を満たす。よって、開示されている異なる例示的な具現態様及び実施形態では、送信機、受信機、中継器及びブースタのための最大送信電力、スペクトルマスク、帯域外放射などを含む仕様は、免許及び無免許動作帯域の両方を満たす。
【０００８】
アナログ具現態様の例
【０００９】
図１は、２つの基地局（ＢＴＳ１（１０１）及びＢＴＳ２（１０２））を有するセルラ・ネットワーク１００を示す。典型的なネットワークは、３つ以上の基地局をサポートする。開示されているシステムは、基地局のサポート範囲に拘らず任意サイズのネットワークにも適用することができる。ＢＴＳ１ １０１は、基地局コントローラＢＳＣ１ １０７に接続される。ＢＴＳ２ １０２は、基地局コントローラＢＳＣ２ １０８に接続される。ＢＴＳ２ １０２は、ＢＳＣ２ １０８の代わりに基地局コントローラＢＳＣ１ １０７に接続されることもできる。ＢＳＣ１ １０７は、移動通信交換局ＭＳＣ１０９に接続されるＢＳＣ２ １０８は、ＭＳＣ１０９に接続されるか、または代わりにネットワーク中の別のＭＳＣに接続されることもある。ＭＳＣ１０９は、ＰＳＴＮ１ １０２接続される。ＢＴＳ１ １０１は、対応するサービスエリア１０３を有する。ＢＴＳ２ １０２は、対応するサービスエリア１０４を有する。これらのサービスエリアは、重なり合っていてもよいしそうでなくてもよい。しかし、通常は、ハンドオフを容易にするようにかなりの重複があるようにネットワークが計画される。携帯端末１０５は、フォワードリンクの周波数
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及びそれに対応するリバースリンク周波数
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の周辺で伝送されるトラヒックチャネルを用いてＢＴＳ１ １０１と通信するサービスエリア１０３中の建物１０６内にある。トラヒックチャネルは、ＢＣＣＨキャリア上の使用可能時間スロットの１つであることができ、またはＴＣＨキャリア上にあることがあるが、そこでは妨害を少なくするために周波数ホッピングが用いられることがある。携帯端末１０５は、サービスエリア１０４にあってもなくてもよいが、携帯端末１０５はサービスエリア１０３の十分内側にあり、ＢＴＳ１ １０１からの平均信号電力は、建物１０６内のＢＴＳ２ １０２及び携帯端末１０５のある場所からの平均信号電力よりもずっと強い。建物１０６外の二乗平均平方根（ｒｍｓ）フォワードリンク信号レベル
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は、建物内のｒｍｓ信号レベル
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より壁貫通損失αだけ高い。損失αは、携帯端末１０５がＢＴＳ１ １０１またはＢＴＳ２ １０２またはＢＴＳ１ １０１とＢＴＳ２ １０２の両方との高信頼通信を維持するために十分に高いレベルに
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がないようなものであることがある。更に、信号レベル
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は、携帯端末１０５がＢＴＳ１ １０１またはＢＴＳ２ １０２またはＢＴＳ１ １０１とＢＴＳ２ １０２の両方との通信リンクを設定及び保持することが困難であり得るかまたは通信リンクが室内エリアの全部または一部において選択された性能及び信頼性を有しないようなものであることがある。建物１０６内のカバレッジの問題は、ダウンリンクにおけるＢＴＳ１ １０１からの送信電力を増加させて壁貫通損失による信号損失αを防ぐことによって解決されることがある。建物１０６内のｒｍｓリバースリンク信号レベル
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は、建物外のｒｍｓ信号レベル
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より壁貫通損失α’だけ高い。損失α’は、携帯端末１０５がＢＴＳ１ １０１またはＢＴＳ２ １０２またはＢＴＳ１ １０１とＢＴＳ２ １０２の両方との高信頼通信を維持するために十分に高いレベルに
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がないようなものであることがある。更に、信号レベル
2007520947.tif 000012
は、携帯端末１０５がＢＴＳ１ １０１またはＢＴＳ２ １０２またはＢＴＳ１ １０１とＢＴＳ２ １０２の両方との通信リンクを設定及び保持することが困難であり得るかまたは通信リンクが室内エリアの全部または一部において選択された性能及び信頼性を有しないようなものであることがある。建物１０６内のカバレッジの問題は、アップリンクにおける携帯端末１０５からの送信電力を増加させて壁貫通損失による信号損失α’を防ぐことによって解決されることがある。通常、フォワード及びリバースリンクの周波数ペアは十分に近いので、αレベルはα’レベルと実質的に差がない。
【００１０】
図２は、中継器２００のフォワードリンク部２３０を示す。単純な形のフォワードリンク部２３０が、セルラ・ネットワークのフォワードリンクにおける室内の信号レベルをブーストすることによって屋内のカバレッジを向上させる。ＢＴＳ１ ２１３は、実質的に
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に近い送信されたＢＣＣＨ無線チャネル（ビーコン・チャネル）を有する。ＢＴＳ１ ２１３は実質的に
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に近い周波数（ＢＣＣＨ搬送周波数）または別の搬送周波数
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で携帯電話端末２１４と通信している。別の搬送周波数
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は、周波数ホッピングであってもそうでなくてもよい。ＢＴＳ１ ２１３または図２には図示されていない同一エリア内の他の基地局によって送信される他の周波数があることもあるし、ないこともある。
【００１１】
このデバイスは、２つの別個のユニットを有する。１つは「フォワードリンク・ネットワーク・ユニット」２０１であり、これは良好な信号カバレッジが存在する屋内または屋外の場所に設置される。もう１つは「フォワードリンク・ユーザ・ユニット」２０２であり、これは良好な信号カバレッジが存在しない屋内または屋外の場所に設置される。フォワードリンク・ネットワーク・ユニット２０１は、セルラ・ネットワーク動作周波数帯域で作動するように調整されたアンテナ２０３に接続される。フォワードリンク・ネットワーク・ユニット２０１は、適切な無免許全米情報基盤（Ｕ−ＮＩＩとして知られる）帯域で作動するように調整されたアンテナ２０４にも接続されるが、ここで、システムはＵ−ＮＩＩスペクトラム帯域で作動するように設計される。関連する規則の下に、システムは、無免許パーソナル移動通信サービス（Ｕ‐ＰＣＳ）帯域または産業科学医療用（ＩＳＭ）周波数帯域で作動するように設計されることもできる。無免許周波数の選択は、機器のデザイン及びシステムの仕様に依存する。Ｕ−ＮＩＩ帯域として知られる無線スペクトラムの一部分において定義される周波数が、いくつかの実施形態において実施に供せられることがある。ＩＳＭ帯域動作に対していくつかの設計変更が用いられる。変更は、ＩＳＭ帯域動作のために特定された最小拡散ファクタ１０と、最大許容送信電力に関連する。システムがＩＳＭ帯域において作動するように設計されたものであれば、信号は、ＦＣＣ規則４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５，ｓｕｂｐａｒｔ Ｅの仕様を満たすように、更なるスペクトラム拡散変調／復調及び他の変更を用いることがある。
【００１２】
Ｕ−ＮＩＩ動作のために定義されている周波数帯域は、次の通りである。
【００１３】
１）最大送信電力２．５ｍＷ／ＭＨｚで５．１５〜５．２５ＧＨｚ
【００１４】
２）最大送信電力１２．５ｍＷ／ＭＨｚで５．２５〜５．３５ＧＨｚ
【００１５】
３）最大送信電力５０ｍＷ／ＭＨｚで５．７２５〜５．８２５ＧＨｚ
【００１６】
信号伝送がＦＣＣ ４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５を満たす限り、Ｕ−ＮＩＩ帯域における任意の無免許動作が許容される。説明されているブースタのそのような動作は、ＦＣＣ ４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５（Ｕ−ＮＩＩ周波数に対するｓｕｂｐａｒｔ Ｅ）の基準に概ね適合する。この規則は一般に、送信電力、放射限界、アンテナ利得限界を指定し、許容可能なデバイスに対して実施される。
【００１７】
いくつかの実施形態において「フォワードリンク・ユーザ・ユニット」２０２は、アンテナ２０４と同じ周波数帯域、即ちＵ−ＮＩＩ帯域で作動するように調整されたアンテナ２０５に接続される。フォワードリンク・ユーザ・ユニット２０２は、セルラ・ネットワーク動作帯域で作動するように調整されたアンテナ２０６にも接続される。
【００１８】
アンテナ２０３は、（低雑音増幅器）ＬＮＡユニット２０７に接続され、これは更に帯域フィルタ２３２に接続される。ＬＮＡユニット２０７は、手動または自動でスペクトラムの適切な部分をカバーするのに十分な帯域幅を有する典型的な利得１５ｄＢ、雑音指数１．５ｄＢの高性能増幅器であることがある。帯域フィルタ２３２は、含まれるＲＦスイッチにより、被選択帯域及び帯域幅を選択することができるように、関心対象のセルラ・スペクトラムの全てまたは所望の一部を通過させるように設計されることができるか、または関心対象のセルラ・システムの全スペクトラムをカバーする一揃いの部分的に重複する帯域フィルタであることができる。帯域フィルタ２３２は、周波数変換器２０８に接続される。周波数変換器２０８は、セルラ・ネットワーク動作スペクトラム帯域をＵ−ＮＩＩスペクトラムの所望の部分に変換することができ、正常動作のためのミキサやフィルタなどの構成要素を含む。周波数変換器２０８は、フォワードリンク・ネットワーク・ユニット送信機２０９に接続される。送信機ユニット２０９は、Ｕ−ＮＩＩ帯域において作動しかつＦＣＣ規則４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５，ｓｕｂｐａｒｔ Ｅに準拠するように設計され、所望のＵ−ＮＩＩ動作帯域で作動する単一の増幅器のように単純であるかまたは増幅器及びフィルタを有するより複雑な送信機であるかまたは８０２．１１ａなどのＷＬＡＮ送信機であることすらできる。送信機ユニット２０９は、アンテナ２０４に接続される。
【００１９】
アンテナ２０５は、フォワードリンク・ユーザ・ユニット受信機２１０に接続されるが、これは、ユニット２０１によって送信された信号を受信するように設計されている。周波数変換器２１１に接続される受信機２１０は、デバイス動作周波数の所望のＵ−ＮＩＩ帯域で作動する単一ＬＮＡのように単純であることができ、或いは自動利得制御（ＡＧＣ）、多段カスケード増幅段、可変チャネル選択フィルタなどの追加の機能を有してより良く設計されるか、または８０２．１１ａなどの無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）受信機（ここではネットワーク・ユニット２０９において８０２．１１ａの送信機部が用いられる）であることすらできる。自動利得制御（ＡＧＣ）が受信機２１０において用いられ、このユニットが符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）セルラ・ネットワークのために設計されたものであれば、ＡＧＣ帯域幅をＣＤＭＡ方式の電力制御繰り返し率（repetition rate）よりも実質的に小さくなるように、例えばＷＣＤＭＡネットワークにおいて１．５ｋＨｚ以下になるように選択すると、ＡＧＣ動作は閉ループ電力制御を妨害しなくなり、性能が向上する。周波数変換器ユニット２１１は、受信機ユニット２１０及び可変利得増幅器ユニット２１２に接続されるものであるが、入力信号をＵ−ＮＩＩ帯域からセルラ・ネットワーク動作周波数に変換し、正常動作のためのミキサやフィルタなどの全ての構成要素を含む。周波数変換器ユニット２１１は、周波数変換器ユニット２０８の逆変換操作を行い、正常動作のためのミキサやフィルタなどの全ての構成要素を含む。周波数変換器２１１は、セルラ・ネットワークの動作周波数帯域で作動する可変利得（ＶＧ）増幅器２１２に接続される。可変利得増幅器２１２はアンテナ２０６に接続されるが、アンテナ２０６は、基地局２１３によって送信される周波数に実質的に類似の周波数を有する信号を送信し、セルラ・システムの仕様に準拠する。
【００２０】
アンテナ２０８によって放射される信号は、アンテナ・ユニット２０３が受信する元の入射信号が増幅され繰り返されたものであるが、これは、再度アンテナ２０３に戻って再び入る前に電力レベルの損失を経験することになる。以下、アンテナ２０３への再び入った信号を「ダウンリンク返送信号（Down-link Returned-Signal）」と呼ぶ。ダウンリンク返送信号のｒｍｓ信号値とアンテナ２０３の終端の出力での元の入射信号のｒｍｓ値の比であってアンテナ・ユニット２０８と２０３間のシステム及び伝搬路遅延を除いたものはダウンリンク返送信号経路損失であり、本明細書中では「ダウンリンク系経路損失」と呼び、ＰＬｄｌで表す。
【００２１】
更に、「ダウンリンク系リンク利得」は、本明細書中ではＧｄｌで表すが、これは「アンテナ２０８の終端への入力でのｒｍｓ信号値と、上記で定義したダウンリンク系経路損失ＰＬｄｌが無限であり（例えばアンテナ２０８とアンテナ２０３間にＥＭ結合経路がなく）、全てのシステム及び伝搬路遅延（アンテナ２０３からシステムを通過してアンテナ２０８へ）を除いたアンテナ２０３の終端でのｒｍｓ信号値の比」と定義される。
【００２２】
可変利得増幅器ユニット２１２の利得は、システムにおける「正帰還」ループを回避するためにダウンリンク系リンク利得Ｇｄｌがダウンリンク系経路損失ＰＬｄｌよりｄｇｄｌだけ小さくなるように設定される。例えば、
【００２３】
Ｇｄｌ＝ＰＬｄｌ‐ｄｇｄｌ（ｄＢ）
【００２４】
ＰＬｄｌ、Ｇｄｌ、ｄｇｄｌの全ての値は、ｄＢで表される。ｄｇｄｌの値は０ないしＰＬｄｌであり、ここでは説明上３ｄＢと仮定する。しかしながら、システム性能が更に最適化されるようなｄｇｄｌのより良い値を選択することが可能である。
【００２５】
図３は、中継器３００のリバースリンク部３３０を示す。単純な形のリバースリンク部３３０が、セルラ・ネットワークのリバースリンクにおける室内の信号レベルを許容リンク性能に達するレベルまでブーストすることによって屋内のカバレッジを向上させる。ＢＴＳ１ ３０２は、実質的に
2007520947.tif 000017
に近い送信されたＢＣＣＨ無線チャネル（ビーコン・チャネル）と、リバースリンク上の周波数ペア
2007520947.tif 000018
とを有する。ＢＴＳ１ ３０２は、実質的に
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に近い周波数（ＢＣＣＨ搬送周波数）または別の搬送周波数
2007520947.tif 000020
で携帯電話端末３２４と通信している。別の搬送周波数
2007520947.tif 000021
は、周波数ホッピングであってもそうでなくてもよい。ＢＴＳ１ ３０２または図３には図示されていない同一エリア内の他の基地局によって送信される他の周波数があることもあるし、ないこともある。デバイスは２つの別個のユニットを有し、その１つは「リバースリンク・ネットワーク・ユニット」３２６であり、これは良好な信号カバレッジが存在する屋内または屋外に設置され、もう１つは「リバースリンク・ユーザ・ユニット」３２８であり、これは良好な信号カバレッジが存在しない屋内または屋外に設置される。リバースリンク・ネットワーク・ユニット３２６は、セルラ・ネットワーク動作周波数帯域で作動するように調整されたアンテナ３０４に接続される。リバースリンク・ネットワーク・ユニット３２６は、適切な無免許全米情報基盤（Ｕ−ＮＩＩ）帯域で作動するように調整されたアンテナ３１２にも接続されるが、ここで、システムはＵ−ＮＩＩ帯域で作動するように設計される。関連する規則の下に、システムは、無免許パーソナル移動通信サービス（Ｕ‐ＰＣＳ）帯域または産業科学医療用（ＩＳＭ）周波数帯域で作動するように設計されることもできる。無免許周波数の選択は、機器のデザイン及びシステム仕様に依存する。Ｕ−ＮＩＩ帯域として知られる無線スペクトラムの一部分において定義される周波数が、いくつかのシステム設計において用いられることがある。ＩＳＭ帯域での動作に対していくつかの設計変更が用いられる。変更は、ＩＳＭ帯域動作のために特定された最小拡散ファクタ１０と、最大許容送信電力に関連する。システムがＩＳＭ帯域において作動するように設計されたものであれば、信号は、ＦＣＣ規則４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５，ｓｕｂｐａｒｔ Ｅの仕様を満たすように、更なるスペクトラム拡散変調／復調及び他の変更を用いることがある。
【００２６】
Ｕ−ＮＩＩ動作のために定義されている周波数帯域は、次の通りである。
【００２７】
１）最大送信電力２．５ｍＷ／ＭＨｚで５．１５〜５．２５ＧＨｚ
【００２８】
２）最大送信電力１２．５ｍＷ／ＭＨｚで５．２５〜５．３５ＧＨｚ
【００２９】
３）最大送信電力５０ｍＷ／ＭＨｚで５．７２５〜５．８２５ＧＨｚ
【００３０】
信号伝送がＦＣＣ ４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５を満たす限り、Ｕ−ＮＩＩ帯域における任意の無免許動作が許容される。例示のブースタの動作は、ＦＣＣ ４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５（Ｕ−ＮＩＩ周波数に対するｓｕｂｐａｒｔ Ｅ）の仕様を満たす。
【００３１】
「リバースリンク・ユーザ・ユニット」３２８は、アンテナ３１２と同じ周波数帯域、例えばＵ−ＮＩＩ帯域で、作動するように調整されたアンテナ３１４に接続される。リバースリンク・ユーザ・ユニット３２８は、セルラ・ネットワーク動作帯域で作動するように調整されたアンテナ３２２にも接続される。
【００３２】
アンテナ３２２はＬＮＡユニット３２０に接続され、ＬＮＡユニット３２０は帯域フィルタ３２１に更に接続される。ＬＮＡユニット３２０は、スペクトラムの適切な部分をカバーするのに十分な帯域幅を有する典型的な利得１５ｄＢ、雑音指数１．５ｄＢの高性能増幅器であることがある。帯域フィルタ３２１は、ＲＦスイッチにより、被選択帯域及び帯域幅を手動または自動で選択することができるように、セルラ・スペクトラムの全てまたは所望の一部を通過させるように設計されることができるか、または関心対象のセルラ・システムの全スペクトラムをカバーする一揃いの部分的に重複する帯域フィルタであることができる。帯域フィルタ３２１は、周波数変換器３１８に接続される。周波数変換器３１８は、セルラ・ネットワーク動作スペクトラム帯域をＵ−ＮＩＩスペクトラムの所望の部分に変換することができ、正常動作のためのミキサやフィルタなどの全ての構成要素を含んでいる。周波数変換器３１８は、リバースリンク・ユーザ・ユニット送信機３１６に接続される。送信機ユニット３１６は、Ｕ−ＮＩＩ帯域において作動しかつＦＣＣ規則４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５，ｓｕｂｐａｒｔ Ｅに準拠するように設計され、所望のＵ−ＮＩＩ動作帯域で作動する単一増幅器のように単純であるかまたは増幅器及びフィルタを有するより複雑な送信機であるかまたは８０２．１１ａなどのＷＬＡＮ送信機であることすらできる。送信機ユニット３１６は、アンテナ３１４に接続される。ブースタのリバースリンク部のための動作のＵ−ＮＩＩ帯域の被選択部分は、ブースタのフォワードリンク部のための動作のＵ−ＮＩＩ帯域の被選択部分と異なり、一方のリンクの動作から他方へかなりの妨害を受けることがないように十分に離れている。
【００３３】
アンテナ３１２は、リバースリンク・ネットワーク・ユニット受信機３１０に接続されるが、これは、ユニット３２８によって送信された信号を受信するように設計されている。周波数変換器３０８に接続されている受信機３１０は、デバイス動作周波数の所望のＵ−ＮＩＩ帯域で作動する単一ＬＮＡのように単純であることができ、或いは、自動利得制御（ＡＧＣ）、多段カスケード増幅段、可変チャネル選択フィルタなどの追加の機能を有してより良く設計されるか、または８０２．１１ａなどのＷＬＡＮ受信機（ここではユーザ・ユニット３１６において８０２．１１ａの送信機部が用いられる）であることすらできる。自動利得制御（ＡＧＣ）が受信機３１０において用いられ、この装置がＣＤＭＡセルラ・ネットワークのために設計されたものであれば、ＡＧＣ帯域幅をＣＤＭＡ方式の電力制御繰り返し率よりも実質的に小さくなるように、例えばＷＣＤＭＡネットワークにおいて１．５ｋＨｚ以下になるように選択すると、ＡＧＣ動作は閉ループ電力制御を妨害しなくなり、性能が向上する。周波数変換器ユニット３０８は、受信機ユニット３１０及び可変利得増幅器ユニット３０６に接続されるものであるが、入力信号をＵ−ＮＩＩ帯域からセルラ・ネットワーク動作周波数に変換し、正常動作のためのミキサやフィルタなどの全ての構成要素を含む。周波数変換器ユニット３０８は、周波数変換器ユニット３１８の逆変換操作を行う。周波数変換器３０８は、可変利得増幅器３０６に接続され、セルラ・ネットワーク動作周波数帯域で作動する。可変利得増幅器３０６は、アンテナ３０４に接続される。アンテナ３０４は、携帯電話端末３２４によって送信される周波数に実質的に類似の周波数で信号を送信することになる。
【００３４】
アンテナ３０４によって放射される信号は、アンテナ・ユニット３２２が受信する元の入射信号が増幅され繰り返されたものであるが、これは、再度アンテナ３２２に戻って再び入る前に電力レベルの損失を経験することになる。アンテナ３２２への再び入った信号を、以下「アップリンク返送信号」と呼ぶ。アンテナ３２２の終端の出力でのアップリンク返送信号のｒｍｓ信号値と元の入射信号のｒｍｓ値の比であって、アンテナ・ユニット３０４と３２２間のシステム及び伝搬路遅延を除いたものはアップリンク返送信号経路損失であり、本明細書中では「アップリンク系経路損失」と呼び、ＰＬｕｌで表す。
【００３５】
更に、「アップリンク系リンク利得」は、本明細書中ではＧｕｌで表されるが、「上のように定義されたアップリンク系経路損失ＰＬｕｌが無限であり（例えばアンテナ３０４とアンテナ３２２間にＥＭ結合経路がなく）かつ全てのシステム及び伝搬路遅延（アンテナ３２２からシステムを経由してアンテナ３０４まで）を除いたアンテナ３０４の終端への入力でのｒｍｓ信号値とアンテナ３２２の終端でのｒｍｓ信号値の比」と定義される。
【００３６】
可変利得増幅器ユニット３０６の利得は、システムにおける「正帰還」ループを回避するためにアップリンク系リンク利得Ｇｕｌがアップリンク系経路損失ＰＬｕｌより「アップリンク利得差」ｄｇｕｌだけ小さくなるように設定される。例えば、
【００３７】
Ｇｕｌ＝ＰＬｕｌ−ｄｇｕｌ（ｄＢ）。
【００３８】
ＰＬｕｌ、Ｇｕｌ、ｄｇｕｌの値は全てｄＢであることに留意されたい。ｄｇｕｌは０からＰＬｕｌまでの値をとり、ここでは説明のために３ｄＢであると仮定する。しかしながら、システム性能が更に最適化されるようなｄｇｕｌのより良い値を選択することが可能である。
【００３９】
通常は、フォワード及びリバースリンク周波数対は十分に近いので、ＧｕｌレベルはＧｄｌレベルと実質的に差がなく、ＰＬｕｌレベルはＰＬｄｌレベルと実質的に差がなく、ｄｇｕｌレベルはｄｇｄｌレベルと実質的に差がない。
【００４０】
固有のブースタ・ユニット識別コード及び状況に応じてデバイス位置は、セルラ・ネットワークへ送信されることができる。この情報は、例えば十分に符号化された（保護された）低ビットレートデータであって長い既知のプリアンブル、固有の識別コード及び状況に応じてリバースリンク・ネットワーク・ユニット３２６の経度及び緯度を含むデータを生成することによって、ユーザを屋内環境中に配置するのに用いられることができる。この情報はその後、スペクトル漏れを少なくするためにパルス整形され、リバースリンク・ネットワーク・ユニット３２６内で適切な変調方式によって所与のチャネルのリバースリンク信号にスーパーインポーズされることができる。変調方式の選択は、稼動セルラ・システムに依存する。例えば、ＧＭＳＫ（Gaussian Minimum Shift Keying）などの定包絡線変調を享受するＧＳＭの場合、振幅変調（変調指数が小さいもの）が用いられることができる。高速リバースリンク電力制御が用いられるＣＤＭＡ方式では、変調方式として差動二位相偏移変調（ＤＢＰＳＫ）が用いられることができる。基地局での受信チャネル信号からの情報の抽出は基地局受信機の変更を伴うことがあるが、セルラリンクの通常動作には影響しない。
【００４１】
