説明

双方向無線リンクのための端末機器

【課題】本発明は、先験的な4つの周波数帯域を使わずに4つのデータ信号を送信する双方向無線リンクのための端末機器を提供する。
【解決手段】2つの同時送信および受信の双方向無線中継リンクにおいて、送信および受信を行うために使用される周波数帯域は、半分に減り、各端末装置(TA)は、第1のデータ信号(S1)を、第1のアンテナ(AA1)によって第1の使用周波数帯域(BF1)において送信する、第1の送信機(EA1)を有し、その周波数帯域は、第1の受信機(RA1)が、第2のアンテナ(AA2)によって、第2のデータ信号(S2)を受信する周波数帯域と同じであり、第2の受信機(RA2)は、第3のデータ信号(S3)を、第1のアンテナ(AA1)によって、第2の使用周波数帯域(BF2)で受信し、第2の送信機(EA2)は、第4のデータ信号(S4)を、第2のアンテナ(AA2)によって、第2の使用周波数帯域(BF2)で送信する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、双方向無線リンクのための端末機器に関する。
【背景技術】
【0002】
この無線リンクは、主として、2つの反対方向に、数kbit/s〜数百Mbit/sのビットレートの2つのデジタルデータ信号を、数キロメートル〜約100キロメートルの距離に伝送することを目的とする。これらの信号を伝送するための有用な周波数帯域は、約1GHz〜約100GHzである。データ信号は、例えば、多重デジタル電話チャネルまたはデジタルテレビ信号をサポートする。
【0003】
従来の技術においては、各端末機器は、送信および受信のための単一のアンテナを備える。アンテナは、第1の通過帯域を備えるバンドパスフィルタおよびサーキュレータを介して送信機の出力に接続され、サーキュレータおよび第2の通過帯域を有する別のバンドパスフィルタを介して受信機の入力に接続される。送信機は、第1のデータ信号を、中間周波数から、第1の通過帯域に対応する所定の有用な周波数帯域内の、第1の送信搬送周波数に変換する。第2の搬送周波数および第2の通過帯域に対応する第2の有用な周波数帯域を備える第2のデータ信号は、アンテナによって捕捉され、受信機内で、中間周波数に変換される。
【0004】
2つのデータ信号間の干渉を避けるために、搬送周波数は異なり、特に、それぞれ第1のデータ信号および第2のデータ信号のための第1の周波数帯域および第2の周波数帯域は、並置され、保護帯域によって分離される。
【0005】
双方向無線リンクは、一般的に対称である。2つのデータ信号は、一般的に、同一のビットレートを有し、一方の端末機器の送信機は、他方の端末機器の受信機と対になっており、逆もまた同様である。
【0006】
フランス国特許出願番号2 744 308で開示されている別の双方向無線リンクにおいては、各端末機器において、データ信号はそれぞれ、空の周波数帯域により分離される別々の周波数帯域において、2つのアンテナによる交差偏波で送信および受信される。パイロット周波数は、2つの伝送方向に従って、2つの機器における周波数変換のための共通のローカル周波数としての役割を果たす。パイロット周波数は、下り方向において純粋な周波数(pure frequency)として伝送され、上り方向において周波数帯域のための中心変調搬送周波数としての役割を果たす。
【0007】
上記の全ての従来の技術において、双方向無線リンクにより占められる周波数スペクトルは、少なくとも、それぞれの伝送方向のための、2つの周波数帯域の合計に等しい。
【0008】
双方向無線リンクの端末機器における、送信および受信のための、広域の有用な周波数帯域を減らすために、米国特許番号5,691,978は、同時に送信および受信を行う双方向無線リンクのための端末機器を提案しており、各機器は、第1の送信機および第1の受信機を有する。第1の送信機は、第1のデータ信号を第1の搬送周波数で送信し、それは、第1の受信機が第2のデータ信号を受信する周波数と同じである。端末機器は、単一の送信および受信アンテナを有するか、または送信アンテナおよび受信アンテナを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、先験的な4つの周波数帯域を使わずに4つのデータ信号を送信する双方向無線リンクのための端末機器を提供し、有用な帯域幅および端末機器のコストを削減することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
