(57)【要約】  本発明は、ワイヤレス通信のための１つ又はそれ以上のリモートサービスエリアを提供するシステム及び方法である。一実施形態においては、ワイヤレス通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステムは、第１の無線通信信号を発生するローカルシステムと、前記ローカルシステムから地理的に離れた位置に設置されたリモートシステムとを備える。前記リモートシステムは、前記第１の無線通信信号をデータパケットのストリームに変換する第１のコンバータと、前記データパケットのストリームを前記第１のコンバータから受信するネットワークと、前記データパケットのストリームを前記ネットワークから受信し、前記データパケットのストリームを第２の無線通信信号に変換することによって、リモートサービスエリアを生成する第２のコンバータとを備える。前記リモートサービスエリアは、屋内であり得る。
2010514349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステムにおいて、
第１の無線通信信号を発生するローカルシステムと、
前記ローカルシステムから地理的に離れた位置に設置されたリモートシステムとを備え、
前記リモートシステムは、
前記第１の無線通信信号をデータパケットのストリームに変換する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータから前記データパケットのストリームを受信するネットワークと、
前記ネットワークから前記データパケットのストリームを受信し、前記データパケットのストリームを第２の無線通信信号に変換することによって前記リモートサービスエリアを生成する第２のコンバータとを備えたシステム。
【請求項２】
前記リモートサービスエリアは、屋内である請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記リモートシステムに１つ又はそれ以上の追加のコンバータをさらに備え、
前記１つ又はそれ以上の追加のコンバータのそれぞれは、前記ネットワークから前記データパケットのストリームを受信し、対応するリモートサービスエリアを生成する請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の無線通信信号は、下り回線通信信号であり、
前記システムは、それぞれのリモートサービスエリアから前記ローカルシステムへの上り回線通信を支援する請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の無線通信信号は、放送信号である請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の無線通信信号は、放送テレビジョン信号である請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の無線通信信号は、衛星ラジオ信号である請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の無線通信信号は、前記第１の無線通信信号を再生したものであり、同一の周波数及びコンテンツを有する請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の無線通信信号は、下り回線通信信号であり、
前記システムは、前記リモートサービスエリアから前記ローカルシステムへの上り回線通信を支援する請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記ローカルシステムは、携帯電話基地局を備えた請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記ローカルシステムは、携帯電話リピータを備えた請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２のコンバータは、携帯ユニットから第３の無線通信信号を受信し、前記第３の無線通信信号を第２のデータパケットのストリームに変換し、
前記ネットワークは、前記第２のコンバータから前記第２のデータパケットのストリームを受信し、
前記第１のコンバータは、前記データパケットのストリームを第４の無線通信信号に変換する請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記第４の無線通信信号は、前記第２の無線通信信号を再生したものであり、同一の周波数及びコンテンツを有する請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記ネットワークは、イーサネットＬＡＮを備えた請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の無線通信信号は、前記第１のコンバータによってＩＦ信号にダウンコンバートされ、前記ＩＦ信号は、デジタル処理でサンプリングされて、前記データパケットのストリームを形成する請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１の無線通信信号は、前記第１のコンバータによってベースバンド信号にダウンコンバートされ、前記ベースバンド信号は、復調されて、前記データパケットのストリームを形成する請求項１記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のコンバータは、複数の変調方式のうちのいずれかで前記第１の無線通信信号を復調するように構成された請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１のコンバータは、前記複数の変調方式のうちの最も包括的な１つで前記第１の無線通信信号を復調するように構成された請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
ワイヤレス通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステムにおいて、
第１のアナログ通信信号を発生する基地局と、前記第１のアナログ通信信号をデータパケットのストリームに変換する第１のコンバータとを備えたローカルシステムと、
前記ローカルシステムから前記データパケットのストリームを受信するネットワークと、
前記ローカルシステムから地理的に離れた位置に設置されたリモートシステムとを備え、
前記リモートシステムは、前記ネットワークから前記データパケットのストリームを受信しかつ前記データパケットのストリームを第２のアナログ通信信号に変換することによって前記リモートサービスエリアを生成する第２のコンバータを備えたシステム。
【請求項２０】
前記リモートサービスエリアは、屋内である請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記リモートシステムに１つ又はそれ以上の追加のコンバータをさらに備え、
前記１つ又はそれ以上の追加のコンバータのそれぞれは、前記ネットワークから前記データパケットのストリームを受信し、対応するリモートサービスエリアを生成する請求項１９記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１の無線通信信号は、下り回線通信信号であり、
前記システムは、それぞれのリモートサービスエリアから前記ローカルシステムへの上り回線通信を支援する請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１の無線通信信号は、放送信号である請求項１９記載のシステム。
【請求項２４】
前記第２の無線通信信号は、前記第１の無線通信信号を再生したものであり、同一の周波数及びコンテンツを有する請求項１９記載のシステム。
【請求項２５】
前記ネットワークは、広域ネットワークを備えた請求項１９記載のシステム。
【請求項２６】
前記広域ネットワークは、インターネットを備えた請求項２５記載のシステム。
【請求項２７】
ワイヤレス通信のためのリモートサービスエリアを提供する方法において、
第１のロケーションで、第１の無線通信信号を発生するステップと、
前記第１のロケーションから地理的に離れている第２のロケーションで、前記第１の無線通信信号をデータパケットのストリームに変換するステップと、
ネットワークを介して前記データパケットのストリームを通信により送信するステップと、
前記ネットワークから前記データパケットのストリームを受信するステップと、
前記データパケットのストリームを第２の無線通信信号に変換して、前記リモートサービスエリアを生成するステップとを含む方法。
【請求項２８】
ワイヤレス通信のためのリモートサービスエリアを提供する方法であって、
第１のアナログ通信信号を発生するステップと、
第１のロケーションで、前記第１のアナログ通信信号をデータパケットのストリームに変換するステップと、
