(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ・セットを介して送信するために複数のモデム・フレームからの多重送信信号セットを結合する方法において、各モデム・フレームは、一群のデータ・フォーマットおよび変調手段を含み、
前記複数の一群のデータ・フォーマットおよび変調手段の各々で、メッセージおよび信号データを受信する段階と、
前記複数の一群のデータ・フォーマットおよび変調手段の各々で、１またはそれ以上の送信信号を含む送信信号セットを生成する段階と、
前記複数の一群のデータ・フォーマットおよび変調手段によって生成された前記送信信号セットの各々から少なくとも１つの結合送信信号へ、対応する送信信号を結合する段階であって、前記結合する段階は、前記送信信号の信号経路間のインピーダンス差を最小にするために、前記送信信号が結合されるに先立って、１またはそれ以上の前記送信信号の前記信号経路の特性インピーダンスを調整する段階を含む、段階と、
前記アンテナ・セットへ前記少なくとも１つの結合送信信号の各結合信号を導く段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記アンテナ・セットの各アンテナは、１またはそれ以上のセクタの対応する１つに送信するためのアンテナであり、
ここで、対応する送信信号を結合する前記段階は、同じセクタへ送信されるべきメッセージおよび信号データを収容する送信信号を結合する段階を含み、かつ
前記少なくとも1つの結合送信信号を導く前記段階は、前記同じセクタへ送信されるべきメッセージおよび信号データを収容する前記少なくとも1つの結合送信信号の各々を対応する前記アンテナへ導く段階を含む、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記結合する段階は、同一の前記モデム・フレーム内で前記送信信号を結合するために前記複数のモデム・フレームの同一の１つに前記送信信号を導く段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記結合する段階は、前記送信信号を１を越えるモデム・フレームに導く段階を含み、特定のセクタへ送信されるべきメッセージおよび送信データを収容する前記送信信号の全ては、結合するために前記同じモデム・フレームに導かれることを、特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
多重送信信号セットを結合するシステムにおいて、
メッセージおよび信号データを受信し、１またはそれ以上の送信信号を含む送信信号セットを生成する第１モデム・フレームであって、前記第１モデム・フレームは、一群のデータ・フォーマットおよび変調手段を含む、第１モデム・フレームと、
メッセージおよび信号データを受信し、１またはそれ以上の送信信号を含むそれに対応する追加送信信号セットを生成する１またはそれ以上の追加モデム・フレームであって、前記１またはそれ以上の追加モデム・フレームの各モデム・フレームは、一群のデータ・フォーマットおよび変調手段を含む、追加モデム・フレームと、
前記第１モデム・フレームに結合されたアンテナ・セットと、
から構成され、
ここで、前記第１モデム・フレームは結合回路を含み、前記結合回路は前記１またはそれ以上の追加モデム・フレームに結合され、前記結合回路は前記１またはそれ以上の追加モデム・フレームによって生成された前記送信信号セットから前記送信信号の少なくともいくつかを受信し、それらを前記第１モデム・フレームによって生成された前記送信信号の少なくともいくつかと結合して少なくとも1つの結合信号を生成し、前記少なくとも1つの結合送信信号の各結合信号を前記アンテナ・セットのアンテナへ導くために構成され、前記結合回路は、送信信号を結合するための結合要素、および、前記送信信号の信号経路間のインピーダンス差を最小にするために、前記送信信号が結合されるに先立って、前記送信信号の前記信号経路の特性インピーダンスを調整するインピーダンス要素を含むことを特徴とするシステム。
【請求項６】
