DE19748913A1

DE19748913A1 - Kostengünstiger phasenstarrer Lokaloszillator für Millimeterwellen-Sende-Empfangs-Vorrichtungen

Info

Publication number: DE19748913A1
Application number: DE1997148913
Authority: DE
Inventors: Dieter Scherer; Thomas L Grisell
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2017-11-06
Also published as: DE19748913B4

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Sende-Empfangs-Vor richtung in einer Teilnehmereinheit eines LMDS-Systems (LMDS- Local Multipoint Distribution Service = lokaler Mehrpunkt verteildienst). Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum unaufwendigen Phasen verriegeln eines Lokaloszillators in der Sende-Empfangs-Vor richtung einer Teilnehmereinheit bezüglich eines stabilen Niederfrequenzreferenzoszillators.

Ein lokaler Mehrpunktverteildienst (LMDS) ist ein drahtloses Informationszugriffsystem Draht lose Informationssysteme sind häufig wenig aufwendig und können schneller als ver drahtete Systeme implementiert werden, da ein drahtloses Sy stem eine geringere Infrastruktur erfordert.

Ein LMDS-System weist eine mikrozellulare Konfiguration auf, die eine große Anzahl von Zellen umfaßt, wobei die Fläche einer Zelle etwa 0,5 km² bis etwa 2 km² betragen kann. Jede Zelle enthält eine Basisstation, die viele Teilnehmereinhei ten bedient. Um ein LMDS-System zu unterstützen, sind eine große Anzahl von Teilnehmereinheiten erforderlich. Die Teil nehmereinheiten werden an Endverbraucher verkauft und müssen einfach und unaufwendig hergestellt sein, während ein an nehmbares Leistungsniveau beibehalten wird.

Fig. 1 zeigt eine Sende-Empfangs-Vorrichtung 2 einer Basis station und eine Sende-Empfangs-Vorrichtung 4 einer Teilneh mereinheit. Im allgemeinen umfaßt die Basisstation 2 einen Basislokaloszillator 6, welcher ein Basislokaloszillator signal zu einem ersten Eingang eines ersten Basismischers 8 liefert. Ein moduliertes Sendesignal ist mit einem zweiten Eingang des ersten Basismischers 8 gekoppelt. Der erste Ba sismischer 8 mischt das modulierte Sendesignal mit dem Ba sislokaloszillatorsignal, wodurch das modulierte Sendesignal frequenzmäßig nach oben umgesetzt wird. Das frequenzmäßig nach oben umgesetzte modulierte Signal wird über eine erste Basisantenne 10 zu den Teilnehmereinheiten übertragen. Die Teilnehmereinheit 4 empfängt das modulierte Signal von der Basisstation 2 über eine erste Teilnehmerantenne 12. Die Teilnehmereinheit umfaßt einen Teilnehmerlokaloszillator 14, der mit einem ersten Teilnehmermischer 16 gekoppelt ist, um das empfangene modulierte Signals frequenzmäßig nach unten umzusetzen. Das frequenzmäßig nach unten umgesetzte modu lierte Signal kann daraufhin demoduliert werden.

Ferner werden modulierte Signale von der Teilnehmereinheit 4 zu der Basisstation 2 übertragen. Der Lokaloszillator 14 der Teilnehmereinheit ist mit einem zweiten Teilnehmermischer 18 gekoppelt, um ein moduliertes Teilnehmersignal für eine Übertragung über eine zweite Teilnehmerantenne 20 zu der Ba sisstation 2 frequenzmäßig nach oben umzusetzen. Die Basis station 2 empfängt das modulierte Teilnehmersignal von der Teilnehmereinheit 4 über eine zweite Basisantenne 22. Der Basislokaloszillator 6 ist ferner mit einem zweiten Basismi scher 24 gekoppelt, um das empfangene modulierte Teilnehmer signals frequenzmäßig nach unten umzusetzen. Das frequenzmä ßig nach unten umgesetzte modulierte Signal kann daraufhin demoduliert werden.

Die Teilnehmereinheit 4 empfängt ein digital moduliertes Hochfrequenzsignal (27,5-28,35 GHz) von der Basisstation 2. Die Teilnehmereinheit setzt das empfangene Hochfrequenz signal in ein Zwischenfrequenzsignal (950-1.800 MHz) fre quenzmäßig nach unten um, das ein Teilnehmermodem demodulie ren kann.

Die Teilnehmereinheit 4 empfängt außerdem ein digital modu liertes Niederfrequenzsignal (400-700 MHz) von dem Teil nehmermodem. Die Teilnehmereinheit 4 setzt das modulierte Niederfrequenzsignal in eine Übertragungsfrequenz (31-31,3 GHz) frequenzmäßig nach oben um.

Die Integrität der empfangenen und gesendeten Signale kann durch Frequenzinstabilitäten und das Phasenrauschen der Lo kaloszillatorsignale beeinträchtigt werden. Die frequenzmä ßige Umsetzung der modulierten Signale nach oben und unten bewirkt, daß die modulierten Signale mit dem Rauschen und den Frequenzinstabilitäten der Lokaloszillatorsignale beauf schlagt werden. Für ein optimales Verhalten müssen die Aus wirkungen des Rauschens und der Frequenzinstabilität der Lo kaloszillatorsignale minimiert werden. Typischerweise ist der Oszillator, der das Lokaloszillatorsignal erzeugt, ein dielektrischer Resonanzoszillator (DRO).

Die Frequenzstabilität und das Phasenrauschen der Lokalos zillatoren kann verbessert werden, indem die Lokaloszillato ren mit stabilen Niederfrequenz-Referenzsignalen phasenver riegelt werden. Eine Phasenverriegelung der Lokaloszillato ren kann komplex und aufwendig sein, da die Lokaloszillato ren bei sehr hohen Frequenzen arbeiten müssen.