図４は、同図中のユーザ・ユニット５０４と共にネットワーク・ユニット５０２を含むシステム５００の一実施形態を示す。フォワードリンク・ネットワーク・ユニット５１４（図２中の２０１）及びリバースリンク・ネットワーク・ユニット５１６（図３中の３２６）は、ここでは１つのユニットの中にある（以下、ネットワーク・ユニット５０２と呼ぶ）。フォワードリンク・ユーザ・ユニット５１８（図２中の２０２）及びリバースリンク・ユーザ・ユニット５２０（図３中の３２８）は、ここでは１つのユニットの中にある（以下、ユーザ・ユニット５０４と呼ぶ）。図４においては、図２中の送受信アンテナ２０３及び図３中の送受信アンテナ３０４が、単一アンテナ５０６及びデュプレックス・フィルタ５２８に置き換えられている。デュプレックス・フィルタ・ユニット５２８は、最適性能が得られるように設計され、セルラ動作のための仕様を満たす。また、図２中の送受信アンテナ２０４及び図３中の送受信アンテナが、単一アンテナ５０８及びデュプレックス・フィルタ５２６に置き換えられている。更に、図２中の送受信アンテナ２０５及び図３中の送受信アンテナ３１４が、図４において単一アンテナ５１０及びデュプレックス・フィルタ５２４に置き換えられている。同様に、図２中の送受信アンテナ２０６及び図３中の送受信アンテナ３２２が、図４において単一アンテナ５１２及びデュプレックス・フィルタ５２２に置き換えられている。デュプレックス・フィルタ・ユニット５２２は、最適性能が得られるように設計され、セルラ動作のための仕様に従う。ＧＳＭ方式はＦＤＤ方式であり、当然そのようなものとしてリバースリンク周波数はフォワードリンク周波数のそれとは異なる。そのような方式においてデュプレックス・フィルタは適切な機能を与える。しかし、ネットワーク・ユニット５０２及びユーザ・ユニット５０４がＴＤＤ方式のために設計されているのであれば、送受切換器５２８及び５２２は、ハイブリッド結合器または「サーキュレータ」と置き換えられることができる。しかし、Ｕ−ＮＩＩ帯域におけるフォワードリンク及びリバースリンク周波数は別々のままなので（例えばＦＤＤ）、送受切換器５２６及び５２４が尚も用いられる。若干の変更を加えて、アンテナ５０８及び５１０の代わりに同軸ケーブル（ＲＧ５８またはＩＳインチ・ヘリアックスなど）を用いてネットワーク・ユニット５０２をユーザ・ユニット５０４に接続することが可能である。そのような構成では、リンク接続のために同軸ケーブルが用いられ、尚も可能であるが、Ｕ−ＮＩＩ帯域へのアップコンバートは不必要なものであり、システムは、元のセルラ周波数に維持されたフォワードリンク信号及びリバースリンク信号により作動することができる。
【００４２】
セルラ帯域におけるネットワーク・ユニット５０２に対する送信電力レベルは、約‐１１０ｄＢｍないし‐１２０ｄＢｍのダウンリンク受信機感度で、‐１０ｄＢｍないし３７ｄＢｍの範囲にある。
【００４３】
セルラ帯域におけるユーザ・ユニット５０４に対する送信電力レベルは、約‐１１０ｄＢｍないし‐１２０ｄＢｍのアップリンク受信機感度で、−２０ｄＢｍないし０ｄＢｍの範囲にある。
【００４４】
記述したブースタ・システムは通常、アンテナ５０６と５１２間のアイソレーションがアップリンク及びダウンリンクのシステムリンク利得以上であるような限られた場面において満足のいくように作動する。全ての伝搬及び動作条件において、指向性アンテナを必要とせずに、ブースタ・システムの正常動作を確実にするために、システム設計にいくつかの機能が含められることがある。
【００４５】
１．ネットワーク・ユニット５０２及びユーザ・ユニット５０４は共に、相互に、及びおそらく基地局などの他のネットワーク要素に対してほとんどの時間静止しているので、送受信動作のためにアンテナ（空間）ダイバーシチが用いられる。
【００４６】
２．アンテナ５０６により送信される信号は、リバースリンクにおいて、アンテナ・ユニット５１２により受信されるリバースリンク信号と実質的に同じ動作周波数帯域にある。同様に、アンテナ５１２により送信される信号は、フォワードリンクにおいて、アンテナ・ユニット５０６により受信されるフォワードリンク信号と実質的に同じ動作周波数帯域にある。フォワードリンク・ネットワーク・ユニット５１４により受信される信号は、アンテナ・ユニット５０８及び５１０を介してフォワードリンク・ユーザ・ユニット５１８に送信されるので、さらには、フォワードリンク・ユーザ・ユニット５１８により受信される信号は、その後アンテナ・ユニット５１２を介して再伝送される前に増幅されるので、アンテナ５１２及び５０６を介して、２つのフォワードリンク・ネットワーク・ユニット５１４及びフォワードリンク・ユーザ・ユニット５１８間にフィードバック・ループが存在する。ループにおける任意の利得は「正帰還」を生じさせるが、これは不安定な動作をもたらし、ネットワーク・ユニット５０２及びユーザ・ユニット５０４のリバースリンク動作にも当てはまる現象である。２つのフィードバック・ループを安定動作領域中に維持するために、フォワードリンクにおいて、ダウンリンク系リンク利得Ｇｄｌは、システムにおける「正帰還」ループを回避するようにダウンリンク系経路損失ＰＬｄｌよりｄｇｄｌだけ小さい。例えば、Ｇｄｌ＝ＰＬｄｌ−ｄｇｄｌ（ｄＢ）。同様に、リバースリンクにおいて、アップリンク系リンク利得Ｇｕｌは、システムにおける「正帰還」ループを回避するようにアップリンク系経路損失ＰＬｕｌよりｄｇｕｌだけ小さい。例えばＧｕｌ＝ＰＬｕｌ−ｄｇｕｌ（ｄＢ）。伝搬損失ＰＬｕｌ及びＰＬｄｌは、陰影妨害、距離及びアンテナ放射パターン、マルチパス伝搬、壁貫通損失が原因であることがある。これらの伝搬損失ＰＬｕｌ及びＰＬｄｌのレベルは、容易に入手できるものではなく、測定によって得られる。
【００４７】
３．ネットワーク・ユニット５０２及びユーザ・ユニット５０４の連続的かつ正常動作がモニタされる。ネットワーク・ユニット５０２またはユーザ・ユニット５０４での動作上の問題は、フォワードリンクまたはリバースリンクのいずれか（または両方）において不要な伝送を生じさせる可能性がある。更に、システムは、他の無免許デバイスから妨害されやすい無免許周波数帯域で作動する無線チャネルを利用することがある。また、ネットワーク・ユニット５０２及びユーザ・ユニット５０４の動作も調整される。従って、制御信号チャネルは、２つのユニット即ちネットワーク・ユニット５０２とユーザ・ユニット５０４の間に挿入される。
【００４８】
４．ネットワーク・ユニット５０２とユーザ・ユニット５０４間の大きな周波数エラーが容認できないセルラリンク性能をもたらすことになるので、ネットワーク・ユニット５０２及びユーザ・ユニット５０４の局部発振器は周波数が実質的に似ている。いくつかの実施形態において、パイロット信号は制御リンクにおいてネットワーク・ユニット５０２からユーザ・ユニット５０４へ伝送され、２つのユニットの局部発振器の同期のために用いられることができる。他の例では、２つのユニットにおける局部発振器の同期のために電源供給波形が用いられることができる。
【００４９】
５．従来の中継器においては、例示的な実施形態におけるアンテナ５１２及び５０６に相当するアンテナ間の十分なアイソレーションは、通常、指向性アンテナの使用によって与えられる。そのような指向性アンテナは本質的に大きな開口を有し、アンテナのサイズを大きくしている。アンテナ間の最大ＲＦアイソレーションを可能にするべく、最新のアダプティブな時間的空間的信号処理技術が用いられ、アンテナ指向性要件の緩和が可能になる。
【００５０】
高度な諸機能
【００５１】
例示の高度な諸機能には、列挙されている問題に対処するのに有用である設計ソリューションが含まれる。
【００５２】
図５に、新たな設計機能が含まれるネットワーク・ユニット６０２（図４中の５０２）を含むシステム６００を示す。図４中の単一アンテナ５０６に代えて、２つのアンテナ６１０及び６０８がアンテナ・ダイバーシチのために用いられる。また、図４中の単一アンテナ５１２に代えて、２つのアンテナ６３６及び６３８がアンテナ・ダイバーシチのために用いられる。受信機チェーンには最大比合成などの任意のダイバーシチ合成方式が用いられることができ、送信機チェーンには一方または両方のアンテナにおけるランダム位相変動などの送信ダイバーシチ方式が用いられることがあるが、受信機部に対してはアンテナ切替ダイバーシチに基づく簡単な方式を本明細書において提案する。切替え（スイッチング）は、連続的であるかまたは受信信号電力レベルに基づくことがある。従って、送受切換器６１４、６１３及びフォワードリンク・ネットワーク・ユニット６０４に接続されたＲＦスイッチ６１２は、ネットワーク・ユニット６０２のセルラ受信動作のための切替え操作を行う。また、アンテナ６３６、６３８及びデュプレックス・フィルタ６３２に接続されたＲＦスイッチ６３４は、ネットワーク・ユニット６０２のＵ−ＮＩＩ帯域送受信動作のための切替え操作を行う。デュプレックス・フィルタ６１４及び６１３はまた、一側でアンテナ６１０及び６０８に、他側で複素重みユニット６４８及びＲＦスイッチ・ユニット６１２に接続される。複素重みユニット６４８は、パワースプリッタ（ハイブリッド結合器）６４６及びマイクロコントローラ６２６に接続される。パワースプリッタ（ハイブリッド結合器）６４６は、方向性結合器６１８を介してリバースリンク・ネットワーク・ユニット６０６に接続される。一実施形態において、全ての方向性結合器が１７ｄＢ方向性結合器であることがある。また、デュプレックス・フィルタ６３２は、方向性結合器６３０を介してフォワードリンク・ネットワーク・ユニット６０４に接続され、リバースリンク・ネットワーク・ユニット６０６は、方向性結合器６１６を介して接続される。方向性結合器６１８、６３０、６１６の代わりにハイブリッド結合器が用いられることがある。リバースリンク・ネットワーク・ユニット６０６の受信機ユニット３１０の内部ＬＮＡは、いくつかの実施形態において有利であり得る構成において図表６００において、方向性結合器６１６の前に位置決めされるかまたはハイブリッド結合器に置き換えられることがある。
【００５３】
校正信号発生器／送信機ユニット６２２は、方向性結合器６１８を介してネットワーク・ユニット６０２のリバースリンク送信機経路に結合される。ユニット６２２はチャネル・サウンディング信号を供給し、チャネル・サウンディング信号は、ネットワーク・ユニット６０２のアンテナ６０８及び６１０と校正信号受信機６２０への入力間の複素チャネル特性を確立するために用いられる。ユニット６２２により生成されたチャネル・サウンディング信号は、複素重みユニット６４８及びダイバーシチ・アンテナ６１０、６０８を経由して最大伝送レベルで伝送されるが、最大伝送レベルは実質的にセルラ・ネットワークからの予想信号レベル以下である（例えば最小予想セルラ信号レベルより２０ｄＢ低い）。校正信号受信ユニット６２０において用いられる処理利得と被伝送チャネル・サウンディング信号レベルの総計は、アップリンク利得差（ｄｇｕｌ）に等しいかまたはそれ以下である。ユニット６２２によって生成されるチャネル・サウンディング信号は、既知の擬似ランダム（ＰＮ）コードであって、既知の符号位相（以下、「オウンコード」位相と呼ぶ。）と、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２のフォワードリンク及びリバースリンク（図６における）の動作帯域幅に匹敵する（例えば５ＭＨｚ帯域幅に対して５Ｍｃｐｓ）のチップレートと、コード持続時間が最大予想経路遅延より長い十分な処理利得を与える最小コード長とを有するＰＮコードによって変調された直接シーケンス・スペクトラム拡散信号である。１０００チップのコード長は、ほとんどの場合に妥当である。チャネル・サウンディング信号は、連続的に送信されるかまたは必要なときにのみ送信されることができる。最小符号位相差が複数のチップにおいて測定される最大予想経路遅延より大きくなり、その後、符号位相が最小符号位相の倍数であるように、符号位相が選択される。校正信号受信ユニット６２０は、方向性結合器６１６によってネットワーク・ユニット６０２のリバースリンク受信経路に結合される。校正信号受信ユニット６２０は、既知のＰＮコード及び伝送符号位相を用い、ユニット６２２が送信したチャネル・サウンディング信号を検出及び復調する。この信号は、図６中のネットワーク・ユニット６０２と、ユーザ・ユニット７０２（図４においてはユーザ・ユニット５０４として示される）の間に存在する閉ループ機構を経由してリバースリンク経路に入る。校正信号受信ユニット６２０は、受信信号強度及び位相−ネットワーク・ユニット６０２のアンテナ６０８及び６１０の合成出力と校正信号受信機６２０への入力の間に存在する複素チャネル・インパルス応答を確立するように構成される。校正信号受信ユニット６２０は、ＲＡＫＥ受信機経路探索器に類似の相関操作か、またはサンプル受信信号の適切なブロックに基づく行列反転操作（付録Ａで詳細に検討する）のいずれかによって、受信信号強度及び位相を確立する。校正信号受信ユニット６２０には、校正信号をベースバンド周波数に戻すための周波数変換器及び図示されていないベースバンド・アルゴリズムを実行するためのＡ／Ｄ変換器やベースバンド・プロセッサなど他のユニットを含む多くのサブユニットが含まれる。ＰＮコード位相は、２つのユニットが同じ符号位相を有する可能性が非常に低くなるように、一意に割り当てられるかまたはランダムなアルゴリズムに従って生成されることができる。その地理的領域においてそのようなオフセットが検出されなければ符号オフセット（コード・オフセット）が選択されるようなダイナミック割当など他の符号オフセット割当戦略も可能である。この機能は、校正信号受信機６２０が「他の符号」位相をスキャン（scan）及び受信することができ、それゆえ同じ地理的領域において作動していることがある他のユニットにまたは他のユニットから任意の他の信号が結合するかどうかを確立することを可能にする。他のシステムによる検出率が高くなるように２つ以上の符号位相を用いて複素チャネル・インパルス応答を確立することができる。チャネル・サウンディング信号のために用いられるＰＮコードは、ネットワーク・ユニット６０２の識別に関する情報により変調されることができる。伝送されるチャネル・サウンディング信号の搬送周波数は、稼動セルラ周波数帯域にあることができる。しかし、２．４ＧＨｚ帯のＩＳＭ帯域など他の帯域における搬送周波数がチャネル・サウンディング信号の伝送のために用いられることがある。他の帯域の搬送周波数が用いられるとき、校正信号発生器／送信機６２２の搬送周波数は、動作周波数帯域のできる限り近くに設けらされる。チャネル・サウンディング信号ＰＮコードのチップレート及び送信電力は、チャネル・サウンディング信号がＦＣＣ ４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５の規定に従うように実施に供せられる。ＩＳＭ帯域は、セルラ動作帯域と同じではないが十分に近接しており、システムが複素重みユニット６４８において用いられる空間アルゴリズム重みを収束しかつ重みＷ０及びＷ１を確立することを可能にする。オペレーティング・インプリメンテーションにおいて、ＩＳＭ帯域とセルラ動作帯域間の平均信号電力及びアンテナの振る舞いにおける任意のアンテナ及び伝搬差を考慮に入れることができる。
【００５４】
機器ＩＤ／基準周波数ユニット６２４は、基本的に二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）信号を生成し、機器ＩＤ番号によって変調され、Ｕ−ＮＩＩ帯域の適切な部分に設けられ、方向性結合器６３０を介してネットワーク・ユニット６０２のフォワードリンクの送信機経路中に結合される。このユニットは、ネットワーク・ユニット６０２の局部発振器に「周波数ロックされる」。信号の搬送周波数は、ネットワーク・ユニット６０２のフォワードリンクの伝送経路において主セルラ信号への容認できない妨害を避けるように選択されるが、最適伝送帯域幅に十分に近い。ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２が動作のために商用電源を用いるとき、６０Ｈｚまたは５０Ｈｚの商用電源周波数を用いて２つのユニットの局部発振器を共用周波数源に「ロックする」ことができる。６０Ｈｚまたは５０Ｈｚの商用電源周波数は、適切な回路により、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の動作のための被選択周波数に変換される。
【００５５】
制御リンク・ユニット６２８は、２つのユニット即ち図６におけるネットワーク・ユニット６０２とユーザ・ユニット７０２の間のラジオリンクである。制御リンク・ユニット６２８は、無免許周波数帯域の１つにおいて作動する単純な専用リンクであることがあり、あるいは帯域内制御信号であることがあり、セルラ信号経路により多重化される。または、無免許帯において作動することを意図した８０２．１１ｂ、８０２．１１ａ、またはブルートゥースなどの標準無線リンクであることもある。制御リンク・ユニット６２８は、マイクロコントローラ・ユニット６２６に接続され、適切なインタフェースにより通信することができる。制御リンク・ユニット６２８は、制御信号の送受信のためのアンテナ６４４及び６４２にも接続される。動作帯域幅及び周波数が許せば、ユニット６０２に若干の変更を加えて、アンテナ・ユニット６３６及び６３８を制御リンク・ユニット６２８の動作のために用いることもできる。いくつかの実施形態において、ユーザ・ユニット７０２は、全ての信号処理及び制御機能がネットワーク・ユニット６０２においてサポートされる非常に単純なデバイスであることができる。もしそうであれば、制御リンク・ユニット６２８を取り除くことができるか、またはユーザ・ユニット７０２においてシステム帯域幅及び利得を設定するために帯域内周波数信号音などの非常に単純な制御信号を提供することがある。アンテナ帯域幅が許せば、ユニット６０２に若干の変更を加えて、アンテナ・ユニット６３６及び６３８を制御リンク・ユニット６２８の動作のために用いることもできる。
【００５６】
マイクロコントローラ・ユニット６２６は、適切なメモリ及びインタフェースを有するＡＲＭ７またはＡＲＭ９などの単純なマイクロプロセッサであることがある。マイクロコントローラ・ユニット６２６は、ネットワーク・ユニット６０２の動作を制御しており、最小平均二乗（ＬＭＳ）や反復平均二乗（ＲＬＳ）などの適応アルゴリズム、推定、信号レベル・アベレージング等いくつかの追加的な信号調整及び処理を実行することがあり、これらは有用である。マイクロコントローラ・ユニット６２６の動作には、制御リンク・ユニット６２８を介して図６におけるユーザ・ユニット７０２と通信及び制御し、校正信号発生器／送信機６２２及び校正信号受信機６２０と通信及び制御し、受信アンテナ・ダイバーシチのための切替えを作動し、かつネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の正常動作をモニタするように、動作帯域幅を設定し、重みＷ０及びＷ１を設定することが含まれる。マイクロコントローラ６２６の他のタスクについては、図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄに例として開示されている。マイクロコントローラ・ユニット６２６は、ユニット６２７、６２８、６２２６０６、６０４、６２０、６４８、６２４と、ＲＦスイッチ６３４、６１２に接続される。マイクロコントローラ６２６は、校正信号受信ユニット６２０の出力での複素チャネル・インパルス応答を用い、最小平均二乗（ＬＭＳ）、反復平均二乗（ＲＬＳ）、ＱＲ‐ＲＬＳまたはＱＲ分解を用いて、校正信号受信ユニット６２０の出力での受信複素チャネル・インパルス応答の大きさが減少するかまたは最小になるようにＷ０及びＷ１の値を計算する。そのような送信重み構成により、ネットワーク・ユニット６０２とユーザ・ユニット７０２間のアップリンク周波数に対するＲＦアイソレーションは伝搬チャネル内で適合され、アンテナ６０８及び６１０からの最大可能総ＥＲＰ（有効放射電力）とそれゆえ最大カバレッジ電波到達範囲を可能にする。
【００５７】
ユニット６２８、６２２、６０６、６０４、６２０、６２４は全て、局部発振器ユニット６４０に接続され、局部発振器６４０からクロック周波数及び基準周波数を導く。単純なユーザ・インタフェース・ユニット６２７、例えばキーパッド、簡単なディップスイッチまたは類似のデバイスがマイクロコントローラ・ユニット６２６に接続される。ネットワーク・ユニット６０２は、固有の「識別コード」を有する。これは、ユーザ・インタフェース・ユニット６２７によって設定されることができ、マイクロコントローラ・ユニット６２６によるアクセスが可能であり、ユーザ・ユニット７０２のマイクロコントローラ・ユニット７２８またはネットワーク・ユニット６０２の動作範囲内にあり得る任意の他のユーザ・ユニットへの通信ができる。
【００５８】
図６は、新たな設計機能が含まれるユーザ・ユニット７０２（図４中では５０４）を含む中継器７００の一実施形態を示す。図４における単一アンテナ５１２の代わりにアンテナ・ダイバーシチのために２つのアンテナ７３４及び７３６が用いられる。また、図４における単一アンテナ５１０の代わりにアンテナ・ダイバーシチのために２つのアンテナ７０４及び７０６が用いられる。受信機チェーンには最大比合成などの任意のダイバーシチ合成方式を用いることができ、送信機チェーンには一方または両方のアンテナにおけるランダム位相変動などの送信ダイバーシチ方式を用いることができるが、受信機にはアンテナ切替ダイバーシチに基づく簡単な方式を用いることができる。切替えは、連続的であるかまたは受信信号電力レベルに基づくことができる。従って、送受切換器７５４、７５６及びリバースリンク・ユーザ・ユニット７２６に接続されたＲＦスイッチ７３２は、ユーザ・ユニット７０２のセルラ受信動作のための切替え操作を行う。また、アンテナ７０４、７０６及びデュプレックス・フィルタ７１４に接続されたＲＦスイッチ７１２は、ユーザ・ユニット７０２のＵ−ＮＩＩ帯域送受信動作のための切替え操作を行う。デュプレックス・フィルタ７５４及び７５６はまた、一側でアンテナ７３４及び７３６に、他側で複素重みユニット７４８とＲＦスイッチ・ユニット７３２に接続される。複素重みユニット７４８は、パワースプリッタ（ハイブリッド結合器）７４５及びマイクロコントローラ７２８に接続される。パワースプリッタ（ハイブリッド結合器）７４５は、方向性結合器７４６を介してフォワードリンク・ユーザ・ユニット７２４に接続される。全ての方向性結合器は、１７ｄＢ方向性結合器であることがある。また、デュプレックス・フィルタ７１４は、方向性結合器７４０及び７１８を介してフォワードリンク・ユーザ・ユニット７２４に接続されることがあり、リバースリンク・ユーザ・ユニット７２６にも接続される。フォワードリンク・ユーザ・ユニット３２８の受信機２１０の内部ＬＮＡは、性能を向上させ得る構成であるように図７００において方向性結合器７１８及び７４０の前に位置決めされることがある。
【００５９】
校正信号発生器／送信機ユニット７４４は、方向性結合器７４６を介してユーザ・ユニット７０２のフォワードリンク送信機経路に結合される。ユニット７４４はチャネル・サウンディング信号を生成し、チャネル・サウンディング信号は、ユーザ・ユニット７０２のアンテナ７３４、７３６と校正信号受信機７４２への入力端子間の複素チャネル特性を確立するために用いられる。ユニット７４４により生成されたチャネル・サウンディング信号は、複素重みユニット７４８及びダイバーシチ・アンテナ７３４、７３６を経由して最大伝送レベルで伝送されるが、最大伝送レベルは実質的にセルラ・ネットワークからの予想信号レベル以下であり、例えば最小予想セルラ信号レベルより２０ｄＢ低い。校正信号受信ユニット７４２において用いられる処理利得と被伝送チャネル・サウンディング信号レベルの総計は、ダウンリンク利得差ｄｇｄｌに等しいかまたはそれ以下である。ユニット７４４によって生成されたチャネル・サウンディング信号は、例えば「オウンコード」位相と呼ばれる既知の符号位相を有し、図５に示されているユーザ・ユニット７０２及びネットワーク・ユニット６０２のフォワードリンク及びリバースリンクの動作帯域幅に匹敵するような、例えば５ＭＨｚ帯域幅に対して５Ｍｃｐｓのチップレートを有する既知の擬似ランダム（ＰＮ）コードによって変調された直接シーケンス・スペクトラム拡散信号である。ＰＮコードは、更に、適切な利得処理利得を与えるのに十分でかつ最大予想経路遅延を超える最小コード長を有することがある。１０００チップのＰＮコード長は、ほとんどの場合に妥当である。チャネル・サウンディング信号は、連続的に送信されるかまたは条件によって誘発されるときにのみ送信されることができる。最小符号位相差が複数のチップにおいて測定される最大予想経路遅延より大きくなるように、符号位相が選択される。後続の符号位相は、最小符号位相の整数倍である。校正信号受信ユニット７４２は、方向性結合器７４０によってユーザ・ユニット７０２のフォワードリンク受信経路に結合され、ユニット７４４が送信したチャネル・サウンディング信号を既知のＰＮコード及び伝送符号位相を用いて検出及び復調する。チャネル・サウンディング信号は、図５中のユーザ・ユニット７０２とネットワーク・ユニット６０２（図４においてユニット５０４としても示される）の間に存在する閉ループ機構を経由してリバースリンク経路に入る。校正信号受信ユニット７４２は、受信信号強度及び位相を確立するように適合される。複素チャネル・インパルス応答は、ユーザ・ユニット７０２のアンテナ７３４及び７３６の合成出力と校正信号受信機７４２への入力端子の間に存在する。校正信号受信ユニット７４２は、例えばＲＡＫＥ受信機経路探索器に類似の相関操作かまたは付録Ａに開示されているサンプル受信信号の適切なブロックに基づく行列反転操作のいずれかによって、受信信号の大きさ及び位相を設定する。校正信号受信ユニット７４２には、校正信号をベースバンド周波数に戻すための周波数変換器、ベースバンド・アルゴリズムを実行するためのＡ／Ｄ変換器やベースバンド・プロセッサなど他のユニットなど多くのサブユニットが含まれる。このようなサブユニットは、図示されていない。ＰＮコード位相は、２つのユニットが同じ符号位相を有する可能性が非常に低くなるように、一意に割り当てられるかまたはランダムなアルゴリズムに従って生成されることができる。他の符号オフセット割当戦略も可能である。例えば、ダイナミック割当は、同じ地理的領域において他のそのようなオフセットを回避するために符号オフセットが選択されるように用いられることがある。ダイナミック割当は、校正信号受信機７４２が「他の符号」位相をスキャン及び受信し、それゆえ同じ地理的領域において作動していることがある他のユニットにまたは他のユニットから任意の他の信号が結合するかどうかを確立することを可能にする。更に、他のシステムによる検出率が高くなるように２つ以上の符号位相を用いて複素チャネル・インパルス応答を確立することができる。チャネル・サウンディング信号のために用いられるＰＮコードは、ユーザ・ユニット７０２の識別に関する情報により変調されることができる。伝送されるチャネル・サウンディング信号の搬送周波数は、動作セルラ周波数帯域にあることがある。しかし、２．４ＧＨｚ帯のＩＳＭ帯域など他の帯域における搬送周波数がチャネル・サウンディング信号の伝送のために用いられることがある。他の帯域の使用によって、校正信号発生器／送信機７４４の搬送周波数は動作周波数帯域のできる限り近くに設けられることができる。チャネル・サウンディング信号ＰＮコードのチップレート及び送信電力は、チャネル・サウンディング信号がＦＣＣ ４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５の規定に従うように選択される。ＩＳＭ帯域は、セルラ動作帯域とは異なるが十分に近接しており、システムが複素重みユニット７４８において用いられる空間アルゴリズム重みを収束しかつ重みＷ０及びＷ１を確立することを可能にする。ＩＳＭ帯域とセルラ動作帯域間の平均信号電力及びアンテナの振る舞いにおける任意のアンテナ及び伝搬差を設計位相において調査し、最終的なシステム設計において考慮に入れることができる。
