(57)【要約】【解決手段】複数の受信器または送信器間でアンテナを共有するための方法および装置が開示される。アンテナにおいて受信された通信信号は、フィルタリングされ、前置増幅され、アンテナ共有機器に通信される。信号は、オリジナル信号と同じ情報を含むが、オリジナル信号より低いパワー信号を持つ２以上の信号に、アンテナ共有機器において分割される。復調およびさらなる信号処理のため、２以上の信号は２以上の受信器または送信器に通信される。アンテナは方向性結合器を介してトランシーバに接続可能であり、その上トランシーバにより発生された通信信号はアンテナにより送信される。【選択図】図１Ａ
2004533131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程を具備する、複数の通信コンポーネント間でアンテナを共有する方法：
（Ａ）アンテナにおいて第１の通信信号を受信する；
（Ｂ）前記第１の信号を第２の信号および第３の信号に分割する；および
（Ｃ）前記第２の信号を第１の通信コンポーネントに配信し、前記第３の信号を第２の通信コンポーネントに配信する。
【請求項２】
前記アンテナは基地局アンテナを具備する、請求項１の方法。
【請求項３】
前記アンテナは指向性アンテナを具備する、請求項１の方法。
【請求項４】
前記第１の信号はウイルキンソンスプリッタを用いて分割される、請求項１の方法。
【請求項５】
前記ウイルキンソンスプリッタはほぼ８２４−８９４ＭＨｚのレンジに設計中心周波数を有する、請求項４の方法。
【請求項６】
前記周波数はほぼ８５９ＭＨｚである、請求項５の方法。
【請求項７】
前記ウイルキンソンスプリッタはほぼ１８５０−１９９０ＭＨｚのレンジに設計中心周波数を有する、請求項４の方法。
【請求項８】
前記周波数はほぼ１９２０ＭＨｚである、請求項７の方法。
【請求項９】
前記ウイルキンソンスプリッタはほぼ５０オームの特性インピーダンスと、ほぼ１１４４ｍｉｌの１／４波長のアーム長さを有する、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記ウイルキンソンスプリッタは印刷回路基板を具備する、請求項４の方法。
【請求項１１】
前記通信コンポーネントは、トランシーバを具備する、請求項１の方法。
【請求項１２】
前記通信コンポーネントは３セクタ基地局トランシーバを具備する、請求項１の方法。
【請求項１３】
前記通信コンポーネントはマルチキャリアトランシーバを具備する、請求項１の方法。
【請求項１４】
前記第１の信号は無線通信信号を具備する、請求項１の方法。
【請求項１５】
前記第１の信号はＣＤＭＡ変調された信号を具備する、請求項１の方法。
【請求項１６】
前記第１の通信コンポーネントは第１の周波数割り当てに専心し、前記第２の通信コンポーネントは第２の周波数割り当てに専心する、請求項１の方法。
【請求項１７】
前記アンテナは第４の通信信号を送信するために前記第１の通信コンポーネントにより利用される、請求項１の方法。
【請求項１８】
前記分割の前に前記第１の信号を増幅する追加工程を具備する、請求項１の方法。
【請求項１９】
前記第１の信号は低雑音増幅器を用いて増幅される、請求項１８の方法。
【請求項２０】
下記を具備する無線通信基地局：
（Ａ）複数の指向性アンテナ；
（Ｂ）複数の受信器；および
（Ｃ）前記アンテナおよび前記受信器と動作可能に接続され、前記受信器の少なくとも２つの間で、前記アンテナの１つにより受信された通信信号を共有するアンテナ機器。
【請求項２１】
前記受信器は複数の周波数割り当てに専心する、請求項２０の基地局。
【請求項２２】
前記少なくとも２つの受信器の一方が第１の周波数割り当てに専心し、前記少なくとも２つの受信器の他方が第２の周波数割り当てに専心する、請求項２１の基地局。
【請求項２３】
前記アンテナ機器は前記通信信号を複数の信号に分割する、請求項２０の基地局。
【請求項２４】
前記アンテナ機器は複数のウイルソンスプリッタを具備する、請求項２０の基地局。
【請求項２５】
前記ウイルキンソンスプリッタは８２４−８９４ＭＨｚの設計中心周波数を有する、請求項２４の基地局。
【請求項２６】
前記周波数はほぼ８５９ＭＨｚである、請求項２５の基地局。
【請求項２７】
前記ウイルキンソンスプリッタはほぼ１８５０−１９９０ＭＨｚのレンジの設計中心周波数を有する、請求項２４の基地局。
【請求項２８】
前記周波数はほぼ１９２０ＭＨｚである、請求項２７の基地局。
【請求項２９】
前記ウイルキンソンスプリッタはほぼ５０オームの特性インピーダンスと、ほぼ１１４４ｍｉｌの１／４波長のアーム長さを有する、請求項２８の方法。
【請求項３０】
前記ウイルキンソンスプリッタは印刷回路基板を具備する、請求項２４の基地局。
【請求項３１】
