KR100994405B1 - 외부 유닛 및 무선 주파수 송신 시스템 - Google Patents

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톰슨 라이센싱
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Abstract

본 발명은 국부 발진기(104)를 동기화 시키기 위해 기준 서브 반송파를 사용하는 송신 시스템을 제안한다. 기준 서브 반송파는 오퍼레이터에 할당된 대역의 다양한 위치에 놓일 수 있다. 수신 디바이스의 외부 유닛(1)은 상기 동기화 서브 반송파를 선택할 수 있는 주파수-방식(frequency-wise) 선택 수단(107)을 포함한다.

Description

외부 유닛 및 무선 주파수 송신 시스템{EXTERNAL UNIT AND RADIO FREQUENCY TRANSMISSION SYSTEM}
도 1 및 도 2는 본 발명을 사용하는 송신 셀의 네트워크를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명을 사용하는 분배(distribution) 네트워크를 나타낸 도면.
도 4는 종래 기술 상태에 따른 서브 반송파에 동기화된 예시적인 디바이스를 나타낸 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다양한 구현을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따라 사용되는 예시적인 기지국을 나타낸 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 외부 유닛 104 : 국부 발진기
107 : 선택 디바이스 108 : 합성기
114 : 필터 115 : 위상/주파수 비교기
130 : 래치 디바이스 160 : 전환(transposition) 디바이스
200 : 송신/수신 요소 210 : 처리 요소
본 발명은 고주파수 안정성을 갖는 송신 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 가입자 측에 놓이는 외부 유닛에 관한 것이다.
1대 다 지점(point-multipoint) 유형의 무선 송신 시스템은 당업자에게 초기의 마이크로웨이브 다지점 분배 시스템(MMDS: Microwave Multipoint Distribution System), 국부 다지점 분배 시스템(LMDS: Local Multipoint Distribution System), 및 다지점 비디오 분배 시스템(MVDS: Multipoint Video Distribution System)으로 알려져 있다. 프로그램의 방송을 위해 사용되는 이들 시스템들은, 가입자가 수신된 프로그램과 상호작용을 할 수 있게 하는 가입자 단말기를 위한 회신(return) 링크를 허용한다.
유럽에서는 LMDS 유형의 시스템을 수행하는 것이 준비되었는데, 이것은 33 ㎒의 대역폭을 갖는 24개의 방송 채널(또한 다운링크로 불리움.), 및 2 ㎒의 대역폭을 갖는 25개의 회신 채널(또는 업링크)을 가지며, 이들 채널들은 40.5 내지 42.5 ㎓ 사이에 위치한다(채널의 할당에 관한 추가 세부사항에 대해서, 당업자는 MPT-1560-RA 표준을 참고할 수 있다.). 수행되는 시스템은 DVB LMDS로 더 잘 알려진 ETSI 표준 301199를 따라야 하는데, 이 표준은 특히 업링크에 대해 ±200 ㎑의 발진기 편차(oscillator drift)를 구성하는데, 이 발진기 편차는 주로 기후 조건 때문에 발생한다. 상기 시스템에 대한 추가 정보를 위해서는, 당업자는 예를 들어 특허출원 WO 2002/33855 호를 참조할 수 있다.
상기 유형의 적용을 위해 할당되는 대역폭은 증가되어 왔고, 현재에는 40.5 내지 45.5 ㎓ 사이에 놓이는 주파수 대역에 대응한다. 또한 몇몇의 오퍼레이터 사 이에서 대역을 할당하기 위해 상기 대역을 분할하는 것이 준비된다.
도 1은 상기 유형의 시스템을 전개(deploy)하는 오퍼레이터에 대한 예시적인 분배 네트워크의 일 예를 도시한 것이다. 기지국(ST)들은 주어진 영역(zone)에 대해 전개된다. 하나의 기지국(ST)은 유한한 크기의 1 내지 4개의 섹터(A, B, C, 및 D)를 커버한다. 각 섹터는 인접한 섹터 사이의 간섭의 문제를 줄이기 위하여 서로 다른 주파수 대역 및/또는 편광을 사용한다.
도 2는 3개의 기지국(ST)을 전개하는 제 1 오퍼레이터와, 그 자신의 기지국(ST')을 전개하는 제 2 오퍼레이터가 있는 구성을 보여준다. 두 오퍼레이터의 더 많은 전개는, 상기 오퍼레이터들에 할당되는 주파수가 완전히 다른 한, 임의의 간섭 문제를 취하지 않는다.