ネットワークを介して、前記データパケットのストリームを、前記第１のロケーションから地理的に離れている第２のロケーションに対して通信により送信するステップと、
前記ネットワークから前記データパケットのストリームを受信するステップと、
前記データパケットのストリームを第２のアナログ通信信号に変換して、前記リモートサービスエリアを生成するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレスネットワークに関し、より具体的には、ワイヤレスネットワーク内の携帯受信機のためのリモートサービスエリアを提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワイヤレス携帯電話ネットワークでは、マクロ基地局が、携帯ユニットにワイヤレス携帯電話サービスエリアを提供する。マクロ基地局は、複数の送受信機ユニットを備え、比較的高い電力（すなわち、１０ワット以上）を１つ又は複数のアンテナに出力し、バックホール接続を介して電話ネットワークに通信可能に接続される。マクロ基地局が高い電力を出力するため、マクロ基地局は広いサービスエリアを提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
マクロ基地局の能力は、マクロ基地局に送受信機及びアンテナを追加することによって、ある程度まで拡大することができる。追加のマクロ基地局もまた、ネットワークに追加することができる。しかしながら、これらの手段には、それらの広いサービスエリア及び高出力電力によって生じるマクロ基地局間の干渉により、制限がある。さらに、建造物によって生じる信号減衰（すなわち、屋内侵入損失（indoor penetration loss））により、携帯ユニットが屋内にある場合、携帯ユニットの通信が困難になる可能性がある。
【０００４】
ワイヤレス放送ネットワークは、無線伝送を介して、ラジオ、テレビジョン、マルチメディアサービス、及びデータ放送等の情報を携帯受信機に対して通信により送信する。例えば、携帯電話は、双方向音声通信のため、及び放送伝送を受信するための両方に備えて装備され得る。あるいは、放送伝送を受信するために、衛星ラジオ受信機等の専用受信機が使用され得る。ワイヤレス放送ネットワークの例には、携帯デジタル放送テレビジョン（ＤＴＶ及び携帯ＴＶともいう。）、及び衛星ラジオが挙げられる。携帯デジタル放送テレビジョンの規格には、デジタルビデオ放送‐ハンドヘルド（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ‐Ｈａｎｄｈｅｌｄ：ＤＶＢ‐Ｈ）及びデジタルマルチメディア放送（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ：ＤＭＢ）が含まれる。衛星ラジオは、通常、オペレータ（例えば、シリウスサテライトラジオインコーポレイテッド（ＳＩＲＩＵＳ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｒａｄｉｏ，Ｉｎｃ．）及びエックスエムサテライトラジオインコーポレイテッド（ＸＭ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｒａｄｉｏ，Ｉｎｃ．））の独自の規格に従って動作する。携帯デジタル放送テレビジョンのためのもの等のワイヤレス放送システムは、携帯電話マクロ基地局と同様に、送信タワー又は建物上に設置された高い電力を出力するアンテナを採用し得る。衛星ラジオオペレータは、都市圏内での受信を改善するために、建物上に設置された地上リピータを採用し得る。
【０００５】
受信機が屋外にある場合、そのような放送システムのセルの半径は、比較的大きい（例えば、１５ｋｍから３０ｋｍ）。しかしながら、携帯電話ネットワークと同様に、これらの放送システムは、屋内侵入損失のため、困難に直面する可能性がある。例えば、受信機が屋内にある場合、８ｄＢから３０ｄＢのさらなる屋内侵入損失が一般的である。これは、セルの寸法を著しく減少し、多くの場合、信号強度の十分な損失を引き起こし、適切な信号受信を妨害する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ワイヤレス通信のための１つ又はそれ以上のリモートサービスエリアを提供するシステム及び方法である。一態様においては、ワイヤレス通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステムは、第１の無線通信信号を発生するローカルシステムと、ローカルシステムから地理的に離れた位置に設置されたリモートシステムとを備える。リモートシステムは、第１の無線通信信号をデータパケットのストリームに変換する第１のコンバータと、データパケットのストリームを第１のコンバータから受信するネットワークと、データパケットのストリームをネットワークから受信し、データパケットのストリームを第２の無線通信信号に変換することによって、リモートサービスエリアを生成する第２のコンバータとを備える。リモートサービスエリアは、屋内であり得る。
【０００７】
本発明は、その特定の例示的な実施形態に関して説明し、適宜に以下の図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るワイヤレス放送通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステムを図示する。
【図２】本発明の一実施形態に係るアナログ信号‐デジタルパケットダウンコンバータを図示する。
【図３】本発明の一実施形態に係るデジタルパケット‐アナログ信号アップコンバータを図示する。
【図４】本発明の一実施形態に係るアナログ信号‐デジタルパケットダウンコンバータを図示する。
【図５】本発明の一実施形態に係るデジタルパケット‐アナログ信号アップコンバータを図示する。
【図６】本発明の一実施形態に係るワイヤレス放送通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステムの代替的な実施形態を図示する。
【図７】本発明の一実施形態に係るワイヤレス双方向通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステムを図示する。
【図８】本発明の一実施形態に係るワイヤレス双方向通信のための双方向アナログ信号‐デジタルパケットダウンコンバータを図示する。
【図９】本発明の一実施形態に係るワイヤレス双方向通信のための双方向アナログ信号‐デジタルパケットアップコンバータを図示する。
【図１０】本発明の一実施形態に係るワイヤレス双方向通信のための双方向アナログ信号‐デジタルパケットダウンコンバータを図示する。
【図１１】本発明の一実施形態に係るワイヤレス双方向通信のための双方向アナログ信号‐デジタルパケットアップコンバータを図示する。
【図１２】本発明の一実施形態に係るワイヤレス双方向通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステムの代替的な実施形態を図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤレス放送通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステムを図示する。システム１００は、第１の（ローカル）システム１０２と、第２の（リモート）システム１０４とを含む。ローカルシステム１０２は、デジタル放送テレビ局又は衛星ラジオサービス等の放送サービスプロバイダの敷地内にある。リモートシステム１０４は、ローカルシステム１０２から地理的に離れていることが好ましい。地理的に離れているとは、リモートシステム１０４が、ローカルシステム１０２からおよそ１００メートル以上の距離で離れていることを意味する。実施形態においては、この距離は、１キロメートルより長い、又は１０キロメートルより長いことがあり得る。リモートシステム１０４は、携帯受信機１０６がローカルシステム１０２から情報放送を受信し得る１つ又はそれ以上のリモートサービスエリアを提供する。携帯受信機１０６が屋内にあるとき、リモートシステム１０４の一部は、携帯受信機１０６に１つ又はそれ以上の屋内サービスエリアを提供するために、屋内に設置され得る。
【００１０】
ローカルシステム１０２は、放送コンテンツを発する基地局１０８を含む。例えば、基地局１０８は、デジタル放送テレビジョンサービスプロバイダの基地局であり得る。基地局１０８は、有線バックホール（図示せず。）を介して、別のロケーションから放送コンテンツを受信し得る。あるいは、ローカルシステム１０２は、ワイヤレスリピータとしての機能を果たし得る。例えば、離れた位置にある基地局から信号を受信する地上受信機、又は衛星から信号を受信する衛星受信機は、ローカルシステム１０２のための基地局１０８としての機能を果たし得る。
【００１１】