【００６０】
基準信号受信機ユニット７１６は、図５の機器ＩＤ／基準周波数ユニット６２４により生成される送信信号を受信することができるものであり、方向性結合器７１８に接続される。受信機は、ネットワーク・ユニット６０２の機器ＩＤ／基準周波数発生器６２４により送信される基準周波数及びＩＤコードを抽出することができる。抽出された基準周波数は、その後、基準局部発振器７２２に提供されるために用いられる。方向性結合器７１８は、フォワードリンク・ユーザ・ユニット７２４に接続される。リバースリンク ユーザ・ユニット７２６は、デュプレックス・フィルタ７１４に接続される。ユニット７２６が、ネットワーク・ユニット６０２の制御リンク・ユニット６２８によって送信された受信信号搬送周波数にロックすることができれば、基準信号／局部発振器ユニット７２２は、制御リンク・ユニット７２０の発振器に基づくことができる。
【００６１】
制御リンク・ユニット７２０は、２つのユニット即ちネットワーク・ユニット６０２とユーザ・ユニット７０２の間のラジオリンクである。制御リンク・ユニット７２０は、無免許周波数帯域の１つにおいて作動する専用リンクであることがあり、あるいは無免許帯において作動することを意図した８０２．ｌ１ｂ、８０２．１１ａ、またはブルートゥースなどの標準無線リンクであることがある。制御リンク・ユニット７２０は、マイクロコントローラ・ユニット７２８に接続され、適切なインタフェースにより通信することができる。制御リンク・ユニット７２０は、制御信号の送受信のためにアンテナ７０８及び７１０にも接続される。アンテナ帯域幅及び動作周波数が許せば、ユニット７０２に若干の変更を加えて、アンテナ・ユニット７０４及び７０６を制御リンク・ユニット７２０の動作に用いることもできることに留意されたい。
【００６２】
マイクロコントローラ・ユニット７２８は、適切なメモリ及びインタフェースを有するＡＲＭ７またはＡＲＭ９などの単純なマイクロプロセッサである。マイクロコントローラ・ユニット７２８は、ユーザ・ユニット７０２の動作を制御しており、適切な条件においてＬＭＳやＲＬＳなどの適応アルゴリズム、推定、信号レベル・アベレージング等いくつかの追加的な信号調整及び処理を実行することがある。マイクロコントローラ・ユニット７２８は、制御リンク・ユニット７２０を介して図５におけるネットワーク・ユニット６０２と通信及び制御し、校正信号発生器／送信機７４４及び校正信号受信機７４２と通信及び制御するように、動作帯域幅を設定し、重みＷ０及びＷ１を設定することがある。マイクロコントローラ・ユニット７２８は、受信アンテナ・ダイバーシチのための切替えを作動し、ユーザ・ユニット７０２の正常動作をモニタすることもある。マイクロコントローラ７２８の他のタスクは、図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄに示されている例に開示されている。マイクロコントローラ・ユニット７２８は、７２０、７４２、７４４、７１６、７４８、７２６、７２４と、ＲＦスイッチ７３２、７１２に接続される。マイクロコントローラ７２８は、校正信号受信ユニット７４２の出力での複素チャネル・インパルス応答を用い、最小平均二乗（ＬＭＳ）、反復平均二乗（ＲＬＳ）、ＱＲ‐ＲＬＳまたはＱＲ分解を用いて、校正信号受信ユニット７４２の出力での受信複素チャネル・インパルス応答が減少するかまたは最小になるように複素重みＷ０及びＷ１の最適値を計算することがある。開示されている送信重み構成により、ユーザ・ユニット７０２とネットワーク・ユニット６０２間のダウンリンク周波数に対するＲＦアイソレーションは伝搬チャネル内で適合され、アンテナ７３４及び７３６からの最大可能総ＥＲＰ（有効放射電力）及び最大カバレッジ電波到達範囲を可能にする。
【００６３】
ユニット７２０、７２６、７２４、７４２、７４４、７２８は、局部発振器ユニット７２２に接続されているように示され、局部発振器７２２の信号からクロック周波数及び基準周波数を導く。簡単なユーザ・インタフェース・ユニット７２１、例えばキーパッドまたは簡単なディップスイッチが、マイクロコントローラ・ユニット７２８に接続されることがある。ネットワーク・ユニット７０２は、固有の「識別コード」を有する。これは、ユーザ・インタフェース・ユニット７２１によって設定されることができ、マイクロコントローラ・ユニット７２８にアクセス可能であり、ネットワーク・ユニット６０２のマイクロコントローラ・ユニット６２６またはユーザ・ユニット７０２の動作範囲内にあり得る他のネットワーク・ユニットまたはユーザ・ユニットへの通信ができる。
【００６４】
アンテナ・ユニット６１０及び６０８のための垂直偏波及びアンテナ７３４及び７３６のための水平偏波の使用などの技法により、システム性能を更に向上させることができる。従来のブースタ／中継器システムにおいて用いられるような指向性アンテナの使用によってシステム性能を向上させることも可能である。
【００６５】
固有のネットワーク・ユニット６０２の識別コード及び状況に応じてデバイス位置は、セルラ・ネットワークへ送信されることができる。この情報は、例えば十分に符号化された（保護された）低ビットレートデータであって長い既知のプリアンブル、固有の識別コード及び状況に応じてネットワーク・ユニット６０２の経度及び緯度を含むデータを生成することによって、ユーザを屋内環境中に配置するのに用いられることができる。この情報はその後、スペクトル漏れを少なくするためにパルス整形され、ネットワーク・ユニット６０２で適切な変調方式によって所与のチャネルのリバースリンク信号にスーパーインポーズされることができる。変調方式の選択は、稼動セルラ・システムに依存する。例えば、ＧＭＳＫ（Gaussian Minimum Shift Keying）などの定包絡線変調を享受するＧＳＭの場合、振幅変調（変調指数が小さいもの）が用いられることができる。高速リバースリンク電力制御が用いられる符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式では、変調方式として差動二位相偏移変調（ＤＢＰＳＫ）が用いられることができる。基地局での受信チャネル信号からの上述の情報の抽出は基地局受信機の変更を伴うことがあるが、セルラリンクの通常動作には影響しない。
【００６６】
上記システム動作の一例を図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄに示す。図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、及び７Ｄはネットワーク・ユニット６０２のためのシステム動作フロー図であり、図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄはユーザ・ユニット７０２のためのフロー図である。これらの例はネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の全部の動作に対する全ての可能な機能を網羅しているわけではない。これらの例は、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の基本的な動作に対する最小制御フローの一例を示す。２つの独立した制御フロー動作がマイクロコントローラ６２６上で同時に実行されることができる。第１の制御フローは、ブースタの通常動作を確立する。第２の制御フローは、ネットワーク・ユニット６０２とユーザ・ユニット７０２間の制御リンクの動作をモニタする。「パワーアップ」、「リセット」、または「終了」命令が出たら、ネットワーク・ユニット６０２はデフォルトで複素重みユニット６４８の重みＷ０及びＷ１を「初期」値に設定する。重みの「初期」値は、２つの電界場間の位相差がない２つのアンテナ６０８及び６１０からの最小電力放射、例えばブロードサイド放射を可能にする値である。ネットワーク・ユニット６０２の「パワーアップ」または「リセット」命令が出たら、関心対象のユーザ・ユニット７０２の「識別コード」が既知であるかまたはユーザ・インタフェース・ユニット６２７を介してネットワーク・ユニット６０２に予め入力されていると仮定すると、マイクロコントローラ・ユニット６２６は図７Ａの制御フローを開始する８０２。マイクロコントローラ・ユニット６２６は、制御リンク・ユニット６２８にユーザ・ユニット７０２とのリンクを確立する８０４ことを命令する。制御リンク・ユニット６２８は、適切なプロトコルを用い、ユーザ・ユニット７０２の制御ユニット７２０との通信リンクを確立する試みをそのリンクが確立されるまで続ける８０６。マイクロコントローラ・ユニット６２６は、必要であればＵ−ＮＩＩ動作帯域を選択し８０８、校正信号受信ユニット６２０にＵ−ＮＩＩ周波数帯域における可能な符号オフセットの全てを受信することを試みるように命令し８１０、他のユーザ・ユニットからの信号経路がネットワーク・ユニット６０２への隣接区域において動作中でないことを確実にしかつ未使用の符号オフセット及び伝送チャネルの選択を容易にする。ネットワーク・ユニット６０２と他の稼動ユーザ・ユニット間に意図しない信号経路が存在するのであれば８１２、結合経路の重大度及び「他のユニット」の受信チャネル・サウンディング信号強度に依って、許容される性能に対するノイズレベル８１４を最大許容妨害にプラスしたものに基づく閾値ＳＮＲｔｈと受信信号の信号雑音比（ＳＮＲ）を比較した後に、幾つかの異なる行動を取ることができる。
【００６７】
１）他のユーザ・ユニットから受信したチャネル・サウンディング信号の強度が、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の動作を妨害することがないことを示すような閾値ＳＮＲｔｈ以下の値であれば、マイクロコントローラ６２６は通常どおり処理８２４に進む。
【００６８】
２）他のユーザ・ユニットから受信したチャネル・サウンディング信号の強度が、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の動作の妨害を示すような閾値ＳＮＲｔｈ以上の値であれば、ネットワーク・ユニット６０２は別のＵ−ＮＩＩ動作周波数帯域を選択しようとし（ステップ８１６）、より多くのＵ−ＮＩＩ動作帯域が使用可能であれば、ステップ８０８、８１０、８１２を繰り返すことになる（ステップ８１６）。
【００６９】
３）他のユーザ・ユニットから受信したチャネル・サウンディング信号の強度が、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の動作の妨害を示すような閾値ＳＮＲｔｈ以上の値であり、新たなきれいなＵ−ＮＩＩ動作周波数帯域を見つけることができなかったら、ネットワーク・ユニット６０２は適切なエラー信号を発し（ブロック８１８）、ユーザ・ユニット７２０に動作の終了を命令し（ステップ９）、ネットワーク・ユニット６０２は動作を終了する（ステップ８２２）。
【００７０】
ネットワーク・ユニット６０２とユーザ・ユニット７０２間の制御リンクの確立及びＵ−ＮＩＩ動作帯域の選択に成功したら、その後、マイクロコントローラ６２６は、制御リンク・ユニット６２８を介して、ユーザ・ユニット７０２に被選択Ｕ−ＮＩＩ周波数帯域における可能な符号オフセットをスキャンするように命令する８２４。マイクロコントローラ６２６は、ユーザ・ユニット７０２からのスキャン報告を待つ。任意の他のユニットがすぐ近くで作動しておりユーザ・ユニット７０２によって検出されたら、マイクロコントローラ６２６は別のＵ−ＮＩＩ周波数帯域を探し８１６、記載されている後続のステップを続ける。他の作動状態のユニットがユーザ・ユニット７０２によって検出されなければ、マイクロコントローラ６２６は、図７Ｂに示されているように、「オウンコード」位相と呼ばれる未使用の符号オフセットを選択する８２８。マイクロコントローラ６２６は、制御リンク・ユニット６２８を介してユーザ・ユニット７０２に被選択「オウンコード」位相を通知する８３０。ネットワーク・ユニット６０２を「チャネル・サウンディング」モードに入れた８３２後、マイクロコントローラ６２６はまた、制御リンク・ユニット６２８を介して、ユーザ・ユニット７０２に「チャネル・サウンディング」に入るように命令する８３４。「チャネル・サウンディング」モードでは、ネットワーク・ユニット６０２におけるダイバーシチ・スイッチ６１２及び６３４と、ユーザ・ユニット７０２におけるダイバーシチ・スイッチ７３２及び７１２が現在の位置例えば非切替に維持される。マイクロコントローラ６２６は、制御リンク・ユニット６２８を介して、ユーザ・ユニット７０２にチャネル・サウンディング操作を開始するように命令する８３６。マイクロコントローラ６２６は、複素重みユニット６４８の重みＷ０及びＷ１を「初期」値に設定する８３８。マイクロコントローラ６２６は、校正信号生成／送信ユニット６２２に特定の「オウンコード」位相での伝送を開始するように命令する８４０。マイクロコントローラ６２６はまた、送信機ユニット６２２によって用いられる上記した符号オフセットのためのチャネル・サウンディング信号の受信を試みるように校正信号受信ユニット６２０に命令する８４２。複素重みユニット６４８の特定の組の重みで十分なチャネル・サウンディング信号が検出されず８４４、アップリンク系リンク利得Ｇｕｌが特定の最大許容システム利得以下であれば８４６、マイクロコントローラ６２６は、重みＷ０及びＷ１の相対位相を同じに維持したままチャネル・サウンディング信号の送信電力が所定のステップサイズｄＧだけ増加するように、重みを変更し、新たな重み値を複素重みユニット６４８に発する８４８。十分なチャネル・サウンディング信号が検出されるかまたは最大許容システム利得に到達するまで処理８４２、８４４、８４６、８４８を繰り返す。最大許容システム利得に到達したら、通常動作のための最も最適重みとして最新の重みが不変に維持される８５０。最大許容システム利得に到達せず、校正信号受信機６２０の出力に十分なチャネル・サウンディング信号が存在するのであれば、チャネル・サウンディング信号電力が減少するかまたは最小になるようにＬＭＳなどの適応収束アルゴリズムを用いて重みＷ０及びＷ１を更に変更する８５２。チャネル・サウンディング信号の伝送のために複素重みユニット６４８に新たな重みが発される８５４。重みが十分に収束したら制御フローは先に進み、そうでなければ処理８４０〜８５６が繰り返される。ネットワーク・ユニット６０２の重みＷ０及びＷ１の収束に成功したら、その後、マイクロコントローラ６２６は、チェックし８５８、正当であるとされたらユーザ・ユニット７０２の重み収束の確認を待つ８６０。ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の両方の重みＷ０及びＷ１の収束に成功したら、その後、マイクロコントローラ６２６は、チャネル・サウンディング・モードを出るようにユーザ・ユニット７０２に命令し８６２、チャネル・サウンディング・モードを出る８６４。マイクロコントローラ６２６は、校正信号受信機６２０に、校正信号送信機６２２によって送信されるチャネル・サウンディング信号を受信し続けるように命令する８６６。
十分な時間に渡って、安全な平均チャネル・サウンディング信号電力レベルを超えた場合には８６８、マイクロコントローラ６２６の制御フローは処理８３２へ進み、チャネル・サウンディング処理を再開する。平均チャネル・サウンディング信号電力レベルが予想範囲内であれば、校正信号受信機６２０は、他の全ての可能な符号オフセットを有するチャネル・サウンディング信号を受信及び検出する８７０ように命令される。十分な平均信号電力レベルを有するチャネル・サウンディング信号が検出されなければ、マイクロコントローラ６２６は、ユーザ・ユニット７０２からメッセージまたは問題が報告されていないか決定するためにチェックする８７４。メッセージが存在しなければ、マイクロコントローラ６２６は処理８６６に戻る。十分な平均信号電力レベルを有するチャネル・サウンディング信号が検出されるかまたはユーザ・ユニット７０２によって問題が報告されたら、マイクロコントローラ６２６は、処理８０２に進み８７６、制御フロー処理を再開する。他の符号オフセットの検索及び検出を加速するために、校正信号受信機６２０の２つ若しくはそれ以上のレプリカが提供されることがあり、それによって「オウンコード」検出が連続的かつ不断であることができ、他の受信機レプリカは「他の符号」オフセットをスキャンすることができる。
【００７１】
第２の制御フロー動作を図７Ｄに示す。第２の動作は、ビット誤り率（ＢＥＲ）、信号雑音比（ＳＮＲ）、バックグラウンド・ノイズ、妨害などの量をモニタすることにより制御ユニット６２８及び７２０の動作の制御リンクの質及び性能をチェックする（ステップ８６０）。リンクの動作が満足のいくものでなかったら（ステップ８８２）、エラー信号がフラグされ（ステップ８８４）、複素重みユニット６４８の重みＷ０及びＷ１は「初期」値に設定され（ステップ８８６）、ユーザ・ユニット７０２は同じことをするように命令され（ステップ８８８）、最後にマイクロコントローラ６２６はステップ８０２に戻る（ステップ８９０）。
【００７２】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、及び７Ｄは、ユーザ・ユニット７０２のシステム動作フロー図である。２つの独立した制御フロー動作がマイクロコントローラ７２８上で同時に実行される。第１の制御フローは、ブースタの通常動作を確立する。第２の制御フローは、ユーザ・ユニット７０２とネットワーク・ユニット６０２間の制御リンクの正常動作をモニタする。「パワーアップ」、「リセット」、または「終了」命令が出たら、ユーザ・ユニット７０２はデフォルトで複素重みユニット７４８の重みＷ０及びＷ１を「初期」値に設定する。「初期」重み値は、２つの電界場間の位相差がない２つのアンテナ７３４及び７３６からの最小電力放射、例えばブロードサイド放射を可能にする値として定義される。ユーザ・ユニット７０２の「パワーアップ」または「リセット」命令が出たら、関心対象のネットワーク・ユニット６０２の「識別コード」が使用可能であるかまたはユーザ・インタフェース・ユニット７２１を介してユーザ・ユニット７０２に予め入力されていると仮定すると、マイクロコントローラ・ユニット７２８は図８Ａの制御フローを開始する９０２。マイクロコントローラ・ユニット７２８は、制御リンク・ユニット７２０にネットワーク・ユニット６０２との通信を確立するように命令する９０４。制御リンク・ユニット７２０は、適切なプロトコルを用い、ネットワーク・ユニット６０２の制御ユニット６２８との通信リンクを確立する試みをそのリンクが確立されるまで続ける９０６。マイクロコントローラ・ユニット７２８は、ネットワーク・ユニット６０２からの命令メッセージを検出することを試み９０８、命令が検出されるまでそれを続ける９１０。ネットワーク・ユニット６０２から第１の命令を受信したら、マイクロコントローラ・ユニット７２８は、命令の中身を決定しようと試みる。第１の分析９１２は、受信した命令が「終了」命令であるかどうか決定する。「終了」命令が出たら、マイクロコントローラ・ユニット７２８は複素重みユニット６４８の重みＷ０及びＷ１を「初期」値に設定し９１４、新たな命令を検出し続ける。その命令が「特定のＵ−ＮＩＩ帯域における全ての符号オフセットをスキャンせよ」であれば９１６、マイクロコントローラ・ユニット７２８は、校正信号受信ユニット７４２に特定の周波数帯域における全ての可能な符号オフセットをスキャンするように命令し９１８、隣接区域において動作中である他のネットワーク・ユニットからユーザ・ユニット７０２への信号経路が存在しないことを確実にしかつ未使用の符号オフセット及び伝送チャネルの選択を容易にする。ユーザ・ユニット７０２は、制御リンク７２０を介してネットワーク・ユニット６０２に有意な信号レベルを有する符号オフセットのスキャン結果を通知し９２０、新たな命令を待つ。マイクロコントローラ・ユニット７２８は、ネットワーク・ユニット６０２からの新たな命令を待つ９０８。
【００７３】
新たな命令が「チャネル・サウンディング・モードに入れ」９２２であれば、マイクロコントローラ・ユニット７２８は、ダイバーシチ・スイッチ７３２及び７１２を固定された非切替え状態に設定することによりそのモードに入る９２４。マイクロコントローラ７２８は、複素重みユニット７４８の重みＷ０及びＷ１を「初期」値に設定する９２６。マイクロコントローラ７２８は、校正信号生成／送信ユニット７４４に特定の「オウンコード」位相での伝送を開始する９２８ように命令する。マイクロコントローラ７２８はまた、校正信号受信ユニット７４２に、送信機ユニット７４４によって用いられる上述した符号オフセットのためのチャネル・サウンディング信号を受信すること９３０を試みるように命令する。複素重みユニット７４８の特定の組の重みにより十分なチャネル・サウンディング信号が検出されず、ダウンリンク系リンク利得Ｇｄｌが特定の最大許容システム利得以下であれば９３４、マイクロコントローラ７２８は、重みＷ０及びＷ１の相対位相を維持したままチャネル・サウンディング信号に送信電力が所定のステップサイズｄＧだけ増加するように、重みを変更し、新たな重み値を複素重みユニット７４８に発する９３６。十分なチャネル・サウンディング信号が検出されるかまたは最大許容システム利得に到達するまで処理９３０、９３２、９３４、９３６が繰り返される。最大許容システム利得に到達したら、通常動作のための最も最適重みとして最新の重みが維持される９４４。最大許容システム利得に到達せず、十分なチャネル・サウンディング信号が校正信号受信機７４２の出力に存在するのであれば、チャネル・サウンディング信号電力が減少するかまたは最小になるようにＬＭＳなどの適応収束アルゴリズムを用いて重みＷ０及びＷ１を更に変更する９３８。チャネル・サウンディング信号の伝送のために複素重みユニット７４８に新たな重みが発される９４０。重みが十分に収束したら制御フローは次の処理に進み、そうでなければ処理９２８ないし９４２が繰り返される。ユーザ・ユニット７０２の重みＷ０及びＷ１の収束に成功したら、その後、マイクロコントローラ・ユニット７２８は、ネットワーク・ユニット６０２に通知し９４６、重みの収束を確認する。マイクロコントローラ・ユニット７２８は、処理９４８及び９５０においてチャネル・サウンディング・モードを出るための命令を待つ。命令「チャネル・サウンディング・モードを出ろ」の検出後、マイクロコントローラ・ユニット７２８は動作モードから出て９５２、校正信号受信機７４２に、校正信号送信機７４４によって送信されたチャネル・サウンディング信号を受信９５４し続けるように命令する。
【００７４】
十分な時間に渡って、安全な平均チャネル・サウンディング信号電力レベルを超えた場合には９５６、マイクロコントローラ７２８は、複素重みユニット７４８の重みＷ０及びＷ１を「初期」値に設定し９２６、ネットワーク・ユニット６０２に情報を与え９６４、処理９０８に戻る。平均チャネル・サウンディング信号電力レベルが予想範囲内であれば、校正信号受信機７４２は、他の可能な符号オフセットと共にチャネル・サウンディング信号を受信及び検出する９５８ように命令される。十分な平均信号電力レベルを有するチャネル・サウンディング信号が検出されたら、マイクロコントローラ７２８は処理９６２に進む９６０。十分な平均信号電力レベルを有する他のチャネル・サウンディング信号が検出されなかったら、マイクロコントローラ７２８は処理９０８に戻る。他の符号オフセットの検索及び検出を加速するために、「オウンコード」検出が連続的かつ不断であることができるように校正信号受信ユニット６２０の２つまたはそれ以上のレプリカが含まれることがある。他の受信機のレプリカが「他の符号」オフセットをスキャンすることがある。
【００７５】
第２の制御フロー動作を図８Ｄに示す。第２の動作は、ビット誤り率（ＢＥＲ）、信号雑音比（ＳＮＲ）、バックグラウンド・ノイズ、妨害などの量をモニタする９７０ことによって制御ユニット７２０及び６２８の制御リンクの質及び性能をチェックする。リンクの動作が満足のいくものでなかったら９７２、エラー信号がフラグされ９７４、複素重みユニット７４８の重みＷ０及びＷ１を「初期」値に設定する９７６。マイクロコントローラ７２８が処理９０２に戻る９７８前に、ネットワーク・ユニット６０２に情報が与えられる。
