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Die
Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem mit hoher Frequenzstabilität und insbesondere
eine auf einer Teilnehmerseite angeordnete externe Einheit.
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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.
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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 .
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Hochfrequenz-Kommunikationssystem
nach Anspruch 6 bereitgestellt.
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Weitere
Ausführungsformen
der Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen
beansprucht.
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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:
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1 und 2 Netze
von Kommunikationszellen, die die Erfindung verwenden,
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3 ein
Verteilernetz, das die Erfindung verwendet,
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4 eine
beispielhafte Einrichtung, die im Stand der Technik auf einen Subträger synchronisiert ist,
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5 bis 7 verschiedene
Implementierungen der Erfindung und
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8 eine
gemäß der Erfindung
verwendete beispielhafte Basisstation.
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In
der vorliegenden Schrift werden die Bezugszeichen in den Figuren,
die ein und dieselbe Menge von Initialen benutzen, für identische
oder ähnliche
Elemente verwendet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
externe Einheit 1 umfaßt
außerdem
eine Aufwärtsstrecke.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
Filter 150 läßt die Signale
zwischen 5 und 65 MHz durch.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.