DE19731480A1 - Programmierbares Bandauswahl- und Übertragungsmodul für eine Basisstation eines lokalen Mehrpunktverteildienstes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Basisstationen von lokalen Mehrpunktverteildiensten (LMDS; LMDS = Local Multipoint Distribution Service = lokaler Mehrpunktverteil­ dienst) und insbesondere auf programinierbare Module in Ba­ sisstationen, die spektrale Segmente von Eingangssignalen auswählen und die Frequenz der spektralen Segmente zu be­ stimmten spektralen Positionen in Ausgangssignalen umsetzen.

Ein lokaler Mehrpunktverteildienst (LMDS) liefert einen drahtlosen Zugriff auf die Informationsautobahn. Spektren, die dem Millimeterwellen-Frequenzbereich (mm-Wellen) zuge­ ordnet sind, liefern eine drahtlose Verbindung zwischen Ba­ sisstationen und entfernten Teilnehmern in dem Dienst. Ba­ sisstationen enthalten mehrere Sektoren, welche eine Schnittstelle mit einem Kopfende bilden, das mit der Infor­ mationsautobahn gekoppelt ist. Bei einem Sendemodus empfängt ein Sektor ein gesendetes Mikrowellensignal von dem Kopfende und erzeugt ein Ausgangssignal, das daraufhin nach oben um­ gesetzt wird, um ein gesendetes mm-Wellensignal zu bilden. Bei einem Empfangsmodus empfängt der Sektor ein empfangenes Mikrowellensignal von einem nach unten umgesetzten mm-Wel­ lensignal und erzeugt ein Ausgangssignal, das an das Kopfen­ de angelegt wird. Sowohl bei dem Sende- als auch dem Emp­ fangsmodus filtert der Sektor die Mikrowellensignale, um ein bestimmtes spektrales Segment von mehreren spektralen Seg­ menten oder Frequenzbändern in dem Mikrowellensignal aus zu­ wählen. Der Sektor setzt daraufhin die Frequenz des ausge­ wählten Segments in eine gewünschte spektrale Position in dem Ausgangssignal um. Typischerweise arbeiten der Sende- und Empfangsmodus in jedem der mehreren Sektoren der Basis­ station gleichzeitig.

Das Filtern der Mikrowellensignale, die von dem Sektor emp­ fangen werden, ist unter Verwendung gegenwärtig verfügbarer Filter eine schwierige Aufgabe. Abstimmbare Filter weisen Durchlaßbänder auf, die über dem Frequenzbereich des ange­ legten Mikrowellensignals gewobbelt werden, um sich mit ei­ nem auszuwählenden spektralen Segment des Signals auszurich­ ten. Diese Filter, typischerweise Yttrium-Indium-Granat-Fil­ ter (YIG-Filter) oder Varaktor-abgestimmte Filter, sind zum Auswählen der spektralen Segmente von den Mikrowellensigna­ len, die an einen Sektor angelegt sind, nicht gut geeignet. Die Frequenzantwortcharakteristika, wie z. B. der Amplitu­ denfrequenzgang, die Gruppenlaufzeit und die Abstimmge­ schwindigkeit, werden durch die Abstimmelemente in den Fil­ tern begrenzt und beeinträchtigen das Verhalten der Sektoren in einer LMDS-Basisstation. Geschaltete Mikrowellenfilter können bezüglich der Frequenzantwortcharakteristika und der Umschaltgeschwindigkeit optimiert werden, wobei jedoch diese geschalteten Filter aufwendig sind. Sowohl abstimmbare als auch geschaltete Filter weisen vordefinierte Bandbreiten und Frequenzbetriebsbereiche auf, welche nicht ohne weiteres an die flexiblen Leistungsmerkmale eines LMDS, wie z. B. die Auswahl von spektralen Segmenten mit unterschiedlichen Band­ breiten und das Unterbringen von empfangenen Mikrowellensi­ gnalen mit variablen Frequenzbereichen, anpaßbar sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte und preiswerte Vorrichtung für eine programmier­ bare Auswahl und Umsetzung von spektralen Segmenten in den Sektoren einer LMDS-Basisstation und ein verbessertes Ver­ fahren zum Auswählen und Umsetzen eines spektralen Segments in den Sektoren einer LMDS-Basisstation zu schaffen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein pro­ grammierbares Bandauswahl/Übertragungsmodul für ein LMDS ge­ mäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Auswählen eines vorbestimmten spektralen Segments gemäß Anspruch 10 gelöst.

In jedem Sektor einer LMDS-Basisstation sind programmierbare Sende- und Empfangsbandauswahl/Übertragungsmodule enthalten. Jedes Modul ist programmierbar, um ein bestimmtes spektrales Segment von einem Mikrowellensignal auszuwählen, das an das Modul angelegt ist, und ist ferner programmierbar, um die Frequenz des spektralen Segments in eine bestimmte spektrale Position an dem Ausgang des Sektors umzusetzen. Die Auswahl eines spektralen Segments mit einer von mehreren Bandbreiten und das Unterbringen von Mikrowellensignalen mit variieren­ den Frequenzbereichen werden unter Verwendung der Module oh­ ne weiteres erreicht.

Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung empfängt ein programmierbares Sendeband­ auswahl/Übertragungsmodul (tPST; tPST = transmit programma­ ble band select/transfer module = programmierbares Sende­ bandauswahl/Übertragungsmodul) in einem Sektor ein gesende­ tes ZF-Mikrowellensignal (ZF = Zwischenfrequenz) von einem Kopfende. Das tPST ist programmiert, um ein bestimmtes spek­ trales Segment von diesem ZF-Mikrowellensignal auszufiltern und um die Frequenz des spektralen Segments in eine unabhän­ gig programmierte spektrale Position umzusetzen, um das Aus­ gangssignal des tPST zu bilden. Dieses Ausgangssignal wird daraufhin nach oben umgesetzt, um ein gesendetes mm-Wellen­ signal bereitzustellen, das zu den Teilnehmern gesendet wird. An dem Ausgangssignal des tPST kann ein optionales Pi­ lotsignal angebracht sein.

Gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung empfängt ein programmierbares Empfangs­ bandauswahl/Übertragungsmodul (rPST; rPST = receive program­ mable band select/transfer module = programmierbares Emp­ fangsbandauswahl/Übertragungsmodul) in einem Sektor ein Mi­ krowellensignal von einem nach unten umgesetzten mm-Wellen­ signal. Das rPST ist programmiert, um ein bestimmtes spek­ trales Segment von dem Mikrowellensignal auszufiltern und um die Frequenz des spektralen Segments in eine unabhängig pro­ grammierte spektrale Position umzusetzen, um das Ausgangssi­ gnal des rPST zu bilden. Dieses Ausgangssignal wird mit Aus­ gangssignalen von den rPSTs der anderen Sektoren in der Ba­ sisstation kombiniert, um ein ZF-Empfangsmikrowellensignal zu liefern, das an dem Kopfende angelegt wird.

Die rpST- und tPST-Module wählen jeweils ein spektrales Seg­ ment von einem angelegten Mikrowellensignal aus, indem zu­ erst die Frequenz des Mikrowellensignals verschoben wird, derart, daß das programmierte auszuwählende spektrale Seg­ ment um eine vorbestimmte ZF-Frequenz angeordnet ist. Sobald dasselbe zu der ZF-Frequenz verschoben ist, wird das spek­ trale Segment ausgewählt, indem das frequenzverschobene Mi­ krowellensignal unter Verwendung eines von mehreren Festfre­ quenzfiltern ausgefiltert wird. Diese Filter weisen Fre­ quenzantworten auf, die zum Auswählen von spektralen Segmen­ ten optimiert sind. Jedes der mehreren Filter mit fester Frequenz weist eine unterschiedliche Bandbreite auf, wodurch es ermöglicht wird, daß spektrale Segmente mit verschiedenen Bandbreiten ausgewählt werden, indem zwischen den Mehrfach­ filtern abwechselnd umgeschaltet wird. Das ausgewählte spek­ trale Segment wird daraufhin frequenzmäßig in eine program­ mierte spektrale Position in den Ausgangssignalen der Module umgesetzt. Die Module liefern eine preisgünstige Lösung für eine programmierbare Auswahl und Umsetzung von spektralen Segmenten in Sektoren einer LMDS-Basisstation.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Basisstation eines lokalen Mehrpunktverteil­ dienstes (LMDS) einschließlich der programmierbaren Sende- und Empfangsbandauswahl/Übertragungsmodule, die gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind;

Fig. 2 ein programmierbares Sendebandauswahl/Übertragungs­ modul (tPST), das gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf­ gebaut ist;

Fig. 3 das tPST von Fig. 2, das ein angebrachtes Pilotsignal aufweist; und

Fig. 4 ein programmierbares Empfangsbandauswahl/Übertra­ gungsmodul (rPST), das gemäß einem zweiten bevor­ zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung aufgebaut ist.

Fig. 1 zeigt eine Basisstation 10 eines lokalen Mehrpunkt­ verteildienstes (LMDS), die ein programmierbares Sendeband­ auswahl/Übertragungsmodul (tPST) 30 und ein programmierbares Empfangsbandauswahl/Übertragungsmodul (rPST) 40 aufweist, die gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorlie­ genden Erfindung aufgebaut sind. Die Basisstation weist ein Basismodul 5, das typischerweise in Innenräumen oder auf der Erde angeordnet ist, und sektorisierte Antennenmodule 20a, 20d auf, die typischerweise an einer Mastspitze oder auf ei­ nem Dach eines Gebäudes angeordnet sind. Jedes der sektori­ sierten Antennenmodule 20a, 20d (es sind zwei gezeigt) ent­ spricht jeweils einem der mehreren Sektoren 15a-15d in dem Basismodul 5. Die sektorisierten Antennenmodule 20a, 20d liefern die drahtlose Verbindung zwischen den Teilnehmern (nicht gezeigt) und dem Basismodul 5. Die Funktionselemente eines der Sektoren 15a sind dargestellt. Typischerweise weist jeder der Sektoren 15a-15d identische Funktionsele­ mente auf. Das Basismodul ist wiederum über eine Schnitt­ stelle 12 mit dem Übertragungsmedium der Informationsauto­ bahn an einem Kopfende (nicht gezeigt) verbunden.

Den Signalen, die Sendeantennen 21a, 21d und Empfangsanten­ nen 22a, 22d mit den Teilnehmern verbinden, sind in dem mm-Wellen-Frequenzbereich getrennte Spektren zugeordnet. Bei diesem Beispiel belegen gesendete mm-Wellensignale 23a, 23d (die Spektren sind gezeigt), die die Basisstation 10 mit den Teilnehmern verbinden, in einem flußabwärtigen Weg 77 den Frequenzbereich von 27,5 bis 28,35 GMz. Empfangene mm-Wel­ lensignale 24a, 24d (die Spektren sind gezeigt) verbinden die Teilnehmer mit dem Basismodul 5 in einem flußaufwärtigen Weg 72 und belegen den Frequenzbereich von 31 bis 31,3 GHz.