前記共有の結果として前記通信信号に対するパワー損失は、信号が前記アンテナから前記アンテナ機器に移動する距離を制限することにより制御される、請求項２０の基地局。
【請求項３２】
前記通信信号は、前記アンテナから前記アンテナ機器まで７．２ｄＢを越えて失わない、請求項３１の基地局。
【請求項３３】
前記通信信号はＣＤＭＡ変調された信号である、請求項２０の基地局。
【請求項３４】
前記受信器はトランシーバを具備する、請求項２０の基地局。
【請求項３５】
前記アンテナと前記アンテナ機器との間の動作接続は、方向性結合器を含み、前記結合器は、前記トランシーバの１つにより発生された通信信号を前記アンテナの１つにより送信可能にする、請求項３４の基地局。
【請求項３６】
前記トランシーバは３つのセクタトランシーバを具備する、請求項３４の基地局。
【請求項３７】
前記アンテナと前記アンテナ機器との間の動作結合は前記信号を増幅する手段を含む、請求項２０の基地局。
【請求項３８】
前記増幅する手段は、低雑音増幅器を具備する、請求項３７の基地局。
【請求項３９】
前記アンテナは指向性アンテナである、請求項２０の基地局。
【請求項４０】
下記を具備する無線通信基地局：
（Ａ）第１の通信信号を受信する手段；
（Ｂ）前記第１の信号を第２の信号および第３の信号に分割する手段；および
（Ｃ）前記第２の信号を第１の通信コンポーネントに配信し、前記第３の信号を第２の通信コンポーネントに配信する手段。
【請求項４１】
前記受信手段はアンテナを具備する、請求項４０の基地局。
【請求項４２】
前記アンテナは指向性アンテナを具備する、請求項４１の基地局。
【請求項４３】
前記分割する手段はウイルキンソンスプリッタを具備する、請求項４０の基地局。
【請求項４４】
前記ウイルキンソンスプリッタはほぼ８２４−８９４ＭＨｚの設計中心周波数を有する、請求項４３の基地局。
【請求項４５】
前記周波数はほぼ８５９ＭＨｚである、請求項４４の基地局。
【請求項４６】
前記ウイルキンソンスプリッタは、ほぼ１８５０−１９９０ＭＨｚのレンジの設計中心周波数を有する、請求項４３の基地局。
【請求項４７】
前記周波数はほぼ１９２０ＭＨｚである、請求項４６の基地局。
【請求項４８】
前記ウイルキンソンスプリッタはほぼ５０オームの特性インピーダンスと、ほぼ１１４４ｍｉｌの１／４波長のアーム長さを有する、請求項４７の基地局。
【請求項４９】
前記ウイルキンソンスプリッタは印刷回路基板を具備する、請求項４３の基地局。
【請求項５０】
前記通信コンポーネントは、トランシーバを具備する、請求項４０の基地局。
【請求項５１】
前記受信する手段と前記分割する手段との間に動作的に接続された方向性結合器をさらに具備し、前記方向性結合器は、前記第１のトランシーバにより発生された第４の通信信号を、前記受信手段により送信可能にする、請求項４０の基地局。
【請求項５２】
前記通信コンポーネントは３セクタ基地局トランシーバを具備する、請求項４０の基地局。
【請求項５３】
前記通信コンポーネントはマルチキャリアトランシーバを具備する、請求項４０の基地局。
【請求項５４】
前記第１の信号は無線通信信号を具備する、請求項４０の基地局。
【請求項５５】
前記第１の信号はＣＤＭＡ変調された信号を具備する、請求項４０の基地局。
【請求項５６】
前記第１の通信コンポーネントは第１の周波数割り当てに専心し、前記第２の通信コンポーネントは第２の周波数割り当てに専心する、請求項４０の基地局。
【請求項５７】
前記分割する前に前記第１の信号を増幅する手段をさらに具備する、請求項４０の基地局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に無線通信装置に関し、特に基地局受信器間でアンテナを共有するためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【関連出願の記載】
基地局ロケーションから、物理的に区別可能なユーザまたは加入者ロケーションへの情報信号の送信を可能にする通信システムが開発されてきた。基地局とユーザロケーションを結ぶ通信チャネル上にそのような情報信号を送信するためにアナログ方法とデジタル方法の両方が使用されてきた。例えばデジタル方法はアナログ技術に対していくつかの利点を提供する傾向がある。この利点としては例えば、雑音チャネルおよび干渉に対する改良された不活性態、容量の増大、および暗号の使用を通して通信の改良されたセキュリティを含む。
【０００３】
通信チャネル上でいずれかの方向に情報信号を送信する場合、情報信号は最初にチャネル上での効率的な送信に適した形態に変換される。情報信号の変換または変調は、結果として得られた変調された搬送波がチャネル帯域幅内に制限されるように、情報信号に基づいて搬送波のパラメータを変更することを含む。受信者の場所において、そのチャネル上への伝搬に続いて受信された変調された搬送波のバージョンからオリジナルメッセージ信号が複製される。そのような複製は一般に、メッセージ送信の期間に採用した変調処理の逆を使用することにより達成される。
