(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信方法であって、
（ａ）複数の基地局を含んでいる基地局ホテルにおいて、前記各基地局が、スペクトル拡散された所定の帯域幅を有するＲＦ信号のスペクトルから、各信号が該信号上に変調されている１つ以上のダウンリンク情報信号を有する複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号を生成するステップであって、前記各基地局で生成された前記複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号の帯域は、他の基地局が生成したダウンリンク・アナログ・キャリア信号の帯域とは互いに重ならず、前記各基地局が生成した前記複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号の全体の帯域は、前記ＲＦ信号のスペクトルの帯域を形成する、該ステップと、
（ｂ）前記基地局ホテルにおいて、前記複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号をそれぞれ個別にデジタル化して対応する複数のダウンリンク・デジタル・キャリア信号を生成し、そのダウンリンク・デジタル・キャリア信号をデジタル・ネットワーク・プロトコルに従ってフォーマットし、そのフォーマットされたダウンリンク・デジタル・キャリア信号をデジタル・ネットワークを介してリモート・サイトに送信するステップと、
（ｃ）前記リモート・サイトのネットワーク接続ノードにおいて、前記フォーマットされたダウンリンク・デジタル・キャリア信号を復元し、その復元されたダウンリンク・デジタル・キャリア信号をローカル・デジタル・リンクを介して前記リモート・サイトにあるアンテナ・ユニットへ送信するステップと、
（ｄ）前記各アンテナ・ユニットにおいて、少なくとも１つの前記ダウンリンク・デジタル・キャリア信号をダウンリンク・アナログ中間キャリア信号に変換し、そのダウンリンク・アナログ中間キャリア信号を周波数アップ変換及び増幅してダウンリンクＲＦキャリア信号を生成し、そのダウンリンクＲＦキャリア信号をアンテナから少なくとも１つの加入者ユニットへ送信するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
（ａ）前記各アンテナ・ユニットにおいて、複数のアップリンクＲＦキャリア信号をアンテナで受信し、そのアップリンクＲＦキャリア信号を周波数ダウン変換してアップリンク・アナログ中間キャリア信号を生成し、そのアップリンク・アナログ中間キャリア信号を個別にデジタル化して対応する複数のアップリンク・デジタル・キャリア信号を生成し、そのアップリンク・デジタル・キャリア信号を前記ローカル・デジタル・リンクを介して前記リモート・サイトにあるネットワーク接続ノードに送信するステップと、
（ｂ）前記ネットワーク接続ノードにおいて、前記アンテナ・ユニットから前記アップリンク・デジタル・キャリア信号を受信し、そのアップリンク・デジタル・キャリア信号をデジタル・ネットワーク・プロトコルに従ってフォーマットし、そのフォーマットされたアップリンク・デジタル・キャリア信号を前記デジタル・ネットワークを介して前記基地局ホテルに送信するステップと、
（ｃ）前記基地局ホテルにおいて、前記リモート・サイトからフォーマットされたアップリンク・デジタル・キャリア信号を受信し、そのフォーマットされたアップリンク・デジタル・キャリア信号を復元し、その復元されたアップリンク・デジタル・キャリア信号を変換してアップリンク・アナログ・キャリア信号を生成し、そのアップリンク・アナログ・キャリア信号を前記基地局ホテル内の基地局に提供するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記各アンテナ・ユニットにおいて、ダイバーシチ・アップリンク・デジタル・キャリア信号を時間遅延させ、それを前記アップリンク・デジタル・キャリア信号に加えるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、
（１）前記アンテナ・ユニットの内の１つにおいて、前記複数のアップリンクＲＦキャリア信号に対応する出力レベルの集合を測定するステップと、
（２）前記出力レベルの集合を補助チャンネルを通じて前記リモート・サイトから前記基地局ホテルに送信するステップと、
（３）前記基地局ホテルにおいて、前記出力レベルの集合を使用して、前記基地局に提供される前記アップリンク・アナログ・キャリア信号の出力レベルを個々に設定するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記各アンテナ・ユニットにおいて、時間遅延させたダウンリンクＲＦキャリア信号をダイバーシチ・アンテナから送信するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
（１）前記基地局において、前記複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号に対応する前記出力レベルの集合を測定するステップと、
（２）前記出力レベルの集合を補助チャンネルを通じて前記基地局ホテルから前記リモート・サイトに送信するステップと、
（３）前記リモート・サイトにおいて、前記出力レベルの集合を使用して、前記アンテナ・ユニットから前記対応するダウンリンクＲＦキャリア信号を送信する際の送信出力レベルを個々に設定するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号は、リモート・サイトの複数のセクターに対応している複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号を含んでおり、
前記復元されたダウンリンク・デジタル・キャリア信号は、前記複数のセクターに対応する複数のアンテナ・ユニットに送信されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記基地局において、前記ダウンリンク・デジタル・キャリア信号をデジタル処理によりインターリーブするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項２に記載の方法であって、
前記基地局において、前記アップリンク・デジタル・キャリア信号をデジタル処理によりインターリーブするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
ネットワーク・リンクが信頼できなくなり、主要チャネル上でエラー保護が増加した場合に、ダイバーシチ・チャンネルをドロップするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記ローカル・デジタル・リンクはローカル・エリア・ネットワークを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
（ａ）デジタル・ネットワークと、（ｂ）基地局ホテルと、（ｃ）リモート・サイトの集合とを含むシステムであって、
（ａ）前記デジタル・ネットワークは、複数のダウンリンク・デジタル・キャリア信号を基地局ホテルからリモート・サイトの集合へ送信し、複数のアップリンク・デジタル・キャリア信号を前記リモート・サイトから基地局ホテルへ送信し、
（ｂ）前記基地局ホテルは（ｉ）複数の基地局と（ｉｉ）デジタル・ハブとを有し、
前記デジタル・ハブは（１）前記基地局に接続される複数のハブＲＦ／デジタル送受信機と（２）前記ハブをデジタル・ネットワークへ接続するデジタル・インターフェースとから成り、
前記各基地局で、スペクトル拡散された所定の帯域幅を有するＲＦ信号のスペクトルから、各信号が該信号上に変調されている１つ以上のダウンリンク情報信号を有する複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号が生成され、前記各基地局で生成された前記複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号の帯域は、他の基地局が生成したダウンリンク・アナログ・キャリア信号の帯域とは互いに重ならず、前記各基地局が生成した前記複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号の全体の帯域は、前記ＲＦ信号のスペクトルの帯域を形成する、前記複数のダウンリンク・デジタル・キャリア信号のそれぞれは、そのダウンリンク・デジタル・キャリア信号に対応し、前記複数のダウンリンク・アナログ・キャリア信号の内の１つから得られた入力に応答する前記複数のハブＲＦ／デジタル送受信機の内の１つによって個別に生成され、
（ｃ）前記リモート・サイトの集合の各サイトは、（ｉ）ローカル・デジタル・リンクと、（ｉｉ）前記ローカル・デジタル・リンクを前記デジタル・ネットワークに接続するネットワーク接続ノードと、（ｉｉｉ）前記ローカル・デジタル・リンクによって前記ネットワーク接続ノードに接続されるアンテナ・ユニットの集合とを有し、各アンテナ・ユニットは（１）アンテナと（２）複数のアンテナ・ユニットＲＦ／デジタル送受信機とから成り、前記複数のアップリンク・デジタル・キャリア信号のそれぞれは、その信号に対応し、１つのキャリアのアップリンク信号から得られた入力に応答する前記複数のアンテナ・ユニットＲＦ／デジタル送受信機の内の１つによって個別に生成されることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、前記ローカル・デジタル・リンクはローカル・エリア・ネットワークを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のシステムであって、前記ローカル・デジタル・リンクは、専用の光ファイバー通信リンクを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記ローカル・デジタル・リンクは、中央に配置された共通電源から前記アンテナ・ユニットに電力を供給する複合光ファイバー・ケーブルを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１２に記載のシステムであって、前記ネットワーク接続ノードと前記少なくとも１つのアンテナ・ユニットとの間の距離は、１ｍから１００ｍであることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１２に記載のシステムであって、前記基地局ホテルと前記少なくとも１つのリモート・サイトとの間の距離は、１ｋｍから１０ｋｍであることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記リモート・サイトにある前記少なくとも１つのアンテナ・ユニットは、時間遅延によって、通常のダウンリンク信号から送信ダイバーシチ・ダウンリンク・キャリア信号を生成することを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記リモート・サイトにある前記少なくとも１つのアンテナ・ユニットは、時間遅延によって、受信したダイバーシチ信号から遅延した受信ダイバーシチ・アップリンク信号を生成することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線通信システムに関するものである。詳しくは、本発明は、基地局ホテルからリモート送信機へ、光ファイバーを使用して信号を送信する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システム、特に携帯電話システムは、要求される大容量及び性能向上のニーズに適応すべく進展している。現在、世界中の携帯電話インフラは、第３世代（３Ｇ）の無線周波数スペクトルに対応するために整備が進められている。しかし残念なことに、３Ｇシステムの展開を妨げている携帯電話システムのインフラを全て整備するためには、多額の資金が必要である。２０１０年までに、世界中で３百万に至る３Ｇセル・サイトが必要だと推定されている。
