KR19990067558A

KR19990067558A - 독립적이며 섹터화된 서비스 영역들에 광대역 디지털 데이터를전달하기 위한 멀티채널 무선 전송 시스템

Info

Publication number: KR19990067558A
Application number: KR1019980703581A
Authority: KR
Inventors: 윌리암 쥐. 스톡크톤; 윌리암 디. 오트만; 브랜트 에스. 사이몬스; 제임스 에이치. 쇼언듀브
Original assignee: 줄리언 로버트 에프.; 와이텍, 인코포레이티드
Priority date: 1995-11-13
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1999-08-25
Also published as: US6243427B1; CA2236088A1; CN1202295A; DE69636836T2; DE69636836D1; EP0861559B1; EP0861559A4; CN1152570C; JP2000500628A; WO1997018674A1; US5875396A; EP0861559A1

Abstract

섹터화에 의한 방송을 채용하고, 이용가능한 채널들의 신호들(14)을 포맷된 독립 디지털 비트열들 집합으로 다중화(16)함으로써 방송신호의 유효 대역폭을 감소시키는 일방향 및 양방향 멀티채널 무선 전송 시스템으로서, 상기 각 비트열은 시스템 프로그램 제공업자(10)에 의해 제공되는 이용가능한 채널들의 전부 또는 일부를 포함한다. 상기 독립 비트열들은 점대점 전송(19) 방법을 사용하여 송신기 탑들로 전송된다. 송신기 탑들은 비트열들을 위상변조(20)하고 증폭하여, 독립적인 변조 신호들 집합을 발생한다. 각 송신기 탑은 이웃 지역들과 서로 다른 주파수 및 반대되는 편광으로 섹터화된 서비스 영역에 변조 신호들을 방송(41)하기 위한 섹터화된 안테나를 포함하여, 각 서비스 영역은 서로 다른 독립적인 변조 신호들 집합을 받아들이게 된다. 각 가입자 사이트(49)는 수신된 변조 신호를 복조하고, 디멀티플렉싱하며, 한 채널을 선택한다.

Description

독립적이며 섹터화된 서비스 영역들에 광대역 디지털 데이터를 전달하기 위한 멀티채널 무선 전송 시스템

상업방송 텔레비젼 프로그래밍을 가정의 고객에게 전달하기 위하여 다양한 멀티채널 RF 신호 분배 시스템이 현재 채용되고 있다. 이들 RF 전송 시스템들은 종종 "무선 케이블(Wireless Cable)" 텔레비젼이라 불려지는데, 이는 종래의 케이블 텔레비젼 서비스와 동일한 멀티채널 오락 프로그래밍을 제공할 수 있으면서도 프로그램 제공업자의 스튜디오와 각 고객의 가정 사이에 비디오 케이블을 설치하는데 있어 비용 및 공사로 인한 건물 파손을 야기하지 않기 때문이다.

미합중국의 전자설비 제공업자들은 미합중국 연방 규정(Federal Regulation) 47(전기통신)에 의해 인가된 것과 같은 멀티채널 다지점 분배 서비스(Multichannel Multipoint Distribution Service: MMDS)를 제공하기 위한 RF 전송 시스템들을 제조하여 왔다. 이들 MMDS 시스템들은 주요 도심지역에 설치되어 왔으며, 텔레비젼 오락 업계에서 (시청량에 따라 요금을 지불하는: Pay-Per-View) 요금 지불 방식을 토대로 고급 비디오를 가정 가입자들에게 전송함으로써 기존의 텔레비젼 방송을 확대하는데 사용되어 왔다. MMDS는 2.1에서 2.7 기가헤르쯔(GHz)까지의 대역 내의 여러 주파수들에 할당된 스펙트럼을 사용하여, 14 개의 독립된 비디오 채널을 전송한다. MMDS 송신기들은 미합중국 연방통신위원회에 의해 인가되는 지점들에 설치되는데, 이들 송신기들이 설치된 지점들 각각은, 이웃 서비스 영역들에 간섭을 야기하지 않으면서 자신을 둘러싸고 있는 서비스 영역에 대해 방송을 할 수 있도록 선택되었다.

추가적인 (즉 인가된 MMDS 스펙트럼 이외의) 무선 다지점 텔레비젼 분배 스펙트럼에 대한 욕구에 부응하여, 미합중국 연방통신위원회는 27.5에서 29.5 GHz까지의 대역 내에 임시 운영권을 내주었다. 이 스펙트럼에 사용하기 위해 채용된 기술은 로컬 다지점 분배 서비스(Local Multipoint Distribution Service: LMDS)라고 명명되었는데, LMDS에 대한 한가지 구현예가 미국특허출원(출원번호: 제4,747,160)에 기재되어 있다. LMDS 및 그에 선행한 MMDS는 모두 멀티채널 텔레비젼 신호들을 지정된 "서비스 영역들"내로 방송한다. "서비스 영역들"("셀들"이라 지칭되기도 함)은 별개의 송신기 사이트들로부터의 간섭없는 전송 신호를 수신하며 중첩되지 않는 지리적 영역들을 나타낸다.

LMDS에 유사한 또하나의 텔레비젼 방송 기술은 밀리파 멀티채널 다지점 비디오 분배 서비스(Millimeter-wave Multichannel Multipoint Video Distribution Service: M³VDS)라고 명명된 것이며, 1989년 IEEE MTT의 제1095 내지 1102면에 상세하게 기재되어 있다.

이들 모든 시스템들은 유사한 구성을 가지고 있고 관련된 기술들을 채용하고 있기 때문에, 이들 무선 멀티채널 텔레비젼 RF 방송 시스템들이 동일한 시스템 개념을 구현하는 것으로 간주하는 것이 유용하다. 그러므로 이들 시스템들(즉, MMDS, LMDS, M³VDS 및 여타의 유사한 시스템)을 다지점 분배 시스템(MDS)라 칭하고자 한다.

도 1을 참조하면, MDS는 각 서비스 영역 내에 있어서 프로그램 제공업자 사이트(10), 복수의 서비스 영역 방송 송신기 탑들(11) 및 복수의 가입자들(12)을 전형적으로 포함한다. 프로그램 제공업자는 다수의 채널의 신호들을 (위성, 케이블, 점대점(point-to point) 마이크로파 전송, 또는 광통신이나 그 밖의 다른 전송 매체를 통해) 각 서비스 영역 방송 송신기 탑(11)으로 분배한다. 다음으로, 각 탑은 주어진 각 탑을 둘러싸고 있는 인근지역(즉, 서비스 영역)에 거주하는 복수의 가입자들에게 수신된 신호들(대개 아날로그 신호임)을 RF 전송을 통해 방송한다. 주어진 탑에 대한 신호 전송 범위 (및 그 결과로써 정해지는 서비스 영역의 크기)는 주어진 탑에 의해 전송되어지는 신호의 전력 특성에 주로 의존한다. 주어진 서비스 영역 내의 각 가입자는 텔레비젼에 결합된 안테나 및 수신기 장치를 사용하여 주어진 서비스 영역 내의 송신기 탑으로부터의 텔레비젼 신호를 수신하고 시청하게 된다. 원하는 텔레비젼 채널의 선택과 오디오 및 비디오 파라미터의 조정은 가입자 사이트 내의 텔레비젼 수상기에서 텔레비젼 또는 리모콘 상에 위치한 제어단자를 사용하여 행해진다.

현재, MDS 시스템들은 많은 채널의 텔레비젼 신호들을 서비스 영역 방송 탑으로부터 동시에 송신한다. 다시 말해서, (주어진 변조 대역폭을 가진) 각각의 별개 텔레비젼 채널이 개별적으로 그리고 동시에 송신된다. 따라서, 방송 신호의 전체 대역폭은 이들 채널들의 각 변조 대역폭들에 상호간섭을 최소화하기 위해 채널들간 간격으로 사용되는 부가적인 스텍트럼을 합한 것과 같다.

스펙트럼 활용의 일 예로써, 미합중국에서의 MMDS 텔레비젼 방송 시스템들은 각 텔레비젼 채널에 대해 6 메가헤르쯔(MHz)의 대역폭을 필요로 하는 진폭변조(AM) 방법을 채용하고 있다. MMDS 시스템들에 의해 이들 6 MHz의 채널들이 14개까지 방송된다. 이와 대조적으로, 미합중국에서의 LMDS 텔레비젼 방송 시스템들은 각 텔레비젼 채널에 대해 20 MHz의 대역폭을 필요로 하는 주파수변조(FM) 방법을 채용한다. 영국에서는, M³VDS 텔레비젼 방송 시스템이 각 채널에 대해 38 MHz의 대역폭을 필요로 하는 주파수변조 방법을 채용하고 있다. 결과적으로, 영국 텔레비젼 방송정책 당국들에 의해 초기에 정해진 8 개의 텔레비젼 채널들을 방송하기 위해, M³VDS 시스템은 304 MHz의 스펙트럼을 필요로 한다.