【００７６】
明細書の記述は、システム・インプリメンテーションの単なる一例である。他の可能な方法及び解決策が用いられることがあり、制御信号の説明は省略されている。幾つかの点に注目されたい。
【００７７】
１．ネットワーク・ユニット６０２は、ユーザ・ユニット７０２など幾つかのユーザ・ユニットを制御することができる。そのような設定においては、ネットワーク・ユニット６０２が各ユーザ・ユニットを最初は独立的に、最終処理においては一緒に初期化することができるように、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄに示す例示的な制御フローが変更されることがある。ユーザ・ユニット７０２など複数のユーザ・ユニットを有する構成においては、ネットワーク・ユニット６０２の重みは、ネットワーク・ユニット６０２により最小アップリンク系経路損失ＰＬｕｌを有するユーザ・ユニットに対して収束することがある。従って、ブースタ・ネットワークにおける各ユーザ・ユニット７０２は、固有の符号位相を有し得る。
【００７８】
２．複数のユーザ・ユニット７０２を有する構成のために用いられる別の変更、即ちネットワーク・ユニット及びユーザ・ユニットの両方を含むブースタ・ネットワークにおけるユニットの最終的な重み収束は、チャネル・サウンディング操作においてアクティブなネットワーク・ユニット６０２の制御下でユーザ・ユニットにより実行されることがある。従って、結合信号電力レベルは安全限界を超えない。ユーザ・ユニットからの結合信号がリバースまたはフォワード・システムリンクのいずれかに対する許容レベルを超えたら、フォワードリンクとリバースリンクの最大許容システムリンク利得が合うレベルまで繰り返しステップ・インクリメントにおいて適切な重みを変更しなければならない。
【００７９】
３．ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の両方におけるフォワードリンク方向信号経路は、例えば基地局のＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）伝送における報知チャネル（Broadcast Control Channel：ＢＣＣＨ）に対するビーコンをブーストするために常にアクティブであるが、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２のリバースリンク信号経路は、アップリンク即ち被ゲート（gated）信号の存在に基づき十分な信号レベルが検出されない限り、アクティブである必要はない。リバースリンク被ゲート動作がチャネル・サウンディング信号経路を妨害せず、ユニット６２２及び６２０が通信することに注意されたい。従って、被ゲート動作は、一定の規則で実行されるチャネル・サウンディングを伴うチャネル・サウンディング処理の間、連続動作である。
【００８０】
４．ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２を「背合せ」に接続して単一ユニットに併合するべく、ハードウェア及び制御ソフトウェアの変更が実現されることがある。背面結合オプションのデザイン及び動作は、図１１に関連して説明されている。
【００８１】
５．固有のネットワーク・ユニット６０２の識別コード及び状況に応じてデバイス位置は、セルラ・ネットワークに伝送されることがある。この情報は、例えば十分に符号化された（保護された）低ビットレートデータであって長い既知のプリアンブル、固有の識別コード及び状況に応じてネットワーク・ユニット６０２の経度及び緯度を含むデータを生成することによって、ユーザを屋内環境中に配置するのに用いられることができる。この情報はその後、スペクトル漏れを少なくするためにパルス整形され、ネットワーク・ユニット６０２内で適切な変調方式によって所与のチャネルのリバースリンク信号にスーパーインポーズされることができる。変調方式の選択は、稼動セルラ・システムに依存する。例えば、ＧＭＳＫ（Gaussian Minimum Shift Keying）などの定包絡線変調を享受するＧＳＭの場合、振幅変調（変調指数が小さいもの）が用いられることができる。高速リバースリンク電力制御の符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式では、変調方式として差動二位相偏移変調（ＤＢＰＳＫ）が用いられることができる。基地局での受信チャネル信号からの上述の情報の抽出は基地局受信機の変更を伴うことがあるが、セルラリンクの通常動作には影響しない。
【００８２】
６．システム設計には、フォワードリンク及びリバースリンクの両方における無免許帯（Ｕ‐ＮＩＩ）動作のためのネットワーク・ユニット６０２とユーザ・ユニット７０２間の閉ループ電力制御が含められることもある。閉ループ電力制御は、正常動作のためのネットワーク・ユニット６０２側のアンテナ６３６、６３８及びユーザ・ユニット７０２側のアンテナ７０４、７０６からのみ十分な電力が送信されるようにＵ−ＮＩＩ帯域伝送電力を増加または減少させるために受信信号電力に基づく非常に低速の、例えば１０Ｈｚの差動または絶対電力制御命令に基づくことがある。可変利得増幅器は、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の両方においてＵ−ＮＩＩ帯域の伝送のために用いられることがある。閉ループ電力制御メッセージは、フォワードリンク及びリバースリンクにおける制御リンク・ユニット６２８及び７２０を介してネットワーク・ユニット６０２とユーザ・ユニット７０２の間で交換されることがある。
【００８３】
７．ネットワーク・ユニット６０２側では、複素重みユニット６４８の重みＷ０及びＷ１が収束すると、マルチパス定在波パターンがアップリンク上でのダイバーシチ利得を含むように十分に乱されるように、空間的ディザがアンテナ放射パターンにスーパーインポーズされることがある。第２組の重みは、アンテナ放射パターン・ダイバーシチを作り出すために十分に放射パターンを変化させる間、「ヌル（null）」の空間位置を維持するように収束されることがある。重みの収束は、先ず、例えば離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いて元の重みに方向探知を実行して「ヌル」位置を識別し、空間位置「ヌル」の制約の下に最小分散線形拘束ビーム形成アルゴリズム（Minimum-Variance Linear-Constraint Beam-forming：ＭＶＬＣＢＦ）などのアルゴリズムを用いて新たな重みを形成することによって行うことができる。２組の重み間の繰り返し切替えは、アップリンク上でアンテナのパターン・ダイバーシチ利得を作り出す。類似の構造及び技術がユーザ・ユニット７０２のダウンリンク経路上で実現されることができる。
【００８４】
８．ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の例示的な実施形態においては、両ユニットで２つのダイバーシチ・アンテナが容易に使用可能であるので、複素重みユニット６４８及び７４８において２組の複素重みＷ０及びＷ１しか用いられない。他の実施形態においては、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２のいずれにおいても、開示された構造及び技術から、若干の変更を加えて、３つ以上のアンテナと、それゆえに３つ以上の重みが用いられることができる。
【００８５】
９．送信機ビーム形成のためにネットワーク・ユニット６０２における複素重みユニット６４８及びネットワーク・ユニット７０２における複素重みユニット７４８が用いられるが、同様に受信機ビーム形成が行われることができるようにネットワーク・ユニット６０２におけるフォワードリンク・ネットワーク・ユニット６０４の受信機及びネットワーク・ユニット７０２におけるリバースリンク・ユーザ・ユニット７２６の受信機への入力端子で類似の複素重みユニットが用いられることもある。受信機重みの収束は、送信機インプリメンテーションに対する手順を若干変更した類似の手順に基づくことができる。
【００８６】
１０．ネットワーク・ユニット６０２における複素重みユニット６４８とネットワーク・ユニット７０２における複素重みユニット７４８の重みＷ０及びＷ１は、セルラ信号が繰り返されないかまたは送信されず、従って、ネットワーク・ユニット６０２における複素重みユニット６４８及びネットワーク・ユニット７０２における複素重みユニット７４８の重みＷ０及びＷ１の収束がブースタ通常動作の開始前に先ず収束し得るように、完全に「オフ」即ち不能状態であるようなネットワーク・ユニット６０２におけるリバースリンク・ネットワーク・ユニット６０６及びネットワーク・ユニット７０２におけるフォワードリンク・ユーザ・ユニット７２４によって変換されることがある。
【００８７】
上記の説明は、種々の開示されたブースタ全ての異なるアナログ具現態様の全てに適用可能である。
【００８８】
デジタル具現態様の例
【００８９】
図９は、ネットワーク・ユニット６０２のデジタル具現態様（図９では符号１００２が付されている）の例を示す。これは、良好な信号カバレッジが存在する屋内または屋外の場所に設置される。２つのアンテナ１００４及び１００６は、ネットワーク・ユニット１００２のセルラ帯域送信機及び受信機のためのアンテナ・ダイバーシチのために用いられる。また、２つのアンテナ１０３６及び１０３８は、ネットワーク・ユニット１００２のＵ−ＮＩＩ帯域動作のアンテナ・ダイバーシチのために用いられる。受信機チェーンには最大比合成などの任意のダイバーシチ合成方式が用いられることができ、送信機チェーンには一方または両方のアンテナにおけるランダム位相変動などの送信ダイバーシチ方式が用いられることがあるが、ここではアンテナ切替ダイバーシチに基づく簡単な方式を開示する。切替えは、連続的であるかまたは受信信号電力レベルに基づくことがある。従って、ＲＦスイッチ１００８は、送受切換器１００７及び１０１０に接続されることがあり、低雑音増幅器（ＬＮＡ）ユニット１０１２は、ネットワーク・ユニット１００２のセルラ受信動作のための切替え操作を実行する。また、アンテナ１０３６、１０３８及びデュプレックス・フィルタ１０３４に接続されたＲＦスイッチ１０３２は、ネットワーク・ユニット１００２のＵ−ＮＩＩ帯域送受信動作のための切替え操作を行う。デュプレックス・フィルタ１００７及び１０１０はまた、一側でアンテナ１００４及び１００６に、他側で複素重みユニット１０７２とＲＦスイッチ・ユニット１００８に接続される。複素重みユニット１０７２は、パワースプリッタ・ハイブリッド結合器１０７０及びマイクロコントローラ１０６０に接続される。パワースプリッタ・ハイブリッド結合器１０７０は、方向性結合器１０５６を介して電力増幅器ユニット１０５４に接続される。全ての方向性結合器は、１７ｄＢ方向性結合器であることがある。低雑音増幅器（ＬＮＡ）１０１２は、周波数変換器ユニット１０１４に接続される。周波数変換器１０１４は、自動利得制御（ＡＧＣ）装置１０１８に接続される。周波数変換器１０１４は、セルラ帯域からの入力信号の周波数帯域をベースバンドまたは「ベースバンド付近」の周波数帯域に変換する。周波数変換器ユニット１０１４には、受信機チェーンの正常動作のための全てのフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット１０１４の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット１０６０によって設定される。ＡＧＣ装置１０１８は、アナログデジタル変換器（ＡＤ／Ｃ）ユニット１０２０及び信号調整（ＳＣ）ユニット１０２２に接続される。ＡＧＣ１０１８は、省略可能であり、受信信号レベルをＡＤ／Ｃ１０２０のダイナミック・レンジの中間に実質的に近接して設ける。ＡＧＣ１０１８は、含まれるのであれば、低信号電力の存在下で動作帯域幅内のノイズがＡＧＣ装置１０１８を支配することにならないように構成される。ＡＧＣ１０１８の動作はまた、最終的なダウンリンク系リンク利得Ｇｄｌの演算においてＡＧＣ装置１０１８の利得寄与が補償されるか或いは信号調整（ＳＣ）ユニット１０２２においてＡＧＣ１０１８の利得値が補償されるように構成される。ＡＧＣ装置１０１８が、ネットワーク・ユニット１００２において用いられ、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）セルラ・ネットワークのために設計されたものであれば、ＡＧＣ帯域幅は、ＣＤＭＡ方式の電力制御繰り返し率よりもずっと小さくなるように、例えばＷＣＤＭＡネットワークにおいて１．５ｋＨｚ以下になるように選択される。それによって、ＡＧＣ動作は閉ループ電力制御を妨害しなくなる。ＡＧＣ装置１０１８が含まれなければ、ＡＤ／Ｃユニット１０２０は、１９２ｄＢ（３２ビット）にもなり得る十分なダイナミック・レンジを与えるように設計される。ＡＤ／Ｃユニット１０２０は、信号調整ユニット１０２２に接続される。信号調整ユニット１０２２は、被選択動作周波数帯域に対するチャネル選択フィルタリング、周波数変換、基準周波数の挿入、信号レベル推定、ＡＧＣアルゴリズム、ＷＬＡＮ送信機アルゴリズム、他の信号調整／処理機能を含むタスクを行う。例えば、チャネル選択フィルタは、多相フィルタとして提供され、フォワードリンクのセルラまたはパーソナル移動通信サービス（ＰＣＳ）または被選択周波数スペクトラム内の任意の位置で作動するような１．３、５、１０、または１５ＭＨｚの被選択動作帯域幅に設定されることができる。信号調整ユニット１０２２のクロック周波数は、ローカル基準周波数ユニット１０７０から生じ、クロック・ユニット１０２４により供給される。システム・パラメータ、動作帯域幅、フィルタリングなどのサポートされる負荷動作に応じて、信号調整ユニット１０２２は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：アイシック）、テキサス・インスツルメンツ社製ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６‐７Ｅ３プロセッサなどの汎用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）など種々の技術によって具現されることがある。信号調整ユニット１０２２には、全ての適切なインタフェース及びメモリが含まれる。信号調整ユニット１０２２は、デジタルアナログ変換器（ＤＡ／Ｃ）ユニット１０２６に接続される。ＤＡ／Ｃユニット１０２６は、デジタルからアナログへの変換後の十分なポストフィルタリングを含む。ＤＡ／Ｃユニット１０２６は、周波数変換器ユニット１０２８に接続される。周波数変換器ユニット１０２８は、入力信号の周波数をＵ−ＮＩＩ周波数帯域の被選択部分にアップコンバートする。周波数変換器ユニット１０２８には、送信機チェーンの正常動作のための十分なフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット１０２８の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット１０６０によって設定される。従って、動的チャネル割当（ＤＣＡ）アルゴリズムを用いて最善の動作周波数帯域を選択することができる。周波数変換器ユニット１０２８は、可変利得増幅器ユニット１０３０に接続される。増幅器１０３０の利得は、マイクロコントローラ・ユニット１０６０によって設定され、Ｕ−ＮＩＩ帯域における伝送に対する最大許容電力に設定されることがある。可変利得増幅器ユニット１０３０は、デュプレックス・フィルタ１０３４に接続される。デュプレックス・フィルタ１０３４は、リバースリンクＬＮＡ１０４０及びＶＧ増幅器１０３０に接続される。ＬＮＡ１０４０は、周波数変換器ユニット１０４２に���続される。周波数変換器ユニット１０４２は、方向性結合器ユニット１０４１に接続される。周波数変換器１０４２は、Ｕ−ＮＩＩ帯域からの入力信号の周波数帯域をベースバンドまたは「ベースバンド付近」の周波数帯域に変換する。周波数変換器ユニット１０４２には、受信機チェーンの正常動作のための適切なフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット１０４２の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット１０６０によって設定される。方向性結合器ユニット１０４１は、自動利得制御（ＡＧＣ）装置１０４４及び校正信号受信ユニット１０１６に接続される。ＡＧＣ装置１０４４は、アナログデジタル変換器（ＡＤ／Ｃ）ユニット１０４６及び信号調整ユニット１０４８に接続される。ＡＧＣ１０４４は、省略可能であり、受信信号レベルをＡＤ／Ｃ１０４６のダイナミック・レンジの中間に実質的に近接して設けるために用いられる。ＡＧＣ１０４４は、含まれるのであれば、低信号電力の存在下で動作帯域幅内のノイズがＡＧＣ装置１０４４の動作において支配的にならないように具現される。ＡＧＣ装置１０４４の利得寄与を最終的なアップリンク系リンク利得Ｇｕｌの演算において補償されるように選択するか、或いはＡＧＣ１０４４の利得値を信号調整（ＳＣ）ユニット１０４８において補償する。ＡＧＣ装置１０４４が、ネットワーク・ユニット１００２において用いられ、ＣＤＭＡセルラ・ネットワークのために設計されたものであれば、ＡＧＣ帯域幅は、ＣＤＭＡ方式の電力制御繰り返し率よりもずっと小さくなるように、例えばＷＣＤＭＡネットワークにおいて１．５ｋＨｚ以下になるように選択される。それによって、ＡＧＣ動作は閉ループ電力制御機構を妨害しなくなる。ＡＧＣ装置１０４４が含まれなければ、ＡＤ／Ｃユニット１０４６は、１９２ｄＢ（３２ビット）にもなり得る適切なダイナミック・レンジを与えるように構成される。ＡＤ／Ｃユニット１０４６は、信号調整ユニット１０４８に接続される。信号調整ユニット１０４８は、被選択動作周波数帯域に対するチャネル選択フィルタリング、周波数変換、信号校正受信機、信号レベル推定、ＡＧＣアルゴリズム、ＷＬＡＮ受信機アルゴリズムと、信号調整／処理を用いる任意の他の機能を含むタスクを行う。例えば、チャネルは、多相フィルタとして提供され、フォワードリンクＵ−ＮＩＩまたは被選択周波数スペクトラム内の任意の位置で作動するような１．３、５、１０、または１５ＭＨｚの被選択動作帯域幅に設定されることができる。信号調整ユニット１０４８のクロック周波数は、ローカル基準周波数ユニット１０７０から生じ、クロック・ユニット１０２４により供給されることがある。動作帯域幅などのシステム・パラメータ及びフィルタリングなどのサポートされる負荷動作に応じて、信号調整ユニット１０４８は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、テキサス・インスツルメンツ社製ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６‐７Ｅ３プロセッサなどの汎用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）など種々の技術によって具現されることがある。信号調整ユニット１０４８には、適切なインタフェース及びメモリが含まれる。信号調整ユニット１０４８は、デジタルアナログ変換��（ＤＡ／Ｃ）ユニット１０５０に接続される。ＤＡ／Ｃユニット１０５０は、周波数変換器ユニット１０５２に接続される。ＤＡ／Ｃユニット１０５０は、デジタルからアナログへの変換に続いて適切なポストフィルタリングを実行する。周波数変換器ユニット１０５２は、入力信号の周波数をセルラまたはパーソナル移動通信サービス（ＰＣＳ）周波数帯域の被選択部分にアップコンバートする。周波数変換器ユニット１０５２には、送信機チェーンの正常動作のための適切なフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット１０５２の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット１０６０によって設定される。周波数変換器ユニット１０５２は、電力増幅器ユニット１０５４に接続される。電力増幅器ユニット１０５４は、方向性結合器１０５６に接続される。
【００９０】
校正信号発生器／送信機ユニット１０５８は、方向性結合器１０５６を介してネットワーク・ユニット１００２のリバースリンク送信機経路に結合される。ユニット１０５８はチャネル・サウンディング信号を生成し、チャネル・サウンディング信号は、ネットワーク・ユニット１００２のアンテナ１００４及び１００６と校正信号受信機１０１６への入力端子間の複素チャネル特性を確立するために用いられる。ユニット１０５８によって生成されたチャネル・サウンディング信号は、複素重みユニット１０７２及びダイバーシチ・アンテナ１００４、１００６を経由して最大伝送レベルで伝送されるが、最大伝送レベルは実質的にセルラ・ネットワークからの予想信号レベル以下であり、例えば最小予想セルラ信号レベルより２０ｄＢ低い。校正信号受信ユニット１０１６において用いられる処理利得と被伝送チャネル・サウンディング信号レベルの総計は、アップリンク利得差ｄｇｕｌに等しいかまたはそれ以下である。ユニット１０５８によって生成されたチャネル・サウンディング信号は、「オウンコード」位相と呼ばれる既知の符号位相を有する既知の擬似ランダム（ＰＮ）コードによって変調された直接シーケンス・スペクトラム拡散信号であり、図１０に示されるネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２のフォワードリンク及びリバースリンクの動作帯域幅に匹敵するような、例えば５ＭＨｚ帯域幅に対して５Ｍｃｐｓのチップレートと、適切な処理利得を与える最小コード長とを有する。コード長は、最大予想経路遅延より長いものが与えられる。１０００チップのコード長は、ほとんどの場合に妥当である。チャネル・サウンディング信号は、連続的に送信されるかまたは伝送によって促されるときにのみ送信されることができる。最小符号位相差が複数のチップにおいて測定される最大予想経路遅延より大きくなるように、符号位相が選択される。後続の符号位相は、最小符号位相の整数倍である。校正信号受信ユニット１０１６は、既知のＰＮコードを用いて方向性結合器１０４１によってネットワーク・ユニット１００２のリバースリンク受信経路に結合される。伝送符号位相は、ユニット１０５８が送信するチャネル・サウンディング信号を検出及び復調することができ、これは図１０のネットワーク・ユニット１００２とユーザ・ユニット２００２の間に存在する閉ループを経由してリバースリンク経路に入る。校正信号受信ユニット１０１６は、受信信号強度及び位相を確立するように適合される。複素チャネル・インパルス応答は、ネットワーク・ユニット１００２のアンテナ１００４及び１００６の合成出力と校正信号受信機１０１６への入力端子の間に存在する。校正信号受信ユニット１０１６は、ＲＡＫＥ受信機経路探索器に類似の相関操作かまたはサンプル受信信号の適切なブロックに基づく行列反転操作のいずれかによって信号を確立する。校正信号受信ユニット１０１６には、校正信号をベースバンド周波数に戻すための周波数変換器などの多くのサブユニットが含まれる。他のサブユニットは、Ａ／Ｄ変換器と、ベースバンド・アルゴリズムを実行するためのベースバンド・プロセッサである。ＰＮコード位相は、２つのユニットが同じ符号位相を有する可能性が非常に低くなり得るように、一意に割り当てられるかまたはランダムなアルゴリズムに従って決定されることができる。また、オフセットが同じである別の信号がその地理的領域において検出されない限り符号オフセットが選択されるようなダイナミック割当など、他の符号オフセット割当戦略も可能である。ダイナミック割当は、校正信号受信機１０１６が「他の符号」位相をスキャン及び受信し、それゆえ同じ地理的領域において作動していることがある他のユニットにまたは他のユニットから結合している任意の他の信号が存在しているかどうかを確立することを可能にする。他のシステムによる検出率が高くなるように２つ以上の符号位相を用いて複素チャネル・インパルス応答を確立することができる。チャネル・サウンディング信号に対して用いられるＰＮコードは、ネットワーク・ユニット１００２の識別に関する情報により変調されることができる。伝送されるチャネル・サウンディング信号の搬送周波数は、稼動セルラ周波数帯域であることがある。他の実施形態において、チャネル・サウンディング信号の伝送のためにＩＳＭ帯域２．４ＧＨｚなど他の帯域の搬送周波数が用いられることがある。他の帯域において、校正信号発生器／送信機１０５８の搬送周波数は、動作周波数帯域のできるだけ近くに設けられる。チャネル・サウンディング信号ＰＮコードのチップレート及び送信電力は、チャネル・サウンディング信号がＦＣＣ ４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５の規定に従うように実施に供せられる。ＩＳＭ帯域は、セルラ動作帯域と同じではないが十分に近接しており、システムが複素重みユニット１０７２において用いられる空間アルゴリズム重みを収束しかつ重みＷ０及びＷ１を確立することを可能にする。ＩＳＭ帯域とセルラ動作帯域間の平均信号電力及びアンテナの振る舞いにおける任意のアンテナ及び伝搬差を解析し、フィルタリング・パラメータの選択によって最小にすることができる。
【００９１】
