(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムにおいて情報信号に周波数チャンネルを割り当てるための方法であって、
複数の情報信号に関する送信電力レベルを確立する工程と、
前記情報信号の相互変調積の周波数を選択的に位置決めするために、確立された前記送信電力レベルに基づいて、より大きい送信電力レベルを有する情報信号が周波数帯の中央付近に位置し、より小さい送信電力レベルを有する情報信号が周波数帯の端付近に位置するように、前記情報信号を送信するための周波数チャンネルを割り当てる工程であって、位置決めされた相互変調積の周波数と一致する周波数の情報信号の各々が、周波数が一致する前記相互変調積からの干渉を克服するのに十分な送信電力レベルを用いて送信される、工程と、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、情報信号に関して確立された送信電力レベルが、該情報信号を送信する送信局と該情報信号を受信する受信局との間の距離に基づいている方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、隣接する周波数チャンネルに亘って送信電力レベルの滑らかな勾配を実現するように、前記情報信号が周波数チャンネルへ割り当てられる方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、より大きい送信電力レベルを有する情報信号により生じる相互変調積の周波数が、より小さい送信電力レベルを有する信号の周波数と一致しないように、情報信号が周波数チャンネルへ割り当てられる方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法であって、１つの周波数帯内でチャンネルへ割り当てられた信号によって発生する相互変調積が、これも同じ周波数帯内でチャンネルへ割り当てられた他の信号の送信と本質的に干渉しないように、情報信号が周波数チャンネルへ割り当てられる方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、１つの周波数帯内でチャンネルへ割り当てられた信号によって発生する相互変調積が、他の周波数帯でチャンネルへ割り当てられた信号の送信と本質的に干渉しないように、情報信号が周波数チャンネルへ割り当てられる方法。
【請求項７】
通信システムにおいて情報信号に周波数チャンネルを割り当てるための方法であって、
少なくとも１つの送信局から少なくとも１つの受信局へ情報信号を送信するために使用すべき信号送信電力レベルを決定する工程と、
前記送信電力レベルを使用して、前記情報信号を利用可能な周波数チャンネルへ割り当てる工程であって、それによって前記情報信号の相互変調積の周波数を選択的に位置決めして、前記相互変調積が前記情報信号の送信と本質的に干渉しないようにし、前記システム中へ情報信号が付加的に導入される時に、より大きい電力の情報信号が周波数帯の中央付近に配置され、またより小さい電力の情報信号が周波数帯の端付近に配置されるように、周波数チャンネルが再割り当てされて、それによって各情報信号が相互変調干渉によって本質的に妨害されることなく送信される、工程と、
を含む方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、前記信号送信電力レベルを使用して前記情報信号を利用可能な周波数チャンネルへ割り当てる前記工程が、
利用可能な周波数チャンネルに関して、前記利用可能な周波数チャンネルに隣接するチャンネル中で情報信号を送信するために使用される隣接送信電力レベルを決定する工程と、
新規の情報信号を、該新規の情報信号に関して決定された信号送信電力レベルに最も類似した隣接送信電力レベルを有する利用可能な周波数チャンネルへ割り当てる工程と、
を含んでいる方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法であって、ここにおいて、前記信号送信電力レベルを使用して前記情報信号を利用可能な周波数チャンネルへ割り当てる前記工程が、