【０００３】
従来、携帯電話通信システムは、各々地域別サービスエリア又はセルに無線サービスを提供する複数のリモート・サイトを有している。図１に示すように、携帯電話基地局（ＢＴＳ）は、普通は、アンテナ塔、アンテナ、器材室、及び多くの他の関連構成要素と共に、各リモート・サイト１００にある。全てのセル・サイト器材を各セル・サイトに局在的に配置するこの従来方式には、インフラの費用とインフラの整備に関係するいくつかの欠点がある。各リモート・サイトでは、大きな基地局の器材と基地局用の電源装置を収容するＢＴＳ室又はキャビネットが必要である。このことは、各サイトの器材のコストと、器材を配置する場所を取得又は借りるためのコストの両方を増大させる。また、リモート・セル・サイトの器材は、将来の受信範囲及び容量増大を見越して設計し、リモート・サイトへの物理的アクセスを必要とする機器へアップグレードする必要がある。
【０００４】
この問題を軽減するために、ある携帯電話システムは、図２に示すように、異なる構造に設計されている。アンテナ塔及びアンテナは、基地局２４０から遠く離れた各リモート・サイト２００に配置されたままであるが、複数のリモート・サイト２００に対応する複数の基地局２４０は、基地局ホテル２１０に集中して配置されている。しかし、アンテナから基地局２４０を分離すると、基地局ホテルと各セル・サイトとの間で、ＲＦ信号を搬送する必要がある。ＲＦ信号の搬送は、一般的には、信号変換器２５０、ネットワーク・インターフェース装置２６０、及び広帯域通信ネットワーク２２０を使用して行われる。広帯域の光ファイバー・ケーブルを使用する場合、基地局からのＲＦ信号は、光形式に変換され、光ファイバー・ケーブルを介して通信された後、リモート・サイトにおいてアナログＲＦ信号に変換して戻される。光／ＲＦ変換した後、信号は複数のセクター送信機２３０の１つに送信され、携帯電話の受信可能範囲を提供すべく、アンテナから無線で送信される。このＢＴＳホテルという概念は、特に、光ファイバー・ネットワークが完備しているが、器材を配置する場所代が高くつく大都市圏において有益である。このような地域では、規制の問題やスペース制約の問題などの様々な要因のために、セル・サイトを新たに配置することはますます困難になる。
【０００５】
しかし残念なことに、大都市圏光ファイバー・ネットワークの大部分は、すでに、電話音声（telephony）やデータなどの特定種類のトラフィックを送信するように構成されている。追加されるトラフィックを使用できる可能性があるとしても、既存のトラフィックと互換性がある形式で送信する必要がある。ＲＦ信号をアナログ形式のままで光ファイバーに簡単に適用するには、あるタイプの波長分割多重技術を使用して光ファイバー上でアナログ信号を光学的に多重させるために、高価な光学部品を使用する必要がある。このことにより、既存のネットワークは、波長分割多重技術に対応しているとしても、使用できないことが考えられる。また、非標準的なアクセス装置の場合は、ＲＦ信号を搬送する光信号を、既存のデジタル・トラフィックを含む光信号と多重させる必要がある。
【０００６】
既存の交換データ・ネットワーク上で、セルラー信号をデジタル搬送するための様々な技術が提案されている。ラッセル（Russell）らによる米国特許第5,627,879号に開示されているような代表的な方法では、１つのＡ／Ｄコンバータを使用して、数十のＲＦキャリアを含んでいる広帯域ＲＦ信号をデジタル化している。デジタル化された広帯域信号は、その後、リモート・サイトに送信される。リモート・サイトでは、Ｄ／Ａコンバータを使用して、複数のＲＦキャリアを含んでいる広帯域アナログ信号を復元する。通信リンクの両端では、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａコンバータは、全ての広帯域ＲＦ信号（複数のＲＦキャリアを含んでいる）を変換することを強調したい。フイッシャー（Fischer）らによる米国特許第5,852,651号に、同様の技術が記載されている。異なるセクターからの広帯域ＲＦ信号は、互いに複合されるか分離したままであるが、どちらの場合でも、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａコンバータは、各アンテナが送受信する全ての広帯域信号を変換する。また、リモート・サイトでの変換は、常に、リモート・サイトの中央に配置された、交換型ネットワークと接続するためのインターフェースにおいて行われることを強調したい。このことにより、中央に配置されたネットワーク・インターフェースと、各セクターのアンテナ送信機及びそのアンテナとの間で、広帯域信号をアナログＲＦ方式で通信することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基地局ホテル内にある基地局の集合と、遠く離れて配置されたセル・サイトの集合との間で、無線通信信号を搬送するための改善された手法を提案する。各アンテナで送受信される全ての広帯域ＲＦ信号をデジタル化する従来技術とは対照的に、本発明は広帯域ＲＦ信号中に含まれている各ＲＦキャリア信号を個別にデジタル化する手法を提案する。各ＲＦキャリアを個々にデジタル化することは、受信機とＡ／Ｄ変換器の両方でのダイナミック・レンジへの要求を緩和するという重要な利点を持つ。個別にデジタル化されたキャリアは、基地局ホテルとリモート・サイトとの間で、デジタル・ネットワークを介して送信される。また、従来技術とは対照的に、本発明は、デジタル化されたキャリア信号がリモート・サイトに最初に到達したときにアナログ形式に変換されずにデジタル形式のままに保たれ、リモート・サイトの内部で、複数のアンテナ・ユニットに分配される手法を提供する。つまり、リモート・サイトのＡ／Ｄ及びＤ／Ａ変換器は、信号搬送経路の中間点（例えば、リモート・サイトにおけるデジタル・ネットワークとのインターフェースなど）に配置されるのではなく、アンテナ・ユニットに末端的に配置される。
【０００８】
信号は、デジタル搬送の最後の最後まで（アンテナ・ユニットまで）デジタル形式のままで搬送されるので、本発明の方法は、リモート・サイトにおいてＲＦ信号を各アンテナ・ユニットに分配するのにアナログ搬送を用いる従来システムよりも優れた点がいくつかある。デジタル搬送を用いた場合、アナログ・システムを制限する光学効果（例えば、減衰、分散、及び反射）は、セルラー信号に直接影響しない。その結果、このシステムは、信号をより長い距離を劣化することなく送信できる。また、通信が信頼できる限りは、デジタル・サンプルは搬送過程によって劣化しないので、ダイナミック・レンジは距離に影響されない。データの完全性を保証するために、デジタル・データと共に信号復元方法を用いることができる。例えば、エラー・ビットを検出し訂正するのに、エラー・コーディング・アルゴリズムを使用することができる。これらの利点は、ダウンリンクとアップリンクの両方に適用される。
【０００９】
本発明のある態様では、ダウンリンク無線通信の方法が、基地局ホテル、少なくとも１つのリモート・サイト、及び、基地局ホテルをリモート・サイトに接続するデジタル・データ・ネットワーク（例えば、光ファイバー・ネットワーク）から構成されるシステムによって実施される。基地局ホテルは、複数の基地局、及び、基地局をデジタル・ネットワークに接続するデジタル・ハブを有している。リモート・サイトは、送信機とアンテナとが配置されるアンテナ・ユニットの集合、及び、リモート・サイトをデジタル・ネットワークに接続するネットワーク接続ノードを有している。リモート・サイト内のローカル・データ・リンク（例えば、専用の光ファイバー、又は、従来のＬＡＮ）は、アンテナ・ユニットをネットワーク接続ノードに接続する。
【００１０】
本発明のある態様では、各基地局がキャリア信号の集合を生成する、ダウンリンク信号の搬送を提供する。各キャリア信号は、複数の情報チャンネル（例えば、キャリア信号のキャリア周波数上にコード変調された、複数のユーザ信号）を有している。あるシステムでは、基地局は、キャリア周波数が異なる複数のキャリア信号を生成する。さらに、基地局は、リモート・サイトのセクターを区別するための、様々なキャリア信号を生成する。各キャリア信号は、その後、デジタル化されたキャリア信号を作成するために、デジタル・ハブによって個別にデジタル化される。デジタル化されたキャリア信号は、その後、適切にフォーマットされ、デジタル・データ・ネットワークを介して複数のリモート・サイトへ通信される。一般的には、基地局とリモート・サイトは１対１に対応しており、キャリア信号は対応する１つのリモート・サイトへ送信される。また、ある場合では、１つの基地局は複数のリモート・サイトにマルチキャストすることができる、又は、複数の基地局はある１つのリモート・サイトへキャリア信号を送信することができる。適切なリモート・サイトで受信されるとすぐに、デジタル・キャリア信号は、ローカル・デジタル・リンクは介して、アンテナ・ユニットへ送信される。アンテナ・ユニットでは、デジタル・キャリア信号をアナログ・キャリア信号に変換する。アナログ・キャリア信号は、その後、周波数がアップ変換され、増幅され、キャリア信号の様々な情報チャンネルに割り当てられた加入者へアンテナから送信される。セクター化（sectorization）を用いるシステムでは、キャリア信号の集合は、セル・サイトの様々なセクターのそれぞれに対するキャリア信号を含む。
【００１１】