【０００４】
変調は多重化、すなわち共通のチャネル上でのいくつかの信号の同時送信を容易にする。多重化通信システムは一般に通信チャネルへの連続的なアクセスよりもむしろ断続使用を必要とする複数の遠隔加入者ユニットを含むであろう。フルセットの加入者ユニットの選択されたサブセットとの通信を可能にするように設計されたシステムは多重アクセス通信システムと呼ばれる。
【０００５】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調システムとして知られる、特定のタイプの多元接続通信システムは、スペクトル拡散技術に従って実現可能である。スペクトル拡散システムにおいて、利用される変調技術は通信チャネル内の広域周波数帯上への送信された信号の拡散を生じる。他の多元接続通信システム技術は、例えば時分割多元接続（ＴＤＭＡ）および周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）を含む。しかしながら、ＣＤＭＡ技術は、他の多元接続通信システム技術に対して重要な利点を提供する。多元接続通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用は、この発明に譲り受け人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる、１９９０年２月１３日に発行された米国特許第４，９０１，３０７号（発明の名称：「衛星または地上中継器を用いたスペクトル拡散多元接続通信システム」）（ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ）に開示されている。
【０００６】
上で参照した米国特許第４，９０１，３０７号において、各々がトランシーバを有する大多数のシステムユーザがＣＤＭＡスペクトル拡散通信信号を用いて衛星中継器または地上基地局を介して通信する多元接続技術が開示される。言い換えると、ＣＤＭＡ変調は、携帯電話専用の周波数スペクトルを複数回再使用可能にし、システムユーザ容量を著しく増大させる。事実、（セルはセクタに再分割されていないと仮定して）ＣＤＭＡシステムのセルラジオグラフィックサービングエリア（ＣＧＳＡ）内の各セルにおいて同じ周波数帯が使用される。従って、ＣＤＭＡの使用は、他の多元接続技術を使用して得られるスペクトル効率よりも高いスペクトル効率を生じる。
【０００７】
例示セルラシステムは図１Ａに示される。このようなシステムは一般に、複数の移動加入者ユニット１０、複数の基地局１２、基地局コントローラ（ＢＳＣ）１４、および携帯電話システム向け交換機（ＭＳＣ）１６を含む。ＭＳＣ１６は、伝統的な公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１８とインタフェースするように構成されている。ＭＳＣ１６はまた、ＢＳＣ１４とインタフェースするように構成されている。ＢＳＣ１４は各基地局１２に接続されている。基地局１２はまた、基地局トランシーバサブシステム（ＢＴＳｓ）１２としても知られているかもしれない。あるいは、「基地局」を集合的にＢＳＣ１４と呼ぶ場合もあり、１つ以上のＢＴＳｓ１２は「セルサイト」１２と呼ぶ場合もあり、所定のＢＴＳ１２のセクタをセルサイトと呼ぶ場合もある。移動加入者ユニット１０は典型的には携帯電話１０であり、携帯電話システムは、有利には、ＩＳ−９５標準に従って使用するために構成されたスペクトル拡散ＣＤＭＡシステムである。
【０００８】
携帯電話システムの典型的な動作の期間、基地局１２は移動ユニット１０のセットから逆方向リンク信号のセットを受信する。移動ユニット１０は電話の呼び出しまたは他の通信を行なっている。所定の基地局１２により受信される各逆方向リンク信号はその基地局１２内で処理される。結果として得られるデータはＢＳＣ１４に送られる。ＢＳＣ１４は、基地局１２間のソフトハンドオフの調和を含む、呼資源割当てと移動度管理機能性を供給する。ＢＳＣ１４はまた受信したデータをＭＳＣ１６に経路選択し、ＭＳＣ１６はＰＳＴＮ１８とインタフェースするためのさらなるルーティングサービスを供給する。同様に、ＰＳＴＮ１８はＭＳＣ１６とインタフェースし、ＭＳＣ１６はＢＳＣ１４とインタフェースし、ＢＳＣ１４は同様に、移動装置１０のセットへの順方向リンク信号の基地局１２セットを制御する。
【０００９】
