(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラー無線ネットワークにおける中継器(302)の無線周波数を調整する方法であって、上記中継器(302)は、少なくとも１つの特定の無線周波数においてベースステーション(100)と加入者ターミナル(150)との間の両方向無線接続の無線信号(170)を増幅し、上記中継器(302)は、少なくとも１つのベースステーション(100)により送信された無線信号(170)を監視し、そしてその監視される無線信号(170)に含まれた情報に基づいて特定の無線周波数の信号(170)を増幅するように自動的に同調するという方法において、中継器(302)は、中継しなければならない周波数を有するベースステーションに関して上記中継器(302)に記憶された情報に基づいて、所定のベースステーション(100)を監視し、そこにおいて上記ベースステーション(100)は、そのベースステーション識別コードで識別され、そして上記ベースステーション(100)により送信され中継器(302)により監視される無線信号(170)は、上記ベースステーション識別コードに関する情報及びベースステーション(100)の動作周波数に関する情報を含む放送制御チャンネルを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
上記中継器(302)は、それが増幅する無線信号(170)の無線周波数を変更しない請求項１に記載の方法。
【請求項３】
セルラー無線ネットワークにあって、少なくとも１つの特定の無線周波数においてベースステーション(100)と加入者ターミナル(150)との間の両方向無線接続の無線信号(170)を増幅する中継器(302)であって、少なくとも１つのベースステーション(100)により送信された無線信号(170)を監視するための監視手段(404)と、その監視された無線信号(170)に含まれた情報に基づいて特定の無線周波数の無線信号(170)を増幅するように自動的に同調する調整手段(402)とを備えた中継器において、上記監視手段(404)は、中継しなければならない周波数を有するベースステーションに関して上記中継器(302)に記憶された情報に基づいて、所定のベースステーション(100)を監視するよう準備され、そこにおいて上記ベースステーション(100)は、そのベースステーション識別コードで識別され、そして上記監視手段(404)は、上記ベースステーションによって送信され、上記ベースステーション識別コードに関する情報及び上記ベースステーション(100)の動作周波数に関する情報を含む放送制御チャンネルを有する無線信号(170)を監視するよう準備されることを特徴とする中継器。
【請求項４】
上記監視手段(404)は、加入者ステーション装置(150)と同様である請求項３に記載の中継器。
【請求項５】
上記中継器(302)は、それが増幅する無線信号(170)の無線周波数を変更しない請求項３又は４に記載の中継器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、セルラー無線ネットワークにおける中継器の無線周波数を調整する方法であって、中継器が、少なくとも１つの特定の無線周波数においてベースステーションと加入者ターミナルとの間の両方向無線接続の無線信号を増幅するような方法に係る。
【０００２】
【背景技術】
セルラー無線ネットワークは、ベースステーションのシャドー領域をカバーするために中継器を使用する。シャドー領域は、山々やビルやトンネルを含む困難な地形条件によって生じる。中継器は、ベースステーションと加入者ターミナルとの間の無線接続のクオリティを効果的に改善する。というのは、構造が簡単な中継器は、実際のベースステーションよりも入手し易く且つ運転コストが低いからである。中継器は、ベースステーションに比して、特にテレコミュニケーション接続において著しい節約をもたらす。というのは、ベースステーションとベースステーションコントローラとの間に要求される経費のかかる固定の送信容量を必要としないからである。
【０００３】
中継器は、ベースステーションへの直接無線接続を行うことが困難又は不可能であるような道路トンネル、地下ステーション、駐車場、及び他の同様の地下の場所に最も一般的に使用される。無線信号は、ベースステーションと加入者ターミナルとの間で２つの経路を経て、即ち直接的に及び中継器を経て、伝播するので、屋外地域では中継器の使用がより困難である。これは、受信信号に対して多経路伝播信号成分の形態の干渉を引き起こす。
【０００４】