ローカルシステム１０２は、基地局１０８に接続された送信機１１０を含む。送信機１１０は、基地局１０８から放送コンテンツを受信し、アンテナ１１２を介してコンテンツをワイヤレスアナログ信号の形式でリモートシステム１０４に送信する。これを達成するために、送信機１１０は、基地局１０８から受信した第１の周波数（例えば、中間周波数又はＩＦ）の信号を、アンテナ１１２によって使用される第２の周波数（例えば、無線周波数又はＲＦ）に変換する周波数コンバータを含み得る。送信機１１０は、基地局１０８から受信した信号を、アンテナ１１２を介した伝送に適したレベルに増幅する、増幅器を含み得る。
【００１２】
リモートシステム１０４は、ローカルシステム１０２から送信された信号を受信するアンテナ１１４及び受信機１１６を含む。リモートシステム１０４によって受信された信号は、受信されたアナログ信号のコンテンツをデジタルパケットのストリームに変換するコンバータ１１８Ａ（図２）又はコンバータ１１８Ｂ（図４）に送信される。好ましい実施形態においては、デジタルパケットは、インターネットプロトコル（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＩＰ）パケットである。次いでデジタルパケットは、ネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク又はＬＡＮ）１２０を介して、１つ又はそれ以上のコンバータ１２２Ａ（図３）又はコンバータ１２２Ｂ（図５）に配信される。それぞれのパケットは、すべてのコンバータ１２２Ａもしくはコンバータ１２２Ｂに送信されてもよく、又はコンバータ１２２Ａもしくはコンバータ１２２Ｂのうちの適切な１つにアドレス指定されてもよい。コンバータ１２２は、ネットワーク１２０から受信したデジタルパケットを、次いで１つ又はそれ以上のアンテナ１２４を介して携帯受信機１０６に送信されるアナログ信号に変換する。それぞれのアンテナ１２４によって送信されるアナログ信号は、それが同一のチャネル、周波数、変調、及びフォーマット特性を有するという点で、リモートシステム１０４によってローカルシステム１０２から受信された信号を再生したものが好ましい。例えば、アンテナ１１４が、１９００ＭＨｚ周波数帯内の特定のチャネル上の信号を受信すると仮定すると、アンテナ１２４によって送信された信号もまた、１９００ＭＨｚ周波数帯内のチャネル上にある。これらの再生された信号はまた、アナログ信号からデジタルパケットへの変換、ネットワーク１２０を介したそれらの送信、及びその後のデジタルパケットをアナログに戻す変換によってもたらされるいくらかの遅延を有する。ネットワーク１２０にイーサネット（登録商標）ネットワークが使用される場合、遅延は数百マイクロ秒と少なくすることができる。
【００１３】
アンテナ１１２及びアンテナ１１４は、ローカルシステム１０２とリモートシステム１０４との間の信号減衰を最小限にするために、屋外に設置することが好ましい。しかしながら、リモートシステム１０４の別の構成要素、及び特にアンテナ１２４は、携帯受信機１０６に１つ又はそれ以上の屋内サービスエリアを提供するために、屋内に設置することが好ましい。それぞれのアンテナ１２４は、アンテナ１２４の範囲内にある携帯受信機１０６に、対応するサービスエリアを提供する。
【００１４】
デジタルパケットで放送コンテンツを配信するためにネットワーク１２０を採用することによって、コンバータ１２２Ａ又はコンバータ１２２Ｂ（及び、したがってアンテナ１２４）は、互いに、及びコンバータ１１８Ａ又はコンバータ１１８Ｂから距離を置いて設置することができる。これは、リモートシステム１０４が、オフィスビル、建物の構内、コンベンションセンター、空港等の様々な大きさ及び構成の構造物の内部全体に、屋内サービスエリアを提供できるようにする。例えば、ネットワーク１２０が、１０ＢＡＳＥ‐Ｔ、１００ＢＡＳＥ‐Ｔ、又はギガビットイーサネットに従って動作すると仮定すると、この距離は、（それぞれのツイストペアネットワークセグメントは、１００メートルの長さにすることができ、ネットワーク１２０は、セグメント間の信号再生を実行し得ることから）１００メートル以上にまですることができる。１０ギガビットイーサネット等の別のネットワークプロトコルが採用されてもよい。２つのコンバータ１２２Ａ又はコンバータ１２２Ｂ及びアンテナ１２４が示されるが、より広い、又は追加のサービスエリアを提供するために、追加のコンバータ１２２Ａ又はコンバータ１２２Ｂ及びアンテナ１２４が使用されてもよいことが明らかであろう。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態に係るアナログ信号‐デジタルパケット周波数ダウンコンバータ１１８Ａ（図１に示される）の詳細を図示する。ローカルシステム１０２（図１）からの信号は、受信機１１６（図１）を介して受信され、周波数ダウンコンバータ１２６（図２）に送信される。周波数ダウンコンバータ１２６は、ＲＦ信号であり得る受信された信号を、ＩＦ等のより低い周波数に変換する。
【００１６】
次いで、ダウンコンバートされたＩＦ信号は、アナログ信号のデジタルサンプリングに備えて、帯域外の周波数成分（高域及び低域周波数を含んでもよい）を除去するフィルタ１２８に送信され得る。次いで、信号は、信号のデジタルサンプリングを実行するアナログ‐デジタル変換器１３０に送信される。サンプリングレートは、アナログ信号に含まれる処理対象の最高周波数の少なくとも２倍である。
【００１７】
次いで、デジタルサンプルは、サンプルをバッファに格納しかつそれらを適切にフォーマットされたデータパケット（例えば、ＩＰパケット）のペイロード部分に挿入するマイクロコントローラ１３２に渡される。例えば、それぞれのパケットペイロードは、２つ乃至８つのデジタルサンプルを含み得る。次いで、マイクロコントローラ１３２は、ネットワーク１２０（図１）を介して、パケットをコンバータ１２２Ａ（図１及び図３）に送信する。
【００１８】
シンセサイザ１３４は、周波数ダウンコンバータ１２６によって使用される一定周波数信号を発生するために、コンバータ１１８Ａ内に含まれ得る。コンバータ１１８Ａによって受信される入力信号の周波数成分、及びシンセサイザ１３４によって発生される信号の周波数は、周波数ダウンコンバータ１２６の出力周波数成分を決定する。シンセサイザ１３４は、シンセサイザ１３４の出力周波数を選択するように、マイクロコントローラ１３２によって制御され得る。これにより、コンバータ１１８Ａが、様々な異なる入力周波数帯でこの機能を実行できるようになる。
【００１９】
図３は、本発明の実施形態に係るデジタルパケット‐アナログ信号周波数アップコンバータ１２２Ａ（図１に示される）の詳細を図示する。ネットワーク１２０から受信されたデジタルパケットは、パケットを処理して、パケットのペイロード部分に含まれるデジタルサンプルを取り出すマイクロコントローラ１３６に伝送される。次いで、デジタルサンプルは、変換器１３０（図２）でのサンプリングの前にアナログ信号を再現するように、定速でデジタルサンプルをアナログ信号に変換するデジタル‐アナログ信号変換器１３８に伝送される。この再現されたアナログ信号は、例えば、ＩＦ信号であってもよい。次いで、アナログ信号は、不要な周波数を除去することによって信号の平滑化を実行するフィルタ１４０に伝送され得る。
【００２０】
次いで、アナログ信号は、ＩＦ又はベースバンド信号を、アンテナ１２４（図１）を介して携帯受信機１０６（図１）への伝送に適した周波数に変換する周波数アップコンバータ１４２に伝送され得る。周波数アップコンバータ１４２はまた、適したレベルまで信号を増幅し得る。前述されたように、この信号は、ＲＦで、及び好ましくは、ローカルシステム１０２から受信された信号と同一の周波数帯内で、アンテナ１２４によって送信され得る。
【００２１】
シンセサイザ１４４は、周波数アップコンバータ１４２によって使用される一定周波数信号を発生するために、コンバータ１２２Ａ内に含まれ得る。周波数アップコンバータ１４２への信号入力の周波数成分、及びシンセサイザ１４４によって発生される信号の周波数は、周波数アップコンバータ１４２の出力周波数成分を決定する。シンセサイザ１４４は、シンセサイザ１４４の出力周波数を選択するように、マイクロコントローラ１３６によって制御され得る。これは、コンバータ１２２Ａが、アンテナ１２４への様々な異なる出力周波数を発生できるようにする。コンバータ１２２Ａの出力周波数は、コンバータ１１８Ａ（図２）への入力周波数と同一であることが好ましい。
【００２２】
図４は、本発明の実施形態に係るアナログ信号‐デジタルパケット周波数ダウンコンバータ１１８Ｂ（図１に示される）の詳細を図示する。コンバータ１１８Ｂは、ＩＦではなくむしろ、ベースバンドで処理を実行するという点において、コンバータ１１８Ａとは異なる。ローカルシステム１０２（図１）からの信号は、受信機１１６（図１）を介して受信され、ＲＦ信号であり得る受信された信号をベースバンドに変換する周波数ダウンコンバータ１２６に伝送される。
【００２３】
