JPH09507004A - デジタルラジオリンクシステムおよびラジオリンクターミナル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、相互の間に固定無線接続を確立する２つのラジオリンクターミナル（Ａ、Ｂ）を備えるデジタルラジオリンクシステムに関する。このシステムにおいては、ラジオリンクターミナルは、同じ無線周波数で交互に送信を行う。ラジオリンクターミナルの各々は、(a)デジタルデータ流（ＴＸＤ）からベースバンド変調信号を発生する送信ブランチにおけるベースバンド変調手段（１２ａ；１２ｂ）と、(b)受信されるベースバンド信号を復調することによりベースバンドデータ流（ＲＸＤ）を発生する受信ブランチにおける復調手段と、(c)前記ベースバンド変調信号から直接的にＲＦ送信信号を形成し且つ受信されるＲＦ信号から直接的に受信されるベースバンド信号を形成するための手段（２２、２４）と、(d)ラジオリンクターミナルを交互に送信モードおよび受信モードに接続するためのタイミング手段（１６ａ；１６ｂ）とを備える。経済的に効果的であり出来るだけ簡単なリンクおよびリンクシステムを得るために、前記手段は、単一の共通直角ミクサ（２２）と、これを制御する局部発振器（２４）とを備え、送信ブランチおよび受信ブランチは、ベースバンドにて分離されている。

Description

【発明の詳細な説明】 デジタルラジオリンクシステムおよびラジオリンクターミナル 本発明は、本請求の範囲の請求項１の序文によるようなラジオリンクシステム に関するものであり、また、本請求の範囲の請求項５の序文によるようなラジオ リンクターミナルに関するものである。 ラジオリンクシステムは、通常、デュプレックス原理にて動作する。ここで、 デュプレックス原理とは、２つのラジオリンクターミナルが一緒になって２方向 接続を確立して、トラヒックが同時に両方向に伝搬するようにすることを意味し ている。 ２方向同時接続は、アウトバウンドおよびインバウンド方向において異なる無 線周波数を使用することにより確立される。しかしながら、こうすると、次のＡ 項からＤ項において論ずるような特定の問題が生ずる。 Ａ．無線リンクターミナルの両者において、送信機信号および受信機信号は、受 信機が過負荷とならないように、互いに分離されねばならない。実際には、その ための唯一の方法は、一つの周波数帯域での送信機および別の一つの周波数帯域 での受信機をアンテナに接続する帯域分割フィルタ（アンテナブランチングユニ ット）を使用することである。この種のフィルタは、非常に複雑な構成部品であ り、したがって、高価でもある。 Ｂ．アンテナブランチングユニットは、チャンネル関連同調またはある周波数範 囲部分のみをカバーする同調を必要とし、このために、そのフィルタ自体の製造 およびその予備の部品の製造が複雑なものとなってしまう。 Ｃ．ラジオホップの端部での装置が周波数に関して互いに逆であるので、それら の構造を同じとするのが難しい。少なくとも、逆とされた送信および受信周波数 に関してアンテナブランチングユニットを修正することが必要であるが、それら 無線部品自体は、逆とされた周波数にしたがって変更されうる。 Ｄ．ラジオリンクターミナルの送信機および受信機は、異なる周波数で動作する ので、それらは、異なる周波数で動作するいくつかの発振器を含み、したがっ て、ラジオリンクターミナル内に干渉混合の結果を生じさせる可能性がある。 前述したような問題点を解決するための試みとして、なかでも、次のような方 法が使用されていた（参照符号ＡからＤは、前述した各項に対応している）。 Ａ．デジタルラジオリンクの場合において、帯域分割フィルタ（アンテナブラン チングユニット）は、常に使用され、製造技術に関連した仕方でしかその高価を 低減することができなかった。