複素重みユニット１０７２のみならず、校正送信機ユニット１０５８及び校正受信機ユニット１０１６のベースバンド機能は、信号調整ユニット１０４８によって統合かつサポートされることができる。この例では、複素重みユニット１０７２は、デュプレックス・フィルタ１００７及び１０１０の前に位置決めされた増幅器１０５４などの２つの増幅器と組み合わせて提供される。また、例示的例において、校正信号生成／送信ユニット１０５８及び校正信号受信機１０１６は共にネットワーク・ユニット１００２にある。他の実施形態において、校正信号発生器１０１６、送信機ユニット１０５８、校正信号受信機１０１６のうちの１若しくは複数は、様々な変更を加えかつ設計上の配慮を考慮して、ユーザ・ユニット２００２に設置されることもできる。フォワードリンク経路における図６に示されている機器ＩＤ／基準周波数ユニット６２４は、デジタル・ネットワーク・ユニット１００２における信号調整ユニット１０２２によってサポートされることがある。説明及び機能は、ユニット６２４に対するものと同じであってよい。
【００９２】
制御リンク・ユニット１０６２は、２つのユニット即ち図１０におけるネットワーク・ユニット１００２とユーザ・ユニット２００２の間のラジオリンクであることがある。制御リンク１０６２は、無免許周波数帯域の１つにおいて作動する専用リンクであることがあり、あるいは無免許帯において作動することを意図した８０２．ｌ１ｂ、８０２．１１ａ、８０２．１１ｇ、またはブルートゥース・リンクなどの標準無線リンクであることがある。制御リンク・ユニット１０６２は、マイクロコントローラ・ユニット１０６０に接続され、適切なインタフェースによりネットワークまたはユーザ・ユニットと通信するように適合される。制御リンク・ユニット１０６２は、制御信号の送受信のためのアンテナ１０６６及び１０６４にも接続される。アンテナ帯域幅及び動作周波数は、ユニット１００２に若干の変更を加えて、アンテナ・ユニット１０３６及び１０３８が制御リンク・ユニット１０６２の動作を実行することを可能にすることがある。ユニット１００２に若干の変更を加え動作周波数を適切に選択することにより、制御リンク・ユニット１０６２のベースバンド機能を信号調整ユニット１０２２及び１０４８に含めることが可能になる。送受信制御リンク・ユニット１０６２の信号は、アンテナ１０３８及び１０３６によって送受信されるフォワード／リバースリンク・ネットワーク・ユニット１００２の送受信信号により周波数多重または時間多重されることがある。
【００９３】
マイクロコントローラ・ユニット１０６０は、適切なメモリ及びインタフェースを有するＡＲＭ７またはＡＲＭ９などの単純なマイクロプロセッサであることがある。マイクロコントローラ・ユニット１０６０は、ネットワーク・ユニット１００２の動作を制御することがあり、最小平均二乗（ＬＭＳ）や反復平均二乗（ＲＬＳ）などの適応アルゴリズム、推定、信号レベル・アベレージング等いくつかの追加的な信号調整及び処理を実行することがある。マイクロコントローラ・ユニット１０６０は、受信アンテナ・ダイバーシチのための切替えを管理し、ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２の正常動作をモニタするべく、制御リンク・ユニット１０６２を介してユーザ・ユニット２００２と通信及び制御し、校正信号発生器／送信機１０５８及び校正信号受信機１０１６と通信及び制御するように、動作帯域幅及び重みＷ０及びＷ１を設定することもある。マイクロコントローラ１０６０の他のタスクについては図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、及び７Ｄの記載において詳細に開示する。例示的なマイクロコントローラ・ユニット１０６０は、ユニット１０６２、１０１６、１０５８、１０５２、１０４８、１０４２、１０３０、１０２８、１０２２、１０７２、１０１４と、ＲＦスイッチ１００８、１０３２に接続される。マイクロコントローラ１０６０は、校正信号受信ユニット１０１６の出力端子での複素チャネル・インパルス応答を用い、最小平均二乗（ＬＭＳ）、反復平均二乗（ＲＬＳ）、ＱＲ‐ＲＬＳまたはＱＲ分解を用いて、校正信号受信ユニット１０１６の出力端子での受信複素チャネル・インパルス応答が最小になるかまたは減少するように複素重みＷ０及びＷ１の最適値を計算することがある。決定された送信重みは、伝搬チャネル内でのネットワーク・ユニット１００２とユーザ・ユニット２００２間のアップリンク周波数に対する無線周波数（ＲＦ）アイソレーションを可能にし、更にアンテナ１００４及び１００６からの最大可能総ＥＲＰ（有効放射電力）を可能にすることがあり、結果的にカバレッジ電波到達範囲を最大にする。ユニット１０６２、１０１６、１０５８、１０５２、１０４２、１０６０、１０２８、１０４６、１０２０、１０２４、１０１４は、局部発振器ユニット１０７０に接続された構成中に示されるか、またはそうでなく局部発振器１０７０の信号からクロック周波数及び基準周波数を導くことがある。単純なユーザ・インタフェース・ユニット１０６１は、キーパッド、単純なディップスイッチ、または他のデバイスであることがあり、マイクロコントローラ・ユニット１０６０に接続されることがある。ネットワーク・ユニット１００２は、固有の「識別コード」を有する。これは、ユーザ・インタフェース・ユニット１０６１よって設定されることができ、マイクロコントローラ・ユニット１０６０へアクセス可能であり、ユーザ・ユニット２００２のマイクロコントローラ・ユニット２０５４またはネットワーク・ユニット１００２の動作範囲内にあり得る他のユーザ・ユニットへの通信ができる。
【００９４】
図１０は、例えば図１０では符号２００２が付されているようなユーザ・ユニット７０２のデジタル具現態様の例を示す。これは、信号カバレッジが貧弱な屋内または屋外の場所に設置されることがある。２つのアンテナ２０３４及び２０３６は、ユーザ・ユニット２００２のセルラ帯域送信機及び受信機のアンテナ・ダイバーシチのために用いられることがある。２つのアンテナ２００４及び２００６は、ユーザ・ユニット２００２のＵ−ＮＩＩ帯域動作のアンテナ・ダイバーシチのために用いられることがある。受信機チェーンには最大比合成などの任意のダイバーシチ合成方式が用いられることができ、送信機チェーンには一方または両方のアンテナにおけるランダム位相変動などの送信ダイバーシチ方式が用いられることがあるが、アンテナ切替ダイバーシチに基づく簡単な方式が用いられることもある。切替えは、連続的であるかまたは受信信号電力レベルに基づくことがある。従って、送受切換器２０３０、２０３１及び低雑音増幅器（ＬＮＡ）ユニット２０３８に接続されたＲＦスイッチ２０３２は、ユーザ・ユニット２００２のセルラ受信動作のための切替え操作を行う。アンテナ２００４、２００６及びデュプレックス・フィルタ２０１０に接続されたＲＦスイッチ２００８は、ユーザ・ユニット２００２のＵ−ＮＩＩ帯域送受信動作のための切替え操作を行う。デュプレックス・フィルタ２０３０及び２０３１はまた、一側でアンテナ２０３６及び２０３４に、他側で複素重みユニット２０７２とＲＦスイッチ・ユニット２０３２に接続される。複素重みユニット２０７２は、パワースプリッタ・ハイブリッド結合器２０７０及びマイクロコントローラ２０５４に接続される。パワースプリッタ・ハイブリッド結合器２０７０は、方向性結合器２０２７を介して電力増幅器ユニット２０２８に接続される。方向性結合器は、１７ｄＢ方向性結合器であることがある。低雑音増幅器（ＬＮＡ）２０３８は、周波数変換器ユニット２０４０に接続される。周波数変換器２０４０は、自動利得制御（ＡＧＣ）装置２０４２に接続される。周波数変換器２０４０は、セルラ帯域からの入力信号の周波数帯域をベースバンドまたは「ベースバンド付近」の周波数帯域に変換する。周波数変換器ユニット２０４０は、受信機チェーンの正常動作のための適切なフィルタリングを行う。周波数変換器ユニット２０４０の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット２０５４によって設定される。自動利得制御（ＡＧＣ）装置２０４２は、アナログデジタル変換器（ＡＤ／Ｃ）ユニット２０４４及び信号調整（ＳＣ）ユニット２０４６に接続される。ＡＧＣ２０４２は、省略可能であり、受信信号レベルをＡＤ／Ｃ２０４４のダイナミック・レンジの中間に実質的に近接して設定するために用いられる。ＡＧＣ２０４２は、含まれるのであれば、低信号電力の存在下で動作帯域幅内のノイズが支配的にならずかつ利得寄与が最終的なアップリンク系リンク利得Ｇｕｌの演算において補償されるように適合される。そうでなければ、ＡＧＣ２０４２の利得値は信号調整（ＳＣ）ユニット２０４６において補償される。ＡＧＣ装置２０４２が、ユーザ・ユニット２００２において用いられ、ＣＤＭＡセルラ・ネットワークのために設計されたものであれば、ＡＧＣ帯域幅は、ＣＤＭＡ方式の電力制御繰り返し率よりもずっと小さくなるように、例えばＷＣＤＭＡネットワークにおいて１．５ｋＨｚ以下になるように選択される。それによって、ＡＧＣ動作は閉ループ電力制御を妨害しなくなる。ＡＧＣ装置２０４２が含まれなければ、ＡＤ／Ｃユニット２０４４は、１９２ｄＢ（３２ビット）にもなり得る適切なダイナミック・レンジを与える。ＡＤ／Ｃユニット２０４４は、信号調整ユニット２０４６に接続される。
【００９５】
信号調整（ＳＣ）ユニット２０４６は、被選択動作周波数帯域に対するチャネル選択フィルタリング、周波数変換、基準周波数の挿入、信号レベル推定、ＡＧＣアルゴリズム、ＷＬＡＮ送信機アルゴリズム、他の信号調整／処理機能を含むタスクを行う。例えば、チャネルは、多相フィルタとして提供され、フォワードリンクセルラまたはパーソナル移動通信サービス（ＰＣＳ）または被選択周波数スペクトラム内の任意の位置で作動するような１．３、５、１０、または１５ＭＨｚの被選択動作帯域幅に設定されることができる。信号調整ユニット２０４６のクロック周波数は、ローカル基準周波数ユニット２０２３から生じ、クロック・ユニット２０２２により供給される。システム・パラメータ、動作帯域幅、フィルタリングなどのサポートされる負荷動作に応じて、信号調整ユニット２０４６は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、テキサス・インスツルメンツ社製ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６‐７Ｅ３プロセッサなどの汎用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）など種々の技術によって具現されることがある。信号調整ユニット２０４６には、適切なインタフェース及びメモリが含まれる。信号調整ユニット２０４６は、デジタルアナログ変換器（ＤＡ／Ｃ）ユニット２０４８に接続される。ＤＡ／Ｃユニット２０４８は、デジタルからアナログへの変換後に適切であるポストフィルタリングを含む。ＤＡ／Ｃユニット２０４８は、周波数変換器ユニット２０５０に接続される。周波数変換器ユニット２０５０は、入力信号の周波数をＵ−ＮＩＩ周波数帯域の被選択部分にアップコンバートする。周波数変換器ユニット２０５０には、送信機チェーンの正常動作のための適切なフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット２０５０の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット２０５４によって設定される。動的チャネル割当（ＤＣＡ）を用いて最善の動作周波数帯域を選択することがある。周波数変換器ユニット２０５０は、可変利得増幅器ユニット２０５２に接続される。この増幅器２０５２の利得は、マイクロコントローラ・ユニット２０５４によって設定され、Ｕ−ＮＩＩ帯域における伝送に対する最大許容電力に設定されることができる。可変利得増幅器ユニット２０５２は、デュプレックス・フィルタ２０１０に接続される。デュプレックス・フィルタ２０１０は、フォワードリンクＬＮＡ２０１２及びＶＧ増幅器２０５２に接続される。低雑音増幅器（ＬＮＡ）２０１２は、周波数変換器ユニット２０１４に接続される。周波数変換器ユニット２０１４は、方向性結合器ユニット２０１７に接続される。周波数変換器２０１４は、Ｕ−ＮＩＩ帯域からの入力信号の周波数帯域をベースバンドまたは「ベースバンド付近」の周波数帯域に変換する。周波数変換器ユニット２０１４には、受信機チェーンの正常動作のためのフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット２０１４の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット２０５４によって設定される。方向性結合器ユニット２０１７は、自動利得制御（ＡＧＣ）装置２０１６及び校正信号受信ユニット２０１５に接続される。ＡＧＣ装置２０１６は、アナログデジタル変換器（ＡＤ／Ｃ）ユニット２０１���及び信号調整ユニット２０２０に接続される。ＡＧＣ２０１６は、省略可能であり、受信信号レベルをＡＤ／Ｃ２０１８のダイナミック・レンジの中間に実質的に近接して設定する。ＡＧＣ２０１６は、含まれるのであれば、低信号電力の存在下で動作帯域幅内のノイズが動作において支配的にならずかつ利得寄与が最終的なダウンリンク系リンク利得Ｇｄｌの演算において補償されるように構成される。そうでなければ、ＡＧＣ２０１６の利得値は、信号調整（ＳＣ）ユニット２０２０において補償される。ＡＧＣ装置２０１６が、ユーザ・ユニット２００２において用いられ、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）セルラ・ネットワークのために設計されたものであれば、ＡＧＣ帯域幅は、ＣＤＭＡ方式の電力制御繰り返し率よりもずっと小さくなるように、例えばＷＣＤＭＡネットワークにおいて１．５ｋＨｚ以下になるように選択される。それによって、ＡＧＣ動作は閉ループ電力制御を妨害しなくなる。ＡＧＣ装置２０１６が含まれなければ、ＡＤ／Ｃユニット２０１８は、１９２ｄＢ（３２ビット）にもなり得る適切なダイナミック・レンジを与える。ＡＤ／Ｃユニット２０１８は、信号調整ユニット２０２０に接続される。信号調整ユニット２０２０は、被選択動作周波数帯域に対するチャネル選択フィルタリング、周波数変換、信号校正受信機、信号レベル推定、ＡＧＣアルゴリズム、ＷＬＡＮ受信機アルゴリズム、他の信号調整／処理機能を含むタスクを行う。例えば、チャネル選択フィルタは、多相フィルタとして提供され、フォワードリンクＵ−ＮＩＩまたは被選択周波数スペクトラム内の任意の位置で作動するような１．３、５、１０、または１５ＭＨｚの所与の動作帯域幅に設定されることがある。信号調整ユニット２０２０のクロック周波数は、ユニット２０２３により供給される基準周波数を有するクロック・ユニット２０２２から生じる。動作帯域幅などのシステム・パラメータ及びフィルタリングなどのサポートされる負荷動作に応じて、信号調整ユニット２０２０は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、テキサス・インスツルメンツ社製ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６‐７Ｅ３プロセッサなどの汎用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）など種々の技術によって具現されることがある。信号調整ユニット２０２０には、適切なインタフェース及びメモリが含まれる。信号調整ユニット２０２０は、デジタルアナログ変換器（ＤＡ／Ｃ）ユニット２０２４に接続される。ＤＡ／Ｃユニット２０２４は、周波数変換器ユニット２０２６に接続される。ＤＡ／Ｃユニット２０２４には、デジタルからアナログへの変換後に適切であるポストフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット２０２６は入力信号の周波数をセルラまたはパーソナル移動通信サービス（ＰＣＳ）周波数帯域の被選択部分にアップコンバートする。周波数変換器ユニット２０２６には、送信機チェーンの正常動作のための適切なフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット２０２６の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット２０５４によって設定される。周波数変換器ユニット２０２６は、電力増幅器ユニット２０２８に接続される。電力増幅器ユニット２０２８は、方向性結��器２０２７に接続される。
【００９６】
校正信号発生器／送信機ユニット２０２５は、方向性結合器２０２７を介してユーザ・ユニット２００２のフォワードリンク送信機経路に結合され、チャネル・サウンディング信号を生成し、チャネル・サウンディング信号は、ユーザ・ユニット２００２のアンテナ２０３４、２０３６と校正信号受信機２０１５への入力端子間の複素チャネル特性を確立するために用いられる。ユニット２０２５によって生成されたチャネル・サウンディング信号は、複素重みユニット２０７２及びダイバーシチ・アンテナ２０３４、２０３６を経由して最大伝送レベルで伝送されるが、最大伝送レベルは実質的にセルラ・ネットワークからの予想信号レベル以下であり、例えば最小予想セルラ信号レベルより２０ｄＢ低い。校正信号受信ユニット２０１５において用いられる処理利得と被伝送チャネル・サウンディング信号レベルの総計は、ダウンリンク利得差ｄｇｄｌに等しいかまたはそれ以下である。ユニット２０２５によって生成されるチャネル・サウンディング信号は、「オウンコード」位相と呼ばれることがある既知の符号位相を有する既知の擬似ランダム（ＰＮ）コードによって変調された直接シーケンス・スペクトラム拡散信号である。チャネル・サウンディング信号は、図９におけるユーザ・ユニット２００２及びネットワーク・ユニット１００２のフォワードリンク及びリバースリンクの動作帯域幅に匹敵するような、例えば５ＭＨｚ帯域幅に対して５Ｍｃｐｓのチップレートと、適切な処理利得を与える最小コード長とを有する。チャネル・サウンディング信号は、最大予想経路遅延より長い時間コード長により生成される。１０００チップのコード長は、ほとんどの場合に妥当である。チャネル・サウンディング信号は、連続的に送信されるかまたは伝送によって促されるときにのみ送信されることができる。最小符号位相差が、複数のチップにおいて測定される最大予想経路遅延より大きくなるように、符号位相が選択される。後続の符号位相は、最小符号位相の整数倍である。校正信号受信ユニット２０１５は、既知のＰＮコードを用いて方向性結合器２０１７によってユーザ・ユニット２００２のフォワードリンク受信経路に結合される。伝送符号位相は、ユニット２０２５が送信するチャネル・サウンディング信号を検出及び復調することができ、これはユーザ・ユニット２００２とネットワーク・ユニット１００２の間に存在する閉ループ機構を経由してリバースリンク経路に入る。校正信号受信ユニット２０１５は、ＲＡＫＥ受信機経路探索器に類似の相関操作かまたはサンプル受信信号の適切なブロックに基づく行列反転操作のいずれかによって受信信号強度及び位相を確立するように適合される。複素チャネル・インパルス応答は、ユーザ・ユニット２００２のアンテナ２０３４、２０３６の合成出力と校正信号受信機２０１５への入力端子の間に存在する。
【００９７】
校正信号受信ユニット２０１５には、多くのサブユニットが含まれることがある。周波数変換器サブユニットは、校正信号をベースバンド周波数に戻す。Ａ／Ｄ変換器及びベースバンド・プロセッサなどの他のユニットは、ベースバンド・アルゴリズムを実行する。ＰＮコード位相は、２つのユニットが同じ符号位相を有する可能性が非常に低くなるように、一意に割り当てられるかまたはランダムなアルゴリズムに従って決定されることができる。そうではなく、ダイナミック割当などの他の符号オフセット割当戦略が用いられることがある。これによって、オフセットが地理的領域において別の方法で検出されない限り符号オフセットが選択される。オフセットの決定は、校正信号受信機２０１５が「他の符号」位相をスキャン及び受信し、同じ地理的領域において作動していることがある他のユニットに任意の他の信号が結合しているかどうかを確立することを可能にする。他のシステムによる検出率が高くなるように２つ以上の符号位相を用いて複素チャネル・インパルス応答を確立することができる。チャネル・サウンディング信号に対するＰＮコードは、ユーザ・ユニット２００２の識別に関する情報により変調されることができる。伝送されるチャネル・サウンディング信号の搬送周波数は、チャネル・サウンディング信号の伝送のために、稼動セルラ周波数帯域に設定されることがあるかまたはＩＳＭ帯域２．４ＧＨｚなど他の帯域の搬送周波数に設定されることがある。動作周波数がセルラ帯域外にある場合、校正信号発生器／送信機２０２５の搬送周波数は動作周波数帯域のできるだけ近くに設けられる。チャネル・サウンディング信号ＰＮコードのチップレート及び送信電力は、チャネル・サウンディング信号がＦＣＣ ４７ ＣＦＲ Ｐａｒｔ‐１５の規定に従うように実施に供せられる。ＩＳＭ帯域は、セルラ動作帯域と同じではないが十分に近接しており、複素重みユニット２０７２において用いられる空間アルゴリズム重みを収束しかつ重みＷ０及びＷ１を確立することを可能にする。ＩＳＭ帯域とセルラ動作帯域間の平均信号電力及びアンテナの振る舞いにおける任意のアンテナ及び伝搬差は、フィルタのインプリメンテーションにおいて考慮に入れることができる。
【００９８】
複素重みユニット２０７２のみならず、校正送信機ユニット２０２５及び校正受信機ユニット２０１５のベースバンド機能は、信号調整ユニット２０２０によって統合かつサポートされることがある。例示的例において、２つの増幅器２０２８はデュプレックス・フィルタ２０３１及び２０３０の前に位置決めされる。示されている例には、校正信号生成／送信ユニット２０２５及び校正信号受信機２０１５も含まれ、両者はユーザ・ユニット２００２内に含まれる。他の実施形態において、ネットワーク・ユニット及びユーザ・ユニットの一方または両方において、変更を加えて校正信号生成／送信ユニット２０２５及び校正信号受信機２０１５がネットワーク・ユニット１００２内に設置されることもある。図７に示すフォワードリンク経路における基準周波数受信機ユニット７１６は、ユニット７１６と類似の構造及び機能を有するデジタル・ユーザ・ユニット２００２における信号調整ユニット２０２０によってサポートされることがある。
【００９９】
制御リンク・ユニット２０５６は、ネットワーク・ユニット１００２とユーザ・ユニット２００２間のラジオリンクであることがあるが、これは、無免許周波数帯域の１つで作動する専用リンクであるかまたは無免許帯において作動するように設計された８０２．ｌ１ｂ、８０２．１１ａ、またはブルートゥースなどの標準無線リンクであることがある。制御リンク・ユニット２０５６は、マイクロコントローラ・ユニット２０５４に接続され、適切なインタフェースによりユニットと通信するように適合されることがある。制御リンク・ユニット２０５６はまた、制御信号の送受信のためのアンテナ２０５８及び２０６０に接続されることもある。適切なアンテナ帯域幅及び動作周波数では、ユニット２００２に若干の変更を加えてアンテナ・ユニット２００４及び２００６を制御リンク・ユニットの動作のために用いることもできる。また、ユニット２００２に若干の変更を加え、適切な動作周波数を選択すると、制御リンク・ユニット２０５６のベースバンド機能は、送受信制御リンク・ユニット２０５６の信号が周波数多重または時間多重されて、信号調整ユニット２０４６及び２０２０に含まれることができる。フォワード／リバース・ユーザ・ユニット２００２の送受信信号は、アンテナ２００４及び２００６によって送受信される。
【０１００】
マイクロコントローラ・ユニット２０５４は、適切なメモリ及びインタフェースを有するＡＲＭ７またはＡＲＭ９などの単純なマイクロプロセッサであることがある。マイクロコントローラ・ユニット２０５４は、ユーザ・ユニット２００２の動作を制御するが、信号レベル・アベレージング及び推定及び適応アルゴリズム等いくつかの追加的な信号調整／処理動作を実行することがある。適切な適応アルゴリズムには、最小平均二乗（ＬＭＳ）及び反復平均二乗（ＲＬＳ）が含まれる。マイクロコントローラ・ユニット２０５４は、制御リンク・ユニット２０５６を介して図９におけるネットワーク・ユニット１００２と通信及び制御し、校正信号発生器／送信機２０２５及び校正信号受信機２０１５と通信及び制御し、受信アンテナ・ダイバーシチのための切替えを管理し、かつユーザ・ユニット２００２の正常動作をモニタするように、動作帯域幅を設定し、重みＷ０及びＷ１を設定する。他のマイクロコントローラ２０５４の動作例については、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、及び７Ｄを参照して検討する。マイクロコントローラ・ユニット２０５４は、ユニット２０５６、２０５２２０５０、２０４６、２０４０、２０２６、２０２０、２０１５、２０２５、２０７２、２０１４と、ＲＦスイッチ２０３２、２００８に接続される。マイクロコントローラ２０５４は、校正信号受信ユニット２０１５の出力での複素チャネル・インパルス応答を用い、かつ最小平均二乗（ＬＭＳ）、反復平均二乗（ＲＬＳ）、ＱＲ‐ＲＬＳ、またはＱＲ分解を用いて、校正信号受信ユニット２０１５の出力での受信複素チャネル・インパルス応答が最小になるかまたは減少するように複素重みＷ０及びＷ１の最適値を計算する。送信重み構成により、ユーザ・ユニット２００２とネットワーク・ユニット１００２間のダウンリンク周波数に対する無線周波数（ＲＦ）アイソレーションが伝搬チャネル内で適合され、アンテナ２０３４及び２０３６からの最大可能総ＥＲＰ（有効放射電力）を可能にし、最大カバレッジ電波到達範囲を生じさせる。
【０１０１】