In dem flußabwärtigen Weg 77 wird das gesendete mm-Wellensi­ gnal 23a von einem flußabwärtigen Mikrowellensignal 7 (das Spektrum ist gezeigt) in dem Frequenzbereich von 2,0 bis 2,85 GHz erzeugt, das von einem Ausgang 9 des tPST 30 in ei­ nem entsprechenden Sektor 15a in dem Basismodul 5 bereitge­ stellt wird. Das flußabwärtige Mikrowellensignal 7 ist an einen Aufwärtsumsetzer 26a in dem sektorisierten Antennenmo­ dul 20a angelegt. Der Aufwärtsumsetzer 26a erzeugt aus dem flußabwärtigen Mikrowellensignal 7 das gesendete mm-Wellen­ signal 23a, das an die Sendeantenne 21a angelegt ist, die dem Sektor 15a entspricht. Das flußabwärtige Mikrowellensi­ gnal 7, das von dem tpST 30 bereitgestellt wird, wird durch Verarbeiten eines gesendeten ZF-Mikrowellensignals 6 er­ zeugt, das an einem Eingang 8 des tPST 30 mittels der Schnittstelle 12 von dem Übertragungsmedium der Informati­ onsautobahn bereitgestellt wird. Das Übertragungsmedium ist bei diesem Beispiel eine optische Faser, wobei die Schnitt­ stelle 12 ein opto-elektrischer Umsetzer (O/E-Umsetzer) ist, der ein moduliertes optisches Signal TxZF in das gesendete ZF-Mikrowellensignal 6 umwandelt, das an einen Eingang 8 des tPST 30 angelegt ist.

In dem flußaufwärtigen Weg 72 trifft das empfangene mm-Wel­ lensignal 24a auf eine Empfangsantenne 22a und ist an einem Abwärtsumsetzer 28a angelegt, welcher aus dem empfangenen mm-Wellensignal 24a ein flußaufwärtiges Mikrowellensignal 12 (das Spektrum ist gezeigt) in dem Frequenzbereich von 0,70 bis 1,0 GHz erzeugt. Der Abwärtsumsetzer 28a ist in dem sek­ torisierten Antennenmodul 20a angeordnet und mit der Emp­ fangsantenne 22a gekoppelt. Das flußaufwärtige Mikrowellen­ signal 12 ist an einen Eingang 13 eines rPST 40 in dem Sek­ tor 15a angelegt, der der Empfangsantenne 22a entspricht. Das rPST 40 verarbeitet das flußaufwärtige Mikrowellensignal 12, um an dem Ausgang 14 des rPST 40 ein empfangenes ZF-Mi­ krowellensignal 16 zu erzeugen, das an die Schnittstelle 12 angelegt ist. Die Schnittstelle kombiniert daraufhin das empfangene ZF-Mikrowellensignal 16 mit den empfangenen ZF-Mikrowellensignalen von den anderen Sektoren 15b-15d in dem Basismodul 5 und wandelt das kombinierte Signal in ein moduliertes optisches Signal RxZF um, das an das Übertra­ gungsmedium weitergegeben wird.

Fig. 2 zeigt ein programmierbares Sendebandauswahl/Übertra­ gungsmodul 30 (tPST), das gemäß dem ersten bevorzugten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Das gesendete ZF-Mikrowellensignal 6 (das Spektrum ist ge­ zeigt) wird von der Schnittstelle 12 (nicht gezeigt) an ei­ nen Eingang 8 des tPST 30 angelegt. Bei diesem Beispiel weist das gesendete ZF-Mikrowellensignal 6 eine Bandbreite von 850 MHz (2,0-2,85 GHz) auf, die der Bandbreite von 850 MHz des gesendeten Mikrowellensignals 23a (27,5-28,35 GHz) entspricht, und kann 21 optische Trägerbänder (OC1; OC = op­ tical carrier = optischer Träger) enthalten, die jeweils 40 MHz breit sind. Typischerweise werden nur wenige der 21 OC1-Bänder an jede Basisstation 10 übertragen, während der Rest der Bänder für eine Übertragung durch andere Basissta­ tionen in dem LMDS bestimmt ist. Ein tPST 30 in einem Sektor 15a einer Basisstation 10 kann beispielsweise lediglich ein OC1-Band übertragen. Das tPST 30 in einem Sektor 15a wählt das spezielle OC1-Band 33 von dem angelegten ZF-Sendemikro­ wellensignal 6 aus und setzt daraufhin die Frequenz des OC1-Bands 33 in eine bestimmte spektrale Position 31 in dem flußabwärtigen Mikrowellensignal 7 (das Spektrum ist ge­ zeigt) an dem Ausgang 9 des tPST um. Die relative spektrale Position des ausgewählten OC1-Bands 31 in dem flußabwärtigen Mikrowellensignal 7, das von dem tPST 30 bereitgestellt wird, wird beibehalten, nachdem das flußabwärtige Mikrowel­ lensignal 7 nach oben umgesetzt ist, um das gesendete mm-Wellensignal 23a zu erzeugen.