利用可能な周波数チャンネル中に存在する相互変調干渉のレベルを決定する工程と、
新規の情報信号を、該新規の情報信号の送信を本質的に妨害するには不十分な相互変調干渉のレベルを有する利用可能な周波数チャンネルへ割り当てる工程と、
を含んでいる方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法であって、前記情報信号の前記信号送信電力レベルと前記利用可能なチャンネル中の相互変調干渉のレベルとの比が最小の目標値よりも大きくなるように、前記新規の情報信号を利用可能な周波数チャンネルへ割り当てる方法。
【請求項１１】
請求項７記載の方法であって、情報信号が最も適した利用可能な周波数チャンネルへ割り当てられず、そのため、前記最も適した利用可能な周波数チャンネルが別の情報信号のために取っておかれる方法。
【請求項１２】
１つの周波数帯内で複数の搬送波上で変調された複数の信号を送信するための基地局であって、
信号に関する送信電力レベルを確立し、前記送信電力レベルに従って、より大きい送信電力レベルが前記周波数帯内でより中央寄りに配置された搬送波周波数へ割り当てられ、またより小さい基地局送信電力レベルが前記周波数帯の端に向かって配置された搬送波周波数へ割り当てられる前記信号の相互変調積の周波数が選択的に位置決めされるように前記信号を搬送波へ割り当てるチャンネル割り当てプロセッサであって、位置決めされた相互変調積と周波数が一致する各信号が、前記一致する相互変調積からの干渉を克服するのに十分な送信電力レベルを用いて送信されるようになった、チャンネル割り当てプロセッサ、
を含む基地局。
【請求項１３】
通信システムにおいて使用するための移動交換センターであって、前記移動交換センターが送信局と通信しており、
前記送信局から送信されるべき複数の情報信号に関する送信電力レベルを決定するように構成されており、更に、前記決定された送信電力レベルに従って、より大きい送信電力レベルを有する情報信号が周波数帯の中央付近に位置し、より小さい送信電力レベルを有する情報信号が周波数帯の端付近に位置するように、複数の周波数チャンネルに対して前記情報信号を割り当てて、前記情報信号の相互変調積の周波数が選択的に位置決めできるように構成されたチャンネル割り当てプロセッサであって、ここにおいて、位置決めされた相互変調積と周波数が一致する各情報信号が、前記一致する相互変調積からの干渉を克服するのに十分な送信電力レベルを用いて送信されるようになった、チャンネル割り当てプロセッサ、を含む移動交換センター。
【請求項１４】
通信システムにおいて使用するためのチャンネル割り当てプロセッサであって、
送信局から少なくとも１つの受信局へ、複数の周波数チャンネル上を送信される複数の情報信号に関して送信電力レベルを確立するための手段と、
前記確立された送信電力レベルに従って、より大きい送信電力レベルを有する情報信号が周波数帯の中央付近に位置し、より小さい送信電力レベルを有する情報信号が周波数帯の端付近に位置するように、前記情報信号を周波数チャンネルへ割り当てて、前記情報信号の相互変調積の周波数を選択的に位置決めするための手段であって、位置決めされた相互変調積と周波数が一致する各情報信号が、前記相互変調積からの干渉に耐えるのに十分な送信電力レベルを用いて送信される、手段と、
を含むチャンネル割り当てプロセッサ。
【請求項１５】
少なくとも１つの中心送信周波数を含み、送信周波数が連続して配置された１つのバンドにおいて送信周波数を割り当てるための方法であって、
遠隔局へ送信すべき信号に付随するダウンリンク送信電力を順序立てる工程と、
最も大きいダウンリンク送信電力を有する第１信号を、前記連続バンド中の前記少なくとも１つの中心送信周波数へ割り当てる工程と、
２番目に大きいダウンリンク送信電力を有する第２信号を、前記少なくとも１つの中心周波数と本質的に隣接する送信周波数へ割り当てる工程と、
前記少なくとも１つの中心周波数から外側へ向かってダウンリンク送信電力の減少する順に、残りの信号の割り当てを継続する工程と、
を含む方法。
【請求項１６】
