(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
η’は第１値であり、基地局基準周波数のη’倍に比例する基地受信ボー周波数に対する逆方向チャネル信号の高速周波数同期の方法であって、
α’が第２値であり、前記基地局基準周波数のα’倍に比例する基地局送信ボー周波数を有する順方向チャネル信号を基地局（１２）から送信するステップ（１１６）と、
β’が第３値であり、加入者ユニット受信ボー周波数と加入者ユニット送信ボー周波数が、それぞれ加入者ユニット基準周波数に応答し、前記加入者ユニット受信ボー周波数は前記加入者ユニット基準周波数のβ’倍に比例する場合において、β’およびη’に比例しα’に反比例するボー周波数被乗数を加入者ユニット（１４）で計算するステップ（１３２）と、
前記ボー周波数被乗数に応答して前記加入者ユニット送信ボー周波数で発振するボー・クロック信号を生成するステップ（１３４）と、
前記加入者ユニット送信ボー周波数を有する前記逆方向チャネル信号を前記加入者ユニット（１４）から送信するステップ（１３８）と
を含む方法。
【請求項２】
前記基地局受信ボー周波数および前記基地局送信ボー周波数に応答する周波数調整データを伝送するように前記順方向チャネル信号を構成するステップ（１２０）と、
前記計算ステップの前に前記順方向チャネル信号から前記周波数調整データを抽出するステップ（１２８）と
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記順方向チャネル送信ステップ（１１６）で前記順方向チャネル信号を第１所定時間中連続的に送信し、
前記逆方向チャネル送信ステップ（１３８）で前記逆方向チャネル信号を第２所定時間中連続的に送信し、前記第２所定時間が前記第１所定時間より短い
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記加入者ユニット受信ボー周波数を前記基地送信ボー周波数に同期させるステップ（１２２）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記生成ステップ（１３４）が前記加入者ユニット基準周波数に前記ボー周波数被乗数を乗算するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
基地局受信搬送周波数は基地局搬送基準周波数のη倍に比例し、ηは第４値であり、
基地局送信搬送周波数は前記基地局搬送基準周波数のα倍に比例し、αは第５値であり、
前記順方向チャネル信号は前記基地局送信搬送周波数および前記基地局送信ボー周波数を有し、
前記方法は、ηに比例しαに反比例する搬送周波数被乗数を前記加入者ユニット（１４）で計算するステップ（１３２）をさらに含み、
前記方法は、前記搬送周波数被乗数に応答して加入者ユニット送信搬送周波数を生成するステップ（１３４）を含み、
前記逆方向チャネル信号は、前記加入者ユニット送信搬送周波数および前記加入者ユニット送信ボー周波数を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記加入者ユニット送信搬送周波数を発生するステップが、
第１周波数調整範囲にわたって第１周波数ステップで調整可能な第１周波数であって、前記搬送周波数被乗数の第１部分に応答して決定される第１周波数の第１信号を合成するステップと、
前記第１周波数ステップより大きい第２周波数ステップで、前記第１周波数調整範囲より大きい第２周波数調整範囲にわたって調整可能な第２周波数であって、前記第１信号の前記周波数および前記搬送周波数被乗数の第２部分に応答して決定される第２周波数の第２信号を生成するステップと、
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記合成ステップがデジタル構成部品（１４３）で実行され、
前記生成ステップがアナログ構成部品（１４４）で実行される、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基地局（１２）および前記加入者ユニット（１４）が相互に対して実質的に静止している、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記加入者ユニット（１４）が複数の加入者ユニット（１４）の１つであり、
前記複数の加入者ユニット（１４）の各々が、前記計算ステップ（３２）、生成ステップ（１３４）、および送信ステップ（１３８）を実行し、
前記複数の加入者ユニット（１４）の各々で実行される前記計算ステップ（１３２）が、前記複数の加入者ユニット（１４）の各々に対して異なるボー周波数被乗数を計算し、
前記複数の加入者ユニット（１４）の各々で実行される前記生成ステップ（１３４）が、実質的に等しい加入者ユニット送信ボー周波数を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
η’（エータ−プライム）は第１値であり、基地局（１２）が逆方向チャネル信号を、基地局基準周波数のη’倍に比例する基地受信ボー周波数に高速で同期し、かつα’（アルファ−プライム）は第２値であり、前記基地局（１２）が、前記基地局基準周波数のα’倍に比例する基地局送信ボー周波数を有する順チャネル信号を送信する、ＲＦデジタル通信システム（１０）において、
加入者ユニット受信ボー周波数を前記基地局送信ボー周波数に同期させて、前記加入者ユニット受信ボー周波数および加入者ユニット基準周波数の両方に応答する誤差データを生成するように構成された復調器（７８）と、
前記復調器（７８）に結合された制御装置（４２）であって、η’に比例し、α’に反比例し、前記誤差データに応答するボー周波数被乗数を計算するように構成された前記制御装置（４２）と、
前記制御装置（４２）に結合されて前記加入者ユニット基準周波数に前記ボー周波数被乗数を乗算するボー周波数逓倍回路（７４）と、
前記ボー周波数逓倍回路（７４）に結合され、前記加入者ユニット送信ボー周波数を有する前記逆方向チャネル信号を生成するように構成された送信機（３８）と、を含むＲＦデジタル通信加入者ユニット（１４）。
【請求項１２】
前記基地局（１２）は、前記順方向チャネル信号が前記基地局受信ボー周波数および前記基地局送信ボー周波数に応答する周波数調整データを伝送するように構成され、
前記制御装置（４２）は、前記ボー周波数被乗数が前記周波数調整データに応答するように構成された、請求項１１に記載のＲＦデジタル通信加入者ユニット（１４）。
【請求項１３】
前記加入者ユニット受信ボー周波数は前記加入者ユニット基準のβ’（ベータ−プライム）倍に比例し、β’は第３値であり、
前記第３値β’はβc’（ベータ粗プライム）にβf’（ベータ精密プライム）を乗じたものに等しく、βf’は前記誤差値によって特徴付けられる第４値であり、βc’は第５値であり、
前記加入者ユニット（１４）は前記加入者ユニット受信ボー周波数にβc’が乗算される第２周波数逓倍回路（７４）をさらに含み、前記第２周波数逓倍回路（７４）は前記復調器（７８）に結合され、
前記制御装置は前記ボー周波数被乗数がさらにβ’に比例するように構成される、請求項１１に記載のＲＦデジタル通信加入者ユニット（１４）。
【請求項１４】