Um das flußabwärtige Mikrowellensignal 7 zu erzeugen, wählt das tPST 30 ein spektrales Segment von dem ZF-Sendemikrowel­ lensignal 6 aus. Die spektrale Position des spektralen Seg­ ments oder OC1-Bands 33, das ausgewählt werden soll, ist um eine Frequenz FEIN angeordnet. Ein erstes Lokaloszillatorsi­ gnal LO1 ist an das L-Tor des Eingangsmischers 35 angelegt. Das Signal LO1 wird von einem Eingangslokaloszillator 36 er­ zeugt, der über ein Steuertor t1 frequenzmäßig programmiert wird, um eine Ausgangsfrequenz Ft_LO1 zu erzeugen, die um ei­ ne vorbestimmte ZF-Frequenz F_ZF von der Eingangsfrequenz F_EIN versetzt ist. Falls beispielsweise die Eingangsfrequenz F_EIN, um welche das spektrale Segment angeordnet ist, 2,3 GHz beträgt und die vorbestimmte ZF-Frequenz F_ZF 1,2 GHz be­ trägt, dann wird der Eingangslokaloszillator 36 zu einer Os­ zillatorfrequenz Ft_LO1 = F_EIN + F_ZF = 3,5 GHz abgestimmt. An einem I-Tor des Eingangsmischers 35 wird das spektrale Seg­ ment 33, welches um die Eingangsfrequenz F_EIN angeordnet ist, frequenzmäßig nach unten zu der vorbestimmten ZF-Fre­ quenz F_ZF verschoben, welche bei diesem Beispiel 1,2 GHz be­ trägt. Folglich wird das spektrale Segment 33 um die vorbe­ stimmte ZF-Frequenz F_ZF angeordnet. Das verschobene ZF-Mi­ krowellensignal wird dann an eines der mehreren Bandauswahl­ filter 39a, 39b, 39c angelegt, welche über ein Steuertor t4 ausgewählt werden, welches Umschalter S1a, S1b betätigt. Bei diesem Beispiel werden jeweils ein, zwei oder drei OC1-Bän­ der von den Bandauswahlfiltern 39b, 39a, 39d durchgelassen. Die Wahl der Bandbreiten gestattet eine Auswahl von 40, 80 oder 120 MHz breiten spektralen Segmenten, die dem einem, den zwei oder drei OC1-Bändern entsprechen. Da die Filterung bei dieser festen vorbestimmten ZF-Frequenz F_ZF stattfindet, können die Filter 39a, 39b, 39c bezüglich der Selektivität, der Gruppenlaufzeit und des Amplitudenfrequenzgangs opti­ miert werden. Das frequenzverschobene spektrale Segment 34, das mittels eines der Filter 39a, 39b, 39c ausgewählt wird, wird daraufhin an ein I-Tor eines Ausgangsmischers 37 ange­ legt. Ein zweites Lokaloszillatorsignal LO2 wird von einem Ausgangslokaloszillator 38 erzeugt, der über ein Steuertor t3 frequenzmäßig programmiert ist, um eine Oszillatorfre­ quenz Ft_LO2 zu erzeugen. Das Lokaloszillatorsignal LO2 ist an das L-Tor des Ausgangsmischers 37 angelegt. An einem R-Tor des Ausgangsmischers 37 wird das verschobene spektrale Segment 34 in eine bestimmte spektrale Position in dem Sen­ demikrowellensignal 7 an dem Ausgang 9 des tPST umgesetzt. Das spektrale Segment 33 des angelegten gesendeten ZF-Mikro­ wellensignals 6, das ursprünglich um die Eingangsfrequenz F_EIN angeordnet ist, wird zu einer spektralen Position F_AUS in dem flußabwärtigen Mikrowellensignal 7 an dem Ausgang des tPST 30 übertragen. Um das spektrale Segment 33 von einer Position F_EIN zu einer spektralen Position F_AUS umzusetzen, sind die Frequenzen des Eingangslokaloszillators 36 und des Ausgangslokaloszillators 38 gemäß der folgenden Gleichung programmiert:

F_AUS = F_EIN + (Ft_LO2-Ft_LO1).

Bei diesem Beispiel ist der Frequenzbereich (2,0-2,85 GHz) des ZF-Sendemikrowellensignals 6 an dem Eingang 8 bezüglich des Frequenzbereichs des flußabwärtigen Mikrowellensignals 7 an dem Ausgang 9 gleich. Folglich können identische, jedoch unabhängig programmierbare Eingangs- und Ausgangslokaloszil­ latoren 36, 38 verwendet werden, um die Signale LO1 und LO2 zu erzeugen. Die Oszillatoren 36, 38 weisen einen Betriebs­ frequenzbereich von 3,2-4,05 GHz und eine Schrittweite von 1,25 MHz auf. Um das Phasenrauschen zu minimieren, das durch die Frequenzverschiebung und Umsetzung der spektralen Seg­ mente 33 und 34 hinzugefügt wird, wird ein Referenzsignal mit einem niedrigen Phasenrauschen an einen Referenzeingang REF für eine Phasensynchronisation des Eingangslokaloszilla­ tors 36 und des Ausgangslokaloszillators 38 angelegt.

Fig. 3 zeigt das tPST 30 von Fig. 2, das ein optional ange­ brachtes Pilotsignal 32 (das Spektrum ist gezeigt) aufweist. Eine Verschiebung des auszuwählenden spektralen Segments 33 von der Frequenz F_EIN zu der vorbestimmten ZF-Frequenz F_ZF (bei diesem Beispiel 1,2 GHz) ermöglicht es, daß das Pilot­ signal 32 oder ein zusätzlicher Dienstkanal an der Bandkante des ausgewählten spektralen Segments 34 an dem ausgewählten spektralen Segment 34 angebracht wird. Das Hinzufügen des Pilotsignals 32 oder des Dienstkanals ist optional, falls jedoch das/derselbe aufgenommen ist, werden diese zusätzli­ chen Signale einfach an einen Piloteingang P angelegt und mit dem spektralen Segment 34 an dem I-Tor des Ausgangsmi­ schers 37 zusammengefaßt. Wenn das Pilotsignal 32 oder der Dienstkanal und das ausgewählte spektrale Segment 34 unter Verwendung des Mischers 37 frequenzmäßig umgesetzt werden, wird der Frequenzversatz zwischen dem angebrachten Pilotsignal 32 oder Dienstkanal und dem spektralen Segment 34 bei der vorbestimmten ZF-Frequenz F_ZF in dem flußabwärtigen Mi­ krowellensignal 7 an dem Ausgang 9 des tPST 30 beibehalten.