請求項１記載の方法であって、前記情報信号の送信によって発生する相互変調積の周波数と該相互変調積を克服するのに十分な送信電力レベルを有する情報信号の周波数とが一致するように、前記情報信号を周波数チャンネルへ割り当てる方法。
【請求項１７】
請求項１記載の方法であって、２つの情報信号の送信によって生ずる相互変調積の周波数と該２つの情報信号の送信電力レベルと類似する送信電力レベルを有する第３の情報信号の周波数とが一致するように、前記情報信号を周波数チャンネルへ割り当てる方法。
【発明の詳細な説明】
背景
本発明は電子通信システムに関するものであって、更に詳細には多重信号が電力レベルを変えて同時に送信されるようになったシステムに関する。
ほとんどの電子通信システムでは、情報信号のグループを同時に増幅して送信することがしばしば必要である。例えば、セルラー無線基地局の送信機は単一の地理的セル中の数多くの活動中の移動局に対して信号を送信するのが普通である。同様に、衛星通信トランスポンダは、多様な関与する遠隔局に向けて非常に多数の情報信号を増幅および送信する。そのようなシステムは周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）方式を採用するのが慣習であり、その方式では、情報信号は割り当てられた周波数帯内の隣接する周波数チャンネルを占有する信号搬送波上で変調されるようになっており、信号送信を妨害する可能性のあるチャンネル間の干渉を回避するように注意を払わなければならない。
そのようなチャンネル間干渉の１つの可能な原因は、相互変調歪みとして知られており、それは２つまたはそれより多くの、異なる周波数の信号が混合される場合に発生する可能性がある。例えば、もし異なる周波数の２つの搬送波が非線形増幅器を用いて増幅されるならば、元の搬送波周波数の整数倍の和および差において、偽の出力が発生する。以下で詳細に説明するように、３次の相互変調歪み積はＦＤＭＡシステムで重大な問題を提供する可能性がある。例えば、２つの比較的強い信号から生ずる３次の相互変調積は、相互変調積の周波数に等しい周波数を有する搬送波上で送信される３次の比較的弱い信号の送信を混乱させるかもしれない。
電力増幅器では、ＤＣからＲＦへの電力変換効率とその増幅器によって生成される相互変調積のレベルとの間のトレードオフがある。従って、ＤＣからＲＦへの良好な電力変換効率とスペクトルの高い純度とは互いに矛盾する要求である。従って、増幅器の選択はセルラー基地局アーキテクチャの設計で重要である。
これまで、いくつかの基地局アーキテクチャが検証されてきた。最も普通には、基地局は周波数選択性コンバイナーを備える単一搬送波電力増幅器（ＳＣＰＡ）を使用する。このアーキテクチャは、付属する周波数コンバイナー中に現れる挿入損失のために、約６−７％の、ＤＣからＲＦへの全体的な電力変換効率を提供する。周波数コンバイナーはまた大きく”静的な”周波数選択性を有しており、それは基地局の設置時に手動で同調を取る必要があろう。
別の１つの一般的なアーキテクチャ選択は、多重搬送波電力増幅器（ＭＣＰＡ）を採用するものである。増幅器内での変調された異なる搬送波周波数を混合する結果として生ずる相互変調積の発生を回避する目的で、ＭＣＰＡは一般に、高度に線形に構築されるのが普通である。従って、周波数コンバイナーは必要とされないものの、この解決策は、約４−６％のＤＣからＲＦへの全体的な電力変換効率を提供するだけである。上述のＳＣＰＡ／周波数コンバイナーという解決策と同等ではあるが、ＭＣＰＡはずっと低い堅牢性および信頼性を有するのが普通である。大電力ＭＣＰＡはまた複雑な技術であって、従って、それは生産段階において拾得することは難しい。
ＭＣＰＡによって導入された相互変調は、従来から次の２つの方法の１つを使用することによって減ぜられてきた。すなわち、フィードフォーワード打ち消し増幅、あるいは非線形部品を用いる線形増幅（ＬＩＮＣ）である。ＬＩＮＣ増幅は全く複雑であり、現時点では低コストで、大量生産される増幅器用としては完全に適していない。