北米では、セルラ通信のために利用できる周波数スペクトルはＲＦ帯域幅８２４−８９４ＭＨｚから構成され、一方ＰＣＳ通信のために利用可能な周波数スペクトルはＲＦ帯域幅１８５０−１９９０ＭＨｚから構成される。前述の帯域幅の各々内において、典型的に周波数バンドＡ、ＢおよびＣと呼ばれる３つの動作周波数バンドがある。セルラまたはＰＣＳ搬送波は特定のバンドを使用するために、例えば周波数バンドＡから権利を得る。各バンド内には、選択すべき複数の動作チャネルがある。特定のチャネルの選択は、周波数割り当ての選択と呼ばれる。各チャネルまたは周波数割り当ては、順方向リンク通信および逆方向リンク通信に専用の帯域幅に再分割される。
【００１０】
特定のセルラＣＤＭＡシステムについては、基地局と、周囲のセル領域内の加入者ユニットとの間の通信は、高速擬似雑音（ＰＮ）符号の使用を通して、利用可能なチャネル帯域幅上に各送信された信号を拡散することにより達成される。送信器局は、時間的に相殺される異なるＰＮ符号またはＰＮ符号群を用いて、同時に受信できるが、複製ＰＮ符号の使用を介して互いに分離された信号を形成する。高速ＰＮ符号変調はまたいくつかの区別可能な伝搬路上を移動した単一送信局からの信号を受信局が受信し弁別することを可能にする。
【００１１】
いくつかの区別可能な伝搬路を移動した信号は、セルラチャネルのマルチパス特性により発生される。マルチパスチャネルの１つの特性は、チャネルを介して送信される信号に導入される時間拡散である。例えば、マルチパスチャネル上を送信される理想的なインパルスはインパルスの受信者に対してパルスのストリームとして現われるであろう。マルチパスチャネルのもう一つの特性は、そのチャネルを通る各パスは減衰定数により特徴づけることができることである。例えば、マルチパスチャネル上を送信される理想的なインパルスはパルスのストリームとして現われるであろう。各パルスは一般に異なる信号対雑音比（ＳＮＲ）を有するであろう。
【００１２】
移動無線チャネルにおいて、マルチパス伝搬は、ビル、木、車等の周囲の障害物からの信号の反射により作られる。一般に、移動無線チャネルは、マルチパス環境を作る構造の相対的移動にある程度よる時間的に変化するマルチパスチャネルである。言い換えれば、移動無線チャネル上への理想パルスの送信に続いて受信されるであろうパルスのストリームは、理想パルスが送信されたときに応じて、時間位置、減衰、および位相において変化するであろう。
【００１３】
多くの一般的な無線電話システムにおいて採用されるＦＭ変調のような狭帯域変調システムにおいて、移動無線チャネルのマルチパス特性はしばしば幾つかの信号フェージングを生じる。フェージングはマルチパス環境による時間遅延の結果であり、互いに破壊的干渉が生じる程度にマルチパス信号が位相シフトされるとき生じる。しかしながら、上で述べたように、ＣＤＭＡにおいて、受信器は、ＰＮ符号の使用を介してマルチパス送信間を弁別することができる。ＣＤＭＡシステムにおけるマルチパス信号送信間を弁別するためのこの能力は、そのようなシステムにおける信号フェージングの影響度を低減する。実際に、マルチパス信号送信間を弁別するためのこの能力は実際には、ＣＤＭＡシステムに重要な利点を供給する。
【００１４】
マルチパス信号の存在または経路ダイバーシティ、および移動した種々の経路間を弁別する能力は、受信した信号のＳＮＲを実際に改良するためにダイバーシティ受信器の使用を介してＣＤＭＡシステムに利用することができる。ＣＤＭＡシステム内の各信号送信は、速度（すなわちチップレート）が一般に情報信号の何倍もあるＰＮ符号で変調されるので、異なる経路を介して到着する２以上の信号は、２以上の信号が、チップ時間（すなわちＰＮ符号の１データビットの期間）差分経路遅延より大きい遅延を有するとき、別個に復調され、時間合わせされ、復号受信信号を作るために使用される。各マルチパス信号は典型的に独立したフェージング特性を提示し、それにより、すべてのマルチパス信号が同時にフェードするときのみ完全な信号損失が生じるであろう。従って、マルチパス信号のダイバーシティ結合はＣＤＭＡシステムにおける通信の品質と信頼性を著しく増加させる。
【００１５】
マルチパス信号のダイバーシティ結合の利点はさらに受信した信号の最大比結合の形式の使用を介してさらに強調される。受信器に到着する各マルチパス信号のＳＮＲは独立して決定され、個々のＳＮＲの重み付けされた平均に従って個々に復調されたマルチパス信号を一緒に加算することにより複合が形成される。
【００１６】