前記アンテナ・セットの各アンテナは１またはそれ以上のセクタの対応する１つに送信することを特徴とする請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記結合回路は、同一の前記セクタへ送信されるべきメッセージおよび信号データを収容する送信信号を結合し、続いて適切な前記アンテナへ導くことを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記第１モデム・フレームの前記結合回路は、前記モデム・フレームによって生成された送信信号セットから前記送信信号の全てを受信し、それらを前記第１モデム・フレームによって生成された前記送信信号と結合することを特徴とする請求項５記載のシステム。
【請求項９】
前記結合回路は、第1結合回路を含み、前記１またはそれ以上の追加モデム・フレームの少なくとも１つは、前記第１モデム・フレームに結合される第２結合回路を含み、その他のあらゆる追加モデム・フレームの全ておよび前記アンテナ・セットは特定のセクタへ送信されるべきメッセージおよび信号情報を収容する前記送信信号を受信し、結合して適切な前記アンテナへ導くことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、通信システムに関し、さらに詳しくは、複数のモデム・フレームによって生成された送信信号を結合し、追加アンテナ・セットを必要としないで通信システムのトラフィック伝送容量を増加させる通信システムに関する。
【０００２】
【発明の背景技術】
無線通信システムは、しばしばシステム帯域幅と呼ばれる有限の呼トラフィック量を支える能力を有する。システム加入者によってなされた呼の各々は有効な帯域幅上に要求を置く。加入者による呼の数が上昇するにつれ、その有効な帯域幅をより多く使用するので、セルラの呼トラフィック量は増加する。加入者は要求に応じて呼が形成できると期待するので、あるエリアでの呼トラフィック総量が増大するにつれ、加入者の期待に沿うためにシステム・トラフィックのスループットを拡張することが必要となる。
【０００３】
ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)技術を使用するシステムにとって、追加の搬送波帯域またはチャネルは、システム帯域幅を増加させ得る。各ＣＤＭＡチャネルまたは搬送波は、ほぼ１．２５MHzの周波数帯域を使用する。使用されるＣＤＭＡチャネル数を増加させるためには、しばしば追加の装置の使用が必要となる。しかしながら、顧客またはスペース上の要求から、追加の装置の使用がいつも守備よく可能となるわけではない。現在、１つのモデム・フレームは４つのＣＤＭＡチャネルまでのサポートを提供する。より多くのＣＤＭＡチャネル数をサポートするために、第２のモデム・フレームを用いることができる。残念なことに、その第２のモデム・フレームをサポートするための第２のアンテナ・セットを装備することがいつも可能となるものではない。したがって、追加モデム・フレームが追加アンテナ・セットを装備する必要なくそのシステムに統合できるクロス・モデム・フレームの結合技術が有益となろう。
【０００４】
【好適な実施例の詳細な説明】
本願発明は、複数のモデム・フレームによって生成された複数の送信信号セットを単一のアンテナ．セットへ導くための単一の結合送信信号セットへ結合する方法およびシステムを提供する。
【０００５】
さらに、本願発明の好適な形態は、送信信号の高出力電力レベルを維持するように統合された追加モデム・フレームを提供する。
【０００６】
より特定して述べると、複数のモデム・フレームからの複数の送信信号セットを単一のアンテナ・セットと使用するために結合する方法を提供する。本方法は、複数のモデム・フレームの各フレームでメッセージおよび信号データを受信し、かつ複数のモデム・フレームの各フレーム内で１またはそれ以上の送信信号からなる１つの送信信号を生成する段階からなる。その後、その方法は、複数のモデム・フレームによって生成された各セットからの対応する送信信号を単一の結合送信信号セットに結合し、かつその単一の結合送信信号セットを単一のアンテナ・セットへ導く段階を提供する。
【０００７】