그러한 시스템은 위성, 케이블, 또는 전화와 같은 다른 분배 네트워크와 겨루어진다. 여하튼, 이들 시스템은, 주어진 영역에 충분한 케이블을 가지지 않고도 그 네트워크를 확장하기를 바라는 케이블 오퍼레이터에 의해 사용될 수 있다. 이 목적을 위해 오퍼레이터는, 가입자 건물에 놓이는 디코더가 비용 초과를 피하기 위하여 케이블을 위한 것과 동일한 것이기를 원한다. 나아가, 상기 유형의 네트워크가 케이블 네트워크에 대한 무선 브리지처럼 동작할 수 있음이 요구된다.
도 3은 케이블 네트워크를 위한 릴레이로 동작하는 분배 네트워크 시스템을 도시한다. 송신기(그리고, 가능하면 수신기)를 구비한 기지국(ST)은 다수 가입자에 대해 보낼 목적으로 하는 정보를 방송한다. 가입자 측에서는, 외부 유닛(1)이 케이블 네트워크(2)에 연결된다. 가입자는 하나 이상의 사용자 응용기기(4)에 인터페이 스로 동작하는 내부 유닛(3)의 도움으로 케이블 네트워크(2)까지 연결할 수 있다. 상기 외부 유닛은 안테나와, 수신된 신호를 케이블 네트워크(2)와 호환될 수 있는 주파수 대역으로 전환하기 위한 수단, 및 신호를 기지국(ST)으로 송신되도록 전환하기 위한 수단을 포함한다. 상기 내부 유닛(3)은 예를 들어 케이블 네트워크(2)를 위해 제작된 모뎀 또는 TV 디코더이다. 사용자 응용기기(4)는 예를 들어 텔레비전, 전화, 또는 컴퓨터이다.
외부 유닛의 제작은, 한편으로는 무선 경로에 그리고 다른 한편으로는 케이블(cable) 경로에 관련된 송신 조건에 따른 컴플라이언스(compliance)를 요구한다. 케이블 네트워크에 관련된 DOCSIS 표준은 업링크에 대해 32 ㎑의 주파수 편차를, 그리고 다운링크에 대해서 30 ㎑의 주파수 편차를 허용한다. 상기 주파수 편차가 사용되는 무선 주파수에 다시 취해진다면, 외부 유닛(1)에 위치하는 발진기의 안정성은 1백만 분의 1보다 작아야 함을 유의해야 한다. 그러나, 외부 유닛(1)은, 그러한 안정성을 달성하는 것을 어렵게 만드는 기온과 기후 조건들의 영향을 받기 쉬우므로, 매우 비싸게 된다.
알려진 해법은, 외부 유닛에 동기화하기 위하여 기지국에서 보내지는 기준 서브 반송파(subcarrier)를 이용하는 것이다. 그러한 해법은 예를 들어 미국 특허 번호 5,844,939호에 기술되어 있다. 도 4는 상기 특허에 의해 개시된 회로 유형에 대응하는 회로를 나타낸다. 수신된 신호는 믹서(5)에 의해 전환된다. 전환된 신호들 중으로부터, 필터(6)가 기준 서브 반송파만이 놓여져야 하는 일부 대역을 선택한다. 위상/주파수 비교기(7)는 필터링된 주파수를 기준 발진기(8)와 비교하고, 전 환 주파수를 상기 믹서(5)에 제공하는 발진기(9)를 작동시킨다. 이와 같이 수행된 주파수 피드백 제어는, 기준 발진기(8)에서의 에러와 같은 발진기(9)의 주파수에서의 전체(absolute) 에러를 달성하는 것이 가능한, 위상-동기 루프에 대응한다. 또한, 이 기술은 더 나아가 기지국의 주파수 편차를 보상한다. 게다가, 회신 링크가 업링크와 다운링크를 전환하는 동일 발진기를 사용한다면, 회신 링크에서의 에러가 또한 보상된다.
그러한 시스템은 도 1과 도 2에 대응하는 셀룰러 분배 네트워크에서 사용될 수 없다. 전체의 분배 네트워크를 위한 고정된 주파수의 사용은 동일 주파수를 사용하는 영역 사이에서 간섭을 야기할 것이다.
본 발명은, 동기화 서브 반송파의 위치가 오퍼레이터에 할당된 대역의 다양한 위치에 놓일 수 있는 송신 시스템을 제안한다. 수신 디바이스의 외부 유닛은, 상기 동기화 서브 반송파를 송신 주파수 대역의 그 위치와 독립적으로 사전 한정된 주파수 스팬(span)으로 다운 감소시킬 수 있는 추가적인 전환(transposition) 수단을 포함한다.