상기 종래의 MDS 시스템들에 채용된 변조 방법들은 종래의 텔레비젼 프로그래밍을 방송하면서 현재 이용가능한 스펙트럼을 완전히 소비한다. 그렇지만, 케이블 텔레비젼 기술에 있어 현재의 추세에 따르자면, 특별한 비디오를 관심있는 가입자들에게 제공할 수 있도록 추가적인 채널들이 설치되어야만 한다. 잠재적으로, 이들 추가적인 채널들은 선택된 가입자들에 대해 제공되는 주문형 비디오나 화상회의와 같은 특별한 응용분야들에 사용될 수 있을 것이다. 아울러, 이들 채널들은 컴퓨터 및 데이터 검색 작업에, 인터넷 및 다른 데이터베이스의 액세스에, 그리고 비디오 게임 및 홈쇼핑과 같은 대화형 응용분야에 사용될 수 있을 것이다. 개인 가입자들을 겨냥한 이들 특별한 응용분야들은, 모든 가입자들에게 "방송(Broadcasting)"되는 통상의 오락 텔레비젼 프로그래밍과 구별하기 위하여, "협송(Narrowcast)"한다고 때때로 표시된다. 많은 개별 가입자들이 동시에 서비스를 받을 수 있도록, 협송은 많은 수의 개별적이고 독립된 채널들을 필요로 한다.

현재 구현된 MDS 시스템들의 다른 단점은 이웃한 서비스 영역간의 신호간 상호작용으로부터 기인한다. 구체적으로, 한 서비스 영역의 경계를 따라 거주하는 부근 가입자들은 바람직한 서비스 영역 송신기 탑으로부터 신호를 수신할 수도 있고, 또한 하나 이상의 이웃 서비스 영역 내의 송신기 탑으로부터 신호를 수신할 수도 있다. 가입자 수신기 장비로 들어가는 이들 다수의 신호들은 바람직한 신호 품질에 상당한 열화를 초래한다. 따라서, MDS 전송 시스템에 대한 중요한 설계 고려사항 하나는 각 가입자가 강한 간섭없는 신호를 받도록 해야 한다는 것이다.

이웃한 서비스 영역들간의 상호간섭 문제를 회피하기 위해 설계된 종래의 MDS 시스템 하나(미국특허 제4,747,160호에 기재되어 있는 것임)는 전방향성 편광 안테나들을 채용하고 있는데, 여기서 각 안테나는 원형 서비스 영역 이내로 방송을 행한다. 각 안테나는 수직 또는 수평 방향으로 편광된 신호들을 전송한다. 이 종래의 시스템에서 가입자들은 주어진 전송 편광에 튜닝되어 있고 물리적으로 해당 편광을 가진 송신기 탑을 향하고 있는 지향성 안테나들을 사용한다. 그 결과, 만약 이웃한 송신기 탑이 교차된 방향으로 편광된(cross-polarized) 신호를 전송하고 있다면, 이웃 송신기 탑으로부터의 간섭은 제거된다. 그렇지만, 이 전송 기법의 문제점은 단지 두 개의 편광만을 이용가능한 반면에 어떤 가입자 위치에 있어서는 셋 이상의 탑으로부터 전송신호들이 전파된다는 것이다. 가산되는 이들 간섭신호들 중 적어도 하나는 그 가입자의 안테나와 같은 편광을 갖는 것이다. 결과적으로, 원하는 신호와 함께 적어도 하나의 간섭신호가 가입자 안테나로 들어갈 수 있으며, 이에따라 바람직한 신호의 품질은 상당히 열화될 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 디지털 방식의 멀티채널 데이터 분배 시스템 및 방법이다. 구체적으로, 본 발명의 시스템은 디지털 신호처리 기법을 채용하여, 아날로그 텔레비젼 채널 신호들(즉, 음성 및 영상 신호 성분들)과 (디지털 텔레비젼 신호들, 화상회의 신호들, 대화형 프로그래밍 신호들, 컴퓨터 데이터 신호들 및 주문형 비디오 신호들과 같은) 다른 채널 신호 유형들을 하나의 포맷팅된 데이터 열로 조합한다. 그다음, 본 발명의 시스템은 특별한 변조 방법들을 사용하여, 전송되는 신호의 유효 스펙트럼 대역폭을 감소시킨다. 그 결과, 본 발명은 종래의 전송 시스템에 비해 많은 수의 독립된 채널들을 인가된 운용 스펙트럼 대역폭에 맞게 공급할 수 있으며, 이에 따라 협송(Narrowcast)을 구현하는데 필요한 많은 수의 개별적이고 독립적인 채널들을 확보해야 한다는 종래 기술의 문제점을 극복할 수 있다.

본 발명의 시스템 및 방법은 또한 각 송신기 사이트(11)에 다면의(Multifaced) 섹터화된 안테나를 채용한다. 상기 섹터화된 안테나는 복수의 독립된 소형 안테나들을 포함하며, 각 서비스 영역을 복수의 독립적인 쐐기(Wedge) 모양의 방위각 섹터로 필수적으로 분할한다. 각 방위각 섹터에 대하여, 독립적인 채널 신호들 및 여타의 데이터가, 변조되고 증폭된 후 그 특정 섹터 내에 거주하는 적절한 가입자들에게 전송된 단일 디지털 데이터 열로써, 프로그램 제공업자의 스튜디오로부터 받아들여진다. 송신기 사이트를 둘러싸고 있는 다른 방위각 섹터들로 전송되는 신호들은 서로 독립적이며, 상기 다른 섹터들 내의 가입자들에게 관심이 있는 다른 데이터를 포함하고 있다. 더욱이, 이웃 섹터들의 안테나 편광은 반대되는 편광으로 되어 있다. 그러므로, 두 섹터 안테나들로부터의 RF 신호들은 상쇄적으로 결합될 수 없으며, 가입자 안테나는 가능한 두 섹터 신호들 중 단지 하나만을 받아들이게 된다.

본 발명은 제공업자 사이트로부터 송신기 사이트를 통해 가입자 사이트들로 행해지는 일방향 광대역 전송만을 제공하도록 구현될 수도 있고, 또는 송신기 사이트를 경유하여 제공업자 사이트 및 가입자 사이트들간에 행해지는 양방향 광대역 전송을 제공하도록 구현될 수도 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 가입자들간의 화상회의에는 양방향 광대역 전송 과정이 사용된다. 결과적으로, 제공업자 사이트는 가입자들로부터의 전송의 최종 목적지가 되지 않으며, 화상회의에 참여하는 가입자들간의 양방향 전송을 상호접속시키기 위한 교환 서비스를 제공하게 된다. 이에 대한 대안으로서, 교환 기능이 각 송신기 탑에서 제공되어 모든 신호를 제공업자 사이트로 라우팅할 필요성을 배제할 수도 있다.

본 발명은 무선(Radio Frequency: RF) 전송 링크를 사용하는 멀티채널 데이터 분배 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털 방식으로 구현되며 원격영상회의, 주문형 비디오, 무선 케이블 텔레비젼 및 기타 디지털 데이터 전송 활동과 같은 일방향 또는 양방향 멀티채널 데이터 전달 응용분야에 사용하기 위한 RF 전송 시스템에 관한 것이다.

도 1은 프로그램 제공업자 사이트, 셀 송신기 사이트 및 가입자 사이트를 포함하는 로컬 멀티채널 분배 시스템(LMDS)의 일 예를 보여준다.

도 2는 본 발명의 시스템 및 방법의 일방향 구현의 일 실시예를 보여주는 블록도이다.

도 3은 본 발명의 영상 부호화기 세그먼트 및 본 발명의 신호 다중화기 세그먼트를 포함하는 본 발명의 제공업자 부시스템의 일 실시예를 보여준다.

도 4a는 대역한정된 종래의 편이 4상위상쉬프트키잉(staggered QPSK) 포맷 신호를 보여준다.

