(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル無線周波数（ＲＦ）信号を複数の経路に送出する装置であって：
数値制御発振器および変調素子を各々が含む第１及び第２変調器（１２５，１２９）；
前記第１変調器（１２５）の第１の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第１スイッチ（２１７）；
前記第１変調器の第２の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第２スイッチ（２１９）；
前記第１スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第２スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第１および第２スイッチの出力を加算する第１加算器（２３０）；
前記第２変調器（１２９）の第１の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第３スイッチ（２２３）；
前記第２変調器の第２の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第４スイッチ（２２４）；
前記第３スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第４スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第３および第４スイッチの出力を加算する第２加算器（２３４）；
前記第１加算器の出力に接続された第１入力と、前記第２加算器の出力に接続された第２入力とを含み、前記第１および第２加算器に応答する第３加算器（２４０）；
前記第３加算器（２４０）および第１信号源（１１５Ａ）に応答する第１コンバイナ（２５０）；
前記第１コンバイナに応答する第１信号乗算器（２６０）；
前記第１コンバイナ（２５０）の出力と前記第１信号乗算器（２６０）の出力とのうちのいずれか一つを出力する第５スイッチ（２７０）；
前記第５スイッチ（２７０）の出力に応答する第１のアンテナ（１６０Ａ）
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１変調器の前記第１の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第６スイッチ；
前記第１変調器の前記第２の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第７スイッチ（２２０）；
前記第６スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第７スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第６および第７スイッチに応答する第４加算器（２３２）；
前記第２変調器の前記第１の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第８スイッチ（２２５）；
前記第２変調器の前記第２の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第９スイッチ（２２２）；
前記第８スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第９スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第８および第９スイッチに応答する第５加算器（２３６）；
前記第４加算器の出力に接続された第１入力と、前記第５加算器の出力に接続された第２入力とを含み、前記第４および第５加算器に応答する第６加算器（２４２）；
前記第６加算器（２４２）および第２信号源（１１５Ｎ）に応答する第２コンバイナ（２５２）；
前記第２コンバイナに応答する第２信号乗算器（２６２）；
前記第２コンバイナ（２５２）の出力と前記第２信号乗算器（２６２）の出力のうちのいずれか一つを出力する第１０スイッチ（２７２）；
前記第１０スイッチ（２７２）の出力に応答する第２のアンテナ（１６０Ｎ）；
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記数値制御発振器および変調素子が、位相アキュミュレータ（４１０）と、
該位相アキュミュレータに応答する正弦波発生器（４１２）と、
加算器（４０６）とを備え、前記位相アキュミュレータが前記加算器に応答することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ディジタルＲＦ信号を複数の経路に送出する装置であって：
第１及び第２直交周波数アップコンバージョン／変調素子（ＱＦＵＭ）（３００）；
前記第１ＱＦＵＭの第１の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第１スイッチ（２１７）；
前記第１ＱＦＵＭの第２の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第２スイッチ（２１９）；
前記第１スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第２スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第１および第２スイッチに応答する第１加算器（２３０）；
前記第２ＱＦＵＭの第１の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第３スイッチ（２２３）；
前記第２ＱＦＵＭの第２の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第４スイッチ（２２４）；
