DE60315384T2 - Übertragungssystem mit hoher Frequenzstabilität - Google Patents

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DE60315384T2
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Olivier Mocquard
Jean-Yves Le Naour
Jean-Luc Robert
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem mit hoher Frequenzstabilität und insbesondere eine auf einer Teilnehmerseite angeordnete externe Einheit.
  • Funkkommunikationssysteme des Punkt-Mehrpunkt-Typs sind Fachleuten unter den Abkürzungen MMDS (Mikrowellen-Mehrpunkt-Verteilersystem), LMDS (lokales Mehrpunkt-Verteilersystem) und MVDS (Mehrpunkt-Videoverteilersystem) bekannt. Diese zum Ausstrahlen von Programmen verwendeten Systeme ermöglichen eine Rückwärtsstrecke für die Teilnehmerendgeräte, wodurch der Teilnehmer mit dem empfangenen Programm interagieren kann.
  • In Europa wurden Vorkehrungen getroffen, um ein System des LMDS-Typs zu implementieren, das 24 Ausstrahlungskanäle (die auch als Abwärtsstrecken bezeichnet werden) mit einer Bandbreite von 33 MHz und 25 Rückwärtskanälen (oder Aufwärtsstrecken) mit einer Bandbreite von 2 MHz aufweist, wobei sich diese Kanäle zwischen 40,5 und 42,5 GHz befinden (weitere Einzelheiten bezüglich der Aufteilung der Kanäle finden Fachleute in dem Standard MPT-1560-RA). Das implementierte System muß dem ETSI-Standard 301199 entsprechen, der besser als DVB LMDS bekannt ist und der u.a. Vorkehrungen für eine Oszillatordrift von plus oder minus 200 kHz für die Aufwärtsstrecke trifft, wobei die Drift hauptsächlich auf klimatische Bedingungen zurückzuführen ist. Weitere Informationen über die Systeme finden Fachleute zum Beispiel in der Patentanmeldung WO 2002/33855 .
  • Die für diese Art von Anwendung zugeteilte Bandbreite hat zugenommen und entspricht zur Zeit einem Frequenzband, das zwischen 40,5 und 45,5 GHz liegt. Außerdem werden Vorkehrungen getroffen, um dieses Band zu segmentieren, um es auf mehrere Betreiber zu verteilen.
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Verteilernetz für einen Betreiber, der Systeme dieses Typs verwendet. Über eine gegebene Zone hinweg werden Basisstationen ST verwendet. Eine Basisstation ST deckt einen bis vier Sektoren A, B, C und D endlicher Größe ab. Die Sektoren verwenden jeweils ein verschiedenes Frequenzband und/oder verschiedene Polarisation, um die Störungsprobleme zwischen benachbarten Sektoren zu verringern.
  • 2 zeigt eine Konfiguration, bei der ein erster Betreiber drei Basisstationen ST verwendet hat und ein zweiter Betreiber seine eigene Basisstation ST' verwendet hat. Eine beträchtlichere Verwendung der beiden Betreiber stellt keinerlei Störungsprobleme dar, da die den Betreibern zugeteilten Frequenzen völlig verschieden sind.
  • Solche Systeme konkurrieren mit anderen Verteilernetzen, wie zum Beispiel Satellit, Kabel oder Telefon. Diese Systeme können jedoch von einem Kabelbetreiber benutzt werden, der sein Netz erweitern möchte, ohne eine gegebene Zone voll verkabeln zu müssen. Für diesen Zweck wünschen Betreiber, daß die am Teilnehmerstandort plazierten Decoder dieselben wie für Kabel sind, um so Entwicklungs-Overheadkosten zu vermeiden. Weiterhin wird gewünscht, daß diese Art von Netz als drahtlose Brücke für ein Kabelnetz dienen kann.