도 4b는 대역한정된 본 발명의 제곱근 편이 4상위상쉬프트키잉(SQR-SQPSK) 포맷 신호를 보여준다.

도 5a는 본 발명의 중간주파수 변조기 세그먼트의 일 실시예를 보여준다.

도 5b는 본 발명의 SQR-SQPSK 변조 기법을 수행하는데 사용되는 위상 상태 룩업표를 보여준다.

도 5c는 도 5b에 보여진 룩업표에 해당하는 성상도를 보여준다.

도 6은 비선형 포화 증폭기 및 다이오드 체배기 전력 증폭기를 채용하는 본 발명의 RF 전력 세그먼트의 일 실시예를 보여준다.

도 7은 본 발명의 방법에 따라 RF 신호들이 다른 동작 주파수로 다른 서비스 영역에 방송되는 방식을 보여주는 그래프이다.

도 8a 내지 8d는 대역한정 및 증폭 전후에 있어 종래의 편이 QPSK 포맷 신호의 특성을 도해한 것을 보여준다.

도 9a 내지 9d는 대역한정 및 증폭 전후에 있어 본 발명의 SQR-QPSK 포맷 신호의 특성을 도해한 것을 보여준다.

도 10은 여덟 개의 안테나 패널로 구현된 본 발명의 안테나의 일 실시예의 평면도를 보여준다.

도 11은 본 발명의 섹터화된 전송 방법에 따른 송신 사이트들의 배열을 보여준다.

도 12a는 본 발명의 RF 복조기 세그먼트의 일 구현예를 보여준다.

도 12b는 본 발명의 셋톱박스 세그먼트의 일 구현예를 보여준다.

도 13은 본 발명의 양방향 실시예에 따른, 주어진 섹터 내에서의 순방향 채널 및 역채널 대역들에 대한 스펙트럼 할당의 일 예를 보여준다.

본 발명은 디지털 방식으로 구현되며 섹터화된 RF 전송 기법을 사용하는 멀티채널 데이터 분배 시스템 및 방법이다. 본 발명은 일방향 신호 전송 시스템으로 또는 양방향 신호 전송 시스템으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일방향 시스템은 세 개의 부시스템, 즉 제공업자 사이트, 송신기 사이트 및 가입자 사이트를 포함한다.

본 발명의 시스템에 의해 전송될 수 있는 채널 신호들의 예에는 아날로그 텔레비젼 채널 신호들(즉, 아날로그 음성 및 영상 신호 성분들), 포맷팅된 디지털 텔레비젼 신호들, 화상회의 신호들, 대화형 프로그래밍 신호들, 컴퓨터 시스템 데이터 신호들 및 주문형 비디오 신호들이 포함된다. 이들 채널들의 각각은 채널 내의 전송되는 정보에 따라 다른 포맷으로 시스템에 제공될 수 있다. 어떤 경우에 있어서는, 후속 처리단계들을 용이하게 하기 위하여, 채널들이 초기에 본 발명의 프로그램 제공업자에 의해 사전조절된다(pre-conditioned). 모든 아날로그 신호들은 디지털 형태로 변환될 필요가 있으며, 필요하다면 디지털 데이터율은 압축되어야만 한다. 일 실시예에 있어서, 아날로그 텔레비젼 신호들은 아날로그-디지털(A/D) 변환되고 MPEG 표준 데이터 압축 포맷팅을 사용하여 압축된다. 다른 실시예들에 있어서는, 다른 압축 기법들 및 포맷들이 사용될 수 있다.

일단 사전조절되면, 서비스 섹터로 전송될 채널들은 함께 다중화되어, 모든 채널들을 나타내는 인터리빙된 디지털 비트들의 단일 열을 형성하게 된다. 바람직한 실시예에 있어서, 이 다중화 단계는 시분할 다중화에 의해 달성된다. 다른 실시예에 있어서는, 다중화가 주파수분할 다중화에 의해 달성된다. 그다음 디지털 비트열은, 후속 신호처리 단계를 수행할 때 비트열 내에 있는 채널 정보가 구분될 수 있도록, 프레임 포맷으로 포맷팅된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는, SONET STS-3 프레임 포맷팅이 활용된다.

각 송신기 사이트 내의 섹터들 각각에 데이터를 공급하기 위하여, 송신기 사이트가 그 서비스 영역 내에 8 개의 섹터를 구비한다고 가정할 경우 제공업자 사이트는 각 송신기 사이트에 대하여 8 개의 독립적인 비트열들을 만들어낸다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는, 섹터들의 수와 제공업자 사이트에 의해 만들어지는 독립적인 비트열들의 수 사이에는 일대일의 대응관계가 있다. 다른 실시예에서는, 일부 섹터들이 동일한 독립적인 비트열들을 공유한다.

일단 채널 신호들이 디지털 포맷으로 변환되면, 시분할 다중화(TDM)이라 알려진 과정에서 각 채널들을 인터리빙함으로써 단일 비트열이 형성된다.

바람직한 실시예에 있어서, 시분할 다중화 과정은 먼저 각 디지털 채널을 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode: ATM) 패킷으로 "패킷화(Packetizing)"함으로써 수행된다. 비트열을 ATM 패킷 즉 ATM 셀로 패킷화하는 것은 비트열을 48-바이트 세그먼트들로 분할하고 ATM 셀을 형성하기 위해 5-바이트 헤더를 부가하는 것을 수반한다.

바람직한 실시예는 각 디지털 채널 소스로부터의 ATM 셀들을 데이터율이 높은 단일 비트열로 시간적으로 인터리빙한다. 다음에는, 이 단일 비트열이 동기식 광통신망(Synchronous Optical NETwork: SONET)이나 동기식 디지털 계위(Synchronous Digital Hierarchy: SDH) 프레임들로 추가적으로 포맷팅된다. 그 결과, 마이크로파 점대점 무선 시스템, 인공위성을 사용한 중계, 광통신섬유를 통한 전송이나 기타 그밖의 전송 방법과 같이 널리 알려진 기법들을 사용하여 제공업자 사이트로부터 지정된 송신기 사이트로 분배될 수 있는 신호가 생성된다.

다른 실시예에 있어서, 채널 신호들은 주파수분할 다중화에 의해 다중화된다. 이러한 유형의 시스템에서는, 각 채널의 신호가 각기 다른 반송파 주파수로 변조된다. 반송파 주파수들은 각 신호가 다른 신호들의 존재로 인해 왜곡되지 않도록 선택된다. 그다음, 독자성을 갖는 모든 변조 반송파들이 함께 가산되어, 앞 단락에서 기술된 기법들을 사용하여 제공업자 사이트로부터 지정된 송신기 사이트로 분배될 수 있는 신호를 형성하게 된다.

송신기 사이트는 제공업자 사이트로부터 유입되는 디지털 데이터열들을 RF 수단을 통하여 가입자 사이트들로 전송하기 위한 상태로 만든다. 각 유입되는 데이터열에 대하여 송신기 사이트는 비트열을 중간주파수(IF) 반송파로 변조한다. 본 발명의 바람직할 실시예에 있어서는 4상(Four Phase) 변조가 사용된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 8상 변조나 주파수 쉬프트 변조가 채용될 수 있다. 일 실시예에 있어서는, 본 발명의 제곱근 편이 4상위상쉬프트키잉(Square Root Staggered Quadrature Phase Shift Keying: SQR-SQPSK) 변조 포맷이 채용된다. SQR-SQPSK 포맷 변조 기법은 위상 변화를 +45°, 0°, -45°에 한정하는 위상변조 기법이다. 위상 편위가 큼으로 인해(>45°), 이러한 위상 계조의 한정은 한 상태에서 다른 상태로 변화할 때 변조 신호의 진폭 변동을 감소시킨다. 이 변조 기법은 디지털 비트열을, 표준 8상 변조 기법에 의해 변조되었을 때 본 발명의 SQR-SQPSK 포맷 신호를 발생하는 중간 비트열로, 맵핑함으로써 구현된다.