本発明の他の態様では、アップリンク通信の類似した方法が、同じシステムにより提供される。この方法によれば、アナログ・キャリア信号がアンテナ・ユニットで受信されると、ローカル・デジタル・リンクを介してリモート・サイトのネットワーク接続ノードへ搬送される前に、そこで個別にデジタル化される。デジタル・キャリア信号は、その後、デジタル・データ・ネットワークを介して、基地局ホテルへ送信される。同じアンテナ・ユニットからの他のキャリア信号、又は同じリモート・サイトの他のアンテナ・ユニットからの他のキャリア信号は、同様に、基地局ホテルにデジタル形式で送信される。個別のデジタル・キャリア信号は、その後、アナログ・キャリア信号に変換され、基地局ホテル内にある適切な基地局に受信される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態では、携帯電話通信システムは、第３世代の携帯電話システムである。第３世代帯電話システムでは、広帯域ＲＦ信号中に含まれている各キャリアは、ＣＤＭＡ方式（code division multiple access；符号分割多重アクセス）を用いて同じＲＦキャリア上に複数の情報チャンネルを多重化している。このようなシステムでは、適切な出力レベルを正確に維持することが重要である。したがって、変換及び処理中に生じる信号出力レベルのひずみを相殺するために、好ましい実施形態では、出力制御チャンネルを使用して、基地局ホテルとリモート・サイトとの間で出力測定信号を搬送する。ＲＦキャリア信号をデジタル化して搬送した後、ひずみを相殺すべく、出力測定信号を使用して各ＲＦキャリアの信号出力レベルを適切にスケールする。
【００１３】
ＣＤＭＡ方式を用いるシステムでは、本発明の時間遅延方法を使用すると良い。ダウンリンクでは、キャリア信号がアンテナ・ユニットに搬送された後、元の信号と、その信号の時間遅延コピーは、別々のアンテナを介して送信される。この方法は、基地局ホテルとアンテナ・ユニットとの間で余分な帯域幅を必要とせずに、加入者に付加的なダイバーシチ信号を提供する。アップリンクでは、リモート・サイトで受信された主要信号とダイバーシチ信号は、相対的な時間遅延により重ね合わされ（superimpose）、１つのデジタル信号として搬送される。基地局では、２つの重ね合わされた信号が、基地局のＲＡＫＥ受信機によって自動的に分離される。
【００１４】
本発明の他の形態では、前記方法は、基地局ホテルにおいてデジタル・ハブを使用する携帯電話システムによって実施される。デジタル・ハブは、要求されるＡ／Ｄ及びＤ／Ａ変換、信号処理、及び交換型データ・ネットワークとのインターフェースを行う。各リモート・サイトでは、同様のネットワーク接続ノードが使用される。ダウンリンク方向では（基地局から携帯電話の使用者への方向）、デジタル・ハブは基地局から送信されるＲＦ信号をデジタル化し、デジタル化されたサンプルを標準通信プロトコルにフォーマットする。標準通信プロトコルとしては、例えば、ＯＣ−Ｘ（ＯＣ−３、ＯＣ−１２、ＯＣ−４８、ＯＣ−１９２など）、ＳＴＭ−ｎ（ＳＴＭ−１、ＳＴＭ−４、ＳＴＭ−１６など）、又はギガビット・イーサーネットがある。適切なフォーマットは、搬送される通信ネットワークのタイプにより決定される。この標準的なデータ形式を利用して、デジタル・ハブは、例えばアド／ドロップ多重装置などのネットワーク接続装置を使用して、デジタル・ネットワークとインターフェースする。そのとき、デジタル・ネットワークは、デジタル化されたＲＦ信号をリモート・セル・サイトに搬送するために使用される。そのとき、リモート・セル・サイトでは、ネットワークから受信したデジタルＲＦキャリア信号を復元するのに、デジタル・ハブのリモート版であるネットワーク接続ノード（Network Access Node：NAN）が使用される。適切なアンテナ無線ユニットに分配された後、デジタル信号はアナログＲＦ信号に変換され、アンプと適切なアンテナを使用して、携帯電話ユーザに無線送信される。
【００１５】
アップリンク方向では、同様の逆の機能が存在する。リモート・サイトでは、アンテナ・ユニットは、受信システム（一般的に、アンテナ、アンプ、及びフィルターから成る）によって、無線送信されたアナログＲＦ信号を受信する。受信されたアナログ信号は、その後、ダウン変換され、デジタル化され、ローカル・データ・リンクを介してリモート・サイトのＮＡＮに送られる。ＮＡＮでは、デジタル・キャリア信号は標準的な通信プロトコルにフォーマットされ、デジタル・ネットワーク上で多重化され、デジタル・ネットワークを介して基地局ホテルへ送信される。基地局ホテルでは、デジタル・ハブを使用して通信ネットワークからデータを抽出し、デジタル化されたＲＦキャリア信号をネットワーク・データ形式から元のアナログ形式に変換する。最終的には、ＲＦアナログ信号は、適切な基地局に提供され、処理される。ほとんどの場合は、ダウンリンクとアップリンク方向の両方で、同じ通信プロトコルが使用される。また、両方向で異なるプロトコルが使用される場合もある（特に、非相称のサービス及びアプリケーションの場合には）。
【００１６】
本発明の方法は、特定の無線プロトコル（ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ−２０００、ＧＳＭ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ、ブルートゥースなど）及び通信ネットワークで使用されるプロトコルと無関係である。望ましくは、この方法は、基地局ホテルとリモート・サイトとの間で、制御、動作、管理、及び保守情報をやり取りするための、デジタル・ハブとＮＡＮとの間での信号伝達を提供する。また、この信号伝達は、例えば、サポートのためのデータや、位置情報サービスのアプリケーションなどの、他のサービスを搬送するのに使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。当業者なら、本発明の好ましい実施形態は説明のみを目的とした具体例を多く含んでおり、本発明の原理は必ずしもそれらの細部によって限定されるものではないということを理解できるであろう。
【００１８】
本明細書中では、「キャリア信号」という用語は、情報信号を搬送するために、ある標準的な変調技術により変調されたスペクトル帯域幅を意味するのに使われる。例えば、あるタイプのキャリア信号は、１つのＡＭＰＳ加入者チャンネル（subscriber channel）、又は少数のＴＤＭＡ加入者チャンネルを含んでいる狭帯域周波数キャリアである。他のタイプのキャリア信号は、多数のコード変調加入者チャンネルを含んでいる広帯域ＣＤＭＡ信号である。「チャンネル」という用語は、広い意味で使われ、ＦＤＭＡにあるような周波数チャンネルだけではなく、ＣＤＭＡにあるようなコードチャンネル、ＴＤＭＡにあるような時間／周波数チャンネル、及び、周波数・時間・コード・空間などを利用する多重化技術を用いて無線スペクトルを分割することにより得られる一般的な任意のタイプの情報チャンネルなどがある。これらの通常の使用状況下では、各チャンネルは、一般的には、チャンネルに割り当てられた加入者情報信号と１対１に対応する。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態に係る方法を実施する無線通信システムのブロック図を図３に示す。基地局（ＢＴＳ）の集合は、ＢＴＳホテル３００内に存在する。基地局は、同じくＢＴＳホテル３００内に存在するデジタル・ハブ３１０に接続している。デジタル・ハブ３１０は、デジタル・ネットワーク３２０を介して、１つ以上のリモート・サイト３３０に接続している。各リモート・サイトは、ネットワーク接続ノード（Network Access Node：NAN）３４０と、いくつかのリモート・アンテナ・ユニット３５０とを有している。アンテナ・ユニット３５０は、デジタル通信リンク３６０によって、ＮＡＮ３４０に接続している。基地局からのダウンリンク・セルラー信号は、デジタル・ハブ３１０でデジタル化され、標準フォーマットされたデータとして、デジタル・ネットワーク３２０を介してＮＡＮ３４０へ送信される。ＮＡＮは、ネットワーク・フォーマットを削除し、そのデジタル信号をアンテナ・ユニット３５０へ送信する。アンテナ・ユニットでは、デジタル信号は変換されＲＦアナログ信号に戻された後、無線加入者へ送信される。アップリンク方向では、アンテナ・ユニット３５０は、加入者からＲＦ送信を受信する。これらのアナログＲＦ信号は、デジタル化された後、ＮＡＮ３４０に送信される。ＮＡＮ３４０では、デジタル信号はフォーマットされ、光ファイバーを介してデジタル・ハブ３１０に送信される。デジタル・ハブは、アップリンク・データを変換してアナログＲＦ信号に戻す。変換されたアナログＲＦ信号は、その後、適切な基地局（ＢＴＳ）に送信される。
【００２０】
《ＲＦ／デジタル変換》
本発明の手法では、セルラーＲＦ信号をデジタル化するときに、広帯域デジタル化ではなく狭帯域デジタル化を用いる。つまり、各セルラー・キャリア信号は、別々に、アナログ形式からデジタル形式に変換される（逆の場合も同様である）。広帯域デジタル化については図４に示し、狭帯域デジタル化については図５に示す。図４及び図５に示すように、ＲＦ広帯域信号４００は、いくつかの狭帯域４１０キャリア（例えば、それぞれが複数のコード多重チャンネルを有するＣＤＭＡキャリア）を含んでいる。図４は、従来技術に用いられる方法を示している。図４に示すように、広帯域Ａ／Ｄ変換器を使用して全ての広帯域ＲＦスペクトル４００をデジタル化して、複数のデジタル化された狭帯域キャリア４３０を含んでいる１つのデジタル化広帯域信号４２０を作成している。一方、図５は、本発明の好ましい実施形態に用いられる方法を示している。図５に示すように、狭帯域Ａ／Ｄ変換器によって、異なる複数の狭帯域キャリア４１０を個別にデジタル化して、複数のデジタル化狭帯域キャリア４４０を作成している。このように、キャリア信号を個別に変換することにより、性能の利点及び柔軟性の両方が得られる。
【００２１】
広帯域デジタル化を用いる従来のデジタル搬送システムは、一般的に、デジタル化プロセスの実施前にＲＦ信号をＩＦ信号にダウン変換するために、広帯域受信機を必要とする。Ａ／Ｄ変換器を使用して信号をデジタル化した後、（１）全てのデジタル化された帯域を適切なリモート・サイトへ送信する必要がある、又は（２）その後適切なサイトに送信されるいくつかの狭帯域を抽出するために、デジタル・フィルターを使用する必要がある。広帯域データから狭帯域がデジタル処理によって抽出された場合、搬送されるデータ量は減少する。そのため、通信リンクの帯域幅を小さくすることができ、コスト削減につながる。しかしながら、これらの従来のシステムは、広帯域信号が要求する正確なダイナミック・レンジを処理するための、高価なアップ／ダウン変換器とＡ／Ｄ変換器を必要とする。また、前記従来システムは、複雑なデジタル・フィルタリングを必要とする、また、各キャリアの出力レベルが異なるため複雑化するという問題がある。複数のチャンネルを有している広帯域信号を一度にデジタル化する場合は、Ａ／Ｄ変換器は、全てのチャンネルに対して、異なる出力レベルを処理する必要がある。
【００２２】
各チャンネルを個別にデジタル化することで、これらの問題を解決することができる。信号キャリアの狭帯域に関係するダイナミック・レンジへの要求が緩和されるため、より安価なアップ／ダウン変換器を使用することができる。また、１つのキャリア信号をデジタル化するとき、Ａ／Ｄ変換器のダイナミック・レンジはより小さくする必要がある。さらに、Ａ／Ｄ変換器は、変換された１つのキャリアに対しては、１つの出力レベルに対応するだけでよい。この利点は、Ｗ−ＣＤＭＡ、８０２．１１及びブルートゥース規格などのＴＤＤ型信号に対して特に有益である。複数のキャリアではなく１つのキャリアのみをデジタル化する場合は、デジタル・フィルター又はデジタル・ダウン変換器の余分なコストと待ち時間も避けることができる。また、１つのキャリアのみをデジタル化する場合は、個別のキャリア又はキャリア群をそれぞれデジタル処理によって抽出するという余分な処理を避けることができる。