従来のフィードフォーワード打ち消し増幅器のブロック図が図１に示されている。図１では、カプラー１００ａへＲＦ入力信号が供給されて、その入力信号の一部が遅延線１４０および主増幅器１１０へつながれている。主増幅器１１０は、主増幅器１１０中の非線形性によって生成される相互変調積を有する増幅出力を作り出す。増幅された出力信号の一部は結合器（１００ｂ）によって加算器（１５０）へつながれる。遅延線１４０は、入力信号の結合された一部を主増幅器１１０の出力に相対的に遅延させた遅延信号を生成するため、これら２つの信号はほぼ同じ時刻に加算器１５０へ到達する。加算器１５０の出力はエラー信号であって、それは補助増幅器１６０へつながれる。補助増幅器１６０はエラー信号の振幅を調節して、エラー修正信号を生成する。エラー修正信号は、主増幅器１１０によって生成される相互変調積と振幅の点で一致するべきであるが、位相は逆でなければならない。この結果、カプラー１００ｃ中でエラー修正信号が振幅入力信号から差し引かれることによって、相互変調積のベクトル的打ち消しが実行される。出力信号が搬送波周波数から−６０ｄＢよりも大きく下がった相互変調積を有するようにするためには、このベクトル打ち消しは高い精度で行われなければならない。典型的には、このことによって、エラー修正信号は０．５度よりも優れた位相精度と０．１ｄＢよりも優れた振幅精度に保持されることが要求されるが、このことは生産段階では達成困難である。相互変調積を効果的に抑制するためにフィードフォーワード技術を利用することができるが、低い電力効率と、複雑さおよび部品コストに対する高い要求という犠牲を払うことになる。特に、大電力用のＭＣＰＡを生産段階でマスターすることは困難である。
従って、例えば多重搬送波環境において電力増幅器によって導入される非線形性を補償するために、相互変調歪みを減らすその他の技術を提供することが望ましい。
発明の概要
本発明は、強度の異なる複数の通信信号が複数の周波数チャンネル上で変調され、次に送信のために増幅されるようになった通信システムにおいて、相互変調効果を緩和するための方法および装置を提供することによって、上述およびその他のニーズに応える。一例示実施例に従えば、送信すべき各々の通信信号に関して等価的送信電力レベルがまず決定される。例えば、セルラー無線基地局が遠隔ユニットに対して信号を送信するために使用する電力レベルが、基地局と遠隔ユニットとの間の距離に従って調節されよう。一旦、各々の通信信号に関して等価的送信電力レベルが決められると、それらの信号は、隣接する周波数チャンネルに亘って送信電力レベルが滑らかな勾配を持つように、周波数チャンネルへ割り当てられる。
言い替えれば、それらの信号はスペクトルの中で、低電力信号のすぐ隣に大電力信号が位置するようなことにならないように配置される。あるいは、中間には中間電力の信号が存在するように大電力信号から低電力信号へと順序立った遷移が存在する。周波数チャンネルに亘ってそのような電力勾配を保持することにより、２つの大電力信号が相互変調歪みを生み出して、それがすぐ隣の低電力信号と干渉を起こすような可能性は最小化されよう。
一例示実施例では、通信信号は、大電力信号が与えられた周波数帯の中央付近に位置し、他方、低電力信号は周波数帯の端部付近に位置するように割り当てられる。このようにすれば、多重バンドシステムでの周波数帯間の相互変調歪みも最小化できる。
本発明は、信号を電力レベルを変えて送信するようになった多重搬送波通信システムにおける相互変調歪みを最小化するためのコスト効率のよい技術を提供する。本発明の更なる特徴は、以下に図面に示した例示実施例を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
本発明の上で述べた、およびその他の特徴、目的、および利点については、以下の詳細な説明を、図面を参照しながら読むことによって当業者には更に明らかになるであろう。図面においては、
図１は、多重搬送波通信応用における相互変調積を補償するための従来のフィードフォーワード回路を示す。
図２は、多重セル、移動交換センター、多重基地局、および多重移動局を有する従来のセルラー移動通信システムを示す。
図３は、異なる電力レベルで送信される複数の信号が、信号の電力レベルに関わり無く周波数チャンネルへ割り当てられるようになった従来の周波数チャンネル割り当て方式を示す。
