JP4598521B2 - ケーブルネットワーク用ｖｈｆアダプタ - Google Patents

Description

本発明は、一般的にＯＤＵ（standing for "Outdoor Units"）とも称されるＶＨＦアダプタに関しており、より詳細には、ケーブルネットワークから供給され基地局から発せられる無線信号を受信し、これらの信号がアプリケーション端末、特にビデオやデータ端末に伝送されるようにするものである。このＯＤＵユニットは、アプリケーション端末とは別個のものである。

近年においては、多数のミリ波の周波数帯域のためのポイント−マルチポイント配信システムの出現が認められる。最も早い研究がアナログブロードキャスティングシステムに関するものであったのに対して、今日では、インタラクティブサービスを提供するデジタルシステムが最先端におかれている。

マルチメディアワイヤレスシステム、略して“ＷＭＳ”という用語は、放送の世界と通信の世界の間の集約のために提供される全てのシステム、並びに加入者に対するマルチメディアサービスのブロードバンドワイヤレスアクセスを提供する全てのシステムを指すべく選択されている。それらのシステムでは、広大な帯域幅に関する取り決めが要求され、既にヨーロッパではそのようなシステムに対して４０ＧＨｚバンド（４０.５〜４３.５ＧＨｚ）が指定されている。

当業者にとってポイント−マルチポイントタイプのＲＦ伝送システムで想起されるのは、初期のＭＭＤＳ（Microwave Multipoint Distribution System）、ＬＭＤＳ（Local Multipoint Distribution System）、ＭＶＤＳ（Multipoint Video Distribution System）等の方式である。放送プログラムのために使用されたこれらのシステムは、加入者に受信されたプログラムとの対話を可能にさせる加入者端末に対するリターンパスを許容する。

ヨーロッパでは、ＬＭＤＳタイプのシステムを実現すべく計画が立てられている。これは、３３ＭＨｚの帯域幅を有する２４のブロードキャスティングチャネル（いわゆるダウンリンク）と、２ＭＨｚの帯域幅を有する２５のリターンチャネル（いわゆるアップリンク）を有している。これらのチャネルは、４０.５〜４２.５ＭＨｚの間で位置が定められる（これらのチャネルの割当てに関しては、当業者にとってＭＰＴ−１５６０−Ｒ１標準が考慮される）。

実行されるシステムは、“ＬＭＤＳ ＤＶＢ”のネーミングによってよく知られているＥＴＳＩ３０１１９９規格に適合していなければならない。これは他の対象の中でもアップリンクに対するプラス/マイナス２００ｋＨｚの発振器ドリフトのために提供されており、このドリフトは主に気候条件のために生じる。それらのシステムに関するさらなる情報は、当該分野の当業者にとって例えば国際公開第2002 / 33855号パンフレットが参照できる。この種のアプリケーションに割当てられている帯域幅は増大してきており、現在では、前述したように４０.５〜４３.５ＧＨｚの間にある周波数帯域に対応している。すなわち複数のオペレータ間でそれを配分するためにこの帯域をセグメント化することが構想されている。

本発明は、これらの伝送システムの基本的なフレームワークに属している。

特に１つには、既存のケーブルネットワーク、ビデオ及び/又はデータ端末（これは通常はこのネットワークに直接プラグインできる）へのプラグインのためのＭＷＳ若しくはＬＭＤＳタイプのワイヤレス通信システムの使用が試みられる。このことを実行するために、ＭＷＳシステムは、ケーブルネットワークに関してトランスペアレントでなければならず、従って当該ケーブルネットワークに関連して使用される例えばＤＯＣＳＩＳ（Data Over Cable Service Interface Specification）タイプやＥｕｒｏＤＯＣＳＩＳタイプなどの標準規格の設定による制約にも適合していなければならない。

これらの制約は、ＭＷＳシステムで使用されるミリ波の周波数帯域（典型的には４０.５〜４３.５ＧＨｚ）においては端末操作に対して非常に過酷であり、特に周波数安定性と位相ノイズの関係においては顕著である。