Die modulierten Signale können ferner während der Übertra gung der modulierten Signale zwischen der Basisstation und der Teilnehmereinheit mit einem Phasenrauschen und Frequenz störungen beaufschlagt werden. Diese Störungen können auf treten, wenn die gesendeten Signale mehreren Übertragungs wegen folgen, die zwischen der Basisstation und der Teilneh mereinheit zeitvariable Wegstrecken aufweisen. Die Störungen werden verschlimmert, falls die Mehrfachwege aufgrund der Bewegung von Oberflächen, wie beispielsweise der Blätter ei nes Baumes, eine Streuung der gesendeten Signale aufweisen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein LMDS-System zuschaffen, bei dem die Übertragung von modu lierten Signalen zwischen einer Basisstation und einer Teil nehmereinheit gegenüber äußeren Einflüssen störungsunanfäl lig ist, wobei in dem LMDS-System ein Lokaloszillator vorge sehen ist, der mit einem stabilen Niederfrequenzsignal pha senverriegelt ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine LMDS-Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 4 und 7 und durch ein LMDS-System gemäß Anspruch 9 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung zur Phasenverriegelung des Lokaloszillators mit dem Referenzsignal wenig aufwendig ist und eine minimale Anzahl von elektronischen Baugruppen erfordert.

Ferner besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß das Referenzsignal die Phasenstörungen kompensieren kann, die während der Übertragung der modulierten Signale zwischen der Basisstation und der Teilnehmereinheit auftre ten können.

Die vorliegende Erfindung umfaßt eine wenig aufwendige Vor richtung und ein wenig unaufwendiges Verfahren zur Phasen verriegelung eines Lokaloszillators in einer LMDS-Teilneh mereinheit mit einem stabilen Niederfrequenz-Referenzsignal. Das LMDS-System umfaßt ferner eine Vorrichtung und ein Ver fahren zum Kompensieren der Phasenstörungen, mit denen modu lierte Signale beaufschlagt werden, die zwischen der Basis station und den Teilnehmereinheiten in dem LMDS-System über tragen werden.

Ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung umfaßt eine LMDS-Sende-Empfangs-Vorrichtung. Die Sende-Empfangs-Vorrich tung umfaßt einen Sende-Empfangs-Oszillator und einen Emp fangsmischer. Der Sende-Empfangs-Oszillator erzeugt ein Sen de-Empfangs-Treibersignal. Der Empfangsmischer mischt ein empfangenes moduliertes Signal mit einer Harmonischen des Sende-Empfangs-Treibersignals, um ein Zwischenfrequenzemp fangssignal zu erzeugen. Ein Demodulator ist mit der Sende- Empfangs-Vorrichtung zum Demodulieren des empfangenen Zwi schensignals verbunden. Die Sende-Empfangs-Vorrichtung um faßt ferner einen Zwischensendeoszillator, einen Zwischen sendemischer und einen Abschlußsendemischer. Der Zwischen sendeoszillator erzeugt ein Zwischensendeoszillatorsignal. Der Zwischensendemischer mischt ein moduliertes Sendesignal mit einer Harmonischen des Zwischensendeoszillatorsignals, um ein Zwischensendesignal zu erzeugen. Der Abschlußsende mischer mischt das Zwischensendesignal mit einer Harmoni schen des Sende-Empfangs-Treibersignals, um ein Ausgangs sendesignal zu erzeugen. Der Zwischensendeoszillator ist mit einem stabilen Niederfrequenzreferenzsignal, das von einer Referenzquelle erzeugt wird, phasenverriegelt. Um den Sen de-Empfangs-Oszillator mit dem stabilen Niederfrequenzrefe renzsignal phasenzuverriegeln, umfaßt dieses Ausführungsbei spiel ferner ein Sende-Empfangs-Treibermischerfrequenzsi gnal, das das Sende-Empfangs-Treibersignal mit einer Harmo nischen des Zwischensendeoszillatorsignals mischt, um ein Zwischenphasenerfassungssignal zu erzeugen. Schließlich emp fängt ein PLL-Chip (PLL = phased locked loop = Phasenregel kreis) das Zwischenphasenerfassungssignal und das stabile Niederfrequenzreferenzsignal, wobei der PLL-Chip den Sende- Empfangs-Oszillator mit der Referenzquelle phasenverriegelt. Der Zwischensendeoszillator ist für eine akzeptable fre quenzmäßige Aufwärtsumsetzung des modulierten Sendesignals erforderlich. Dadurch wird eine angemessene Filterung des Sendesignals ermöglicht. Dieses Ausführungsbeispiel verwen det den Zwischensendeoszillator, um das Sende-Empfangs-Os zillatorsignal frequenzmäßig nach unten umzusetzen. Die fre quenzmäßige Abwärtsumsetzung ermöglicht es, daß ein unauf wendiger PLL-Chip verwendet wird, um für den Sende-Emp fangs-Oszillator eine Phasenverriegelung vorzusehen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist zu dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich, mit der Ausnahme, daß das Zwischenphasenerfassungssignal und das Sende-Empfangs- Treibersignal unterschiedlich zu dem ersten Ausführungsbei spiel erzeugt werden. Der Sende-Empfangs-Oszillator erzeugt ein Sende-Empfangs-Oszillatorsignal. Der Sende-Empfangs- Treibermischer mischt das Sende-Empfangs-Oszillatorsignal mit einer Harmonischen des Zwischensendeoszillatorsignals, um ein Sende-Empfangs-Treibersignal und ein Zwischenphasen erfassungssignal zu erzeugen. Entsprechend zu dem ersten Ausführungsbeispiel empfängt ein PLL-Chip das Zwischenpha senerfassungssignal und das stabile Niederfrequenzreferenz signal, wobei der PLL-Chip den Sende-Empfangs-Oszillator mit der Referenzquelle phasenverriegelt.