従って、中継器は、特定の周波数で動作するベースステーションの信号を増幅する。各中継器は、特定のベースステーションにより使用される無線周波数を増幅するように調整しなければならない。非常に多数の中継器を伴う場合には、それらを正しい周波数に調整するのに手間がかかり、エラーが発生し易い。典型的に、ネットワークの管理者は、拡張に関連してネットワークの周波数変更を実行し、容量を増加し、そしてネットワークの同調をとらねばならない。周波数を再割り当てするときには、各ベースステーションのエリア内の中継器も、新たな周波数プランに基づいて無線周波数を使用するように変更されねばならない。というのは、中継器はチャンネル選択性であり、従って、所望の周波数を使用するように構成されねばならないからである。又、所望の周波数に同調する必要のない広帯域中継器も、この分野で知られている。
【０００５】
公知技術では、中継器は、所望の周波数を使用するように手動で調整される。この場合に、保守担当者は、各中継器を巡回して、中継器に使用される周波数を機械的に調整するか、又は中継器のシリアルポートに接続されたコンピュータを経て調整する。別の解決策では、保守担当者は、手動の遠隔制御により周波数を調整する。この場合に、中継器は、例えば、無線モデムにより正しい周波数に関する情報を受け取るように構成される。無線モデムは、例えば、モデムカードが接続された従来型のＧＳＭ電話である。又、中継器は、ショートメッセージサービスにより正しい周波数に関する情報を受信するように構成することもでき、この場合には、ＧＳＭ電話も中継器に接続される。
しかしながら、上記構成体の問題は、余計な作業を含む手作業であり、非常にエラーが発生し易いことである。
【０００６】
【発明の開示】
従って、本発明の目的は、上記の問題を解消する方法及びこの方法を実施する装置を提供することである。これは、冒頭で述べた形式の方法において、中継器が、少なくとも１つのベースステーションにより送信された無線信号を監視し、そしてその監視された無線信号に含まれた情報に基づいて特定の無線周波数の信号を増幅するように自動的に同調することを特徴とする方法により達成される。
【０００７】
更に、本発明は、セルラー無線ネットワークにあって、少なくとも１つの特定の無線周波数においてベースステーションと加入者ターミナルとの間の両方向無線接続の無線信号を増幅する中継器にも係る。
本発明の中継器は、少なくとも１つのベースステーションにより送信された無線信号を監視するための監視手段と、その監視された無線信号に含まれた情報に基づいて特定の無線周波数の無線信号を増幅するように自動的に同調する調整手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。
本発明は、中継器により増幅される周波数を変更するために特殊な手段をとる必要がないという考え方をベースとしている。中継器は、ベースステーションにより通常送信される情報を監視し、そしてその情報に基づいて動作すべき周波数を結論付ける。
本発明の方法及びシステムは、多数の効果を発揮する。保守担当者は、中継器に使用される周波数をセットするために何らかの手段をとる必要がない。これを行うために従来必要とされた作業は、もはや必要とされない。更に、コミッションエラーの危険性が相当に小さくなる。公知の手動遠隔制御に比して、本発明の解決策は、余計なコストを含まない。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明のセルラー無線ネットワークの典型的な構造を示す。図１は、本発明を説明するのに重要なブロックしか示さないが、従来のセルラー無線ネットワークは、ここでは詳細に説明する必要のない他の動作及び構造も含むことが当業者に明らかであろう。この例は、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）を用いたデジタル無線システムを示すが、本発明は、チャンネル選択中継器を用いる全ての形式のセルラー無線ネットワーク、例えば、異なる形式のハイブリッドシステム、及びアナログ無線システムに使用するのにも適している。
【００１０】
セルラー無線ネットワークは、通常、固定のネットワークインフラストラクチャー即ちネットワーク部分と、加入者ターミナル１５０とを備え、加入者ターミナルは、固定配置のものでもよいし、乗物に搭載されるものでもよいし、又はポータブルターミナル装置でもよい。ネットワーク部分は、ベースステーション１００を含む。多数のベースステーション１００が、それらと通信するベースステーションコントローラ１０２によって集中的に制御される。ベースステーション１００はトランシーバ１１４を含む。ベースステーション１００は、通常、１ないし１６個のトランシーバ１１４を含む。例えば、ＴＤＭＡシステムでは、１つのトランシーバ１１４は、１つのＴＤＭＡフレーム、即ち通常は８個のタイムスロットの無線容量を与える。
【００１１】