上述したように、狭周波数帯変調技術を採用したセルラシステムとは異なり、ＣＤＭＡシステムのＣＧＳＡ内の各セルは、順方向リンクおよび逆方向リンク両方のための周波数スペクトルの同一部分を利用する。ＣＤＭＡシステムの特徴はシステムユーザ容量を著しく増加させ、他の多元接続システムに対してより高いスペクトル効率を生じる。システムユーザ容量とスペクトル効率は個々のセルをセクタに再分割することによりさらに強調することができる。典型的なセクタ化されたセルにおいて、各セクタは専用の基地局トランシーバサブシステム（ＢＴＳ）並びに専用の送受信アンテナを有するであろう。ＢＴＳがダイバーシティ結合能力を有するなら、少なくとも１つのさらなるアンテナも、マルチパス信号送信の受信のために必要になるであろう。この発明の譲受人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる米国特許第５，６１２，７５２（発明の名称：「スペクトル拡散通信システムにおける適応セクタ化」）（”ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＳＥＣＴＯＲＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ”）に記載されるように、適応セクタ化も各セルに採用することができる。次に各セクタのＢＴＳは、そうでなければ、セルの全体の地理的カバーエリアについて利用していたであろう同じ順方向および逆方向リンク通信周波数チャネルを介してそのセクタ内の移動局と通信する。それゆえ、セルをセクタに再分割することはユーザ容量をさらに増大し、スペクトル効率を増加させることが理解できる。
【００１７】
個々のセルをセクタに再分割することは、さらに、ダイバーシティ結合のためのさらなる機会を供給することによりＣＤＭＡシステム内の通信の品質と信頼性を強化するためのさらなる機会を生じる。移動ユニットが１つ以上のセルのＢＴＳと同時に通信することのできるセクタ化されていないセルの場合のように、セクタ化されたセルにおいて、移動ユニットはセル内の１つ以上のセクタのＢＴＳｓと同時に通信することができる。これは、上述した最大比結合のために利用可能なさらにより多数のマルチパス信号を生じる。言い換えれば携帯電話により送信され、複数のセルサイトセクタのＢＴＳｓにより受信される信号は、各セクタについてＢＴＳにより個々に復調可能であり、各ＢＴＳセクタの各復調された信号についてＳＮＲの重み付けされた平均に従って結合可能である。
【００１８】
３セクタ２周波数割り当てについて、単一の３セクタトランシーバ（ＴＳＴ）は典型的に、単一の周波数割り当てについて、および基地局内の３つの地理的セクタまでについて、制御機能、監視機能、送信機能、受信機能、およびテスト機能を供給する。従って、３セクタ、２周波数割り当てセルサイトについては、通常、そのセルサイトについてＢＴＳ内に２つのＴＳＴがあるであろう。図１Ｂは、このアンテナ共有発明なしの３セクタ２周波数割り当てＢＴＳ内の要素の機能ブロック図を示す。ＴＳＴ１０１は周波数割り当て１（ＦＡ１）においてセクタα、βおよびδについて上で概要を説明した機能を供給し、ＴＳＴ１０２は周波数割り当て２（ＦＡ２）においてセクタα、βおよびδについて同じ機能を供給する。各ＴＳＴ１０１および１０２は、それぞれドライバモジュールα１、β１およびγ１  １０３およびα２、β２、γ２  １０４に接続され、区分パネル１０５に接続される。区分パネル１０５はＲＦ  フロントエンドα１、β１、γ１およびα２、β２およびγ２  １０７に接続される。各フロントエンドα１、β１およびγ１  １０６およびα２、β２およびγ２  １０７は指向性アンテナ１０８−１１９の２つに接続される。例としてセクタα内のＦＡ１を使用すると、アンテナ１０８はＦＡ１上のセクタα内でＲＦ信号Ｔｘ  １２０およびＲｘ０  １２１の送信および受信の両方に使用され、アンテナ１０９は、単にＦＡ１上のセクタα内でダイバーシティ受信信号Ｒｘ１  １２２を得るために使用される。アンテナ１０８は、ダイプレクサ（図示せず）の使用を通して、ＦＡ１上のセクタα内でＲＦ信号の送信および受信の両方のために使用することができる。ダイプレクサは指向性カプラとして動作し、信号Ｔｘ  １２０を通過可能にし、ＴＳＴ  １０１の受信部分にそれが逆流するのを防止し、これは、ＴＳＴ１０１の感度を減じ、信号Ｒｘ０  １２１およびＲｘ１  １２２の受信を悪くする。
【００１９】
それゆえ、基地局内のセクタの数およびユーザあたりの結合されたマルチパス信号の数が増大するにつれ、各ＢＴＳにおいてアンテナの数もかなりの増設がある。従って、セルサイトの各セクタに採用されるアンテナの数を最小にする増大するセクタ化とダイバーシティ結合を介して実現される利点を維持する簡単な方法の必要性がある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明はセルサイトに採用される専用アンテナの数を最小にするための方法および装置に向けられている。この発明は、アンテナにおいて第１の通信信号の受信からなる複数の通信コンポーネント間でアンテナを共有し、第１の信号を第２および第３の信号に分割し、第２の信号を第１の通信コンポーネントに分配し、第３の信号を第２の通信コンポーネントに分配する。この発明はまた、複数の指向性アンテナと、複数の受信器と、および少なくとも２つの受信器間でアンテナの１つにより受信される通信信号を共有するためにアンテナと受信器に動作可能に接続されたアンテナ機器から構成される無線通信基地局内に存在することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