次いで、ベースバンド信号は、アナログ信号の復調に備えて、帯域外の周波数成分を除去するフィルタ１４８に伝送され得る。次いで、信号は、ベースバンド信号をデジタルメッセージ記号に変換することによって、フィルタリングされたベースバンド信号の復調を実行する復調器１５０に渡される。マイクロコントローラ１５２は、記号をバッファに格納し、それらを適切にフォーマットされたデータパケット（例えば、ＩＰパケット）のペイロード部分に挿入する。例えば、それぞれのパケットペイロードは、２つ乃至８つの記号を含み得る。次いで、マイクロコントローラ１５２は、ネットワーク１２０（図１）を介して、パケットをコンバータ１２２Ｂ（図１及び図５）に送信する。
【００２４】
周波数ダウンコンバータ１１８Ｂによって受信された信号は、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、又は６４ＱＡＭ等の様々な異なる変調方式に従って変調され得る。周波数ダウンコンバータ１１８Ａの場合のように、受信される信号がＩＦにダウンコンバートされる場合、復調は必要ではない。しかしながら、周波数ダウンコンバータ１１８Ｂ場合のように、受信される信号がベースバンドに復調される場合、復調器１５０は、ベースバンド信号を送信されたメッセージ記号に復号することによって、ベースバンド信号を適切に復調できるように、受信される信号の変調方式に従って構成される。一実施形態においては、復調器１５０は、ベースバンド信号を様々な変調方式のいずれかで復調するように構成される。
【００２５】
一実施形態においては、復調器１５０は、受信される信号の考えられる変調方式のうちで最も包括的な変調方式に従って構成される。最も包括的な変調方式が意味することは、復調器１５０が、最も包括的な変調方式に従って構成されると、復調器１５０によって最大数の別の含まれる変調方式も復調できることである。例えば、携帯電話の通信プロトコルであるグローバルシステム・フォー・モバイルコミュニケーションズ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：ＧＳＭ）は、ガウシアン‐フィルタード・ミニマムシフト（Ｇａｕｓｓｉａｎ‐Ｆｉｌｔｅｒｄ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ：ＧＭＳＫ）変調を使用する。ＧＳＭチャネル上でのデータ転送の仕様であるエンハンスド・データレート・フォー・ＧＳＭエボリューション（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ｒａｔｅ  ｆｏｒ  ＧＳＭ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：ＥＤＧＥ）は、変調に８相位相変調（８  Ｐｈａｓｅ‐Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：８ＰＳＫ）を使用する。したがって、受信される信号の考えられる変調方式がＧＭＳＫ及び８ＰＳＫを含むと仮定すると、復調器１５０は、好ましくは８ＰＳＫで復調するように構成され、結果として、ダウンコンバータは、受信される信号が、ＧＭＳＫ又は８ＰＳＫのいずれかに従って変調される場合に復調することができる。このように、８ＰＳＫは、ＧＭＳＫ及び８ＰＳＫのうちで最も包括的な変調方式である。別の通信技術及びプロトコルは、可変変調方式を使用する。例えば、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＵＭＴＳ）及び符号分割多重アクセス（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＣＤＭＡ）プロトコルは、４相位相変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＱＰＳＫ）及び１６直交振幅変調（１６  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：１６ＱＡＭ）の両方を使用する。１６ＱＡＭは、ＱＰＳＫを含む。したがって、ＱＰＳＫ及び１６ＱＡＭ信号を復調するためには、ダウンコンバータ１２６は、１６ＱＡＭのみを復調するように構成されていればよい。さらに、６４ＱＡＭは、１６ＱＡＭ（すべての４番目の記号位置が使用される）を含む。したがって、復調器１５０は、６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、及びＱＰＳＫに従う信号を復調することができるように、６４ＱＡＭに従って構成することができる。
【００２６】
さらに又は代替的に、復調器１５０が、特定の受信された信号に対し、これらの変調方式のうちの的確なもののために構成されるように、コンバータ１１８Ｂは、マイクロコントローラ１５２が特定の変調方式に従って復調器１５０を構成できるようにする制御パス１５４をオプションとして含み得る。
【００２７】
シンセサイザ１５６は、周波数ダウンコンバータ１４６によって使用される一定周波数信号を発生するために、コンバータ１１８Ｂ内に含まれ得る。シンセサイザ１５６は、コンバータ１１８Ｂが様々な異なる入力周波数帯でその機能を実行できるように、マイクロコントローラ１５２によって制御され得る。
【００２８】
前述のとおり、ベースバンド信号を適切にフォーマットされたデータパケットのペイロード部分に挿入することができるデジタル記号に変換するために、ベースバンド信号のメッセージ記号は、復調器１５０によって復号化される必要がある。この復号プロセスは、コンバータ１１８Ａのアナログ‐デジタル変換器１３０によって実行されるＩＦ信号のデジタルサンプリングよりも時間がかかると予想される。しかしながら、コンバータ１１８Ａによって処理されたＩＦ信号は、より高いサンプリングレート、ひいては、ベースバンド信号と比較して、サンプリングされたデジタルデータストリームでより高いビットレートを必要とする。それぞれのこのようなデジタルサンプルは、例えば、８〜１４ビットの解像度を有し得る。したがって、上述のＩＦ処理技術とベースバンド信号処理技術との間に、トレードオフが存在する。
【００２９】
図５は、本発明の実施形態に係るデジタルパケット‐アナログ信号周波数アップコンバータ１２２Ｂ（図１に示される）の詳細を図示する。コンバータ１２２Ｂは、ＩＦではなく、むしろベースバンドで処理を実行するという点において、コンバータ１２２Ａとは異なる。ネットワーク１２０から受信されたデジタルパケットは、パケットを処理して、パケットのペイロード部分に含まれるメッセージ記号を取り出すマイクロコントローラ１５８に伝送される。次いで、記号は、記号を定速で適切に符号化されたアナログベースバンド信号に変換する変調器１６０に伝送される。次いで、アナログベースバンド信号は、不要な周波数を除去することによって信号の平滑化を実行するフィルタ１６２に伝送され得る。
【００３０】
次いで、アナログ信号は、ベースバンド信号を、アンテナ１２４（図１）を介して携帯受信機１０６（図１）へ伝送するのに適した周波数に変換する周波数アップコンバータ１６４に伝送され得る。周波数アップコンバータ１６４はまた、適切なレベルまで信号を増幅し得る。前述のとおり、この信号は、ＲＦで、及び好ましくはローカルシステム１０２から受信された信号と同一の周波数帯内で、アンテナ１２４によって送信され得る。
【００３１】
シンセサイザ１６８は、周波数アップコンバータ１６４によって使用される一定周波数信号を発生するために、コンバータ１２２Ｂ内に含まれ得る。シンセサイザ１６８は、コンバータ１２２Ｂが様々な異なる入力周波数でその機能を実行するように、マイクロコントローラ１５８によって制御され得る。
【００３２】
変調器１６０が、いくつかの考えられる変調方式のうちの特定の受信された信号に的確なもののために構成されるように、コンバータ１２２Ｂは、マイクロコントローラ１５８が特定の変調方式に従って変調器１６０を構成できるようにする制御パス１６６をオプションとして含み得る。例えば、初期化段階で、コンバータ１１８Ｂ（図４）のマイクロコントローラ１５２は、的確な変調方式を示す情報を有するデータパケットを符号化し得る。次いで、このデータパケットは、コンバータ１２２Ｂ（図５）のマイクロコントローラ１５８に送られる。この目的のために、マイクロコントローラ１５２（図４）は、ローカルシステム１０２（図１）から受信される信号の変調方式を判断できることが好ましい。マイクロコントローラ１５２は、例えば、復調器１５０（図４）から受信される記号当たりのビット数から、変調方式を判断し得る。
【００３３】
図６は、ワイヤレス放送通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステム２００の代替的な実施形態を図示する。システム２００は、第１の（ローカル）システム２０２と、第２の（リモート）システム２０４とを含む。ローカルシステム２０２は、デジタル放送テレビジョン局又は衛星ラジオサービス等の放送サービスプロバイダの敷地内にある。リモートシステム２０４は、ローカルシステム２０２から地理的に離れていることが好ましい。リモートシステム２０４は、携帯受信機２０６がローカルシステム２０２から情報放送を受信し得る１つ又はそれ以上のリモートサービスエリアを提供する。携帯受信機２０６が屋内にあるとき、リモートシステム２０４の一部は、携帯受信機２０６に屋内サービスエリアを提供するために、屋内に設置され得る。