  • 3 zeigt ein Verteilernetzsystem, das als Relay für ein Kabelnetz dient. Eine mit einem Sender und möglicherweise mit einem Empfänger ausgestattete Basisstation ST strahlt für mehrere Teilnehmer bestimmte Informationen aus. Auf der Teilnehmerseite ist eine externe Einheit 1 mit einem Kabelnetz 2 verbunden. Ein Teilnehmer kann sich mit Hilfe einer internen Einheit 3, die als Schnittstelle zu einem oder mehreren Benutzergeräten 4 dient, an das Kabelnetz 2 anschließen. Die externe Einheit umfaßt eine Antenne und Mittel zum Transponieren der empfangenen Signale in ein Frequenzband, das mit dem Kabelnetz 2 kompatibel ist, und Mittel zum Transponieren von zu der Basisstation ST zu sendenden Signalen. Die interne Einheit 3 ist zum Beispiel ein TV-Decoder oder ein für das Kabelnetz 2 bestimmtes Modem. Das Benutzergerät 5 ist zum Beispiel ein Fernseher, ein Telefon oder ein Computer.
  • Die Herstellung einer externen Einheit erfordert Einhaltung von Übertragungsbedingungen einerseits in bezug auf den Funkweg und andererseits auf den Kabelweg. Der DOCSIS-Standard, der Kabelnetze betrifft, gestattet eine Frequenzdrift von 32 kHz für die Aufwärtsstrecke und 30 kHz für die Abwärtsstrecke. Wenn diese Frequenzdrift zu der verwendeten Funkfrequenz zurückgenommen wird, ist zu beachten, daß die Stabilität der in der externen Einheit 1 befindlichen Oszillatoren kleiner als 1 in 1 Million sein muß. Die externe Einheit 1 unterliegt jedoch Temperatur- und klimatischen Randbedingungen, durch die es schwierig und daher sehr kostspielig wird, eine solche Stabilität zu erzielen.
  • Eine bekannte Lösung ist die Verwendung eines durch die Basisstation zum Synchronisieren der externen Einheit gesendeten Referenzsubträgers. Eine solche Lösung wird zum Beispiel in dem US-Patent Nr. 5,844,939 beschrieben. 4 zeigt eine Schaltung, die der Art von Schaltung entspricht, die von diesem Patent offenbart wird. Die empfangenen Signale werden durch einen Mischer 5 transponiert. Aus den transponierten Signalen wählt ein Filter 6 einen Bandteil aus, in dem sich nur der Referenzsubträger befinden sollte. Ein Phasen-/Frequenzkomparator 7 vergleicht die gefilterte Frequenz mit einem Referenzoszillator 8 und betreibt einen Oszillator 9, der dem Mischer 5 die Transponierungsfrequenz zuführt. Die somit ausgeführte Rückkopplungsregelung entspricht einem Phasenregelkreis, durch den es möglich wird, einen absoluten Frequenzfehler des Oszillators 9 zu erzielen, der gleich dem Fehler in dem Referenzoszillator 8 ist. Zusätzlich kompensiert diese Technik ferner die Frequenzdrift der Basisstation. Wenn eine Rückwärtsstrecke ein und denselben Oszillator zum Transponieren der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke verwendet, wird darüber hinaus auch der Fehler in der Rückwärtsstrecke kompensiert.
  • Ein solches System kann in einem zellularen Verteilernetz entsprechend 1 und 2 nicht benutzt werden. Die Verwendung einer festen Frequenz für das gesamte Verteilernetz würde Störungen zwischen den ein und dieselbe Frequenz verwendenden Zonen verursachen.
  • Die Erfindung schlägt ein Kommunikationssystem vor, bei dem die Position des Synchronisations-Subträgers an verschiedene Stellen des einem Betreiber zugeteilten Bandes gelegt werden kann. Die externe Einheit der Empfangseinrichtung umfaßt zusätzliche Transponierungsmittel, durch die es möglich wird, den Synchronisations-Subträger unabhängig von seiner Position in dem Übertragungsfrequenzband bis herunter zu einer vordefinierten Frequenzspanne zu reduzieren. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine externe Einheit nach Anspruch 1 bereitgestellt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Hochfrequenz-Kommunikationssystem nach Anspruch 6 bereitgestellt.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
  • Bei Durchsicht der folgenden Beschreibung, wobei die Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen verweist, wird die Erfindung besser verständlich und es werden weitere Merkmale und Vorteile ersichtlich. Es zeigen:
  • 1 und 2 Netze von Kommunikationszellen, die die Erfindung verwenden,
  • 3 ein Verteilernetz, das die Erfindung verwendet,
  • 4 eine beispielhafte Einrichtung, die im Stand der Technik auf einen Subträger synchronisiert ist,
  • 5 bis 7 verschiedene Implementierungen der Erfindung und
  • 8 eine gemäß der Erfindung verwendete beispielhafte Basisstation.