Ein drittes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist zu dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Das Sende-Empfangs-Trei bersignal wird jedoch erzeugt, indem eine Harmonische eines ersten Zwischenoszillatorsignals, das mittels des Zwischen sendeoszillators erzeugt wird, mit einer Harmonischen eines zweiten Zwischensendeoszillatorsignals gemischt wird, das mittels eines Zwischenfrequenzoszillators erzeugt wird. So wohl der Zwischensendeoszillator als auch der Zwischenfre quenzoszillator sind mit dem stabilen Niederfrequenzrefe renzsignal phasenverriegelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist weder der Sende-Empfangs-Oszillator noch der PLL-Chip erforderlich.

Ein viertes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung umfaßt ein LMDS-System. Das LMDS-System umfaßt einen Basisstationssen der und eine Teilnehmereinheit. Der Basisstationssender um faßt eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines modulierten Signals. Die Basisstation umfaßt ferner einen ersten Refe renzoszillator, der ein erstes Referenzsignal erzeugt, und eine Schaltungsanordnung zum Einkoppeln von Dualpilottönen in das modulierte Signal, wobei die Dualpilottöne jeweils mit dem ersten Referenzsignal phasenverriegelt sind und die Phasendifferenz zwischen den Dualpilottönen ein Vielfaches oder einen Bruchteil der Frequenz des ersten Referenzsignals ist. Die Teilnehmereinheit umfaßt einen Lokaloszillator, der ein Lokaloszillatorsignal erzeugt, und einen Mischer zum Mi schen des Lokaloszillatorsignals mit dem modulierten Signal, wodurch ein moduliertes Zwischenfrequenzsignal erzeugt wird. Ein Referenzfilter filtert das modulierte Zwischenfrequenz signal, um ein Zwischenreferenzsignal zu erzeugen, wobei das Zwischenreferenzsignal die Dualpilottöne umfaßt. Die Teil nehmereinheit umfaßt eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines zweiten Referenzsignals, indem der Frequenzunterschied zwischen den Dualpilottönen erfaßt wird. Ein PLL-Chip er zeugt ein Fehlersignal, das zu der Phasendifferenz zwischen einem der Pilottöne in dem Zwischenreferenzsignal und dem zweiten Referenzsignal proportional ist, und stimmt die Fre quenz des Lokaloszillators ab, um das Fehlersignal zu mini mieren.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines LMDS-Systems gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbei spiels der Erfindung;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbei spiels der Erfindung;

Fig. 5 ein LMDS-Blockdiagramm, das ein Einzelpilottonre ferenzsignal zeigt, das in das von der Basissta tion gesendete Signal aufgenommen ist.;

Fig. 6 ein LMDS-Blockdiagramm, das ein Dualpilottonrefe renzsignal zeigt, das in das von der Basisstation gesendete Signal aufgenommen ist.

Wie es in den Zeichnungen aus Darstellungszwecken gezeigt ist, ist die Erfindung als kostengünstige LMDS-Sende-Emp fangs-Vorrichtung ausgeführt, welche eine Phasenverriegelung eines dielektrischen Resonanzoszillators (DRO) mit einem stabilen Niederfrequenzreferenzoszillatorsignals liefert. Der DRO wird als Lokaloszillator verwendet, um modulierte zu übertragende Signale frequenzmäßig aufwärtszumischen und um empfangene zu demodulierende Signale frequenzmäßig abwärts zumischen. Das Niederfrequenzreferenzoszillatorsignal kann in ein moduliertes Signal, das von einer LMDS-Basisstation zu einer LMDS-Teilnehmereinheit übertragen wird, als Einzel- oder Dualpilotton eingekoppelt werden.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer LMDS-Teilnehmer- Sende-Empfangs-Einheit dieser Erfindung. Die LMDS-Teilneh mer-Sende-Empfangs-Vorrichtung umfaßt eine Empfangsantenne 112 und eine Sendeantenne 120. Die Empfangsantenne 112 kop pelt ein moduliertes Signal, das von einer LMDS-Basisstation gesendet wird, mit der LMDS-Teilnehmereinheit. Das empfange ne modulierte Signal ist mit einem HF-Eingang (HF = Hochfre quenz) eines Empfangsmischers 30 gekoppelt. Ein Sende-Emp fangs-Oszillator 32 erzeugt ein Sende-Empfangs-Treibersi gnal, welches mit einem LO-Eingang (LO = Lokaloszillator) des Empfangsmischers 30 gekoppelt ist. Der Empfangsmischer 30 mischt das empfangene modulierte Signal mit einer Harmo nischen des Sende-Empfangs-Treibersignals, wodurch ein ZF- Empfangssignal (ZF = Zwischenfrequenz) erzeugt wird. Das ZF-Empfangssignal enthält die Informationen, die auf das emp fangene modulierte Signal aufmoduliert sind, jedoch bei ei ner viel niedrigeren Trägerfrequenz. Das ZF-Empfangssignal ist über einen Diplexer 36 mit einem Teilnehmermodem 37 ge koppelt. Das Teilnehmermodem 37 demoduliert die modulierten Informationen des ZF-Empfangssignals.