特定のアプリケーション、例えば、国際特許出願 ＷＯ８４／００４５５に記載されているワイヤレス電話システムにおいては、デ ュプレックス動作は、通常の速度より速い速度で両方向に交互に通信を行なうよ うな単一チャンネルを使用することにより達成されていた。これらの速度は、適 当なエラスチックバッファによってならされ得て、アンテナブランチングユニッ トは、より安価なスイッチによって置き換えることができる。 Ｂ．およびＣ．アンテナブランチングユニットは、Ａ項にて前述したのと同じよ うにして置き換えられる。 Ｄ．受信機は、直接変換の原理に基づいて動作するようにすることができ、これ により、周波数選択部品の数を減少させ、不都合な混合の結果を減少させること がきる。前述の国際特許出願ＷＯ８４／００４５５に記載されているワイヤレス 電話システムは、また、直接変換を使用している。 本発明の目的は、前述したような問題点を避け、同時に、リンクターミナルを できるだけ類似のものとし、できるだけ経済的に、すなわち、最少数の部品でも って実現できるようなラジオリンクターミナルおよびラジオリンクシステムを提 供することである。このような目的は、本発明による解決方法、すなわち、本請 求の範囲の請求項１の特徴項に限定されたようにラジオリンクシステムを特徴付 けることにより、また、本請求の範囲の請求項５の特徴項に限定されたようにラ ジオリンクターミナルを特徴付けることにより、達成される。 本発明の概念によれば、ラジオリンクシステムに対して単一周波数で交互に通 信し、一方、送信機は、無線周波数に対する直接変調を使用し、受信機は、無線 周波数からベースバンドへの直接変換を使用して、(a)送信および受信が１つの 同じ局部発振器を用いて制御される単一の共通直角ミクサを使用し、(b)送信お よび受信ブランチがベースバンドで分離されるようにしている。 原理的には、本発明によるシステムは、アンテナブランチングユニットの如き 高周波の周波数選択部品を含まない。本発明によるリンクターミナルまたはリン クシステムは、別個の高周波スイッチを含まず、これらは、安価なベースバンド スイッチで置き換えられうる。さらに、同調の必要も少なくされる。ラジオリン クターミナルの送信機および受信機が同じミクサおよび局部発振器を共用するの で、コストの節約も相当になされる。送信機および受信機の両者が、直接変調／ 変換の原理に基づいて動作し、同じ周波数で交互に動作するので、送信機と受信 機との間に不都合な混合結果が生ずる危険がない。 本発明によるシステムは、２つのチャンネルを使用せずに、２倍の広さを有す る単一チャンネルを使用するので、スペクトル効率は、原理的には、変化しない 。しかしながら、送信と受信とを交互に行なうために、所定の回復時間が必要と されるために、実際には、スペクトル効率はある程度低下する。 次に、本発明およびその好ましい実施例について、添付図面に示した例に基づ いて、より詳細に説明する。 第１図は、本発明によるラジオリンクシステムを例示するブロック図である。 第２図は、本発明によるラジオリンクターミナルの一部分を例示するより詳細 なブロック図である。 第３図は、本発明による直角ミクサの詳細図である。 本発明によるラジオリンクシステムは、送信機においては無線周波数に対する 直接変調を使用し、受信機においては無線周波数からベースバンドへの直接復調 を使用することにより、少なくとも0.7Ｍビット／ｓの２方向トラヒック（音声 および／またはデータ）を送信するデジタルラジオリンクに対して単一周波数で の交互通信を行う。本発明によるラジオリンクターミナルは、送信機および受信 機の局部発振器として交互に作動する単一（高周波数）局部発振器および単一直 角ミクサを備える。 第１図は、本発明によるラジオリンクシステムをブロック図で例示している。 