さらに、複数の送信信号セットを結合するために、システムは、メッセージおよび信号データを受信して１またはそれ以上の送信信号を含む１つの送信信号を生成する第１モデム・フレーム、メッセージおよび信号データを受信して１またはそれ以上の送信信号を含む追加の対応する送信信号セットを生成する１またはそれ以上の追加モデム・フレーム、および単一のアンテナ・セットから構成される。第１モデム・フレームは、１またはそれ以上の追加モデム・フレームおよび単一のアンテナ・セットに結合され、１またはそれ以上の追加モデム・フレームによって生成された送信信号セットから少なくともいくつかの送信信号を受信する結合回路を含み、それらを第１モデム・フレームによって生成された少なくともいくつかの送信信号と結合し、そしてその結合送信信号を単一のアンテナ・セットへ導く。
【０００８】
さて、図面を参照してより詳細に入ると、図１に、本願発明に従って複数の送信信号セットを結合するシステム１０のブロック図が概略的に示される。図１に示されるシステム１０は、第１モデム・フレーム１２および追加モデム・フレーム１４を備える。好適な実施例では、各モデム・フレームは４つのＣＤＭＡ搬送波またはチャネルまでサポートすることができる。第１モデム・フレーム１２および追加モデム・フレーム１４は、それぞれメッセージおよび信号データを入力１６，１８で受信し、それに対応して１セットの送信データを生成する。
【０００９】
特に、モデム・フレーム１２，１４の各々において、メッセージおよび信号データはチャネル・カード群２０によって受信され、それは受信データを適切な周波数での送信のために適切にフォーマットしかつ変調する。好適な実施例では、２つのモデム・フレーム１２，１４の各々のチャネル・カード群２０は２つのケージ、ケージ１  ２２およびケージ２  ２４で構成され、それらは並列に動作する。一度変調されると、各モデム・フレーム１２，１４中の信号はそれぞれの結合回路２６，２８へ送られ、１つの送信信号セットを生成する。
【００１０】
生成された各送信信号は、セットになったアンテナのうちの１つのアンテナに導かれる信号を含み、ここで各アンテナは別々の送信セクタに対応する。少なくともある特定の実施例では、アンテナ・セットは、６つの送信セクタをサポートするために６つの別々のアンテナを含む。
【００１１】
前述のように、各モデム・フレームで生成された送信信号セットは、それ自身の別々のアンテナへ導かれる。しかしながら、第２のアンテナ・セットの装備する必要性を避け、特に顧客およびスペース上の要求が第２セットの装備を困難にすることから、その送信信号は単一の送信信号セットを形成するために結合される。
【００１２】
第１実施例では、これは追加モデム・フレーム１４の結合器２８で生成された送信信号セットを第１モデム・フレーム１２の結合器２６へ導くことによって達成される。第１モデム・フレーム１２の結合器２６では、２つのモデム・フレーム１２，１４の各々からの送信信号は、同じセクタへ放射させるべき送信信号を含むが、単一の結合送信信号セット３２を形成するために結合される。結合回路２６からの結合送信信号セットは電力増幅回路３４へ導かれるが、その結果である増幅された結合送信信号セット３６はそれに対応するアンテナ・セットへ導かれる。単一の結合送信信号セットを生成することにより、単一のアンテナ・セットが複数のモデム・フレームをサポートするために用いられ得る。
【００１３】
図２を参照して、図１で示される第１モデム・フレーム１２で用いられる結合回路２６のより詳細な説明を与えるための部分ブロック図が示される。このブロック図は、６つのセクタの内２つに対応する送信信号を処理するための回路を描く範囲での部分ブロック図である。他の４つの送信セクタに対応する送信信号を処理する回路は最初の２つのために示された回路と事実上同一であり、それゆえに等価的な特徴は示されていない。
【００１４】
結合回路２６は信号セット３８，４０を第１モデム・フレーム１２のチャネル・カード２０の各ケージ２２，２４から受信する。ここで特定の実施例はチャネル・カード２０の各ケージ２２，２４から受信される６つの信号を描くが、その送信セクタの数に大きく得存して、より多くのまたはより少ない数の信号が受信され得る。
【００１５】