前記第３スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第４スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第３および第４スイッチに応答する第２加算器（２３４）；
前記第１加算器の出力に接続された第１入力と、前記第２加算器の出力に接続された第２入力とを含み、前記第１および第２加算器に応答する第３加算器（２４０）；
前記第３加算器（２４０）および第１信号源（１１５Ａ）に応答する第１コンバイナ（２５０）；
前記第１コンバイナに応答する第１信号乗算器（２６０）；
前記第１コンバイナ（２５０）の出力と前記第１信号乗算器（２６０）の出力のうちのいずれか一つを出力する第５スイッチ（２７０）；
前記第５スイッチ（２７０）の出力に応答するアンテナ（１６０Ａ）
を備えることを特徴とする装置。
【請求項５】
前記ＱＦＵＭが、数値制御発振器（３１０）と、該数値制御発振器（３１０）に接続されたディジタルミキサ（３０６、３０８）と、前記ディジタルミキサに接続された補間フィルタ（３０２、３０４）とを更に備え、該補間フィルタが無限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタであることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
ディジタル化無線周波数（ＲＦ）信号を複数の経路に送出する装置であって：
第１及び第２ディジタルアップコンバータ／変調器（ＤＵＣ）（１２５、１２９）；
前記第１及び第２ＤＵＣに応答するディジタル変調ノイズ低減素子（１５０）；
前記ディジタル変調ノイズ低減素子に接続されたアンテナ（１６０Ａ）；
前記第１及び第２ＤＵＣを前記ディジタル量子化ノイズ低減素子に動作可能に接続するスケーリングおよび切替ネットワーク（１００Ａ、１００Ｎ）；
を備え、前記スケーリングおよび切替ネットワークは、
前記第１ＤＵＣ（１２５）の第１の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第１スイッチ（２１７）；
前記第１ＤＵＣの第２の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第２スイッチ（２１９）；
前記第１スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第２スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第１および第２スイッチに応答する第１加算器（２３０）；
前記第２ＤＵＣ（１２９）の第１の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第３スイッチ（２２３）；
前記第２ＤＵＣの第２の出力信号及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第４スイッチ（２２４）；
前記第３スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第４スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第３および第４スイッチに応答する第２加算器（２３４）；
前記第１加算器の出力に接続された第１入力と、前記第２加算器の出力に接続された第２入力とを含み、前記第１および第２加算器に応答する第３加算器（２４０）；
前記第３加算器（２４０）および第１信号源（１１５Ａ）に対応する第１コンバイナ（２５０）；
前記第１コンバイナの出力をスケーリングする第１信号乗算器（２６０）；
前記第１コンバイナ（２５０）の出力と前記第１信号乗算器（２６０）の調整された出力のうちのいずれか一つを出力する第５スイッチ（２７０）；
を含み、前記ディジタル量子化ノイズ低減素子は前記第５スイッチ（２７０）の出力に応答的であることを特徴とする装置。
【請求項７】
以下に示す事項のうち少なくとも１つにより特徴付けられる請求項６記載の装置。
前記第１及び第２ＤＵＣの各々が、数値制御発振器および変調素子（４０８）から成ること。
前記第１及び第２ＤＵＣの各々が、直交周波数アップコンバージョン／変調素子（３００）から成ること。
前記第１及び第２のＤＵＣの各々が、多機能アップコンバータ／変調器（５００ａ、５００ｂ）から成ること。
【請求項８】
ディジタル化ＲＦ信号を複数の経路に送出する装置であって：
第１及び第２多機能アップコンバータ／変調器（５００ａ、５００ｂ）；
前記第１多機能アップコンバータ／変調器の第１の出力信号をスケーリングする第１信号乗算器（２０１）；
前記第１信号乗算器の調整された出力及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第１スイッチ（２１７）；
前記第１多機能アップコンバータ／変調器の第２の出力信号をスケーリングする第２信号乗算器（２０３）；
前記第２信号乗算器の調整された出力及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第２スイッチ（２１９）；
前記第１スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第２スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチに応答する第１加算器（２３０）；
前記第２多機能アップコンバータ／変調器の第１の出力信号をスケーリングする第３信号乗算器（２０７）；
前記第３信号乗算器の調整された出力及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第３スイッチ（２２３）；
前記第２多機能アップコンバータ／変調器の第２の出力信号をスケーリングする第４信号乗算器（２０５）；