  • In der vorliegenden Schrift werden die Bezugszeichen in den Figuren, die ein und dieselbe Menge von Initialen benutzen, für identische oder ähnliche Elemente verwendet.
  • 5 zeigt eine erste Ausführungsform einer externen Einheit gemäß der Erfindung. Eine Antenne 100 dient zum Empfang der Signale, die aus der Basisstation stammen, und zum Senden von Signalen zu dieser selben Basisstation. Das Übertragungsband besteht aus zwei getrennten Frequenzebenen, eine für die Abwärtssignale und die andere für die Aufwärtssignale. Als Beispiel liegen die Abwärtssignale zwischen 40,5 und 41 GHz und die Aufwärtssignale zwischen 41,5 und 41,6 GHz.
  • Für die Abwärtsstrecke wählt ein mit der Antenne verbundenes Bandpaßfilter 101 das nützliche Band, wie zum Beispiel das Band von 40,5 bis 41 GHz, aus. Ein Verstärker 102 verstärkt die das Filter 101 verlassenden Signale. Ein Mischer 103 mischt die aus dem Verstärker 102 stammenden Signale mit einem Signal mit einer Transponierungsfrequenz, das aus einem Oszillator 104 stammt. Der Oszillator 104 ist zum Beispiel ein Oszillator mit dielektrischem Resonator mit einer Spannungssteuerung zur Einstellung. Die Frequenz des Oszillators beträgt zum Beispiel 41,35 GHz, so daß das transponierte nützliche Band zwischen 350 und 850 MHz liegt. Ein Bandpaßfilter 105, das die zwischen 350 und 850 MHz liegenden Signale durchläßt, verbindet den Ausgang des Mischers 103 mit dem Kabel 2, das die Verteilung zu einer oder mehreren in den Teilnehmerhäusern angeordneten internen Einheiten 3 abwickelt.
  • Um die Frequenz des Oszillators 104 einstellen zu können, wird ein Pilotsignal in das nützliche Band eingefügt und durch die Basisstation gesendet. Das Pilotsignal ist zum Beispiel ein Subträger der Frequenz 40,5 GHz, die auf 850 MHz transponiert wird. Ein Filter 106, das zum Beispiel mit dem Filter 105 identisch ist, isoliert das transponierte Pilotsignal für eine Auswahleinrichtung 107. Ein Frequenzsynthesizer 108 liefert ein Frequenztransponierungssignal, das zum Beispiel gleich 750 MHz ist. Der Synthesizer 108 wird mit Hilfe eines Phasenregelkreises gemäß einer bekannten Technik produziert und besteht zum Beispiel aus einem VCO 109 und einem Frequenzteiler 110 und einem Phasen-/Frequenzkomparator 111, der an einen Referenzoszillator 112 angekoppelt ist. Ein Mischer 113 mischt die Signale aus dem Filter 106 mit dem aus den Synthesizer 108 stammenden Signal, um so das Pilotsignal auf eine Frequenz von etwa 100 MHz zu reduzieren. Ein auf 100 MHz zentriertes Bandpaßfilter 114 wählt das Pilotsignal aus den den Mischer 113 verlassenden Signalen aus. Ein Phasen-/Frequenzkomparator 115 vergleicht das aus dem Filter 114 stammende Pilotsignal mit einem Referenzsignal, das aus einem Referenzoszillator 112 stammt, der zum Beispiel derselbe Referenzoszillator 112 wie der des Synthesizers 108 ist. Der Phasen-/Frequenzkomparator 115 betreibt den Oszillator 104 und führt die Frequenzrückkopplungsregelung des Oszillators 104 aus, so daß das Pilotsignal am Eingang des Phasen-/Frequenzkomparators 115 auf dieselbe Frequenz eingestellt wird. Die Baugruppe von Elementen, die die Frequenzrückkopplungsregelung ausführt, bildet einen Phasenregelkreis, der den Mischer 103, das Filter 106, die Auswahleinrichtung 107, den Phasen-/Frequenzkomparator 115 und den Oszillator 104 enthält.