従って、第1の有用な周波数帯域において第1のデータ信号を送信する第1の送信機を有し、その周波数帯域が、第1の受信機が第2のデータ信号を受信する周波数帯域と同じである、同時に送信および受信を行う双方向無線リンクのための端末機器は、
第1のアンテナと、第1のサーキュレータと、通過帯域として第2の有用な周波数帯域を備えるフィルタを介して、第2の有用な周波数帯域において第3のデータ信号を受信する第2の受信機を有し、第1の送信機は、通過帯域として第1の有用な周波数帯域を備えるフィルタと、第1のサーキュレータと、第1のアンテナを介して、第1の有用な周波数帯域において第1のデータ信号を送信し、
通過帯域として第2の有用な周波数帯域を備えるフィルタと、第2のサーキュレータと、第2のアンテナを介して、第2の有用な周波数帯域において第4のデータ信号を送信する第2の送信機とを有し、第1の受信機は、第2のアンテナと、第2のサーキュレータと、通過帯域として第1の有用な周波数帯域を備えるフィルタを介して、第1の有用な周波数帯域において第2のデータ信号を受信する。
【0011】
第1の有用な周波数帯域が第1および第2のデータ信号に共通であり、第2の有用な周波数帯域が第3および第4のデータ信号に共通であるため、リンクのための広域の有用な周波数帯域が、従来の技術に比べ、半分になる。本発明により得られる、周波数帯域についてのこの節約により、所与の有用な周波数帯域において伝送される信号の数が、従来の技術に比べ、2倍になる。
【0012】
本説明において後述されるように、第1の共通の周波数帯域において送信および受信される、第1および第2のデータ信号、ならびに第2の共通の周波数帯域において送信および受信される、第3および第4のデータ信号は、それぞれ別の送信および受信アンテナにより、および応用によっては、端末機器内の第1および第2の受信機の入力に供給される2つの信号キャンセラにより、分離される。
【0013】
本発明の他の特徴および利点は、以下の、本発明の複数の好ましい実施形態の説明を読むことでより明らかになり、この説明は例示に過ぎず、対応する添付図面への言及を伴う。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
図1は、米国特許番号5,691,978で説明されているタイプの、同時送信および受信のための双方向無線リンクを示しており、それぞれの端に端末機器TAおよびTBを有する。
【0015】
各端末機器TA、TBは、主として、送信機EA1、EB1、受信機RA1、RB1、3ポートサーキュレータCA1、CB1、送信−受信アンテナAA1、AB1、および信号キャンセラASA、ASBを有する。
【0016】
送信機EA1、EB1は、例えば、図3に示されるように、送信されるべきデータ信号Seの変調を行う、4つの位相状態を備えた差分変調器MDを有する。送信機EA1、EA2において、信号は中間周波数FIeの近傍で変調され、次に、増幅器AMにおいて増幅され、ミキサMEにおいて、送信周波数f1の近傍で変換され、ミキサには局部発振器回路OSEからの周波数fleのローカル信号が送られる。応用によっては、搬送波f1上のデータ信号は、出力増幅器ASにおいて増幅され、サーキュレータCA1、CB1の入力ポートに送られる前にバンドパスフィルタFEにおいてフィルタリングされ、アンテナAA1、AB1によって送信される。
【0017】
図2に示されるように、送信機EA1、EB1により送信される信号S1は、送信搬送周波数f1を中心とする有用な周波数帯域BF1を占める。例えば、搬送周波数f1は23GHzに等しく、有用な周波数帯域BF1の幅は、28MHzであり、すなわち、128状態のQAM変調に従い、振幅変調および位相変調された155Mbit/sのデータ信号のための有用な周波数帯域は、22.986GHz〜23.014GHzである。
【0018】
図4について、受信機RA1、RB1は、例えばミキサMRを有し、これは、アンテナAA1、AB1を介して受信され、信号キャンセラASA、ASBを介して、応用によって、受信バンドパスフィルタFRを介して、および応用によって、ローノイズの増幅器を介して、サーキュレータCA1、CB1の出力ポートから印加される搬送周波数f1で、データ信号S2の周波数を変換する。ミキサMRは、受信周波数f1を中間周波数FIr=f1±flrに変換し、ここでflrは局部発振器回路OSRにより生成されたローカル信号の周波数である。中間周波数信号FIrは、次に、自動利得制御増幅器ACG、ローパスまたはバンドパスフィルタFPB、および4つの位相状態復調を提供する復調器DEにおいて復調される前または後の誤り訂正子を有するイコライザにより処理され、例えば、ベースバンドデジタル信号Srを発生させる。