Die Frequenz des modulierten Signals, das von der Basissta tion zu der Teilnehmereinheit übertragen wird, ist durch die Übertragungsfrequenzzuordnungen spezifiziert, die durch die Federal Communications Commission (FCC; FCC = Federal Commu nications Commission = Fernmeldebehörde der USA) festgesetzt sind. Für einen LMDS hat die FCC die Übertragungsfrequenz auf etwa 27,5-28,35 GigaHertz (GHz) festgesetzt. Das Teil nehmermodem 37 ist im allgemeinen eine Kopfstelle ("top box"), die zu der ähnlich ist, die für ein digitales Satel litensystem (DDS) verwendet wird. Die Kopfstelle macht es erforderlich, daß sich das ZF-Ausgangssignal zwischen 950 und 1.800 MegaHertz (MHz) befindet. Das Ausführungsbeispiel der in Fig. 2 gezeigten Erfindung umfaßt einen Mal-3-Fre quenzmultiplizierer 39 zwischen dem Sende-Empfangsoszillator 32 und dem Empfangsmischer 30. Das LO-Eingangssignal des Mi schers sollte sich etwa bei 26,55 GHz befinden. Folglich muß sich das Sende-Empfangs-Treibersignal, das den Mal-3-Multi plizierer 39 treibt, bei einer Frequenz von etwa 8,85 GHz befinden.

Die LMDS-Teilnehmer-Sende-Empfangs-Vorrichtung sendet ferner modulierte Signale zu der LMDS-Basisstation. Der Diplexer 36 empfängt ein moduliertes Signal von dem Teilnehmermodem 37. Die Frequenz des modulierten Signals basiert auf einem Stan dard, der von dem Digital-Audio-Video-Komitee (DAVIC; DAVIC- digital audio video council) entwickelt wurde. Das DAVIC hat den Frequenzbereich des modulierten Signals auf einen Bereich zwischen 400-700 MHz festgesetzt. Das modulierte Signal ist mit einem Zwischensendemischer 34 gekoppelt. Der Zwischensendemischer 34 mischt das modulierte Signal mit einer Harmonischen eines Zwischensendeoszillatorsignals, das von einem Zwischensendeoszillator 38 erzeugt wird. Der Mischprozeß des Zwischenumsetzungsmischers 34 erzeugt ein Zwischensendesignal. Das Zwischensendesignal ist mit einem Abschlußsendemischer 40 gekoppelt. Der Abschlußsendemischer 40 setzt das Zwischensendesignal frequenzmäßig nach oben um, indem das Zwischensendesignal mit einer Harmonischen des Sende-Empfangs-Treibersignals gemischt wird, um ein Aus gangssendesignal zu erhalten. Das Ausgangssendesignal ist über die Sendeantenne 120 mit der Basisstation gekoppelt.

Die Frequenz der Signale, die von der Teilnehmereinheit zu der Basisstation übertragen werden, ist durch die FCC auf einen Bereich zwischen 31,0-31,3 GHz spezifiziert. Wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, muß das Sende-Emp fangs-Treibersignal etwa 8,85 GHz betragen, wobei sich das modulierte Signal zwischen 400 und 700 MHz befinden muß. Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel umfaßt einen zweiten Mal-3-Multiplizierer 41, der zwischen dem Sende-Emp fangs-Oszillator 32 und dem Abschlußsendemischer 40 angeord net ist. Folglich muß sich das Zwischensendesignal zwischen 4,45-4,75 GHz befinden. Alternativ ist der Ausgang des Mal-3-Multiplizierers 39 mit dem Abschlußsendemischer 40 verbunden. Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel umfaßt ferner einen ersten Frequenzmultiplizierer 45, der zwischen den Zwischensendeoszillator 38 und den Zwischensen demischer 34 geschaltet ist. Folglich muß das Zwischensende signal etwa 2.025 MHz betragen.

Der Zwischensendeoszillator 38 ist mit einem stabilen Nie derfrequenzreferenzsignal, das mittels einer stabilen Quelle 42 erzeugt wird, phasenverriegelt. Es sind handelsüblich er hältliche phasenstarre Oszillatoren verfügbar, die bei der Frequenz von 2.025 MHz arbeiten können. Beispielsweise ar beitet der phasenstarre Oszillator des Typs VariL SPLL-442 bei einer Frequenz von 2.025 MHz.

Für ein optimales Verhalten muß der Sende-Empfangs-Oszilla tor 32 mit dem stabilen Referenzsignal phasenverriegelt sein. Integrierte Schaltungen zum Phasenverriegeln von Os zillatoren sind handelsüblich erhältlich. Diese integrierten Schaltungen arbeiten jedoch nicht bei so hohen Frequenzen wie die Frequenzkomponenten des Sende-Empfangs-Treibersi gnals. Folglich muß das Sende-Empfangs-Treibersignal fre quenzmäßig heruntergeteilt oder nach unten umgesetzt werden, um zu ermöglichen, daß der Sende-Empfangs-Oszillator 32 un ter Verwendung eines unaufwendigen PLL-Chips mit der Refe renzquelle 42 phasenverriegelt wird.

Ein Sende-Empfangs-Treibermischer 44 mischt das Sende-Emp fangs-Treibersignal, das von dem Sende-Empfangs-Oszillator 32 erzeugt wird, mit einer Harmonischen des Zwischensende oszillatorsignals, das von dem Zwischensendeoszillator 38 erzeugt wird, wodurch ein Zwischenphasenerfassungssignal er zeugt wird. Für das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbei spiel ist der Sende-Empfangs-Treibermischer 44 ein harmoni scher Mischer (Oberwellenmischer), bei dem eine ungeradzah lige Harmonische des Zwischensendeoszillatorsignals mit dem Sende-Empfangs-Treibersignal gemischt wird. Typischerweise wird die dritte oder die fünfte Harmonische des Zwischensen designals mit dem Sende-Empfangs-Treibersignal gemischt. Das Mischen des Sende-Empfangs-Treibersignals mit der fünften Harmonischen erzeugt ein Zwischenphasenerfassungssignal mit folgender Frequenz:

(5).(2,025 GHz) - (8,85 GHz) = 1,275 GHz.