このシステムは、無線路１１を介して互いに通信する２つのラジオリンクターミ ナルＡおよびＢを備える。（第１図において、対応する部分は、同じ参照番号を 付して示されている。ただし、ラジオリンクターミナルＡについては、その参照 番号の後にａを付して、また、ラジオリンクターミナルＢについては、その参照 番号の後にｂを付している。）リンクターミナルの送信ブランチは、そのリンク に対してアドレスされるデジタルデータ流Ｄを受信するエラスチックバッファ１ １と、アンテナ１７に接続されたラジオ部１３のためのベースバンド変調信号を 発生するベースバンド変調部１２とを備えており、そのラジオ部は、受信ブラン チおよび送信ブランチに対して共通である。リンクターミナルの受信ブランチは 、アンテナおよびラジオ部からのベースバンド変調信号を復調する復調器１４と 、そのリンクを介して受信されたデジタルデータ流を送るエラスチックバッファ １５とを備える。このリンクターミナルは、さらに、タイミングユニット１６を 備える。このタイミングユニット１６により、このリンクターミナルは、変調器 、復調器およびエラスチックバッファを制御することにより、送信モードと受信 モードとの間で交互に作動するようにさせられる。これらリンクターミナルの両 者は、同じ周波数ｆで送受信を行う。 リンクターミナルＡに入ってくるベースバンドデータ流Ｄは、エラスチックバ ッファ１１ａに加えられる。送信すべきビットは、ある均等速度でそのエラスチ ックバッファに記憶される。（バッファへの記憶は、入来クロック信号ＣＬＫに よって決定されるように同期して行われる。）リンクターミナルＡの送信期間が 開始されるとき、エラスチックバッファは、適当な仕方でフレーム付けされて記 憶されたビットを、記憶速度の２倍以上の速度で、変調器１２ａ、ラジオ部１３ ａおよびアンテナ１７ａを通して、ラジオホップの反対端へ送信する。（図にお いて、送信すべきフレーム付けされたデータ流は、参照符号ＴＸＤで示され、各 クロック信号は、参照符号ＴＣＫで示されている。）ラジオホップの反対端では 、受信された信号は、アンテナ１７ｂおよびラジオ部１３ｂを通して、復調器１ ４ｂへ通される。復調器１４ｂは、復調を行い（受信されたビットに関する判定 を行い）、それらビットをエラスチックバッファ１５ｂへ加える。（図において は、受信されたフレーム付けされたデータ流は、参照符号ＲＸＤで示され、各ク ロック信号は、参照符号ＲＣＫで示されている。）エラスチックバッファは、そ のラジオリンクのフレーム構造を分解して、それらビットは、ある均等速度で検 索される。反対方向（ターミナルＢからターミナルＡへ）においては、同様の動 作が 行われるが、それは、最初に述べた送信方向とは時間的には交互に行われる。 送信期間および受信期間は、ある均等速度で交互に行われ、ビット流の間の速 度の差は、通常の方法により均等化される。無線路において伝搬する信号および エコーの伝搬時間を設定しカバーするための装置時間を与えるために、送信期間 と受信期間との間に所定の回復期間が必要とされる。したがって、総ビット速度 は、正味ビット速度の２倍よりも明らかに高い速度である。 第２図は、本発明によるラジオリンクターミナルをより詳細に示している。簡 明化するために、エラスチックバッファ１５は示していない。本発明によれば、 ラジオ部１３は、単一直角ミクサ２２と、これを制御する局部発振器２４とを備 えている。 リンクターミナルの受信期間中には、アンテナ１７への信号は、直角ミクサ２ ２においてベースバンドと混合される。直角ミクサ２２の局部発振器入力へは、 局部発振器２４からの信号ＬＯが加えられている。ミクサから得られる相互に実 質的に直交するベースバンド信号ＩおよびＱは、ベースバンド増幅器２１から復 調器１４へ通される。復調器１４により、受信ビットに関する判定がなされ、そ れら信号が単一データ流ＲＸＤへと結合される。