前記周波数逓倍回路（７４）が前記加入者ユニット送信ボー周波数で振動するボー・クロック信号を生成する、請求項１１に記載のＲＦデジタル通信加入者ユニット（１４）。
【請求項１５】
基地局受信搬送周波数は基地局搬送基準周波数のη倍に比例し、ηは第３値であり、
基地局送信搬送周波数は前記基地局搬送基準周波数のα倍に比例し、αは第４値であり、
前記順方向チャネル信号は前記基地局送信搬送周波数および前記基地局送信ボー周波数を有し、
前記制御装置（４２）はさらに、ηに比例しαに反比例する搬送周波数被乗数を計算するように構成され、
前記加入者ユニット（１４）はさらに、前記制御装置（４２）および前記送信機（３８）に結合されて、前記加入者ユニット基準周波数に前記搬送周波数被乗数を乗算するための第２周波数逓倍回路（６８）を含み、
前記送信機（３８）は、前記逆方向チャネル信号が前記加入者ユニット送信搬送周波数および前記加入者ユニット送信ボー周波数を有するように構成された、
請求項１１に記載のＲＦデジタル通信加入者ユニット（１４）。
【請求項１６】
前記第２周波数逓倍回路（６８）が、
前記搬送周波数被乗数の第１部分に応答して決定される第１周波数であって、第１周波数調整範囲にわたって第１周波数ステップで調整可能な前記第１周波数で、第１信号を合成するように構成されたデジタル周波数シンセサイザ（１４３）と、
前記第１信号の前記周波数および前記搬送周波数被乗数の第２部分に応答して決定される第２周波数であって、前記第１周波数調整範囲より大きい第２周波数調整範囲にわたって、前記第１周波数ステップより大きい第２周波数ステップで調整可能な前記第２周波数で、第２信号を生成するように構成されたアナログ周波数シンセサイザ（１４４）と、
を含む、請求項１５に記載のＲＦデジタル通信加入者ユニット（１４）。
【請求項１７】
η’は第１値であり、基地局基準周波数のη’倍に比例する基地局受信ボー周波数に対する加入者ユニット送信ボー周波数の高速同期の方法であって、
前記基地局受信ボー周波数および基地局送信ボー周波数を基地局基準周波数に応答させるステップであって、前記基地局送信ボー周波数が前記基地局基準周波数のα’倍に比例し、α’が第２値であるステップと、
加入者ユニット受信ボー周波数および前記加入者ユニット送信ボー周波数を加入者ユニット基準周波数に応答させるステップであって、前記加入者ユニット受信ボー周波数が前記加入者ユニット基準周波数のβ’倍に比例し、β’が第３値であるステップと、
前記加入者ユニット受信ボー周波数を前記基地局送信ボー周波数に同期させるステップ（１２２）と、
前記加入者ユニット（１４）でη’およびβ’に比例しα’に反比例するボー乗数を計算するステップ（１３２）と、
前記ボー乗数および前記加入者ユニット基準周波数に応答して前記加入者ユニット送信ボー周波数を生成するステップ（１３４）と、
を含む方法。
【請求項１８】
基地局基準周波数を確定する発振器（４８）と、前記基地局基準周波数のη’（エータ−プライム）倍に比例する基地局受信ボー周波数で逆方向チャネル信号（３２）を受信するように構成された受信機（１６）と、前記基地局基準周波数のα’（アルファ―プライム）倍に比例する基地局送信ボー周波数を有する順方向チャネル信号（３０）を送信するように構成された送信機（１８）とを有する基地局（１２）であって、前記順方向チャネル信号（３０）が前記基地局受信ボー周波数および前記基地局送信ボー周波数に応答する周波数調整データを伝送する前記基地局（１２）と、
前記順方向チャネル信号（３０）から前記周波数調整データを抽出し（１２８）、η’に比例しα’に反比例する第１周波数被乗数を計算し（１３２）、前記第１ボー周波数被乗数に応答して加入者ユニット送信ボー周波数を生成し（１３４）、かつ実質的に前記加入者ユニット送信ボー周波数で前記逆方向チャネル信号（３２）の第１部分を送信する（１３８）ように構成された第１加入者ユニット（１４）と、
前記順方向チャネル信号（３０）から前記周波数調整データを抽出し（１２８）、η’に比例しα’に反比例する第２ボー周波数被乗数を計算し（１３２）、前記第２ボー周波数被乗数に応答して実質的に前記加入者ユニット送信ボー周波数を生成し（１３４）、かつ実質的に前記加入者ユニット送信ボー周波数で前記逆方向チャネル信号（３２）の第２部分を送信する（１３８）ように構成された第２加入者ユニット（１４）と、
を含むＲＦデジタル通信システム（１０）。
【請求項１９】
前記第１加入者ユニット（１４）が、第１加入者ユニット基準周波数で振動する第１発振器（６６）を含み、
前記第２加入者ユニット（１４）が、第２加入者ユニット基準周波数で振動する第２発振器（６６）を含み、前記第２加入者ユニット基準周波数が前記第１加入者ユニット基準周波数とは異なり、
前記第１および第２加入者ユニット基準周波数の間の差を補償するために前記第１および第２被乗数が相互に異なる、
請求項１８に記載のＲＦデジタル通信システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は一般的に、共通基地局またはセル・サイトが複数の加入者ユニットとの双方向通信に従事する通信システムに関する。さらに詳しくは、本発明は、基地局を加入者ユニットから受信した信号に素早く同期させることに関する。
【０００２】
【背景技術】
ローカル・マルチポイント・ディストリビューション・システム（ＬＭＤＳ）、ポイント・ツー・マルチポイント・システム、または時分割多元接続（ＴＤＭＡ）バースト・システムなど多くの無線通信システムで、多数の独立加入者ユニットのデータ送受信局が単一の基地局にアクセスする。加入者ユニットの送信は、利用可能な基地局の時間が何らかのやり方で加入者ユニット間で割り当てられるように、時分割方式で管理される。これらのシステムの性能は、高速同期および変調の機能が実行される効率に大きく依存する。
【０００３】
従来のバースト・モード通信では、加入者ユニットのリターン・チャネルに対する基地局の受信機の周波数同期に問題がある。この問題は、少なくとも部分的に、受信した信号の周波数に関する雑音またはその他の不確実性によって引き起こされる。受信信号の不確実性のため、基地局が受信信号からデータを正常に抽出することができるようになる前に、基地局は同期に過剰な量の時間を費やす。過剰な同期または捕捉時間は、低い動作効率を意味する。バースト・モード通信では、同期時間がバースト毎に繰り返されるので、そのような低い動作効率が悪化する。より多数の短い伝送バーストを有するシステムは、より多数のバーストに同期させるためのオーバヘッド時間のため、より少数の長いバーストを受け入れるシステムより効率が低い。
【０００４】
デジタル通信システムでは、少なくとも２通りの異なる周波数同期が従来、受信機で実行される。搬送波同期とは、一般的に、受信機に配置された帰還路内の電圧制御発振器（ＶＣＯ）を用いて、受信機の発振器の周波数を調整して、ＲＦまたはＩＦのいずれかの形の受信信号の周波数に整合させるプロセスを指す。ビット同期、ビット・タイミングなどとも呼ばれるボー同期（baud synchronization）とは、別の発振器を調整して、受信信号によって伝送されるデータのボーを決定するプロセスを指す。ボー同期は従来、受信機に配置されたフィードバック・ループを用いて実行される。典型的なデジタル通信システムでは、先に搬送同期を達成しなければ、ボー同期は達成できない。両方の種類の同期が達成されて初めて、データは正常に復調される。