前記第４信号乗算器の調整された出力及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを出力する第４スイッチ（２２４）；
前記第３スイッチの出力に接続された第１入力と、前記第４スイッチの出力に接続された第２入力とを含み、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチに応答する第２加算器（２３４）；
前記第１加算器の出力に接続された第１入力と、前記第２加算器の出力に接続された第２入力とを含み、前記第１加算器および前記第２加算器に応答する第３加算器（２４０）；
前記第３加算器（２４０）および第１信号源（１１５Ａ）に応答する第１コンバイナ（２５０）；
前記第１コンバイナの出力をスケーリングする第５信号乗算器（２６０）；
前記第１コンバイナ（２５０）の出力と前記第５信号乗算器（２６０）の調整された出力のうちのいずれか一つを出力する第５スイッチ（２７０）；
前記第５スイッチ（２７０）の出力に応答するアンテナ（１６０Ａ）
を備え、前記第１及び第２多機能アップコンバータ／変調器の各々は、
第１入力信号に応答する第１信号セレクタ（５０６）；
前記第１信号セレクタに応答する第１補間フィルタ（５１０）；
前記第１補間フィルタに応答する第１スケーラ（５２０）；
第１位相アキュミュレータ（５１６）を含み、前記第１スケーラに応答する第１数値制御発振器（５１４、５１６、５２２）；
前記第１補間フイルタおよび前記第１数値制御発振器に応答する第１ミキサ（５１２）；
第２入力信号に応答する第２信号セレクタ（５０８）；
前記第２信号セレクタに応答する第２補間フィルタ（５２６）；
前記第２補間フィルタに応答する第２スケーラ（５３６）；
第２位相アキュミュレータ（５４０）を含み、前記第２スケーラに応答する第２数値制御発振器（５３０、５３８、５４０）であって、前記第１位相アキュミュレータおよび前記第２位相アキュミュレータのうちのいずれかの出力を選択する第３信号セレクタ（５３２）を含む前記第２数値制御発振器；
前記第２補間フイルタおよび前記第２数値制御発振器に応答する第２ミキサ（５２８）；を含み、前記第１及び第２多機能アップコンバータ／変調器の各々の第１及び第２の出力信号が前記第１及び第２ミキサ（５１２，５２８）の出力にそれぞれ対応するか、あるいは、前記第１の出力信号が第１及び第２ミキサ（５１２，５２８）の出力の加算信号に対応し、前記第２の出力信号がゼロ値に対応することを特徴とする装置。
【請求項９】
ディジタルＲＦ信号を複数の経路に送出する方法であって：
第１、第２、第３及び第４ディジタル信号を含む複数のディジタル信号（１１７Ａ、１１７Ｂ、１２１Ａ、１２１Ｂ）を発生する段階；
前記第１ディジタル信号（１１７Ａ）をスケーリングし、第１調整信号（２０９）を生成する段階；
前記第１調整信号の出力及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを第１スイッチ（２１７）を介して第１加算器（２３０）に送出する段階；
前記第２ディジタル信号（１１７Ｂ）をスケーリングし、第２調整信号（２１１）を生成する段階；
前記第２調整信号の出力及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを第２スイッチ（２１９）を介して前記第１加算器に送出する段階；
前記第１加算器で前記第１調整信号を前記第２調整信号に加算し、第１加算調整信号（２９０）を生成する段階；
前記第３ディジタル信号（１２１Ａ）をスケーリングし、第３調整信号（２１３）を生成する段階；
前記第３調整信号の出力及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを第３スイッチ（２２４）を介して第２加算器（２３４）に送出する段階；
前記第４ディジタル信号（１２１Ｂ）をスケーリングし、第４調整信号（２１５）を生成する段階；
前記第４調整信号の出力及びヌル・ストリングのうちのいずれか一つを第４スイッチ（２２３）を介して前記第２加算器に送出する段階；
前記第２加算器で前記第３調整信号を前記第４調整信号に加算し、第２加算調整信号（２９１）を生成する段階；
第３加算器（２４０）で前記第１加算調整信号を前記第２加算調整信号に加算し、第３加算調整信号（２９２）を生成する段階；
第４加算器（２５０）で前記第３加算調整信号を、前段のスケーリングおよび切替ネットワーク（１００Ａ）からの出力信号（１１５Ａ）に加算し、出力信号（２９４）を生成する段階；
前記出力信号をスケーリングし、第５調整信号（２６０）を生成する段階；
前記第４加算器の出力及び前記第５調整信号のうちのいずれか一つを第５スイッチ（２７０）を介して出力する段階；
前記第５スイッチの出力信号を、複数の送信アンテナのうちの１つの送信アンテナ（１６０Ａ）に送出する段階；から成ることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、一般的に、通信システムに関し、更に特定すれば、ワイヤレス通信システムにおいて、ディジタル化無線周波数（ＲＦ）信号を複数の経路に送出(route)する方法および装置に関するものである。
発明の背景