Fig. 4 zeigt ein programmierbares Empfangsbandauswahl/Über­ tragungsmodul (rPST) 40, das gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Das flußaufwärtige ZF-Mikrowellensignal 12 (das Spek­ trum ist gezeigt) wird aus dem nach unten umgesetzten emp­ fangenen mm-Wellensignal 24a (gezeigt in Fig. 1) erzeugt und an einen Eingang 13 des rPST 40 angelegt. Bei diesem Bei­ spiel wird eine Bandbreite von 300 MHz, die dem empfangenen mm-Wellensignal 24a mit einer Frequenz von 31,0 bis 31,3 GHz entspricht, zu dem flußaufwärtigen Mikrowellensignal 12 in dem Frequenzbereich von 0,7 bis 1,0 GHz nach unten umge­ setzt. Typischerweise wird das 300-MHz-Band in vier empfan­ gene Bänder 43 unterteilt, die jeweils 75 MHz breit sind. Ein derartiges Band 43 ist dargestellt. Das flußaufwärtige Mikrowellensignal 12 ist an das R-Tor eines Empfangsein­ gangsmischers 45 angelegt. Die auszuwählende spektrale Posi­ tion des empfangenen Bands ist um eine Eingangsfrequenz Fr_EIN angeordnet.

Ein Signal rLO1 wird von einem Empfangseingangsoszillator 46 erzeugt, der über ein Steuertor r1 programmiert ist, um eine Ausgangsfrequenz Fr_LO1 zu erzeugen, die um eine vorbestimmte ZF-Frequenz Fr_ZF von der Eingangsfrequenz Fr_EIN versetzt ist. Bei diesem Beispiel beträgt die vorbestimmte ZF-Fre­ quenz Fr_ZF 400 MHz. An dem I-Tor des Empfangseingangsmi­ schers 45 wird die Eingangsfrequenz Fr_EIN des flußaufwärti­ gen Mikrowellensignals 12 verschoben, derart, daß die Ein­ gangsfrequenz Fr_EIN gleich der vorbestimmten ZF-Frequenz Fr_ZF ist. Das auszuwählende spektrale Segment 43 von dem verschobenen vorgeschalteten Mikrowellensignal ist dann um die vorbestimmte ZF-Frequenz Fr_ZF angeordnet. Das verschobe­ ne Band 44 des flußabwärtigen Mikrowellensignals 12 wird dann an ein Bandpaßfilter 49 angelegt. Bei diesem Beispiel ist das Bandpaßfilter 49 mit einem akustischen Oberflächen­ wellenfilter (SAW-Filter; SAW = surface acoustic wave = aku­ stische Oberflächenwelle) mit einer Bandbreite von 75 MHz und einer hohen Selektivität implementiert.

Das SAW-Filter 49 wählt das 75 MHz breite Band oder spektra­ le Segment 44 aus, das um die ZF-Frequenz Fr_ZF angeordnet ist. Das spektrale Segment 44 ist an das I-Tor eines Emp­ fangsausgangsmischers 47 angelegt. Ein Signal rLO2 wird von einem Empfangsausgangsoszillator 48 erzeugt, der über ein Steuertor r3 programmiert ist, um eine Frequenz Fr_LO2 zu er­ zeugen. Das Signal rLO2 ist an das L-Tor des Empfangsaus­ gangsmischers 47 angelegt, welcher das ausgewählte spektrale Segment 44 in eine bestimmte spektrale Position Fr_AUS in dem empfangenen ZF-Mikrowellensignal 15 an dem Ausgang 14 des rPST umsetzt. Das spektrale Segment des angelegten flußauf­ wärtigen Mikrowellensignals 12, das ursprünglich um die Ein­ gangsfrequenz F_EIN angeordnet ist, wird durch Programmieren der Frequenz des Empfangsausgangslokaloszillators 48 umge­ setzt. Bei diesem Beispiel sind der Frequenzbereich (0,7-1,0 GHz) des flußaufwärtigen Mikrowellensignals 12 an dem Eingang 13 und der Frequenzbereich (0,95-1,25 GHz) des empfangenen ZF-Mikrowellensignals 15 an dem Ausgang unter­ schiedlich. Folglich sind der Frequenzbereich des Empfangs­ eingangsoszillators 46 (1,1-1,4 GHz) und der Frequenzbe­ reich des Empfangsausgangsoszillators 48 (1,35-1,65 GHz) in dem rPST 40 unterschiedlich. Beide Oszillatoren 46, 48 weisen eine Frequenzeinstellungsschrittweite von 1,25 MHz auf.

Die Auswahl eines spektralen Segments 44 durch das SAW-Fil­ ter 49 verringert das Rauschen, das in dem empfangenen ZF-Mikrowellensignal 12 vorhanden ist, welches andererseits das flußaufwärtige ZF-Mikrowellensignal 12 beeinträchtigen wür­ de, wenn dasselbe mit den flußaufwärtigen ZF-Mikrowellensi­ gnalen der anderen Segmente kombiniert wird. Das Rauschen, das sich außerhalb der Bandbreite des ausgewählten spektra­ len Segments 44 befindet, wird von dem SAW-Filter 49 in dem rPST 40 ausgefiltert. Der Empfangseingangsoszillator 46 und der Empfangsausgangsoszillator 48 sind mit einem Referenz­ signal (nicht gezeigt) phasensynchronisiert, das an den Re­ ferenzeingang REF angelegt ist. Das Phasenrauschen, das durch die Frequenzverschiebung und die Umsetzung des ausge­ wählten spektralen Segments 43 hinzugefügt wird, wird durch Verwenden eines Referenzsignals, das ein niedriges Phasen­ rauschen aufweist, minimiert.