【０００５】
これらの２通りの周波数同期の各々において、受信信号の周波数が受信機の内部発振器の初期周波数からの偏位が大きければ大きいほど、同期プロセスは長くかかる。さらに、ＶＣＯなどの可変周波数発振器は位相雑音を導入する。フィードバック・ループが大きい位相および熱損失を示す信号を追跡しようとするときに、狭ループ帯域幅と広ループ帯域幅との間で望ましくない妥協に達する。狭ループ帯域幅は、雑音に誘発される劣化を低下して、最低可能なビット誤り率を達成することができるが、帯域幅が小さくなり追跡が疑わしくなるにつれて、同期時間が長くなる。広ループ帯域幅は大量の位相雑音を正常に追跡し高速で同期することができるが、位相雑音の一部が通過し、ビット誤り率が高くなる。
【０００６】
以上のことから、無線通信システムにおける改善された同期の方法が必要になっていることが理解されるであろう。
【０００７】
【発明の開示】
したがって、通信システムで高速同期を達成するための改善された方法および装置を提供することが、本発明の利点である。
【０００８】
本発明の別の利点は、基地局受信機に対する加入者ユニットの送信信号の高速同期を可能にする。
【０００９】
本発明の別の利点は、加入者ユニットがその搬送波および／またはボー発振器を調整するので、基地局では同期または捕捉がほとんどまたは全く必要なくなることである。
【００１０】
本発明の別の利点は、可変発振器ではなく安定発振器を使用することにより、送信信号中の位相雑音を減少することである。
【００１１】
上記およびその他の利点に従って、本発明は、基地局受信周波数に対する逆方向チャネル信号の高速周波数同期の方法によって、１つの形で実行される。基地局受信周波数は、基地局基準周波数のη（エータ）倍に比例する。ここでηは第１値である。この方法は、基地局から順方向チャネル信号を送信する必要がある。順方向チャネル信号は、基地局基準周波数のα（アルファ）倍に比例する基地局送信周波数を示す。ここでα（アルファ）は第２値である。周波数被乗数（frequency multiplicand）は、加入者ユニットで計算される。この周波数被乗数はηに比例し、αに反比例する。加入者ユニット送信周波数は周波数被乗数に応答して生成され、逆方向チャネル信号が加入者ユニットから送信される。逆方向チャネル信号は加入者ユニット送信周波数を示す。
【００１２】
本発明のより完全な理解は、図面に関連して考察しながら詳細な説明および請求の範囲を参照することによって導き出されるであろう。図面全体を通して、図中の相似の参照番号は、相似の品目を示す。
【００１３】
【発明を実行するための最良の形態】
図１は、通信システム１０のブロック図を示す。システム１０は、以下で基地局１２と呼ぶ少なくとも１つのハブと、以下で加入者ユニット１４と呼ぶ任意の数の顧客構内装置とを含む。加入者ユニット１４は基地局１２から、および相互に、地理的に離れている。好適な実施形態では、基地局１２と加入者ユニット１４は相互に数マイル以内に位置するが、様々な加入者ユニット１４は基地局１２から様々な距離に位置する。好適な実施形態では、基地局１２と加入者ユニット１４は相互に対して実質的に静止しているので、ドップラーは重要な関心事ではない。
【００１４】
基地局１２は受信機１６、送信機１８、周波数発生機２０、および制御装置２２を含む。受信機１６および送信機１８は周波数発生機および制御装置に結合する。同様に、周波数発生機２０は制御装置２２に結合する。データは、基地局１２の出力データ・ポート２４および入力データ・ポート２６を通して公衆交換電気通信網などのデータ網（図示せず）に授受される。制御装置２２の制御下で、データ網入力ポート２６からのデータは送信機１８へ送られ、受信機１６からのデータはデータ網出力ポート２４へ送られる。さらに、制御装置２２は受信機１６および送信機１８と共同して作動して、基地局１２で受信する信号の品質を測定し、通信容量または帯域幅を呼に割り当て、加入者ユニット１４と通信するための変調命令（modulation order）を設定し、呼セットアップ処理を実行する。
【００１５】
基地局１２は、発信信号（outgoing signal）をアンテナ２８から順方向ＲＦチャネル３０で基地局１２から遠ざかる方向に送信する。図１は、製図の便宜上、仮想的な二重アンテナ２８を示しているが、二重アンテナ２８は必須要件ではない。逆方向チャネル３２は、加入者ユニット１４から送信された着信信号（incoming signal）を、基地局１２のアンテナ２８へ伝送する。順方向チャネルおよび逆方向チャネルの用語は、ここでは単に一方の動作を他方の動作から区別するために使用するだけである。加入者ユニット１４が基地局１２へ送信する場合、それを逆方向チャネル動作と理解する。基地局１２が加入者ユニット１４へ送信する場合、それを順方向チャネル動作と呼ぶ。
【００１６】
基地局１２の無線到達距離内に在住する任意の数の加入者ユニット１４が順方向チャネル１３０を共用し、順方向チャネル信号を受信するように意図されたアンテナ３４を有する。各加入者ユニット１４は望ましくは他の加入者ユニット１４と同様に構成されるので、図１は、加入者ユニット１４の１つだけについて、詳細ブロック図を示す。詳しくは、各加入者ユニット１４は、順方向チャネル信号を受信するように構成された受信機３６、送信機３８、周波数発生機４０、および制御装置４２を有する。受信機３６および送信機３８は周波数発生機４０および制御装置４２に結合する。周波数発生機４０もまた制御装置４２に結合する。
【００１７】
以下でさらに詳述する通り、受信機３６は、制御装置４２を通して送信機に結合されるコヒーレンス信号を生成する。これらのコヒーレンス信号は、基地局に向かう逆方向チャネル３２で加入者ユニット１４の様々な一つひとつから送信される逆方向チャネル信号を、順方向チャネル３０で同報通信される順方向チャネル信号に対して一時的にスペクトルでコヒーレントにする。
【００１８】
各加入者ユニット１４について、データは入力データ・ポート３３および出力データ・ポート４６を通過する。制御装置４２の制御下で、データはデータ・ポート４４から送信機３８に送られ、受信機３６からデータ・ポート４６に送られる。さらに、制御装置４２は受信機３６および送信機３８と協働して、順方向チャネル３０で同報通信された発信信号に応答して逆方向チャネル３２で伝送されるメッセージを構成し、加入者ユニット１４で受信される信号の品質を測定し、呼セットアップ処理を実行し、通信セッションに従事する。
【００１９】
好適な実施形態で、システム１０は、割り当てられた広帯域ローカル・マルチポイント・ディストリビューション・システム・スペクトルを使用して、ＲＦ通信を実行する。好適な実施形態では、このスペクトルは最高１ＧＨｚまたはそれ以上の帯域幅を持ち、Ｋa帯域またはその付近に位置する。当業者は、この割り当てられたスペクトルの広帯域性により、短時間で莫大な量のデータの伝送が可能になることを、理解されるであろう。システム１０は、この帯域幅が同時に、実時間ビデオまたはそれ以上の高いデータ・レート用途と、音声などの低データ・レート用途を同時に受容するように構成する。さらに、システム１０は、高および低データ・レートの両方で多くの同時通信セッションまたは呼を効率的に行なうことができるように構成する。Ｋa帯域の使用は、基地局１２と加入者ユニット１４との間の静止関係を利用するものである。