【００３４】
ローカルシステム２０２は、放送コンテンツを発する基地局２０８を含む。例えば、基地局２０８は、有線バックホールを介して、別のロケーションから放送コンテンツを受信してもよく、又はローカルシステム１０２は、ワイヤレスリピータとしての機能を果たしてもよい。ローカルシステム２０２は、基地局２０８に接続された、アナログ信号‐デジタルパケット周波数ダウンコンバータ２１０を含む。コンバータ２１０は、基地局２０８から放送コンテンツを受信し、コンテンツをデジタルパケットのストリームに変換し、コンテンツをリモートシステム２０４に送信する。
【００３５】
コンバータ２１０は、図２及び図４に示されるコンバータ１１８Ａ又はコンバータ１１８Ｂと同一であり得る。したがって、基地局２０８がＲＦ信号を発生すると仮定すると、コンバータ２１０は、コンバータ１１８Ａに関して上述したように、基地局２０８からの信号をＩＦにダウンコンバートし、信号を処理し得る。あるいは、コンバータ２１０は、コンバータ１１８Ｂに関して上述したように、基地局２０８からの信号をベースバンドにダウンコンバートし、信号を処理し得る。コンバータ２１０によって生成されたパケットは、インターネット等のネットワーク（例えば、広域ネットワーク又はＷＡＮ）２１２を介して、リモートシステム２０４に対して通信により伝送される。
【００３６】
リモートシステム２０４は、ネットワーク２１２から受信されたデジタルパケットを、次いでアンテナ２１４を介して携帯受信機２０６に送信されるアナログ信号に変換する１つ又はそれ以上のコンバータ２１４を含む。コンバータ２１４は、図３及び図５に示されるコンバータ１２２Ａ又はコンバータ１２２Ｂと同一であり得る。したがって、コンバータ２１４は、コンバータ１２２Ａに関して上述したように、デジタルパケットで受信されたデジタルサンプルをアナログＩＦに変換し、次いで、ＩＦ信号をＲＦにアップコンバートし得る。あるいは、コンバータ２１４は、コンバータ１１８Ｂに関して上述したように、デジタルパケットから取り出されたメッセージ記号からベースバンド信号を発生し、次いでベースバンド信号をＲＦに変換し得る。リモートシステム２０４に送られたそれぞれのパケットは、すべてのコンバータ２１４に送信されてもよく、又はコンバータ２１４のうちの適切な１つにアドレス指定され得る。
【００３７】
それぞれのアンテナ２１６によって送信されるアナログ信号は、それが同一の周波数成分及びコンテンツを有するという点で、ローカルシステム２０２の基地局２０８によって発生された信号を再生したものが好ましい。これらの再生された信号はまた、アナログ信号からデジタルパケットへの変換、ネットワーク２１２を介したそれらの送信、及びその後のデジタルパケットをアナログに戻す変換によってもたらされるいくらかの遅延を有する。信号がインターネット（ネットワーク２１２に使用される）を通して送られる場合、信号の遅延は、数十又はさらには数百ミリ秒に達する可能性がある。インターネットではなくむしろ、専用通信回線がネットワーク２１２に使用される場合、ネットワーク２１２の距離及び構成（例えば、パケットがローカルシステム２０２とリモートシステム２０４との間を移動する際に、それらが越えるルータ／スイッチの数）により、遅延を数ミリ秒まで減少させることができる。
【００３８】
リモートシステム２０４の構成要素の多くは、特にアンテナ２１６は、携帯受信機２０６に屋内サービスエリアを提供するために、屋内に設置されることが好ましい。それぞれのアンテナ２１６は、アンテナ２１６の範囲内にある携帯受信機２０６に、対応するサービスエリアを提供する。
【００３９】
デジタルパケットで放送コンテンツを送信するためにネットワーク２１２を採用することによって、コンバータ２１４（及び、したがってアンテナ２１６）は、原則的に、ネットワーク２１２に接続することができる任意の場所に設置することができる。例えば、ネットワーク２１２にインターネットが採用される場所では、コンバータ２１４及びアンテナ２１６は、ローカルシステム２０２から数十又は数百マイル離れた位置に設置することができる。図１のシステム１００と同様に、システム２００の構成は、リモートシステム２０４が、オフィスビル、建物の構内、コンベンションセンター、空港等の様々な大きさ及び構成の建造物の内部全体に、屋内サービスエリアを提供できるようにする。２つのコンバータ２１４及びアンテナ２１６が示されるが、より広い、又は追加のサービスエリアを提供するために、追加のコンバータ２１４及びアンテナ２１６が使用され得ることは明らかであろう。
【００４０】
図７は、本発明の実施形態に係るワイヤレス双方向通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステム３００を図示する。システム３００は、システム３００が双方向通信を提供することを除き、図１に示されるシステム１００と同様に構成され、同様に機能する。
【００４１】
システム３００は、第１の（ローカル）システム３０２と、第２の（リモート）システム３０４とを含む。ローカルシステム３０２は、携帯電話サービスプロバイダ等の双方向通信サービスプロバイダの敷地内にある。リモートシステム３０４は、ローカルシステム３０２から地理的に離れていることが好ましい。リモートシステム３０４は、携帯電話等の携帯ユニット３０６が双方向通信し得る、１つ又はそれ以上のリモートサービスエリアを提供する。携帯ユニット３０６が屋内にあるとき、リモートシステム３０４の一部は、携帯ユニット３０６に１つ又はそれ以上の屋内サービスエリアを提供するために、屋内に設置され得る。
【００４２】
ローカルシステム３０２は、携帯電話のマクロ基地局、ミクロ基地局、又はピコ基地局等の基地局３０８を含む。基地局３０８は、バックホール（図示せず。）を介して、公共電話ネットワーク等の通信ネットワークに接続され得る。あるいは、ローカルシステム３０２は、携帯電話用リピータとしての機能を果たし得る。
【００４３】
ローカルシステム３０２は、基地局３０８に接続された送受信機３１０を含む。送受信機３１０は、基地局３０８からの信号（すなわち、下り回線信号）を受信し、アンテナ３１２を介して、それらをワイヤレスアナログ信号の形式でリモートシステム３０４に送信する。送受信機３１０はまた、リモートシステム３０４からの信号（すなわち、上り回線信号）を受信し、それらを基地局３０８に送信する。その機能を達成するために、送受信機３１０は、基地局３０８から受信した第１の周波数帯（例えば、中間周波数又はＩＦ）の信号を、アンテナ３１２によって使用される第２の周波数帯（例えば、無線周波数又はＲＦ）に変換する周波数アップコンバータを含み得る。送受信機３１０はまた、リモートシステム３０４から受信した第２の周波数帯の信号を、基地局３０８によって使用される第１の周波数帯に変換する周波数ダウンコンバータを含み得る。送受信機３１０は、上り回線及び下り回線信号を適したレベルに増幅する増幅器を含み得る。
【００４４】
リモートシステム３０４は、ローカルシステム３０２と通信するためのアンテナ３１４と、送受信機３１６とを含む。リモートシステム３０４によって受信された下り回線信号は、ローカルシステム３０２から受信したアナログ信号のコンテンツをデジタルパケットに変換するコンバータ３１８Ａ（図８）又はコンバータ３１８Ｂ（図１０）に伝送される。好ましい実施形態においては、デジタルパケットは、インターネットプロトコル（ＩＰ）パケットである。次いでデジタルパケットは、ネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク又はＬＡＮ）３２０を介して、１つ又はそれ以上のコンバータ３２２Ａ（図９）又はコンバータ３２２Ｂ（図１１）に配信される。それぞれのパケットは、すべてのコンバータ３２２Ａもしくはコンバータ３２２Ｂに送信されてもよく、又はコンバータ３２２Ａもしくはコンバータ３２２Ｂの適切な１つにアドレス指定されてもよい。コンバータ３２２Ａ又はコンバータ３２２Ｂは、ネットワーク３２０から受信したデジタルパケットを、次いで１つ又はそれ以上のアンテナ３２４を介して携帯ユニット３０６に送信されるアナログ信号に変換する。それぞれのアンテナ３２４によって送信されるアナログ下り回線信号は、それが同一の周波数成分及びコンテンツを有するという点で、ローカルシステムからリモートシステム３０４によって受信された信号を再生したものが好ましい。例えば、アンテナ３１４が、ＣＤＭＡプロトコルを使用して１９００ＭＨｚ周波数帯の特定のチャネルの信号を受信すると仮定すると、アンテナ３２４に送信される信号もまた、同一の周波数帯及びチャネル上のＣＤＭＡ信号である。同様に、ローカルシステム３０２の基地局３０８に提供される上り回線信号は、それが同一の周波数成分及びコンテンツを有するという点で、携帯ユニット３０６のそれぞれによって発生された信号を再生したものを含むことが好ましい。これらの信号はまた、アナログ信号からデジタルパケットへの変換、ネットワーク３２０を介した送信、及びその後のデジタルパケットをアナログに戻す変換によってもたらされるいくらかの遅延を有する。ネットワーク３２０にイーサネットネットワークが使用される場合、遅延を数百マイクロ秒と少なくすることができる。