【００２３】
《補助チャンネル》
デジタル・ハブとリモート・サイトとの間でやり取りされるセルラー・チャンネル・データのデジタル化に加えて、多くの補助データ・チャンネルも搬送される。これらのチャンネルは、多くのセル・サイトの基本的な動作に関する重要な機能、及びいくつかのオプション機能をサポートする。主要な補助チャンネルは、次の情報を含んでいる。
【００２４】
出力制御スケーリング・ビット
リモート・サイト・アンテナ位置決め情報
位置情報サービス（location-based services：LBS）の機能としての到着時刻情報
動作、管理及び維持能力
【００２５】
〈出力制御サブチャンネル〉
出力制御サブチャンネルは、デジタル・ハブとリモート・サイトとの間で、出力制御情報を送信するのに使用される。ダウンリンクでは、各デジタル化ＲＦキャリアの送信出力レベルは、リモート・サイトに送信される。そして、リモート・サイトでは、送信出力レベルは抽出され、送信出力レベルを設定するのに使用される。アップリンクでは、リモート・サイトが受信した出力レベルをモニタし、デジタル・ハブに送り戻す。そして、デジタル・ハブでは、出力レベルは、基地局に送信する適切な信号レベルを設定するのに使用される。このタイプのリアルタイムで高分解能の出力制御は、第３世代の携帯電話システムに使用されるＣＤＭＡタイプの信号にとっては特に重要である。各キャリアがデジタル形式とアナログ形式との間で個別に変換されるという事実は（狭帯域デジタル化）、各キャリアの出力レベルを他のキャリアとは無関係にモニタし、変更（scale）することができるので、出力制御を正確に行うことができる。
【００２６】
ダウンリンク出力制御情報は、デジタル・ハブから２つの異なる方法により得ることができる。第１の方法は、基地局の送信出力レベルを、デジタル形式で基地局から直接的に受信する。このデジタル情報は、出力制御サブチャンネルに送り込まれ、リモート・サイトに送信される。出力制御の第２の方法は、基地局がそのような送信出力情報を、個別のデジタル・チャンネルとして出力しない場合に用いられる。この場合は、デジタル・ハブは、各キャリアについて基地局の出力レベルを常にモニタし、その後、出力レベルのデジタル表現を出力制御サブチャンネルに記憶する。この方法により、Ａ／Ｄ変換中に、アナログキャリア信号を、ダイナミック・レンジが最大となるようなレベルに適宜変更することが可能となる。
【００２７】
〈アンテナ位置決めサブチャンネル〉
アンテナ位置決めサブチャンネルは、リモート・サイト・アンテナの調整情報を、基地局から適切なリモート・サイトに送信するのに使用される。リモート・サイトでは、その調整情報に応じてアンテナ位置が調整される。一般的に、アンテナ制御情報は、基地局からデジタル信号として受け取られる。この信号は、フレーム化され、適切なサブチャンネルへ送り出され、リモート・サイトに送信される。リモート・サイトでは、サブチャンネルからデータが抽出され、適切なアンテナの傾きを修正するのに使用される。
【００２８】
〈到着時刻サブチャンネル〉
到着時刻（time-of-arrival：TOA）サブチャンネルは、主に、リモート・サイトのアンテナから基地局に、時間情報を送り返すのに使用される。リモート・サイトは、アップリンク信号がリモート・サイトのアンテナに受信された正確な時間を記録した到着時刻情報を作成する。この時間情報は、基地局に送り返される適切なアップリンク補助チャンネルに記憶される。ＴＯＡサブチャンネルの主な目的は、位置情報サービスとしての到着時刻情報を提供することである。
【００２９】
〈ＯＡ＆Ｍサブチャンネル〉
動作、管理及び維持能力（operation, maintenance and administration：OA&M）情報は、他のサブチャンネルを設定する。このチャンネルは、ＮＡＮを介して、リモート・サイト装置のモニタ及び制御をサポートする。また、このチャンネルは、ＮＡＮの状態をデジタル・ハブに折り返し報告する。付加的な補助チャンネル機能は、ネットワーク性能のモニタのような将来的に可能性のある要求に対応することができる。
【００３０】
《システム構成》
本発明の好ましい実施形態は、図３に示すように、二重構造を有するシステムで実施される。デジタル・ハブ３１０は、１つ以上のＮＡＮ３４０と接枝分かれ状に接続する（例えば、デジタル光ファイバー・ネットワーク３２０を使用して）。各リモート・サイト３３０では、ＮＡＮ３４０は、１つ以上のセクター・アンテナ・ユニット３５０と接枝分かれ状に接続する（例えば、複合ファイバー・ケーブル３６０を使用して）。この二重構造は、コスト効率の良い効率的なシステムを提供する。
【００３１】
各リモート・サイト３３０は、リモート・サイトの複数のアンテナ・ユニット３５０が通信ネットワーク３２０と接続するための共通インターフェースを提供する単一のＮＡＮ３４０を有しているので、デジタル・ハブ３１０とリモート・サイト３３０との間で送信される全てのデータは、単一のリンクを介して送信される。このリンクは、従来の交換型デジタル・ネットワーク、又は専用の光リンクにより提供される。後者の場合は、一方の光ファイバーはダウンリンク用に使用され、他方の光ファイバーはアップリンク用に使用される。ＷＤＭを使用したある構成では、ダウンリンク及びアップリンク情報の双方は、同一のファイバーを使用して送信される。複数のセクター及びダイバーシチ・チャンネルは、同一のリモート・サイトへ送信、又は同一のリモート・サイトへから送信される場合は、１つのファイバー上で多重化される。それらが同一の光ファイバー上で利用されるという事実は、単一の多重分離ユニットを使用して、通信ネットワークから信号を抽出することを可能にする。例えば、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステム上の各リモート・サイトは、使用されるセクター又はキャリアの数に関係なく、単一のＳＯＮＥＴカードに接続される単一のアド／ドロップ多重装置（add/drop multiplexer：ADM）のみを必要とする。
【００３２】
好ましい実施形態では、リモート・サイト３３０は、複合光ファイバー・ケーブル３６０を使用して、電源を中心に配置する。この設計は、電力増幅器とアンテナを、共通電源から遠く離れて配置することを可能にする（約１００ｍ）。このことにより、リモート・サイトの設備における、柔軟性とコスト削減を図ることができる。電力増幅器をアンテナと同じ場所に配置することができるので、これらの２つの構成要素間でのＲＦ信号の損失をより少なくすることができる。また、アンテナ・ユニット３５０における伝送通路の末端まで、データをデジタル形式に保つことにより、光学／アナログ効果により信号が劣化する可能性を最小限に抑えることができる。その上、光学送信する前に、アップリンク信号はアンテナ・ユニット３５０においてすぐにデジタル化される。
【００３３】
一般に、基地局ホテル３００とリモート・サイト３３０との距離は、１ｋｍから１０ｋｍの間である。なお、距離をより長くすることも可能である。ある実施形態では、リモート・サイトの１つは、基地局ホテル３００又はその至近に設置される。リモート・サイトにおける、ＮＡＮ３４０とアンテナ・ユニット３５０との距離は、一般に、１ｍから１００ｍの間である。
【００３４】
システムが使用される状況の種類に応じて、多くの種類の二重構造を実現することができる。ダーク・ファイバー（未使用ファイバー）が使用して実施するためには、デジタル・ハブをＮＡＮに接続するのに、１対１／１対多型の構造を使用することができる。このタイプの構造では、デジタル・ハブとＮＡＮは、付加的なネットワーク接続装置を用いることなく、光ファイバーを介して互いに直接的に接続することができる。図６は、１対多型構造の一例である。図６の例では、ＢＴＳホテル６１０と複数のリモート・サイト６２０とを接続するのに、専用ファイバー６００を使用している。１つを残して全てのリモート・サイト６２０を取り除くと、１対１構造となる。
【００３５】
開通しているファイバーを使用する場合、又はリング或いは連結型構造を採用する場合は、光ネットワークとインターフェースするのに、ネットワーク接続装置が必要である。例えば、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムでは、デジタル・データを既存の光ネットワーク上に多重するのに、デジタル・ハブとＮＡＮサイトとの両方にアド／ドロップ多重装置が必要である。
【００３６】
リング型ネットワークは、その生存性のために、通信ネットワークで一般的に使用される。リング型ネットワークは、通信がリングのある地点で行方不明になった場合に、通信装置は別のルートを使用して通信を持続できるように構成することができる。ＳＯＮＥＴネットワークに使用されるリング及び連結型構造の例を、それぞれ図７及び図８に示す。図７は、ＢＴＳホテル７００がリモート・サイト７１０とリング型ネットワーク７２０を介して接続されていることを示す。図８は、ＢＴＳホテル８００がリモート・サイト８１０と連結型ネットワーク８２０を介して接続されていることを示す。
【００３７】
《能力》
ＤＷＤＭ（dense wave division multiplexing：高密度波長分割多重）やＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing：低密度波長分割多重）などの波長分割多重（Wavelength-division multiplexing：WDM）は、様々なネットワーク構造を使用する場合に、ファイバーの能力を増大させるために使用することができる。この場合、デジタル・ハブ及びＮＡＮを光ケーブルとインターフェースさせるのに、ＷＤＭ多重装置／多重分離装置が使用される。
【００３８】
ＵＭＴＳ携帯電話システムをサポートするＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムの場合では、次の性能が適用される。単一のＯＣ−３／ＳＴＭ−１光チャンネル（１５５．５２Ｍｂｐｓ）は、送信／受信ダイバーシチを有する１つのＷＣＤＭＡキャリアを含んでいる単一のセルラー・セクターをサポートできる。トライセクター・セル（１つのキャリアとダイバーシチを有する）では、ＯＣ−１２／ＳＴＭ−４リンク（６２２．０８Ｍｂｐｓ）が必要である。ＯＣ−４８／ＳＴＭ−１６チャンネル（２４８８．３２Ｍｂｐｓ）は、同じ状況下で、４つのリモート・サイトをサポートできる。
【００３９】
一例として、ＳＯＮＥＴ ＯＣ−１２ｃリンクは６２２．０８Ｍｂｐｓで動作し、５９９．０４Ｍｂｐｓの生データ転送速度を提供する（すべてのＳＯＮＥＴオーバヘッドを抽出した後に）。このタイプのリンクは、デジタル・ハブとネットワーク接続ノードとの間で６つのキャリアを搬送するのに十分である。この場合、各キャリアは、９９．８４Ｍｂｐｓの転送速度を有している。表１は、この実施例でサポート可能な、異なるＯＣレベル生データ転送速度と、それに対応するＵＭＴＳキャリアの数の一覧である。実際は、例えば補助チャンネル・データのような付加的なオーバヘッドが原因で、現実のデータ転送速度／キャリアは若干低い。