  • Der Fehler einer solchen Einrichtung wird berechnet, indem man den Fehler des Referenzoszillators 112 mit dem des Sythesizers 108 summiert. Wenn der Referenzoszillator 112 ein Signal mit 100 MHz mit einer Genauigkeit von 10–5 liefert, beträgt der maximale Frequenzfehler in dem Pilotsignal am Ausgang des Filters 114 1 kHz. Zusätzlich weist der Frequenzsynthesizer dieselbe Genauigkeit wie der Referenzoszillator auf, nämlich 10–5, aber für 750 MHz stellt dies einen maximalen Fehler von 7,5 kHz dar. Es zeigt sich, daß der Gesamtfehler für Transponierung auf 41,35 GHz für dieses Beispiel 8,5 kHz beträgt, d.h. etwa 2,1·10–7.
  • Wie bereits erwähnt, besteht der Vorteil dieses Systems darin, daß abhängig von der geographischen Zone und ohne Änderung der Hardware ein verschiedenes Pilotsignal möglich ist. Um ein auf 40,7 GHz eingestelltes Pilotsignal zu verwenden, reicht es aus, die Frequenz des Synthesizers 108 zu ändern und ein Transponierungssignal mit einer Frequenz von 550 MHz bereitzustellen. Verglichen mit dem vorherigen Beispiel zeigt sich, daß der Fehler dann 6,5 kHz für 40,2 GHz beträgt, d.h. etwa 1,6·10–7. Für Fachleute ist erkennbar, daß die mit Hilfe des Mischers 113 ausgeführte Frequenztransponierung einen Alias-Effekt auf das Spektrum hat und einen Kanal mit dem Pilotsignal überlagern kann. Der produzierte Effekt ist ein Hinzufügen von Rauschen zu dem Pilotsignal und kann Phasenrauschen in dem Oszillator 104 verursachen, was im folgenden von Interesse sein wird.
  • Soweit es die Änderung der Frequenz des Synthesizers 108 angeht, sind mehrere Lösungen möglich. Während der Installation speichert ein Betreiber die zu verwendende Frequenz. Solche Speicherung kann erfolgen, indem man einen in der externen Einheit angeordneten nichtflüchtigen Speicher programmiert oder durch Setzen von Ein/Aus-Schaltern.
  • Die externe Einheit 1 umfaßt außerdem eine Aufwärtsstrecke.
  • Die auf dem Kabel 2 vorliegenden Signale werden durch ein Filter 150 geleitet, das ein Frequenzband, das zum Beispiel zwischen 150 und 250 MHz liegt, entsprechend den Aufwärtsstreckenkanälen, durchläßt. Ein Mischer 151 transponiert die Aufwärtsstreckenkanäle in die Spanne von 41,5 bis 41,6 mit Hilfe des Oszillators 104. Ein Verstärker 152 und ein Filter 153, die mit der Antenne 100 verbunden sind, führen die Verstärkung und die Übertragung der Aufwärtsstreckenkanäle aus.
  • Der Transponierungsfehler auf der Aufwärtsstrecke ist derselbe wie mit Bezug auf die Abwärtsstrecke. Dieser Fehler übersetzt sich jedoch in das über die Abwärtsstrecke gesendete Signal. Damit der Fehler gleich ist, sollte in der Basisstation zum Transponieren des Aufwärtssignals und des Abwärtssignals derselbe Oszillator verwendet werden.
  • Wie bereits erwähnt, fügt die Superposition eines Kanals mit dem Pilotsignal Rauschen zu dem Pilotsignal hinzu und verursacht Phasenrauschen auf der Ebene des Oszillators 104. Um diesen Nachteil zu minimieren, reicht es aus, ein sehr selektives Filter 114 zu verwenden, wobei die Selektivität des Filters Rauschen sehr verringert. Wenn das Durchlaßband des Filters 114 jedoch stark reduziert ist, wird das Rauschen vernachlässigbar, aber das Pilotsignal kann außerhalb des Durchlaßbandes des Filters 114 liegen und der die Frequenzrückkopplungsregelung ausführende Phasenregelkreis verriegelt sich nicht und verursacht eine Fehlfunktion des Systems.