변조 후에, 각 독립적인 IF 신호들은 사전에 지정되어 있는 스펙트럼 영역 내의 소정의 무선(RF) 주파수들 집합 중 하나로 주파수천이(즉, 상향변환(Upconversion))되는데, 이때 이웃 송신기 사이트들은 상대방 사이트들의 신호 전송들과의 간섭을 피하기 위해 각기 다른 RF들을 채용한다. 일 실시예에 있어서, 신호들은 7 개의 RF들 중 하나로 상향변환된다. 본 발명의 다른 실시예에서는 신호들이 4 개의 RF들 중 하나로 상향변환된다. 상향변환 후에, 각 독립적인 RF 신호들은 본 발명에 있어서의 적절한 섹터의 송신기 안테나에 연결되어 섹터 서비스 영역 내의 가입자 사이트들로 방사된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 요구되는 출력 전력을 생성하고 경제적인 운영을 할 수 있도록 동작 수명을 길게 하기 위하여 반도체 RF 증폭기 및 이에 뒤따르는 비선형 다이오드 주파수 체배기(Non-linear Diode Frequency Doubler)가 채용된다. 본 발명의 두 번째 실시예는 동작 수명을 길게 함과 아울러 적절한 출력 전력을 발생시키기 위하여 반도체 RF 발진기들(Generator)과 포화 증폭기(Saturating Amplifier)들을 사용한다. 본 발명의 제3 실시예는 저전력, 단거리 데이터 전송 응용분야를 위해 선형 RF 반도체 디바이스들을 사용한다. 비선형 디바이스 및 포화 증폭기 디바이스를 채용하는 본 발명의 실시예들은 일정한 진폭을 가지는 위상 또는 주파수 변조 파형을 필요로 한다. 그렇지만, 선형 디바이스를 채용하는 실시예는 위상, 주파수 및 진폭 변조 포맷을 사용할 수 있다. 비선형 증폭기들을 사용하는 본 발명의 실시예의 변조 포맷은 본 발명의 SQR-SQPSK 변조 포맷이다.

본 발명의 안테나는 다면의(Multifaced) 다각형 형태의 실린터 혼 또는 디스크이며, 실린더의 각 면들은 하나의 독자적인 섹터 안테나를 구성한다. 각 섹터 안테나는 독립적인 신호를 주어진 서비스 영역 내에 있는 복수의 쐐기 형태 섹터들 중 하나 안으로 전송한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는 8 개의 면을 가진 실린더가 채용된다. 다른 실시예들에 있어서는, 어떠한 짝수의 안테나 면들도 사용될 수 있다.

상기 실시예의 변형된 예에 있어서는, 섹터 안테나들 중 단지 일부분만이 사용된다. 이 실시예는 송신기 사이트가 산과 같이 큰 장애물 근처에 위치하고 있어서 시스템이 장애물을 포함하는 섹터들 안으로 신호들을 전송할 필요가 없을 때에 유용하다. 이 경우, 장애물로부터의 신호 반사로 인해 다른 섹터들 내에서 발생하는 간섭이 일어날 가능성이 감소된다.

가입자 사이트들 각각은 전송된 신호를 수신하기 위한 안테나를 포함하며, 각 안테나는 특정 편광을 가진 신호들을 수신하도록 설계된다. 또한, 가입자 사이트들은 전송된 신호를 복조하기 위한 복조기와, 송신기 사이트로부터 받아들여진 신호에 포함되어 있는 다중화된 채널들을 해석하고 하나의 채널을 선택하기 위한 디멀티플렉서를 포함한다. 디멀티플렉서는 가입자 제어부에 의해 제어되는데, 상기 가입자 제어부는 통상 원격 채널 선택 장치이다.

디멀티플렉서에 의해 제공되는 선택된 채널은 채널 내에 포함된 정보 신호에 따라 외부 장치로 전기적으로 라우팅된다. 예를 들어, 텔레비젼 채널은 텔레비젼에 라우팅되고, 인터넷 신호와 같은 컴퓨터 시스템 디지털 데이터 신호는 컴퓨터 시스템에 라우팅된다. 일 실시예에 있어서, (텔레비젼 채널들과 같이) 초기에 제공업자 사이트에서 A/D 변환되고 압축된 채널들은 최종 출력 장치로 라우팅되기 전에 원래의 형태로 재변환된다.

본 발명의 양방향 구현예는 제공업자 사이트 및 가입자 사이트들 사이에 양방향 광대역 전송이 이루어질 수 있도록 해준다. 가입자로부터 제공업자 사이트로의 신호경로(역채널이라 칭함)는 송신기 사이트로부터 가입자 사이트로 신호들을 방송하는데 사용되는 운용 주파수들과는 다른 정격 주파수로 가입자의 안테나를 통해 전송되는 무선 데이터 링크이다. 역채널 내에 포함되는 데이터는 시청량만큼 요금을 지불(Pay-Per-View)하겠다는 요구신호, 화상회의 또는 원격학습을 위한 영상 이미지, 또는 사용자가 무선 링크를 사용하여 다른 공공망 또는 사설망과 접속하기를 원할 수 있는 여러 가지 다른 유형의 디지털 데이터열이 될 수 있다.

가입자들간의 화상회의에 양방향 광대역 전송 과정이 사용되는 경우에, 제공업자 사이트는 제공업자 사이트는 가입자들로부터의 전송의 최종 목적지가 되지 않는다. 그 대신에, 제공업자 사이트는 화상회의에 참여하는 가입자들간의 양방향 전송들을 접속시켜주는 교환 서비스를 제공하게 된다.

본 발명은 디지털 멀티채널 RF 전송 시스템 및 방법이다. 이하의 설명에 있어서는, 본 발명에 대해 철저히 이해할 수 있도록 하기 위하여 동작 주파수 및 동작 스펙트럼과 같은 다수의 명확한 구체적 사항들이 개진된다. 그렇지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 당업자라면, 이들 명확한 구체적 사항들이 본 발명을 실행하는데 채용될 필요가 없다는 것을 명백히 이해할 것이다. 다른 측면으로서, 본 발명을 불필요하게 모호하게 보이도록 하는 것을 피하기 위해 주지의 신호처리 구조 및 단계는 상세하게 기재하지 않았다.

본 발명의 디지털 멀티채널 전송 시스템은 선택된 채널 신호들을 단일의 디지털 비트열로 다중화함으로써 방송 신호의 유효 대역폭을 감소시키는 방법 및 시스템이다. 방송 신호의 대역폭을 감소시키면, 프로그램 제공업자들은 방송 스펙트럼 내에서 추가적인 채널들을 제공할 수 있는 유연성을 가지게 된다. 아울러, 본 발명의 시스템 및 방법은 서비스 영역들을 복수의 섹터들로 필수적으로 분할하는 섹터화된 방송 기법을 채용하는데, 여기에서 각 섹터는 독립된 방송 신호를 받아들이고 이웃 섹터 안테나들은 반대되는 편광 신호들을 전송한다. 이 방송기법으로 말미암아, 각 섹터 내의 가입자의 구체적 욕구에 맞추어질 수 있는 방송 시스템을 구축할 수 있게 된다. 더욱이, 방송 신호의 대역폭의 감소로 인하여, 각 서비스 영역은 주어진 스펙트럼 내의 한 세트의 운용 주파수들 중 하나의 주파수로 방송을 하도록 지정될 수 있으며, 이에 따라 서비스 영역간의 간섭이 감소된다.

본 발명의 멀티채널 분배 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 세 개의 부시스템(Sub-system), 즉 프로그램 제공업자 사이트(10), 송신기 부시스템(11) 및 수신기 부시스템(12)을 포함한다.

제공업자 부시스템(10)은 영상 부호화기 세그먼트(13) 및 신호 다중화기 세그먼트(16)를 포함하며, 입력 채널 신호들(14A, 14B)을 하나의 독립된 비트열(19) 집합으로 줄이는 단계를 수행한다. 제공업자 부시스템(10)은 많은 유형의 신호들을 받아들이는데, 이 신호들은 1) 종종 표준 PAL 또는 NTSC 아날로그 포맷으로 되어있는 아날로그 TV 신호들과 같은 아날로그 신호들(14A)과 2) 이미 표준 디지털 포맷으로 포맷팅되어 있는 디지털 TV 신호들과, 인터넷 데이터, 화상회의 디지털 신호 등의 다른 디지털 데이터 신호들과 같은 디지털 신호들(14B)을 포함한다.

영상 부호화기 세그먼트(13)는 모든 아날로그 신호들(14A)을 디지털 신호들로 변환한 다음, 다시 이들 신호들을 소정의 디지털 압축 포맷으로 변환한다. A/D 변환된 텔레비젼 신호의 압축은 디지털 텔레비젼 신호의 비트율을 감소시켜서 후속 처리가 용이해지도록 한다. 도 3은 본 발명의 시스템에 따른 영상 부호화기 세그먼트의 일 실시예를 보여준다. 이 실시예에 있어서는, MPEG 영상압축 부호화기(15)가 사용되어, 디지털화된 PAL 또는 NTSC 포맷의 아날로그 TV 신호들(14A)을 MPEG 표준에 따라 압축된 디지털 신호들(14')로 압축시키게 된다. 그렇지만, 아날로그 신호들(14A)을 압축하는데 다른 디지털 압축 포맷들이 채용될 수 있으며, 아날로그 신호들(14A)은 PAL 또는 NTSC 포맷 이외의 포맷으로 되어있을 수도 있다.