【0019】
図2にも示されているように、送信された信号S1のように、アンテナAA1、AB1を介して受信され、信号キャンセラASA、ASBを介して受信機RA1に印加される信号S2は、搬送周波数f1のまわりの周波数帯域BF1に含まれるスペクトルを有する。
【0020】
端末機器TAの中の信号キャンセラASA等の信号キャンセラは、端末機器TAの中の受信機RA1に再注入され、サーキュレータCA1を介して受信された信号S2と混合される、送信された信号S1の一部K1S1を除去する。
【0021】
図5に示されるように、そして従来の技術において知られているように、信号キャンセラASAは、適応デジタルトランスバーサルフィルタFTAおよび減算器を有する。トランスバーサルフィルタFTAは、送信機EA1の出力でサンプリングされる、送信されたデータ信号S1と、送信された信号の一部K1S1を再注入するサーキュレータCA1を介した送信−受信結合路のインパルス応答を表すトランスバーサルフィルタFTAの係数との合成積を発生させる。トランスバーサルフィルタFTAは、サーキュレータCA1の出力ポートと受信機RA1の入力の間に接続される減算器SUAに、注入され、送信される信号の一部K1S1と逆の位相で印加される、合成され、送信される信号の一部K2S1を評価する。
【0022】
係数K1およびK2は、複素係数であり、すなわち、係数K2は、トランスバーサルフィルタFTAの中で、振幅および位相を評価される。係数K2は、自己適応であり、すなわち時間で変化し得るものであり、K1S1−K2S1の合計が常にゼロに収束するようにされる。
【0023】
信号キャンセラASAは、完全にアナログでも、完全にデジタルでもよく、または、信号K1S1を部分的にキャンセルするアナログの部分と、トランスバーサルフィルタFTAの係数を大まかに評価するデジタルの部分、もしくは、受信された信号S2と組み合わされる、注入され、送信される信号の一部K1S1を除去するための補正を精密にするために、より正確に係数を評価するデジタルの部分とを組み合わせてもよい。従って、減算器SUAの出力は、送信された信号の一部K1S1から解放された受信信号S2を送る。トランスバーサルフィルタFTAの出力における係数K2を評価するために、受信された信号S2の送信は、端末機器TBの中で、少しの間、周期的に中断され、信号の一部K1S1が、減算器SUAのプラス入力にのみ印加され、減算器SUAによって生成され、トランスバーサルフィルタFTAに印加される誤差信号を最小にし、ゼロに収束するようにする。
【0024】
図6について説明すると、各端末機器TAa、TBaは、第1の信号S1、S2を送信し、第2の信号S2、S1を受信するための第1の送信機EA1、EB1および第1の受信機RA1、RB1を有し、これら2つの信号は、図2に関連して図6で示される第2の実施形態のように、共通の周波数帯域BF1を備える。端末機器TAa、TBaは更に、第2の送信機EA2、EB2および第2の受信機RA2、RB2を有し、端末機器TAaと端末機器TBaの間の双方向無線リンクが重複するようにする。従って、この重複する双方向無線リンクは、
同時送信および受信の第1の双方向無線リンクを有し、第1の双方向無線リンクにおいて、第1の周波数帯域BF1内にあり、搬送周波数f1を有する第1の変調されたデータ信号S1が、送信機EA1から、方向性アンテナAA1およびAB2を介して、受信機RB1に送信され、第2の周波数帯域BF2内の第3の変調されたデータ信号S3が送信機EB2により送信され、アンテナAB2およびAA1を介して、受信機RA2により受信され、
同時送信および受信の第2の双方向無線リンクを有し、第2の双方向無線リンクにおいて、送信機EA2は、第2の周波数帯域BF2内にあり、搬送周波数f2を有し、方向性アンテナAA2を介して、受信機RB2により受信される、第4の変調されたデータ信号S4を送信し、第1の周波数帯域BF1内の第2の変調されたデータ信号S2が、アンテナAB1を介して、送信機EB1により送信され、アンテナAA2を介して、受信機RA1により受信される。
【0025】
図8に示されるように、2つの有用な周波数帯域BF1およびBF2は、間に約10MHz〜1000MHzの保護帯域を挟んで並置され、それぞれ、2つの信号S1およびS2、S3およびS4を、2つの別のアンテナAA1およびAA2、AB1およびAB2を介して、各端末機器TAa、TBaに同時に送信および受信するために使用される。