본 발명은, 송신 주파수 대역 내에 놓이는 적어도 하나의 기준 서브 반송파를 사용하는 송신 시스템의 가입자 측에 놓이는 외부 유닛에 관한 것인데, 상기 송신 주파수 대역은 적어도 하나의 데이터-반송파 다운링크 채널을 더 포함한다. 상기 외부 유닛은, 상기 송신 주파수 대역을, 전환된 기준 서브 반송파를 포함하는 전환된 주파수 대역으로 전환하기 위한 국부 발진기(local oscillator)와, 상기 기 준 서브 반송파의 도움으로 상기 국부 발진기를 동기화시키기 위한 동기화 수단을 포함한다. 상기 동기화 수단은 상기 전환된 기준 서브 반송파를 원하는 동기화 주파수 스팬으로 전환하는 선택(selection) 수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 선택 수단은 프로그램가능한(programmable) 주파수에서 신호를 생성하기 위한 수단을 포함한다.
매우 선택적인 필터링을 사용하는 낮은 위상 잡음을 갖는 응용에 있어서, 상기 유닛은 상기 국부 발진기와 상기 동기화 수단 사이에 놓이는 래칭(latching) 디바이스를 포함하여, 상기 래칭 디바이스는 기준 서브 반송파의 전환된 이미지가 원하는 동기화 주파수 스팬에서 나타날 때까지 상기 국부 발진기를 구동한다.
회신 링크의 주파수 에러를 최소화하기 위하여, 상기 유닛은, 낮은 주파수 대역에서부터 회신 링크 송신 대역까지 적어도 하나의 업링크 채널을 포함하는 회신 주파수 대역을 전환하며 증폭하기 위한 업링크 수단을 포함하는데, 상기 업링크 수단은 상기 국부 발진기로 제 1 주파수 전환을 수행한다.
회신 링크의 주파수 에러와 필터링에 관련된 제한을 최소화하기 위하여, 상기 업링크 수단은 제 2 주파수 전환을 수행하는데, 상기 제 1 및 제 2 전환은 어떤 경우에는 인프라다인(infradyne) 방식으로 행해지고 다른 경우에는 슈프라다인(supradyne) 방식으로 행해진다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 기지국과 적어도 하나의 가입자 디바이스를 포함하는 무선 주파수 송신 시스템에 관한 것인데, 상기 기지국은, 무선으로 송신되는 주파수 대역을 향해 신호의 하향(downward) 전환을 수행하고 무선으로 수신된 주파수 대역으로부터 신호의 상향(upward) 전환을 가능하게 수행하도록 단일 발진기를 사용하며, 상기 가입자 디바이스는 앞서 한정한 내부 유닛과, 케이블로 연결되어 있는 외부 유닛을 포함한다.
본 발명은 이제 더 잘 이해될 것이며, 다른 특징과 이점은 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 상세한 설명을 읽으면 명백해질 것이다.
본 설명에서, 동일 이니셜 세트를 사용하는 도면의 라벨은 동일하거나 유사한 요소에 대해 사용되었다.
도 5는 본 발명에 따른 외부 유닛의 제 1 실시예를 나타낸다. 안테나(100)는 기지국으로부터 오는 신호를 수신하며, 동일한 상기 기지국으로 신호를 송신하도록 동작한다. 송신 대역은 2개의 분리된 주파수 평면(plane)으로 구성되는데, 하나는 다운(down) 신호를 위한 것이고 다른 하나는 업(up) 신호를 위한 것이다. 예를 들어, 상기 다운 신호는 40.5 내지 41 ㎓ 사이에 놓이고 상기 업 신호는 41.5 내지 41.6 ㎓ 사이에 놓인다.
다운링크에 대해, 안테나에 연결된 대역통과 필터(101)가 유용한(useful) 대역, 예를 들어 40.5 내지 41 ㎓ 대역을 선택한다. 증폭기(102)가 상기 필터(101)에서 나오는 신호를 증폭한다. 믹서(103)가 상기 증폭기(102)로부터 나오는 신호를 발진기(104)로부터 나오는 전환 주파수의 신호와 혼합한다. 상기 발진기(104)는 조정을 위한 전압 제어를 갖는, 예를 들어 유전체 공진 발진기(Dielectric Resonator Oscillator)이다. 발진기의 주파수는 일 예로 41.35 ㎓이므로, 전환된 유용한 대역 이 350 내지 850 ㎒ 사이에 놓이도록 한다. 350 내지 850 ㎒ 사이에 놓이는 신호를 통과시키는 대역통과 필터(105)는 상기 믹서(103)의 출력을 케이블(2)로 연결하며, 상기 케이블(2)은 가입자 집에 놓이는 하나 이상의 내부 유닛(3)으로의 분배를 처리한다.