  • Um dieses Problem des Verriegelns beim Systemherauffahren zu beheben, wurde eine Latch-Einrichtung 130 in dem Schaltbild von 6 hinzugefügt. Eine Addiererschaltung 131 addiert ein aus einem Rampengenerator 132 stammendes Signal mit dem den Phasen-/Frequenzkomparator 115 verlassenden Signal. Der Rampengenerator liefert eine variable Spannung, solange der Phasenregelkreis nicht verriegelt ist. Wenn der Phasenregelkreis verriegelt ist, sendet der Phasen-/Frequenzkomparator 115 ein Signal zu dem Rampengenerator 132, so daß letzterer seine Ausgangsspannung auf einem konstanten Wert hält. Die Rückkopplungsregelung wird dann mittels des Phasenregelkreises erzielt. Für diesen Zweck sollte der Phasen-/Frequenzkomparator 115 eine für den Oszillator 104 bestimmte Ausgangsspannungsspanne liefern, die kleiner als die durch den Rampengenerator 132 gelieferte Spannungsspanne ist.
  • Wenn die externe Einheit in Betrieb gebracht wird, ist der Phasenregelkreis also nicht verriegelt. Der Oszillator 104 liefert ein Signal, dessen Frequenz einer extremen Frequenz, zum Beispiel seiner Minimalfrequenz, entspricht. Der Rampengenerator 132 liefert ein Signal, das sich sanft zwischen einer Minimalspannung und einer Maximalspannung ändert, um so die Frequenz des Oszillators 104 progressiv bis zu der anderen Extremfrequenz des Oszillators 104, zum Beispiel seiner Maximalfrequenz, zu vergrößern. Im Verlauf dieser Frequenzvariation befindet sich das Pilotsignal mindestens für einen Moment in dem Durchlaßband des Filters 114 und der Phasenregelkreis verriegelt sich auf dieses Pilotsignal. Der Phasen-/Frequenzkomparator 115 stoppt die durch den Rampengenerator 132 ausgeführte Exkursion und übernimmt die Dinge in bezug auf die Rückkopplungsregelung.
  • Falls der Phasenregelkreis während des Funktionierens das Pilotsignal verlieren sollte, würde der Rampengenerator 132 die Exkursion fortsetzen, bis eine Maximalspannung erreicht wird, und würde dann bis zu einer neuen Verriegelung des Phasenregelkreises wie oben angegeben wieder mit der Minimalspannung anfangen.
  • Um vollständige Kompatibilität mit dem DOCSIS-Standard zu produzieren, sollte auf dem Kabel 2 eine Aufwärtsstrecke existieren, die zwischen 5 und 65 MHz liegt. Eine direkte Transponierung auf Frequenzen in der Größenordnung von 40 GHz erfordert eine sehr effiziente Filterung, um ein Transponierungsbild, das sich bei 10 MHz des nützlichen Bandes befindet, zurückzuweisen. Um dieses Problem zu beheben, ist bekannt, eine oder mehrere Zwischentransponierungen zu verwenden. Das Diagramm von 7 zeigt eine externe Einheit 1 gemäß der Erfindung, für die die verschiedenen für die Oszillatoren und Filter angegebenen Werte so gewählt werden, daß die Fehler der verschiedenen Transponierungen auf der Aufwärtsstrecke teilweise kompensiert werden.
  • Die Modifikationen der Elemente, die oben beschrieben wurden, betreffen im wesentlichen die numerischen Werte. Zwischen dem Filter 114 und dem Phasen-/Frequenzkomparator 115 wird ein Frequenzteiler 116 angeordnet, um so eine Frequenz von 10 MHz des Oszillators 112 zu erhalten, die leichter zu implementieren ist. Da der Frequenzteiler 116 die Frequenz durch 10 teilt, bleibt das Durchlaßband des Filters 114 auf der Frequenz von 100 MHz zentriert. Aus Kostengründen wird bevorzugt, einen Oszillator 104 mit einer niedrigeren Frequenz als die Transponierungsfrequenz zu verwenden. Zu diesem Zweck werden Frequenzverdoppler 117, 118 und 119 zwischen dem Oszillator 104 und den Mischern 103 und 151 angeordnet, damit die Frequenz des Oszillators 104 durch 4 geteilt werden kann.