【００４５】
アンテナ３１２及びアンテナ３１４は、ローカルシステム３０２とリモートシステム３０４との間の信号減衰を最小限にするために、屋外に設置されることが好ましい。しかしながら、リモートシステム３０４の別の構成要素、及び特にアンテナ３２４は、携帯ユニット３０６に１つ又はそれ以上の屋内サービスエリアを提供するために、屋内に設置されることが好ましい。それぞれのアンテナ３２４は、アンテナ３２４の範囲内にある携帯ユニット３０６に、対応するサービスエリアを提供する。
【００４６】
上り回線及び下り回線信号をデジタルパケットで通信するために、ネットワーク３１０を採用することによって、コンバータ３２２Ａ及びコンバータ３２２Ｂ（及び、したがってアンテナ３２４）は、互いに、及びコンバータ３１８Ａ又はコンバータ３１８Ｂから距離を置いて設置することができる。これは、リモートシステム３０４が、オフィスビル、建物の構内、コンベンションセンター、空港等の様々な大きさ及び構造の構造物の内部全体に、屋内サービスエリアを提供できるようにする。例えば、ネットワーク３２０が、１０ＢＡＳＥ‐Ｔ、１００ＢＡＳＥ‐Ｔ、又はギガビットイーサネットに従って動作すると仮定すると、この距離は、（それぞれのツイストペアネットワークセグメントは、１００メートルの長さにすることができ、ＬＡＮは、セグメント間の信号再生を実行し得ることから）１００メートル以上にまですることができる。１０ギガビットイーサネット等の別のネットワークプロトコルが採用されてもよい。２つのコンバータ３２２Ａ又はコンバータ３２２Ｂ及びアンテナ３２４が示されるが、より広い、又は追加のサービスエリアを提供するために、追加のコンバータ３２２Ａ又はコンバータ３２２Ｂ及びアンテナ３２４が使用されてもよいことは明らかであろう。
【００４７】
図８は、本発明の実施形態に係るワイヤレス双方向通信のための双方向アナログ信号‐デジタルパケットコンバータ３１８Ａ（図７に示される）の詳細を図示する。図８に示されるように、コンバータ３１８Ａでは、送受信機３１６（図７）を介してローカルシステム３０２から下り回線信号が受信され、周波数ダウンコンバータ３２６に伝送される。周波数ダウンコンバータ３２６は、ＲＦ信号であり得る受信された信号を、ＩＦ等のより低い周波数に変換する。次いで、ダウンコンバートされたＩＦ信号は、アナログ信号のデジタルサンプリングに備えて、帯域外の周波数成分（高域及び低域周波数を含んでもよい）を除去するフィルタ３２８に伝送され得る。次いで、信号は、信号のデジタルサンプリングを実行するアナログ‐デジタル変換器３３０に伝送される。それぞれのデジタルサンプルは、例えば、８〜１４ビットの解像度を有し得る。
【００４８】
次いで、デジタルサンプルは、サンプルをバッファに格納しかつそれらを適切にフォーマットされたデータパケット（例えば、ＩＰパケット）のペイロード部分に挿入するマイクロコントローラ３３２に伝送される。例えば、それぞれのパケットペイロードは、２つ乃至８つのデジタルサンプルを含み得る。次いで、マイクロコントローラ３３２は、ネットワーク３２０（図７）を介して、パケットを送信する。
【００４９】
コンバータ３１８Ａによってネットワーク３２０から受信されたデジタルパケットは、パケットを処理して、パケットのペイロード部分に含まれるデジタルサンプルを取り出すマイクロコントローラ３３２に伝送される。次いで、デジタルサンプルは、デジタルサンプルを定速でアナログ信号に変換するデジタル‐アナログ信号変換器３３４Ａ〜Ｃに伝送される。次いで、アナログ信号は、帯域外の周波数成分を除去するために、フィルタ３３６Ａ〜Ｃによってフィルタリングされる。
【００５０】
コンバータ３１８Ａが、ネットワーク３２０を介して、複数のコンバータ３２２Ａ（図７）からデジタルパケットを受信し得るため、コンバータ３２２Ａからのそれぞれのデータストリームに１つずつ、複数のデジタル‐アナログ変換器３３４Ａ〜Ｃ、及びフィルタ３３６Ａ〜Ｃが採用され得る。あるいは、単一のデジタル‐アナログコンバータ及びフィルタが、それぞれ多重並列経路を備え得る、又は単一の経路が、それぞれのコンバータ３２２Ａからのデータストリームを処理するために、時分割であってもよい。次いで、時分割アナログ信号又は並列アナログ信号は、合成器３３８によって合成されてもよい。例えば、異なるコンバータ３２２Ａからの信号は、異なるチャネル又はタイムスロットで動作する異なる携帯ユニット３０６（図７）から発生し得る。トラフィックのないタイムスロットは、低い電界強度を有する傾向がある。したがって、信号の合成は、信号を追加することによって実行され得る。変換器３３４Ａ〜Ｃ及びフィルタ３３６Ａ〜Ｃを通る３つの経路が図７に示されるが、より多い、又はより少ない経路が存在し得ることが明らかであろう。好ましい実施形態においては、８つのコンバータ３２２Ａを使用可能にするために、８つの経路が提供される。
【００５１】
合成器３３８からのアナログ信号は、ＩＦ信号であってもよい。このアナログ信号は、ＩＦ信号を、アンテナ３１４（図７）を介したローカルシステム３０２への伝送に適した周波数に変換する周波数アップコンバータ３４０に伝送され得る。伝送の前に、信号はまた、適切なレベルに増幅され得る。
【００５２】
シンセサイザ３４２は、周波数ダウンコンバータ３２６及び周波数アップコンバータ３４０によって使用される一定周波数信号を発生するために、コンバータ３１８Ａ内に含まれ得る。シンセサイザ３４２は、シンセサイザ３４２の出力周波数を選択するために、マイクロコントローラ３３２によって制御され得る。これにより、コンバータ３１８Ａが、様々な異なる周波数帯でその機能を実行できるようになる。
【００５３】
図９は、本発明の実施形態に係るデジタルパケット‐アナログ信号周波数アップコンバータ３２２Ａ（図７に示される）の詳細を図示する。コンバータ３３２Ａは、図８の合成器３３８を省略することができ、デジタル‐アナログ変換器３３４Ａ〜Ｃ及びフィルタ３３６Ａ〜Ｃを通る複数の並列経路が単一の経路で置き換えることができることを除き、図８に示されるコンバータ３１８Ａと同一であってよい。したがって、下り回線では、コンバータ３２２Ａは、ネットワーク３２０からデジタルパケットを受信し、マイクロコントローラ３３２でそれらのペイロードからデジタルサンプルを取り出し、デジタル‐アナログ変換器３３４でデジタルサンプルを（例えばＩＦで）アナログに変換し、フィルタ３３６でアナログ信号をフィルタリングし、周波数アップコンバータ３４０でアナログ信号を、アンテナ３２４を介した伝送に適した周波数（例えばＲＦ）にアップコンバートする。上り回線では、コンバータ３２２Ａは、アンテナ３２４からアナログ信号を受信し、周波数ダウンコンバータ３２６で信号を（例えばＩＦに）ダウンコンバートし、フィルタ３２８で信号をフィルタリングし、アナログ‐デジタル変換器３３０で信号をデジタル処理でサンプリングし、ネットワーク３２０を介して伝送するために、マイクロコントローラ３３２でデジタルサンプルをデータパケットにフォーマットする。コンバータ３２２Ａは、周波数ダウンコンバータ３２６及び周波数アップコンバータ３４０によって使用される一定周波数信号を発生するために、シンセサイザ３４２を含み得る。
【００５４】
図１０は、本発明の実施形態に係るアナログ信号‐デジタルパケット周波数ダウンコンバータ３１８Ｂ（図７に示される）の詳細を図示する。コンバータ３１８Ｂは、ＩＦではなくむしろ、ベースバンドで処理を実行するという点において、コンバータ３１８Ａ（図８）とは異なる。ローカルシステム３０２（図７）からの下り回線信号は、ＲＦ信号であり得る受信された信号をベースバンドに変換する周波数ダウンコンバータ３４４に伝送される。次いで、ベースバンド信号は、アナログ信号の復調に備えて、帯域外の周波数成分を除去するフィルタ３４６に伝送され得る。次いで、信号は、ベースバンド信号をデジタルメッセージ記号に変換することによって、フィルタリングされたベースバンド信号の復調を実行する復調器３４８に伝送される。マイクロコントローラ３５０は、記号をバッファに格納し、それらを適切にフォーマットされたデータパケット（例えば、ＩＰパケット）のペイロード部分に挿入する。次いで、マイクロコントローラ３５０は、ネットワーク３２０（図７）を介して、パケットをコンバータ３２２Ｂ（図７及び図１１）に送信する。
【００５５】
周波数ダウンコンバータ３１８Ｂによって受信された信号は、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、又は６４ＱＡＭ等の様々な異なる変調方式に従って変調され得る。一実施形態においては、復調器３４８は、受信される信号の考えられる変調方式のうちで、最も包括的な変調方式に従って構成される。さらに又は代替的に、復調器３４８が、これらの変調方式のうちの特定の受信された信号に的確なもののために構成されるように、コンバータ３１８Ｂは、マイクロコントローラ３５０が特定の変調方式に従って復調器３４８を構成できるようにする制御パス３５２をオプションとして含み得る。