ベースステーション１００は、トランシーバ１１４の動作を制御する制御ユニット１１８と、マルチプレクサ１１６とを備えている。このマルチプレクサ１１６は、多数のトランシーバ１１４により使用されるトラフィック及び制御チャンネルを１つの送信リンク１６０に指定する。
ベースステーション１００のトランシーバ１１４は、アンテナユニット１１２と通信し、このアンテナユニットは、加入者ターミナル１５０への両方向無線接続１７０を形成する。エアインターフェイスと称される両方向無線接続１７０を経て送信されるべきフレームの構造は、厳密に規定される。
【００１２】
図２は、トランシーバ１１４の構造を詳細に示す。受信器２００は、所望の周波数帯域以外の周波数を阻止するフィルタを含む。次いで、信号は、中間周波に変換されるか又は基本周波数に直接変換され、その後、信号は、アナログ／デジタルコンバータ２０２においてサンプリング及び量子化される。イコライザ２０４は、例えば、多経路伝播により生じる干渉を補償する。復調器２０６は、イコライズされた信号からビット流を取り出し、このビット流は、デマルチプレクサ２０８へ送信される。デマルチプレクサ２０８は、異なるタイムスロットからのビット流を個別の論理チャンネルへとデマルチプレクスする。チャンネルコーデック２１６は、個別の論理的チャンネルのビット流をデコードし、即ちビット流が制御ユニット２１４へ送信されるシグナリング情報より成るかどうか、又はビット流がベースステーションコントローラ１０２のスピーチコーデック１２２へ送信されるスピーチであるかどうかを判断する。又、チャンネルコーデック２１６は、エラー修正も実行する。制御ユニット２１４は、異なるユニットを制御することにより内部の制御タスクを実行する。バースト発生器２２８は、チャンネルコーデック２１６から到来するデータにトレーニングシーケンス及びテールを追加する。マルチプレクサ２２６は、各バーストに特定のタイムスロットを指定する。変調器２２４は、高周波の搬送波に対してデジタル信号を変調する。これは、デジタル／アナログコンバータ２２２により実行しなければならないアナログ動作である。送信器２２０は、帯域巾を狭くするフィルタも含む。更に、送信器２２０は、送信の出力電力も制御する。シンセサイザー２１２は、異なるユニットに必要な周波数を発生する。シンセサイザー２１２に含まれたクロックは、ローカルで制御することもできるし、又はどこかの場所、例えば、ベースステーションコントローラ１０２から集中制御することもできる。シンセサイザー２１２は、例えば、電圧制御発振器により必要な周波数を形成する。
【００１３】
トランシーバの構造は、図２に示すように、高周波部分２３０と、ソフトウェアを含むデジタル信号プロセッサ２３２とに更に分割される。高周波部分２３０は、受信器２００と、アナログ／デジタルコンバータ２０２と、デジタル／アナログコンバータ２２２と、送信器２２０と、シンセサイザー２１２とを備えている。ソフトウェアを含むデジタル信号処理プロセッサ２３２は、イコライザ２０４と、復調器２０６と、デマルチプレクサ２０８と、チャンネルコーデック２１６と、制御ユニット２１４と、バースト発生器２２８と、マルチプレクサ２２６と、変調器２２４とを備えている。
【００１４】
ベースステーションコントローラ１０２は、グループスイッチングフィールド１２０と、トランスコーダ１２２と、制御ユニット１２４とを備えている。グループスイッチングフィールド１２０は、スピーチ及びデータを切り換えそしてシグナリング回路を接続するのに使用される。トランスコーダ１２２は、公衆交換電話ネットワークと無線電話ネットワークとの間に使用される異なるデジタルスピーチコードフォーマットを互いに適合するように変換し、例えば、固定ネットワークの６４ｋビット／ｓフォーマットから別のフォーマット（例えば１３ｋビット／ｓ）へ及びそれとは逆に変換する。制御ユニット１２４は、コール制御、移動管理、統計学的データ収集及びシグナリングを遂行する。
【００１５】
図１の例では、加入者ターミナル１５０から移動サービス交換センター１３２を経て、ＰＳＴＮ（公衆交換電話ネットワーク）１３４に接続された電話１３６へ接続が確立される。
無線電話システムの動作を制御及び監視するＯＭＣ（オペレーション及びメンテナンスセンター）は、移動サービス交換センター１３２と通信する。ＯＭＣ１３２は、通常、特殊なソフトウェアを含む比較的強力なコンピュータである。システムの個々の部分に制御を集中させてもよい。というのは、システムの異なる部分間のデータ送信接続に、制御情報を送信するのに必要な制御チャンネルを設けることができるからである。
【００１６】
更に、ネットワークをインストールしそしてその使用を監視する個人は、例えば、個々のネットワーク要素を管理するために管理ソフトウェア１４０（ＥＭ＝エレメントマネージャー）を含むポータブルコンピュータを使用することができる。図示の例では、装置１４０は、ベースステーション１００の制御ユニット１１８のデータ送信ポートに接続され、そしてベースステーション１００の動作を監視及び制御することができる。これは、例えば、ベースステーションの動作を制御するパラメータの値を検査しそして変更することができる。