다른 채널 신호들은 다른 방법으로 처리될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 예를 들어, 만약 제공업자 부시스템(10)이 이미 압축된 포맷으로 되어 있는 디지털 채널 신호들 받아들이는 경우에는, 아무런 변환도 필요하지 않다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 신호들(14B)은 어떠한 변환 과정도 수행하지 않고서 직접 신호 다중화기 세그먼트(16)로 넘겨진다.

도 3에 있어서, m 개까지의 아날로그 영상 신호들과 x 개까지의 디지털 비트열들이 신호 다중화기 세그먼트(16)에 대한 입력으로써 도시되어 있다. 아날로그 영상 및 디지털 비트열들로 구성되는, 독립적이고 독특한 채널들의 총수는 n이 된다.

신호 다중화기 세그먼트(16)는 어떻게 채널 신호들(14A, 14B)을 하나의 출력 비트열(19)로 다중화할 것인지를 제어한다. 각 신호 다중화기 세그먼트(16)는 채널 신호들(14A, 14B)의 전체 또는 일부분을 포함하는 독립된 비트열(19)을 발생한다. 따라서, 도 2에 도시된 각 독립된 비트열들(19)은 서로 다른 채널들의 집합을 포함할 수 있다. 비트열(19)의 수는 본 발명의 안테나가 포함하는 안테나 패널들의 수에 의존한다. 예를 들어, 여덟 개의 안테나 패널들을 구비한 안테나를 채용하는 본 발명의 실시예에 있어서는, 여덟 개의 독립된 비트열들(19)이 각 송신기 부시스템(11)에 대하여 발생된다. 이것은 주어진 서비스 영역 내에서 서로 다른 신호들이 결합되어 여덟 개의 안테나 패널 각각으로부터 방송되도록 해준다.

도 3은 본 발명의 신호 다중화기 세그먼트(16)의 일 구현예를 보여준다. 이 구현예에 있어서, 신호 다중화기 세그먼트(16)는 여러 신호 소스들로부터 에러정정 부호화기(17A)로 입력되는 각 디지털 데이터열 채널 신호들(총 n 채널임)을 처리한다. 디지털 데이터열 채널의 수(n)는 지원될 데이터열의 유형 및 비트율과, 각 채널에 의해 요구되는 서비스 품질에 의존하는 구현시의 선택 사항이다. 에러정정 부호화기(17A)는 시스템 내에서 동작하는 동안 각 채널이 에러 검출/정정 능력에 대해 개별적으로 최적화되도록 해준다. MPEG-부호화된 디지털 영상신호와 같이 매우 높은 충실도와 낮은 비트에러율(BER)을 요하는 신호들은, 그와같은 BER 성능을 요하지 않고서도 기준을 충족하는 동작을 할 수 있는 신호들보다 고성능의 (그리고 오버헤드가 큰) 에러정정 부호로 부호화된다.

에러정정 부호화기(17A)에 뒤이어 시간기준 조정기(Timebase Corrector: 17B)가 구비된다. 시간기준 조정기(17B)는 각 채널 신호의 비트율을 동일한 클럭 소스에 동기시킨다. 따라서, 제공업자 부시스템(10)에서 모든 샘플은 단일 클럭에 기준이 맞추어지게 된다.

시분할 다중화기(도 3의 18)는 채널 신호 #1 내지 채널 신호 #n을 인터리빙하여 하나의 고속 비트열(19)을 생성한다. 일 실시예에 있어서, 각 채널 신호는 먼저 비동기 전송 모드(ATM) 패킷(즉, ATM "셀")으로 패킷화된다. 상기 패킷화 과정은 채널 데이터열을 48 바이트(각 바이트는 8비트임)의 세그먼트로 모으고, 부가적인 5 바이트의 헤더 정보를 추가하게 된다. 이것이 ATM 패킷 또는 ATM 셀이라 불리운다. 그다음 어떤 특정 채널에 대한 ATM 셀들은 다른 채널의 ATM 셀들 및 "프레임" 정보와 함께 인터리빙된다. 프레임 정보는 반복되는 인터리브 패턴과 특정 시간 시퀀스(이것도 프레임이라 칭해짐) 내의 부가 정보로 구성된다. 이러한 추가적 포맷팅은 비트열(19) 내에 다중화되어 있는 선택된 채널 신호들 #1 내지 #n이 비트열 내에서 확실히 구별될 수 있도록 하기 위하여 필요하다. 다중화기(18)에 의해 수행되는 포맷팅 단계는 추가적인 제어정보, 에러정보 및 타이밍정보를 삽입하여 포맷팅된 비트열 신호(19)를 생성하게 된다. 상기 추가적인 포맷팅 비트들은, 비트 프레임의 시작을 나타내고 후속 처리단계들에서 채널 신호들 #1 내지 #n이 식별될 수 있도록 비트 프레임 내에서 이들 신호들의 위치를 추적하기 위해 주로 작용한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는, 소넷(SONET) STS-3c 비트 프레임 포맷팅이 다중화기(18)에 의해 수행된다. 그렇지만, 비슷한 포맷팅 기법이 채용될 수 있다는 것으로 이해되어야만 한다.

종래 기술의 전송 시스템에 비해 본 발명이 가지는 장점은 종래의 기술은 변조된 채널들을 나란히 전송하며 각 채널은 할당된 LMDS 스펙트럼의 일부를 사용한다는 것이다. 이에 달리, 본 발명은 선택된 채널들을 하나의 비트열(19)로 다중화한 다음, 방송신호들의 유효 대역폭을 감소시키는 대역폭 효율성이 높은 변조 기법으로 이 비트열을 디지털 변조한다. 예를 들어, 종래의 전송 시스템의 일 예는 변조된 아날로그 신호들을 동시에 전송함으로써 50 개까지의 채널들(각 채널은 약 20MHz의 폭을 가짐)을 전송하기 위해, 1 GHz까지의 LMDS 스펙트럼을 사용한다. 반면에, 본 발명은 81 개까지의 텔레비젼 채널을 약 80 MHz의 대역폭을 가지는 하나의 비트열 방송신호로 다중화하며, 그로 인해 종래의 방법보다 상당히 적은 양의 LMDS 스펙트럼을 사용하게 된다. 스펙트럼 사용량이 적음에 따른 장점 하나는 본 발명이 LMDS 스펙트럼 내에서 종래의 방법보다 많은 수의 채널을 공급할 수 있다는 것이다. 따라서, 종래의 방법들이 스펙트럼 내에 인터넷 채널과 같은 다른 채널 유형들을 위한 공간을 마련하기 위해서는 50 채널들 중 일부를 포기해야만 할 수 있었음에 비해, 본 발명은 표준 채널들을 공급하고도 다른 채널 유형을 제공할 수 있도록 남는 충분한 스펙트럼을 가질 수 있게 된다.

비트열(19)을 전송하기 위해서는, 신호들이 제공업자 부시스템(10)과 송신기 부시스템(11)간에 비트열(들)을 전송하는데 사용되는 전송 방법에 따른 적당한 상태로 되어있어야만 한다. 위성, 케이블, 점대점 마이크로파 전송이나 광통신과 같은 종류가 다른 여러 점대점 디지털 전송 방법들이 사용될 수 있다. 비트열(들)을 전송을 위한 상태에 있도록 하는 특정 처리 단계들은 상기 전송 방법들에 의존하며, 통신 시스템 분야의 당업자에게는 잘 이해될 수 있을 것이다.

송신기 부시스템(11)은 중간주파수(IF) 변조기 세그먼트(20)를 독립적이고 독특한 각 비트열(19)에 연결하고, 중간주파수에 중심이 맞추어진 변조 신호를 발생한다. RF 전력 세그먼트(21)는 변조 신호를 중간주파수로부터 최종 방송 운용 주파수로 주파수천이시키고, 수신기 부시스템에 무선전송하는데 필요한 증폭을 제공한다.