ワイヤレス通信システムは既知であり、陸上移動無線機，セルラ電話機（アナログ・セルラ，ディジタル・セルラ，個人通信システム（ＰＣＳ：personal communication systems）および広帯域ディジタル・セルラ・システムを含む），およびその他の通信システム形式を含む、多くの形式から成る。例えば、セルラ無線電話通信システムでは、基地送受信局（ＢＴＳ：base transceiver station）によるサービスを受ける多数の通信セルが、典型的に、基地局システム（ＢＳＳ：base station system)を形成する基地局コントローラ（ＢＳＣ：base station controller）にリンクされている。一方、ＢＳＣは、移動機交換局（ＭＳＣ：mobile switching center）にリンクされ、ＢＳＳと公衆電話交換網（ＰＳＴＮ：public switched telephone network）との間の接続，および他のＢＳＳへの相互接続を行う。移動通信機（即ち移動局）（ＭＳ：mobile station)は、通信セル内で動作し、サービスを提供するＢＳＳに信号を送信し（アップリンク）、このＢＳＳから信号を受信する（ダウンリンク）。信号は、ＢＴＳ，ＢＳＣ，ＭＳＣによって処理され、他のＭＳとの通信トランザクション、あるいはＰＳＴＮを通じた陸線電話ユーザに対する通信トランザクションが完了する。
ＢＴＳ内には、複数の通信チャネルがあり、多数の信号経路に向けられている場合がある。あるいは、単一の通信チャネルが複数の信号経路に結合される(route)場合もある。従来のオムニ・システムでは、単一の全方向性送信アンテナがあり、ＢＴＳ内の通信チャネルの各々からの信号が、既知のように、このアンテナに結合され、更にアンテナに向けられる。多アンテナ・システムでは、各通信チャネルからの信号は、１つ以上のアンテナに送られる場合もある。かかるルーティング(routing)を行う従来の装置は、ＲＦコンバイナ，スイッチおよびスプリッタのようなアナログ素子を用いて、信号を所望のアンテナに送出し、送信している。しかしながら、この従来の装置の欠点として、かかるアナログ素子が「損失を招く」ことがあげられる。すなわち、信号がアナログ素子を通って送出される際に、そのパワー・レベルが低下し、その結果信号の劣化や、送信信号の信号品質低下が生ずる。
したがって、ワイヤレス通信システムによって送信するＲＦ信号を結合し、送出する方法または装置の改良が必要とされている。
尚、本願は、１９９４年１２月２９日に米国に出願された米国特許出願番号第08／366,283号に関連する。
発明の概要
この必要性に対処するために、ここでは、ディジタル化無線周波数（ＲＦ）信号を複数の経路に送出する装置および方法について記載する。第１の好適実施例によれば、この装置は、数値制御発振および変調素子（ＮＣＯＭ：nume rically controlled oscillation and modulation device），第１，第２，第３および第４ディジタル・スイッチ，ならびに第１，第２および第３加算器から成る。第１ディジタル・スイッチは、ＮＣＯＭに応答する。第１加算器は、第１および第２ディジタル・スイッチに応答し、一方第２加算器は第３および第４ディジタル・スイッチに応答する。第３加算器は、第１および第２加算器に応答する。
別の好適実施例によれば、前述の装置は、直交周波数アップコンバータ／変調器（ＱＦＵＭ：quadrature frequency upconverter/modulator），第１，第２，第３および第４ディジタル・スイッチ，ならびに第１，第２および第３加算器から成る。第１ディジタル・スイッチはＱＦＵＭに応答する。第１加算器は第１および第２ディジタル・スイッチに応答し、第２加算器は第３および第４ディジタル・スイッチに応答する。第３加算器は第１および第２加算器に応答する。
別の好適実施例によれば、前述の装置は、多機能アップコンバータ／変調器，第１，第２，第３および第４ディジタル・スイッチ，ならびに第１，第２および第３加算器から成る。第１ディジタル・スイッチは多機能アップコンバータ／変調器に応答する。第１加算器は第１および第２ディジタル・スイッチに応答し、第２加算器は第３および第４ディジタル・スイッチに応答する。第３加算器は、第１および第２加算器に応答する。
更に第４の好適実施例では、ディジタル化ＲＦ信号を複数の経路に送出する方法が提供される。この方法は、複数のディジタル信号を発生する段階と、このディジタル信号を複数の加算器(summer)に送出する段階と、複数のディジタル信号を加算して加算信号を生成する段階と、加算信号を調整して調整加算信号を生成する段階と、加算信号および調整加算信号を複数の送信アンテナに送出する段階とから成る。動作の間、複数のディジタル信号が発生する。
以下、図面を参照しながら、好適実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ディジタル化無線周波数（ＲＦ）信号を複数の経路に送出する装置の好適実施例を概略的に図示するブロック図である。
第２図は、第１図のスケーリングおよび切替ネットワークの更に詳細なブロック図である。
第３図は、第１図のディジタル・アップコンバータ／変調器（ＤＵＣ）としての使用に適応可能な、直交周波数アップコンバータ／変調器の好適実施例のブロック図表現である。
第４図は、第１図のディジタル・アップコンバータ／変調器（ＤＵＣ）としての使用に適応可能な変調器のブロック図表現である。
第５ａ図は、第１図のディジタル・アップコンバータ／変調器（ＤＵＣ）として使用するための多機能アップコンバータ／変調器の別の好適実施例のブロック図表現である。
第５ｂ図は、第１図のディジタル・アップコンバータ／変調器（ＤＵＣ）として使用するための多機能アップコンバータ／変調器の別の好適実施例のブロック図表現である。
第６図は、ディジタル量子化ノイズ低減素子のブロック図表現である。
第７図は、第１図の動作を示すフロー・チャートである。
好適実施例の詳細な説明