【0026】
図7に示されるように、各端末機器TAa、TBaの中のアンテナAA1およびAA2は、2つの信号が送信され、2つの信号が受信される平行な伝搬方向に垂直な面に配置される。
【0027】
アンテナAA1およびAA2、AB1およびAB2は、通信マストPYの上部の、垂直な面に沿った平面に重ね合わされてもよい。代替的に、マストの上部のアンテナAA1およびAA2、AB1およびAB2は、地面から同じ高さのところに、水平に並置される。
【0028】
送信された信号S1、S4の一部K1S1等の一部が、端末機器TAa等の各端末機器の受信機において受信された信号S2、S3の処理を妨害しないように、そしてアンテナが比較的減結合されるように、アンテナAA1とAA2の間の距離dは、これらの信号のそれぞれの周波数f1、f2が高くなるにつれて、小さくなる。1GHzより大きい周波数f1、f2について、距離dは数十センチメートルである。一般には、直径が15cmのアンテナについて、距離dは約60cmであり、すなわち、数波長〜数十波長の範囲である。1GHz未満の周波数について、距離dは、1メートルを超える。全ての場合において、第1のアンテナAA1により横方向に放射され、第2のアンテナAA2により捕捉される干渉信号は、必要な伝送変調および伝送品質に従って、干渉信号に対する有用な信号の割合が充分になるように取り計らわれる。
【0029】
適切な場合には、アンテナAA1およびAA2、AB1およびAB2が互いに近く、および/または高度の方向性があるわけではないとき、各端末機器TAa、TBaは好ましくは、図6に破線で示されている信号キャンセラASA1およびASA2、ASB1およびASB2を有する。信号キャンセラASA1、ASB1は、図5に関して説明されたものと同様であり、アンテナAA1、AB1により送信され、アンテナAA2、AB2により捕捉される信号S1、S2の一部をキャンセルし、信号キャンセラASA2、ASB2は、図5に関して説明されたものと同様であり、アンテナAA1、AB1により送信され、アンテナAA2、AB2により捕捉される信号S4、S3の一部をキャンセルする。
【0030】
各端末機器TAa、TBaでは、従って、図1に示される端末機器の第1の実施形態における送信機−受信機−アンテナの配置と同様の、2つの送信機−受信機−アンテナの配置が見られるが、バンドパスフィルタを追加で備えている。例えば、2つの双方向無線リンクS1−S3およびS4−S2に関連する端末機器TAaの各配置において、送信機EA1、EA2は、バンドパスフィルタFA1、FA4と、3ポートサーキュレータCA1、CA2と、双方向アンテナAA1、AA2を介して、変調されたデータ信号S1、S4を送信し、受信機RA2、RA1は、サーキュレータCA1、CA2、およびバンドパスフィルタFA3、FA2を介して、方向性アンテナAA1、AA2からデータ信号S3、S2を受信する。端末機器TBa内の受信機RB1の入力および送信機EB1の出力にあるバンドパスフィルタFA1およびFA2、ならびにバンドパスフィルタFB1およびFB2は、第1のデータ信号S1および第2のデータ信号S2の第1の周波数帯域BF1と同じ通過帯域を備える。端末機器TBa内の送信機EB2の出力および受信機RB4の入力にあるバンドパスフィルタFA3およびFA4、ならびにバンドパスフィルタFB3およびFB4は、第3のデータ信号S3および第4のデータ信号S4の第2の有用な周波数帯域BF2と同じ通過帯域を備える。端末機器TAa内の2つの送信機−受信機の配置のそれぞれにおいて、2つのバンドパスフィルタFA1およびFA3、FA4およびFA2、ならびにサーキュレータCA1、CA2は、デュプレクサを構成する。
【0031】
従って、送信機EA1、EA2と、受信機RA2、RA1と、アンテナAA1、AA2を備えるデュプレクサFA1−CA1−FA3、FA4−CA2−FA2は、標準規格の端末機器を構成し、4つのデータ信号S1、S2、S3およびS4を伝送するためのスペクトルが、従来の技術における4つの周波数帯域ではなく、2つの周波数帯域BF1およびBF2に減っているにもかかわらず、図8の双方向無線リンクのコストを大幅に削減する。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】信号キャンセラを含む端末機器を備える従来の双方向無線リンクの概略的なブロック図を示したものである。