【００４０】
【表１】
0004505334.tif 000002
《信号の復元》
デジタル・ネットワークに起因して、デジタル・ハブとＮＡＮとの間の通信が信頼できない可能性がある。確実なデータ伝送を確保するために、多くの保護手段が実施されている。エラー訂正コーディングは、デジタル・ハブとＮＡＮデータの両方において、ネットワークを介してデータが送信される前にデータに冗長性を与えるのに使用することができる。この冗長性は、送信中に生じる可能性のあるビット・エラーの検出及び訂正を可能にする。両方のサイトは、その後、受信したデータ中の冗長ビットを使用して、通信経路の完全性を継続的にモニタする。エラーが生じた際は、誤ったビットを訂正するために、エラー訂正アルゴリズムが使用される。
【００４１】
一例として、システムは、デジタル・ハブとリモート・サイトとの間で６つのキャリアを送信するのに、ＳＯＮＥＴのＯＣ−１２ｃリンクを使用することができる。このリンクは、図９に示すような、ＳＯＮＥＴのフレーム形式を使用することができる。実際の実施は、各セクターが２つのキャリアを有する、３セクター・サイトである。このＯＣレベルにおける各１２５μｓＳＯＮＥＴフレームは、７４，８８０ビットの実際のペイロードを含んでいる。ペイロードは、６つのキャリアに分割することができる。
【００４２】
この例では、ヘッダーは、出力制御ビットやＯＡ＆Ｍメッセージなどのサブチャンネル情報を含んでいる。実際のデジタル化されたセルラー信号は、ヘッダー後部の固定されたビットデータ位置に含まれる。ヘッダーの信頼性を保証するために、エンコーディングには５１１ビットのＢＣＨコードが使用される。コードは、６３つのパリティー・ビットを含んでおり、７つまでのビット・エラーを訂正することができる。生成多項式は、次の通りである。
【００４３】
ｇ（Ｘ）＝ｘ６３＋ｘ５８＋ｘ５７＋ｘ５５＋ｘ５１＋ｘ４９＋ｘ４６＋ｘ４３＋ｘ４２＋ｘ４０＋ｘ３９＋ｘ３８＋ｘ３７＋ｘ３６＋ｘ３３＋ｘ３２＋ｘ３１＋ｘ２８＋ｘ２５＋ｘ２４＋ｘ２３＋ｘ２２＋ｘ２１＋ｘ１９＋ｘ１６＋ｘ１３＋ｘ１０＋ｘ２＋１
【００４４】
ＳＯＮＥＴのフレームを受信した後、ヘッダーは、標準的なＢＣＨ復号化技術により復号化される。このプロセスの間中、ヘッダーで発生した全てのビット・エラーは訂正される（最大７つのエラーまで）。その後、ヘッダー情報は、抽出され処理される。各ヘッダー・メッセージは、「インターナル・プロトコル」に従って、標準的なフォーマットで変換される。例えば、「データ型」フィールドは、メッセージ型を特定できる。また、「宛先」フィールドは、メッセージに対応するキャリア又はアンテナを特定できる。各ヘッダー・メッセージのデータ部分は、メッセージに特有であり、その長さがメッセージ型によって決まる情報を含んでいる。図１０は、そのような実施におけるヘッダー構成の一例を示す。
【００４５】
〈チャンネル間のインタリービング〉
データのインターリーブは、エラーの訂正を容易にするために、ビット・エラーの位置をランダム化するのに用いられる方法である。１つ以上のキャリア又は送信ダイバーシチを有するリモート・サイトでは、異なるキャリア間でインターリーブできる。この方法は、インタイム・インターリーブと同一の基本的な利点があるが、インタイム・インターリーブにだけ存在するのと同じ待ち時間は必要としない。図１１は、Ｎキャリア間のインターリーブの概念を示す。各ブロックは、ビット又はビット群を示す。図１１では、Ｎブロックのキャリア・データは、インターリーブされたデータ・ビットを含んでいる単一のブロックに置き換えられる。キャリア・データについては、キャリア１はデータ配列｛…，ａｎ−１，ａｎ，ａｎ＋１，…｝、キャリア２はデータ配列｛…，ｂｎ−１，ｂｎ，ｂｎ＋１，…｝、キャリアＮはデータ配列｛…，ｃｎ−１，ｃｎ，ｃｎ＋１，…｝で表される。インターリーブされたデータ・ビットは、全てのキャリアＮに対して、単一のデータ配列｛…，ａｎ−１，ｂｎ−１，…，ｃｎ−１，ａｎ，ｂｎ，…，ｃｎ，ａｎ＋１，ｂｎ−１，…，ｃｎ−１…｝で表される。
【００４６】
〈ダイナミック・チャンネル・ドロッピング〉
本システムに随意的に使用することができる他の保護手段は、ダイナミック・キャリアのドロッピング（Dropping）である。主要及びダイバーシチの両方のキャリア・データを搬送するネットワーク・リンクが信頼できなくなった場合は、システムはダイバーシチ・キャリアを自動的にドロップ（Drop）する。リンクで自由となっている帯域幅は、その後、主要キャリアにおいて使用される、エラー保護アルゴリズムをより強固にする。この増大した冗長性により、主要なキャリア・データ・サンプルは、基地局とリモート・サイトとの間で、より確実に送信される。ネットワーク・リンクの質が時間と共に向上すれば、ダイバーシチ・キャリアは、主要なキャリアを正常なレベルに戻すためのエラー・エンコーディングとして、再び自動的に含まれる。
【００４７】
これと似た概念は、複数のキャリアを含むために、所定のリモート・サイトにおける複数のセクターにも広げることができる。質が低下したリンクでは、複数のキャリア・システムは、１つ以上のキャリアをターンオフし、他の残りのキャリアにおける信頼できるデータ送信を確保するために、余分な帯域幅を使用する。同様に、同じリモート・サイトにおける１つ以上のセクターは、通信経路が信頼できなくなった場合はオフラインにする。この時点で、このサイトは、セクターのサービスを停止したままにする、又は、通信経路が劣化している間は全てのセクターから同一の信号を送信する。
【００４８】
一例として、帯域幅の増大を犠牲にして、デジタル化されたデータ信号に冗長性を加えるのに、重畳コードを使用することができる。ｋ／ｎ割合の重畳コードは、データ・ビット数をｎ／ｋの割合で増大させる。例えば、１／２コードの割合でエンコードしたデータは、コード化していない場合の約２倍の帯域幅を必要とする。表２は、表１に示したＳＯＮＥＴの例におけるエラー保護に、１／２の割合及び２／３の割合の重畳コードを使用した場合の例を示す。一例として、表１の示したＳＯＮＥＴのＯＣ−１２ｃリンクを検討する。通信リンクが正常に動作すると（すなわちビット・エラーがあまりないと）、デジタル・ハブとネットワーク接続ノードとの間で６つのキャリアが送信される。多数のビット・エラーが発生し始めると、このシステムは、１／２の割合の重畳コードを使用する３つのキャリア、又は２／３の割合の重畳コードを使用する４つのキャリアに切り替える。
【００４９】
【表２】
0004505334.tif 000003
【００５０】
《タイミング》
〈同期化〉
デジタル・ハブとＮＡＮとの間の同期化は、デジタル・ネットワークにすでに整っている同期化規定上のピギィバッキング（piggybacking）により実現される。デジタルリンクを介して送達される全てのデータは、フレームに分割して入れられる。フレームのサイズは、元のネットワークのフレーム・サイズに対応するように選択される。
【００５１】
例えば、ＳＯＮＥＴフレームは常に１２５μｓの長さであるが、各フレームに含まれるビット数はＯＣ／ＳＴＳレベルにより決定される。ＯＣ／ＳＴＳレベルが高いと、高いデータ転送速度に対応するように、フレーム毎のビットはより多くなる。各ＳＯＮＥＴフレームで送信される最初のバイトは、Ａ１及びＡ２フレーミング・バイトである。これらのフレーミング・バイトは、常にプリセット値を有しており、ＳＯＮＥＴデータ・ストリームを受信しデコードする際に、タイミング回復に使用される。元のＳＯＮＥＴフレーム構造を使用することにより、デジタル・ハブとＮＡＮはＳＯＮＥＴフレーマーからタイミング情報を得ることができる。一般的に、ＳＯＮＥＴレベルでのクロック回復は、Ａ１及びＡ２フレーミング・バイトの整列を訂正するために検索する回路によって行われる。一旦、訂正されたバイト・パターンが発見されると、回路は出力してフレーム境界を指し示す。このフレーム境界出力は、デジタル・ハブとＮＡＮで、タイミング目的で使用される。
【００５２】
本発明のある実施形態では、基地局ホテルとリモート・サイトとの間でのキャリア同期は、ＧＰＳを用いて保たれる。この場合、ＧＰＳ受信機は、デジタル・ハブ位置とリモート・サイトとの両方に配置される。ＧＰＳ受信機からは非常に安定した基準信号（例えば、１０ＭＨｚトーン）が出力され、各サイトで訂正オシレータ周波数を得るのに使用される。ＧＰＳが利用できない又は実用的でない場合は、２つのサイト間でオシレータを同期させるために、基地局ホテルとリモート・サイトとの間で周波数情報が送信される。
【００５３】
〈到達時刻〉
全てのＮＡＮは、アップリンク受信信号の到達時刻を記録する能力を随意的に持っている。このタイプの情報は、多数の異なる目的、特に位置情報サービスにとって有益である。前述したように、タイミング情報はリモート・サイトに記憶され、補助チャンネルとして、対応する基地局に送り返される。タイミング情報は、リモート・サイトにおいて、ＧＰＳから得られる、又は、基地局と同期することにより得られる。
【００５４】
ＧＰＳを到達時刻情報に使用する場合は、デジタル・ハブ位置とリモート・アンテナ・サイトとの両方でＧＰＳ受信機が必要である。各サイトでは、ローカル・クロックを同期させるのに使用される１ｐｐｓ信号を利用して、対応するＧＰＳ受信機から絶対タイミングが得られる。リモート・サイトでは、デジタル・ハブに送り返されるデジタル・データのブロックに対応する標準タイム・スタンプを提供するのにローカル・クロックが使用される。デジタル・ハブは、補助チャンネルからタイミング情報を抽出し、それを自身のローカル・クロックから得られた時間基準と比較する。そして、デジタル・ハブ自身の基準時間と、リモート・サイトから得られた基準時間と間の差として、送信時間遅延が計算される。時間遅延は、ＬＢＳを目的として、基地局サイトの適切な測定装置に供給される。
【００５５】
《デジタル・ハブ》
〈概要〉
デジタル・ハブは、基地局とデジタル・ネットワークとの間のインターフェースとしての役割を果たす。デジタル・ハブの主な目的は、ダウンリンク・アナログＲＦ信号をネットワークに適合する（互換性のある）デジタル形式に変換することにある。また、ネットワークからアップリンク・デジタル信号を抽出し、アナログＲＦ信号に変換して戻すことにある。デジタル・ハブは、基地局からの各ＲＦセルラー・キャリアを個別にデジタル化する。例えば、それぞれがフル送信／受信ダイバーシチ（後述するダイバーシチ時間遅延方法は用いない）を有する３つのセクターで動作する基地局は、基地局から送られる６つの別々のＲＦキャリアを同時に処理するデジタル・ハブを必要とする。
【００５６】