ミリ波のＭＷＳＯＤＵユニットをＤＯＣＳＩＳ標準に合わせるためには、以下の技術的な制約に適合していなければならない。：
−ダウンリンクに対して９１ＭＨｚ/８５７ＭＨｚでアクセスするＩＦ（Intermediate Frequencies）の提供
−ケーブル標準の制約に係る周波数の安定化と位相ノイズの充足、これらはミリ波周波数で使用される高次のＱＡＭタイプの変調を考慮すれば既にそれ自体で過酷である
−伝送された若しくは受信された信号のスペクトル反転の不実施
従来のＭＷＳＯＤＵユニットの構造は、図１に表わされている。そこではアンテナ装置１０１と中間周波（ＩＦ）出力マルチプレクサ１０２の間で、既知タイプの２つの変換チェーンが使用される。これらは、９５０ＭＨｚ/１９５０ＭＨｚの下り方向受信ＲＸに対する中間周波数（ＩＦ）と、４００/７００ＭＨｚの上り方向伝送ＴＸに対する中間周波数（ＩＦ）を入手させ得る。この実行のために、ＤＲＯタイプの局部発振器１０３（誘電体共振発振器）が、４０ＧＨｚ領域から１０００ＭＨｚ領域までに亘る２つの変換チェーンに共通に用いられ、さらに所期の周波数ギャップを得るために上り方向チェーン上で通常タイプの局部発振器ＬＯ１（１０４）が用いられる。

この構造は簡単でかつ安価でもあるが、しかしながら前述したような技術的制約と適合化させることができず、あるいはＤＯＣＳＩＳ標準の様々な周波数方式を単一の具現化で得ることができない。

それらの制約と適合化させ、当該アーキテクチャによるＯＤＵのマルチモードシングルバージョンを得るためには、後者に対して容認できないような総費用になりかねない複雑化を施す必要がある。

このような困難性を克服するためには、本発明は第１のダウンコンバージョンチェーンと第２のアップコンバージョンチェーンを含んだ次のようなケーブルネットワーク用のＶＨＦアダプタを提案している。すなわち、主として第１のダウンコンバージョンチェーンは、第１のミクサを含み、該第１のミクサには第２のミクサが接続されており、第２のアップコンバージョンチェーンは、第３のミクサを含み、該第３のミクサには第４及び第５のミクサが接続されており、これらの５つのミクサに必要な全ての局部周波数は、高安定化単一基準発振器から得られることを特徴としている。

本発明の別の特徴によれば、高安定化単一基準発振器は、ＳＰＤ（Sample Phase Detector）システムの使用下で一方では係数２による逓倍後に第１のミクサと第５のミクサを励振する第１の局部周波数を得るため及び他方では第１の非常に狭帯域なフィルタを用いて第２のミクサと第３のミクサを励振する第２の局部周波数を得るために、位相ループ誘電体共振発振器内に挿入されている調波発生器を駆動している。

さらに本発明の別の特徴によれば、前記高安定化単一基準発振器はさらに、バスによって制御されているアジャイル周波数合成器を駆動しており、それによって第４のミクサを励振する可変周波数が得られており、第２の非常に狭帯域なフィルタが、第３のミクサの出力側と第４のミクサの入力側の間に配置されており、それによって第３のミクサを励振する中間周波数が非常に低周波な純粋周波数となり、該第３のミクサによって配信される信号は前記第２の狭帯域フィルタによってフィルタリング可能であり、該第２の狭帯域フィルタは、第２の局部周波数とイメージ周波数信号を積極的に排除している。

有利には、前記第１及び第２の狭帯域フィルタは、表面波フィルタである。

他の特徴によれば、前記種々異なるミクサの周波数プランは、前記調波発生器並びにアジャイル周波数合成器の簡単なスイッチングと、前記表面波フィルタのシングルチェンジと、ケーブルネットワークと互換性のある２つの別個のオペレータに対する４つのコンフィグレーションによって得られる。

本発明の別の目的は、少なくとも１つの基地局と、少なくとも１つの加入者デバイスとを含み、前記基地局は、無線により伝送される周波数帯域に対する信号のダウンコンバージョンの実行と、無線により受信される周波数帯域からの信号のアップコンバージョンを可能にするために単一発振器を使用し、前記加入者デバイスは、内部ユニットと外部ユニットを含み、これらのユニットは、ケーブルによってリンクされ、前記外部ユニット（１）が、前述してきたようなＶＨＦアダプタを含んでいることを特徴とする無線周波巣伝送システムの提供である。

本発明の別の有利な特徴及び利点はさらに以下の明細書で図面に基づいて詳細に説明する。この場合、
図１は、ＯＤＵの公知のアーキテクチャを表わした図であり、
図２は、４０ＧＨｚでのＭＷＳシステムに対する周波数のスペクトル配分を表わした図であり、
図３は、図２の配分における２つのオペレータ間で可能な４つのコンフィグレーションを表わした図であり、
図４は、本発明によるＯＤＵにおけるアーキテクチャを表わした図であり、
図５および図６は、図３の４つのコンフィグレーションに含まれている２つの基本的なコンフィグレーションに相応する２つの概略的回路図であり、
図７は、ＶＨＦ及びＩＦの局部周波数を生成するための手段の例示的なアーキテクチャを表わした図であり、
図８は、本発明を使用した配信システムを表わした図である。