  • Das für die Abwärtssignale verwendete Übertragungsfrequenzband liegt zwischen 40,5 und 41 GHz, wobei dies dem Durchlaßband des Filters 101 entspricht. Die Transponierung erfolgt mit einer Frequenz von 40,2 GHz, wobei der Oszillator 104 ein Signal mit einer Nennfrequenz von 10,05 GHz liefert, die elektrisch auf +/–0,1% justiert werden kann. Das Durchlaßband der Filter 105 und 106 entspricht dem transponierten nützlichen Band, das zwischen 300 und 800 MHz liegt (der DOCSIS-Standard schreibt ein zwischen 91 und 857 MHz liegendes Band vor). Der Frequenzsynthesizer 108 ermöglicht die Erzeugung zum Beispiel von Frequenzen, die zwischen 200 und 700 MHz liegen, mit einer Schrittgröße von 10 MHz.
  • Die Abwärtsstrecke arbeitet auf dieselbe Weise wie oben beschrieben. Der Frequenzfehler liegt abhängig von der Position des Pilotsignals zwischen 3 und 8 kHz, d.h. ein Fehler zwischen 7,5·10–8 und 2·10–7.
  • Soweit es die Aufwärtsstrecke angeht, wurden zwei Transponierungseinrichtungen 160 und 170 hinzugefügt, um so die Filterungseinschränkungen zu verringern. Die Aufwärtsstrecke wird drei Frequenztransponierungen unterzogen. Vorteilhafterweise werden Transponierungen im Infradyn- und im Supradyn-Verfahren ausgeführt, um so die Fehler in den Transponierungsfrequenzen teilweise zu kompensieren. Die Begriffe Infradyn und Supradyn bedeuten in der vorliegenden Schrift das sich aus der Transponierung ergebende Signal. Wenn eine Transponierung im Infradyn-Verfahren ausgeführt wird, bedeutet dies, daß die Frequenz des Empfangsoszillators kleiner als das sich aus der Transponierung ergebende nützliche Signal ist. Wenn eine Transponierung im Supradyn-Verfahren ausgeführt wird, bedeutet dies, daß die Frequenz des Empfangsoszillators größer als das sich aus der Transponierung ergebende nützliche Signal ist.
  • Das Filter 150 läßt die Signale zwischen 5 und 65 MHz durch.
  • Die Transponierungseinrichtung 160 umfaßt einen Frequenzteiler 161, der die Frequenz des Referenzoszillators 112 durch zwei teilt, um so einem Phasen-/Frequenzkomparator 162 ein Referenzsignal mit 5 MHz mit derselben Genauigkeit wie der Referenzoszillator 112, d.h. 10–5, zuzuführen. Der Phasen-/Frequenzkomparator 162 vergleicht das Referenzsignal mit einem die Frequenzteilerschaltung 163 verlassenden Signal, wodurch ein Frequenzsignal bereitgestellt wird, das relativ zu der Frequenz eines Oszillators 164, der durch die durch den Komparator 162 bereitgestellte Phasendifferenz gesteuert wird, durch 47 geteilt ist, so daß das durch den Oszillator 164 bereitgestellte Signal auf der Frequenz von 235 MHz liegt. Die Transponierungseinrichtung 160 umfaßt außerdem einen Mischer 165 zum Multiplizieren des aus dem Filter 150 stammenden Signals mit dem aus dem Oszillator 164 stammenden Signal. Ein Filter 166 läßt das zwischen 240 und 300 MHz liegende Band durch, wobei in Kombination mit den anderen Mitteln der Transponierungseinrichtung 160 eine Transponierung im Infradyn-Verfahren ausgeführt wird.
  • Die Transponierungseinrichtung 170 umfaßt einen Phasen-/Frequenzkomparator 171, der ein aus dem Referenzoszillator 112 stammendes Referenzsignal mit 10 MHz empfängt. Der Phasen-/Frequenzkomparator 171 vergleicht das Referenzsignal mit einem Signal, das eine Frequenzteilerschaltung 172 verläßt, die ein Frequenzsignal bereitstellt, das relativ zu der Frequenz eines Oszillators 173, der durch die durch den Komparator 171 bereitgestellte Phasendifferenz gesteuert wird, durch 210 dividiert ist, so daß das durch den Oszillator 173 bereitgestellte Signal auf der Frequenz von 2,1 GHz liegt. Die Transponierungseinrichtung 170 umfaßt außerdem einen Mischer 174 zum Multiplizieren des aus dem Filter 166 stammenden Signals mit dem aus dem Oszillator 173 stammenden Signal. Ein Filter 175 läßt das zwischen 1,8 und 1,86 GHz liegende Band durch, so daß in Kombination mit den anderen Mitteln der Transponierungseinrichtung 170 eine Transponierung im Supradyn-Verfahren ausgeführt wird.