【００５６】
上り回線では、ネットワーク３２０から受信されたデジタルパケットは、パケットのペイロード部分に含まれるメッセージ記号を取り出すために、マイクロコントローラ３５０によって処理される。次いで、記号は、記号を定速で適切に符号化されたアナログベースバンド信号に変換する変調器３５４に伝送される。次いで、アナログベースバンド信号は、不要な周波数を除去することによって信号の平滑化を実行するフィルタ３５６に伝送され得る。
【００５７】
次いで、アナログ信号は、ベースバンド信号を、送受信機３１６を介したローカルシステム３０２への伝送に適した周波数に変換する周波数アップコンバータ３５８に伝送されてもよい。前述されたように、この信号は、ＲＦで、及び好ましくはローカルシステム３０２から受信された信号と同一の周波数帯内で、送信されてもよい。
【００５８】
シンセサイザ３６０は、周波数ダウンコンバータ３４及び周波数アップコンバータ３５８によって使用される一定周波数信号を発生するために、コンバータ３１８Ｂ内に含まれ得る。
【００５９】
変調器３５４が、いくつかの考えられる変調方式のうちの特定の受信された信号に的確なもののために構成されるように、コンバータ３１８Ｂは、マイクロコントローラ３５０が特定の変調方式に従って変調器３５４を構成できるようにする制御パス３６２をオプションとして含み得る。この目的のために、マイクロコントローラ３５０は、ローカルシステム３０２（図７）から受信される信号の変調方式を判断できることが好ましい。マイクロコントローラ３５０は、例えば、復調器３４８から受信される記号当たりのビット数から、変調方式を判断し得る。
【００６０】
コンバータ３１８Ａ（図８）と同様に、コンバータ３１８Ｂは、ネットワーク３２０を介して、複数のコンバータ３２２Ｂ（図７）からデジタルパケットを受信し得る。しかしながら、信号がベースバンドであるため、信号は、異なる方法で合成される。例えば、コンバータ３１８Ａ（図８）によって使用される合成器３３８は、省略されてもよい。代わりに、メッセージ記号は、記号の「信頼度」を示す情報とともに、コンバータ３２２Ｂによってデータパケットに入れられ得る。例えば、コンバータ３２２Ｂは、信号から復号された記号の信頼度の指標として、受信された信号強度を測定し得る。信頼度を示すために、信号強度ではなくむしろ、又はそれに加えて、ジッタの測定値及び／又は位相誤差を使用することができる。それぞれの記号に対する又は複数の記号のグループに対する信頼度の値が送信され得る。例えば、単一の信頼度の値は、それぞれのパケットとともに送信されてもよく、それぞれのパケットは、複数の記号を含む。次いで、マイクロコントローラ３５０は、信頼度情報を使用して、複数のコンバータ３２２Ｂからの記号を合成する。例えば、マイクロコントローラは、信頼度に従って記号に重み付けを行ってもよく、又はマイクロコントローラ３５０は、多数決を使用してもよく、又はマイクロコントローラは、最も高い信頼度を有する記号（例えば最も強い信号からの記号）以外のすべてを無視してもよく、もしくは所定のしきい値よりも低いものを無視してもよい。次いで、ノイズを示す信号は、キャンセル又は無視される傾向があり、一方、能動伝送は、保持される傾向がある。合成結果は、上述のとおり、次いで変調器３５４に伝送される記号のストリームである。
【００６１】
図１１は、本発明の実施形態に係るアナログ信号‐デジタルパケット周波数アップコンバータ３２２Ｂ（図７に示される）の詳細を図示する。図７及び図１１に示されるように、コンバータ３２２Ｂは、アンテナ３２４との間でアナログ信号を通信し、ネットワーク３２０との間でデジタルパケットを通信する。コンバータ３２２Ｂは、多くの点において、コンバータ３１８Ｂと同一であってもよい。したがって、コンバータ３２２Ｂは、コンバータ３１８Ｂの類似する構成要素を示すために類似する参照番号を用いて、図１１に示される。コンバータ３２２Ｂとコンバータ３１８Ｂとの間の主な違いは、コンバータ３２２Ｂは、好ましくは、記号に関する信頼度情報とともに上り回線データパケットを符号化し、一方、コンバータ３１８Ｂは、上述のとおり、この信頼度情報を使用して、複数のコンバータ３２２Ｂから受信した信号を合成するということである。信頼度情報とともに上り回線データパケットを符号化する機能を実行するために、コンバータ３２２Ｂの復調器３４８は、アナログベースバンド信号からそれが復号する記号の信頼度情報を生成し、この信頼度情報を、記号とともにマイクロコントローラ３５０に伝送することが好ましい。次いで、コンバータ３２２Ｂのマイクロコントローラ３５０は、コンバータ３１８Ｂに伝送するために、信頼度情報をデータパケットに挿入する。
【００６２】
図１２は、本発明の実施形態に係るワイヤレス双方向通信のためのリモートサービスエリアを提供するシステム４００の代替的な実施形態を図示する。システム４００は、システム４００が双方向通信を提供することを除き、図４に示されるシステム２００と同様に構成される。
【００６３】
システム４００は、第１の（ローカル）システム４０２と、第２の（リモート）システム４０４とを含む。ローカルシステム４０２は、携帯電話サービスプロバイダ等の双方向通信サービスプロバイダの敷地内にある。リモートシステム４０４は、ローカルシステム４０２から地理的に離れていることが好ましい。リモートシステム４０４は、携帯電話等の携帯ユニット４０６が双方向通信し得る１つ又はそれ以上のリモートサービスエリアを提供する。携帯ユニット４０６が屋内にあるとき、リモートシステム４０４の一部は、携帯ユニット４０６に１つ又はそれ以上の屋内サービスエリアを提供するために、屋内に設置され得る。
【００６４】
ローカルシステム４０２は、携帯電話のマクロ基地局、ミクロ基地局、又はピコ基地局等の基地局４０８を含む。基地局４０８は、バックホール（図示せず。）を介して、公共電話ネットワーク等の通信ネットワークに接続され得る。あるいは、ローカルシステム４０２は、携帯電話用リピータとしての機能を果たし得る。
【００６５】
ローカルシステム４０２は、基地局４０８に接続された、アナログ信号‐デジタルパケット周波数ダウンコンバータ４１０を含む。コンバータ４１０は、基地局４０８からコンテンツを受信し、コンテンツをデジタルパケットに変換し、コンテンツをリモートシステム４０４に送信する。コンバータ４１０は、図８及び図１０に示されるコンバータ３１８Ａ又は３１８Ｂと同一であってもよい。したがって、下り回線信号を処理するために、コンバータ４１０は、コンバータ３１８Ａに関して上述したように、ローカルシステム４０２からの信号をＩＦにダウンコンバートし、信号を処理する。あるいは、コンバータ４１０は、コンバータ３１８Ｂに関して上述したように、ローカルシステム４０２からの信号をベースバンドにダウンコンバートし、信号を処理する。コンバータ４１０によって生成されたパケットは、インターネット等のネットワーク（例えば、広域ネットワーク又はＷＡＮ）４１２を介して、リモートシステム４０４に対して通信により伝送される。
【００６６】
上り回線信号では、コンバータ４１０は、コンバータ３１８Ａ又はコンバータ３１８Ｂに関して説明したように、ネットワーク４１２を介して、リモートシステム４０４からデータパケットを受信し、それらを処理する。これらの上り回線データパケットは、複数のコンバータ４１４（図１２）によって生成された、複数のデータストリームを含み得る。
【００６７】
リモートシステム４０４は、ネットワーク４１２から受信されたデジタルパケットを、次いでアンテナ４１４を介して携帯ユニット４０６に送信されるアナログ信号に変換する１つ又はそれ以上のコンバータ４１４を含む。コンバータ４１４は、図９及び図１１に示されるコンバータ３２２Ａ又はコンバータ３２２Ｂと同一であってもよい。したがって、下り回線信号では、コンバータ４１４は、ネットワーク４１２を介して、データパケットを受信する。それぞれのパケットは、すべてのコンバータ４１４に送信され得るか、又はコンバータ４１４の適切な１つにアドレス指定され得る。コンバータ４１４によってネットワーク４１２から受信された下り回線パケットは、コンバータ３２２Ａ及びコンバータ３２２Ｂに関して上述したように処理される。同様に、携帯ユニット４０６からの上り回線信号を処理するために、コンバータ４１４は、コンバータ３２２Ａ及びコンバータ３２２Ｂに関して上述したように、上り回線信号をパケットに変換し得る。コンバータ４１４によって生成されたパケットは、ネットワーク４１２を介して、ローカルシステム４０２に対して通信により伝送される。
【００６８】