この発明の特徴、目的および利点は、ここでおよび全体を通して、同一部に同符号を付した図面とともに以下に述べる詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００２２】
当業者により理解されるであろうように、この発明の特徴を具現化するＢＴＳ内でアンテナを共有するための種々の方法および装置は、セルラシステム、無線加入回線電話（ＷＬＬ）システム等のようないかなる無線通信システムに存在してもよい。セルラシステムは、一例としてのみＡＭＰＳ（アナログ）、ＩＳ−５４（北米ＴＤＭＡ）、ＧＳＭ（世界的なＴＤＭＡ）およびＩＳ−９５（北米ＣＤＭＡ）。好適実施の形態において、セルラシステムは１９００ＭＨｚで動作するスペクトル拡散携帯電話システム（すなわちパーソナル通信システム（ＰＣＳ））である。
【００２３】
アンテナ共有の目標はセルサイトおよびシステムワイド（ｓｙｓｔｅｍ−ｗｉｄｅ）に設置されるアンテナの合計数を低減することである。この発明は、とりわけ、複数の受信器および／または送信器の間で単一のアンテナで受信したＲＦ信号を共有することによりこの目標を達成する。この発明の好適実施の形態において、セクタ化されたセルサイトにおける２つのＢＴＳトランシーバは、セルサイトの同じセクタ内の近隣の周波数割り当てに割当てなければならない。この発明の好適実施の形態において、単一モジュールは、３セクタ２周波数割当てＢＴＳ内の２ＴＳＴｓが６ＲＦ信号に対して２つのアンテナを採用することを可能にする。この６ＲＦ信号は、ＦＡ１上のセクタ１内の送信信号と、ＦＡ２上のセクタ１内の送信信号と、ＦＡ１上のセクタ１内の２つの受信信号と、およびＦＡ２上のセクタ１内の２つの受信信号である。図２はこの発明の好適実施の形態に従う３セクタ２周波数割り当てアンテナ帯域幅２０１を図解する。セクタα２０２、β２０３およびγ２０４は放射状にセルサイトのほぼ１２０度をカバーし、セルサイトによりカバーされる領域内の移動ユニット（図示せず）との通信のために２つの区別されるが近隣の周波数割り当てＦＡ１  ２０５およびＦＡ２  ２０６を有する。セルサイトのセクタ２０２−２０４の各々はそのセクタ内で通信するために専用の２つの指向性アンテナ２０７−２１２を有する。例えばセクタα２０２は、セルサイトＢＴＳと、セクタαのカバー領域内の移動ユニットとの間のリンクを供給する指向性アンテナ２０７および２０８を有する。
【００２４】
図３を参照すると、この発明の好適実施の形態に従う３セクタ２周波数割り当てセルサイトについて、図２のセクタα２０２のＢＴＳへの接続性を示す。ＴＳＴ＿ＦＡ１３０１は制御、監視、送信、受信およびテスト機能をＦＡ１２０５上のセクタα２０２について供給し、ＴＳＴ＿ＦＡ２３０２は同じ機能をＦＡ２  ２０６上のセクタα２０２について供給する。ＴＳＴ＿ＦＡ１  ３０１およびＴＳＴ＿ＦＡ２  ３０２はそれぞれドライバモジュールα１  ３０３およびドライバモジュールα２  ３０４に接続される。順方向リンクにおいて、ドライバモジュールα１  ３０３はＴＳＴ  ３０１からＲＦ信号Ｔｘ＿ＦＡ１  ３０５を受信、その信号を増幅し、それをアンテナ共有機器３０９を介してＲＦフロントエンドα１  ３０７に渡す。指向性アンテナ２０７が信号を、セクタα２０２内に配置されＦＡ１  ２０５に割当てられた移動ユニット（図示せず）に信号を放射する前にＲＦフロントエンドα１  ３０７がさらにＴｘ＿ＦＡ１  ３０５を増幅し、フィルタリングする。同様に、ドライバモジュールα２  ３０４はＴＳＴ３０２からＲＦ信号Ｔｘ＿ＦＡ２  ３０６を受信し、その信号を増幅し、それをアンテナ共有機器３０９を介してＲＦフロントエンドα２  ３０８に渡す。指向性アンテナ２０８がその信号を、セクタα  ２０２内に配置され、ＦＡ２  ２０６に割当てられた移動ユニット（図示せず）に放射する前にＲＦフロントエンドα２  ３０８はさらにＴｘ＿ＦＡ２  ３０６を増幅しフィルタリングする。
【００２５】