발진기(104)의 주파수를 조정(adjust)할 수 있도록, 파일럿 신호가 상기 유용한 대역 속으로 삽입되어 기지국에서 송신된다. 파일럿 신호는 일 예로, 850 ㎒로 전환되는 40.5 ㎓ 주파수의 서브 반송파이다. 예를 들어 상기 필터(105)와 동일한 필터(106)가, 선택 디바이스(107)에 대해 전환된 파일럿 신호를 격리한다. 주파수 합성기(108)가, 예를 들어 750 ㎒와 같은 주파수 전환 신호를 제공한다. 상기 합성기(108)는 공지된 기술에 따른 위상-동기 루프의 도움으로 만들어지는데, 예를 들면 VCO(109)와, 주파수 분할기(110), 및 기준 발진기(112)에 연결되는 위상/주파수 비교기(111)로 이루어진다. 믹서(113)가 상기 필터(106)로부터의 신호를 상기 합성기(108)로부터 나오는 신호를 혼합하여, 상기 파일럿을 약 100 ㎒의 주파수로 감소시킨다. 100 ㎒에 중심을 둔 대역통과 필터(114)가 상기 믹서(113)로부터 나오는 신호들로부터 파일럿 신호를 선택한다. 위상/주파수 비교기(115)가 상기 필터(114)로부터 나오는 파일럿 신호를, 예를 들어 상기 합성기(108)의 기준 발진기와 동일한 기준 발진기(112)인, 기준 발진기(112)로부터 나오는 기준 신호와 비교한다. 상기 위상/주파수 비교기(115)는 발진기(104)를 작동시키고 상기 발진기(104)의 주파수 피드백 제어를 수행하여, 파일럿 신호는 상기 위상/주파수 비교기(115)의 입력에서 동일한 주파수로 설정된다. 주파수 피드백 제어를 수행하 는 구성요소들의 조합은, 믹서(103), 필터(106), 선택 디바이스(107), 위상/주파수 비교기(115), 및 발진기(104)를 포함하는 위상-동기 루프를 구성한다.
그러한 디바이스의 에러는 기준 발진기(112)의 에러를 합성기(108)의 에러와 합산함으로써 계산된다. 기준 발진기(112)가 10-5의 정확성으로 100 ㎒에서 신호를 제공한다면, 필터(114)의 출력에서 파일럿 신호에서의 최대 주파수 에러는 1 ㎑이다. 덧붙여, 주파수 합성기는 기준 발진기와 동일한 정확성(즉, 10-5)을 갖는데, 750 ㎒에서 그러하고, 이것은 최대 7.5 ㎑의 에러를 나타낸다. 전체 에러는 41.35 ㎓에의 전환에 대해 8.5 ㎑, 즉 이 예에서는 약 2.1×10-7로 나타난다.
앞서 설명한 것처럼 본 시스템의 이점은, 하드웨어의 교체 없이 지리적 영역(geographical zone)에 따라 다른 파일럿 신호를 갖는 것이 가능하다는 것이다. 40.7 ㎓로 설정된 파일럿 신호를 사용하기 위해서, 합성기(108)의 주파수를 바꾸고 전환된 신호를 550 ㎒의 주파수에서 제공하는 것으로도 충분하다. 이전의 예와 비교하면, 에러는 40.2 ㎓에 대해 6.5 ㎑, 즉 약 1.6×10-7로 나타난다. 믹서(113)의 도움으로 수행되는 주파수 전환이 스펙트럼 얼라이싱 효과를 갖고, 채널을 파일럿 신호로 중첩시킬 수 있다는 것을 당업자는 알 수 있다. 생성되는 상기 효과는 파일럿 신호에 잡음이 추가되는 것이며, 발진기(104) 내에서의 위상 잡음(후속하여 관심사항인)을 야기할 수 있다.
합성기(108)의 주파수를 변화시키는 것에 관한 한, 몇 가지 해법이 가능하 다. 설치 중에, 오퍼레이터는 사용될 주파수를 저장한다. 그러한 저장은 외부 유닛에 위치하는 비-휘발성 메모리를 프로그래밍 하거나 또는 온/오프 스위치를 설정함으로써 수행될 수 있다.