【００２０】
システム１０は、周波数ダイバーシティおよび時間ダイバーシティを使用して、多くの呼を同時に受け入れる。周波数ダイバーシティは、近くの通信が異なる周波数で干渉を生じることなく同時に行われるように使用される。順方向および逆方向チャネル３０および３２が、共通周波数帯域の双方向通信を管理するために著しいオーバヘッド通信を必要とすることなく同時に作動するように、順方向および逆方向チャネル３０および３２の通信が異なる周波数で行われることが望ましい。
【００２１】
時間ダイバーシティはまた、同時（simultaneous）または並行（concurrent）通信間の干渉をも防止する。詳しくは、同一周波数で作動する異なる加入者ユニット１４間で起こる並行通信は、これらの加入者ユニット１４がタイミング・フレーム内で割り当てられた異なる組のタイム・スロットを用いて通信セッションに従事するので、相互に干渉しない。全ての通信はデジタルＲＦ通信であることが望ましい。しかし、異なる通信セッションを設定して、異なる変調命令で作動することもできる。例えば、単位ボー時間当たり１ビット（例えばＢＰＳＫ）、２ビット（例えばＱＰＳＫ）、３ビット（例えば８−ＰＳＫ）、４ビット（例えば１６−ＰＳＫまたは１６−ＱＡＭ）、またはそれ以上のビットをに伝送する並行通信が発生することがある。変調命令およびタイム・スロットの割当は制御装置２２によって制御され、呼毎に、および異なる通信セッションのセグメント間でデータ・レートを変化させる。
【００２２】
図２ないし図７は、基地局１２受信周波数に対する加入者ユニット送信周波数の高速同期を提供する、無線通信システム１０の好適な実施形態を示す。図２は便宜上１つの加入者ユニット１４しか示していないが、上述の通り、任意の数の加入者ユニット１４を基地局１２に関係させることができる。
【００２３】
図２は、基地局１２および加入者ユニット１４のブロック図を示す。実質的に安定した基地局基準周波数を提供するために、周波数発生機に基地局基準発振器４８が含まれる。詳しくは、発振器４８は単一周波数のみで振動し、電圧または温度変動にもかかわらずその単一周波数からのドリフトが最小限であり、かつ位相雑音が最小限である水晶制御発振器として構成することが望ましい。周波数発生機２０はまた、送信搬送周波数逓倍器５０、受信搬送周波数逓倍器５２、送信ボー周波数逓倍器５４、および受信ボー周波数逓倍器５６をも含む。
【００２４】
好適な実施形態で、発振器４８の出力は、周波数逓倍器５０、５２、５４、および５６の各々の第１入力に結合する。しかし、代替実施形態では、ボー周波数逓倍器５４および５６は、発振器４８ではなく、別の安定基準発振器（図示せず９から駆動することもできる。制御装置２２からの第１、第２、第３、および第４制御出力はそれぞれ、周波数逓倍器５０、５２、５４、および５６の各々の第２入力に結合する。
【００２５】
各々の逓倍器５０、５２、５４、および５６は、制御装置２２によって提供される被乗数と基準発振器４８によって提供される基準周波数の積である、安定発振信号を生成するように構成される。被乗数は実質的に一定の値であり、所与の信号伝送の過程で変化しないことが望ましい。安定発振信号は、発振器４８によって提供される基準周波数に対してコヒーレントであるので、非常に低い位相雑音を示す。しかし、被乗数は必ずしも制御装置２２によって提供する必要はなく、代替的に被乗数を実配線（hardwired）することもできる。逓倍器５０、５２、５４、および５６は、それらが基準発振器に対してコヒーレントになるようにそれぞれの安定発振信号を合成するように、必要に応じて構成されることを、当業者は理解されるであろう。したがって、被乗数は、１より大きいか、等しいか、小さいかのいずれかである任意の実数とすることができる。言うまでもなく、逓倍器５０、５２、５４、または５６によって生成される安定発振信号の１つが基準発振器４８の周波数に等しい周波数を持つように、基準発振器４８を構成する場合には、その安定発振信号の周波数逓倍器は省略することができる。
【００２６】
したがって、周波数発生機２０は４つの安定発振信号を生成する。送信搬送周波数逓倍器５０によって生成される信号は、基地局送信周波数を画定する。受信搬送周波数逓倍器５２によって生成される信号は、逆方向チャネル３２の信号の変調を行なうことができる基地局受信周波数を画定する。送信および受信搬送周波数逓倍器５０および５２によって生成される信号の周波数はＲＦ搬送周波数と等しい必要はなく、代替的に、後で周知の技術を用いてＲＦに変換されるＩＦ周波数を表わすことができることを、当業者は理解されるであろう。
【００２７】
送信ボー周波数逓倍器５４によって生成される信号は、基地局１２の送信ボー周波数を画定し、受信ボー周波数逓倍器５６によって生成される信号は、基地局１２の受信ボー周波数を画定する。ボー周波数または単にボーは、単位時間の逆数である。各単位時間中に、システム１０は１単位のデータを伝送する単一位相ポイント（phase point）を伝達し、ここで単位データは、変調命令によって決定される多数のビットまたはシンボルを含む。ＢＰＳＫ変調では単位時間当たり単一のシンボルが伝達され、ＱＰＳＫ変調では単位時間当たり２つのシンボルが伝達され、８−ＰＳＫでは単位時間当たり３つのシンボルが伝達され、１６−ＱＡＭ、３２−ＱＡＭ、および６４−ＱＡＭ変調では、単位時間当たり４つ、５つ、および６つのシンボルが伝達され、等々。
【００２８】
送信および受信ボー周波数が送信および受信搬送周波数よりかなり低いことを、当業者は理解されるであろう。また、周波数発生機２０によって生成される４つの安定発振信号が、送信および受信搬送周波数を相互に相違させ、送信および受信ボー周波数を相互に相違させることをも、当業者は理解されるであろう。しかし、システム１０は必ずしも異なる送信および受信ボー周波数を持つ必要はない。
【００２９】
送信機１８は変調器５８およびアップコンバータ６０を含む。送信搬送波逓倍器５０の出力は、アップコンバータ６０の第１入力に結合する。制御装置２２は、変調器５８に結合して、順方向チャネル３０信号で送信すべきデータを提供する制御バスを有する。このデータは、システム１０を制御するために制御装置２２内で生成するか、または入力データ・ポート２６から得ることができる。変調器５８の出力は、第１入力アップコンバータ６０に結合する。送信搬送周波数発振器５０からの安定発振信号はアップコンバータ６０の第２入力に結合して、順方向チャネル信号の基地局送信周波数を画定する。アップコンバータ６０の出力はアンテナ２８に結合する。言うまでもなく、逓倍器５０およびアップコンバータ６０は、図２のブロック図に示すように単一ステージではなく、代替的に、複数のステージで相互に協働するように構成することができることを、当業者は理解されるであろう。
【００３０】
アップコンバータ６０は、制御装置２２から変調器５８に送られたデータを伝えるＲＦ信号をアンテナ２８に送信する。この信号のデータ部は送信ボー周波数を示し、この信号の搬送波部分は基地局送信周波数を示す。この信号がアンテナ２８から加入者ユニット１４へ放射されるとき、順方向チャネル信号が生成される。
【００３１】