ユニット２０５６、２０５０、２０４０、２０２６、２０５４、２０１８、２０４４、２０２２、２０２５、２０１５、２０１４は、局部発振器ユニット２０２３に接続されるか、または局部発振器２０２３信号からクロック周波数及び基準周波数を導く。単純なユーザ・インタフェース・ユニット２０５５は、キーパッド、簡単なディップスイッチまたは類似のデバイスであることができるが、これは、マイクロコントローラ・ユニット２０５４に接続される。ユーザ・ユニット２００２は、固有の「識別コード」を有する。これは、ユーザ・インタフェース・ユニット２０５５によって設定されることができ、マイクロコントローラ・ユニット２０５４へアクセス可能であり、ネットワーク・ユニット１００２のマイクロコントローラ・ユニット１０６０への通信ができる。
【０１０２】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄに与えられている制御フローの説明は、ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２のデジタル具現態様にも用いられることがあり、図９及び１０に関連して記載されている。
【０１０３】
ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２のリバースリンクの動作においては、例えば、アンテナ・ユニット２０３４及び２０３６から受信された信号は、より高い信号電力でアンテナ・ユニット１００４及び１００６を介して再送される。再送された信号は、アンテナ・ユニット２０３４及び２０３６を介して再び受信されることができ、「アップリンク返送信号」と呼ばれることがあり、ブースタ動作に不安定性をもたらすことがある信号リターン経路を生じさせる。ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２のデジタル具現態様において、戻ってくる「アップリンク返送信号」の大きさは種々の信号処理技術により小さくされることがある。
【０１０４】
技術の選択、デザイン、有効性は、システム・パラメータ及び動作条件に依存する。ほとんどのマルチパス軽減アルゴリズムをリターン信号の低減に適用することができる。しかし、ネットワーク・ユニット１００２とユーザ・ユニット２００２間の伝搬遅延が非常に小さくかつシステム時間分解能が限定的であるので、従来のアルゴリズムは、よくても実際に実行するのが困難かつ高価であり、最悪の場合には有害であることがある。従って、新規なフィルタリング技術の一例は、「新規なチャネル・フィルタリング」の章に記載されている。アンテナ・ユニット２０３４及び２０３６の出力端子で元の入射信号からの返送信号（「アップリンク返送信号」）を分離するために受信信号の再伝送時に故意の遅延が挿入される。例えば、およそμ秒の遅延は、元の受信信号からの再送信号の時間分離を確実にし、「チャネル・フィルタリング」技術を用いることによって再送信号の軽減を可能にする。十分なサイズのデジタル・データ・バッファの
が使用可能であれば、遅延を信号調整ユニット１０４８に導入することができる。チャネル・フィルタリング操作は、信号調整ユニット１０４８または信号調整ユニット２０４６によって実行されることができるか、またはＡＤ／Ｃユニット１０４６及び信号調整ユニット１０４８に接続された別個のＡＳＩＣまたはＦＰＧＡによって実行されることができる。別の実施形態において、若干の変更を加えて、「チャネル・フィルタリング」ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡユニットは、ＡＤ／Ｃユニット２０４４及び信号調整ユニット２０４６に接続されたユーザ・ユニット２００２に設置されることができる。リターン経路を含む総チャネル応答の振幅及び位相が、チャネルフィルタ・タップを設定するために複素重みユニット１０７２の重みＷ０及びＷ１の収束に続くチャネル・サウンディング・モードの間に推定されることができるように、チャネル・サウンディング信号はチャネル推定のために用いられることができる。信号経路にチャネルフィルタを導入することはまた、アンテナ・ダイバーシチ方式の動作に影響を与える。複素チャネル推定の実行中、アンテナ切替え操作は、可能な切替アンテナの組合せのうち２つの可能性しかないように同期させられる。アンテナの切替えまたは選択は、ネットワーク・ユニット１００２中のマイクロコントローラ・ユニット１０６０及びユーザ・ユニット２００２中のマイクロコントローラ２０５４によって制御されることができる。２つの伝搬路に対してチャネル推定を行うことができ、フィルタリング操作のために２組のチャネルフィルタ係数を決定することができる。従って、適切なフィルタ係数が、アンテナ選択に同調及び調和した操作に切り替えられるかまたは選択されることがある。チャネル・フィルタリングは、返送信号を完全に軽減するためには用いられないが、信号ブースト動作のためにシステム利得が可能であるように信号を十分に抑制するためにはむしろ用いられる。故意の遅延の導入は、２つのユニット即ちネットワーク・ユニット１００２とユーザ・ユニット２００２間の結合を低減するために他の既知の信号処理アルゴリズムと併用されることがある。類似の分析がネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２のフォワードリンクに適用される。従って、「遅延」及び「チャネル・フィルタリング」は、図１０に示されるフォワードリンク校正信号の助けを借りて、ユーザ・ユニット２００２のフォワードリンクにおいて実行される。
【０１０５】
アンテナ・ユニット１００４、１００６に対する垂直偏波及びアンテナ２０３４、２０３６に対する水平偏波の使用など他の技術は、システム性能を更に向上させることができる。システム性能は、指向性アンテナの使用によっても向上することがある。
【０１０６】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄに与えられている制御フローの説明を改変し、ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２のデジタル具現態様に「チャネル・フィルタリング」チャネル推定を含めるようにすることができる。
【０１０７】
例に挙げた説明は、システムが如何に具現され得るかの一例に過ぎず、これが唯一可能な方法及び解決策というわけではない。以下のような幾つかの点に留意されたい。
【０１０８】
１．ネットワーク・ユニット１００２は、ユーザ・ユニット２００２など幾つかのユーザ・ユニットを制御することがある。そのような構成においては、ネットワーク・ユニット１００２が各ユーザ・ユニットを最初は独立的に、最終ステップにおいては一緒に初期化することができるように、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄに示す例示的な制御フローが提供されることがある。ユーザ・ユニット２００２など幾つかのユーザ・ユニットを有するシナリオにおいては、ネットワーク・ユニット１００２は、ネットワーク・ユニット１００２により最小アップリンク系経路損失ＰＬｕｌを有するユーザ・ユニットに対して重みを収束させることがある。従って、ブースタ・ネットワーク中の各ユーザ・ユニット２００２は、固有の符号位相を有し得る。
【０１０９】
２．複数のユーザ・ユニットの動作に用いられる別の変更は、ネットワーク・ユニット及びユーザ・ユニットを有するブースタ・ネットワークにおけるユニットの最終的な重み収束が、結合信号電力レベルが安全限界を超えないようにチャネル・サウンディング操作においてアクティブであるネットワーク・ユニットの制御下で、全てのユーザ・ユニットにより行われることである。ユーザ・ユニットからの結合信号がリバースまたはフォワード・システムリンクのいずれかに対する許容レベルを超えたら、フォワードリンクとリバースリンクの最大システムリンク利得が合うようにあるレベルまで繰り返しステップ・インクリメントにおいて適切な重みを変更する。
【０１１０】
３．ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２の両方における信号経路は、例えば基地局のＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）伝送における報知チャネル（Broadcast Control Channel：ＢＣＣＨ）に対して、ビーコンをブーストするためにフォワードリンク方向で通常は常にactiveである。ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２のリバースリンク信号経路は、アップリンク「被ゲート」信号の存在に基づいて十分な信号レベルが検出されない限り、アクティブである必要はない。リバースリンク「被ゲート」動作は、チャネル・サウンディング信号経路と、ユニット１０５８及び１０１６を含む技術との妨害を回避するように管理される。「被ゲート」動作は、チャネル・サウンディングが定期的に実行されるチャネル・サウンディング処理中に連続動作になる。
【０１１１】
４．ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２を「背合せ」に接続して単一ユニットに併合するべく、ハードウェア及び制御ソフトウェアの変更が実行されることがある。背面結合オプションの設計及び動作は、図１２に関連して図示及び開示されている。
【０１１２】
５．固有のネットワーク・ユニット１００２の識別コード及び状況に応じてデバイス位置は、セルラ・ネットワークに伝送されることがある。この情報は、長い既知のプリアンブルを含む十分に符号化された保護された低ビットレートデータを生成することによってユーザを屋内環境中に配置するのに用いられることができる。固有の識別コード及び状況に応じてネットワーク・ユニット１００２の経度及び緯度も伝送されることがある。この情報は、スペクトル漏れを少なくするためにパルス整形され、ネットワーク・ユニット１００２内で適切な変調方式によって所与のチャネルのリバースリンク信号にスーパーインポーズされることができる。変調方式は、稼動セルラ・システムに基づいて選択される。例えば、ＧＳＭは、変調指数が小さい振幅変調を用いることができるようにＧＭＳＫ（Gaussian Minimum Shift Keying）などの定包絡線変調を有する。高速リバースリンク電力制御のＣＤＭＡ方式では、変調方式として差動二位相偏移変調（ＤＢＰＳＫ）が用いられることができる。基地局での受信チャネル信号からの情報の抽出は基地局受信機の変更を伴うが、セルラリンクの通常動作には影響しない。
【０１１３】
６．閉ループ電力制御能力は、フォワードリンク及びリバースリンクの両方における無免許帯（Ｕ‐ＮＩＩ）動作のためのネットワーク・ユニット１００２とユーザ・ユニット２００２間に導入されることもある。閉ループ電力制御は、Ｕ−ＮＩＩ帯域伝送電力を増加または低減するために受信信号電力に基づく非常に低速の、例えば１０Ｈｚの差動または絶対電力制御命令に基づくことができる。閉ループ電力制御は、ネットワーク・ユニット１００２側のアンテナ１０３６、１０３８及びユーザ・ユニット２００２側のアンテナ２００４、２００６から送信される電力を、正常動作のために十分な最小レベルに制限する。可変利得増幅器は、ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２の両方においてＵ−ＮＩＩ帯域の伝送のために用いられることがある。閉ループ電力制御メッセージは、フォワード及びリバースリンクにおいて制御リンク・ユニット１０６２及び２０５６を介してネットワーク・ユニット１００２とユーザ・ユニット２００２の間で交換されることができる。
【０１１４】
７．ネットワーク・ユニット１００２側では、複素重みユニット１０７２の重みＷ０及びＷ１が収束すると、マルチパス定在波パターンがアップリンク上でダイバーシチ利得を与えるように十分に乱されるように、空間的ディザがアンテナ放射パターンにスーパーインポーズされることがある。第２組の重みはまた、アンテナ放射パターン・ダイバーシチを作り出すために十分に放射パターンを変化させる間、「ヌル」の空間位置を維持するように変換されることがある。重みの収束は、先ず、例えば離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いて元の重みに方向探知を実行して「ヌル」位置を識別し、空間位置「ヌル」の制約の下に最小分散線形拘束ビーム形成アルゴリズム（ＭＶＬＣＢＦ）などのアルゴリズムを用いて新たな重みを形成することによって行うことができる。２組の重み間の繰り返し切替えは、アップリンク上でアンテナのパターン・ダイバーシチ利得を実行する。類似の動作がダウンリンク経路のためのユーザ・ユニット２００２に適用可能である。
【０１１５】
８．ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２の例においては、両ユニットで２つのダイバーシチ・アンテナが容易に使用可能であるので、複素重みユニット１０７２及び２０７２において２組の複素重みＷ０及びＷ１しか用いられない。しかし、ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２のいずれにおいても、類似の分析に基づき、若干の変更を加えて、３つ以上のアンテナと、それゆえに３つ以上の重みが用いられることができる。
【０１１６】
９．それぞれネットワーク・ユニット１００２及び２００２における複素重みユニット１０７２及び２０７２は送信機ビーム形成のために用いられるが、受信機ビーム形成も実行することができるように、ＲＦスイッチ１００８及び２０３２の代わりにそれぞれネットワーク・ユニット１００２及び２００２のフォワードリンクの受信機の入力端子で類似の複素重みユニットが用いられることがある。受信機重みの収束は、送信機に対する手順を若干変更した類似の手順に基づくことができる。
【０１１７】
１０．ネットワーク・ユニット１００２及び２００２における複素重みユニット１０７２及び２０７２の重みＷ０及びＷ１はそれぞれ、例えば信号調整ユニット１０４８内でアップリンクセルラ帯域信号を送受信しない動作中でないネットワーク・ユニット１００２のリバースリンクと、例えば信号調整ユニット２０２０内でダウンリンクセルラ帯域信号を送受信しない動作中でないユーザ・ユニット２００２のフォワードリンクにより、セルラ信号が繰り返されないかまたは送信されないように収束されることがある。この動作は、通常のブースタ動作の開始前に先ずネットワーク・ユニット１００２及び２００２における複素重みユニット１０７２及び２０７２の重みＷ０及びＷ１の収束を可能にする。
【０１１８】
列挙された点は、多くの異なるデジタル・ブースタ・インプリメンテーションに適用できる。
【０１１９】
背面結合ブースタ
【０１２０】
背面結合構成においては、Ｕ−ＮＩＩ帯域における送受信と、ネットワーク・ユニット６０２とユーザ・ユニット７０２間の制御リンクとが除外されることがある。図１１に、適切な背面結合構成のアナログ具現態様の例を示す。ブースタは、信号カバレッジが良好な屋内または屋外のいずれかの場所に位置決めされることができる。背面結合ユニット２２５２には、アンテナ２２５４、２２５６、２２８２、２２８０が含まれ、全てが関心対象のセルラ・スペクトラムにおいて作動する。アンテナ２２５４及び２２５６は、それぞれデュプレックス・フィルタ２２６０及び２２５９に接続される。ＲＦスイッチ２２５８は、デュプレックス・フィルタ２２６０及び２２５９にも接続され、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の動作に関連して開示されているような受信動作のためのアンテナ切替ダイバーシチ動作を与える。フォワードリンクにおいて、無線周波数（ＲＦ）スイッチ・ユニット２２５８は、方向性結合器２２６１を介してフォワードリンク・ユニット２２６４中の低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２８８に接続される。方向性結合器ユニット２２６１は、校正信号受信ユニット２２６３に接続されることもある。低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２８８は、フィルタ・ユニット２２８６に接続されて示されている。帯域フィルタ・ユニット２２８６は、関心対象のセルラ・スペクトラムの全てまたは所望の部分を通過するように設計されることができ、または一揃いの部分的に重複する帯域フィルタであることができる。被選択帯域及び帯域幅を手動または自動のいずれかで選択することができるように、部分的に重複する帯域フィルタは、含まれるＲＦスイッチにより、関心対象のセルラ・システムの全スペクトラムをカバーすることがある。フィルタ・ユニット２２８６は、電力増幅器２２８４に接続される。電力増幅器２２８４は、方向性結合器２２６７に接続される。方向性結合器２２６７は、パワースプリッタ・ユニット・ハイブリッド結合器２２９９と、校正信号生成／送信ユニット２２６５とに接続される。パワースプリッタ・ユニット・ハイブリッド結合器２２９９は、複素重みユニット２２６９に接続される。複素重みユニット２２６９は、デュプレックス・フィルタ２２７６、２２７７及びマイクロコントローラ２２７０に接続される。デュプレックス・フィルタ２２７６及び２２７７は、アンテナ２２８０及び２２８２に接続され、ＲＦスイッチ２２７８に接続される。リバースリンク上では、ＲＦスイッチ・ユニット２２７８は、方向性結合器ユニット２２７４に接続される。方向性結合器ユニット２２７４は、校正信号受信機２２７２と、リバースリンク・ユニット２２６６中の低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２９０とに接続される。校正信号受信ユニット２２７２は、アンテナ２２５４、２２５６の合成出力と校正信号受信機２２７２への入力端子の間に存在する複素チャネル・インパルス応答において受信信号強度及び位相を確立するように適合される。受信信号強度及び位相は、ＲＡＫＥ受信機経路探索器の動作に類似の相関操作かまたはサンプル受信信号の適切なブロックに基づく行列反転操作のいずれかによって確立される。校正信号受信ユニット２２７２には多くのサブユニットが含まれることがあり、そのようなサブユニットには、校正信号をベースバンド周波数に戻すように適合された周波数変換器、Ａ／Ｄ変換器、ベースバンド・アルゴリズムを実行するためのベースバンド・プロセッサが含まれる。低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２９０は、フィルタ・ユニット２２９２に接続され、これは次に電力増幅器ユニット２２９４に接続されることがある。帯域フィルタ２２９２は、関心対象のセルラ・スペクトラムの全てまたは所望の一部を通過させるように設計されることができるか、または関心対象のセルラ・システムの全スペクトラムをカバーする一揃いの部分的に重複する帯域フィルタであることができる。帯域及び帯域幅を手動または自動で選択するためにＲＦスイッチが含まれることがある。電力増幅器２２９４は、方向性結合器ユニット２２６２に接続される。方向性結合器ユニット２２６２は、校正信号生成／送信ユニット２２６８及びパワースプリッタ・ユニット・ハイブリッド結合器２２９６に接続される。パワースプリッタ・ユニット・ハイブリッド結合器２２９６は、複素重みユニット２２９８に接続される。複素重みユニット２２９８は、デュプレックス・フィルタ２２６０、２２５９及びマイクロコントローラ２２７０に接続される。デュプレックス・フィルタ２２６０及び２２５９は、アンテナ２２５４及び２２５６に接続され、ＲＦスイッチ２２５８に接続される。マイクロコントローラ２２７０は、校正信号生成／送信ユニット２２６８及び２２６５、校正信号受信ユニット２２７２及び２２６３、リバースリンク・ユニット２２６６及びフォワードリンク・ユニット２２６４に接続される。単純なユーザ・インタフェース・ユニット２２７１、例えばキーパッド、単純なディップスイッチまたは他の切替えユニットが、マイクロコントローラ・ユニット２２７０に接続される。
【０１２１】
背面結合ユニット２２５２においてはネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２の多くの機能ユニットが取り除かれているが、ブースタの動作及び他のユニットは、ネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２に関して記述された構成要素と基本的に変わっていない。リバースリンク及びフォワードリンクにおける校正信号生成／送信ユニット２２６８、２２６５及び校正信号受信ユニット２２７２、２２６３の動作及び説明は、基本的にネットワーク・ユニット６０２及びユーザ・ユニット７０２に関して記述された類似の機能を有するユニットと類似している。アンテナ・ユニット２２５４、２２５６、２２８２、２２８０は相互に近接して配置され、高指向性アンテナ及び対応する前後放射比（front-to-back radiation ratio）の増加によって余分なアンテナ・アイソレーションが与えられることができる。
【０１２２】
固有のユニット２２５２の識別コード及び状況に応じてデバイス位置はまた、ユーザを屋内環境中に配置する際に有用な情報を提供するためにセルラ・ネットワークに送信されることがある。この情報は、十分に符号化された保護された低ビットレートデータデータであってプリアンブル、固有の識別コードを含みユニット２２５２の経度及び緯度を状況に応じて含むことがあるデータとして送信されることができる。この情報は、スペクトル漏れを少なくするためにパルス整形され、適切な変調方式によって選択されたチャネルのリバースリンク信号にスーパーインポーズされることができる。データ処理は、ユニット２２５２内で行われることがある。変調方式の選択は、稼動セルラ・システムに依存する。例えば、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）は、変調指数が小さい振幅変調を用いることができるようにＧＭＳＫ（Gaussian Minimum Shift Keying）などの定包絡線変調を用いる。符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式は、変調方式として差動二位相偏移変調（ＤＢＰＳＫ）が用いられることができるように高速リバースリンク電力制御を有する。基地局での受信チャネル信号からの情報の抽出は基地局受信機の変更を用いることがある。とはいえ、セルラリンクは通常動作を維持する。
【０１２３】
図１２には、信号カバレッジが良好な屋内または屋外の場所に設置されるブースタを有する背面結合構成のデジタル具現態様の例を示す。背面結合ユニット２３０２にはアンテナ２３０４、２３０６、２３２８、２３３０が含まれるが、これらは関心対象のセルラ・スペクトラムで作動する。アンテナ２３０４及び２３０６は、それぞれデュプレックス・フィルタ２３１０及び２３０９に接続される。ＲＦスイッチ２３０８は、デュプレックス・フィルタ２３１０及び２３０９にも接続され、ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２のために述べられているような受信動作のためのアンテナ切替ダイバーシチ動作を実行する。フォワードリンクにおいて、ＲＦスイッチ・ユニット２３０８は低雑音増幅器（ＬＮＡ）２３１２に接続される。方向性結合器ユニット２３１１は、ＬＮＡ２３１２の出力と、校正受信機ユニット２３０５とに接続される。校正受信機２３０５は、マイクロコントローラ２３５０にも接続される。方向性結合器ユニット２３１１は、周波数変換器ユニット２３１３にも接続される。周波数変換器２３１３は、自動利得制御（ＡＧＣ）装置２３１４に接続される。周波数変換器２３１３は、セルラ帯域からの入力信号の周波数帯域をベースバンドまたは「ベースバンド付近」の周波数帯域に変換する。周波数変換器ユニット２３１３には、受信機チェーンの正常動作のためのフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット２３１３の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット２３５０によって設定される。ＡＧＣ装置２３１４は、アナログデジタル変換器（ＡＤ／Ｃ）ユニット２３１６に接続される。ＡＧＣ２３１４は、省略可能であり、受信信号レベルをＡＤ／Ｃ２３１６のダイナミック・レンジの中間に実質的に近接して設定する。ＡＧＣ２３１４は、含まれるのであれば、低信号電力の存在下で動作帯域幅内のノイズが動作において支配的にならないように構成される。ＡＧＣ装置２３１４の利得寄与は、最終的なダウンリンク系リンク利得Ｇｄｌの演算において補償される。そうでなければ、ＡＧＣ２３１４の利得値は、信号調整ユニット２３１８において補償されることがある。ＡＧＣ装置２３１４がブースタ・ユニット２３００において用いられ、ブースタ・ユニットが符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）セルラ・ネットワークのために設計されていれば、ＡＧＣ装置帯域幅は、ＣＤＭＡ方式の電力制御繰り返し率よりもずっと小さくなるように、例えばＷＣＤＭＡネットワークにおいて１．５ｋＨｚ以下になるように選択される。それによって、ＡＧＣ動作は閉ループ電力制御を妨害しなくなる。ＡＧＣ装置２３１４が含まれなければ、ＡＤ／Ｃユニット２３１６は、１９２ｄＢ（３２ビット）にもなり得る適切なダイナミック・レンジを与えることがある。ＡＤ／Ｃユニット２３１６は、信号調整ユニット２３１８に接続される。信号調整ユニット２３１８は、被選択動作周波数帯域に対するチャネル選択フィルタリング、周波数変換、信号レベル推定、ＡＧＣアルゴリズム、他の信号調整／処理機能を含むタスクを行う。例えば、チャネル選択フィルタは、多相フィルタとして提供され、フォワードリンクのセルラまたはパーソナル移動通信サービス（ＰＣＳ）または他の被選択周波数スペクトラム内の任意の位置で作動するような１．３、５、１０、または１５ＭＨｚの所与の動作帯域幅に設定されることができる。動作帯域幅などのシステム・パラメータ及びフィルタリングなどのサポートされる負荷動作に応じて、信号調整ユニット２３１８は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、テキサス・インスツルメンツ社製ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６‐７Ｅ３プロセッサなどの汎用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）など種々の技術によって具現されることがある。信号調整ユニット２３１８は、適切なインタフェース及びメモリを含み、デジタルアナログ変換器（ＤＡ／Ｃ）ユニット２３２０に接続される。ＤＡ／Ｃユニット２３２０は、デジタルからアナログへの変換後に適切であるポストフィルタリングを含む。ＤＡ／Ｃユニット２３２０は、周波数変換器ユニット２３２１に接続される。周波数変換器ユニット２３２１は、入力信号の周波数をセルラ周波数の元の帯域にアップコンバートする。周波数変換器ユニット２３２１には、送信機チェーンの正常動作のための適切なフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット２３２１の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット２３５０によって設定される。周波数変換器ユニット２３２１は電力増幅器ユニット２３２２に接続され、電力増幅器ユニット２３２２は方向性結合器ユニット２３２５に接続される。方向性結合器ユニット２３２５は、校正信号生成／送信ユニット２３２３及びパワースプリッタ・ユニット・ハイブリッド結合器２３５８に接続される。パワースプリッタ・ユニット・ハイブリッド結合器２３５８は、複素重みユニット２３６０に接続される。