ケージ１  ２２からの第１信号４２およびケージ２  ２４からの第１信号４４は結合要素４６へ結合される。これに対応して、ケージ１  ２２からの第２信号４８およびケージ２  ２４からの第２信号５０は結合要素５２へ結合される。信号はそれぞれの結合要素４６，５２によって併合され、第１モデム・フレーム１２に対応する送信信号セットを生成する。結合要素４６，５２によって結合された信号は、その後結合要素５４，５６の第２セットへ結合され、その結果第１モデム・フレーム１２に対応する送信信号セットは追加モデム・フレーム１４から受信しおよびそれに対応する送信信号セット３０と結合され得る。
【００１６】
結合要素４６，５２の出力は、インピーダンス要素５８，６０を経由して結合要素５４，５６の第２セットに結合される。インピーダンス要素５８，６０は、送信信号の信号経路差に関連するインピーダンス差を補償するために設けられる。そのインピーダンス差は、主に送信信号セット３０を追加モデム・フレーム１４から第１モデム・フレームへ導くためのケーブルやその接続に起因する。
【００１７】
結合要素５４，５６の第２セットは、送信信号の単一の結合セット３２を形成する２つの結合送信信号６２，６４を生成し、それは電力増幅回路に結合される。
【００１８】
図３を参照して、図１に示される追加モデム・フレーム１４に使用される結合回路２８のより詳細な説明を提供する部分ブロック図を示す。図２に示される結合回路２６と類似して、結合回路２８は６つの送信セクタのうち２つに対応する送信信号を処理する回路のみを示す。
【００１９】
結合回路２８は、追加モデム・フレーム１４のチャネル・カード２０の各ケージ２２，２４から信号セット６６，６８を受信する。ケージ１  ２２からの第１信号７０およびケージ２  ２４からの第１信号７２は結合要素７４へ結合される。これに対応して、ケージ１  ２２からの第２信号７６およびケージ２  ２４からの第２信号７８は結合要素８０へ結合される。信号はそれぞれの結合要素７４，８０によって併合され、追加モデム・フレーム１４に対応する送信信号セット３０を生成する。追加モデム・フレーム１４に対応する送信信号セット３０は、その後第１モデム・フレーム１２の結合回路２６に結合され、ここでそれらは第１モデム・フレーム１２に対応する信号セットに結合され、単一の結合送信信号セットになる。
【００２０】
さて、図４を参照して、結合回路２６，２８での使用のために図２および図３で示される結合要素に対応する回路図８２が示される。特に、結合要素のための回路図８２は、一般にウィルケンソン結合器(Wilkenson combiner)と呼ばれるが、入力ＩＮ１，ＩＮ２で受信した等価電力を有する２つの入力信号を結合し、出力ＯＵＴで２つの入力信号の和に等しい電力を有する単一の出力信号を形成する。
【００２１】
示されるように、オプショナル抵抗が入力ＩＮ１，ＩＮ２の間に結合されるが、それは結合器の不平衡によって起こされる反射電力を吸収するために用いられる。その抵抗値は、入力および出力の特性インピーダンスの２倍にすべきで、かつ非誘導にすべきである。好適な実施例では、入力および出力に関連する特性インピーダンスは５０オームで、したがってその抵抗器は１００オームの値を有すべきである。
【００２２】
入力ＩＮ１，ＩＮ２の各々は、それぞれの対応するストリップ導電体８６，８８を経由して出力ＯＵＴに結合されるが、それらは１／４波長の長さおよび２の平方根倍された入力/出力に関連する特性インピーダンスに等価な特性インピーダンスまたは約７０．７オームを有する。
【００２３】
図５を参照して、図２に示され、結合回路２６の使用のためのインピーダンス要素に対応する回路図９０が示される。回路図９０は、抵抗ネットワークを備えるが、入力ＩＮは抵抗９２を介して出力ＯＵＴに結合され、さらに入力ＩＮは抵抗９４を介して接地に結合され、そして出力ＯＵＴは抵抗９６を介して接地に結合される。インピーダンス要素は、あるモデム・フレームから別へと導く送信信号に関連する追加のケーブルおよび結合を含むいくつかの信号経路から主に生じるインピーダンスの差をなくすように、ある信号経路の抵抗を増加させる。抵抗要素の特定の値は、結合されるべき信号間の信号損失を等しくするために必要とされる追加のインピーダンス量に依存する。
【００２４】
図１に示される実施例の１つの結果は、全６セクタへ向けての送信信号を単一のモデム・フレームと関連する単一の電力回路へ導くが、その電力増幅回路は搬送波数の倍の送信信号に対し増幅を行う。これは多くの応用に対し十分な電力を供給し続ける一方、いくつかの応用では、単一の電力増幅回路が、顧客の要求に合致する増幅レベルを生み出すには不十分なことがある。従って、本願発明は、追加の電力増幅を使用する別の実施例を与える。