さらに図３を参照すると、逆方向リンクにおいて、指向性アンテナ２０７はセクタα２０２内の移動ユーザからＲＦ信号Ｒｘ＿α１  ３１０を受信する。ＲＦフロントエンドα１  ３０７内における前置増幅およびフィルタリングに続いて、Ｒｘ＿α１  ３１０はアンテナ共有機器３０９に出力される。そこで、それはＲＦ信号Ｒｘ０＿ＦＡ１  ３１１およびＲｘ０＿ＦＡ２  ３１２に分割される。次に、Ｒｘ０＿ＦＡ１  ３１１およびＲｘ０＿ＦＡ２  ３１２はそれぞれドライバモジュールα１  ３０３およびα２  ３０４に出力される．ドライバモジュールα１  ３０３およびα２  ３０４は生じたケーブル損失を補償する。Ｒｘ０＿ＦＡ１  ３１１およびＲｘ０＿ＦＡ２  ３１２はその後それぞれ処理のためにＴＳＴ＿ＦＡ１  ３０１およびＴＳＴ＿ＦＡ２  ３０２に与えられる。同様に、指向性アンテナ２０８はセクタα２０２内の移動ユーザからＲＦ信号Ｒｘ＿α２  ３１３を受信する。ＲＦフロントエンドα２  ３０４における前置増幅およびフィルタリングに続いて、Ｒｘ＿α２  ３１３はアンテナ供給機器３０９に出力される。そこで、それはＲＦ信号Ｒｘ１＿ＦＡ１  ３１４およびＲｘ１＿ＦＡ２  ３１５に分割される。Ｒｘ１＿ＦＡ１  ３１４とＲｘ１＿ＦＡ２  ３１５は次にそれぞれドライバモジュールα１  ３０３およびα２  ３０４に出力される。ドライバモジュールα１  ３０３およびα２  ３０４は生じたケーブル損失を補償する。Ｒｘ１＿ＦＡ１  ３１４およびＲｘ１＿ＦＡ２  ３１５はその後処理のためにそれぞれＴＳＴ＿ＦＡ１  ３０１およびＴＳＴ＿ＦＡ２  ３０２に与えられる。従って、各セクタα内の各周波数割り当てのためのトランシーバは、各ＲＦフロントエンドについて１つのみの指向性アンテナを使用しながら、２つの逆方向リンク信号を受信する。ＴＳＴ＿ＦＡ１  ３０１は（ＲＦフロントエンドα１  ３０７に接続された）指向性アンテナ３０７から逆方向リンク信号Ｒｘ０＿ＦＡ１  ３１１を受信し、および（ＲＦフロントエンドα２  ３０４に接続された）指向性アンテナ３０８からＲｘ１＿ＦＡ１  ３１４を受信し、およびＴＳＴ＿ＦＡ２  ３０２は指向性アンテナ３０７から逆方向リンク信号、Ｒｘ０＿ＦＡ２  ３１２を受信し、指向性アンテナ３０８からＲｘ１＿ＦＡ２  ３１５を受信する。
【００２６】
図４を参照すると、図３のアンテナ共有機器３０９の逆方向リンク部分のブロック図が示される。アンテナ共有機器３０９の逆方向リンク部分は２つのウイルキンソンスプリッタ４１０および４０２、並びに信号３１０および３１１を受信し、信号３１１−３１２おおび３１４−３１５を出力するための種々の電気接続部４０８−４１３から構成される。逆方向リンク信号３１０および３１３のための信号経路およびアンテナ共有機器３０９の動作は同一である。それゆえ、信号３１０により移動される経路の記載のみを行なう。ＲＦフロントエンドα１  ３０７における前置増幅およびフィルタリングに続いて、信号Ｒｘ＿α１  ３１０はアンテナ共有機器３０９の電気接続部４０８に経路選択される。この発明の好適実施の形態において、ＲＦフロントエンドα１  ３０７は指向性アンテナ２０７および２０８に近接したセルサイトＢＴＳの外側に存在し、それゆえ、ＲＦ信号Ｒｘ＿α１  ３１０は同軸ケーブルを介してアンテナ共有機器３０９に経路選択される。この場合、電気接続部４０８はＮタイプメス同軸ケーブルコネクタである。当業者は、発明の技術または発明力の実行なしに、電気信号を経路選択し、種々の電気部品を組織し接続する多くの他の手段をこの発明に用いても良いことは理解するであろう。信号Ｒｘ＿α１  ３１０は次にウイルキンソンスプリッタ４０１に経路選択され、そこで、ＲＦ信号４０６と４０７に分割される。従って、信号４０６は電気接続部４１０を介してＲＦ信号Ｒｘ０＿ＦＡ１  ３１１として出力され、信号４０７は電気接続部４１１を介して、ＲＦ信号ＲＸ０＿ＦＡ２  ３１２として出力される。信号Ｒｘ０＿ＦＡ１  ３１１およびＲｘ０＿ＦＡ１  ３１１はＲｘ＿α１  ３１０に含まれる情報と同じ情報を運ぶが、今は、信号Ｒｘ０＿ＦＡ１  ３１１のパワーのほぼ半分のパワーを有する。キャパシタ４０３は望ましくない過度的電気信号および電磁干渉から回路４０１を絶縁する。抵抗４０４は回路４０１の２つの分岐または信号経路４０６−４０７間のバランスを供給する。信号Ｒｘ＿α１  ３１０も、信号パワーの減少を補償するために、信号Ｒｘ０＿ＦＡ１  ３１１およびＲｘ０＿ＦＡ２  ３１２に分割される前に増幅してもよい。望ましくは、技術的に知られている差動増幅器のような低雑音増幅器が使用すべきである。
【００２７】
図５Ａを参照すると、この発明の好適実施の形態に従うウイルキンソンスプリッタ４０１の集中素子回路図が示される。理想的なウイルキンソンスプリッタは設計された中心周波数（Ｆ０）において出力信号間に完全な絶縁を供給し、その対称性は出力信号間に優れた信号振幅と位相バランスを供給する。ＰＣＳシステムの場合、関心のある周波数帯は１８５０ＭＨｚ乃至１９９０ＭＨｚから構成される。それゆえ、図５Ａに示されるウイルキンソンスプリッタ４０１はＰＣＳセルサイトにおいて利用するために１９２０ＭＨｚの中心周波数付近に設計された。キャパシタ５０１は図４のキャパシタ４０３に対応し、２．５４ｐＦの値を有する。インダクタ５０２および５０３は両方とも５．８６ｎＨの値を有する。キャパシタ５０４および５０５は両方とも１．１７ｐＦの値を有する。抵抗５０６は図４の抵抗４０４に相当し、１００オームの値を有する。