  • Der Mischer 151 multipliziert die aus dem Filter 175 stammenden Signale mit einem Signal der Frequenz 40,2 GHz, das aus dem Oszillator 104 stammt, mittels der Frequenzverdoppler 117 und 119. Ein Verstärker 152 verstärkt die durch den Mischer 151 gelieferten Signale, die danach durch das Filter 153 gefiltert werden, dessen Durchlaßband zwischen 42 und 42,06 GHz liegt. Das Filter 153 führt in Kombination mit dem Mischer 151 eine Frequenztransponierung im Infradyn-Verfahren aus.
  • Im Hinblick auf den Fehler erfolgt die durch die Transponierungseinrichtung 160 ausgeführte Transponierung mit einem maximalen Frequenzfehler von 2,35 kHz. Die durch die Transponierungseinrichtung 170 ausgeführte Transponierung erfolgt mit einem maximalen Frequenzfehler von 21 kHz, und die durch den Mischer 151 ausgeführte Transponierung erfolgt mit einem maximalen Frequenzfehler von zwischen 3 und 8 kHz. Die Fehler sind auf den Frequenzfehler von ein und demselben Referenzoszillator 112 zurückzuführen. Die Verwendung einer Transponierung im Infradyn-Verfahren führt einen Fehler in der Richtung ein, die der durch die Transponierung im Supradyn-Verfahren eingeführten entgegengesetzt ist, da es sich zeigt, daß die Frequenzdrift ein inverses Spektrum aufweist, während es aus ein und demselben Referenzoszillator 112 stammt. Die Gesamtsumme der Maximalfehler liegt zwischen 10,65 und 15,65 kHz als Funktion der Position des Pilotsignals, d.h. ein Fehler, der immer kleiner als 4 10–7 ist.
  • 8 zeigt eine beispielhafte Basisstation ST mit einem Sende-Empfangselement 200 und einem Verarbeitungselement 210, die für die Abwärtsstrecke durch ein Kabel 202a und für die Aufwärtsstrecke durch ein Kabel 202b verbunden werden. Das Sende-/Empfangselement umfaßt Verstärkungsmittel und Transponierungsmittel zum Transponieren einerseits der Aufwärtsstrecken in ein gesendetes Frequenzband und andererseits der empfangenen Signale in ein Empfangsfrequenzband in Abwärtsstreckensignale mit einem einzigen Oszillator 201 zur Durchführung der Transponierung zwischen den Kabeln 202a und 202b und einer Antenne 203. Es ist nicht notwendig, daß die durch die Kabel 202a und 202b geführten Signale mit dem DOCSIS-Standard kompatibel sind, da man es hier mit einer Netzkopfstelle zu tun hat, die mittels mehrerer Arten von Medien kommunizieren kann. Somit sind die Frequenzeinschränkungen flexibler und es reicht eine einzige Transponierung aus.
  • Das Verarbeitungselement 210 wird zum Beispiel in einem versiegelten Gehäuse angeordnet, auf das ein Betreiber leicht zugreifen kann. Das Gehäuse ermöglicht die Umgehung von Einschränkungen in bezug auf die atmosphärischen Parameter. Das Verarbeitungselement umfaßt Filter 213, die einerseits mit dem Kabel 202a oder dem Kabel 202b und andererseits mit einem Modul 214 verbunden sind, das die Abwärtskanäle aus einer oder mehreren Quellen (nicht dargestellt) formt, oder mit einem Modul 215, das die Aufwärtskanäle empfängt und die Daten auf einem oder mehreren Medien (nicht dargestellt) empfängt, und außerdem mit einem Oszillator 216, der das Pilotsignal liefert. Jedes Filter 213 ist ein Bandpaßfilter, dessen Bandbreite die Übertragung nur der Signale des Moduls 214, 215 oder 216 erlaubt, mit dem es verbunden ist.
  • Da die Basisstation mit der externen Einheit 1 kombiniert ist, ist zu beachten, daß die Einschränkungen im Hinblick auf Stabilität des Oszillators 201 auf die zulässige Variationsspanne des Oszillators 104 begrenzt ist (die in dem Beispiel 0,1% beträgt, aber größer sein kann). Andererseits müssen die durch die Module 214 und 215 ausgeführten Transponierungen mit einer Genauigkeit mit dem Oszillator 216 synchronisiert sein, die mit der der externen Einheit 1 vergleichbar ist.