외부 유닛(1)은 또한 업링크를 포함한다. 케이블(2)에 제공되는 신호는 필터(150)를 통과하는데, 상기 필터(150)는 업링크 채널에 대응하는, 예를 들어 150 내지 250 ㎒ 사이에 놓이는, 주파수 대역을 통과하는 것을 허용한다. 믹서(151)는 업링크 채널을 발진기(104)의 도움으로 41.5 내지 41.6 ㎓ 스팬으로 전환시킨다. 안테나(100)에 연결된 증폭기(152)와 필터(153)는 증폭 및 업링크 채널의 송신을 수행한다.
업링크 상의 전환 에러는 다운링크에 관한 것과 동일하다. 그러나, 이 에러는 다운링크를 통해 송신된 신호에 관련된다. 상기 에러가 동일하기 위해서, 동일한 발진기가 기지국에서 업 신호와 다운 신호를 전환하는 데에 사용되어야 한다.
앞서 설명하였듯이, 파일럿 신호로의 채널의 중첩은 파일럿 신호에 잡음을 더하게 되고 발진기(104) 레벨에서의 위상 잡음을 야기한다. 이런 결점을 최소화하기 위하여, 매우 선택적인 필터(114)를 사용하는 것으로 충분한데, 필터의 선택성은 잡음을 크게 감소시킨다. 그러나, 필터(114)의 통과대역이 매우 많이 감소된다면, 잡음은 무시할 수 있을 정도가 되지만 파일럿 신호는 상기 필터(114)의 통과대역 바깥에 있을 수 있고 주파수 피드백 제어를 수행하는 위상-동기 루프가 동기(lock)되지 않아, 시스템의 오작동을 일으킨다.
시스템 가동의 이러한 래칭의 문제점을 해결하기 위하여, 도 6의 다이어그램 에서 래치 디바이스(130)가 추가되었다. 덧셈기 회로(131)가 램프(ramp) 발생기(132)로부터 나오는 신호를 위상/주파수 비교기(115)에서 나오는 신호에 더한다. 램프 발생기는, 위상-동기 루프가 동기되지 않는 한, 가변 전압을 제공한다. 위상-동기 루프가 동기되지 않을 때, 위상/주파수 비교기(115)가 신호를 상기 램프 발생기(132)에 보내서 상기 램프 발생기가 일정한 전압으로 출력 전압을 유지하게 한다. 그리고 나서 피드백 제어가 위상-동기 루프에 의해 달성된다. 이 목적을 위해, 위상/주파수 비교기(115)가 램프 발생기(132)에 의해 제공되는 전압 스팬보다 더 작은 출력 전압 스팬을 발진기(104)로 제공하여야 한다.
따라서, 외부 유닛이 서비스로 될 때에, 위상-동기 루프는 래치 되지 않는다. 발진기(104)는 극한 주파수, 예를 들어 그 최소 주파수에 대응하는 주파수의 신호를 제공한다. 램프 발생기(132)는 최소 전압과 최대 전압 사이에서 완만하게 바뀌는 신호를 제공하여, 발진기(104)의 주파수가 상기 발진기(104)의 다른 극한 주파수, 예를 들어 최대 주파수에 점진적으로 가도록 만든다. 이러한 주파수 변동의 과정에서, 파일럿 신호는 필터(114)의 통과대역 내에 적어도 순간적으로 위치할 것이고, 상기 위상-동기 루프는 상기 파일럿 신호를 동기할 것이다. 위상/주파수 비교기(115)는 램프 발생기(132)에 의해 수행되는 반복동작(excursion)을 중지시키고, 피드백 제어로 이어진다.
만일, 동작 중에, 위상-동기 루프가 파일럿 신호를 손실하게 된다면, 램프 발생기(132)는 최대 전압에 도달할 때까지 상기 반복동작을 계속하고, 그리고 나서 위에 언급한 것처럼 위상-동기 루프의 새로운 래칭까지 최소 전압부터 다시 시작할 것이다.
DOCSIS 표준과 완벽한 호환성을 만들기 위해서, 케이블(2) 상에 5 내지 65 ㎒ 사이에 놓이는 업링크가 있어야 한다. 40 ㎓ 정도의 주파수로의 직접적인 전환은, 유용한 대역의 10 ㎒에 위치하는 전환 이미지를 차단하기 위해 매우 효율적인 필터링이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위하여, 하나 이상의 중간 전환을 사용하는 것이 알려져 있다. 도 7의 다이어그램은 본 발명에 따른 외부 유닛(1)을 보여주는데, 업링크 상에서 다양한 전환의 에러를 부분적으로 보상하기 위하여 발진기와 필터에 다양한 값이 선택될 수 있다.