第１図および第２図を全体的に参照すると、装置は複数のベースバンド信号１４０〜１４３を発生する。ベースバンド信号１４０〜１４３は、それぞれ、処理されてディジタル表現１１７ａ，１１７ｂ，１２１ａ，１２１ｂとなり（１２５，１２９）、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎに結合される。好適実施例によっては（第３図、第４図、第５ａ図および第５ｂ図を参照しながら後に説明する）、ディジタル化ベースバンド信号１１７，１２１は、変調ＩＦキャリアの実部，または変調ＩＦキャリアのＩおよびＱ成分等の変調中間周波数（ＩＦ）信号で構成する場合がある。スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎ内では、ディジタル化ベースバンド信号１１７，１２１は、チャネル２０１〜２０７毎にスケーリングされ、前段のスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ａからの信号１１５Ａ〜１１５Ｎと加算され（２５０，２５２）、複数の送信アンテナ１６０Ａ〜１６０Ｎのいずれかに送出する（１３５Ａ〜１３５Ｎ）前に、セクタ毎に再度スケーリングする（２６０，２６２）ことにより、従来技術のアナログ系システムに共通して付随するパワー低下を回避する。
第１図は、好適実施例にしたがって、ディジタル無線周波数（ＲＦ）信号を複数の経路に送出する装置を示すブロック図である。図示のように、この装置は、複数の調整およびスケーリング・ネットワーク・エレメント１００Ａ〜１００Ｎを備えており、これらは、相互接続バス１０２Ａ〜１０２Ｎ，１１５Ａ〜１１５Ｎによってカスケード状に接続される。カスケード状スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの最終段の出力１３５Ａ〜１３５Ｎは、好ましくは、ディジタル量子化ノイズ低減素子１５０，またはディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）（図示せず）へのインターフェースとして用いられる他のいずれか適切な量子化器（図示せず）に結合し、次いで送信アンテナ１６０Ａ〜１６０Ｎに結合する。スケーリングおよび切替ネットワーク・エレメント１００Ａ〜１００Ｎは、複数の入力を有し、これらは２つのカテゴリに分類することができる。第１カテゴリは、第１図における１０２Ａ〜１０２Ｎ，１１５Ａ〜１１５Ｎで表すように、前段のスケーリングおよび切替ネットワーク・エレメントの出力から成る。第２の入力カテゴリは、複数の入力ベースバンド信号１４０〜１４３（代表例として１００Ｎに対してのみ明記してある）から成る。これらのベースバンド信号１４０〜１４３は、ディジタル・アップコンバータ／変調器（ＤＵＣ）１２５，１２９に結合され、その出力１１７，１２１は、次にスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎに結合されている。尚、第１図は、単に簡略化および明確化のために、２つのＤＵＣ（１２５，１２９）のみを示すが、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎには、単にそのブランチ数を拡張することによって、あらゆる数のＤＵＣでも適用可能であることを注記しておく。
動作の間、ベースバンド信号１４０〜１４３は、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎに結合される前に、ＤＵＣ１２５，１２９によって処理される。スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎは、所望の送信点およびパワー・レベルに応じて、チャネル毎またはセクタ毎に信号を調整し、更に好ましくは信号１３５Ａ〜１３５Ｎをディジタル量子化ノイズ低減素子１５０に送出する。ディジタル量子化ノイズ低減素子１５０は、複数の送信アンテナ１６０Ａ〜１６０Ｎのいずれかまたは全てによる送信に先立って、入力信号１３５Ａ〜１３５Ｎを、好ましくは８〜６４ビットの「ワード」にグループ化する。図２はスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの詳細を示し、一方図６はディジタル量子化ノイズ低減素子１５０の詳細な説明を示す。
スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ａ〜１００Ｎの動作に移る。第２図を参照すると、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの詳細ブロック図が示されている。具体的に、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎは、複数のディジタル・スイッチ２１７〜２２５，２７０，２７２を備えている。以後、スイッチ２１７〜２２５，２７０，２７２を、第１段ディジタル・スイッチ２１７〜２２５、および第２段ディジタル・スイッチ２７０，２７２と呼ぶことにする。スイッチ２１７，２２５，２７０，２７２に加えて、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎは、複数の加算器２３０〜２３６，２４０，２４２，２５０，２５２も備えており、これらも同様に、第１段加算器２３０〜２３６，第２段加算器２４０，２４２および第３段加算器２５０，２５２のカテゴリに分類する。第１段ディジタル・スイッチ２１７〜２２５の出力２８０〜２８７は、第１段加算器２３０〜２３６の入力に動作可能に結合されている。第１段全加算器２３０〜２３６は、第２段全加算器２４０，２４２に動作可能に結合されており、第２段全加算器は、第３段全加算器２５０，２５２に動作可能に結合されている。加えて、第３段加算器２５０，２５２は、複数のバス・ライン１１５Ａ〜１１５Ｎを通じて、前段のスケーリングおよび切替ネットワーク・エレメント１００Ａ〜１００（Ｎ−１）に、動作可能に応答する。第３段加算器２５０，２５２の出力２９４，２９５は、第２段ディジタル・スイッチ２７０，２７２の入力に渡される。加えて、第３段加算器２５０，２５２の出力２９４，２９５は、乗算器２６０，２６２によって調整され、第２段ディジタル・スイッチ２７０，２７２の入力に結合されている。したがって、第２段ディジタル・スイッチ２７０，２７２は、第３段加算器２５０，２５２から直接未調整の入力２９４，２９５，または乗算器２６０，２６２からの調整出力２９６，２９７を選択することができる。第２段ディジタル・スイッチ２７０，２７２の出力１３５Ａ〜１３５Ｎは、ディジタル量子化ノイズ低減素子１５０に接続することが好ましいが、いずれかの数の複数の送信アンテナ１６０Ａ〜１６０Ｎに直接結合してもよい。