도 2의 변조기 세그먼트(20) 및 전력 세그먼트(21)는 많은 다른 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 첫 번째 실시예에 있어서, 비트열들(19)은 방송 무선 주파수보다 적은 중간주파수에서 진폭, 위상 또는 주파수 포맷의 신호로 변조되고, 최종 방송 운용 주파수로 천이되며, 그다음 최종 방송 주파수에서 동작하도록 조정된 선형 전력증폭기에 의해 증폭된다. 이 실시예에 있어서는, 비선형 증폭기는 (AM 신호와 같이) 진폭 변동을 가진 변조신호를 증폭할 때 원하는 변조신호를 생성하지 않기 때문에, 선형 증폭기를 사용하는 것이 필요하다. 현재, 비교적 높은 무선 주파수의 신호들을 증폭하기 위해 제조되는 선형 전력증폭기들은 가격이 비싼 것으로 여겨지지만, 구현에 있어 불가피한 소자 선택 기준이 된다. 결과적으로, 비록 이 실시예가 원하는 변조 및 전력 특성을 가진 방송신호를 생성할 수 있다고는 하지만, 선형 증폭기의 사용 필요성으로 인해 이 방식으로 구현된 시스템의 전체적인 원가는 상당히 증가하게 된다.

본 발명의 두 번째 실시예에 있어서, 비트열(19)은 진폭이 일정한 변조 포맷(즉, 위상변조 또는 주파수변조)을 사용하여 변조되고, 방송 주파수에 혼합된 다음, 종래의 비선형 증폭기를 사용하여 증폭된다. 비록 이 실시예가 원하는 변조신호를 제공하고 선형 증폭기의 채용을 회피할 수는 있지만, 비선형 증폭기로 위상변조 또는 주파수변조된 신호를 증폭할 때 약간의 부정확성이 발생한다. 구체적으로, 비록 위상변조 및 주파수변조가 논리상태 변화를 부호화하기 위해 진폭 변동을 사용하지는 않는다 하더라도, 논리상태가 변할 때 진폭 변동은 여전히 발생한다. 비선형 증폭기들은 진폭 변동에 대해 내성이 없으며, 그 결과 이들 진폭 변동으로 인해 오류가 있는 출력신호를 제공할 수 있게 된다. 더욱이, 현재 시장에서 구할 수 있는 고주파 비선형 증폭기들은 제한된 양의 전력을 제공하는 경향이 있으며, 이로 인해 이용할 수 있는 방송출력을 최소화하게 된다.

본 발명의 세 번째 실시예에 있어서, 비트열들(19)은 본 발명에 따른 제곱근 편이 4상위상쉬프트키잉(Square Root Staggered Quadrature Phase Shift Keying: SQR-SQPSK) 변조 포맷으로 위상변조된다. 본 발명의 SQR-SQPSK 포맷은, 한 논리상태에서 다른 논리상태로 천이할 때 (종래의 편이 QPSK(SQPSK) 신호에 비해) 진폭 변동이 감소하도록 각 클럭 주기에서 단지 +45°, 0°, -45°의 위상 변화만이 일어날 수 있다는 부가적인 한정 하에 표준 8-위상 변조를 수행함으로써 얻어진다. 또한 SQR-SQPSK 포맷은 체배기 전력 증폭기에 의해 증폭될 때 이것이 종래의 SQPSK 신호를 발생하도록 특징지워진다 (체배기 전력 증폭기는 신호의 주파수 편위 또는 위상 편위를 두 배로 하도록 기능한다는 것이 통신 시스템 설계 분야에서는 널리 알려져 있을 것이다).

SQR-SQPSK는 비선형 포화 증폭기 또는 체배기를 가진 증폭기로 증폭될 수 있는 신호를 발생하기 위해 특수하게 설계된 변조 포맷이다. 이들 증폭기들은 반도체 소자들을 사용하여 적당한 전력을 제공할 수 있다. 더욱이, SQR-SQPSK 변조된 신호가 일정한 진폭을 가짐으로 인해, SQR-SQPSK 변조는 포화 및 비선형 증폭기들에 대해 이상적인 것인데, 이는 진폭 변동은 출력 신호의 왜곡을 가져오기 때문이다.

도 4a 및 4b는 종래의 대역한정된 편이 4상위상쉬프트키잉(staggered QPSK) 신호와 본 발명의 SQR-SQPSK 포맷 신호의 시간에 따른 진폭 이력을 각각 보여주는데, 각 신호는 동일한 입력 신호를 변조하여 발생된 것이다. 도시된 바와 같이, 종래의 SQPSK 신호는 본 발명의 SQR-SQPSK 포맷 신호에 비해 시간에 따른 진폭 변동이 훨씬 크다. 따라서, 이 위상 변조 기법에서는 진폭 변동이 감소되어, 포화 비선형 증폭기를 효과적으로 사용할 수 있게 된다.

SQR-SQPSK 변조 포맷을 사용하는 본 발명의 시스템 및 방법의 실시예에서는, 비트열들(19)이 먼저 제1 중간주파수(IF) 반송파 주파수로 SQR-SQPSK 포맷 신호로 변조된다. 그다음, 변조된 신호들은 (원하는 방송 RF 주파수의 절반 주파수를 가지는) 제2 중간주파수에 혼합되고, 상기 제2 중간주파수에 동조된 비선형 증폭기로 증폭된다. 마지막으로, 원하는 방송 RF 주파수에서의 종래의 편이 QPSK 신호들을 얻기 위해, 증폭된 신호들은 체배기 전력 증폭기(doubler Power Amplifier)에 의해 원하는 방송 RF 주파수로 체배된다.

본 발명의 기법은 초기에 비선형 증폭기를 사용하여 낮은 중간주파수(즉, 방송주파수의 절반인 주파수)에서 증폭을 하고 체배 전력 증폭기를 사용하여 주파수를 체배하기 때문에, 본 발명의 이 실시예는 고주파 선형 및 비선형 증폭 기법을 사용하는 종래 기술을 사용한 실시예들에 비해 우수하고 더욱 경제적이다. 낮은 주파수에 동조된 비선형 전력 증폭기로 SQR-SQPSK 포맷의 신호를 증폭하고 그다음 다시 체배기 전력 증폭기로 증폭을 함으로써, 본 발명의 송신기 부시스템(11)은 종래의 송신기 부시스템보다 경제적으로 구현될 수 있다.

도 5a는 본 발명의 SQR-SQPSK 포맷을 가진 변조 신호를 발생하기 위한 중간주파수(IF) 변조기 세그먼트의 일 실시예를 보여준다. 각 IF 변조기 세그먼트(20)는 독립된 비트열들(19) 중 하나를 받아들인다. 데이터 및 클럭 복원부(22)는 원래의 신호(19) 및 후속의 변조 처리 단계들에서 사용되는 관련 클럭 신호를 이끌어낸다. 비트열 데이터(19) 및 이와 관련된 이끌어내어진 클럭 신호는 직렬-병렬 변환기(23)에 연결된다. 상기 직렬-병렬 변환기(23)는 2 비트의 워드들로 포맷팅하는데, 이 워드들은 현재의 데이터 워드의 현재 위상 상태(24A)를 나타낸다. 상기 현재 위상 상태(24A)는 과거 위상 상태(24B)와 조합되어 위상 상태 룩업표(25)로 입력되는 어드레스를 발생한다. 위상 상태 룩업표(25)로부터의 출력은 3 비트의 위상 데이터 워드(26)이다. 또한, 위상 상태 룩업표(25)에서는 두 개의 클럭 출력도 발생된다. 한 클럭은 위상 상태 룩업표(25)로 입력되는 클럭이 2분주된 것(CLK/2로 표시됨)이고 두 번째 클럭은 상기 2분주된 클럭이 반전된 것(CLK/2'로 표시됨)이다.

상기 3 비트의 위상 데이터 워드(26)는 I 룩업표(27), Q 룩업표 및 지연 소자로 라우팅된다. 지연 소자는 위상 데이터 워드(26) 출력을 과거 위상 상태(24B)로써 다시 입력으로 라우팅한다.

본 발명의 일 실시예는 8 위상 변조 기법을 사용하여 SQR-SQPSK 신호를 발생한다. 가능한 위상 상태들을 보여주는 성상도(Constellation Diagram)가 도 5b에 도시되어 있으며, 위상 상태 룩업표(25)가 도 5c에 도시되어 있다. 성상도에 있어서, 위상 상태 룩업표로부터의 가능한 각 3-비트 출력 워드는 성상에서 대응하는 점으로 맵핑된다. 위상 상태 룩업표(25)가 어느 한 상태로부터 다른 상태로의 위상 변화를 +45°, 0°, -45°에 한정한다는 것을 주목해야 한다.