위에 설명한 구성요소들의 변형은 필수적으로 수치 값에 관련된다. 주파수 분할기(116)는 발진기(112)를 쉽게 구현할 수 있는 10 ㎒의 주파수 상태로 두기 위해, 필터(114)와 위상/주파수 비교기(115) 사이에 놓인다. 주파수 분할기(116)가 주파수를 10으로 나누기 때문에, 필터(114)의 통과대역은 100 ㎒ 주파수의 중심부에 남는다. 비용 문제 때문에, 전환 주파수보다 더 낮은 주파수의 발진기(104)를 사용하는 것이 바람직하다. 이 목적을 위해, 주파수 2배기(117, 118, 및 119)가 발진기(104)와 믹서(103 및 151) 사이에 놓이며, 그래서 발진기(104)의 주파수가 4로 나뉘어지게 만든다.
다운 신호를 위해 사용되는 송신 주파수 대역은 필터(101)의 통과 대역에 대응하는 40.5 내지 41 ㎓ 사이에 놓인다. 발진기(104)가 신호를, 전기적으로 ±0.1%로 조정될 수 있는 10.05 ㎓의 공칭 주파수로 제공할 때에, 전환은 40.2 ㎓의 주파수에서 이루어진다. 필터(105 및 106)의 통과 대역은 300 내지 800 ㎒ 사이에 놓이 는 전환되는 유용한 대역(DOCSIS 표준은 91 내지 857 ㎒ 사이에 놓이는 대역을 부여한다.)에 대응한다. 주파수 합성기(108)는, 예를 들어 200 내지 700 ㎒ 사이의 주파수를 10 ㎒의 단계 크기로 생성할 수 있게 한다.
다운 링크는 위에서 설명한 것과 동일한 방식으로 동작한다. 주파수 에러는, 즉 7.5×10-8 내지 2×10-7 사이의 에러는, 파일럿 신호의 위치에 의존하는 3 내지 8 ㎑ 사이에 놓인다.
업링크에 관한 한, 2개의 전환 디바이스(160 및 170)가 필터링 제약을 감소시키기 위해 추가되어 왔다. 업링크는 3번의 주파수 전환을 한다. 유리하게는, 전환들은 전환 주파수들에서의 에러를 부분적으로 보상하기 위하여 인프라다인 방식 및 슈프라다인 방식으로 수행된다. 용어 인프라다인 및 슈프라다인은 본 명세서에서 전환으로부터 결과된 신호를 말한다. 전환이 인프라다인 방식으로 수행될 때에, 이것은 국부 발진기의 주파수가 전환으로부터 결과된 유용한 신호보다 더 작아진다는 의미이다. 전환이 슈프라다인 방식으로 수행될 때에는, 이것은 국부 발진기의 주파수가 전환으로부터 결과된 유용한 신호보다 더 커진다는 의미이다.
필터(150)는 5 내지 65 ㎒ 사이의 신호를 통과시킨다.
전환 디바이스(160)는 기준 발진기(112)의 주파수를 2로 나누는 주파수 분할기(161)를 포함하는데, 이는 위상/주파수 비교기(162)에 기준 발진기(112)와 동일한 정확성(즉, 10-5)을 갖는 5 ㎒의 기준 신호를 제공하기 위해서이다. 상기 위상/주파수 비교기(162)는 기준 신호를 주파수 분할기 회로(163)로부터 나오는 신호와 비교하는데, 발진기(164)에 의해 제공되는 신호는 235 ㎒가 되게 하기 위하여, 이 회로(163)는 상기 비교기(162)에 의해 제공되는 위상 차이에 의해 제어되는 발진기(164)의 주파수에 관련된 47로 나누어지는 주파수 신호를 제공한다. 전환 디바이스(160)는 또한 믹서(165)를 포함하는데, 이것은 필터(150)로부터 나오는 신호를 발진기(164)로부터 나오는 신호와 곱하기 위한 것이다. 필터(166)는, 전환 디바이스(160)의 다른 수단과 조합하여 인프라다인 방식의 전환을 수행할 때에, 240 내지 300 ㎒ 사이에 있는 대역을 통과시킨다.