それぞれのアンテナ４１６によって送信される下り回線アナログ信号は、それが同一のチャネル、周波数、変調、フォーマット特性を有するという点で、ローカルシステム４０２の基地局４０８によって発生された信号を再生したものが好ましい。同様に、ローカルシステム４０２の基地局４０８に提供される上り回線信号は、それが同一のチャネル、周波数、変調、及びフォーマット特性を有するという点で、携帯ユニット４０６のそれぞれによって発生された信号を再生したものを含むことが好ましい。これらの再生された信号はまた、アナログ信号からデジタルパケットへの変換、ネットワーク４１２を介したそれらの送信、及びその後のデジタルパケットをアナログに戻す変換によってもたらされるいくらかの遅延を有する。信号がインターネット（ネットワーク４１２に使用される）を通して送られる場合、信号の遅延は、数十又はさらには数百ミリ秒に達する可能性がある。インターネットではなくむしろ、専用通信回線がネットワーク４１２に使用される場合、ネットワーク４１２の距離及び構成（例えば、パケットがローカルシステム４０２とリモートシステム４０４との間を移動する際に、それらが越えるルータ／スイッチの数）により、遅延を数ミリ秒まで減少させることができる。
【００６９】
リモートシステム４０４の構成要素の多く、及び特にアンテナ４１６は、携帯ユニット４０６に屋内サービスエリアを提供するために、屋内に設置されることが好ましい。それぞれのアンテナ４１６は、アンテナ４１６の範囲内にある携帯ユニット４０６に、対応するサービスエリアを提供する。
【００７０】
デジタルパケットで放送コンテンツを送信するためにネットワーク４１２を採用することによって、コンバータ４１４（及び、したがってアンテナ４１６）は、原則的に、ネットワーク４１２に接続することができる任意の場所に設置することができる。例えば、ネットワーク４１２にインターネットが採用される場所では、コンバータ４１４及びアンテナ４１６は、ローカルシステム４０２から数十又は数百マイル離れた位置に設置することができる。システム４００の構成は、リモートシステム４０４が、オフィスビル、建物の構内、コンベンションセンター、空港等の様々な大きさ及び構造の建造物の内部全体に、屋内サービスエリアを提供できるようにする。２つのコンバータ４１４及びアンテナ４１６が示されるが、より広い、又は追加のサービスエリアを提供するために、追加のコンバータ４１４及びアンテナ４１６が使用され得ることは明らかであろう。
【００７１】
一例示的な実施形態においては、基地局４０８は、１つのＧＳＭキャリアを２００ｋＨｚで送信するピコ基地局である。ＩＦ信号をコンバータ４１４でデジタル化するためには、１秒当たり少なくとも４００ｋのサンプルを取る必要がある。コンバータ４１４のアナログ‐デジタル変換器が１４ビットのサンプルを取る場合、データのパケット化にいかなるオーバーヘッドも必要としないデータストリームは、５．６Ｍｂ／ｓである。ベースバンドが使用される場合、ＧＳＭに必要とされるビットレートは、２７０ｋｂ／ｓである。最新のＤＳＬブロードバンド接続は、２５Ｍｂ／ｓ以上を提供する。したがって、そのようなＤＳＬブロードバンド接続は、１つ又はそれ以上のＧＳＭキャリア、又はさらにはＣＤＭＡもしくはＵＭＴＳキャリアを支援するのに十分であり得る。同様に、図７の基地局３０８が１つのＧＳＭキャリアを２００ｋＨｚで送信する場合、従来のイーサネットＬＡＮプロトコルは、１つ又はそれ以上の前記キャリアを支援するのに十分であると考えられる。
【００７２】
ネットワーク３２０（図７）及び４１２（図１２）上での転送が遅延を付加するため、基地局３０８（図７）及び基地局４０８（図１２）は、数百マイクロ秒、又はさらにはミリ秒の追加の遅延を受け入れることができなければならない。従来の双方向無線プロトコルのほとんどは、１ミリ秒未満の遅延にのみ対処することができるため、基地局３０８及び基地局４０８の第１層のソフトウェアにいくらかの修正が必要となる場合がある。
【００７３】
特に、一実施形態においては、発信されるメッセージに対する応答が基地局３０８又は基地局４０８に返されることが予測される受信ウィンドウは、予測される追加の遅延に相応する量ｔ１だけ時間的に移動（すなわち、オフセット）される。これは、予測される遅延によって、数百マイクロ秒から数ミリ秒であり得る。本構成では、携帯ユニット３０６（図７）及び携帯ユニット４０６（図１２）は、携帯がリモートシステムのアンテナ３２４（図７）又はアンテナ４１６（図１２）の隣にあるとしても、常に最小遅延ｔ１を経験する。受信ウィンドウの移動は、ｔ１がすべての信号に付加されることから、隣接するタイムスロットの別の携帯ステーションに干渉することは予測されない。遅延の拡散が、ネットワークの予測される遅延ｔ１を超えない限り、能力の低下が生じることは予測されない。
【００７４】
遅延ｔ１は、ネットワーク３２０（図７）又はネットワーク４１２（図１２）のプロトコル及び構成、ならびに使用されるルータ及び／又はスイッチの数及び種類を含む多くの因子に依存する。ネットワーク３２０又はネットワーク４１２が、トラフィックが制御されかつ例えば建物内などの局所的である独立したネットワークである場合、遅延は、１００マイクロ秒まで小さくすることができ、決定的である。しかしながら、ネットワーク３２０又はネットワーク４１２が公共インターネットであり、距離がローカルでない場合、１００ｍｓを超える遅延が観測されることがある。
【００７５】
遅延が数ミリ秒を超える場合、携帯無線プロトコルのほとんどは、携帯ユニット３０６、携帯ユニット４０６、及び基地局３０８、基地局４０８が遅延のために後で反応できるように、いくらかの修正が必要となるであろう。例えば、ＧＳＭでは、携帯ユニットは、それぞれが４．６ｍｓである３タイムスロット以内に応答する必要がある。これは、遅延が１０ｍｓ（片方向）である場合、携帯ユニットは、１０ｍｓ後にメッセージを受信し、次いで、それを処理し、３×４．６ｍｓ後に応答を返すことを意味する。基地局は、この信号を１０ｍｓの遅延、したがって２０ｍｓの合計遅延（往復遅延）を伴って受信するであろう。この場合、ウィンドウは、無線通信プロトコルが依然として正常に機能するように、２０ｍｓ（ｔ１）移動される。ウィンドウを移動するために、基地局３０８及び基地局４０８ならびに携帯ユニット３０６及び携帯ユニット４０６で、無線プロトコル層内のいくつかのタイマを調整する必要があり得る。遅延ｔ１が、基地局３０８又は基地局４０８が影響を受けるだけでなく、それらの基地局コントローラ（ＢＳＣ）も影響を受けるまでに増加する場合、基地局コントローラ内のプロトコル及びタイマの修正が必要となり得る。
【００７６】
タイミングウィンドウの限界は、基地局又は携帯内のタイマが、限度を超えているときである。例えば、携帯がアクセスバーストを送る場合、携帯は、このバーストが基地局によって参照されるまで待機する。これは、相対時間参照によって行われる。システムの最小遅延が１００ｍｓである場合、タイマがそれほど長く設計されていないため、携帯ステーション内のタイマは、基地局がそれを処理する機会を得る前に、まず失効する。
【００７７】
上述のとおり、受信ウィンドウは、量ｔ１だけオフセットされる。代替として、又はオフセットに加えて、より大きな遅延をカバーするために、及び様々な遅延をカバーするために、受信ウィンドウのサイズを大きくしてもよい。
【００７８】
上述されるシステム及び方法は、ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、及びＷｉＭａｘ（登録商標）などのすべての標準的な携帯技術、ならびに衛星ラジオ（例えばシリウス（Ｓｉｒｉｕｓ）及びエックスエム（ＸＭ））に加えて、ＭｅｄｉａＦｌｏ、ＤＶＢ‐Ｈ、及びＩＳＤＢ‐Ｔなどの携帯ＴＶの放送技術に使用することができる。
【００７９】
携帯ＴＶ及び衛星ラジオ等の放送ネットワークにおいては、上り回線がないことから、この遅延は、通常、大きな問題ではない。したがって、リモートシステム１０４（図１）及びリモートシステム２０４（図６）の携帯受信機１０６（図１）及び携帯受信機２０６（図６）は、衛星又はＴＶ信号を数ミリ秒後に受信する。いかなる往復遅延に適合するためにも、プロトコル変更の必要はないであろう。
【００８０】
前述の本発明の詳細な説明は、説明を目的として提供するものであり、包括的なものであること又は本発明を開示する実施形態に制限することを意図するものではない。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【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７】
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【図８】
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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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【国際調査報告】
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