次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。図２による２つのオペレータに対して得られるようにできる４０ＧＨｚのＭＷＳシステムに使用可能な周波数のスペクトル配分では、図３に表わされているように４つのコンフィグレーションが可能である。最初の２つのコンフィグレーションにおいては、２つのオペレータに対する下り方向の受信が最下位領域Ａの最下位帯域にて実行されおり、また上り方向の伝送は、最上位領域Ｂの最上位帯域において実行される。

この配分は、最後の２つのコンフィグレーションにおいて逆になっている。

本発明によるＯＤＵユニットのアーキテクチャを表わした実施例は、図４においてその一例としてコンフィグレーション１のケースでの周波数の数値で示されている。

アンテナ装置４０１はＶＨＦ周波数帯域へダウンコンバージョンする４０.５ＧＨｚ〜４１.１ＧＨｚの周波数を受取り、またＶＨＦ周波数帯域からアップコンバージョンされた４２.２４ＧＨｚ〜４２.３ＧＨｚの周波数を受取る。

２つのコンバージョンチェーンはこのアンテナ器具４０１とマルチプレクサ４０２をリンクしており、それらは中間周波数を配信しており、その場合ダウンコンバージョンでは１５０ＭＨｚと７５０ＭＨｚの間におかれ、アップコンバージョンでは４０ＭＨｚを中心とするチャンネルに対応している。

これらのコンバージョンチェーンに必要な局部周波数の安定性と精度（純度）は、それらの周波数の全てを駆動する基本周波数を生成するための５０ＭＨの温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）である単一の局部発振器４０３を用いることで保証されている。

この発振器４０３は、最初に、ＳＰＤ（Sampling Phase Detector）システムを用いた位相ループ誘電体共振器型の発振器（ＰＬＤＲＯ）内に挿入されている調和発生器４０４を駆動する。

この調和発生器は、最初に９.９ＧＨｚの局部周波数を得ることを可能にしている。これの周波数は、１９８００ＭＨｚの周波数を得るために乗算器４０５内で係数２で逓倍される。

ミクサ４０６にはフィルタ４０７が後置接続されており、このフィルタは、ダウンコンバージョンチェーンにおいて９００/１５００ＭＨｚの第２のインフラダイン結果を得ることを可能にしている。

同じようにミクサ４０８にはフィルタ４０９が後置接続されており、このフィルタは、アップコンバージョンチェーンにおいて４２.３/４２.２４ＧＨｚの第２のスプラダイン結果を得ることを可能にしている。

ミクサ４０６と４０８は、オーダー２のサブハーモニックコンバージョンを実行するＶＨＦミクサである。

発振器４０３は、バス４１１によってマルチプレクサ４０２から制御されているアジャイル周波数合成器４１０を駆動し、それによって１.８５〜１.９１ＧＨｚの間の可変周波数が得られる。これらの周波数はさらに、７９０ＭＨｚの搬送周波数による最初のアップコンバージョンＩＦから、ミクサ４１２とフィルタ４１３を用いて、ミクサ４０８へ供給する２.６４/２.７ＧＨｚのアップコンバージョン周波数を可能にしている。フィルタ４２３は、調波発生器４０４から７５０ＭＨｚの局部周波数を得ることを可能にしている。この非常に狭帯域なフィルタ（以下では単に狭帯域フィルタとも称する）は、非常にピュアな周波数を得るために表面波（ＳＡＷ）タイプのものであってもよい。

この周波数からは、ミクサ４１４とフィルタ４１５を介して１５０/７５０ＭＨｚのダウンコンバージョンＩＦが最終的に得られるようになる。

同じようにミクサ４１６とフィルタ４１７を介して４０ＭＨｚの搬送周波数におけるアップコンバージョンＩＦから７９０ＭＨｚの搬送波周波数が得られるようになる。ここでのフィルタ４１７は、ＳＡＷタイプのものであり、従って非常に選択性が高く、そのため７５０ＭＨｚでの局部周波数が積極的に排除される。ここで再び図３を参照すれば、所定のコンフィグレーションに対してそこでは受信が領域Ａにおいて実行され、伝送は領域Ｂにおいて実行されて、あるいはその逆もまた同様である。オペレータＢの端末は、オペレータＡのものよりも調波発生器４０４の６００ＭＨｚの単純な周波数シフトのみによって異なっており、それはこの調波発生器の簡単な切換え（スイッチング）によって行われ得る。