Das Zwischenphasenerfassungssignal ist mit einem Filter 46 gekoppelt, welches das Zwischenphasenerfassungssignal fil tert.

Alternativ ist der Sende-Empfangs-Treibermischer 44 kein harmonischer Mischer, wobei das Zwischensendesignal fre quenzmäßig vervierfacht wird, bevor dasselbe mit dem Sende- Empfangs-Treibermischer 44 gekoppelt wird. Eine frequenz mäßige Vervierfachung des Zwischensendesignals kann imple mentiert werden, indem ein Frequenzverdoppler von dem Aus gang des ersten Frequenzmultiplizierers 44 mit dem Sende- Empfangs-Treibermischer 44 verbunden wird. Das Mischen des Sende-Empfangs-Treibersignals mit dem Vierfachen der Fre quenz des Zwischensendesignals erzeugt ein Zwischenphasener fassungssignal mit folgender Frequenz:

(8,85 GHz) - (2 . (2.(2,025 GHz)) = 0,750 GHz.

Das Zwischenphasenerfassungssignal wird erneut mit dem Fil ter 46 gekoppelt, welches das Zwischenphasenerfassungssignal filtert.

Ein integrierter PLL-Schaltungschip 48 empfängt das Zwi schenphasenerfassungssignal. Der PLL-Chip 48 empfängt ferner das stabile Niederfrequenzreferenzsignal. Der PLL-Chip 48 teilt die Frequenz des Zwischenphasenerfassungssignals auf dieselbe Frequenz wie die des stabilen Niederfrequenzrefe renzsignals herunter. Der PLL-Chip 48 erzeugt ein Fehlersi gnal, das die Phasendifferenz zwischen der Phase des fre quenzgeteilten Zwischenphasenerfassungssignals und der Phase des stabilen Niederfrequenzreferenzsignals darstellt. Das Fehlersignal ist mit dem Sende-Empfangs-Oszillator 32 gekop pelt, das den Sende-Empfangs-Oszillator 32 abstimmt, um das Fehlersignal zu minimieren. Daraus ergibt sich, daß das Feh lersignal, das von dem PLL-Chip 48 erzeugt wird, den Sende- Empfangs-Oszillator 32 frequenzmäßig nach oben oder unten abstimmt, um die Phasendifferenz zwischen dem Zwischenpha senerfassungssignal und dem stabilen Niederfrequenzreferenz signal zu minimieren. Folglich ist der Sende-Empfangs-Oszil lator 32 mit der stabilen Quelle 42 phasenverriegelt.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer LMDS- Teilnehmer-Sende-Empfangs-Vorrichtung dieser Erfindung. Die ses Ausführungsbeispiel umfaßt eine weitere Konfiguration zur Phasenverriegelung des Sende-Empfangs-Oszillators 32.

Der Sende-Empfangs-Oszillator 32 erzeugt ein Sende-Emp fangs-Oszillatorsignal, welches mit dem Sende-Empfangs-Trei bermischer 44 gekoppelt ist. Der Sende-Empfangs-Treibermi scher 44 mischt das Ausgangssignal eines Frequenzmultipli zierers 45 mit dem Sende-Empfangs-Oszillatorsignal, wodurch das Sende-Empfangs-Treibersignal und das Zwischenphasener fassungssignal erzeugt werden. Ein erstes Bandpaßfilter 53 läßt das Sende-Empfangs-Treibersignal durch. Ein zweites Filter 54 läßt das Zwischenphasenerfassungssignal durch. Der PLL-Chip 48 stimmt die Frequenz des Sende-Empfangs-Oszilla tors 32 ab, um den Sende-Empfangs-Oszillator mit der stabi len Quelle 42 phasenzuverriegeln.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet der Sende-Empfangs-Oszillator 32 bei einer Frequenz von 4,8 GHz. Der Zwischensendeoszillator arbeitet bei einer Frequenz von 2.025 MHz. Das Sende-Empfangs-Treibersignal an dem Aus gang des ersten Bandpaßfilters 53 weist eine Frequenz von 8,85 GHz auf. Das Zwischenphasenerfassungssignal an dem Aus gang des zweiten Filters weist eine Frequenz von 750 MHz auf. Das Zwischenphasenerfassungssignal ist bezüglicher der Frequenz niedrig genug, damit der PLL-Chip 48 verwendet wer den kann, um den Sende-Empfangs-Oszillator 32 phasenzuver riegeln.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt einen zweiten Frequenzmul tiplizierer 58 und einen Zwischenfrequenzoszillator 56. Der Zwischenfrequenzoszillator 56 ist mit dem stabilen Nieder frequenzreferenzsignal, das von der Referenzquelle 42 er zeugt wird, phasenverriegelt. Wie der Zwischensendeoszilla tor 38 ist auch der Zwischenfrequenzoszillator 56 handelsüb lich verfügbar. Beispielsweise kann der phasenstarre Oszil lator des Typs VariL SPLL-443 bei einer Frequenz von 2.400 MHz arbeiten. Der Zwischenfrequenzoszillator 56 erzeugt ein zweites Zwischensendeoszillatorsignal. Die Frequenz des zweiten Zwischensignals wird mittels des zweiten Frequenz multiplizierers 58 verdoppelt. Die Ausgangssignale des er sten Frequenzmultiplizierers 45 und des zweiten Frequenzmul tiplizierers 58 sind mit dem Sende-Empfangs-Treibermischer 44 gekoppelt. Der Sende-Empfangs-Treibermischer 44 summiert die Frequenz des Signals an dem Ausgang des ersten Frequenz multiplizierers 45 mit der Frequenz des Signals an dem Aus gang des zweiten Frequenzmultiplizierers 58, wodurch das Sende-Empfangs-Treibersignal erzeugt wird.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt den Zwischensendeoszillator 38, der bei einer Fre quenz von 2.025 MHz arbeitet, und den Zwischenfrequenzoszil lator 56, der bei einer Frequenz von 2.400 MHz arbeitet. So wohl der Zwischensendeoszillator 38 als auch der Zwischen frequenzoszillator 56 sind mit der Referenzquelle 42 phasen verriegelt.