【００２８】
図５Ｂを参照すると、図５Ａに示される集中素子回路図の送信線の実施が示される。２０ｍｉｌの厚み、１．５ｍｉｌの１オンス銅厚み、３．０の誘電定数、０．００１３の誘電正接を有する印刷回路基板材料の場合、５０オームトレース幅は４８ｍｉｌである１／４波長Ｌｄは１１４４ｍｉｌである。線５０７は５０オームのインピーダンスと、５２．１６度の位相角を有する。抵抗５１０は１００オームの値を有する。線５１１および５１２は各々５０オームのインピーダンスと９２．７７度の位相角を有する。ウイルキンソンスプリッタ４０１の上述の実施の形態のシミュレーションは１８５０−１９９０ＭＨｚの周波数レンジで動作されたとき、９ｄＢのリターンロスを示す。しかし、この発明の特定の実施の形態に関係なく、種々の信号の分割から逆方向リンク信号に導入される若干の信号パワー損失が常にあるであろう。これらのパワー損失は、逆方向リンク信号が、アンテナからＴＳＴに移動しなければならない距離を制限することにより補償するようにしてもよい。例えば、ＢＴＳのためのＲＦフロントエンドが極の上にある場合、そうでなければアンテナに近接している場合、アンテナ共有機器はＢＴＳ自体上にまたはＢＴＳに近接して存在し、上述の部品を互いに接続するために同軸ケーブルが採用され、同軸ケーブル電路の距離を制限することは、過度の逆方向リンク信号のパワー損失を防止する１つの方法である。図４−５Ｂに図解するこの発明の好適実施の形態を採用し、同軸ケーブルを用いて、ＲＦフロントエンド３０７−３０８をアンテナ共有機器３０９に接続するとき、ＲＦフロントエンド３０７−３０８からアンテナ共有機器３０９までの電路は、各逆方向リンク信号経路にいて７．２ｄＢより多いパワー損失が生じないように制限されなければならない。
【００２９】
当業者は、上述の記載から、この発明の好適実施形態は、２つのＴＳＴを利用する３セクタ２周波数割り当てセルサイトにおいて採用しなければならないアンテナの数を半分に減らすことが容易に理解するであろう。しかしながら、この発明は、１セクタに複数の周波数割り当てを利用するいかなるセルサイト構成において利用してもよい。例えば、一例に過ぎないが、この発明は、１セクタ２周波数割り当てセルサイト、２セクタ２周波数割り当てセルサイト、または６セクタ２周波数割り当てセルサイトに利用してもよい。しかしながら、この発明は２周波数割当てセルサイトアンテナ共有に制限されないことに注意されねばならない。この発明は２つの独立した区別可能なＴＳＴ間のアンテナ共有に制限されず、同様にマルチキャリアトランシーバに採用するようにしてもよい。
【００３０】
好ましい実施の形態の前の説明は、この分野のいかなる技術者も本発明を製作または使用することを可能とするために提供される。これらの実施の形態への種々の変更は、この分野の技術者にはたやすく明白であるだろうし、その中に定義された包括的な原理は発明力の使用なしに他の実施の形態に適用されてもよい。従って、本発明はその中に示された実施の形態に限定されるつもりはなく、しかしむしろこの中に開示された原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲が許容されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１Ａは例示セルラシステムの図である。
【図１Ｂ】
図１Ｂは従来技術の３セクタ２周波数割り当てＢＴＳ構成のブロック図を示す。
【図２】
図２はこの発明の好適実施の形態に従う３セクタ２周波数割り当てアンテナを図解する。
【図３】
図３は図２に図解する３セクタ２周波数割り当てセルサイトにおける１つのセクタの接続性を示す。
【図４】
図３に示すアンテナ共有機器の逆方向リンク部分のブロック図を示す。
【図５Ａ】
図５Ａはこの発明の好適実施の形態に従って図５に示すウイルキンソン（Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ）スプリッターの集中素子回路図である。
【図５Ｂ】
図５Ｂはこの発明の好適実施の形態に従って、図５Ａに示すウイルキンソンスプリッターの送信線実施の図解である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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