I 룩업표(27)는 3-비트 위상 데이터를 I-데이터 디지털-아날로그 변환기(28)에 적합한 해당 디지털 워드로 변환한다. Q 룩업표는 Q-데이터 디지털-아날로그 변환기에 대하여 유사한 방식으로 기능을 한다.

I-채널 및 Q-채널 디지털-아날로그 변환기들로부터의 출력은 파형정형 필터들(29)로 라우팅된다. 파형정형 필터들(29)에 대한 출력들은 4상 변조기(30A)에 연결되어 있으며, 상기 4상 변조기(30A)에서 기저대역의 아날로그 데이터는 제1 국부발진(LO) 소스에 의해 공급되는 반송파 주파수에 변조된다. 4상 변조기(30A)로부터의 출력은 변조된 중간주파수 신호(31)이다.

도 6은 RF 전력 세그먼트(21)의 일 실시예를 보여준다. IF 변조된 신호(31)는 대역통과필터(32)에 의해 필터링되어 변조 반송파 주파수가 아닌 주파수들의 신호를 걸러내게 된다. 다음에, 필터링된 신호는 증폭기(33)에 의해 증폭되고, 그다음 혼합기(34)에 의해 동작 주파수들 집합 중의 어느 한 주파수로 주파수천이된다. 제2 국부발진(LO) 소스(35)는 RF 전력 세그먼트(21)로부터 출력되는 최종 반송파 주파수를 결정하는 주파수 소스이다.

주어진 서비스 영역 내의 모든 섹터들은 동일한 운용 주파수에서 방송되고, 이웃한 송신기 부시스템들은 다른 운용 주파수들에서 방송을 한다. 이 방식으로, 제1 서비스 영역 내의 가입자들은 주변의 서비스 영역들에서 방송되는 신호들로부터의 간섭을 겪지 않게 된다. 서로 다른 송신기 부시스템 방송 영역들간의 다른 운용 주파수들은 제2 국부발진 소스(35)의 중심주파수 설정을 다르게 설정함으로써 결정된다.

각 서비스 영역에 대한 신호들이 어떻게 주파수천이되는지에 대한 예가 도 7에 도시되어 있다. 이 예에서, 4 개의 서로 다른 서비스 영역들로 방송되는 n 개의 변조 신호들은 4 개의 운용 주파수들(F(1) 내지 F(4)) 중 어느 하나로 천이된다. 이것은 제2 국부발진 소스(35)에 대한 4 개의 서로 다른 중심주파수 설정들 중 어느 하나에 해당한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 서비스 영역들 1 내지 4 내의 각 가입자는 변조 신호들을 받아들이지만, 각 서비스 영역 송신기는 상기 n 개의 변조신호들을 다른 운용 주파수에서 방송한다. 그결과, 이웃 서비스 영역 간섭은 크게 감소된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 운용 주파수들(F(1) 내지 F(4))은 130 MHz씩 떨어져 있으며, 최소의 인접 셀 간섭을 확보하기 위하여 n 개의 변조 신호들 각각은 각 대역간에 10 MHz의 "보호대역(Guard Band)"의 간격이 주어져 있다(주: 이 실시예는 n 개의 변조 신호들 각각이 약 120 MHz 폭의 스펙트럼을 점유한다고 가정한다). 다른 구현예에서는, n 개의 신호들의 대역이 7 개의 운용 주파수들 중 하나로 천이된다.

도 6의 혼합기(34)로부터의 출력은 대역통과필터(36)에 의해 대역한정되어 혼합기의 주파수천이 과정에서 혼입된 원치않는 주파수 성분들을 제거하게 된다. 대역통과필터(36)의 출력의 주파수는 최종 방송 운용 주파수의 절반이다. 구동 증폭기(37)는 최종 방송 운용 주파수의 절반이 되는 주파수 영역에 있는 신호들을 증폭하도록 조정된 포화 비선형 증폭기이다. 최종 방송 운용 주파수의 절반에서 동작하도록 구동 증폭기(37)의 주파수 영역을 낮춤으로써 구현상의 비용절감이 실현된다.

위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 SQR-SQPSK 포맷으로 변조되는 신호의 진폭 변동을 제한함으로 인해, SQR-SQPSK 변조 신호를 신뢰성있게 증폭하는데 포화 비선형 증폭기가 사용될 수 있다. SQR-SQPSK 변조 기법은 선형 구동 증폭기의 사용을 요하지 않기 때문에, 구현상의 비용절감이 추가적으로 실현된다.

증폭 후에, SQR-SQPSK 변조 신호의 주파수는 전력 증폭기/체배기(38)에 의해 체배된다. 전력 증폭기/체배기(38)는 그 입력 신호의 주파수를 체배하는 기능을 하는 다이오드 체배기 전력 증폭기(Diode Doubler Power Amplifier)이다. 위에서 기술한 바와 같이, SQR-SQPSK 신호는 다이오드 체배기 전력 증폭기에 의해 증폭되었을 때 그 결과로써 나타나는 신호가 종래의 SQPSK 신호가 되도록 설계된다. 따라서, 전력 증폭기/체배기(38)의 출력 신호(39)는 원하는 동작 운용 주파수와 같은 주파수를 가지고 종래의 SQPSK 변조 포맷을 가지는 신호이다.

주목해야 할 본 발명의 일 측면은 SQR-SQPSK 변조 신호가 전력 증폭기/체배기(38)에 의해 증폭되기 전에 대역통과필터(36)에 의해 주파수에 의해 대역한정되고 이 주파수한정이 전력 증폭기/체배기(38)의 출력에서 보존된다는 것이다. 이와 달리, 종래의 QPSK 변조 및 비선형 증폭 기법을 사용하는 종래의 방법들은 QPSK 포맷 신호에서 발생되는 진폭 변동들에 대해 비선형 증폭기가 내성이 없음으로 인해 증폭 단계 전후에서 대역한정을 요한다. 증폭단 전에 단 한번만 대역한정을 하는 본 발명의 능력은 전력을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 해주는데, 이는 QPSK 포맷 신호들의 유효 송신 출력을 저하시키는 증폭 후의 추가적인 대역한정이 생략될 수 있기 때문이다.

도 8a 내지 8d와 도 9a 내지 9d는 종래의 QPSK 변조 기법(도 8a 내지 8d)에 대해 본 발명의 SQR-SQPSK 변조 기법(도 9a 내지 9d)이 갖는 대역한정 및 증폭의 이점을 보여주는 그래프들이다. 도 8a 및 9a는 대역한정 및 전력증폭기를 사용한 증폭 이전의 QPSK 및 SQR-SQPSK 포맷 신호의 전력 스펙트럼을 각각 보여준다. 도 8b 및 도 9b는 대역한정 및 체배기 전력증폭기를 사용한 증폭 이후의 QPSK 및 SQR-SQPSK 포맷 신호의 전력 스펙트럼을 각각 보여준다. 도 8c 및 도 9c는 대역한정 이후의 QPSK 및 SQR-SQPSK 포맷 신호의 진폭 대 시간 관계를 각각 보여주며, 도 8d 및 도 9d는 대역한정 이후의 이들 신호들의 극도(polar plot)를 보여준다. 도면들을 비교해보면, 도 8b, 8c 및 8d에 도시된 종래의 QPSK 신호의 진폭 변동 및 전력 스펙트럼에 비해, SQR-QPSK 신호가 보다 작은 진폭 변동을 나타낸다는 것을 도 9c 및 9d에서 볼 수 있고 보다 좁은 전력 스펙트럼을 나타낸다는 것을 도 9b에서 볼 수 있다. 또한, 도 8c는 종래의 편이 QPSK 신호가 추가적인 대역한정을 요할 수 있다는 것을 보여주는데 반해, 도 9c는 본 발명의 SQR-SQPSK 신호가 체배기 전력 증폭기에 의해 수행되는 증폭 이후에 추가적인 대역한정을 요하지 않는다는 것을 보여준다.