基地局１２の受信機１６は、ダウンコンバータ６２および変調器６４を含む。受信搬送波逓倍器５２の出力はダウンコンバータ６２に結合して、基地局受信周波数を画定する。ダウンコンバータ６２はまた、アンテナ２８からも信号を受信する。図２は基地局１２を別個の送信および受信アンテナ２８を持つものとして示しているが、多くの適用例では単一アンテナで充分であることを、当業者は理解されるであろう。ダウンコンバータ６２の出力は、復調器６４の第１入力に結合する。受信ボー周波数逓倍器５６の出力は復調器６４の第２入力に結合して、受信ボー周波数を画定する。以下で詳述する通り、逆方向チャネル信号は加入者ユニット１４で送信前に構成されて、実質的に基地局受信搬送周波数および基地局受信ボー周波数を示す。
【００３２】
復調器６４の出力は制御装置２２の入力に結合する。基地局受信周波数でダウンコンバータ６２によって受信される逆方向チャネル信号に応答して、復調器は、逆方向チャネル信号によって伝送されたデータを抽出し、このデータを制御装置２２に引き渡す。次いで、このデータはシステムのオーバヘッドのために制御装置２２によって使用されるか、または出力データ・ポート２４を通して先に渡される。
【００３３】
加入者ユニット１４の周波数発生機４０は、基地局１２の周波数発生機２０と同様の構造を有する。したがって、実質的に安定した加入者ユニット基準周波数を提供するために、周波数発生機４０に加入者ユニット発振器６６を含む。発振器６６は、温度または電圧変化に応答する変動が最小限である水晶制御発振器が望ましい。周波数発生機４０はまた、送信搬送周波数逓倍器６８、受信搬送周波数逓倍器７０、送信ボー周波数逓倍器７２、および受信ボー周波数逓倍器７４をも含む。
【００３４】
各々の逓倍器６８、７０、７２、および７４は、制御装置４２によって提供される被乗数と基準発振器６６によって提供される基準周波数との積である、安定発振信号を生成するように構成する。逓倍器６８、７０、７２、および７４は必要に応じて、それぞれの安定発振信号を合成するように構成し、被乗数は、１より大きいか、等しいか、または小さいかのいずれでもよい、任意の実数とすることができる。これらの被乗数は、実質的に定数値であることが望ましい。
【００３５】
したがって、周波数発生機４０は４つの安定発振信号を生成する。送信搬送周波数逓倍器６８によって生成される信号は、加入者ユニット搬送波送信周波数を画定する。受信搬送周波数逓倍器７０によって生成される信号は、加入者ユニット受信搬送周波数の大まかな（coarse）または厳密でない画定を行なう。送信ボー周波数逓倍器７２によって生成される信号は、加入者ユニット１４の送信ボー周波数を画定し、受信ボー周波数逓倍器７４によって生成される信号は、加入者ユニット１４の、以下で標本化周波数Ｆsと呼ぶ、受信ボー周波数の大まかなまたは厳密でない画定を行なう。以下でさらに詳述する通り、受信搬送およびボー周波数の精密または厳密な画定は、加入者ユニット１４が順方向チャネル信号に同期するときに加入者ユニット１４で起こる復調処理中に行われる。
【００３６】
受信機３６内で、ダウンコンバータ７６はアンテナ３４から順方向チャネル信号を受信する。受信搬送周波数逓倍器７０の出力は、ダウンコンバータ７６に結合する。ダウンコンバータ７６の出力は望ましくは近ベースバンド信号（near-baseband signal）を提供して、復調器７８の第１入力に結合し、受信ボー周波数逓倍器７４の出力は復調器７８の第２入力に結合する。この近ベースバンド信号は、順方向チャネル３０の搬送周波数と受信搬送周波数逓倍器７０によって生成される周波数との間の差だけ、ベースバンドから周波数がずれる。言うまでもなく、ダウンコンバータ７６は、近ベースバンド信号を生成する前にまずＩＦ周波数にダウン変換する２段階処理を利用することもできる。
【００３７】
復調器７８は、順方向チャネル３０によって変換されたデジタル・データを抽出して提供し、データおよび制御バスで制御信号を制御装置４２へ提供する。制御信号は上述のコヒーレンス信号を含み、それは加入者ユニット１４の順方向チャネル信号への同期化に応答して決定される。同様に、制御信号は、この制御およびデータ・バスで制御装置４２から復調器７８に提供される。復調器７８については、図４に関連して以下でさらに詳しく述べる。
【００３８】
送信機３８内では、逆方向チャネル３２で送信されるデータが、制御装置４２から復調器８０の第１入力に提供される。このデータは入力データ・ポート４４から制御装置４２内に受け渡されるか、またはシステム１０を制御する目的のために制御装置４２内で生成することができる。加入者ユニット送信ボー周波数は、加入者ユニット送信ボー逓倍器７２の出力からのクロック信号によって確定され、それは復調器８０の第２入力に供給される。復調器８０は単位時間毎に１つの新しい位相ポイントを生成し、ここ単位時間は加入者ユニット送信ボー周波数によって画定される。デジタル通信技術の熟練者は、位相ポイントデータがデジタル直角信号（digital quadrature signal）として構成されることが好ましいことを理解されるであろう。
【００３９】
位相ポイント・データ・ストリームは、デジタル・パルス整形器８２に送られる。好適な実施形態では、パルス整形器８２は、周知の乗根ナイキスト関数（root Nyquist function）など適切なフィルタリング関数を使用して位相ポイント・データを濾波して、逆方向チャネル３２が望ましい狭帯域を示すように、各単位時間の位相ポイントを時間的に拡散する。
【００４０】
パルス整形器８２の出力は、パルス整形された位相ポイント・データを表わすデジタル直角信号を提供し、それはデジタル補間器（ＮＴＲＰ）８４の第１入力に送られる。補間器８４の第２入力は、制御装置４２からの制御信号を受け取る。補間器８４は、パルス整形された位相ポイント・データを、制御装置４２から受け取った制御データを通して確定される量だけ、選択的に遅延させるように構成する。
【００４１】
補間器８４の出力は、アップコンバータ８６の第１入力に供給されるデジタル直角信号を提供する。アップコンバータ８６の第２入力は、加入者ユニット送信搬送周波数逓倍器６８から送信搬送波周波数信号を受け取る。アップコンバータ８６は、補間器８４からのデジタル直角信号をアナログ信号に変換し、これは搬送波信号と混合されてＲＦ逆方向チャネル信号を生成する。言うまでもなく、アップコンバータ８６は、最初にＦＩ周波数に変換し、次いで最終ＲＦ搬送波に変換する、２段階処理を使用することができる。ＲＦ逆方向チャネル信号はアンテナ３４から同報通信される。図２は加入者ユニット１４を、別個の送信および受信アンテナ３４を持つものとして示しているが、多くの適用例では単一アンテナで充分であることを、当業者は理解されるであろう。
【００４２】
基地局１２によって送信される順方向チャネルと、異なる加入者ユニット１４によって送信される逆方向チャネルとの間の例示的タイミング関係を、図３に示す。図２〜図３を参照すると、基地局１２は連続順方向チャネル３０を１群の加入者ユニット１４に送信し、各加入者ユニット１４は、それらの割り当てられたタイムスロット８８に従って、短い逆方向チャネル３２バーストを送信する。１つの加入者ユニット１４がその送信を終了するやいなや、別の加入者ユニット１４が送信を開始することができる。
【００４３】