また、ベースバンド増幅器２１ は、受信機の周波数選択性を決定するローパスフィルタを含み、また、ある場合 には、等化器をも含む。 受信期間の後、送信へ移行するときに、ベースバンド増幅器２１は、ミクサか ら切り離され、変調器１２からの信号は、ミクサのＩおよびＱポートへ加えられ る。その信号の波形は、加えられた変調に依存している。（一般的に言えば、変 調器は、データ流ＴＸＤの２つの部分（ＩおよびＱ）への分割、エンコーディン グ、フィルタリングおよびデータのアナログ形への変換を含めて、必要とされる ベースバンド処理を行う。）しかしながら、ベースバンド増幅器の切離しは、送 信と受信とは異なる時間にて行われるので、任意であり、したがって、送信期間 中に受信された信号は、重要でない。しかしながら、論理的には、ミクサとベー スバンド増幅器との間に参照符号ＳＷ１で示されたスイッチがある。このスイッ チを物理的に設ける場合には、このスイッチは、例えば、モデル４０５２または ４０６６のアナログＦＥＴスイッチによって与えられ得る。しかし、本発明の観 点からは、送信ブランチと受信ブランチとは、ベースバンドで分離されるのが重 要である。 もし、リンクがＰＳＫ型またはＱＡＭ型変調を使用する場合には、これらに相 当する電圧は、変調器１２からＩおよびＱ信号として加えられ、復調器１４から 局部発振器２４へ周波数の微細制御（第２図に示されていない）が加えられてい る場合には、これは、切り離されるか、または、不作動とされる。 もし、ＦＳＫ型変調が使用されている場合には、ＤＣ電圧がＩおよびＱ信号と してミクサ２２へ加えられ、局部発振器の周波数は、変調器から得られる電圧（ 図においては、参照符号Ｖｍで示されている）によって変調される。この時間期 間の間は、復調器から局部発振器２４へＡＦＣ電圧が得られている場合には、そ れは切り離されている（または、不作動とされている）。 前述したようなシステムとＦＳＫ型変調との組合せは、本発明の好ましい実施 例の一つであり、これは、少なくとも経済的である。何故ならば、こうすると、 歪みのない出力パワーが最大となり、その上、復調器を、信号点のＩ／Ｑ平面に て起こる連続変位の方向角の間の差を測定するような原理に基づく回路構成を使 用することにより、実施することができるからである。このような復調器による 方法は、耐干渉性があり、コストの点で有利であり、これは、フィンランド特許 出願ＦＩ９３２５１９により詳細に記載されており、その詳細説明を参照された い。 原理的には、ミクサ２２は、任意の既知のミクサ構成（受動、直角）であって よい。しかしながら、ミクサ２２によって送信段にて不必要な減衰を生じないよ うにするために、本発明の好ましい実施例では、送信期間の持続時間中、そのミ クサを、変換損失が最大となるような状態へと切り換えておくようにする。この 種の別の仕方としては、直角ミクサは、例えば、ＦＥＴによって実現され、送信 段階においては能動ミクサとして作動し、受信段階においては受動ミクサとして 作動するように制御されるミクサであってよい。 第３図は、この種の受動／能動ミクサを示しており、これは、原理的には、異 なる位相で制御される２つの別々のミクサブロックを備える。局部発振器信号Ｌ Ｏは、入力キャパシタＣｉｎを通して第１のパワー分割器３１へ加えられる。 この第１の分割器３１にて、その信号は、そのまま（同じ位相の）信号と９０度 移相の信号とに分割されて、第２のパワー分割器３２および第３のパワー分割器 ３３へと送られる。第２のパワー分割器および第３のパワー分割器の各々は、そ れら自身のＦＥＴブロックＦ１およびＦ２をそれぞれ制御する。これらＦＥＴブ ロックは、相互に類似しており、０度の移相に対応する各パワー分割器のポート は、第１のＦＥＴのゲートに接続されており、１８０度移相に対応するポートは 、第２のＦＥＴのゲートに接続されている。