動作の間、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ａ〜１００Ｎは、以下のように機能する。ディジタル化ベースバンド信号１１７ａ〜１１７ｂ，１２１ａ〜１２１ｂ（この場合も、バス・ライン１１７，１２１上を送出される信号の数は、特定実施例に依存する）は、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの入力に結合されている。次に、信号１１７，１２１に対して、チャネル毎に乗算器２０１，２０３，２０５，２０７によって調整を行い、調整信号２０９，２１１，２１３，２１５を得ることができる。これらは、複数の第１段ディジタル・スイッチ２１７〜２２５に動作可能に結合される。個々のベースバンド信号２０９〜２１５がどのアンテナを通じて送信されるかに応じて、第１段ディジタル・スイッチ２１７〜２２５は、調整入力信号２０９〜２１５を第１段加算器２３０〜２３６に渡すか、あるいは「０」のヌル・ストリングを渡す場合もある。
第１段加算器２３０，２３２，２３４，２３６は、第１段ディジタル・スイッチ２１７〜２２５の出力２８０〜２８７を加算し、加算出力２８８〜２９１を生成し、これらを第２段加算器２４０，２４２に結合する。第２段加算器２４０，２４２の出力２９２，２９３は、次に第３段加算器２５０，２５２に結合され、ここで調整され加算されたベースバンド信号２９２，２９３が、前段のスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ａの出力１１５Ａ〜１１５Ｎに加算される。前段の全てのスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ａ〜１００（Ｎ−１）（図示せず）の加算出力，および現スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの調整され加算されたベースバンド信号２９２，２９３は、第２段ディジタル・スイッチ２７０，２７２の入力に結合される。加えて、第３段加算器２５０，２５２の加算出力２９４，２９５は、乗算器２６０，２６２に結合され、乗算器２６０，２６２は出力信号２９４，２９５を調整し、調整出力信号２９６，２９７を生成し、これらを第２段ディジタル・スイッチ２７０，２７２それぞれの別個の入力にそれぞれ結合する。第２段ディジタル・スイッチ２７０，２７２の選択された出力１３５Ａ〜１３５Ｎは、次に、後続のスケーリングおよび切替ネットワーク１００（Ｎ＋１）（図示せず）に渡され、更に最終的に、好適実施例では、ディジタル量子化ノイズ低減素子（１５０）に渡すか、あるいは送信アンテナ（１６０Ａ〜１６０Ｎ）に渡し、適切なＭＳ（図示せず）に送信することができる。
第２図に示すスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの利点の１つとして、ディジタル化ベースバンド信号１１７ａ〜１１７ｂ，１２１ａ〜１２１ｂは、乗算器エレメント２１０〜２０７によってチャネル毎に、更に乗算器エレメント２６０，２６２によってセクタ毎に調整可能なことがあげられる。加えて、信号１１７ａ〜１１７ｂ，１２１ａ〜１２１ｂがディジタル領域において処理されるので、得られる信号は、アナログ領域における信号操作とは異なり、丸め誤差による情報の公称損失(nominal loss)を受けるに過ぎない。アナログ領域における信号操作では、典型的に、信号強度の著しい低下および信号品質の劣化が生ずる。この素子の使用は、従来技術のアナログ素子に共通に付随する信号品質の劣化を減少させるので、サグ・オン・セクタ(Sag-on-Sector)の用途および動的機器共有（ＤＥＳ：Dynamic Equipment Sharing）の用途において、特に有用である。
サグ・オン・セクタとは、ワイヤレス通信業界において用いられ、基地局がそのシグナリング・チャネルを複数のセクタにおいて同時通信(simulcast)することが望まれる用途を記述する技術用語である。従来技術のアナログ素子を用いてこれを行うと、典型的に、多数のスイッチおよびコンバイナを通って送信対象の信号を送出するが、これら「損失誘発」素子(lossy device)の全ては信号を処理するに連れて、信号の劣化を招く。同様に、動的機器共有（ＤＥＳ）とは、ＢＳＳが多数のＢＴＳで構成され、その全てが共通のフロント・エンドに／から送出される状況のことである。即ち、複数のＢＴＳからの出力信号は全て結合され、共通の送信アンテナに切り替えられる。この用途では、サグ・オン・セクタの用途におけると同様、複数の信号を組み合わせ、複数の経路に送出する必要がある。従来技術のアナログ・システムは非効率的であるので、信号強度の低下を招く結果となるが、本発明による好適実施例は、送信対象信号に対する影響を減少させる。