【０１２４】
複素重みユニット２３６０は、デュプレックス・フィルタ２３２４、２３２７及びマイクロコントローラ２３５０に接続される。デュプレックス・フィルタ２３２４及び２３２７は、アンテナ２３２８及び２３３０に接続され、ＲＦスイッチ２３２６に接続される。校正信号生成／送信ユニット２３２３は、マイクロコントローラ２３５０にも接続される。リバースリンク上において、ＲＦスイッチ・ユニット２３２６は、マイクロコントローラ２３５０に接続され、ＬＮＡユニット２３３２にも接続される。ＬＮＡユニット２３３２は、方向性結合器ユニット２３３４に接続される。方向性結合器ユニット２３３４は、周波数変換器ユニット２３３５に接続される。周波数変換器２３３５は、自動利得制御（ＡＧＣ）装置２３３６に接続される。周波数変換器２３３５は、セルラ帯域からの入力信号の周波数帯域をベースバンドまたは「ベースバンド付近」の周波数帯域に変換する。周波数変換器ユニット２３３５には、受信機チェーンの正常動作のためのフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット２３３５の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット２３５０によって設定される。方向性結合器ユニット２３３４は、校正信号受信ユニット２３４８にも接続される。周波数変換器ユニット２３３５は、ＡＧＣ装置２３３６に接続される。ＡＧＣ装置２３３６は、アナログデジタル変換器（ＡＤ／Ｃ）ユニット２３３８に接続される。ＡＧＣ２３３６は、省略可能であり、受信信号レベルをＡＤ／Ｃ２３３８のダイナミック・レンジの中間に実質的に近接して設定する。ＡＧＣ２３３６は、含まれるのであれば、低信号電力の存在下で動作帯域幅内のノイズがＡＧＣ装置２３３６の動作において支配的にならないように構成される。ＡＧＣ装置２３３６はまた、最終的なアップリンク系リンク利得Ｇｕｌの演算において補償される利得寄与を有して設計される。そうでなければ、ＡＧＣ装置２３３６の利得値は、信号調整ユニット２３４０において補償されることがある。ＡＧＣ装置２３３６が、ブースタ・ユニット２３００において用いられ、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）セルラ・ネットワークのために設計されたものであれば、ＡＧＣ装置の帯域幅は、ＣＤＭＡ方式の電力制御繰り返し率よりもずっと小さくなるように、例えばＷＣＤＭＡネットワークにおいて１．５ｋＨｚ以下になるように選択される。それによって、ＡＧＣ動作は閉ループ電力制御を妨害しなくなる。
【０１２５】
ＡＧＣ装置２３３６が含まれなければ、ＡＤ／Ｃユニット２３３８は、１９２ｄＢ（３２ビット）にもなり得る適切なダイナミック・レンジを与える。ＡＤ／Ｃユニット２３３８は、信号調整ユニット２３４０に接続される。信号調整ユニット２３４０は、被選択動作周波数帯域に対するチャネル選択フィルタリング、周波数変換、信号レベル推定、ＡＧＣアルゴリズム、他の信号調整／処理機能を含むタスクを行う。例えば、多相フィルタとして提供されることができるチャネル選択フィルタは、フォワードリンクのセルラまたはパーソナル移動通信サービス（ＰＣＳ）または他の被選択周波数スペクトラム内の任意の位置で作動するような１．３、５、１０、または１５ＭＨｚの所与の動作帯域幅に設定されることができる。動作帯域幅などのシステム・パラメータ及びフィルタリングなどのサポートされる負荷動作に応じて、信号調整ユニット２３４０は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、テキサス・インスツルメンツ社製ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６‐７Ｅ３プロセッサなどの汎用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）など種々の技術によって具現されることがある。信号調整ユニット２３４０には、適切なインタフェース及びメモリが含まれる。信号調整ユニット２３４０は、デジタルアナログ変換器（ＤＡ／Ｃ）ユニット２３４２に接続される。ＤＡ／Ｃユニット２３４２は、デジタルからアナログへの変換後に適切であるポストフィルタリングを含む。ＤＡ／Ｃユニット２３４２は周波数変換器ユニット２３４３に接続され、周波数変換器ユニット２３４３は入力信号の周波数をセルラまたはパーソナル移動通信サービス（ＰＣＳ）周波数帯域の被選択部分にアップコンバートする。周波数変換器ユニット２３４３には、送信機チェーンの正常動作のための適切なフィルタリングが含まれる。周波数変換器ユニット２３４３の動作周波数は、マイクロコントローラ・ユニット２３５０によって設定される。周波数変換器ユニット２３４３は電力増幅器ユニット２３４４に接続され、電力増幅器ユニット２３４４は方向性結合器ユニット２３４６に接続される。方向性結合器ユニット２３４６は、校正信号生成／送信ユニット２３５２及びパワースプリッタ・ユニット・ハイブリッド結合器２３５４に接続される。パワースプリッタ・ユニット・ハイブリッド結合器２３５４は、複素重みユニット２３５６に接続される。複素重みユニット２３５６は、デュプレックス・フィルタ２３０９、２３１０及びマイクロコントローラ２３５０に接続される。デュプレックス・フィルタ２３１０及び２３０９は、アンテナ２３０４及び２３０６に接続され、ＲＦスイッチ２３０８に接続される。マイクロコントローラ２３５０は、校正信号生成／送信ユニット２３５２２３２３及び校正信号受信ユニット２３４８、２３０５に接続される。単純なユーザ・インタフェース・ユニット２３５１は、キーパッド、簡単なディップスイッチまたは類似のデバイスであることができ、マイクロコントローラ・ユニット２３５０に接続される。ユニット２３０５、２３２３、２３１３、２３２１、２３４８、２３３５、２３４３、２３５２、２３５０は、局部発振器ユニット２３５６に接続されるか、局部���振器２３５６からクロック・ユニット２３５３を介してクロック周波数または基準周波数を導くかのいずれかである。信号調整ユニット２３１８及び２３４０のクロック周波数は、クロック・ユニット２３５３によって供給される。
【０１２６】
ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２の多くの機能的ユニットは背面結合ユニット２３０２に用いられていないが、ブースタ２３０２中のユニットの多くはその動作及び機能がネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２に関して記載されているものと基本的には同じである。ブースタ・ユニット２３０２のデジタル具現態様においては、アップリンクのための信号調整ユニット２３４０及びダウンリンク動作のための信号調整ユニット２３１８に校正信号生成／送信ユニット２３５２及び校正受信機ユニット２３４８のための機能ブロックを含めることができる。リバースリンク及びフォワードリンクにおける校正信号生成／送信ユニット２３５２、２３２３及び校正信号受信ユニット２３４８、２３０５の動作及び説明は、ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２に関して記載されているものと基本的には類似している。アンテナ・ユニット２３０４、２３０６、２３２８、２３３０は近接して配置されるので、高指向性アンテナによって高い前後放射比でアンテナ・アイソレーションが与えられることができる。
【０１２７】
ブースタ２３０２のリバースリンク動作では、アンテナ・ユニット２３２８及び２３３０を介して受信される信号は、より高い信号電力でアンテナ・ユニット２３０４及び２３０６を介して再送されることがある。再送された信号は、アンテナ・ユニット２３３０及び２３２８を通って再び受信されることができ、「アップリンク返送信号」と呼ばれる。信号リターン経路は、ブースタ動作を不安定にすることがある。ブースタ・ユニット２３０２のデジタル具現態様において、返送信号即ちアップリンク返送信号の大きさは、様々な信号処理技術により低減されることがある。信号処理技術の選択、構成、有効性は、システム・パラメータ及び動作条件に依る。ほとんどの既知のマルチパス軽減アルゴリズムもリターン信号の低減に適用可能である。しかしながら、アンテナ・ユニット２３０４、２３０６及びアンテナ・ユニット２３２８、２３３０間の伝搬遅延が非常に小さく、システムの時間分解能が限られているので、従来のマルチパス軽減アルゴリズムは、よくても実際的に実行するのが困難かつ高価であり、多くの場合にはシステム動作に有害である。
【０１２８】
システムを困難にすることを避ける新規なフィルタリング技術の例については、本明細書中の「新規なチャネル・フィルタリング」の章に開示されている。新規なフィルタリングは、アンテナ・ユニット２３２８及び２３３０の出力終端装置で元の入射信号からの返送信号（アップリンク返送信号と呼ばれる）を分離するために受信信号の再伝送時に「故意の」遅延を課す。約１μ秒の遅延は、元の受信信号からの再送信号の時間分離を可能にし、再送信号の軽減を可能にする。十分なサイズのデジタル・データ・バッファが使用可能である限り、遅延が信号調整ユニット２３４０に導入されることがある。チャネル・フィルタリング操作は、信号調整ユニット２３４０によって実行されることもでき、或いはＡＤ／Ｃユニット２３３８及び信号調整ユニット２３４０に接続された別個のＡＳＩＣまたはＦＰＧＡによっても実行されることができる。校正信号は、リターン経路を含む総チャネル応答の振幅及び位相を推定してチャネルフィルタ・タップの設定を可能にすることができるように、複素重みユニット２３５６の重みＷ０及びＷ１の収束後にチャネル推定のために用いられることができる。信号経路にチャネルフィルタを含めることもまたアンテナ・ダイバーシチの動作に影響する。チャネル推定が実行されるので、アンテナ切替え操作は４つの可能な伝搬路のうち２つを除外するために同期させられる。アンテナ切替え選択は、２つの伝搬路に対してチャネル推定を行うことができかつフィルタリング操作のために２組のチャネルフィルタ係数を決定することができるようにマイクロコントローラ・ユニット２３５０により制御される。従って、適切なフィルタ係数は、アンテナ選択操作に同調及び調和して切替え及び選択されることができる。チャネル・フィルタリング技術は返送信号を完全には軽減しないが、信号ブースト動作のためにいくつかのシステム利得が可能であるように信号を十分に抑制するためにはむしろ用いられる。「故意の遅延」は、２つのアンテナ組２３０４、２３０６と２３３０、２３２８間の結合を低減するために他の既知の信号処理アルゴリズムと併用されることもある。ブースタ・ユニット２３０２のフォワードリンクは、遅延及びチャネル・フィルタリングを含むように同じように変更されることがある。
【０１２９】
アンテナ・ユニット２３０４、２３０６に対する垂直偏波及びアンテナ２３２８、２３３０に対する水平偏波の使用など他の技術は、システム性能を更に向上させることができる。同様に、システム性能は、従来のブースタ及び中継器システムにおいてそうであるように指向性アンテナの使用によっても向上することがある。
【０１３０】
固有のユニット２３０２の識別コード及び状況に応じてデバイス位置は、セルラ・ネットワークに伝送され、十分に符号化された保護された低ビットレートデータであって長い既知のプリアンブル、固有の識別コード及び状況に応じてユニット２３０２の経度及び緯度を含むデータを生成することによって、ユーザを屋内環境中に配置するのに用いられることがある。この情報は、スペクトル漏れを少なくするためにパルス整形され、ユニット２３０２内で適切な変調方式によって選択されたチャネルのリバースリンク信号にスーパーインポーズされることができる。変調方式の選択は、稼動セルラ・システムに基づく。例えばＧＭＳＫ（Gaussian Minimum Shift Keying）などの定包絡線変調を用いるＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）では、変調指数が小さい振幅変調を用いることができる。高速リバースリンク電力制御を有するＣＤＭＡ方式では、差動二位相偏移変調（ＤＢＰＳＫ）を変調方式として用いることができる。基地局での受信チャネル信号からの情報の抽出は、セルラリンクの通常動作には影響しない基地局受信機の変更により行われることがある。
【０１３１】
図１１または１２に示されているブースタ・ユニットに対するシステム運転上のフロー図の例を図１７Ａ、１７Ｂに示す。この例は、ブースタ・ユニット２３０２または２２５２の全部の動作に対する可能な機能を全て含むわけではない。この例は、ブースタ・ユニット２３０２または２２５２の基本的な作動のための最小制御フローを示すものと考えることができる。「パワーアップ」、「リセット」または「終了」命令が出たら、ブースタ・ユニット２３０２または２２５２はデフォルトで複素重みユニット２３６０及び２３５６の重みＷ０及びＷ１を「初期」値に設定する。「初期」重み値は、２つの電界場間の位相差がない２つの接続されたアンテナからの最小電力放射、例えばブロードサイド放射を可能にする。ブースタ・ユニット２３０２または２２５２の「パワーアップ」または「リセット」命令が出たら、マイクロコントローラ・ユニット２３５０は図１７Ａの制御フローを開始する２４０２。マイクロコントローラ２３５０は、リバースリンク校正受信機２３４８に全ての可能な符号オフセットをスキャンするように命令する２４０４。十分な信号電力が、同じ地理的領域内で作動している他のユニットによって送信され、受信機ユニット２３４８によって２３０５検出されたら２４０６、受信信号電力が蓄積される２４０８。十分な信号が検出されなければ２４１０、マイクロコントローラ２３５０はフォワードリンク校正受信機２３０５に全ての可能な符号オフセットをスキャンするように命令する２４１０。十分な信号電力が、同じ地理的領域内で作動している他のユニットによって送信され、受信機ユニットによって２３０５検出されたら２４１６、受信信号電力が蓄積される２４１４。システムのフォワード及びリバースリンクに対して全ての可能な符号オフセットのテストが終わり、他のユニットの信号電力が検出されたら２４１７、受信信号に対する各オフセットがテストされ、最大信号電力が選択される２４１２。被選択信号電力が安全閾値以上であれば２４１８、ユニット２３０２はエラーメッセージを表示し２４１９、動作を終了する２４２２。被選択信号電力が安全閾値以下であれば、ユニットは処理２４２０へ進む。十分な信号が検出されないかまたは検出された信号が安全閾値以下であれば２４１６、マイクロコントローラ２３５０はフォワード及びリバースチャネル・サウンディング伝送の両方に対して未使用の符号オフセットを選択する２４２０。マイクロコントローラ２３５０は、ブースタ・ユニット２３０２または２２５２を「チャネル・サウンディング」モードに設定する２４２４。「チャネル・サウンディング」モードにおいては、ダイバーシチ・スイッチ２３０８及び２３２６は現在の位置に維持され、切り替えられない。マイクロコントローラ２３５０は、複素重みユニット２３５６及び２３６０の重みＷ０及びＷ１を「初期」値に設定する２４２６。マイクロコントローラ２３５０は、校正信号生成／送信ユニット２３５２及び２３２３に特定の「オウンコード」位相で連続的に伝送を開始するように命令する２４２８。マイクロコントローラ２３５０はまた、アップリンク校正信号受信ユニット２３４８に送信機ユニット２３５２によって用いられる符号オフセットのためのチャネル・サウンディング信号を受信することを試みるように命令する２４３０。複素重みユニット２３５６の特定の組の重みにより十分なチャネル・サウンディング信号が検出されず、アップリンク系リンク利得Ｇｕｌが特定の最大許容システム利得以下であれば２４３４、マイクロコントローラ２３５０は、重みＷ０及びＷ１の相対位相を維持したままアンテナ・ユニット２３０４及び２３０６からのチャネル・サウンディング信号の送信電力が所定のステップサイズｄＧだけ増加するように、重みを変更し、新たなアップリンク重み値を発する２４３６。アップリンク経路に対して十分なチャネル・サウンディング信号が検出されるかまたは最大許容アップリンク系利得に到達するまで処理２４３０、２４３２、２４３４、２４３６が繰り返される。最大許容アップリンク系利得に到達したら、通常動作のための最も最適重みとして最新の重みが不変に維持される２４３８。最大許容システム利得に到達せず、十分なチャネル・サウンディング信号が校正信号受信機２３４８の出力に存在しないのであれば、チャネル・サウンディング信号電力が最小になるように最小平均二乗（ＬＭＳ）などの適応収束アルゴリズムを用いて重みＷ０及びＷ１を更に変更する２４４２。チャネル・サウンディング信号の伝送のために複素重みユニット２３５６に新たな重みが発される２４４４。アップリンク重みが十分に収束したら制御フローは先に進み、そうでなければ処理２４３０〜２４４６が繰り返される。アップリンク重みＷ０及びＷ１の収束に成功したら、その後、マイクロコントローラ２３５０は、処理２４４８ないし２４６０においてアップリンク重みとほぼ同じようにしてダウンリンク重みを収束させる。アップリンク及びダウンリンクの両重みの収束に成功したら、その後、マイクロコントローラ２３５０はチャネル・サウンディング・モードから出る２４６２。マイクロコントローラ２３５０は、校正信号受信機２３４８及び２３０５に、校正信号送信機ユニット２３５２及び２３２３によって送信されるチャネル・サウンディング信号を受信し続ける２４６４ように命令する。アップリンクまたはダウンリンク経路について、十分な時間に渡って、安全な平均チャネル・サウンディング信号電力レベルを超えた場合には２４６８、マイクロコントローラ２３５０はアップリンク及びダウンリンクの両方を「初期」値に設定し２４７０、処理２４０２に戻る２４７４。平均チャネル・サウンディング信号電力レベルが予想範囲内であれば、校正信号受信ユニット２３４８及び２３０５は、他の可能な符号オフセットを全て有するチャネル・サウンディング信号を受信及び検出する２４６９ように命令される。十分な平均信号電力レベルを有するチャネル・サウンディング信号がアップリンクまたはダウンリンクにおいて検出されなかったら、マイクロコントローラ２３５０は処理２４６４に戻る２４７２。チャネル・サウンディング操作を定期的に開始し、ブースタ２３０２、２２５２の経路のアップリンクまたはダウンリンクのいずれかにおいて過剰信号の検出の前に正常動作を確実にすることができる。
【０１３２】
チャネル・フィルタリングの例
【０１３３】
この例をブースタ・システムに適用し、フィードバック・ループと、システムのリバースリンクに存在することがあるアップリンク返送信号と、システムのフォワードリンクに存在することがあるダウンリンク返送信号の効果を打ち消すことができる。フォワードリンク及びリバースリンクのための「チャネル・フィルタリング」は、自律的であり、システムのフォワードリンクまたはリバースリンクの一方または両方のいずれかに適用されることができ、ネットワーク・ユニット１００２またはユーザ・ユニット２００２または両方において具現されることができる。単独でチャネル・フィルタリング能力を有するブースタの簡素化されたブロック図を図１７に示す。リバースリンク動作単独は、ネットワーク・ユニット１００２及びユーザ・ユニット２００２に関して述べられている。チャネル・フィルタリングは、全てのデジタル具現態様に適用可能である。この実施例においては、図９のネットワーク・ユニット１００２に実質的に類似のネットワーク・ユニット２４５２または図１０のユーザ・ユニット２００２に実質的に類似のユーザ・ユニット２４５４のいずれにおいても、アンテナ・ダイバーシチは想定されていない。ブースタ・システム内の処理遅延及び伝搬遅延は、次のように分類することができる。
【０１３４】
τUs＝ユーザ・ユニット２４５４の処理遅延（相対的に無視できる）
【０１３５】
τＰ１＝無免許帯伝搬遅延
【０１３６】
τＮｒｘ＝ネットワーク・ユニット２４５２受信機の処理遅延（相対的に無視できる）
【０１３７】
τＮｔｘ＝ネットワーク・ユニット２４５２送信機の処理遅延（相対的に無視できる）
【０１３８】
τｄ＝ネットワーク・ユニット２４５２の伝送経路中で導入された「故意の」遅延
【０１３９】
τＰ２＝アップリンク返送信号の免許帯伝搬遅延
【０１４０】
ブースタ・ユニット２４５１の総インパルス応答２４６４が示されている。元の入射パルスは、アンテナ２４６２（Ａ１）から入り、τｆの遅延後にネットワーク・ユニット２４５２受信機の入力端子に到達する。パルス２４６８が示されている。ここで、
【数１】
2007520947.tif 000022
である。
【０１４１】
パルスは、増幅され、「故意の」時間遅延τｄ後にアンテナ２４５６（図１７中にＡ４で示されている）から送信される２４７０。送信された信号は、伝搬遅延τＰ２の後にアンテナ２４６２（Ａ１）に再び入り、遅延τｆの後にネットワーク・ユニット２４５２の受信機への入力に到達する２４７２。ネットワーク・ユニット２４５２の受信機への入力でのアップリンク返送信号に対する総遅延はτｔであり、実質的に
【数２】
2007520947.tif 000023
に等しい。
【０１４２】
返送パルス２４７２は、伝搬路遅延τＰ１及びτＰ２により遅延されるが、これらはブースタの動作環境において非常に小さくできる。アップリンク返送信号を元の入射パルスから十分に分離するために「故意の」遅延が導入される。それによって、フィルタ係数を容易に推定でき、フィルタリングをより効率的に行うことができる。ユーザ・ユニット２４５４の伝送経路における別の「故意の」遅延の導入は、ブーストされた送信パルスとアップリンク返送信号の分離を確実にする。これは、ブーストされた送信パルスが直面するマルチパスがチャネル・フィルタリングの動作に及ぼす効果を低減するために望ましいであろう状態である。
【０１４３】
この例では、図１８に示されている「チャネル・フィルタリング」ユニット２５１２はネットワーク・ユニット１００２のリバースリンクにのみ設置される。チャネル・フィルタリング処理は、最大予想マルチパス遅延までの全ての時間遅延に対する振幅及び位相を含む複素伝搬チャネル・インパルス応答を推定する過程を伴う。複素チャネル・インパルス応答Ｃ（ｔ，τ）は、図９に示される校正信号受信ユニット１０１６によって与えられることができる。というのも、この情報はシステムのリバースリンク経路のためのユニットの出力で容易に入手できるからである。図１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに示されている校正信号技術の説明されているデザインに基づき、校正信号受信ユニット１０１６によって提供されるチャネル・インパルス応答には、τＮｒｘ＋τＮｔｘ成分及び「故意の」遅延（τｄ）の遅延寄与は含まれない。τＮｒｘ＋τＮｔｘは無視できるほど十分に小さいが、「故意の」遅延（τｄ）は、チャネルフィルタ係数の推定のためネットワーク・ユニット１００２の総インパルス応答に加えられる。同様に、チャネル・フィルタリング操作をフォワードリンクにも用いるのであれば、フォワードリンクには別個の複素チャネル・インパルス応答を用いる。結果として、リバースリンクに類似の校正技術がフォワードリンク上で実行される。校正信号受信機１０１６の出力でのチャネル・インパルス応答Ｃ（ｔ，τ）２５１０の推定された電力の例を図１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに示す。インパルス応答２５１０は、校正信号ＰＮコードチップレートを５Ｍｃｐｓ、１チップ当たり２つのサンプルと仮定して、１μ秒の最大遅延に対するものである。図１５Ａにおいては、Ｃ（ｔ，τ）２５１０は、それぞれ０．２μ秒（Ｐ１）、０．４μ秒（Ｐ２）、１．０μ秒（Ｐ３）の遅延で、３つの実質的な識別可能な伝搬路を有する。最大予想時間遅延は、約３００メートルの信号経路に対応する。これは、ブースタ範囲及び動作環境に適切である。１．０秒の最大時間遅延と１秒の「故意の」遅延τｄとの組合せは、チャネル・フィルタリング操作のためのハーフチップのタップ間隔を有する２１タップの複素ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタを用いて実現されることがある。