第１のＦＥＴブロックＦ１は、第１ のＦＥＴのソース電極ＳがＩ信号のＩ＋ターミナルを形成し、第２のＦＥＴのソ ース電極ＳがＩ信号のＩ−ターミナルを形成するように、Ｉ信号のターミナルを 形成する。（信号Ｉ−は、反転されたＩ＋信号に等しい。）同様に、第２のＦＥ ＴブロックＦ２は、第１のＦＥＴのソース電極ＳがＱ信号のＱ＋ターミナルを形 成し、第２のＦＥＴのソース電極ＳがＱ信号のＱ−ターミナルを形成するように 、Ｑ信号のターミナルを形成する。（信号Ｑ−は、反転された信号Ｑ＋に等しい 。また、信号Ｉ＋およびＩ−は、第２図においては同じ参照符号Ｉで示されてお り、信号Ｑ＋およびＱ−は、同じ参照符号Ｑで示されていることを述べておきた い。）これらブロックの両者において、各ＦＥＴのソース電極のためのＲＦグラ ンドは、それぞれ、キャパシタＣ１、Ｃ２およびＣ３、Ｃ４を用いて形成されて いる。ＦＥＴブロックの両者において、ＦＥＴのドレイン電極は、相互接続され ており、この共通ターミナルは、第４のパワー分割器３４に接続されている。こ の第４のパワー分割器３４は、混合された信号を結合して、それらを、出力キャ パシタＣｏｕｔおよびミクサのＲＦポートを通してアンテナへ加え、それぞれ、 その信号を受信におけるミクサブロックへ分割する。原理的には、第４のパワー 分割器は、ミクサには絶対的に必要なものではない。 本発明の好ましい実施例によれば、それ自体は既知であるこのミクサ構成は、 送信／受信を交互に決定するタイミング手段１６が、ＦＥＴを能動（増幅）ミク サとして動作させるように送信段階にてチョークＬ２および第４のパワー分割器 ３４を通してＦＥＴのドレイン電極へバイアス電圧＋Ｖｄｄを接続することによ り、ミクサを制御するようにして、使用される。受信段階への移行時に、送信／ 受信を交互に決定するタイミング手段１６は、そのバイアス電圧を切り離し、し たがって、ＦＥＴは、導電性スイッチとして交互に動作し、ミクサは、受動ミク サとして動作する。チョークＬ１を通して、バイアス電圧が、ＦＥＴのゲートへ 加えられ、この電圧は、連続してオンである（送信および受信中の両方において ）。 第３図に示したミクサ構成は、両方向において動作し、送信方向において能動 的に容易に使用できるという点で効果のあるものであり、このことは、本発明に よるリンクターミナルがＲＦ側に別個の増幅器を有していないので、特に効果的 である。 ＦＳＫ型信号が使用されるとき、ミクサによって生ずる減衰も、ミクサブロッ クにスイッチを設けることにより、防止され得る。そのスイッチは、送信期間の 間、局部発振器信号が可能な最大パワーにてミクサを直接通るような状態にミク サを切り換えるものである。この場合でも、送信／受信を交互に決定するタイミ ング手段１６がミクサの状態を制御する。 添付図面に示した例について本発明を説明してきたのであるが、本発明はこれ らに限定されるものでなく、本請求の範囲内にて且つ前述した本発明の思想内に て種々な変形が可能であることは明らかである。装置の詳細構造については、例 えば、使用される変調方法にしたがって種々変化するものである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 受信ブランチは、ベースバンドにて分離されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．