加入者ユニット発振器６６からの基準周波数信号の厳密な周波数は、異なる加入者ユニット１４の間でかなり異なる。加入者ユニット１４間の周波数のこれらの変化は一般的に、異なる発振器６６によって生じる。加入者ユニット１４では低価格発振器を使用することが望ましい。そのような低価格発振器は、低い精度と周波数ドリフトを示すことがある。それに加えて、温度変化やライフ・サイクル部品劣化から、追加的長期ドリフトが発生することがある。
【００４４】
本発明の好適な実施形態の順方向チャネル３０の特徴は、基地局１２から加入者ユニット１４への連続的な送信を示す。順方向チャネル３０での連続送信は必須事項ではないが、好適な実施形態では、順方向チャネル信号３０の期間は、どの単一逆方向チャネル３２バーストの期間を実質的に超える。
【００４５】
従来の同期技術は、基地局復調器６４（図２）が、逆方向チャネル３２の加入者ユニット送信周波数に「固定（lock on）」するためのオーバヘッド処理時間を必要とする。信号対雑音比が低い場合、または加入者ユニット送信周波数と基地局受信周波数との間に過剰な変動がある場合、同期を達成するために費やされるオーバヘッド時間は、加入者ユニットデータを伝送するために利用できない時間である。基地局受信周波数は、逆方向チャネル３２信号が最初に有意の周波数同期を必要とすることなく復調できる周波数と理解することができる。異なる加入者ユニット１４間で逆方向チャネル３２の不断の頻繁な切替えがあるので、割り当てられたスペクトルを効率的に使用するために、同期時間は最小限に保持することが望ましい。基地局１２は、新しいタイム・スロット８８の開始後できるだけ早く、異なる加入者ユニット１４に同期することが望ましい。
【００４６】
従来の位相同期ループ技術を使用すると、バースト・モード信号特性の固有の性質のために信号特性が不確実すぎて、小さい標本サイズに基づく正確な周波数推定ができないので、基地局復調器６４で高速同期を試みることは実際的ではない。言い換えると、短いバーストは、受信信号の不確実性を解消し次いで有意の量のユーザ・データを伝送するだけの充分な情報を伝送しない。従来のコヒーレントな復調技術は、有用なデータを抽出する前に、受信した信号に望ましくないほど長時間傾聴（listening）することによって得られる、大きい標本サイズを必要とする。特定の差分変調技術は高速同期が可能かもしれないが、所与の受信信号に対して最高３ｄＢの信号対雑音比という不利な条件と引き換えにした場合だけである。
【００４７】
一般的に、システム１０は、基地局１２が様々な加入者ユニット１４から受信する逆方向チャネル３２信号がすでに基地局復調器６４と周波数同期されているように、加入者ユニット１４にその送信周波数を調整させる特定のデータを、加入者ユニット１４に提供する。したがって、基地局１２は、かなり時間のかかる周波数同期タスクを実行する必要がない。
【００４８】
図４は、各加入者ユニット１４内の受信機３６の復調器７８のブロック図を示す。復調器７８は位相比較器９０、数値制御発振器（ＮＣＯ）９４、およびデータ検出器９６を含む。ダウンコンバータ７６の出力は、位相比較器９０の第１入力に結合する。ＮＣＯ９４の出力は位相比較器９０の第２入力に結合する。位相比較器９０の出力は、データ複合器９６の入力およびループ・フィルタ９２の入力に結合する。ループ・フィルタ９２の出力は、前述の通り、復調器７８のコヒーレンス制御信号出力の１つを提供する。ループ・フィルタ９２からの出力はまた、ＮＣＯ９４の入力にも結合する。
【００４９】
位相比較器９０、ループ・フィルタ９２、およびＮＣＯ９４は、デジタル復調器の技術分野の熟練者には周知の回路であって受信信号とのスペクトル・コヒーレンスを達成するのに有用な、位相同期ループ９８を形成する。簡潔のために、ダウンコンバータ７６からは単一の出力が図示されているが、好適な実施形態における位相同期ループ９８は、直角位相（in quadrature）で作動する。以下でさらに詳述する通り、位相同期ループ９８は、復調器７８を順方向チャネル３０の基地局送信周波数に同期させる。その結果得られる、同期後の基地局送信周波数に厳密に等しい加入者ユニット受信周波数は、逓倍器７０（図２）によって画定される大まかな搬送周波数とＮＣＯ９４によって生成される信号の周波数との和である。ＮＣＯ９４によって生成される信号の周波数は、ループ・フィルタ９２から出力される制御信号によって特徴付けられる。この制御信号はここではベータ・ファイン（βf）と呼ばれ、それは、復調器７８から制御装置４２に提供されるコヒーレンス信号の１つとして役立つ。
【００５０】
位相同期ループ９８が順方向チャネル３０の基地局送信周波数に固定されたときに、位相比較器９０によって出力される信号がベースバンド信号である。このベースバンド信号が、データ検出器９６のアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１００で標本化される。逓倍器７４によって提供される標本化周波数Ｆsは、Ａ／Ｄ１００のクロック入力およびＮＣＯ１０２のクロック入力に供給される。この安定周波数は、順方向チャネル３０によって復調される予想ボー・レートよりわずかに大きい（例えば１．１〜１．６倍）ことが望ましい。
【００５１】
Ａ／Ｄ１００の出力は補間器１０４のデータ入力に結合し、補間器１０４の制御入力は、ＮＣＯ１０２の出力によって駆動される。補間器（ＮＴＲＰ）１０４の出力は、決定（ＤＣＳＮ）回路１０６の入力に結合する。決定回路１０６の出力は、順方向チャネル３０で伝送されるデータの硬決定を制御装置４２に提供する。タイミングの誤り検出器１０８の第１および第２入力は、決定回路１０６の入力および出力に結合し、タイミングの誤り検出器１０８の出力はループ・フィルタ１１０の入力に結合する。ループ・フィルタ１１０の出力はＮＣＯ１０２の制御入力に結合し、ＮＣＯ１０２によって生成されるボー・クロック信号の周波数に比例するデータを提供する。
【００５２】
補間器１０４、決定回路１０６、タイミングの誤り検出器１０８、ループ・フィルタ１１０、およびＮＣＯ１０２は一緒に位相同期ループ１１２を形成する。位相同期ループ１１２の全ての構成部品は、デジタル構成部品であることが望ましい。位相同期ループ１１２は、復調器７８を順方向チャネル３０の送信ボー周波数に同期させる。ＮＣＯ１０２からの出力信号は、補間器１０４によって確定される以下でＦIと呼ぶ基地局送信ボー周波数の標本化周波数Ｆsに対する比（すなわちＦI／Ｆs）を表わす。この出力信号は、ループ・フィルタ１１０から出力される制御信号によって特徴付けられる。この制御信号はここではベータ・ファイン・プライム（βf’）と呼ばれ、復調器７８から制御装置４２に提供されるコヒーレンス信号の別の１つとして役立つ。加入者ユニット送信周波数を基地局１２受信周波数に先験的に同期させる際のコヒーレンス信号βfおよびβf’の使用について、以下で図６に関連して説明する。
【００５３】
図５は、加入者ユニット１４からの逆方向チャネル３２と復調器６４（図２）のスペクトル同期を達成するために、基地局１２によって実行されるタスクを示す。送信または受信動作を実行するために、基地局１２は初期タスク１１４を実行する。タスク１１４は、搬送周波数の被乗数として使用するための２つの定数値アルファ（α）およびエータ（η）、およびボー周波数の被乗数として使用するための２つの定数値アルファ・プライム（α’）およびエータ・プライム（η’）を計算する。この説明では、搬送波の被乗数を示すため、ならびにボーおよび搬送波の被乗数を集合的に示すためのプライム標識（’）は省略する。