  • Die Erfindung wurde in Verbindung mit einer terrestrischen Kommunikationseinrichtung beschrieben, die mit einem Kabelnetz kompatibel ist. Obwohl sich die Erfindung besonders für diese Art der Verwendung eignet, kann sie auf allgemeine Weise bei einer beliebigen Art von Funkkommunikation verwendet werden, die eine hohe Genauigkeit der Kommunikation erfordert (sowohl terrestrisch als auch Satellit), ohne daß es unbedingt erforderlich ist, daß sie mit einem Kabelnetz kompatibel ist.
  • Die Erfindung beschreibt ein System mit einer Rückwärtsstrecke, die auch als Aufwärtsstrecke bezeichnet wird, da sie sich besonders für diese Art von Anwendung eignet. Es ist jedoch absolut möglich, die Erfindung ohne Rückwärtsstrecke zu verwenden.

Claims (6)

  1. Externe Einheit (1), die auf der Teilnehmerseite eines Kommunikationssystems angeordnet ist, zum Betrieb in einem Abwärtsstreckenfrequenzband unter Verwendung mindestens eines in dem Abwärtsstreckenfrequenzband plazierten Referenzsubträgers, wobei das Abwärtsstreckenfrequenzband ferner mindestens einen Daten-Abwärtsstreckenkanal umfaßt, wobei die externe Einheit folgendes umfaßt: – einen Empfangsoszillator (104) zum Erzeugen eines Signals zum Transponieren des Abwärtsstreckenfrequenzbands in ein erstes transponiertes Frequenzband, – ein erstes Transponierungsmittel (103) zum Transponieren des Abwärtsstreckenfrequenzbands, das den mindestens einen Referenzsubträger enthält, in das erste transponierte Frequenzband, – Synchronisierungsmittel (107, 112, 115) zum Synchronisieren des Empfangsoszillators (104) mit dem transponierten mindestens einen Referenzsubträger, wobei die Synchronisierungsmittel einen Referenzoszillator (112) zum Erzeugen eines Referenzsignals mit einer vorbestimmten Frequenz und einen Phasen-/Frequenzkomparator (115) zum Einstellen des Empfangsoszillators (104) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungsmittel ferner ein zweites Transponierungsmittel (107) zum weiteren Transponieren des mindestens einen Referenzsubträgers in eine zweite Frequenz umfassen, und der Phasen-/Frequenzkomparator (115) dafür ausgelegt ist, den Empfangsoszillator (104) so einzustellen, daß die zweite Frequenz der vorbestimmten Frequenz des Referenzoszillators (112) entspricht.
  2. Externe Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Transponierungsmittel (107) ein Mittel (108) zum Produzieren eines Signals mit einer programmierbaren Frequenz umfaßt.
  3. Externe Einheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zwischen den Synchronisationsmitteln (107, 112, 115) und dem Empfangsoszillator (104) angeordnete Verriegelungseinrichtung (130) umfaßt.
  4. Externe Einheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Einheit ferner für einen Betrieb in einem Aufwärtsstreckenfrequenzband ausgelegt ist und ferner ein Aufwärtsstrecken-Transponierungsmittel (151) zum Transponieren von Aufwärtsstreckensignalen in das Aufwärtsstreckenfrequenzband umfaßt.
  5. Externe Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwärtsstrecken-Transponierungsmittel (151) ein drittes und ein viertes Transponierungsmittel (160, 170) umfaßt, die dafür ausgelegt sind, in einem Fall Transponierungen im Infradyn-Verfahren und im anderen Fall im Supradyn-Verfahren durchzuführen.
  6. Hochfrequenz-Kommunikationssystem mit mindestens einer Basisstation (ST) und mindestens einer Teilnehmereinrichtung, wobei die Basisstation dafür ausgelegt ist, einen einzigen Oszillator (201) zur Durchführung sowohl der Abwärtsstrecken- als auch der Aufwärtsstreckenfrequenztransponierungen zu verwenden, wobei die Teilnehmereinrichtung eine interne Einheit (3) und eine externe Einheit (1) umfaßt, die durch ein Kabel (2) verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Einheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert ist.
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