전환 디바이스(170)는, 기준 발진기(112)로부터 나오는 10 ㎒의 기준 신호를 수신하는 위상/주파수 비교기(171)를 포함한다. 위상/주파수 비교기(171)는 기준 신호를 주파수 분할기 회로(172)로부터 나오는 신호와 비교하는데, 발진기(173)에 의해 제공되는 신호가 2.1 ㎓가 되게 하기 위하여, 상기 회로(172)는 상기 비교기(171)에 의해 제공되는 위상 차이에 의해 제어되는 발진기(173)의 주파수에 관련된 210으로 나누어지는 주파수 신호를 제공한다. 전환 디바이스(170)는 또한 믹서(174)를 포함하는데, 이것은 필터(166)로부터 나오는 신호를 발진기(173)로부터 나오는 신호와 곱하기 위한 것이다. 필터(175)는, 전환 디바이스(170)의 다른 수단들과 조합하여 슈프라다인 방식으로 전환을 수행할 때에, 1.8 내지 1.86 ㎓ 사이에 있는 대역을 통과시킨다.
믹서(151)는 필터(175)로부터 나오는 신호를, 발진기(104)로부터 나와 주파수 배가기(117 및 119)를 거치는 40.2 ㎓의 주파수 신호와 곱한다. 증폭기(152)는 상기 믹서(151)에 의해 제공되는 신호를 증폭하고, 그 후에 신호는 42 내지 42.06 ㎓ 사이에 통과 대역이 놓이는 필터(153)에 의해 필터링 된다. 필터(153)는, 믹서(151)와 조합하여, 인프라다인 방식으로 주파수 전환을 수행한다.
에러 항목에서, 전환 디바이스(160)에 의해 수행되는 전환은 2.35 ㎑의 최대 주파수 에러로 처리된다. 전환 디바이스(170)에 의해 수행되는 전환은 21 ㎑의 최대 주파수 에러로 처리되고, 믹서(151)에 의해 수행되는 전환은 3 내지 8 ㎑ 사이의 최대 주파수 에러로 처리된다. 상기 에러들은 동일한 기준 발진기(112)의 주파수에서의 에러 때문이다. 인프라다인 방식에서의 전환의 사용은 슈프라다인 방식의 전환에 의해 유도되는 것과 반대 방향의 에러를 유도하는데, 이는 동일한 기준 발진기(112)로부터 나오는 반면 역(inverse) 스펙트럼을 갖는 주파수 편차가 나타나기 때문이다. 최대 에러들의 전체 합은 파일럿 신호의 위치의 함수처럼, 즉 항상 4×10-7보다 더 작은 에러처럼, 10.65 내지 15.65 ㎑ 사이에 놓인다.
도 8은, 다운링크를 위한 케이블(202a)과 업링크를 위한 케이블(202b)로 연결되는 송신/수신 요소(200) 및 처리 요소(210)를 포함하는 기지국(ST)의 일 예를 나타낸다. 상기 송신/수신 요소는 증폭 수단과 전환 수단을 포함하는데, 상기 전환 수단은 케이블(202a, 202b)과 안테나(203) 사이에 전환을 수행하기 위해 단일 발진기(201)를 포함하며, 한편으로는 업링크 신호를 다른 한편으로는 다운링크 신호를 전환하기 위한 것이다. 상기 케이블(202a, 202b)에 의해 운송되는 신호는 DOCSIS 표준과 호환될 필요는 없는데, 여기서 몇 가지의 미디어 유형으로 통신할 수 있는 네트워크 헤드를 취급하기 때문이다. 따라서, 주파수 제약은 보다 유연(flexible) 하고 단일 전환으로 충분하다.
처리 요소(210)는 예를 들어, 오퍼레이터가 쉽게 접근할 수 있는 밀봉(sealed) 박스에 위치한다. 상기 박스는 환경 파라미터에 관련된 제약을 피할 수 있게 만든다. 처리 요소는 필터(213)를 포함하는데, 이 필터(213)는 한편으로는 케이블(202a) 또는 케이블(202b)에 연결되고, 다른 한편으로는 하나 이상의 소스(미도시)로부터 다운 채널을 형성하는 모듈(214)에 또는, 하나 이상의 미디어(미도시) 상의 데이터를 향하고 업 채널을 수신하는 모듈(215)에 연결되며, 또한 처리 요소는 파일럿 신호를 제공하는 발진기(216)에 연결된다. 각 필터(213)는, 접속되는 상기 모듈(214, 215, 또는 216)의 신호만을 송신하는 것을 허용하는 대역폭을 갖는 대역통과 필터이다.