第３図を参照すると、第１図のディジタル・アップコンバータ／変調器（ＤＵＣ）１２５，１２９としての使用に適応可能な、直交周波数アップコンバータ／変調器（ＱＦＵＭ）３００の好適実施例が示されている。ＱＦＵＭ３００は、入力ベースバンド信号１４０，１４１または１４２，１４３の変調Ｉ，Ｑ成分をそれぞれ補間する、第１および第２補間フィルタ３０２，３０４（例えば、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ）を含む。ベースバンド信号の補間されたＩ，Ｑ成分は、ミキサ３０６，３０８において受信され、更に数値制御発振器３１０から入力される。数値制御発振器（ＮＣＯ）３１０は、入力として、周波数ωoおよび逆サンプル・レートτの積を受信する。これは、周波数ωoに依存する固定位相増分である。この積を、ＮＣＯ３１０内の位相アキュミュレータ３１２に供給する。位相アキュミュレータ３１２の出力はサンプル位相Φであり、サインおよびコサイン発生器３１４，３１６にそれぞれ伝達され、正弦波を発生する。変調ＩＦキャリアのＩ，Ｑ成分は、次に、デュアル・モード加算ノード３１８によって処理される。好適実施例に応じて、デュアル・モード加算ノード３１８は、信号を加算する（「＋」符号で示すように）ことによって、出力としてＱＰＳＫ変調ＩＦ信号（１１７，１２１）を与えるか、あるいは、デュアル・モード加算ノード３１８が、信号を減算する（「−」符号で示すように）ことによって、出力として直交アップコンバートＩＦ信号（１１７，１２１）を与える。このため、与えられた２つのベースバンド入力１４０〜１４１，１４２〜１４３によって、それぞれ、単一の直交アップコンバート，またはＱＰＳＫ変調ＩＦ信号出力１１７ａ，１２１ａが得られる。したがって、ＱＰＳＫ３００を第１図のＤＵＣ１２５，１２９として使用する場合、２つのかかる素子をスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎに結合し、未使用のスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの入力１１７ｂ，１２１ｂをゼロとすればよい。
第４図に、位相のＲ，Θ変調、直接変調のための変調器４００を示す。変調器４００は、ＱＦＵＭ３００のＦＭ信号上でＦＭ信号を発生する簡略化した方法を与える。単一のベースバンド信号（１４０，１４１，１４２または１４３）を補間フィルタ１４２（例えば、ＦＩＲフィルタ）に伝達する。次に、スケーラ４０４においてｋτで調整する。補間され調整されたベースバンド信号は、数値制御発振器／変調器（ＮＣＯＭ）４０８における固定位相増分ωoτと、加算器４０６において加算される。次に、この合計を位相アキュミュレータ４１０に伝達し、サンプル位相Φを出力する。一方、サンプル位相Φは、正弦波発生器４１２に伝達され、変調器４００の変調ＩＦ信号出力（１１７ａ，１１７ｂ，１２１ａまたは１２１ｂ）を発生する。図から明らかなように、単一の入力ベースバンド信号１４０，１４１，１４２，１４３によって、単一の変調ＩＦ信号出力１１７ａ，１１７ｂ，１２１ａ，１２１ｂがそれぞれ得られる。したがって、４つのかかる変調器４００は、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎに、即ち、２つずつＤＵＣ１２５，１２９に結合することができる。
第３図および第４図に示す素子は、第１図の好適実施例のディジタル・アップコンバータ／変調器（ＤＵＣ）１２５，１２９における使用に適したものである。第５ａ図および第５ｂ図に、Ｉ，ＱアップコンバージョンおよびＱＰＳＫまたはＦＭ変調のような変調を行う、好適な多機能アップコンバータ／変調器５００ａ，５００ｂをそれぞれ示す。例えば、多機能アップコンバータ／変調器５００ａ，５００ｂは、１つのベースバンド信号のＩ，Ｑ表現のためのＩ，Ｑアップコンバージョンおよび変調、または２つのベースバンド信号のためのＲ，Θ変調を行う。ベースバンド信号のＩ，Ｑ成分または２つのＲ，Θ信号は、ポート５０２，５０４において、多機能アップコンバータ／変調器５００ａ，５００ｂに入力する。信号セレクタ５０６，５０８を備え、ディジタル・アップコンバータ／変調器５００ａ，５００ｂの動作モードに基づいて、Ｉ，ＱまたはＲ，Θ信号間で選択を行う。２つの開示する多機能アップコンバータ／変調器５００ａ，５００ｂの実施例間の相違は、５００ａでは、変調ＩＦ信号のＩ，Ｑ成分がデュアル・モード加算ノード５３４において加算される（例えば、加算または減算される）のに対して、変調ＩＦキャリア信号５４２の結合Ｉ／Ｑ成分がスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの入力１１７ａ（一例としてのみ）に印加され、隣接するブランチ、この例では１１７ｂをゼロに保持することである。第５ｂ図では、多機能アップコンバータ／変調器５００ｂは、変調ＩＦ信号のＩ，Ｑ成分をそれぞれ５０２，５０４で取り込み、信号５４８，５４９をスケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの入力対１１７ａ，１１７ｂ（または１２１ａ，１２１ｂ）に供給する。
Ｉ，Ｑ信号の処理に関して、信号のＩ成分は、セレクタ５０６から補間フィルタ（例えば、ＦＩＲフィルタ）５１０に伝達される。補間Ｉ信号は、次に、ミキサ５１２に伝達され、コサイン発生器５１４からの正弦波とこれを混合する。コサイン発生器５１４は、位相アキュミュレータ５１６からの入力サンプル位相Φを受信する。セレクタ５１８を備え、Ｉ，Ｑアップコンバージョン／変調に対してゼロ入力を選択する。セレクタ５１８の出力は、スケーラ５２０においてｋτによって調整され、ゼロ出力を生成し、加算器５２２においてこれをωoτに加算する。この和は、Ｉ，Ｑアップコンバージョン／変調の場合ωoτであり、位相アキュミュレータ５１６に入力されて、サンプル位相出力Φを生成する。
信号のＱ成分の処理も同様である。Ｑ信号は、セレクタ５０８によって選択され、補間フィルタ（例えば、ＦＩＲフィルタ）５２６に伝達される。補間Ｑ信号は、次に、ミキサ５２８に伝達され、サイン発生器５３０からの正弦波とこれを混合する。サイン発生器５３０は、セレクタ５３２からの入力を受信する。セレクタ５３２は、Ｉ，Ｑの場合、位相アキュミュレータ５１６が発生するサンプル位相Φを選択する。
第５ａ図では、次に、変調ＩＦ信号のＩ，Ｑ成分をデュアル・モード加算ノード５３４において加算し（例えば、加算または減算）、ディジタル・アップコンバータ／変調器（ＤＵＣ）（１２５，１２９）によって出力する。第５ｂ図では、第５ａ図のように変調ＩＦ信号のＩ，Ｑ成分を加算しないが、代わりに、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの入力１１７ａ，１１７ｂまたは１２１ａ，１２１ｂにそれぞれ供給する。