【００２５】
図６は、複数の送信信号セットを結合する本願発明に従うシステムの別の実施例を概略的に示すブロック図である。図６によって、追加モデム・フレームに関連する別の電力増幅回路の使用は、１つの電力増幅回路および１つのモデム・フレームからの送信信号しか持たないサイトと等価になるように、サイトの電力レベルを維持するために追加モデム・フレームを結合してクロス・フレーム送信のための方法およびシステムを提供する。
【００２６】
図６に示されるシステム１００は、図１に表されたシステム１０の実施例に類似し、ここで類似の要素は同様の番号付けがなされる。図６に示されるシステム１００は、追加モデム・フレーム１０４に電力増幅回路３４、および第１モデム・フレーム１０２と追加モデム・フレーム１０４との双方に異なる結合回路１０６，１０８を備える。
【００２７】
図６に示されるシステム１００は図１に示されるシステム１０とは機能的に異なっており、そこにおいてシステム１０は、追加モデム・フレーム１４から第１モデム・フレーム１２へ導いて、第１モデム・フレーム１２で結合するための全てのセクタと関連する送信信号を備えるが、システム１００は追加モデム・フレーム１０４から第１モデム・フレーム１０２へ送信信号のいくつかのみを導き、追加モデム・フレーム１０４から受信した送信信号に対応することなく、第１モデム・フレーム１０２から追加モデム・フレーム１０４へ、双方のモデム・フレームで送信信号を結合するために、第１モデム・フレーム１０２の残りの送信信号を導く。
【００２８】
特に、好適な実施例では、第１モデム・フレーム１０２の結合回路１０６は、偶数番号の送信セクタに対応する送信信号１１０を追加モデム・フレーム１０４の結合回路１０８へ導く。追加モデム・フレーム１０４の結合回路１０８は、奇数番号の送信セクタに対応する送信信号１１２を第１モデム・フレーム１０２の結合回路１０６へ導く。図１に示されるシステム１０と一致して、単一の結合送信信号セットが形成されるが、その単一の結合送信信号セットの半分はモデム・フレーム１０２，１０４の結合回路１０６，１０８の各々で生成される。
【００２９】
結合回路１０６，１０８から、結合送信信号セット１１４，１１６は、モデム・フレーム１０２，１０４の各々に存在する各電力増幅回路３４へ導かれ、その増幅された結合送信信号セット１１８，１２０はアンテナ・セットへ導かれる。
【００３０】
図７は、図６に示された第１モデム・フレームでの使用のための結合回路１０６を与えるより詳細な部分ブロック図である。図１に示された結合回路２６と同様に、結合回路１０６は第１モデム・フレーム１０２のチャネル・カード２０の各ケージ２２，２４から信号セット３８，４０を受け取る。ケージ１  ２２からの第１信号１２２およびケージ２  ２４からの第１信号１２４は結合要素１２６に結合される。それに対応して、ケージ１  ２２からの第２信号１２８およびケージ２  ２４からの第２信号１３０は結合要素１３２に結合される。その信号は、第１モデム・フレーム１０２に対応する送信信号セットを生成するように、それぞれの結合要素１２６，１３２によって併合される。３つから６つまでのセクタに対する信号が同様に併合されるが、示されていない。
【００３１】
奇数番号のセクタに関連する結合要素１２６の出力は、インピーダンス要素１３６を介して結合要素の第２セット１３４に結合され、それにより第１モデム・フレーム１０２の奇数番号のセクタのための送信信号セットが追加モデム・フレーム１０４から受信した奇数番号のセクタに対応する送信信号セット１１２と結合され得る。偶数番号のセクタと関連する結合要素１３２の出力は、代わって、追加モデム・フレーム１０４に導かれる。第１モデム・フレーム１０２の結合回路１０６で形成された結合送信信号セット１１４、すなわち、奇数番号セクタ用の結合送信信号１１４は、第１モデム・フレーム１０２の電力増幅回路３４へ導かれる。奇数番号セクタ用の増幅された結合送信信号１１８は、その後単一のアンテナ・セットに対応するアンテナへ導かれる。
【００３２】