기지국이 외부 유닛(1)에 조합되는 경우, 발진기(201)의 안정성이라는 항목에서의 제약은 발진기(104)의 변동의 허용된 스팬(이것은 예를 들면 0.1%이지만 더 클 수도 있다.)으로 제한됨을 주목할 수 있다. 다른 한편으로, 모듈(214 및 215)에 의해 수행되는 전환은 외부 유닛(1)의 전환과 비교할 수 있는 정확성으로 발진기(216)와 동기화 되어야 한다.
본 발명은 케이블 네트워크와 호환되는 지상 송신 디바이스와 관련하여 기술되었다. 본 발명이 이런 유형의 이용에 특히 잘 맞는다 할지라도 송신의 높은 정확성을 요구하는 무선 송신의 임의의 유형에서 일반적인 방식으로, 케이블 네트워크와 호환될 수 있을 것을 반드시 요구하지 않는 지상 및 위성 양쪽에 이용될 수 있 다.
본 발명은 회신 링크(또한 업링크로 언급됨)를 포함하는 시스템을 설명하였는데, 그 이유는 본 발명이 특히 이러한 유형의 응용에 잘 맞기 때문이다. 그러나, 본 발명을 회신 링크 없이 이용하는 것도 전적으로 가능할 것이다.

Claims (6)

  1. 다운링크(downlink) 주파수 대역 내에 놓이는 파일럿(pilot) 신호를 사용하는 송신 시스템의 가입자 측에 놓이는 외부 유닛(1)으로서, 상기 다운링크 주파수 대역은 적어도 하나의 데이터-반송파 다운링크 채널을 더 포함하며, 상기 외부 유닛(1)은:
    - 제 1 주파수 전환 신호를 생성하기 위한 국부 발진기(local oscillator)(104)와,
    - 상기 제 1 주파수 전환 신호를 이용하여 상기 다운링크 주파수 대역을 제 1 전환된 파일럿 신호를 포함하는 제 1 전환된 주파수 대역으로 전환하기 위한 제 1 전환 수단(103)과,
    - 제 2 주파수 전환 신호를 생성하기 위한 주파수 합성기(108)와,
    - 상기 제 2 주파수 전환 신호를 이용하여 상기 제 1 전환된 파일럿 신호를 제 2 전환된 파일럿 신호로 전환하기 위한 제 2 전환 수단(113)과,
    - 미리 결정된 주파수를 갖는 기준 신호를 생성하기 위한 기준 발진기(reference oscillator)(112)와,
    - 상기 제 2 전환된 파일럿 신호가 상기 기준 신호의 주파수에 대응하는 주파수를 갖도록, 상기 제 2 전환된 파일럿 신호를 상기 기준 신호와 비교하고, 상기 국부 발진기(104)를 조정하기 위한 신호를 생성하기 위한 비교기(comparator)(115)를 포함하며,
    상기 제 2 주파수 전환 신호의 주파수는 조정가능한 것을 특징으로 하는, 외부 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 국부 발진기(104)와 상기 비교기(115) 사이에 놓이는 래칭(latching) 디바이스(130)를 포함하며, 상기 래칭 디바이스는 상기 제 2 전환된 파일럿 신호가 상기 기준 신호의 주파수에 대응하는 주파수 스팬에 나타날 때까지 상기 국부 발진기(104)를 구동하는 것을 특징으로 하는, 외부 유닛.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 외부 유닛은 적어도 하나의 업링크 채널을 포함하는 업링크 주파수 대역 신호를 전환하며 증폭하기 위한 업링크 수단을 포함하며, 상기 업링크 수단은 상기 국부 발진기(104)로 제 3 주파수 전환을 수행하는 것을 특징으로 하는, 외부 유닛.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 업링크 수단은 제 4 주파수 전환을 수행하고, 상기 제 3 및 제 4 주파수 전환은 인프라다인(infradyne) 방식 또는 슈프라다인(supradyne) 방식으로 행해지는 것을 특징으로 하는, 외부 유닛.
  6. 적어도 하나의 기지국(ST)과 적어도 하나의 가입자 디바이스를 포함하는 무선 주파수 송신 시스템으로서, 상기 기지국은, 무선으로 송신되는 주파수 대역을 향해 신호의 하향(downward) 전환을 수행하고 무선으로 수신된 주파수 대역으로부터 신호의 상향(upward) 전환을 가능하게 수행하도록 단일 발진기(201)를 사용하며, 상기 가입자 디바이스는 케이블(2)로 연결되어 있는 내부 유닛(3)과 외부 유닛(1)을 포함하며,
    상기 외부 유닛(1)은 제 1 항에 따라 한정되는 것을 특징으로 하는, 무선 주파수 송신 시스템.
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