Die Signale, die zwischen der Basisstation und den Teilneh mereinheiten übertragen werden, sind modulierte Signale, welche mit den Informationen codiert sind, die zwischen der Basisstation und den Teilnehmereinheiten transferiert wer den. Viele Typen von komplexen Modulationsformaten erfordern stabile Trägersignale, um die modulierten Signale mit mini malen Fehlern modulieren können. Typischerweise werden sta bile Trägersignale durch eine Phasenverriegelung der Lokal oszillatoren der Sende-Empfangs-Vorrichtungen mit einem tem peraturkompensierten Quarzoszillator erhalten. Temperatur kompensierte Quarzoszillatoren mit einer Frequenzstabilität von weniger als fünf Teilen pro einer Million über einem an wendbaren Temperaturbereich sind jedoch sehr aufwendig.

Wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, wird das Phasenrau schen der Lokaloszillatoren in die modulierten Signale über tragen, wenn die modulierten Signale frequenzmäßig nach oben oder unten umgesetzt werden. Außerdem wird während der Über tragung der modulierten Signale ein Phasenrauschen zu dem modulierten Signal hinzugefügt.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt einen zweiten Niederfre quenzreferenzoszillator 64, der in der Sende-Empfangs-Vor richtung 2 der Basisstation angeordnet ist. Die Sende-Emp fangs-Vorrichtung 2 der Basisstation umfaßt ferner einen Pilotsignalgenerator 62. Der Pilotsignalgenerator 62 erzeugt ein Pilotsignal, das mit dem Referenzsignal phasenverriegelt ist, das durch den zweiten Niederfrequenzreferenzoszillator 64 erzeugt wird. Das Pilotsignal wird in der Basisstation 2 in das modulierte Signal eingekoppelt, bevor das modulierte Signal frequenzmäßig aufwärts gemischt und zu der Teilneh mereinheit übertragen wird.

Die Teilnehmereinheit 4 empfängt das modulierte Signal und das Pilotsignal von der Basisstation 2. Die Teilnehmerein heit 2 umfaßt einen Empfangsmischer 66 und einen Lokaloszil lator 68. Das modulierte Signal und das Pilotsignal werden frequenzmäßig abwärts gemischt, indem das modulierte Signal und das Pilotsignal mit einem Lokaloszillatorsignal gemischt werden, wodurch ein moduliertes Zwischenfrequenzsignal er zeugt wird. Ein Bandpaßfilter 70 ist mit dem Ausgang des Empfangsmischers 66 gekoppelt und filtert das modulierte Zwischenfrequenzsignal. Der Durchlaßbereich des Bandpaßfil ters 70 ist bei der Frequenz des Pilotsignals zentriert. Der PLL-Chip 48 erzeugt ein Fehlersignal, das zu der Phasendif ferenz zwischen dem Pilotsignal und dem Referenzoszillator 42 proportional ist. Das Fehlersignal stimmt den Lokaloszil lator 66 ab, um das Fehlersignal zu minimieren.

Wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, kann das modulierte Signal während der Übertragung des modulierten Signals von der Basisstation zu den Teilnehmereinheiten mit Phasenstö rungen beaufschlagt werden. Das Pilotsignal wird mit dem mo dulierten Signal übertragen. Folglich wird das Pilotsignal mit denselben Phasenstörungen beaufschlagt, mit denen das modulierte Signal beaufschlagt wird. Da der PLL-Chip 42 das Fehlersignal erzeugt, das den Lokaloszillator abstimmt, in dem die Phasendifferenz zwischen dem Pilotsignal und dem Re ferenzsignal erfaßt wird, wird auch das Lokaloszillatorsi gnal mit den Phasenstörungen beaufschlagt. Da der Lokalos zillator mit den Störungen beaufschlagt wird, werden die Phasenstörungen des modulierten Signals um einen Faktor von etwa 60 reduziert.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt den Pilotsignalgenerator, der die zwei Pilotsignale erzeugt. Die zwei Pilotsignale sind mit dem zweiten Niederfrequenzreferenzoszillator 64 phasenverriegelt. Die zwei Pilotsignale werden in der Basis station 2 in das modulierte Signal eingekoppelt, bevor das modulierte Signal frequenzmäßig aufwärts gemischt und zu der Teilnehmereinheit 4 übertragen wird. Die Frequenzdifferenz zwischen den zwei Pilottönen ist ein Vielfaches oder ein Bruchteil der Frequenz des zweiten Niederfrequenzreferenz oszillators 64.

Die Teilnehmereinheit 4 empfängt das modulierte Signal und die zwei Pilotsignale von der Basisstation 2. Das modulierte Signal und die zwei Pilotsignale werden frequenzmäßig ab wärts gemischt, indem das modulierte Signal und die zwei Pi lotsignale mit dem Lokaloszillator gemischt werden, wodurch ein moduliertes Zwischenfrequenzsignal erzeugt wird. Das Bandpaßfilter 70 empfängt das modulierte Zwischensignal. Der Durchlaßbereich des Bandpaßfilters 70 ist derart zentriert, um zu ermöglichen, daß die zwei Pilotsignale zu dem Ausgang des Bandpaßfilters 70 durchgelassen werden.