さらにスペクトルの両立性を保証するスペクトル非反転が、インフラダイン及びスプラダインミクサのスペクトル配分と、前述したような調波発生器４０４と周波数合成器４１０の周波数の切換えと、２つの表面波フィルタの入替えによって保証され、それによって基本的コンフィグレーション１および３の周波数プランに適合する。コンフィグレーション２および４の動きは、前述したように単純なシフトによって実行される。

これらの２つの基本的コンフィグレーションに相応する概略的回路図は図５及び図６に示されている。

図５は、コンフィグレーション１に関しており、これは図４の数値に対応しており、図６は、コンフィグレーション３に対応している。ここで明らかなことは、ＳＡＷ表面波フィルタ４２３と４１７を除いて（これらは異なる周波数に調整された表面波フィルタ５１３及び５１７によって置換えられる）全ての要素が同じことである。これらのフィルタは非常に小さなアイテムであり、一方から他方へのコンフィグレーションの変更事象において最初から簡単に機器内に配置され得る。周波数二倍器４０５のレベルにおける周波数の変更は、調波発生器４０４のレベルにおける簡単な調整によって実行され、周波数合成器４１０のレベルにおいてはバス４１１から生じるコマンドの簡単な変更によって実行される。

図７に示されているＶＨＦ局部周波数を生成するための手段の実施例：ＬＯＶＨＦ及びＩＦ局部周波数：ＬＯＩＦ、においては、基準発振器４０３がＳＰＤシステム７０１において調波発生器７０２を励振している。（図には示されていない）変化実施例によれば、高周波分割器が当該周波数の生成に用いられてもよい。

この発生器による信号出力は、ミクサ７０３に供給され、このミクサはさらにアセンブリのＶＨＦ出力周波数を受信する。このミクサからの出力信号は、フィルタ７０４においてフィルタリングされ、その出力信号は、ＥＴＤＲＯ（Electrically Tuned Dielectric Resonator Oscillator）若しくはＶＣＤＲＯ（Voltage Controlled Dielectric Resonator Oscillator）タイプの電圧制御式誘電体共振発振器７０５へ供給される。ＶＣＤＲＯは、広い周波数スペクトルの高純度なＶＨＦ局部周波数を生成する。ミクサ７０３とフィルタ７０４を用いたＶＣＤＲＯのルーピングバックは、位相ループを生成し、これは周波数の安定化と高純度な周波数スペクトルを保証する。周波数の調整は、共振器上で機械的な操作によって行われ、それによって調和発生器７０２の他の調和が結びつけられる。最後にＳＡＷタイプのフィルタ４２３は、発生器７０２の出力から中間周波数ＩＦの抽出を可能にする。

図８は、ケーブルネットワークの中継として利用される配信ネットワークシステムが示されている。トランスミッタと受信器を備えた基地局ＳＴは、複数の加入者のために情報を放送する。加入者側では、加入者機器に対する外部ユニット１がケーブルネットワーク２に接続されている。加入者は、内部ユニット３を用いてこのケーブルネットワークへの接続が可能である。この内部ユニット３は１つ又はそれ以上のユーザー端末４へのインターフェースとして用いられる。

外部ユニット１は、前述したようにアンテナとＶＨＦアダプタで構成されており、このＶＨＦアダプタは、受信した信号をケーブルネットワーク２に適した周波数帯域へ置換する手段と基地局ＳＴへ伝送される信号に置換する手段を構成している。内部ユニット３は、例えばケーブルネットワーク用のＴＶデコーダ若しくはモデムである。ユーザー端末４は、例えばテレビジョンや電話、コンピュータなどである。

要約すると、本発明によるアーキテクチャは、ミリ波のＭＷＳ ＯＤＵに適合するＤＯＣＳＩＳの実現を可能にしており、その周波数安定性と位相純度は、伝送ないし受信される信号に何らかのスペクトル反転の実行を要することなくケーブルネットワーク規格の枠内で十分満足のゆくものである。

既に前述したようにこのアーキテクチャでは、非常に安定した単一の基準発振器（高安定化単一基準発振器）が用いられており、これはアップ/ダウンの２つのコンバージョンチェーンに共通してＶＨＦ及びＩＦ局部周波数を生成する手段を駆動し、また選択性の高い表面波フィルタは第１の中間周波レベルにおける局部周波数の排除のために用いられ、さらに周波数合成器は、アップ方向で中間周波帯域において軽快に動作する。