Typischerweise sind sowohl das tPST-Modul 30 als auch das rPST-Modul 40 in jeden Sektor 15a-15d in dem Basismodul 5 einer LMDS-Basisstation 10 integriert (wie es in Fig. 1 ge­ zeigt ist). Die Module können auf einer gedruckten Schal­ tungsplatine implementiert sein, wodurch es ermöglicht wird, daß die Module niedrige Herstellungskosten besitzen. Da die Filterung in jedem Modul 30, 40 bei einer vorbestimmten ZF-Frequenz stattfindet, können die Filter 39a-39c, 49 opti­ miert werden, um einen genau definierten Amplitudenfrequenz­ gang, eine genau definierte Gruppenlaufzeit und Selektivität aufzuweisen, die auf die Systemanforderungen des LMDS zuge­ schnitten sind. Eine Auswahl von spektralen Segmenten mit unterschiedlichen Bandbreiten kann ohne weiteres in das rPST-Modul 40 oder das tPST-Modul 30 aufgenommen werden, in­ dem parallel zu den Filtern, die bereits in den Modulen vor­ handen sind, Filter mit den gewünschten Bandbreiten hinzuge­ fügt werden oder indem die Filter in den Modulen ersetzt werden.

Einstellungen an den Frequenzbereichen des ZF-Sendemikrowel­ lensignals 6, das an den Eingang 8 angelegt ist, und des flußabwärtigen Mikrowellensignals 7, das an dem tPST-Ausgang 9 erzeugt wird, können ohne weiteres in dem tPST 30 unterge­ bracht werden, indem die Abstimmungsbereiche des Eingangsos­ zillators 36 und des Ausgangsoszillators 38 in dem tPST 30 eingestellt werden. Auf ähnliche Weise können die Einstel­ lungen an den Frequenzbereichen des flußaufwärtigen Mikro­ wellensignals 12, das an den rPST-Eingang 13 angelegt ist, und des empfangenen ZF-Mikrowellensignal 15, das von dem rPST-Ausgang 14 erzeugt wird, ohne weiteres in dem rPST 40 untergebracht werden, indem die Abstimmbereiche des Ein­ gangslokaloszillators 46 und des Ausgangslokaloszillators 48 in dem rPST 40 eingestellt werden. Daher ist sowohl bei dem rPST 40 als auch bei dem tPST 30 die spektrale Position des ausgewählten spektralen Segments an den Ausgängen der Module bezüglich der Positionen der spektralen Segmente an den Ein­ gängen der Module unabhängig programmierbar.

Claims (17)

1. Programmierbares Bandauswahl/Übertragungsmodul (30; 40) für einen lokalen Mehrpunktverteildienst, das an einem Moduleingang (8; 13) eine Mehrzahl von spektralen Seg­ menten (33; 43) mit einem vorbestimmten spektralen Seg­ ment, das um eine Eingangsfrequenz (F_EIN; Fr_EIN) ange­ ordnet ist, empfängt, und an einem Modulausgang (9; 14) das vorbestimmte spektrale Segment, das um eine vorbe­ stimmte Ausgangsfrequenz (F_AUS; Fr_AUS) angeordnet ist, überträgt, wobei das Modul folgende Merkmale aufweist:
einen ersten programmierbaren Oszillator (36; 46), der ein erstes Signal (LO1; rLO1) bei einer ersten Frequenz erzeugt;
einen ersten Mischer (35; 45), der mit dem ersten pro­ grammierbaren Oszillator (36; 46) und dem Moduleingang (8; 13) gekoppelt ist, mit einem ersten Eingangstor (L), das das erste Signal (rLO1; LO1) empfängt, einem zweiten Eingangstor (R), das die Mehrzahl von spektra­ len Segmenten empfängt, und mit einem ersten Ausgangs­ tor (I), wobei der erste Mischer (35; 45) die Eingangs­ frequenz (F_EIN; Fr_EIN) verschiebt, um das vorbestimmte spektrale Segment der Mehrzahl um eine ZF-Frequenz an dem ersten Ausgangstor (1) anzuordnen;
eine Filtereinrichtung (39a, 39b, 39c; 49), die mit dem ersten Ausgangstor (1) gekoppelt ist, die das vorbe­ stimmte spektrale Segment (34; 44) aus der Mehrzahl der spektralen Segmente (33; 43) auswählt;
einen zweiten programmierbaren Oszillator (38; 48), der ein zweites Signal (LO2; rLO2) bei einer zweiten Fre­ quenz erzeugt; und
einen zweiten Mischer (37; 47) mit einem ersten Eingang

(I), der mit der Filtereinrichtung (39a, 39b, 39c; 49) gekoppelt ist, und mit einem zweiten Eingang (L), der mit dem zweiten Oszillator gekoppelt ist, wobei der er­ ste Eingang (1) das vorbestimmte spektrale Segment (34; 44) von der Filtereinrichtung (39a, 39b, 39c; 49) emp­ fängt, wobei der zweite Eingang (L) das zweite Signal empfängt, wobei der zweite Mischer (37; 47) ein Mi­ scherausgangstor (R) aufweist, das mit dem Modulausgang (9; 14) gekoppelt ist, wobei der zweite Mischer (37; 47) die ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF) in eine Ausgangsfre­ quenz (F_AUS; Fr_AUS) umsetzt, um das vorbestimmte spek­ trale Segment (34; 44) um die vorbestimmte Ausgangsfre­ quenz (F_AUS; Fr_AUS) an dem zweiten Ausgangstor (R) an­ zuordnen.