【００５４】
値αは送信搬送周波数逓倍器５０に適用されて、順方向チャネル３０の送信搬送周波数を画定する。値ηは受信搬送周波数逓倍器５２に適用されて、逆方向チャネル３２信号が最初に有意の周波数同期を必要とすることなく復調できる搬送周波数を画定する。この周波数は、基地局受信搬送周波数と理解することができる。値α’は送信ボー周波数逓倍器５４に適用されて、順方向チャネル３０の送信ボー周波数を画定する。値η’は受信ボー周波数逓倍器５６に適用されて、逆方向チャネル３２信号が最初に有意の周波数同期を必要とすることなく復調できる周波数を画定する。この周波数は、基地局受信ボー周波数と理解することができる。
【００５５】
α、η、α’、およびη’を計算して適用した後、基地局制御装置２２はタスク１１６を実行して、周波数調整定数を、加入者ユニット１４に向けられる他のデータと共に、順方向チャネル３０で伝送する。好適な実施形態における周波数調整定数は、搬送周波数調整のためのαおよびηの両方、およびボー周波数調整のためのα’およびη’の両方で構成される。制御装置２２は、周波数調整定数に加えて、加入者ユニット１４に向けられるデータを含むデジタル・データ・ストリームを送信する。この好適な実施形態はタスク１１６中にα、η、α’およびη’を送信するが、他の実施形態は、搬送周波数調整のためのαおよびηに基づき、かつボー周波数調整のためのα’およびη’に基づく他の周波数定数を送信することができる。そのような他の定数は、αおよびη値の比、またはαおよびη値のその他の関数とすることができる。
【００５６】
逆方向チャネル受信動作中、基地局制御装置２２は受信同期タスク１１８を実行する。各逆方向チャネル・タイム・スロット８８（図４参照）の始めに、復調器６４はすでに逆方向チャネル３２にほとんど周波数同期され、データは失われない。しかし、逆方向チャネル３２は、逆方向チャネル・タイム・スロット８８の始めに必ずしも位相同期されない。ブロック復調または当業者が精通している同様の方式を使用して、データの損失無く復調器６４で位相同期を達成することができる。
【００５７】
図５に楕円で示すように、制御装置２２によって実行される多くのその他のタスクがあることを、当業者は理解されるであろう。そのようなタスクは、本発明の好適な実施形態に関係しない。
【００５８】
図６は、加入者ユニット１４がその送信逆方向チャネル３２を基地局復調器６４に先見的に周波数同期させるために実行する、タスクの流れ図を示す。加入者ユニット制御装置４２の最初のタスク１２０は、受信搬送周波数逓倍器７０（図２）に大まかな搬送周波数定数βcを、受信ボー周波数逓倍器７４（図２）に大まかなボー周波数定数βc’を提供することである。
【００５９】
大まかな搬送波定数βcは、順方向チャネル３０の予想搬送周波数および基準発振器６６の周波数に応答して決定される。加入者ユニット１４は、発振器６６の加入者ユニット基準周波数に定数βcを乗算して使用して、順方向チャネル３０信号を近ベースバンドに変換する。これで加入者ユニット１４は、順方向チャネル３０との極めて大まかな同期化を達成した。加入者ユニット基準周波数にβcを掛けた積と実際に受信する順方向チャネル３０との間の周波数の差をここでは、「オフセット」周波数または「周波数誤差定数」と呼ぶ。
【００６０】
タスク１２２に示すように、復調器７８は、近ベースバンド形式の順方向チャネル３０に同期する。復調器７８が順方向チャネル３０の搬送周波数に固定または同期しているとき、次式：αｆbs＝βｆsrefが成り立つ。ここで、ｆbsは基地局基準周波数であり、ｆsrefは加入者ユニット基準周波数である。言い換えると、αに基地局基準発振器４８の周波数（ｆbs）を掛けた積は、βに加入者ユニット基準発振器６６の周波数（ｆsref）を掛けた積に等しい。復調器７８（図４）の位相同期ループ９８は、単に近ベースバンド順方向信号に固定状態にすることによって、オフセット周波数の値を決定する。ループ・フィルタ９２によって生成される定数値βfはこのオフセットを特徴付け、タスク１２４で制御装置４２に送られる。
【００６１】
同様に、大まかなボー定数βc’は、順方向チャネル３０信号の予想ボー周波数および基準発振器６６の周波数に応答して決定される。加入者ユニット１４は、発振器６６の加入者ユニット基準周波数に定数βc’を掛けた値に等しい標本化速度Ｆsで，順方向チャネル３０を標本化する。上述の通り、この標本化速度は、予想ボー・レートよりわずかに大きいことが望ましい。タスク１２２でさらに示す通り、復調器７８は、過標本化形式の順方向チャネル３０信号に同期する。復調器７８が順方向チャネル３０信号のボー周波数ＦIに固定または同期したときに、次式：α’ｆbs＝β’Ｆsrefが成り立つ。言い換えると、α’に基地局基準発振器４８の周波数（ｆbs）を掛けた積は、β’に加入者ユニット基準発振器６６の周波数（ｆsref）を掛けた積に等しい。復調器７８（図４）の位相同期ループ１１２は値ＦI／Ｆsを決定し、これは、標本化周波数Ｆsを掛けると、復調器７８が同期した基地局送信ボー周波数に等しい。ループ・フィルタ１１０によって生成される定数値βf’はこの比を特徴付け、これもまたタスク１２４で制御装置４２に送られる。
【００６２】
加入者ユニット搬送波βは、βcとβfの和に等しい。すなわちβ＝βc＋βfである。しかし、βfまたはβの瞬時値は、濾波しなければあまりにも誤差を発生しやすい傾向がある。したがって、タスク１２６中に、βfのデジタル・フィルタリングおよび／または統計的平均化が、制御装置４２によって行われる。
【００６３】
同様に、加入者ユニット・ボー定数β’は、βc’とβf’の積に等しい。すなわちβ’＝（βc’）（βf’）である。βc’は定数であるが、βf’は、ループ１１２と順方向チャネル３０との間の位相誤差および周波数誤差の両方を追跡するために、位相同期ループ１１２の動作を通して連続的に調整される。したがって、βf’のデジタル・フィルタリングおよび／または統計的平均化もまた、タスク１２６中に制御装置４２によって行われる。この追加フィルタリングは、周波数定数の安定した表現を生成しながら、βf’の位相定数を除去する。
【００６４】
ひとたび搬送周波数およびボー周波数の同期が行われると、加入者ユニット復調器７８は、基地局１２によって順方向チャネル３０で送信されるデジタル・データ・ストリームからデータを正常に抽出することができる。復調器７８からのデータは、処理のために制御装置４２に送られる。デジタル・データ・ストリームは、加入者ユニット・メッセージおよび上述の周波数調整定数を含むデータのみならず、呼セットアップ・パラメータ、変調命令、タイム・スロット・ブロック割当、およびタイミング・オフセットなどのオーバヘッド・チャネル情報をも含む。
【００６５】
タスク１２８中、周波数調整定数α、η、α’およびη’は復調器７８によって着信デジタル・データ・ストリームから抽出され、順方向チャネル３０によって伝送された他のデータと共に制御装置４２に提示される。次いで制御装置４２は、タスク１３０中に、値βfおよびβcを使用して加入者ユニット受信搬送周波数値βを計算し、βf’およびβc’を使用して受信ボー周波数値β’を計算する。