図１２に示すように、好ましい実施形態に係るデジタル・ハブは、次の構成要素から構成されている。ＲＦ相互接続部（随意的に）１２００、ＲＦデジタル送受信機１２１０、デジタル・インターフェース１２２０、ネットワーク・リンク１２３０、及び場合によってはネットワーク接続装置。ダウンリンク方向では、デジタル・ハブは、ＲＦ相互接続部を介して、基地局から各ＲＦチャンネルを受信する。その後、各チャンネルは、ＲＦデジタル送受信機のバンクに送られる。そして、各チャンネルは、エラー訂正ビット及び補助チャンネル・データが加えられた後に、個別にデジタル化される。結果として生じたデータは、インターナル・プロトコルにフォーマットされ、その後、ＳＤＨネットワークを通じて送信するためにフォーマット及びフレーム化され、最終的には、光信号に変換される。アップリンク信号に関しては、逆のことが行われる。ネットワークから光信号が抽出され、エラー訂正アルゴリズムを適用した後にデコードされる。セルラー・データは、その後、インターナル・プロトコルから取り出される。同様に、補助データもインターナル・プロトコルから取り出される。次に、各ＲＦチャンネルは、個別に変換してアナログに戻され、ＲＦ信号へ高周波数変換される。出力制御サブチャンネルからのビットは、アップリンク信号振幅を適宜にスケールするのに使用される。その後、最終的なＲＦ信号は、ＲＦ相互接続部を介して、適切な基地局ポートに送信される。
【００５７】
ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムの場合は、ダウンリンク・データを送信するためのクロック・ソースはネットワーク構造によって決定される。１対１型の構造では、ダウンリンクＳＤＨデータを送信するタイミングは、オンボード・クロックから得られる。アド／ドロップ多重装置を使用する場合は、送信タイミングは、アド／ドロップＭＵＸを使用している光ネットワークから得られる。アップリンク・データに関しては、クロック信号は、常にＳＤＨネットワークから得られる。
【００５８】
〈ＲＦ相互接続部〉
デジタル・ハブは、随意的なＲＦ相互接続モジュールを介して、基地局に接続される。このＲＦ相互接続部の目的は、単一の基地局が複数のデジタル化と接続するのを可能にすることである。このＲＦモジュールは、基本的には、ダウンリンク信号のスプリッタ、及び、アップリンク信号のコンバイナとしての役割を果たす。このことにより、複数のデジタル・ハブが単一の基地局と接続するのが可能となる。
【００５９】
〈ＲＦデジタル送受信機〉
各ＲＦ／デジタル送受信機（ＲＦＤＴＲｘ）は、単一のセルラーＲＦチャンネルをアナログ又はデジタルに変換する。各ＲＦＤＴＲｘモジュールは、アップリンク及びダウンリンク方向の双方で、単一のセルラーＲＦキャリアをサポートする。
【００６０】
ＲＦ／デジタル送受信機の詳しい機能ブロック図を図１３に示す。ＲＦＤＴＲｘの主要構成要素は、ＲＦダウン変換器１３００、ＲＦアップ変換器１３５０、Ａ／Ｄ変換器１３１０、Ｄ／Ａ変換器１３４０、受信信号処理部１３２０、及び送信信号処理部１３３０である。ダウンリンク方向では、アナログＲＦキャリアは、ＲＦ相互接続モジュールを介して、基地局からＲＦＤＴＲｘに送信される。信号は、その後、ダウン変換器１３００で、ＲＦからＩＦにダウン変換され、Ａ／Ｄ変換器１３１０を使用してデジタル化される。最終的には、デジタル信号処理部１３２０はデジタル化された信号を調整するのに使用される。この調整としては、信号をダウン変換及びデジタル処理フィルタリングすることによって帯域外要素に減衰させることなどがある。結果として得られるデータ・ビットは、デジタル化されたＲＦキャリア信号を示すデジタル・サンプルのストリームとして、デジタル・インターフェースへ出力される。アップリンク経路に関しては、ＲＦＤＴＲｘは、単一のデジタルＲＦキャリア信号を示すアップリンク・デジタル・サンプルの一定のストリームを受信する。これらのサンプルは、デジタル的に処理され、対応するアナログＩＦ信号を出力するＤ／Ａ変換器１３４０に送信される前に、信号処理部１３３０においてＩＦにアップ変換される。このアナログＩＦ信号は、その後、アップ変換器１３５０によってＲＦにアップ変換され、適切な基地局に送信される。
【００６１】
ダウンリンクとアップリンク方向の両方で単一のキャリア信号をＲＦＤＴＲｘで処理することにより、本システムを拡張性のある構造とすることができる。例えば、単一のＲＦＤＴＲｘとしての機能を実行するプラグイン・カードなどのハードウエア・モジュールを設置することができる。システム内で増大する付加的なキャリアに対するサポートとして、新しい機能をサポートするために、新しいハードウエア・モジュールを容易に追加することができる。
【００６２】
〈デジタル・インターフェース〉
デジタル・インターフェースは、各ＲＦ／デジタル送受信機ユニットを対応するネットワーク・リンクと接続する。デジタル・インターフェースは、全てのダウンリンク・デジタル・データをネットワーク・プロトコルにフォーマット及びフレーム化し、全てのアップリンク・データをネットワーク・プロトコルから抽出する。
【００６３】
ＲＦＤＴＲｘから出力された各デジタル化ダウンリンクＲＦキャリア信号は（対応する補助チャンネル・データを有する）、デジタル・インターフェースに送信される。ここで、各デジタル化されたキャリアからのサンプルは、対応する補助チャンネルからのデータと組み合わせられる。また、ＮＡＮにおいてエラーを検出し訂正するために、この時点で、冗長ビットがデータに加えられる。その結果生じるデータはネットワーク・プロトコルにフォーマット及びフレーム化され、その後、特定のライン・カード（ネットワーク・リンク）へ送信される。
【００６４】
アップリンク方向では、ネットワーク・プロトコルにフォーマットされたデジタル化データは、ライン・カードからデジタル・インターフェースに受信される。デジタル・インターフェースは、デジタル・ペイロードを抽出し、異なるキャリア（補助チャンネルを含む）を区別する。また、エラー検出及び補正も行われる。デジタル・データは、その後、適切なＲＦ／デジタル送受信機に送信される。
【００６５】
また、デジタル・インターフェースは、ＲＦＤＴＲｘとネットワーク・リンクとの間でレートマッチングを行う。ネットワーク接続装置（例えば、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨの場合におけるアド／ドロップ多重装置）をデジタル・ハブと接続するのに使用する場合、ネットワーク・リンクに対する送信タイミングは、光通信ネットワークから得られる。ＲＦＤＴＲｘクロック周波数はネットワーククロックと若干異なるので、訂正が必要である。デジタル・インターフェースはクロックの差を相殺し、各ＲＦＤＴＲｘとその対応するネットワーク・リンクとの間でデータが行方不明とならないように努める。
【００６６】
〈ネットワーク・リンク〉
ネットワーク・リンク（ＮＬ）は、入力されたデジタル・データを通信ネットワークに適合するフォーマットに変換するタスクを割り当てられる。好ましい実施形態では、ＮＬがデータを標準的な光通信プロトコルに適合する光フォーマットに変換するので、１対１型の光リンクが使用される。一般に、ネットワーク・リンクをＮＡＮに接続するのに、２つの光ファイバーが使用される（各方向に１つのファイバー）。一方、ＷＤＭを使用する場合は、双方向の通信をサポートするのに、あるタイプのネットワーク構造では単一のファイバーを使用することも可能である。ネットワーク・リンクの主要な構成要素は、多重装置、通信プロトコル・フレーマー、及び光学送受信機である。
【００６７】
ダウンリンク経路では、デジタル・インターフェースから出力されたフォーマットされたデータは、ＳＤＨのＭＵＸによりフレーマーに送信される。フレーマーは、データを使用する特定の通信ネットワークと適合する適切なフォーマットに変換する。例えば、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨネットワークのＮＬは、データをＯＣ−Ｘ／ＳＴＭｎフレームにフォーマットする。フォーマットされたデータは、その後、光学送受信機に送信される。光学送受信機によって光信号に変換された後、データは、直ちに、通信ネットワークに出力され適切なリモート・サイトに送信される。反対に、ＮＡＮから受信されたアップリンク・データは、まず、光形式から電気信号に変換される。そして、特定プロトコルのフレームからペイロードが抽出され、デジタル・インターフェースへ多重送信される。
【００６８】
〈随意的なネットワーク接続装置〉
専用の１対１型構造を使用しない場合、デジタル・ハブを光ネットワークに接続するためにはネットワーク接続装置が必要である。この装置は、標準的な通信インターフェースを使用して、デジタル・ハブを光通信ネットワークとインターフェースさせるのに使用される。この装置は、ネットワークから適切なアップリンク信号を抽出し、ダウンリンク信号をネットワークへ多重送信する。例えば、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨネットワークは、ＮＬを通信ネットワークにインターフェースさせるのに、アド／ドロップ多重装置を必要とする。ＡＤＭは、ネットワークから適切なＯＣ−Ｘ／ＳＴＭ−ｎアップリンク信号を抽出し、標準的なＯＣ−Ｘ又はＳＴＭ−ｎ光学インターフェースを介して、ダウンリンク信号をネットワークへ多重送信する。
【００６９】
〈デジタルＢＴＳの実施〉
デジタル・ハブの他の実施形態のブロック図を図１４に示す。この全てデジタル化された実施では、デジタル・ハブは、基地局から送達されたデジタル・データを直接的に処理することができる。この場合、ＢＴＳは、ＲＦ信号ではなくデジタル・サンプルとして、ダウンリンク・キャリアを出力し、アップリンク・キャリアを受信する機能がある。この実施のためには、ＲＦ相互接続部はデジタルＭＵＸ１４００に置き換えられており、各ＲＦ／デジタル送受信機はデジタル・フォーマッター１４１０に置き換えられている。デジタルＭＵＸ１４００は、ＲＦ信号ではなくデジタル・データを扱う以外は、ＲＦ相互接続と同様の基本機能を実行する。デジタルＭＵＸ１４００は、ダウンリンク及びアップリンク・データを、基地局と複数のデジタル・ハブとの間で送信する。デジタル・フォーマッター１４１０は、基地局とデジタル・ハブのデジタル・インターフェースとの間のインターフェースとして機能する。デジタル・フォーマッター１４１０は、前記２つのユニット間でデジタル・データの表現を変換し、各ユニットにおいて各ユニットの元々の固有のフォーマットでデータを処理することを可能にする。デジタル・インターフェース１４２０とネットワーク・リンク１４３０は、図１２に示した実施形態と同じである。
【００７０】
《ネットワーク接続ノード及びアンテナ・ユニット》
〈概要〉
ネットワーク接続ノードは、リモート・サイトにある。ネットワーク接続ノードは、ネットワーク・インターフェース・ユニットと発電装置との両方を有しており、リモート・サイトにおいて、１つ以上のアンテナ・ユニットがデジタル・ネットワークと接続するためのインターフェースとして機能する。各アンテナ・ユニット（リモート無線ユニットともいう）は、一般的に、複数のＲＦキャリアによりセルの１つのセクターを処理する。ダイバーシチ送信が必要な場合は、個々の無線ユニットは各ユニットに対してダイバーシチで使用される。
【００７１】