Der Ausgang des Bandpaßfilters ist mit einer Referenzrückge winnungsschaltung 72 gekoppelt. Die Referenzrückgewinnungs schaltung 72 erzeugt ein Referenzsignal, indem die Frequenz differenz zwischen den zwei Pilotsignalen erfaßt wird. Die Referenzrückgewinnungsschaltungsanordnung, welche ein nicht lineares Element, wie z. B. eine Diode, umfaßt, erzeugt das Referenzsignal mit einer Frequenz, die gleich der Differenz zwischen den Frequenzen der zwei Pilotsignale ist.

Der PLL-Chip 48 erzeugt ein Fehlersignal, das zu der Phasen differenz zwischen dem Referenzsignal, das von der Referenz rückgewinnungsschaltung 72 erzeugt wird, und einem der zwei Pilotsignale proportional ist. Die Phase des Referenzsignals wird durch die Übertragung des modulierten Signals zwischen der Basisstation und der Teilnehmereinheit nicht beeinflußt. Beide Pilotsignale erfahren während der Übertragung der Si gnale dieselben Phasenstörungen. Folglich bleibt die Phasen- und Frequenzdifferenz der zwei Pilotsignale konstant. Das Fehlersignal ist jedoch zu der Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und einem der Pilotsignale proportional. Folglich wird die Amplitude des Fehlersignals durch die Pha senstörungen der Pilotsignale während der Übertragung beein flußt. Das Fehlersignal stimmt den Lokaloszillator 68 ab.

Wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, beaufschlagen die Lokaloszillatoren in der Basisstation und der Teilnehmerein heit die modulierten Signale ferner mit einer Phasenrausch verschlechterung. Die Pilottöne werden auch mit der Phasen rauschverschlechterung beaufschlagt. Folglich beeinflußt diese Verschlechterung auch die Amplitude des Fehlersignals, wobei diese Verschlechterung korrigiert wird.

Der Lokaloszillator 68 der Teilnehmereinheit ist mit dem zweiten Niederfrequenzreferenzoszillator 64 phasenkohärent. Im allgemeinen ist der Lokaloszillator in der Basisstation mit dem zweiten Niederfrequenzreferenzoszillator 64 phasen verriegelt. Folglich sind die Lokaloszillatoren sowohl in der Basisstation 2 als auch in der Teilnehmereinheit 4 pha senkohärent.

Claims

1. LMDS-Sende-Empfangs-Vorrichtung mit:
einer Referenzquelle (42), die ein stabiles Nieder frequenzreferenzsignal erzeugt;
einem Sende-Empfangs-Oszillator (32), der ein Sen de-Empfangs-Treibersignal erzeugt;
einem Empfangsmischer (30), wobei der Empfangsmi scher (30) ein empfangenes moduliertes Signal mit einer Harmonischen des Sende-Empfangs-Treibersignals mischt, um ein Zwischenfrequenzempfangssignal zu er zeugen;
einem Zwischensendeoszillator (38), der ein Zwi schensendeoszillatorsignal erzeugt, wobei der Zwi schensendeoszillator (38) mit dem stabilen Nieder frequenzreferenzsignal phasenverriegelt ist;
einem Zwischensendemischer (34), wobei der Zwischen sendemischer (34) ein moduliertes Sendesignal mit einer Harmonischen des Zwischensendeoszillatorsi gnals mischt, um ein Zwischensendesignal zu erzeu gen;
einem Abschlußsendemischer (40), wobei der Abschluß sendemischer (40) das Zwischensendesignal mit einer Harmonischen des Sende-Empfangs-Treibersignals mischt, um ein Ausgangssendesignal zu erzeugen;
einem Sende-Empfangs-Treibermischer (44), wobei der Sende-Empfangs-Treibermischer (44) das Sende-Emp fangs-Treibersignal mit einer Harmonischen des Zwi schensendeoszillatorsignals mischt, um ein Zwischen phasenerfassungssignal zu erzeugen; und
einer Einrichtung (48) zur Phasenverriegelung des Zwischenphasenerfassungssignals mit dem stabilen Niederfrequenzreferenzsignal.

2. Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung (48) zur Phasenverriegelung des Zwi schenphasenerfassungssignal mit dem stabilen Niederfre quenzreferenzsignal folgende Merkmale aufweist:
einen Phasendetektor, der proportional zu der Pha sendifferenz zwischen dem Zwischenphasenerfassungs signal und dem stabilen Niederfrequenzreferenzsignal ein Fehlersignal erzeugt; und
eine Einrichtung zum Abstimmen des Sende-Empfangs- Oszillators (32), um das Fehlersignal zu minimieren.

3. Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Referenzquelle (42) folgendes Merkmal aufweist:
eine Einrichtung (72) zur Rückgewinnung von Dualpi lottönen aus dem Zwischenfrequenzempfangssignal, wo bei die Frequenzdifferenz zwischen den Dualpilottö nen die Frequenz des stabilen Niederfrequenzrefe renzsignals bestimmt.