【０１４４】
図１５Ａは、チャネルフィルタ・ユニット２５１２を示す。チャネルフィルタ・ユニット２５１２は、タップ遅延がＤ＝０．１μ秒間隔であり、可変複素係数が表２５０８に示す値に設定されている２１タップのＦＩＲフィルタ２５０６を有する。ＦＩＲフィルタ２５０６の出力は、加算器ユニット２５０４の入力の一方に接続され、ＦＩＲフィルタ・ユニット２５０６の入力は、加算器ユニット２５０４の出力に接続される。加算器ユニット２５０４の他方の入力は、ＡＤ／Ｃ２５０２に接続される。この例において、ＡＤ／Ｃは図９におけるユニット１０４６である。ＦＩＲフィルタ２５０６は、受信したアップリンク返送信号の大きさ及び位相を指定するそれぞれの複素係数を有する被選択時間遅延で受信信号のレプリカを作成し、入ってくる第１（Ｐ１）、第２（Ｐ２）、第３（Ｐ３）のリターン信号成分を「除去」する。ＦＩＲフィルタ２５０６は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または図９における信号調整ユニット１０４８のいずれかによって具現されることができる。チャネル推定Ｃ（ｔ，τ）及びＦＩＲフィルタ２５０６のフィルタ係数をアップデートする処理は、チャネル可干渉時間に依存するアップデート速度で連続的に実行される。例えば、１００μ秒の値が、屋内チャネルとして長い可干渉時間を示すものと仮定されることができる。他の実施形態には、正規化最小平均二乗（ＮＬＭＳ）及び反復平均二乗（ＲＬＳ）などの適応アルゴリズムが含まれることがあり、これは継続的にフィルタ係数を推定するためにネットワーク・ユニット１００２で受信校正信号に収束する。
【０１４５】
ワイヤ接続されたブースタ
【０１４６】
図１７は、図６にユニット７０２として示されるようなユーザ・ユニット４０００との通信のための物理媒体として伝送ケーブルを用いるネットワーク・ユニット６００のアナログ具現態様の一例を示す。図５に示されるネットワーク・ユニット６０２は、ネットワーク・ユニット３００５及びユーザ・ユニット４００５信号の動作帯域幅及び周波数をサポートするように構成されたケーブルによってユーザ・ユニット４００５から信号を送受信するべく図１６に示すようなユニット３００５の形に改変される。図１７に示されるユーザ・ユニット４００５は、図６に示されるユーザ・ユニット７０２を改変したものである。ケーブル・インタフェース・ユニット３０２０には回線インタフェース・ユニット３１６０が含まれ、これは、送受信ケーブル３１７０及びネットワーク・サブユニット３０１０のフォワードリンク上のハイブリッド結合器３１４０とリバースリンク上のハイブリッド結合器３１５０に接続される。回線インタフェース・ユニット３１６０は、伝送線３１７０への接続のための負荷整合を行い、伝送線３１７０による高信頼伝送のためのモデム機能を有する増幅器、変調及び周波数変換器など他の適切な構成要素を含む。回線インタフェース・ユニット３１６０の設計は、伝送線３１７０の特性に依存している。例えば、室内の電源線または電話線は、ホームＰＮＡ及びホーム・ネットワーキングにおいてそうであるように伝送線３１７０として用いられることができ、そこでは回線インタフェース・ユニット３１６０がそのような伝送のために設計されている。ハイブリッド結合器または方向性結合器３１４０を用いて、制御リンク３１１０の信号をフォワードリンク信号に結合することがある。そうでなければ、方向性結合器ユニット３０４０及び制御リンク・ユニット３１１０からの出力線を回線インタフェース・ユニット３１６０に直接接続することができ、ここでは、信号は、ユーザ・ユニット４００５への同時伝送のために隣接キャリア上で変調される。ハイブリッド結合器または方向性結合器３１５０を用いて、制御リンク３１１０の受信信号を受信及び検出するために十分な信号を抽出する。別の実施形態において、制御信号及びデータ信号が、ユーザ・ユニット４００５からの同時伝送のために隣接キャリア上で変調されるのであれば、方向性結合器ユニット３１３０及び制御リンク・ユニット３１１０への入力線を回線インタフェース・ユニット３１６０に直接接続することができる。方向性結合器３０４０、３１３０、３０８５に代えてハイブリッド結合器が用いられることがある。図１６において、リバースリンク・ネットワーク・ユニット３０６０の受信機内部ＬＮＡ増幅器は、方向性結合器３１３０の前に位置決めされるかまたはハイブリッド結合器に置き換えられることがある。
【０１４７】
図１６中のユニット３０１５、３０３０、３０５０、３１２０、３１１０、３０６０、３１００、３１０５、３０７０、３０７４、３０７８、３０８０、３０８５、３０４０、３１３０、３０７２、３０９２、３０９４、３０９０の動作は、図５の説明において述べられているような、ユニット６４０、６２４、６０４、６２０、６２８、６０６、６２６、６２７、６１４、６１０、６０８、６１２、６１８、６３０、６１６、６１３、６４６、６４８、６２２の動作にそれぞれ類似している。改変ネットワーク・ユニット３００５において、方向性結合器３０４０（図５中の６３０）はハイブリッド結合器３１４０に接続され、方向性結合器３１３０（図５中の６１６）はハイブリッド結合器３１５０に接続される。
【０１４８】
図１６は、ネットワーク・ユニット３００５（図５中の６０２）との通信のための物理媒体として伝送ケーブルを用いるユーザ・ユニット７０２（図６）のアナログ具現態様の一例を示す。図６に示されるユーザ・ユニット７０２は、ネットワーク・ユニット３００５及びユーザ・ユニット４００５の信号の動作帯域幅及び周波数をサポートすることができるように構成されたケーブルによってネットワーク・ユニット３００５から信号を送受信するべく図１７に示すようなユニット４００５の形に変更される。ネットワーク・ユニット３００５は、図５に示されるネットワーク・ユニット６０２を改変したものである。ケーブル・インタフェース・ユニット４０２０には回線インタフェース・ユニット４１５０が含まれ、これは、送受信ケーブル４１６０及び２つのハイブリッド結合器、即ちユーザ・サブユニット４０１０のフォワードリンク上のハイブリッド結合器４１３０とリバースリンク上のハイブリッド結合器４１４０に接続される。回線インタフェース・ユニット４１５０は、伝送線４１６０への接続のための負荷整合を行う。モデム機能を有する増幅器、変調及び周波数変換器など他の適切な構成要素は、伝送線４１６０による高信頼伝送を可能にするために用いられることがある。回線インタフェース・ユニット４１５０の設計は、伝送線４１６０の特性に依存している。例えば、室内の電源線または電話線でさえもが、ホームＰＮＡ及びホーム・ネットワーキング用途においてそうであるように伝送線４１６０として用いられることができ、そこでは回線インタフェース・ユニット４１５０がそのような伝送のために設計されている。ハイブリッド結合器、ミキサ、または方向性結合器４１４０を用いて、制御リンク４１２０の信号をリバースリンク信号に結合する。ハイブリッド結合器または送受切換器４１３０を用いて、制御リンク４１２０の受信信号を受信及び検出するために十分な信号を抽出する。方向性結合器４１１０の代わりにハイブリッド結合器が用いられることもある。いくつかの実施形態において、フォワードリンク・ネットワーク・ユニット４０８０の内部ＬＮＡ増幅器は、図１７に示されるように、方向性結合器４１１０の前に位置決めされるかまたはハイブリッド結合器に置き換えられることがある。
【０１４９】
図１７中のユニット４０１５、４０３０、４０４０、４０５０、４０７０、４０７５、４０８０、４０９０、４１００、４１１０、４０６０、４０６２、４１５２、４１５４、４１２８、４１２６、４１２４、４１２２、４１２０の動作は、図６に関連して説明されているような、ユニット７２２、７３４、７３６、７３２、７２８、７２１、７２４、７２６、７１６、７１８、７５４、７５６、７４５、７４８、７４６、７４４、７４２、７４０、７２０の動作にそれぞれ類似している。改変ユーザ・ユニット４００５において、方向性結合器４１１０（図６中の７１８）はハイブリッド結合器４１３０に接続され、リバースリンク・ユーザ・ユニット４０９０（図６中の７２６）はハイブリッド結合器４１４０に接続される。
【０１５０】
ネットワーク・ユニット ３０１０の動作はネットワーク・ユニット６０２の動作に類似し、ユーザ・ユニット４０１０の動作はユーザ・ユニット７０２の動作に類似している。
【０１５１】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄに与えられている制御フローの説明は、ネットワーク・ユニット３００５及びユーザ・ユニット４００５のデジタル具現態様にも用いられることができ、図１６及び１７に関連して記載されている。
【０１５２】
図１８は、ユーザ・ユニット６００５（図１０中の２００２）との通信のための物理媒体として伝送ケーブルを用いるような、ネットワーク・ユニット５００５（図９中の１００２）のデジタル具現態様の例を示す。図９に示されるネットワーク・ユニット１００２は、ネットワーク・ユニット５００５及びユーザ・ユニット６００５の信号の動作帯域幅及び周波数をサポートすることができるケーブルによって図１９に示されているユーザ・ユニット６００５から信号を送受信するべく、図１８に示されているユニット５００５に改変される。ユーザ・ユニット６００５は、図１０に示されるユーザ・ユニット２００２を改変したものである。改変されたケーブル・インタフェース・ユニット５０２０には回線インタフェース・ユニット５２２０が含まれるが、これは送受信ケーブル５２１０及び回線モデム・ユニット５２５０に接続される。
【０１５３】
回線インタフェース・ユニット５２２０及び回線モデム・ユニット５２５０は、伝送線５２１０への接続のための負荷整合を行う。伝送線５２１０による高信頼伝送を可能にするために、増幅器、変調及び周波数変換器など他の適切な構成要素が含まれることがある。回線インタフェース・ユニット５２２０の設計は、伝送線５２１０の特性に依存している。例えば、室内の電源線または電話線でさえもが、ホームＰＮＡ用途においてそうであるように伝送線５２１０として用いられることができ、そこでは回線インタフェース・ユニット５２２０がそのような伝送のために設計されている。回線モデム・ユニット５２５０は、変調及び復調ＡＤ／Ｃ、ＤＡ／Ｃと、ユニット５０１０によって生成される信号の送信及びユニット６０１０によって生成される信号の受信のための他の全てのモデム機能のために用いられることがある。また、モデム・ユニット５２５０の設計は、ホームＰＮＡ及びホーム・ネットワーキングなどの例示的な技術を使用することがある。回線モデム・ユニット５２５０は、データ・マルチプレクサ装置５２６０及びデータ・デマルチプレクサ装置５２７０に接続される。回線モデム・ユニット５２５０は、アナログ、デジタル、またはハイブリッド技術で具現されることができる。例示的例において、回線モデム・ユニット５２５０は、デジタル・ドメインで実現されている。
【０１５４】
データ・マルチプレクサ装置５２６０は、信号調整ユニット５１１０及び制御リンク・ユニット５１４５にも接続され、制御リンク・ユニット５１４５によって生成される制御サンプルと信号調整ユニット５１１０によって生成される信号サンプルを多重化するのに用いられる。マルチプレクサ装置５２６０は、信号調整ユニット５１１０と統合されることができる。そうでなければ、信号調整ユニット５１１０及び制御リンク・ユニット５１４０の出力線を別々に回線モデム・ユニット５２５０に接続し、ユーザ・ユニット６００５への同時伝送のために隣接キャリア上で変調することができる。
【０１５５】
データ・デマルチプレクサ装置５２７０は、信号調整ユニット５１３０及び制御リンク・ユニット５１４５にも接続され、受信された制御サンプルとユーザ・ユニット６００５によって生成された信号サンプルを逆多重化（デマルチプレックス）するために用いられる。デマルチプレクサ装置５２７０は、信号調整ユニット５１３０と統合されることができる。そうでなければ、制御信号及びデータ信号が、ユーザ・ユニット６００５による同時伝送のために隣接キャリア上で変調されるのであれば、信号調整ユニット５１３０及び制御リンク・ユニット５１４５への入力線を別々に回線モデム・ユニット５２５０に接続することができる。
【０１５６】
ネットワーク・ユニット５００５において、校正信号受信ユニット（図９中の１０１６）は、もはや別々に具現されない。ネットワーク・ユニット５００５のリバースリンクにおいてアナログ信号経路は使用可能ではないので、校正信号受信ユニット（図９中の１０１６）は信号調整ユニット５１３０において統合されかつ作動する。
【０１５７】
図１８中のユニット５１１０、５１２０、５１３０、５１４０、５１４１、５１４５、５３８６、５１００、５１５０、５０９０、５１６０、５０８０、５１７０、５０７０、５１８０、５１９０、５０６０、５０５０、５０４０、５０８２、５０６０、５０６４、５０３０の動作は、図９に対して説明されているような、ユニット１０２２、１０２４、１０４８、１０６０、１０６１、１０６２１０７０、１０２０、１０５０、１０１８、１０５２１０１４、１０５４、１０１２、１０５６、１０５８、１０１０、１００８、１００４、１００７、１０１０、１０７２、１００６の動作にそれぞれ類似している。
【０１５８】
図１９は、ネットワーク・ユニット５００５（図９中の１００２）との通信のための物理媒体として伝送ケーブルを用いるユーザ・ユニット６００５（図１０中の２００２）のデジタル具現態様の例を示す。図１０に示されるユーザ・ユニット２００２は、ネットワーク５００５・ユニット及びユーザ・ユニット６００５の信号の動作帯域幅及び周波数をサポートすることができるケーブルによって、図９に示されるネットワーク・ユニット１００２を改変したものであるネットワーク・ユニット５００５から信号を送受信するべく、図１９に示されるユニット６００５を改変したものである。改変されたケーブル・インタフェース・ユニット６０２０には回線インタフェース・ユニット６２３０が含まれ、これは、送受信ケーブル６２４０及び回線モデム・ユニット６２２０に接続される。
【０１５９】
回線インタフェース・ユニット６２３０及び回線モデム・ユニット６２２０は、伝送線６２４０への接続のための負荷整合を行う。伝送線６２４０による高信頼伝送のために、増幅器、変調、周波数変換器など他の適切な構成要素が含まれることがある。回線インタフェース・ユニット６２３０の設計は、伝送線６２４０の特性に依存する。例えば、室内の電源線または電話線でさえもが、ホームＰＮＡ動作においてそうであるように伝送線６２４０として用いられることができ、そこでは回線インタフェース・ユニット６２３０がそのように設計されている。回線モデム・ユニット６２２０は、ユニット６０１０によって生成された信号の伝送及びユニット５００５によって生成された信号の受信のための復変調、ＡＤ／Ｃ、ＤＡ／Ｃ、及び他の機能のために用いられることがある。モデム・ユニット６２２０の設計は、ホームＰＮＡ及びホーム・ネットワーキングなどの種々の例示的な技術で具現されることがある。回線モデム・ユニット６２２０は、データ・マルチプレクサ装置６２００及びデータ・デマルチプレクサ装置６２１０に接続される。回線モデム・ユニット６２２０は、アナログ、デジタル、またはハイブリッド技術で具現されることができる。例示的例において回線モデム・ユニット６２２０はデジタル・ドメインで実現されていると仮定する。
【０１６０】
データ・マルチプレクサ装置６２１０は、信号調整ユニット６１４０及び制御リンク・ユニット６１５０にも接続され、制御リンク・ユニット６１５０によって生成される制御サンプルと信号調整ユニット６１４０によって生成される信号サンプルを多重化するのに用いられる。マルチプレクサ装置６２１０は、信号調整ユニット６１４０と統合されることができる。そうでなければ、信号調整ユニット６１４０及び制御リンク・ユニット６１５０の出力線を別々に回線モデム・ユニット６２２０に接続し、ネットワーク・ユニット５００５への同時伝送のために隣接キャリア上で変調することができる。
【０１６１】
データ・デマルチプレクサ装置６２００は、信号調整ユニット６１００及び制御リンク・ユニット６１５０にも接続され、受信された制御サンプルとネットワーク・ユニット５００５によって生成された信号サンプルをデマルチプレクス（分離）するのに用いられることがある。デマルチプレクサ装置６２００は、信号調整ユニット６１００と統合されることができる。そうでなければ、制御信号及びデータ信号がネットワーク・ユニット５００５への同時伝送のために隣接キャリア上で変調されるのであれば、信号調整ユニット６１００及び制御リンク・ユニット６１５０への入力を別々に回線モデム・ユニット６２２０に接続することができる。
【０１６２】
図１９中のユニット６１５０、６１００、６１１０、６１４０、６１５５、６１５１、６１２０、６１３０、６０９０、６１６０、６１７０、６０８０、６１８０、６０７０、６１９０、６０６０、６０５０、６０３０、６０６２、６０６４、６０６６、６０６８、６０７２、６０４０の動作は、図１０の説明において述べられているような、ユニット２０５６、２０２０、２０２２、２０４６、２０５４、２０５５、２０２１、２０２３、２０２４、２０４４、２０４２、２０２６、２０４０、２０２８、２０３８、２０３０、２０３２、２０３４、２０３１、２０７２、２０７０、２０２７、２０２５、２０３６の動作にそれぞれ類似している。
【０１６３】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄに与えられている制御フローの説明は、ネットワーク・ユニット５００５及びユーザ・ユニット６００５のデジタル具現態様にも用いられることができ、これは図１８及び１９において上述されている。
【０１６４】
ネットワーク・ユニット５０１０の動作はネットワーク・ユニット１００２の動作に類似し、ユーザ・ユニット６０１０の動作はユーザ・ユニット２００２の動作に類似している。
【０１６５】
行列反転によるチャネル推定
【０１６６】
ほとんどのデジタル通信システムは、ある種のチャネル推定を用いる。チャネル推定は通常、他にも名称があるがとりわけ「プリアンブル」または「ミッドアンブル」または「トレーニング・シーケンス」として知られる既知の被伝送シーケンスに基づく。種々のアルゴリズムが演繹的知識を用いて伝搬チャネル複素パラメータ及び特性を推定するので、既知のシーケンスがチャネル推定に用いられる。２つの基本信号処理ドメインは、基本的に、（１）タイム・ドメイン・アプローチと、（２）周波数ドメイン・アプローチを含むチャネル推定のために用いられる。タイム・ドメイン・アプローチには多くのアルゴリズムが含まれ、最も有名なのは「相関に基づく」アルゴリズムと「行列反転」アルゴリズムである。相関ベースのチャネル推定がしばしば用いられ、それは簡単で低い計算要求のためであるが、行列反転チャネル推定は、より高い計算コストでより良好な性能をもたらす。「行列反転」チャネル推定アルゴリズムが別のやり方で用いられることがある。
【０１６７】
長さｎの伝搬チャネルの複素インパルス応答係数は、長さのｓ既知のＰＮコード・サンプルを用いている単一の被伝送シーケンスを用いて推定されることがある。ここで、ｓ＞ｎである。時間不変チャネル係数は、
【数３】
2007520947.tif 000024
として与えられる行列Ｈと、
【数４】
2007520947.tif 000025
で与えられるＭとして被伝送ＰＮシーケンスで表されることがある。
【０１６８】
チャネル・サウンディング操作に符号のｓ個のサンプル全ては必要ない。チャネル係数と被伝送シーケンス間のたたみこみは、
【数５】
2007520947.tif 000026
で与えられる受信信号ｅｔを生じさせる。ここで、ｔは時間を表し、ｋは最大要求推定長さであり、ｓ＞ｋ＋ｎの関係があると仮定する。
【０１６９】
ｅｔを表す上の式は、次のような行列表記で示すことができる。
【数６】
2007520947.tif 000027
ここで、受信される複素サンプルＥは、
【数７】
2007520947.tif 000028
のように表すことができ、
【数８】
2007520947.tif 000029
である。
【０１７０】
次式のようなＶ行列の行列反転により複雑なチャネル・インパルス応答を計算することができる。
【数９】
2007520947.tif 000030
ここで、Ｉはｎ×ｎの次元を有する恒等行列である。ｋ＝ｎであれば、上記の行列反転アプローチを用いてチャネル・インパルス応答の固有の値を計算することができる。演算が高度に複雑にならないようにＶ行列を予め計算してメモリに記憶させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】２つの基地局を有するセルラ・ネットワークの一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図２】中継器のフォワードリンク部の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図３】中継器のリバースリンク部の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図４】ネットワーク・ユニット及びユーザ・ユニットを含むシステムの一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図５】アンテナ・ダイバーシチを実現するネットワーク・ユニットを含むシステムの一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図６】アンテナ・ダイバーシチのために２つのアンテナを用いる中継器の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図７Ａ】ネットワーク・ユニットに対するシステムの動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】ネットワーク・ユニットに対するシステムの動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図７Ｃ】ネットワーク・ユニットに対するシステムの動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図７Ｄ】ネットワーク・ユニットに対するシステムの動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図８Ａ】ユーザ・ユニットに対するシステムの動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】ユーザ・ユニットに対するシステムの動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図８Ｃ】ユーザ・ユニットに対するシステムの動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図８Ｄ】ユーザ・ユニットに対するシステムの動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】アンテナ・ダイバーシチに用いられることがある複数のアンテナを含むネットワーク・ユニットのデジタル具現態様の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１０】アンテナ・ダイバーシチに用いられることがある複数のアンテナを含むユーザ・ユニットのデジタル具現態様の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１１】背面結合中継器のアナログ具現態様の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１２】背面結合中継器のデジタル具現態様の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１３Ａ】背面結合中継器の動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図１３Ｂ】背面結合中継器の動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図１３Ｃ】背面結合中継器の動作フローの一実施形態を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】チャネル・フィルタリング操作を示す単純化したブロック図である。
【図１４Ｂ】チャネル・フィルタリング操作を示すスペクトルのグラフである。
【図１５Ａ】チャネルフィルタのブロック図を示す。
【図１５Ｂ】チャネルフィルタ係数を示すスペクトルのプロットを示す。
【図１５Ｃ】チャネルフィルタの一実施形態に対する係数を示す表を示す。
【図１６】他の中継器実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１７】他の中継器実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１８】他の中継器実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１９】他の中継器実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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