相互の間に固定無線接続を確立する２つのラジオリンクターミナル（Ａ、Ｂ ）を備え、該ラジオリンクターミナルが同じ無線周波数で交互に送信するような デジタルラジオリンクシステムであって、前記ラジオリンクターミナル（Ａ、Ｂ ）の各々は、デジタルデータ流（ＴＸＤ）からベースバンド変調信号を発生する ための送信ブランチにおけるベースバンド変調手段（１２ａ；１２ｂ）と、受信 されるベースバンド信号を復調することによってベースバンドデータ流（ＲＸＤ ）を発生するための受信ブランチにおける復調手段（１４ａ；１４ｂ）と、前記 ベースバンド変調信号から直接的にＲＦ送信信号を形成し且つ受信されるＲＦ信 号から直接的に受信される前記ベースバンド信号を形成するための周波数変換手 段（２２、２４）と、前記ラジオリンクターミナルの一方が送信モードにあると きには、他方のラジオリンクターミナルが受信モードにあるように、前記ラジオ リンクターミナルを交互に送信モードおよび受信モードに接続するためのタイミ ング手段（１６ａ；１６ｂ）とを備えているようなデジタルラジオリンクシステ ムにおいて、前記周波数変換手段は、単一の共通直角ミクサ（２２）と、これを 制御する局部発振器（２４）とを備えており、前記送信ブランチおよび受信ブラ ンチは、ベースバンドで分離されていることを特徴とするデジタルラジオリンク システム。 ２．前記直角ミクサ（２２）は、前記タイミング手段（１６ａ；１６ｂ）の制御 の下で、２つの異なるモードにて交互に動作し、前記タイミング手段（１６ａ； １６ｂ）は、前記ミクサが、送信期間の間は能動混合状態にあり、受信期間の間 は受動混合状態にあるように、該ミクサを制御するように接続されている請求項 １記載のラジオリンクシステム。 ３．ＦＳＫ変調が使用されており、ＤＣ電圧信号が直交信号（ＩおよびＱ）とし て前記ミクサ（２２）に加えられ、前記局部発振器の周波数は、前記変調手段（ １２ａ；１２ｂ）から得られる電圧（Ｖｍ）によって変調される請求項１記載の ラジオリンクシステム。 ４．ＦＳＫ変調が使用されており、前記タイミング手段（１６ａ；１６ｂ）は、 送信期間中前記ミクサに直接的に通されるように前記局部発信器信号を制御する ように接続されている請求項１記載のラジオリンクシステム。 ５．デジタルデータ流（ＴＸＤ）からベースバンド変調信号を発生するための送 信ブランチにおけるベースバンド変調手段（１２ａ；１２ｂ）と、受信されるベ ースバンド信号を復調することによってベースバンドデータ流（ＲＸＤ）を発生 するための受信ブランチにおける復調手段（１４ａ；１４ｂ）と、前記ベースバ ンド変調信号から直接的にＲＦ送信信号を形成し且つ受信されるＲＦ信号から直 接的に受信される前記ベースバンド信号を形成するための周波数変換手段（２２ 、２４）と、送信および受信が異なる時間にて行われるように、ラジオリンクタ ーミナルを交互に送信モードおよび受信モードに接続するためのタイミング手段 （１６ａ；１６ｂ）とを備えているようなデジタルラジオリンクターミナルにお いて、前記周波数変換手段は、単一の共通直角ミクサ（２２）と、これを制御す る局部発振器（２４）とを備えており、前記送信ブランチおよび受信ブランチは 、ベースバンドで分離されていることを特徴とするデジタルラジオリンクターミ ナル。 ６．前記ミクサは、ＦＥＴスイッチによって実現されており、前記タイミング手 段（１６ａ；１６ｂ）は、送信期間の間は能動混合状態に、受信期間の間は受動 混合状態にあるように前記ＦＥＴを制御するように接続されている請求項５記載 のラジオリンクターミナル。 ７．前記ベースバンド変調手段（１２ａ；１２ｂ）は、ＦＳＫ変調器を備え、Ｄ Ｃ電圧信号が直交信号（ＩおよびＱ）として前記ミクサ（２２）に加えられ、前 記局部発振器の周波数は、前記変調手段（１２ａ；１２ｂ）から得られる電圧（ Ｖｍ）によって変調される請求項５記載のラジオリンクターミナル。 ８．前記ベースバンド変調手段（１２ａ；１２ｂ）は、ＦＳＫ変調器を備え、前 記タイミング手段（１６ａ；１６ｂ）は、送信期間中に前記ミクサに直接的に通 されるように前記局部発振器信号を制御するように接続されている請求項５記載 のラジオリンクターミナル。