図４は、多重搬送波通信システムにおいて一般に使用される増幅および送信方式のブロック図である。
図５は、多重搬送波信号を同時に非線形増幅することの結果生ずる相互変調歪み積を示す。
図６は、多重周波数帯を採用する従来の通信システムで一般に使用される増幅および通信方式のブロック図である。
図７Ａは、多重バンドシステム中の信号が送信電力レベルに関わり無くチャンネルへ割り当てられるようになった従来の周波数チャンネル割り当て方式を示す。
図７Ｂは、多重バンドシステムにおいて、多重搬送波信号を同時に非線形増幅することの結果生ずる相互変調歪み積を示す。
図８は、本発明により教示される、周波数チャンネル割り当て方式の例を示す。
図９は、本発明により教示される、多重バンド周波数チャンネル割り当て方式の例を示す。
詳細な説明
図２は典型的なセルラー移動無線通信システムの１０個のセルＣ１−Ｃ１０を示す。図示のように、各セルＣ１−Ｃ１０に付随して基地局Ｂ１−Ｂ１０がある。これに加えて、１つのセルの内部で、そして１つのセルから別のセルへ移動できる９個の移動局Ｍ１−Ｍ９がある。実際には、セルラー移動無線システムは１０個よりも多いセルを用いて実現され、９個よりもはるかに多い移動局を含むであろう。しかし、本発明の教示するところを説明する目的には図２の簡略化した表現で十分である。
図２には更に、ケーブルまたは固定無線リンクによって１０個の基地局Ｂ１−Ｂ１０へ接続された移動交換センターＭＳＣが示されている。移動交換センターＭＳＣから基地局Ｂ１−Ｂ１０へのすべてのケーブルが示されているわけではないことを注意しておく。移動交換センターＭＳＣはまた、ケーブルまたは固定無線リンク（図示されていない）によって固定交換電話ネットワークまたはその他の同様な固定ネットワークへつながれる。移動交換センターＭＳＣ、基地局Ｂ１−Ｂ１０、および移動局Ｍ１−Ｍ９はすべてコンピュータ制御される。
いくつかのシステムでは、基地局はそれのセル内にあるすべての移動局に対して単一の放送アンテナを使用して情報信号を送信する。通常のＦＤＭＡシステムでは、各信号は送信の前に適当な搬送波信号上で変調される。搬送波信号の周波数は、そのセルラーシステムによって使用するために割り当てられた周波数帯の中で等間隔に配置されている。上で述べたように、複数の変調信号が別々の単一搬送波増幅器、あるいは単一の多重搬送波増幅器を用いて増幅されよう。
もし、各信号に付随する等価的出力送信電力レベルが、基地局と対応する移動局との間の距離に従って調節されれば、信号間の干渉は低減でき、電力節約が実現できる。例えば、遠隔局が地理的に均一に分布していると仮定し、距離の４乗に比例する伝搬減衰則を仮定すると、基地局の送信全電力はそれの公称値の３分の１に低減できる。
従来のシステムでは、移動局はファーストカム・ファーストサービス則に基づいて、１つの搬送波またはチャンネルへ割り当てられる。言い替えれば、１つの遠隔局がサービスを要求する時、移動局と基地局との間の通信には第１の利用可能なチャンネルが割り当てられ、それは多分、システム内の相互チャンネル干渉を減らす意図で、順番に並べられたリストの中から選ばれよう。図３は、そのような割り当て方式から生ずるであろう割り当てパターンの例を示す。図面において、５個の信号Ｓ１−Ｓ５が５個の搬送波周波数Ｆ１−Ｆ５上で変調されるように示されている。これら搬送波周波数Ｆ１−Ｆ５は、特別な基地局によって使用されるために割り当てられた１つの周波数帯の中のチャンネルを表しており、信号Ｓ１−Ｓ５はその基地局から、対応する地理的セル内に位置する５個の遠隔局への通信を表している。
図示のように、信号Ｓ１−Ｓ５は、各々の遠隔局に付随する相対的な送信電力レベルに関わり無く、チャンネルＦ１−Ｆ５へ割り当てられている。そのような送信電力レベルは、例えば、基地局と遠隔局との間の距離に基づいて決められ、図２には信号のスペクトル表示の対応する高さによって示されている。信号強度が無秩序に分布していること、および低電力信号が１つまたは複数の大電力信号にすぐ隣接するチャンネルを占める場合があること（例えば、信号Ｓ２とＳ４との間の信号Ｓ３）を注意しておく。