4. LMDS-Sende-Empfangs-Vorrichtung mit folgenden Merkma len:
einer Referenzquelle (42), die ein stabiles Nieder frequenzreferenzsignal erzeugt;
einem Zwischensendeoszillator (38), der ein Zwi schensendeoszillatorsignal erzeugt, wobei der Zwi schensendeoszillator (38) mit dem stabilen Nieder frequenzreferenzsignal phasenverriegelt ist;
einem Sende-Empfangs-Oszillator (32), der ein Sen de-Empfangs-Oszillatorsignal erzeugt;
einem Sende-Empfangs-Treibermischer (44), wobei der Sende-Empfangs-Treibermischer (44) das Sende-Emp fangs-Oszillatorsignal mit einer Harmonischen des Zwischensendeoszillatorsignals mischt, um ein Sen de-Empfangs-Treibersignal und ein Zwischenphasener fassungssignal zu erzeugen;
einem Zwischensendemischer (34), wobei der Zwischen sendemischer (34) ein moduliertes Sendesignal mit einer Harmonischen des Zwischensendeoszillatorsi gnals mischt, um ein Zwischensendesignal zu erzeu gen;
einem Abschlußsendemischer (40), wobei der Abschluß sendemischer (40) das Zwischensendesignal mit einer Harmonischen des Sende-Empfangs-Treibersignals mischt, um ein Ausgangssendesignal zu erzeugen;
einem Empfangsmischer (30), wobei der Empfangsmi scher (30) das empfangene Signal mit einer Harmoni schen des Sende-Empfangs-Treibersignals mischt, um ein empfangenes Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen; und
einer Einrichtung (48) zur Phasenverriegelung des Zwischenphasenerfassungssignals mit der stabilen Niederfrequenzreferenzquelle.

5. Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die Einrichtung (48) zur Phasenverriegelung des Zwi schenphasenerfassungssignal mit dem stabilen Niederfre quenzreferenzsignal folgende Merkmale aufweist:
einen Phasendetektor, der proportional zu der Pha sendifferenz zwischen dem Zwischenphasenerfassungs signal und dem stabilen Niederfrequenzreferenzsignal ein Fehlersignal erzeugt; und
eine Einrichtung zum Abstimmen des Sende-Empfangs- Oszillators (32), um das Fehlersignal zu minimieren.

6. Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die Referenzquelle (42) folgendes Merkmal aufweist:
eine Einrichtung (72) zur Rückgewinnung von Dualpi lottönen aus dem Zwischenfrequenzempfangssignal, wo bei die Frequenzdifferenz zwischen den Dualpilottö nen die Frequenz des stabilen Niederfrequenzrefe renzsignals bestimmt.

7. LMDS-Sende-Empfangs-Vorrichtung mit folgenden Merkma len:
einer Referenzquelle (42), die ein stabiles Nieder frequenzreferenzsignal erzeugt;
einem Zwischensendeoszillator (38), der ein erstes Zwischensendeoszillatorsignal erzeugt, wobei der er ste Zwischensendeoszillator (38) mit dem stabilen Niederfrequenzreferenzsignal phasenverriegelt ist;
einem Zwischenfrequenzoszillator (56), der ein zweites Zwischensendeoszillatorsignal erzeugt, wobei der Zwischenfrequenzoszillator (56) mit dem stabilen Niederfrequenzreferenzsignal phasenverriegelt ist;
einem Sende-Empfangs-Treibermischer (44), wobei der Sende-Empfangs-Treibermischer (44) eine Harmonische des ersten Zwischensendeoszillatorsignals mit einer Harmonischen des zweiten Zwischensendeoszillators mischt, um ein Sende-Empfangs-Treibersignal zu er zeugen;
einem Zwischensendemischer (34), wobei der Zwischen sendemischer (34) ein moduliertes Sendesignal mit einer Harmonischen des ersten Zwischenoszillatorsi gnals mischt, wodurch um ein Zwischensendesignal er zeugt wird;
einem Abschlußsendemischer (40), wobei der Abschluß sendemischer (40) das Zwischensendesignal mit einer Harmonischen des Sende-Empfangs-Treibersignals mischt, um ein Ausgangssendesignal zu erzeugen; und
einem Empfangsmischer (30), wobei der Empfangsmi scher (30) ein empfangenes Signal mit einer Harmoni schen des Sende-Empfangs-Treibersignals mischt, um ein empfangenes Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen.

8. Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der die Referenzquelle (42) folgendes Merkmal aufweist:
eine Einrichtung (72) zur Rückgewinnung von Dualpi lottönen aus dem empfangenen Zwischenfrequenzsignal, wobei die Frequenzdifferenz zwischen den Dualpilot tönen die Frequenz des stabilen Niederfrequenzrefe renzsignals bestimmt.

9. LMDS-System mit folgenden Merkmalen:
einer Basisstationsendeeinrichtung (2) mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Erzeugen eines modulierten Signals;
einem ersten Referenzoszillator, der ein erstes Referenzsignal erzeugt; und
einer Einrichtung zum Koppeln von Dualpilottönen auf das modulierte Signal, wobei die Dualpilottö ne jeweils mit dem ersten Referenzsignal phasen verriegelt sind und die Frequenzdifferenz zwi schen den Dualpilottönen ein Vielfaches der Fre quenz des ersten Referenzsignals ist;
einer Teilnehmereinheit (4) mit folgenden Merkmalen:
einem Lokaloszillator (68), der ein Lokaloszilla torsignal erzeugt;
einer Einrichtung (66) zum Mischen des Lokalos zillatorsignals mit dem modulierten Signal, wo durch ein moduliertes Zwischenfrequenzsignal er zeugt wird;
einem Referenzfilter (70) zum Filtern des modu lierten Zwischenfrequenzsignals, wodurch ein Zwi schenfrequenzsignal erzeugt wird, wobei das Zwi schenfrequenzsignal die Dualpilottöne aufweist;
einer Einrichtung (42) zum Erzeugen eines zweiten Referenzsignals durch Erfassen der Frequenzdiffe renz zwischen den Dualpilottönen;
einer Einrichtung (48) zum Erzeugen eines Fehler signals proportional zu der Phasendifferenz zwi schen einem der Pilottöne in dem Zwischenfre quenzsignal und dem Referenzsignal; und
einer Einrichtung (48) zum Abstimmen der Frequenz des Lokaloszillators, um das Fehlersignal zu mi nimieren.