好ましい実施形態では、リモート無線ユニットは、複合ファイバー・ケーブルを介して、ＮＡＮに接続される。このタイプの接続は、光信号と必要な電力を無線ユニットへ提供する。無線ユニットは、ＮＡＮから数メートル（又は数十メートル）の距離で容易に設置することができ、簡潔でコスト効率が良い設置を可能にする。例えば、ＮＡＮは、ＡＣ電源が容易に得られる建物の主要階に設置することができる。リモート無線ユニットは、数階上の建物の屋根の上又はその近傍（及びアンテナの近傍）に設置することができる。電力は複合ファイバー接続を介して無線ユニットへ供給されるので、電源を得ることが難しい屋根にはＡＣ電源は必要ない。
【００７２】
ダウンリンク方向では、ＮＡＮは、デジタル・ハブからデータを受信し、そのデータを適切なリモート無線ユニットに送信する。リモート無線ユニットは、データをアナログＲＦに変換し、リモート・サイト・アンテナから送信する。無線ユニットでは、送信出力レベルは、出力制御サブチャンネルに含まれるデータにより決定される。アップリンク方向では、リモート無線ユニットは、アンテナによってアップリンク信号を受信し、受信したアナログＲＦ信号をデジタル・サンプルに変換する。変換されたデジタル・サンプルはＮＡＮに送信される。通信ネットワークを介してＮＡＮとデジタル・ハブとの間でデータをやり取りする場合は、ＮＡＮにはネットワークとインターフェースするためのネットワーク接続装置が必要である。また、ネットワーク接続ノードは、リモートＯＡ＆Ｍ機能もサポートする。
【００７３】
付加的なネットワーク・インターフェース装置（例えば、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨにおけるアド／ドロップ多重装置）を必要とするＮＡＮ構成では、アップリンク送信タイミングは光ネットワークから得る。一方、１対１型の構成では、ボード上のクロックがタイミングとして使用される。ダウンリンク方向では、クロック信号は、常にネットワークから得られる。
【００７４】
《ネットワーク・インターフェース・ユニット》
〈概要〉
ＮＡＮのネットワーク・インターフェース・ユニットは、リモート・サイトに対する主制御機として働く。前記インターフェース・ユニットは、デジタル・ハブと通信するデジタル・ネットワーク・データ形式と、リモート無線ユニットと通信するローカル高速データ形式との間で、多重化及び変換を行う。光通信が１対１型でない場合は、ネットワーク・インターフェース・ユニットは、デジタル・ネットワークから入力される信号、又はデジタル・ネットワークへ出力される信号を多重化するために、付加的な通信装置を使用する。
【００７５】
図１５に示すように、ネットワーク・インターフェース・ユニットは、ネットワーク・リンク１５００、メインＣＰＵ１５１０、及び高速シリアル・リンク１５２０（各リモート無線ユニットにつき１つ）を有している。また、図示しないが、通信ネットワークとインターフェースするためのネットワーク接続装置も必要である。ＣＰＵ制御とデータ通信（ネットワーク・リンクと高速シリアルとの間でのデータ通信）との両方では、高速バス（通信バス）が使用される。
【００７６】
〈ネットワーク・リンク〉
ネットワーク・リンク（network link：NL）１５００は、基本的には、デジタル・ネットワーク（例えば、ファイバー・光リンク）を介してデジタル・ハブと通信する、１つのライン・カードである。ネットワーク・リンクは、メインＣＰＵ１５１０の制御下で、インターネット・プロトコルを、ネットワーク・プロトコル依存フレームから抽出する又は前記フレームに挿入する。一般的に、ネットワーク・リンクとデジタル・ハブとの間で双方向通信するためには、２つのファイバーが必要である（１つはアップリンク用、もう１つはダウンリンク用）。一方、ＷＤＭを用いる場合は、単一のファイバーによって、あるタイプのネットワーク構造に対するアップリンク信号とダウンリンク信号の両方を送信することができる。
【００７７】
好ましい実施形態では、ＮＬ１５００は、光送受信機、フレーマー、及びインターナル・プロトコル多重装置を有している。ダウンリンク・データは、ネットワーク・特定プロトコル・フォーマットをフレーマーによって取り除いた後、通信ネットワークから光送受信機によって受信する。前記データは、その後、リモート無線ユニットと通信するために高速シリアル・リンクへ送信される通信バス上に多重化される。他の方向では、アップリンク・デジタル・データは、通信バスを介して高速シリアル・リンクから受信される。このローカル・リンク・プロトコルによって既にフォーマットされたデータは、使用されるネットワーク・プロトコルに対して適切なフレーム化によってさらにフォーマットされ、ファイバー・リンクを介してデジタル・ハブに送り出される。
【００７８】
一例として、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムにおけるＮＬは通信ネットワークからダウンリンク・データを抽出する。データは、ＯＣ−Ｘ／ＳＴＭ−ｎフレーミングを削除することにより処理した後、ローカル・デジタル・プロトコルにフォーマットされる。アップリンク方向では、高速シリアル・ポートから受信したデータは、ネットワークに送り出される前に、適切なＯＣ／ＳＴＭレベルでフレーミングすることにより、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨネットワークのためにフォーマットされる。
【００７９】
〈高速シリアル・リンク〉
高速シリアル・リンク１５２０は、インターナル・プロトコル・データのリモート無線ユニットへの送信、及びリモート無線ユニットからの受信を行う。ダウンリンク・データは、通信バス１５３０を介してネットワーク・リンクから受信される。受信されたデータは、適切な高速リンクを介して、対応するリモート無線ユニットに送信される。アップリンク方向では、各高速シリアル・リンク１５２０は、対応するリモート無線ユニットからインターナル・プロトコルにフォーマットされたデータを受信する。フォーマットされたデータは、その後、通信バス１５３０を介して、ネットワーク・リンク１５００へ送信される。通信インターフェース装置（例えば、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨネットワークにおけるＡＤＭ）を使用する場合は、高速シリアル・リンクは、ＮＬにおける送信クロックを一致させるために、アップリンク・データのレートマッチングを行う。
【００８０】
〈主要ＣＰＵ〉
主要ＣＰＵ１５１０は、リモート・サイトのシステム制御装置として働く。主要ＣＰＵ１５１０は、リモート・サイト装置の設定及びモニタを行う。また、主要ＣＰＵ１５１０は、ＯＡ＆Ｍ機能を管理し、リモート・サイトの状況をデジタル・ハブへ定期的に折り返し報告する。
【００８１】
《リモート無線ユニット（無線ユニット）》
〈概要〉
リモート無線ユニットは、基本的に、受信したセルラー信号をアンテナを使用して送受信するＲＦ／デジタル送受信機である。好ましい実施形態では、リモート無線ユニットは、複合光ファイバーを介してＮＡＮに接続される。ローカル・プロトコル形式のデジタル・データは、ＮＡＮとリモート無線ユニットとの間で、高速シリアル接続を介して双方向でやり取りされる。図１６に示すように、リモート無線ユニットは、次の機能要素を含んでいる。高速シリアル・リンク１６００、ＲＦ／デジタル送受信機（ＲＦＤＴｒｘｓ）１６１０、及びＲＦ出力＆分配モジュール１６２０。
【００８２】
ダウンリンク・データは、ＮＡＮから受信され、インターネット・プロトコル形式から抽出される。その後、アナログ信号に変換され、周波数がアップ変換され、最終的には増幅されてアンテナから送信される。アップリンク方向では、信号は携帯電話からアンテナを介して受信される。その後、ダウン変換され、デジタル化され、インターナル・プロトコルにフォーマットされ、ＮＡＮへ接続される高速シリアルへ送信される。ＡＣ電源は、ＮＡＮによってリモート無線ユニットへ提供される。
【００８３】
〈高速シリアル・リンク〉
高速シリアル・リンク１６００は、リモート無線ユニットとＮＡＮとの間で、ローカル・プロトコル・データの送受信を行う。高速シリアル・リンク１６００は、ＮＡＮに送信するために、ＲＦＤＴｒｘ１６１０から受信したアップリンク・デジタル・データのローカル・プロトコル・データへのフォーマットとフレーミングを行う。高速シリアル・リンクを介して受信したダウンリンク・データは、ローカル・プロトコル形式から抽出され、ＲＦＤＴｒｘ１６１０へ送信される。
【００８４】
〈ＲＦ／デジタル送受信機〉
ＲＦ／デジタル送受信機（ＲＦＤＴｒｘ）１６１０は、ＲＦとデジタル形式との間で、セルラー信号を変換する。図１３に示したデジタル・ハブにおけるＲＦ／デジタル送受信機のように、リモート無線ユニットにおけるＲＦ／デジタル送受信機は、Ｔｘ／Ｒｘ ＤＳＰプロセッサ、Ｄ／Ａ及びＡ／Ｄ変換器、ＲＦアップ／ダウン変換器から構成される。ダウンリンク方向では、ＲＦＤＴｒｘ１６１０は、高速シリアル・リンクからデジタル・データを受信し、デジタル信号処理を行い、デジタルからアナログ形式に変換する。そして、周波数をアップ変換し、電力増幅器に送る。アンテナから受信したアップリンク信号については、ＲＦＤＴｒｘは信号のＲＦダウン変換を行った後、デジタル化する。そして、必要な受信信号処理を行い、結果として生じた信号を高速シリアル・リンクに送信する。各ＲＦＤＴｒｘ１６１０は、単一のセルラー・キャリアをサポートする（アップリンク方向とダウンリンク方向の両方とも）。
【００８５】
〈ＲＦ出力及び分配〉
ＲＦ出力及び分配要素１６２０は、各ダウンリンク・チャンネル信号を送信する前の、最終処理ブロックである。複数のキャリア内にある１つのＲＦキャリアをサポートする各ＲＦＤＴｒｘ１６１０は、増幅する前に、まずダウンリンク・キャリアのＲＦ合成を必要とする。また、複数のアンテナから同じＲＦ信号が送信された場合は、信号分離する必要もある。複数のダウンリンク・キャリアがサポートされている場合は、複数チャンネルの出力増幅器（multiple-channel power amplifier：MCPA）が増幅処理に使用される。アップリンク方向では、異なるＲＦ／デジタル送受信機ユニットへ分配するだけでなく、信号を増幅する必要がある。これら全ての信号合成／分離、及び増幅は、ＲＦ出力及び分配モジュール１６２０で行われる。
【００８６】
《他の実施形態》
〈デジタル・パワー・アンプ〉
あるパワーアンプ（例えば、あるデジタル・プリディストーション ＰＡ）は、デジタル・データを入力として受け取る。この場合は、リモート無線ユニットのＲＦ／デジタル送受信機の他の実施形態を用いることができる。この場合、ＲＦ／デジタル送受信機のダウンリンク構成要素は、デジタル・フォーマッターに置き換えられる。デジタル・フォーマッターは、高速シリアル・リンクから受信したダウンリンク・データを、デジタルＰＡ入力に適合する形式に変換する。このタイプの実施形態を用いると、ＲＦ／デジタル送受信機で通常行われるダウンリンク・データのＤ／Ａ変換及びＲＦアップ変換という余分な処理ステップを省くことができる。
【００８７】
〈時間遅延を用いたダイバーシチ〉
（送信ダイバーシチ）