多重搬送波増幅器へのＲＦ入力信号として使用される時、増幅器に付随する非線形性は相互変調（ＩＭ）積を生じ、それは最悪の場合には、増幅された１つまたは複数の信号を理解しがたいものに変えてしまう。図４および図５に示される例について考察しよう。図４の非線形電力増幅器１００への多重搬送波ＲＦ信号として、図３に示される信号スペクトルが入力されると想定しよう。結果の信号は次に送信アンテナ（図示されていない）へ結合されて、空中を経て送信される。
何らかの修正手段なしであれば、例えば図１に示されるように、増幅器１００に付随する非線形性は図３に示される信号を増幅することに加えてＩＭ積を生成するであろう。例えば、信号Ｓ１およびＳ２の増幅に付随する３次のＩＭ積を考える。これらのＩＭ積は２Ｆ１−Ｆ２および２Ｆ２−Ｆ１の周波数に発生し、図５に点線輪郭で示されている。ここで、ＩＭ積の１つはＦ３を中心としており、その周波数がまた、情報を運ぶ信号Ｓ３の中心周波数でもあることが分かるであろう。信号Ｓ１およびＳ２はそれら自身がそのような大電力レベル（Ｓ３に相対的に）で送信されるので、それらの３次のＩＭ積Ｉ１２およびＩ２１もまた比較的強力である。事実、図５に示される例に関しては、ＩＭ積Ｉ２１は信号Ｓ３よりも強力であることが分かるであろう。このため、情報を運ぶ信号Ｓ３は完全に洗い流されてしまうであろう。
この問題は、多重バンドおよび多重の非線形増幅器が採用される通信システムおよび基地局に関して更に悪化する。図６では、複数の多重搬送波信号１−Ｎがそれぞれ適当な帯域フィルタ（例えば、１１、１２、および１３）を通して、対応する非線形増幅器（例えば、２１、２２、および２３）へ入力される。送信アンテナへつなぐ前に増幅された出力を更に濾過するために、オプションの帯域フィルタ（例えば、３１、３２、および３３）をつなぐこともできる。
図６のシステムに関する入力信号スペクトルの例が図７Ａとして示されている。ここには、３つのバンドＡ、Ｂ、およびＣの各々について５個の、合計で１５個の信号（ＳＡ１−ＳＡ５、ＳＢ１−ＳＢ５、およびＳＣ１−ＳＣ５）が示されている。前の例のように、各バンドにおいて、信号はそれぞれの対応する送信電力と関わり無く周波数チャンネルへ割り当てられている。再び、このことが、周波数帯間の相互変調混乱の付加的効果で、増幅中のＩＭ積の生成につながる。この効果は図７Ｂに示されている。
ここで、信号ＳＡ４およびＳＣ１に影響を与えるものとして、信号ＳＢ１およびＳＢ４に付随する２つの相互変調積ＩＢ１Ｂ４およびＩＢ４Ｂ１が示されている。具体的には、周波数２ＦＢ１−ＦＢ４に発生する３次のＩＭ積は、送信される信号ＳＡ４の電力レベルよりも大きい電力レベルを有するものとして図示されている。他方、ＩＭ積ＩＢ４Ｂ１は信号ＳＣ１に付随するものよりもかなり低い電力レベルを有する。後者の非干渉性の状況は従来技術では偶然的にしか発生しなかったことに注目されたい。しかし、以下で述べるように、本発明を実行すれば、規則的に生じさせることができよう。
図示のように、ＩＭ積は、非線形特性を有する多重搬送波増幅器を使用して情報を送信する場合に重大な問題を提起する。それらのＩＭ積を処理する従来の１つのやり方はフィードフォーワード打ち消しを使用するものである。しかし、この解決策は非効率的で、またすべての設計実施には適用できない。こうして、本発明に従って別の解決策が提案される。
本発明の例示実施例に従えば、搬送波周波数がそれらの必要とされる基地局の送信電力に基づいて移動局へ割り当てられる。すなわち、より大きい基地局送信電力を必要とする移動局は、一緒に増幅される周波数グループの中でより中央寄りに位置する周波数へ割り当てられ、他方、より小さい基地局送信電力しか必要としない移動局はそのグループの中で端部に接近して位置する周波数へ割り当てられよう。この概念は図８および図９に示されている。