図８は、図６に示された追加モデム・フレーム１０４で使用する結合回路１０８のより詳細な表示を提供する部分ブロック図である。結合回路１０８は、図７に示される結合回路とほぼミラー・イメージであり、ここで追加モデム・フレーム１０４の奇数番号のセクタに対応する信号に関連する回路は第１モデム・フレーム１０２の偶数番号のセクタに関連する回路と等価であり、かつ追加モデム・フレーム１０４の偶数番号のセクタに対応する信号に関連する回路は第１モデム・フレーム１０２の奇数番号のセクタに関連する回路と等価である。
【００３３】
特に、結合回路１０８は、図１に示される結合回路に類似するが、追加のモデム・フレーム１０４におけるチャネル・カード２０の各ケージ２２，２４の信号セット６６，６８を受信する。ケージ１  ２２からの第１信号１３８およびケージ２  ２４からの第１信号１４０は結合要素１４２で結合される。それに対応して、ケージ１  ２２からの第２信号１４４およびケージ２  ２４からの第２信号１４６は結合要素１４８へ結合される。それらの信号は、それぞれの結合要素１４２，１４８によって併合され、その結果追加モデム・フレーム１０４に対応する送信信号セットを生成する。３つから６つのセクタに対する信号が併合されるが、ここには図示されていない。
【００３４】
偶数番号のセクタに関連する結合要素１４８の出力は、インピーダンス要素１５２を介して結合要素の第２セット１５０に結合され、それにより追加のフレーム１０４の偶数番号のセクタのための送信信号セットが第１モデム・フレーム１０２から受信した偶数番号のセクタに対応する送信信号セット１１０と結合され得る。偶数番号のセクタに関連する結合要素１４２の出力は、代わって第１モデム・フレーム１０２へ導かれる。追加モデム・フレーム１０４の結合回路１０８で形成された結合送信信号セット１１６、すなわち、偶数番号セクタ用の結合送信信号１１６は、追加モデム・フレーム１０４の電力増幅回路３４へ導かれる。偶数番号セクタ用の増幅された結合送信信号１２０は、その後単一のアンテナ・セットに対応するアンテナへ導かれる。
【００３５】
好適な実施例では、図７および図８に示された結合要素およびインピーダンス要素は、図４および図５と関連して示された回路構成８２，９０の回路を使用する。
【００３６】
単一のアンテナ・セットへ導く前に結合送信信号の１／２を増幅するために追加モデム・フレーム１０４中の追加の電力増幅回路３４を使用することによって、その電力レベルは単一の電力増幅回路を使用する単一のモデム・フレームと等価な水準に維持される。
【００３７】
前出の記述から、本願発明のクロス・フレーム送信結合に対する方法およびシステムが多くの利点を有し、そのいくつかは上述され、その他の利点は発明中に本質的に包含されるものであることが明らかであろう。また、上記した方法およびシステムに対する修正が本願発明の教示することから逸脱しないでなされ得ることも理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  複数の送信信号セットを結合する本願発明に従うシステムを概略的に示すブロック図である。
【図２】  図１で示されたシステム中に使用される第１モデム・フレームの結合回路を概略的に示すブロック図である。
【図３】  図１で示されたシステム中に使用される追加モデム・フレームの結合回路を概略的に示すブロック図である。
【図４】  図２および図３で示された結合回路中に使用される結合要素を概略的に示す回路図である。
【図５】  図２で示された結合回路中に使用されるインピーダンス要素を概略的に示す回路図である。
【図６】  複数の送信信号セットを結合する本願発明に従うシステムの別の実施例を概略的に示すブロック図である。
【図７】  図６で示されたシステム中に使用される第１モデム・フレームの結合回路を概略的に示す部分ブロック図である。
【図８】  図６で示されたシステム中に使用される追加モデム・フレームの結合回路を概略的に示す部分ブロック図である。
【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７】
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【図８】
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