【００１７】
図３は、中継器の使用を示す例である。中継器３０２は、ベースステーション１００のカバレージエリア内に配置される。中継器３０２は、地表レベル３０６より上のアンテナ３００を使用し、これは、ベースステーション１００によってアンテナ１１２を経て送信された無線信号１７０Ａを受信する。中継器３０２は、受信した無線信号１７０Ａを増幅し、そして地表レベル３０６より下の駐車場３０８に配置されたアンテナ３０４を経て、駐車場内に位置する加入者ターミナル１５０へ増幅された無線信号１７０Ｂを送信する。中継器３０２は、両方向に動作し、即ち加入者ターミナル１５０から受信された無線信号１７０Ｂも増幅され、そして増幅された無線信号１７０Ａがベースステーション１００へ送信される。中継器３０２及びベースステーション１００は、図３において無線信号１７０Ａ、１７０Ｂに使用される無線周波数を表わすＦ１で示された同じ無線周波数で動作する。
【００１８】
図４は、本発明の中継器３０２の本質的な構造部分を詳細に示す。中継器３０２は、１ないしＮ個のチャンネルユニット４００を有し、各ユニットは、ベースステーション１００の１つのトランシーバ１１４を経て両送信方向に伝播する無線トラフィックを増幅することができる。各チャンネルユニット４００は、２つのアンテナと通信し、第１アンテナ３００は、ベースステーション１００との無線接続１７０Ａに必要とされ、そして第２アンテナは、加入者ターミナル１５０との無線接続１７０Ｂに必要とされる。各チャンネルユニット４００の動作は、制御ユニットにより制御される。図４の太線は、中継器３０２を通る１つの接続の伝播を示す。
【００１９】
図５は、チャンネルユニット４００の構造を詳細に示す。チャンネルユニット４００は、２つの受信−送信岐路を含む。送信及び受信周波数を互いに分離するデュープレックスフィルタ５００Ａは、ベースステーション１００に無線接続１７０Ａを与えるアンテナ３００の後に配置される。図５に示す上部の受信−送信岐路は、受信器５０２Ａと、電力増幅器５０４Ａと、送信器５０６Ａで構成される。その次に設けられたデュープレックスフィルタ５００Ｂは、アンテナ３０４において送信及び受信周波数を互いに分離し、そしてアンテナ３０４は、加入者ターミナルへの無線接続１７０Ｂを与える。下部の受信−送信岐路は、上部の受信岐路と同様に、受信器５０２Ｂと、電力増幅器５０４Ｂと、送信器５０６Ｂとで形成される。従って、図５の例のように構成されたチャンネルユニット４００は、上部の岐路を使用して、ベースステーション１００から受信した信号１７０Ａを受信、増幅及び送信し、そして下部の岐路を使用して、加入者ターミナル１５０から受信した信号１７０に対して対応手順を遂行する。
【００２０】
チャンネルユニット４００の数は、中継器３０２によりカバーされるエリア内の必要なトラフィック容量に基づく。図４には、Ｎ個のチャンネルが示されているが、これより著しく少ないユニットを使用することもでき、低容量のエリアをカバーする場合は、１つ又は２つのチャンネルユニット４００を伴う無線中継器３０２が使用される。
セルラーネットワークの典型的な構造、中継器３０２の典型的な動作状態及び中継器３０２の構造の一例を説明したが、本発明の動作について以下に述べる。既に述べたように、中継器３０２に関連した主たる問題は、ベースステーション１００と同じ周波数を使用するために中継器をいかに構成するかである。これは、特に、ネットワークをコミッショニングする際に問題であると共に、コミッショニングの後に、ネットワークの周波数プランニングを変更するためにネットワークに変更又は拡張を行うたびに問題となる。
【００２１】
図３は、ベースステーション１００がそのトラフィックに対して周波数Ｆ１をいかに使用するか示している。実際には、より多くの周波数が使用されるが、明瞭化のために、１つの周波数のみに説明を限定する。図４を参照すれば、中継器３０２は、少なくとも１つのベースステーションにより送信された無線信号１７０Ａを監視するための監視手段４０４を備えている。中継器３０２により監視される無線信号１７０Ａは、ベースステーション１００の動作周波数に関する情報を含む制御チャンネルを含んでいる。換言すれば、この情報は、中継器３０２の周波数を調整するように意図されたものでなく、加入者ターミナル１５０の動作を制御するための放送として加入者ターミナルへ送信されるセルラー無線ネットワークのシステム情報である。制御チャンネルの１つは、ベースステーション１００の動作周波数に関する情報を含む放送制御チャンネルＢＣＣＨである。例えば、ＧＳＭ９００システムでは、周波数情報が、１２４の周波数に関する情報を１６オクテットで含むセル割り当てテーブルにコードとして送信され、ベースステーション１００による周波数の使用が単一ビットのオン／オフで指示される。