2. Modul (30; 40) gemäß Anspruch 1, bei dem die Filterein­ richtung (39a, 39b, 39c; 49) einen Durchlaßbereich auf­ weist, der um die ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF) angeordnet ist.

3. Modul (30) gemäß Anspruch 2, bei dem die Filtereinrich­ tung (39a, 39b, 39c) mehrere Filter umfaßt, wobei der Durchlaßbereich jedes Filters der mehreren Filter eine unterschiedliche Bandbreite aufweist, wobei das Modul (30) ferner einen ersten Umschalter (S1a), der zwischen das erste Ausgangstor (I) und die Filtereinrichtung (39a, 39b, 39c) gekoppelt ist, und einen zweiten Um­ schalter (S1b) aufweist, der zwischen die Filterein­ richtung (39a, 39b, 39c) und den ersten Eingang (1) des zweiten Mischers (37) gekoppelt ist, wobei der erste Umschalter (S1a) und der zweite Umschalter (S1b) ab­ wechselnd eines der mehreren Filter (39a, 39b, 39c) mit dem ersten Ausgangstor (I) und dem ersten Eingang (I) koppeln.

4. Modul (30; 40) gemäß Anspruch 2, bei dem das vorbe­ stimmte spektrale Segment (34; 44) in dem Durchlaßbe­ reich der Filtereinrichtung positioniert ist, indem der erste Oszillator (36; 46) programmiert wird, um die er­ ste Frequenz einzustellen, damit dieselbe gleich der Eingangsfrequenz (F_EIN; Fr_EIN) plus der ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF) ist.

5. Modul (30; 40) gemäß Anspruch 4, bei dem das vorbe­ stimmte spektrale Segment (34) um die vordefinierte Ausgangsfrequenz (F_AUS; Fr_AUS) angeordnet ist, indem der zweite Oszillator (38; 48) programmiert wird, um die zweite Frequenz einzustellen, damit dieselbe gleich der vordefinierten Ausgangsfrequenz (F_AUS) plus der ZF-Frequenz (F_ZF) ist.

6. Modul (30; 40) gemäß Anspruch 5, bei dem der erste pro­ grammierbare Oszillator (36; 46) und der zweite pro­ grammierbare Oszillator (38; 48) unabhängig program­ mierbar sind.

7. Modul (40) gemäß Anspruch 5, das ferner eine Schnitt­ stelle (12) aufweist, die mit dem Modulausgang (14) ge­ koppelt ist und von dem Modul (40) das vorbestimmte spektrale Segment (34) empfängt, das um die vordefi­ nierte Ausgangsfrequenz (Fr_AUS) angeordnet ist.

8. Modul (30) gemäß Anspruch 5, das ferner eine Schnitt­ stelle (12) aufweist, die mit dem Moduleingang (8) ge­ koppelt ist und die Mehrzahl von spektralen Segmenten erzeugt, die um die Eingangsfrequenz (F_EIN) angeordnet sind.

9. Modul (30) gemäß Anspruch 6, das ferner einen Pilotein­ gang (P) aufweist, der mit dem ersten Eingang (I) des zweiten Mischers (37) gekoppelt ist, wobei der Pilot­ eingang (P) entweder ein Pilotsignal oder einen Dienst­ kanal empfängt, das/der an den Piloteingang angelegt ist.

10. Verfahren zum Auswählen eines vorbestimmten spektralen Segments (34; 44), das um eine Eingangsfrequenz (F_EIN; Fr_EIN) angeordnet ist, aus einer Mehrzahl von spektra­ len Segmenten (33; 43) und zum Anordnen des vorbestimm­ ten spektralen Segments (34; 44) um eine Ausgangsfre­ quenz (F_AUS; Fr_AUS), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Empfangen der Mehrzahl von spektralen Segmenten (33; 43) entweder von einer Schnittstelle (12) oder einem Antennenmodul (20a, 20d);
Verschieben der Eingangsfrequenz (F_EIN; Fr_EIN) zu einer ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF), um das vorbestimmte spektrale Segment (34; 44) um die ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF) anzu­ ordnen;
Ausfiltern des vorbestimmten spektralen Segments (34; 44) aus der Mehrzahl der spektralen Segmente (33; 43), das um die ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF) angeordnet ist, mit einem Filter, das einen Durchlaßbereich aufweist;
Umsetzen der ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF) in eine Ausgangs­ frequenz (F_AUS; Fr_AUS), um das vorbestimmte spektrale Segment (34; 44) um die vordefinierte Ausgangsfrequenz (F_AUS; Fr_AUS) anzuordnen;
Übertragen des vorbestimmten spektralen Segments (34; 44), das um die vordefinierte Ausgangsfrequenz (F_AUS; Fr_AUS) angeordnet ist, zu der Schnittstelle (12), wenn die Mehrzahl der spektralen Segmente (33; 43) von dem Antennenmodul (20a, 20d) empfangen wird; und
Übertragen des vorbestimmten spektralen Segments (34; 44), das um die vordefinierte Ausgangsfrequenz (F_AUS; Fr_AUS) angeordnet ist, zu dem Antennenmodul (20a, 20d), wenn die Mehrzahl von spektralen Segmenten (33; 43) von der Schnittstelle (12) empfangen wird.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem der Schritt des Filterns den Schritt des Auswählens eines von mehreren Filtern (39a, 39b, 39c) aufweist, wobei jedes der meh­ reren Filter (39a, 39b, 39c) einen festen Durchlaßbe­ reich mit einer unterschiedlichen Bandbreite aufweist.