第５ａ図および第５ｂ図におけるＲ，Θ処理では、多機能アップコンバータ／変調器５００ａ，５００ｂは、機能的に同等であり、５００と呼ぶことにする。Ｒ，Θモードにおいて、セレクタ５０６，５０８は、２つの別個の信号Ｒ，Θ信号を選択する。Ｒ，Θ処理の場合、多機能アップコンバータ／変調器５００は、２つのＲ，Θ信号を同時に処理するように動作可能である。第１信号Ｒ，Θ−１は、補間フィルタ５１０において、補間および濾波される。Ｒ，Θの場合、セレクタ５１８は補間Ｒ，Θ−１信号を選択し、スケーラ５２０においてこれをｋτによって調整し、加算器５２２においてωoτに加算する。次に、加算器５２２の出力を位相アキュミュレータ５１６に伝達し、サンプル位相Φを生成し、これをコサイン発生器５１４に入力する。コサイン発生器５１４の出力は、Ｒ，Θ処理モードの多機能アップコンバータ／変調器５００の２つの変調ＩＦ信号出力の一方である。
第２Ｒ，Θ信号Ｒ，Θ−２は、セレクタ５０８によって選択され、補間フィルタ５２６に伝達される。次に、補間Ｒ，Θ−Ｒ信号をスケーラ５３６に伝達し、ここでｋτによって調整する。次に、加算器５３８において調整された信号をωoτと加算する。加算器５３８の出力を位相アキュミュレータ５４０に入力し、出力サンプル位相Φを生成する。出力サンプル位相Φはセレクタ５３２によって選択され、サイン発生器５３０に伝達される。サイン発生器５３０の出力は、Ｒ，Θ処理モードの多機能アップコンバータ／変調器５００の２つの変調ＩＦ信号出力の第２のものである。第５ａ図および第５ｂ図に示すように、ＦＭ変調器として動作する場合、双方の実施例は、変調ＩＦ信号Ｒ／Θ−１，Ｒ／Θ−２５４４，５４６を、スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎの入力１１７ａ，１１７ｂまたは１２１ａ，１２１ｂに供給する。最後に、これまでの検討を基に、第１図に示したＤＵＣの各々には、１つの多機能アップコンバータ／変調器（例えば、ＤＵＣ１２５に一方、そしてＤＵＣ１２９に他方）が必要とされることが、第５ａ図および第５ｂ図から考えられる。
第６図は、本件の出願人に譲渡された、Luz et alの米国特許出願に記載されているような、ディジタル量子化ノイズ低減素子を概略的に示す。尚、この米国特許出願は、本願でも使用可能であることを明示しておく。
具体的に、第６図は、ディジタル量子化ノイズ低減素子１５０のブロック図である。スケーリングおよび切替ネットワーク１００Ｎから得られた出力信号１３５を、Ｎ−ビット〜Ｍビットのディジタル量子化ノイズ低減素子１５０に結合する。ここで、Ｍ＜Ｎである。Ｎ−ビット信号１３５を第１加算器６０２に結合し、Ｎ−ビット・フィードバック信号６１１を減算する。得られた信号６０３を、次に、Ｎ−ビット・ラッチ６０４においてサンプリングし、Ｍ−ビット・ハード量子化器(M-bit hard quantizer)６０６において同時に量子化する。ハード量子化器６０６は、信号６０３のＮ−Ｍ  ＬＳＢを切り捨て、事実上Ｍ−Ｎ  ＬＳＢをゼロの値にセットする。加算器６０８において、ラッチ６０４に収容されている６０３のＮビット・サンプルのＭ桁の最上位ビット（ＭＳＢ）と、ハード量子化器６０６に収容されているＭ−ビット量子化サンプルとの差として、Ｎ−ビット誤差信号６０９を発生する。６０３のＮビット・サンプルのＬＳＢは無変化のまま通過する。フィルタ６１０によって誤差信号６０９を濾波し、Ｎ−ビット・フィードバック信号６１１を形成する。しかしながら、特定の用途に応じて、信号６０３のいずれのＭ−ビットをハード量子化器６０６に保持してもよいことは認められよう。最後に、１２−ビット・ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）６１２を用いて、ハード量子化器の出力信号６１３を、アナログ信号１５５Ａ〜１５５Ｎに変換し、アンテナ１６０Ａ〜１６０Ｎを通じて同報通信する。
量子化ノイズ低減素子の主要機能の１つは、ディジタル−アナログ変換器ＤＡＣ６１２の処理のために、Ｎ−ビット信号をＭ−ビット信号に量子化すること（Ｍ≦Ｎ）であることが認められよう。したがって、開示したディジタル量子化ノイズ低減素子１５０には、多数の代替物が存在する。
第７図を参照すると、ディジタル信号を複数の経路に向ける方法の好適実施例が示されている。具体的には、第７図は、ディジタル信号を複数の経路に送出する方法を表し、この方法は、ステップ７０２において、複数のディジタル信号の発生を含む。ステップ７０４において複数のディジタル信号から第１ディジタル信号を調整することにより、第１調整信号を生成し、次いでステップ７０６においてこの第１調整信号を１つまたは複数の加算器に選択的に送出する。ステップ７０８において、第１調整信号を、複数のディジタル信号からの第２調整信号と加算し、第１加算調整信号を生成する。同様に、ステップ７１０において、第３調整信号を第４調整信号と加算し、第２加算調整信号を生成する。これを、第１加算調整信号と加算して、第３加算調整信号を生成する。ステップ７１２において、第３加算調整信号を、前段の調整およびスイッチング・プロセスからの出力信号と加算し、出力信号を生成する。次に、ステップ７１４において出力信号を調整し、ステップ７１６において量子化ノイズ低減素子に送出することが好ましいが、更に別のスケーリングおよび切替ネットワーク（７１２），または複数の送信アンテナに送出することも可能である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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