【００２２】
このテーブルは、ベースステーション１００を識別するベースステーション識別コードＢＳＩＣも含む。中継器３０２は、ＢＳＩＣに基づいて正しい周波数を識別する。というのは、周波数を中継すべきところのベースステーション１００に関する情報が中継器３０２にセットされているからである。換言すれば、中継器３０２は、所定のベースステーション１００を監視する。ベースステーション１００のＢＳＩＣが変更された場合には、例えば、手動の遠隔制御により中継器３０２に対して同じ変更を行なわねばならない。別のやり方は、中継器３０２が正しいオペレータの最良受信のベースステーション１００を監視し、そしてその周波数を中継するように同調することである。
【００２３】
従って、図３及び４の例では、中継器３０２は、ベースステーション１００により送信された制御チャンネル信号１７０Ａを受信するための監視手段４０４を使用する。制御チャンネル信号１７０Ａは、次の２つの方法で処理することができる。即ち、それらの信号は監視手段４０４において処理することができるか、又は処理のために調整手段４０２へ送信することができる。処理において、中継器３０２が動作すべき周波数（１つ又は複数）に関する情報が、制御チャンネル信号１７０Ａからデコードされる。図３の例では、制御チャンネル信号１７０Ａは、中継器３０２が周波数Ｆ１で動作しなければならないことを示す。次いで、調整手段４０２は、周波数Ｆ１の信号を中継するように中継器３０２のチャンネルユニット４００を調整する。
【００２４】
実際に、使用中に中継される周波数はもっとあるが、変更された周波数のみがチャンネルユニット４００において変更される。不変に保たれる周波数は、変更する必要がない。
本発明は、監視手段４０４が従来の加入者ターミナル装置１５０と同様であるように実施されるのが好ましい。加入者ターミナル１５０の形式に基づき、監視手段４０４から調整手段４０２へ必要な情報を送信できるように、若干の変更が必要となる。
従来型のＧＳＭ電話は、正しいオペレータの最良受信のベースステーション１００にロックされ、その結果、電話が特定のベースステーション１００にロックされることが望まれる場合には、その動作を若干変更しなければならない。移動電話の製造者は、通常、電話に種々のテストモードを設けており、これにより、所望の特性を容易に実施することができる。
【００２５】
加入者ターミナル１５０の構造は、図２のトランシーバ１１４の構造の説明を利用して説明することができる。加入者ターミナル１５０の要素は、トランシーバ１１４と同様に動作する。更に、加入者ターミナル１５０は、アンテナ１１２と、受信器２００及び送信器２２０と、ユーザインターフェイス部分及びスピーチコーデックとの間にデュープレックスフィルタを備えている。スピーチコーデックは、バス２４０を経てチャンネルコーデック２１６に接続される。しかしながら、スピーチコーデック及びユーザインターフェイス部分は、本発明の監視手段４０４では必要とされない。監視手段４０４は、制御チャンネルを監視するための無線周波数部分２３０と、ソフトウェアを含むデジタル信号プロセッサ２３２とを備え、これは、制御チャンネルに含まれた情報を、受信信号１７０Ａから分離し、おそらくそれをデコードし、そして少なくともそれを調整手段４０２へ送って、情報をデコードできるようにする。
【００２６】
本発明は、調整手段４０２においてソフトウェアで実施されるのが好ましく、従って、本発明は、調整手段４０２に含まれたプロセッサの厳密に規定された区分に比較的簡単な変更を必要とするだけである。又、中継器３０２は、調整手段４０２が各チャンネルユニット４００へ分配されるように実施されてもよく、これにより、本発明の作用は、制御ユニット４００に配置された調整手段４０２にも分配される。
添付図面の例を参照して、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の範囲内で多数の変更がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  セルラー無線ネットワークの構造を示す図である。
【図２】  トランシーバの構造を示す図である。
【図３】  中継器の使用を示す図である。
【図４】  本発明の中継器の構造を示す図である。
【図５】  中継器のチャンネルユニットの構造を示す図である。
【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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