４０.５−４３.５ＧＨｚ帯の無線リンクとケーブル機器との互換性を可能にしている提案されたＯＤＵユニットは、非常に広く普及しているＤＯＣＳＩＳ標準規格を十分に満足させるものである。このユニットは、プロバイダにケーブルネットワークとワイヤレスリンクとの間の低コストなインターフェースの提供を可能にする（例えばＬＭＤＳサブネットワークタイプ）。

周波数プランの学習は、通信市場（ＧＳＭ又はＤＣＳ）からの低コストな表面波フィルタ（ＳＡＷ）の使用が可能であることを示唆している。

このＯＤＵユニットは、２８ＧＨｚＬＭＤＳシステムに関する適用がみいだされる。

ＯＤＵの公知のアーキテクチャを表わした図 ４０ＧＨｚでのＭＷＳシステムに対する周波数のスペクトル配分を表わした図 図２の配分における２つのオペレータ間で可能な４つのコンフィグレーションを表わした図 本発明によるＯＤＵにおけるアーキテクチャを表わした図 図３の４つのコンフィグレーションに含まれている２つの基本的なコンフィグレーションに相応する概略的回路図 図３の４つのコンフィグレーションに含まれている２つの基本的なコンフィグレーションに相応する概略的回路図 ＶＨＦ及びＩＦの局部周波数を生成するための手段の例示的なアーキテクチャを表わした図 本発明を使用した配信システムを表わした図

Claims (5)

1. 第１のダウンコンバージョンチェーンと第２のアップコンバージョンチェーンを含んだケーブルネットワーク用ＶＨＦアダプタであって、
   前記第１のダウンコンバージョンチェーンが、第１のミクサ（４０６）を含み、該第１のミクサ（４０６）には第２のミクサ（４１４）が接続されており、
   前記第２のアップコンバージョンチェーンは、第３のミクサ（４１６）を含み、該第３のミクサ（４１６）には第４（４１２）及び第５のミクサ（４０８）が接続されており、これらの５つのミクサに必要な全ての局部周波数は、安定化単一基準発振器（４０３）から得られるように構成されている形式のＶＨＦアダプタにおいて、
   前記高安定化単一基準発振器（４０３）がＳＰＤシステムの使用下で一方では第１のミクサ（４０６）と第５のミクサ（４０８）を励振する第１の局部周波数を得ると共に他方では第１の表面波フィルタ（４２３）を用いて第２のミクサ（４１４）と第３のミクサ（４１６）を励振する第２の局部周波数を得るために、位相ループ誘電体共振発振器（ＰＬＤＲＯ）内に挿入されている調波発生器（４０４）を駆動するように構成されていることを特徴とするＶＨＦアダプタ。
2. 第１の局部周波数は、調波発生器（４０４）から係数２による逓倍（４０５）後に得られる、請求項１記載のＶＨＦアダプタ。
3. 前記高安定化単一基準発振器（４０３）はさらに、バス（４１１）によって制御されているアジャイル周波数合成器（４１０）を駆動しており、それによって第４のミクサ（４１２）を励振する可変周波数が得られており、第２の表面波フィルタ（４１７）が、第３のミクサ（４１６）の出力側と第４のミクサ（４１２）の入力側の間に配置されており、それによって第３のミクサ（４１６）を励振する中間周波数が低周波な純粋な周波数となり、該第３のミクサ（４１６）によって配信される信号は前記第２の表面波フィルタ（４１７）によってフィルタリング可能であり、該第２の表面波フィルタ（４１７）は、第２の局部周波数とイメージ周波数信号を積極的に排除している、請求項１記載のＶＨＦアダプタ。
4. 調波発生器（４０４）とアジャイル周波数合成器の周波数は切換え可能であり、さらに表面波フィルタ（４２３、４１７）は変更可能である、請求項１から３いずれか１項記載のＶＨＦアダプタ。
5. 少なくとも１つの基地局（ＳＴ）と、少なくとも１つの加入者デバイスとを含み、
   前記基地局は、無線により伝送される周波数帯域に対する信号のダウンコンバージョンの実行と、無線により受信される周波数帯域からの信号のアップコンバージョンの実行を行うために単一発振器を使用し、
   前記加入者デバイスは、内部ユニット（３）と外部ユニット（１）を含み、これらのユニットは、ケーブル（２）によってリンクされている、無線周波数伝送システムにおいて、
   前記外部ユニット（１）が、請求項１から３いずれか１項記載のＶＨＦアダプタを含んでいることを特徴とする、無線周波数伝送システム。

Images