12. Sektor (15a, 15b, 15c, 15d) für eine Basisstation (10) eines lokalen Mehrpunktverteildienstes, der eine Schnittstelle (12) mit einem Antennenmodul (20a, 20d) koppelt, wobei der Sektor (15a, 15b, 15c, 15d) folgende Merkmale aufweist:
ein programmierbares Sendebandauswahl/Übertragungsmodul (30), das von der Schnittstelle (12) eine erste Mehr­ zahl von spektralen Segmenten (33) mit einem ersten spektralen Segment der ersten Mehrzahl empfängt, das um eine erste Eingangsfrequenz (F_EIN) angeordnet ist, und das das erste spektrale Segment, das um eine erste Aus­ gangsfrequenz (F_AUS) angeordnet ist, zu dem Antennenmo­ dul (20a, 20d) überträgt; und
ein programmierbares Empfangsbandauswahl/Übertragungs­ modul (40), das von dem Antennenmodul (20a, 20d) eine zweite Mehrzahl von spektralen Segmenten (43) mit einem zweiten spektralen Segment der zweiten Mehrzahl emp­ fängt, das um eine zweite Eingangsfrequenz (Fr_EIN) an­ geordnet ist, und das das zweite spektrale Segment, das um eine zweite Ausgangsfrequenz (Fr_AUS) angeordnet ist, zu der Schnittstelle (12) überträgt, wobei das program­ mierbare Empfangsbandauswahl/Übertragungsmodul (40) und das programmierbare Sendebandauswahl/Übertragungsmodul (30) folgende Merkmale aufweisen,
einen ersten programmierbaren Oszillator (36; 46), der ein erstes Signal (L_O1; Lr_O2) bei einer ersten Frequenz erzeugt,
einen ersten Mischer (35; 45), der mit dem ersten pro­ grammierbaren Oszillator (36; 46) und entweder mit der Schnittstelle (12) oder dem Antennenmodul (20a, 20d) gekoppelt ist, mit einem ersten Eingangstor (L), das das erste Signal (L_O1; Lr_O2) empfängt, mit einem zwei­ ten Eingangstor (R), das entweder das erste (34) oder das zweite (44) vorbestimmte spektrale Segment emp­ fängt, und mit einem ersten Ausgangstor (I), wobei der erste Mischer (35; 45) entweder das erste (33) oder das zweite (43) spektrale Segment verschiebt, um entweder das erste oder das zweite spektrale Segment um eine ZF-Frequenz an dem ersten Ausgangstor (I) anzuordnen,
eine Filtereinrichtung (39a, 39b, 39c; 49), die mit dem ersten Ausgangstor (I) gekoppelt ist, die entweder das erste (33) oder das zweite (43) spektrale Segment aus­ wählt, das um die ZF-Frequenz angeordnet ist,
einen zweiten programmierbaren Oszillator (38; 48), der ein zweites Signal (L_O2; rL_O2) bei einer zweiten Fre­ quenz erzeugt, und
einen zweiten Mischer (37; 47), der mit der Filterein­ richtung (39a, 39b, 39c; 49) und dem zweiten Oszillator (38; 48) gekoppelt ist, wobei der zweite Mischer (37; 47) einen ersten Eingang (1) aufweist, der entweder das erste (34) oder das zweite (44) ausgewählte spektrale Segment empfängt, das um die ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF) angeordnet ist, der einen zweiten Eingang (L) aufweist, der das zweite Signal (L_O2; Lr_O2) empfängt, und der ein zweites Ausgangstor (R) aufweist, wobei der zweite Mi­ scher (37; 47) die ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF) entweder zu der ersten (F_AUS) oder der zweiten (Fr_AUS) Ausgangsfre­ quenz umsetzt, um entweder das erste (34) oder das zweite (44) ausgewählte spektrale Segment entweder um die erste (F_AUS) oder die zweite (Fr_AUS) Ausgangsfre­ quenz an dem zweiten Ausgangstor (R) anzuordnen.

13. Modul (30; 40) gemäß Anspruch 12, bei dem die Filter­ einrichtung (39a, 39b, 39c; 49) einen Durchlaßbereich aufweist, der um die ZF-Frequenz (F_ZF; Fr_ZF) angeordnet ist.

14. Modul (30) gemäß Anspruch 13, bei dem das erste spek­ trale Segment (34) in dem Durchlaßbereich der Filter­ einrichtung (39a, 39b, 39c) positioniert ist, indem der erste Oszillator (36) programmiert wird, um die erste Frequenz einzustellen, damit dieselbe gleich der ersten Eingangsfrequenz (F_EIN) plus der ZF-Frequenz (F_ZF) ist.

15. Modul (40) gemäß Anspruch 13, bei dem das zweite vorbe­ stimmte spektrale Segment (44) in dem Durchlaßband der Filtereinrichtung (49) positioniert ist, indem der er­ ste Oszillator (46) programmiert wird, um die erste Frequenz einzustellen, damit dieselbe gleich der zwei­ ten Eingangsfrequenz (Fr_EIN) plus der ZF-Frequenz (Fr_ZF) ist.

16. Modul (30) gemäß Anspruch 13, bei dem die Filterein­ richtung (39a, 39b, 39c) mehrere Filter umfaßt, wobei jedes der mehreren Filter einen Durchlaßbereich mit einer unterschiedlichen Bandbreite aufweist, wobei das Modul (30) ferner einen ersten Umschalter (S1a), der zwischen das erste Ausgangstor (I) und die Filterein­ richtung (39a, 39b, 39c) gekoppelt ist, und einen zwei­ ten Umschalter (S1b) aufweist, der zwischen die Filter­ einrichtung (39a, 39b, 39c) und den ersten Eingang des zweiten Mischers (37) gekoppelt ist, wobei der erste Umschalter (S1a) und der zweite Umschalter (S1b) ab­ wechselnd eines der mehreren Filter mit dem ersten Aus­ gangstor (I) und dem ersten Eingang (I) koppeln.