【００６６】
ひとたび加入者ユニット制御装置４２がαおよびη値を受信して、β値を計算すると、それはタスク１３２を実行し、そこで周波数定数値ガンマ（γ）およびガンマ・プライム（γ’）を計算する。基地局受信搬送周波数に対する加入者ユニット送信搬送周波数の実質的な一致をは確実にするために、γはαに対するβの比にηを掛けた積に等しく、すなわちγ＝βη／αとならなければならない。同様に、基地局受信ボー周波数に対する加入者ユニット送信ボー周波数の実質的な一致を確実にするために、γ’はα’に対するβ’の比にη’を掛けた積に等しく、すなわちγ’＝β’η’／α’とならなければならない。
【００６７】
タスク１３４中に、制御装置４２は逓倍器６８および７２にγおよびγ’をそれぞれ供給して、加入者ユニット基準周波数にγおよびγ’を掛けて、基地局復調器６４がすでに同期されている搬送周波数およびボー周波数が得られるようにする。
【００６８】
タスク１３６中に、制御装置４２はデータを供給し、それを送信機３８は搬送波信号に変調する。搬送波信号は、それが変調されたときに情報を「搬送」する。加入者ユニット搬送波信号は、送信搬送周波数逓倍器６８によって供給される。タスク１３８中に、送信機３８の出力は、アンテナ３４から逆方向チャネル１２として送信される。現在のタイム・スロット８８のデータが基地局１２に送信されると、送信動作１３８は終了する。
【００６９】
タスク１３４に戻ると、加入者ユニット送信搬送周波数を制御する値γは、βおよびηの両方に比例するが、αだけに反比例するので、γは大きい値を示すことがある。一実施形態で、γは数千という値を示すことができる。したがって、送信搬送周波数逓倍器６８は、過剰な量の位相雑音に遭遇することなく、加入者ユニット基準周波数がこの大きい値のγによって正確に乗算できるように実現される。逓倍器６８の１つの望ましい実現を、図７にブロック図で示す。
【００７０】
図７は、デジタル構成部品部分１４０とアナログ構成部品部分１４２に区分化されている逓倍器６８を示す。デジタル部分１４０は、制御装置４２から受け取ったデジタル入力によって制御される周波数を有する複合発振信号をデジタル合成する、全複合（full complex）直接デジタル・シンセサイザ１４３を含む。シンセサイザ１４３およびアナログ構成部品部分１４２に含まれるアナログ・シンセサイザ１４４は各々、発振器６６の基準周波数またはこの基準周波数とコヒーレントな信号によって駆動することができる。
【００７１】
シンセサイザ４３は、相対的に小さい周波数範囲で相対的に小さい周波数ステップ・サイズで作動するように構成することが望ましい。例えば、シンセサイザ１４３は、０〜１ＭＨｚの範囲で１Ｈｚまたはそれ以下のステップで作動するように構成することができる。シンセサイザ１４３の出力は、補間器８４から復調されるデータを追加的に受け取る前複合デジタル逓倍回路１４６に結合する。逓倍器１４６およびシンセサイザ１４３の結果、データはデジタル「中間」周波数にデジタル変調され、それは複合デジタル・データ・ストリームと表現される。
【００７２】
デジタル逓倍器１４６から出力される複合デジタル・データ・ストリームは、逓倍器６８のアナログ構成部品部分１４２に供給される。特に、データ・ストリームはデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）１４８の入力に供給され、そこでそれはアナログＩＦ信号に変換される。アナログＩＦ信号およびアナログ・シンセサイザ１４４からの周波数基準信号１４４は両方とも、アップコンバータ回路８６のアナログ・ミキサ１５０に供給される。
【００７３】
アナログ・シンセサイザ１４４は、デジタル・シンセサイザ１４３に比べて、相対的に大きい周波数範囲で、相対的に大きい周波数ステップ・サイズで作動するように構成することが望ましい。例えば、シンセサイザ１４４は、０〜１ＧＨｚの範囲で０．９ＭＨｚのステップで作動するように構成することができる。シンセサイザ１４４の周波数ステップ・サイズによって決定される精度で示される正確な動作周波数は、制御装置４２によって供給されるデータによって決定される。
【００７４】
したがって、逓倍器６８は２段階のデジタルおよびアナログ合成処理を使用して、発振器６６の加入者ユニット基準周波数にγの値を乗算する。γの最小有効部分は、デジタル・シンセサイザ１４３によって生成される信号の周波数に供給され、それを制御する。その結果は、これらの２つの周波数の和を表わす。シンセサイザ１４３およびそのデジタル実現の小さいステップ・サイズのため、デジタル中間周波数データ・ストリームは実質的に位相雑音を伴わない。アナログ・シンセサイザ１４４によって生成される発振信号は、信号が大きい範囲で変動するがステップ・サイズが大きいので、ほとんど位相雑音を伴わない。大きいステップ・サイズは、アナログ・シンセサイザ１４４がより高い周波数基準信号を使用することを可能にし、これは位相雑音の低下につながる。
【００７５】
要するに、本発明は、通信システムにおける高速周波数同期を達成するための改善された方法および装置を提供する。逆方向チャネルは一時的にスペクトル的に順方向チャネルとコヒーレントになり、オーバヘッド通信を減少する。逆方向チャネルは、基地局復調器がすでに周波数同期されている搬送波およびボー周波数で送信する。
【００７６】
以上、好適な実施形態に関連して本発明を説明した。しかし、本発明の範囲から逸脱することなく、これらの好適な実施形態に変更および変形を施すことができることを、当業者は理解されるであろう。基地局および加入者ユニットで実行されるプロセスは、ここで述べたのとは異なるようにタスクを分類し、順序付けながら、同等の結果を達成できることを、当業者は理解されるであろう。当業者には明白なこれらおよびその他の変更および変形は本発明の範囲内に含まれるものと考える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従って構成した無線通信システムのブロック図である。
【図２】  本発明による無線通信システムに含まれる基地局および加入者ユニットの簡略ブロック図である。
【図３】  図２に示した通信システムにおける双方向通信のタイミング図である。
【図４】  本発明による無線通信システムに含まれる加入者ユニットの復調器部分のブロック図である。
【図５】  基地局受信機の同期を達成するために、図２に示した通信システムによって実行されるタスクの流れ図である。
【図６】  基地局受信周波数に対する加入者ユニット送信周波数の高速同期を達成するために、図２に示した通信システムによって実行されるタスクの流れ図である。
【図７】  本発明の好適な実施形態による加入者ユニットで使用される逓倍回路のブロック図である。
【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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【図６】
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【図７】
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