ダイバーシチは、無線通信の質と信頼性を向上させるために、携帯電話システムでよく使用されている。送信ダイバーシチは、通常は、リモート・サイトにおける個別のアンテナから送信される２つの類似したダウンリンク・チャンネルを生成するために、基地局を必要とする。このタイプのダイバーシチは、基地局からリモート・サイトへ、余分なデジタル情報を送信するために、通常は、増大した光帯域幅を必要とする。
【００８８】
好ましい実施形態では、送信ダイバーシチの形成は、付加的な帯域幅又は基地局の変更を必要することなく、容易に及び経済的に実施される。図１７に示すように、リモート無線ユニットで受信されたダウンリンク信号を単純に複製し、遅延回路１７００で時間遅延させることにより、１つの送信されたダウンリンク信号から通常の信号と遅延信号が生成される。遅延信号は、ＲＦ／デジタルＴＲＸ１７１０で処理され、１つのアンテナから送信される。同時に、元の遅延していない信号はＲＦ／デジタルＴＲＸ１７２０で処理され、他のアンテナから送信される。この実施形態は、図１６に示した実施形態と同様に、高速シリアル・リンク１７３０とＲＦ出力及び分配モジュール１７４０を備えている。この方法を用いて、空間ダイバーシチが得られる。この実施形態では、複製及び時間遅延は、望ましくは、ダウンリンク・データを高速シリアル・リンクで処理した後に、リモート無線ユニットで加えられる。
【００８９】
このようにしてダイバーシチを加えることにより、通信リンクで追加された信号をサポートするために、それ以上の帯域幅は必要とされない。追加する必要があるハダードウエアは、ダイバーシチが求められている各キャリア信号用の、遅延回路と余分のＲＦ／デジタル送受信機だけである。また、ダイバーシチ・キャリアに対応するパワーアンプも必要である。送信ダイバーシチだけを使用する場合は、アップリンクの構成要素として、付加的なＲＦ／デジタル送受信機は必要としない。
【００９０】
他の実施形態では、複製及び時間遅延は、ＲＦデジタル送受信機モジュールにおいて実施することもできる。この場合、複製及び時間遅延は、デジタル信号をアナログ形式へ変換した後に、周波数をアップ変換する前に行われる。この実施形態では、追加するハードウエアは、ダイバーシチが求められている各キャリア用の、アナログ遅延回路とＲＦアップ変換器だけであるという利点がある（対応するパワーアンプも必要である）。
（受信ダイバーシチ）
ＲＡＫＥ受信機を使用する基地局と接続して受信ダイバーシチを使用する場合に、プロセス要求と通信帯域幅との両方の条件（ＮＡＮとデジタル・ハブとの間の）を満たすために新規な手法が用いられる。ＲＡＫＥ受信機は、３Ｇ携帯電話システムで見られる、ＣＤＭＡ信号を復調させるための標準的な受信機である。
【００９１】
ダイバーシチを受信するために、リモート・サイトは２つの別々の受信アンテナを使用してアップリンク信号を受信する。一方のアンテナは主要信号を受信し、他方のアンテナはダイバーシチ信号を受信する。図１８に示すように、両方のアンテナは、ＲＦ出力及び分配ユニット１８３０を介して主要及びダイバーシチ信号を出力する。そして、主要及びダイバーシチ信号は、別々のＲＦＤＴｒｘユニット１８２０及び１８４０を使用して、デジタル形式に変換される。デジタル変換した後、ダイバーシチ・チャンネルは、遅延回路１８１０によってインタイムで時間遅延され、主要チャンネルに加えられる。合成された信号が全ての情報（両方の個々の信号が加えられる前に含む情報）を依然として含んでいるのにもかかわらず、合成信号をデジタル的に表すのには１又は２の余分なビットだけしか必要としない。
【００９２】
複合デジタル信号が作成されると、それは高速シリアル・リンク１８００の所までは他のキャリア信号と同様に処理され、ＮＡＮ／デジタル・ハブ処理が行われる。信号は、光ネットワークを介してデジタル・ハブへ送信され、デジタル・ハブでアナログＲＦ信号に変換された後、あたかも単一のキャリア信号のように基地局へ送信される。
【００９３】
基地局での復調処理中は、ＲＡＫＥ受信機は、合成信号から２つの元の信号を自動的に抽出する。ＲＡＫＥ受信機は、遅延した信号を多重成分として処理し、それを主要信号から抽出し、受信プロセスから得られた空間ダイバーシチを利用する。ダイバーシチ経路に使用される時間遅延は、システムに期待される、シングルチップの存続時間より長く、最大遅延期間より短くなるように選択される。５ＭＨｚの帯域幅の携帯電話システムでは、チップ存続時間は、約０．２μｓである。マクロネットワークでの一般的な時間遅延値は、約１〜５μｓとなるように選択される。
【００９４】
当業者は、以上説明した受信ダイバーシチと送信ダイバーシチとを、図１９に示すように一緒に使用すると有利であることは、容易に理解できるであろう。送信及び受信ダイバーシチ信号は、ＲＦ出力及び分配モジュール１９４０を介して送信され、ＲＦ／デジタルＴＲＸユニット１９２０及び１９３０によって個別に処理される。遅延１９１０は、１つの信号に対して、アップリンク遅延とダウンリンク遅延の両方を提供する。複合された信号は、高速シリアル・リンク１９００を介して、ＮＡＮに通信される及びＮＡＮから通信される。
【００９５】
〈高速シリアル・リンクのＬＡＮ実施形態〉
他の実施形態では、リモート・サイトの高速シリアル・リンクは、リモート・サイトの構成要素の間で全てのデータの送信及び受信を行うのに、ローカル・エリア・ネットワーク（local area network：LAN）を使用する。ＬＡＮ設計は、標準的な構成要素によるローカル・ネットワークの構造を可能にし、とても費用効果の良いシステムを可能にする。コンピュータはデジタル・ネットワーク・インターフェース・ユニットの基本プラットホームとして使用され、そのプロセッサはリモート・サイトのＣＰＵ制御機として働く。デジタル・ネットワーク・インターフェース・ユニットとリモート無線ユニットとの間でのデータのやり取りには、高速シリアル・リンクではなく標準プロトコルを実行するネットワーク接続が使用される。例えば、ホストコンピュータ及び多数のリモート無線ユニットを使用するＬＡＮを構築するのに、高速イーサーネット又は他のＬＡＮ技術を使用することができる。
【００９６】
このタイプの構造では、ＮＡＮサイトでは、既存のケーブルを使用することもできる。例えば、リモート・サイトは、高層オフィスビルの屋上に配置することができる。場合によっては、ビルの既存のＬＡＮケーブルは、屋上位置（リモート無線ユニットとアンテナが配置される）とホストコンピュータ位置との間で、デジタル化されたセルラー・トラフィックを送信するのに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】従来技術に係る第１の通信システムのネットワーク構造を示すブロック図である。
【図２】従来技術に係る第２の通信システムのネットワーク構造を示すブロック図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態に係る通信システムのネットワーク構造を示すブロック図である。
【図４】従来技術に係る広帯域デジタル化の方法を示すブロック図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態に係る狭帯域デジタル化の方法を示すブロック図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態に係る通信システムの１対多型ネットワーク構造を示すブロック図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態に係る通信システムのリング型ネットワーク構造を示すブロック図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態に係る通信システムの連結型ネットワーク構造を示すブロック図である。
【図９】本発明の好ましい実施形態に用いられるデジタル・データ・フレーム構造を示すブロック図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態に用いられるデジタル・データ・ヘッダー構造を示すブロック図である。
【図１１】本発明の好ましい実施形態に用いられるデータ・インターリーブ方法を示すブロック図である。
【図１２】本発明の好ましい実施形態に係るデジタル・ハブの主要構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１３】本発明の好ましい実施形態に係るＲＦデジタル送受信機の主要構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るデジタル・ハブの主要構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１５】本発明の好ましい実施形態に係るリモート・サイト・ネットワーク・インターフェース・ユニットの主要構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１６】本発明の好ましい実施形態に係るリモート・サイト・アンテナ／無線ユニットの主要構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１７】本発明の好ましい実施形態に係る、ダウンリンク・ダイバーシチを有するリモート・サイト・アンテナ／無線ユニットの主要構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１８】本発明の好ましい実施形態に係る、アップリンク・ダイバーシチを有するリモート・サイト・アンテナ／無線ユニットの主要構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１９】本発明の好ましい実施形態に係る、アップリンクとダウンリンクの両方のダイバーシチを有するリモート・サイト・アンテナ／無線ユニットの主要構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１】
0004505334.tif 000004
【図２】
0004505334.tif 000005
【図３】
0004505334.tif 000006
【図４】
0004505334.tif 000007
【図５】
0004505334.tif 000008
【図６】
0004505334.tif 000009
【図７】
0004505334.tif 000010
【図８】
0004505334.tif 000011
【図９】
0004505334.tif 000012
【図１０】
0004505334.tif 000013
【図１１】
0004505334.tif 000014
【図１２】
0004505334.tif 000015
【図１３】
0004505334.tif 000016
【図１４】
0004505334.tif 000017
【図１５】
0004505334.tif 000018
【図１６】
0004505334.tif 000019
【図１７】
0004505334.tif 000020
【図１８】
0004505334.tif 000021
【図１９】
0004505334.tif 000022