【図2】図1に示される、端末機器で送信および受信されるデータ信号が同一の周波数帯域を有することを示す図である。
【図3】端末機器内の送信機の概略的なブロック図を示したものである。
【図4】端末機器内の受信機の概略的なブロック図を示したものである。
【図5】図1に示される、端末機器内の送信機と受信機の間に接続される信号キャンセラの概略的なブロック図を示したものである。
【図6】本発明の各端末機器が、異なる周波数帯域で2つの信号を送信し、同じ2つの周波数帯域で他の2つの信号を受信する、双方向無線リンクの概略的なブロック図を示したものである。
【図7】本発明の端末機器のための、垂直面において送信するアンテナと、垂直面において受信するアンテナをサポートする垂直なマストを概略的に示したものである。
【図8】本発明の各端末機器のための異なる2つの周波数帯域を概略的に示したものである。
【符号の説明】
【0033】
AA1、AA2、AB1、AB2 アンテナ
ACG 自動利得制御増幅器
AM 増幅器
AS 出力増幅器
ASA、ASA1、ASA2、ASB、ASB1、ASB2 信号キャンセラ
BF1 第1の有用な周波数帯域
BF2 第2の有用な周波数帯域
CA1 第1のサーキュレータ
CA2 第2のサーキュレータ
CB1 サーキュレータ
DE 復調器
d 距離
EA1、EB1 第1の送信機
EA2、EB2 第2の送信機
FA1、FA2、FA3、FA4、FB1、FB2、FB3、FB4、FE、FPB、FR バンドパスフィルタ
FTA トランスバーサルフィルタ
f1、f2 搬送周波数
fle 局部発振器回路からの周波数
flr 局部発振器回路により生成されたローカル信号の周波数
K1S1、K2S1 信号の一部
MD 差動変調器
ME、MR ミキサ
OSE、OSR 局部発振器回路
PY 通信マスト
RA1、RB1 第1の受信機
RA2、RB2 第2の受信機
S1 第1のデータ信号
S2 第2のデータ信号
S3 第3のデータ信号
S4 第4のデータ信号
SUA 減算器
Se 送信されるべきデータ信号
Sr ベースバンドデジタル信号
TA、TAa、TB、TBa 端末機器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の有用な周波数帯域(BF1)において第1のデータ信号(S1)を送信する第1の送信機(EA1)を有し、該周波数帯域が、第1の受信機(RA1)が第2のデータ信号(S2)を受信する周波数帯域と同じである、同時に送信および受信を行う双方向無線リンクのための端末機器(TAa)において、
第1のアンテナ(AA1)と、第1のサーキュレータ(CA1)と、通過帯域として第2の有用な周波数帯域(BF2)を備えるフィルタ(FA3)を介して、前記第2の有用な周波数帯域(BF2)において第3のデータ信号(S3)を受信する第2の受信機(RA2)を有し、前記第1の送信機(EA1)は、通過帯域として前記第1の有用な周波数帯域(BF1)を備えるフィルタ(FA1)と、前記第1のサーキュレータと、前記第1のアンテナを介して、前記第1の有用な周波数帯域(BF1)において前記第1のデータ信号(S1)を送信し、
通過帯域として前記第2の有用な周波数帯域(BF2)を備えるフィルタ(FA4)と、第2のサーキュレータ(CA2)と、第2のアンテナ(AA2)を介して、前記第2の有用な周波数帯域(BF2)において第4のデータ信号(S4)を送信する第2の送信機(EA2)とを有し、前記第1の受信機(RA1)は、前記第2のアンテナと、前記第2のサーキュレータと、通過帯域として前記第1の有用な周波数帯域(BF1)を備えるフィルタ(FA2)を介して、前記第1の有用な周波数帯域(BF1)において前記第2のデータ信号(S2)を受信する
ことを特徴とする端末機器(TAa)。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate


【公表番号】特表2006−523054(P2006−523054A)
【公表日】平成18年10月5日(2006.10.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−505772(P2006−505772)
【出願日】平成16年3月31日(2004.3.31)
【国際出願番号】PCT/FR2004/000816
【国際公開番号】WO2004/093338
【国際公開日】平成16年10月28日(2004.10.28)
【出願人】(591034154)フランス・テレコム (290)
【Fターム(参考)】