図８では、上で図３に関連して説明した信号スペクトルが、基地局送信電力レベルに従って再配置されている。すなわち、最も強い信号Ｓ２が、一緒に増幅されるべきグループの中央にある周波数Ｆ３へ割り当てられている。２番目および３番目に強力な信号、Ｓ１およびＳ４は、次に中央に近い周波数、Ｆ４およびＦ２へそれぞれ割り当てられている。あるいは、Ｓ１を周波数Ｆ２へ割り当て、信号Ｓ４を周波数Ｆ４へ割り当てて、以下で述べる多重バンド状況用の分布を最適化することもできる。最後に、基地局によって送信すべき最も弱い信号、Ｓ３およびＳ５が端の周波数、Ｆ１およびＦ５へそれぞれ割り当てられる。
送信信号をそれらの送信電力に従って順序立てすることによって、最も強力な信号間の相互変調は次に強力な信号の上へ重なり、等々となって、ＩＭ積の相対的な効果が低減化される。更に、最も弱い信号が各バンド内で端周波数に位置しているため、周波数帯間の相互変調積の影響もまた低減化される。本発明に従って順序化された図７Ａの信号スペクトルを示す図９を考察しよう。図８の場合と同じように、図９の各バンド内で、最も強力な信号は最も中央に割り当てられ、他方、最も弱い信号は端周波数に近く割り当てられている。このようにすれば、１つのバンドによって発生する相互変調積が別のバンド内の送信信号を支配する可能性はより少なくなる。
実際には、信号パターンは、呼が発せられ終了することにより連続して変化している。呼が終了することによってアイドルチャンネルが生じ、それは新しい呼に対してサービスを提供するために利用可能となる。本発明に従えば、新しい呼は、新しい呼の電力要求の他に、利用可能なアイドルチャンネルの両側のチャンネルを占有する活動中の呼に対して使用されている電力レベルを考慮することによってアイドルチャンネルへ割り当てられる。
更に詳細には、新しい移動局との通信に必要な電力が、まず呼のセットアップ間に決定される。この期間に、移動局の識別を含み得るメッセージ信号が交換される。基地局にはその移動局によって送信される電力が教えられて、基地局は基地受信機において受信される信号強度を測定する。これに従って、移動局から基地局への経路損失が確立される。周波数依存性の多重経路フェージングのために、移動局から基地局と、基地局から移動局への両チャンネルにおいて常に等しい経路損失を保証する瞬時的な相互関係は存在しないが、それでも平均として経路損失の相互関係を想定することはできよう。このように、移動受信機において目標の信号強度を提供するために必要な平均の基地局送信電力が、移動局から基地局へ受信される平均の信号強度から決定されよう。このように決められた電力要求は次に、同じ基地局の送信電力増幅器によって増幅される他のチャンネルで既に使用されている電力と比較される。
この仕事を実行するチャンネル割り当てプロセッサは、移動交換センターの近く、あるいはそれの一部として配置することができよう。あるいは、それを基地局の送信機および受信機の近く、あるいは同じ場所に配置した基地局コントローラの一部とすることもできよう。チャンネル割り当てプロセッサは更に、アイドルチャンネルに重なってくる活動チャンネル間の相互変調の程度を決定することもでき、各アイドルチャンネルに関する相互変調強度を見積もることもできる。それは次に、新しい呼に関して要求される最小の電力レベルを、各々のアイドルチャンネルを取り囲むチャンネルで既に使用中の電力レベルと比較して、最も少ない電力差の活動チャンネルを隣に有するアイドルチャンネルを選択する。選ばれたアイドルチャンネルは次に、基地局から移動局へチャンネル割り当てメッセージを送ることによってその新しい呼に対して割り当てられる。移動局は次に、その割り当てられたチャンネルへ切り替えて、信号通信を始める。
あるいは、チャンネル割り当てプロセッサは新しい呼に要求される最小電力レベルをアイドルチャンネルの各々において見積もられた相互変調レベルと比較することもできる。プロセッサは、次に、相互変調電力と必要な電力レベルとの比が最小の目標値と一致するように、アイドルチャンネルのうちの１つを割り当てる。プロセッサは、大きな余裕を持って最小の相互変調値に一致するチャンネルの割り当ては回避するであろう。それはそのようなチャンネルはより低い最小電力要求を行う新しい呼のために取っておくべきだからである。もちろん、もし利用可能であれば、より低い電力を要求する新しい呼の出現に対応してより適したチャンネルを割り当てることが有利な場合もあり、そのような出現時には、内部ハンドオフを実行して、前の周波数割り当てを変更して、それを新しい呼に対して割り当てるようにすることができる。内部ハンドオフは、１つの基地局から別の基地局への呼のハンドオフと同じように実行することができる。すなわち、低速または高速のいずれかの付随制御チャンネルを使用して、移動局へハンドオフ制御メッセージを送信することによって実行することができる。
チャンネル割り当てプロセッサは、好適な実施において、試験的な内部ハンドオフに対して相互変調見積を再計算して、新しい呼と、既に走っている呼の両方に対して許容できる相互変調レベルを調節するように再入れ替えする最良のチャンネルを選ぶであろう。上で述べた本発明の一態様に従えば、そのような再入れ替えまたは信号順序立てのための簡単なアルゴリズムは、基地局送信機の電力要求によって呼を単に仕分けること、そして次にその無線スペクトル内のチャンネルを順序立てして、最も大きい電力を要求するものを、同じ電力増幅機によって増幅されるスペクトルバンドの中央に配置し、他方、それから低い電力要求へ徐徐に低下するものはそれに従って増幅バンドの端へ近づけて配置するようにすることを含んでいる。これは図８に示されている。
セルラー技術に詳しい者は、基地局が、基地局サイトの不動産コストを削減するために、３つのセルに関する送信機および受信機を同じサイトに一緒に集めることがしばしば行われていることを理解されよう。３つの隣接するセル間の共通の境界に位置する共通サイトは、取り囲む３セルの各々の中心へ向いた１２０度方向性アンテナを使用することによって３つのセルに対してサービス提供する。これらのセルは、”セクターズ”として知られている。しかし、１つの”セクター”というのは、端ではなく、中心に位置する局によってカバーされる単なる１つのセルを意味する。与えられたセクターに関するアンテナはそのセクター用の少なくとも１つの送信機と、そのセクター用の少なくとも１つの受信機とへつながれる。従って、３つのアンテナおよび付随の送信機が同じサイトに立てられて、３つのセクターズまたは３つのセルに対してサービスを提供する。隣接するセルで使用される周波数は、通常、少なくともＦＤＭＡおよびＴＤＭＡシステムにおいては、例えば、２１グループの周波数が３セクター式基地局７サイトによってサービス提供される３×７セクターズへ割り当てられる２１セル再利用計画のような周波数再利用計画に従って、故意に異なるように選ばれる。各周波数グループは一緒に集まってサブバンドを形成することがあり、図８は、隣接するセル中にある、同じサイトのそれぞれのセクターズで使用される３つのサブバンドを示している。各サブバンド中で、チャンネルは電力に従って割り当てられ、各サブバンドに亘って所望のスペクトル勾配を実現するようになっており、それによってサブバンド間の相互変調を減らすとともに、同じサブバンド内のチャンネル間の相互変調効果も減らすようになっている。
本発明が、本発明のベースとなっている原理を理解することを容易にする目的でここに説明した特定実施例だけに限定されないことは理解されよう。例えば、本発明はセルラー無線通信システムに関連して詳細に説明してきたが、当業者であれば、本発明の教えるところが多重周波数搬送波上で電力レベルを変えて多重信号の送信を行うようになった任意の通信システムに直ちに適用できることを理解されよう。更に、大電力信号を周波数帯の中央に配置して、他方、低電力信号を周波数帯の端に配置することは本発明の一実施例でしか過ぎない。実際、周波数帯あるいはサブバンドの内部あるいは相互間でのＩＭ積干渉を緩和する目的で、送信電力要求に基づいて周波数チャンネルを信号に対して割り当てるようになった任意の順序立て方式がここに意図されている。従って、本発明の範囲は、以上の説明ではなくて、ここに添付される特許請求の範囲によって定義され、請求の範囲の意味と整合するすべての等価物はここに包含されることが意図されている。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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