변조 및 증폭 후에 이들 신호들은 각 서비스 영역 내에 위치한 안테나에 의해 가입자들에게 방송된다. IF 변조기 세그먼트(20) 및 RF 전력 세그먼트(21)의 쌍들 각각은 각 서비스 영역 내에서 하나의 변조되고 증폭된 신호(39)를 발생한다. 각 신호(39)들의 집합은 독립된 섹터 안테나 패널들을 포함하는 본 발명의 안테나에 결합된다. 각 안테나 패널이 독립된 신호를 방송하도록, 일 실시예에 있어서 발생된 신호들(39)의 수는 안테나 패널들의 수와 같다는 것을 이해해야만 한다. 다른 실시예에 있어서는, 일부 패널들이 동일한 신호를 방송할 수도 있다.

본 발명의 안테나의 일 실시예는, 실린더의 각 면이 하나의 별개 섹터 안테나 패널을 구성하는 다면의 다각형 형상의 실린더이다. 도 10은 8 개의 섹터 안테나 패널들(43)을 구비한 본 발명의 안테나(42)의 일 실시예의 평면도를 보여준다. 이 실시예에 있어서, 섹터 안테나 패널들은 방위각에 있어 45°의 빔폭을 형성한다. 다른 대체 실시예에 있어서는, 안테나(42)는 각 면이 방위각에 있어 60°의 빔폭을 형성하는 6면의 다각형을 포함한다.

각 섹터 신호의 RF는 각 송신기 사이트 안테나로부터 방사되는 다른 섹터 신호들의 RF와 동일하다는 것을 주목해야 한다. 각 섹터 안테나가 다른 섹터 안테나들과 물리적으로 분리되어 있기 때문에, 이들 섹터 안테나들은 신호를 전송할 때 위상 어레이들(phase arrays)과 같이 동작하는 경향이 있다. 위상 어레이 안테나 시스템의 이론으로부터, 위상 어레이로부터 어떤 지향 각도(Pointing Angle)를 가지는 지점에서는 개별적인 어레이 안테나로부터 방출되는 신호들이 다른 신호들과 상쇄적으로 결합되리라고 예측된다. 결과적으로, 위상 어레이로부터 뻗어나가는 방향 중에는 아무런 신호 에너지도 받아들여질 수 없는 방향들이 있게 된다. 본 발명에 있어서, 이들 상쇄간섭 영역으로 가장 크게 문제시되는 지점은 쐐기 형태 섹터들의 방위각 경계(도 10의 44로 표시됨)에서 발견된다. 따라서, 방위각 섹터들의 경계들을 따라 가입자 위치에서 섹터 신호들간의 상쇄간섭을 방지하기 위해, 인접 섹터들의 안테나 편광은 반대되는 편광으로 되어 있다. 그러므로, 두 섹터 안테나들로부터의 RF 신호들은 상쇄적으로 결합될 수 없고 가입자 안테나는 두 섹터 신호들 중 하나만을 받아들이게 되며, 이에따라 45°또는 60°의 빔폭이 중첩되는 송신기로부터 뻗어져나오는 방위각 선을 따라 상쇄간섭이 발생하는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 있어서 인접 섹터 안테나들에 대해 독립된 편광을 사용하는 것은, 종래 기술은 원치않는 그리고 관계없는 신호들이 수신기 안테나에 들어가는 것을 방지하기 위해 서로 다른 안테나 편광을 사용했다는 점에서, 종래 기술과 다르다. 그렇지만, 본 발명에 있어서는 유사한 신호들이 동시에 수신기 안테나에 받아들여질 때 신호들이 서로 상쇄되는 것을 방지하기 위해 다른 편광이 사용된다.

도 11은 8각형 안테나 형태를 채용하는 본 발명의 섹터화된 전송 방법으로부터 발생되는 서비스 영역들(45)의 배열을 보여준다. 도시된 바와 같이, 송신기 사이트들(46)은 각 서비스 영역들의 중심에 위치하고 있다. 상술한 바와 같이, 각 서비스 영역은 운용 주파수의 집합 중 한 주파수로 방송을 하고, 그럼으로써 이웃 서비스 영역간의 상쇄간섭을 감소시키게 된다. 아울러, 각 서비스 영역은 섹터화되어 있어서, 이웃 섹터들은 도 10에 도시된 바와 같이 반대되는 편광의 신호들을 방송하게 된다. 결과적으로, 본 발명은 서비스 영역의 경계를 따라서 간섭을 감소시킬 뿐만 아니라, 서비스 영역 내의 섹터 경계를 따라서 간섭을 감소시키기도 한다.

또한 본 발명의 다면 안테나는 잠재적으로 전력 및 구현 비용에서의 이점도 가지고 있다는 점을 주목해야 한다. 특히, 만약 안테나 패널이 큰 장애물(즉, 산)을 향하고 있어서 그 방향으로는 신호를 방송할 필요가 없거나 방송하는 것이 바람직하지 않은 경우에는, 그 장애물의 방향으로 향하고 있는 변조기/증폭기/안테나 패널(들)은 모두 디스에이블되거나 제거될 수 있다. 따라서, 섹터화된 안테나는 전력 소모 및 구현 비용을 감소시키면서 지역의 물리적 방송 요건에 부합되도록 맞추어질 수 있다.

도 2에 도시된 수신기 부시스템(12)은 RF 변조기 세그먼트(47) 및 셋톱박스 세그먼트(49)를 포함한다. RF 복조기 세그먼트(47)는 수신기 안테나가 받아들일 수 있도록 지정되어 있는 특정 극성을 가진 방송 신호(41)를 받아들인다. RF 복조기 세그먼트(47)는 방송 신호(41)를 복조하여 그 안에 포함되어 있는 디지털 데이터열을 복원한다. 복조기 세그먼트(41)는, 가입자에 의해 제공되는 제어신호에 응답하여, 복원된 비트열 내에 부호화되어 있는 채널들 중 하나를 선택한다. 셋톱박스 세그먼트(49)로부터의 이 제어 신호는 채널선택 제어신호(64)이며, 리모콘이나 그밖의 입력장치를 사용하여 사용자에 의해 선택된다. 선택된 디지털 신호 채널(48)은 셋톱박스 세그먼트(49)에 보내어지며, 셋톱박스 세그먼트(49)는 선택된 채널(48)을 복호화하고 그것에 연결된 I/O 장치에 적합한 포맷으로 되게 해준다.

예를 들어, 셋톱박스가 아날로그 텔레비젼 수상기에 연결되어 있다면, 셋톱박스는 먼저 디지털 영상 신호의 압축을 해제하고 그다음 디지털 데이터열을 아날로그 텔레비젼 수상기에 의해 디스플레이될 수 있는 아날로그 텔레비젼 신호로 재변환한다.

도 12a는 본 발명의 RF 복조기 세그먼트(47)의 일 구현예를 보여주고 있고, 도 12b는 본 발명의 셋톱박스 세그먼트(49)의 일 구현예를 보여주고 있는데, 다만 본 발명의 시스템 및 방법이 이들 구현예들에 한정되지 않는다는 것을 이해해야만 한다.

도 12a를 참조하면, 안테나(50)는 송신기 부시스템(11)으로부터 방송신호들(도 2의 41) 중 하나를 받아들인다. 수신된 신호 에너지량을 원하는 주파수 대역폭에 한정하기 위하여, 신호(41)는 대역통과필터(51)에 의해 필터링된다. 저잡음 증폭기(LNA)는 신호 내의 잡음 레벨을 크게 부가함이 없이 수신된 신호를 증폭하도록 설계된 증폭기이다. LNA 및 대역통과필터(51)의 출력은 혼합기(52)에 연결되어 있으며, 상기 혼합기(52)는 수신된 신호의 중심주파수를 중간 주파수(IF)로 천이시킨다. 그다음, 신호(53)는 IF 대역통과필터(54)에 넘겨지는데, 상기 IF 대역통과필터(54)는 IF 주파수를 중심주파수로 하는 원하는 주파수 대역을 통과시키고 다른 여타의 주파수 신호들은 저지시키도록 설계되어 있다.

도 12a의 복조기 부분은 IF 대역통과필터(54)의 출력 신호(55)를 복조한다. 도시된 특정 복조기 구현예는 동상(In-phase) 성분(I) 및 쿼드러쳐(Quadrature) 성분(Q)의 변조 경로들을 구비한 SQPSK 복조기이다. I 복조 경로는 혼합기(56) 및 문턱치 검출기(57)를 포함한다. Q 복조 경로는 혼합기(58) 및 문턱치 검출기(59)를 포함한다. 상기 복조기는 복조기 출력을 최적화하기 위한 반송파 트랙킹 회로(60)를 포함하는 피드백 경로를 사용한다. 반송파 트랙킹 회로(60)의 출력은 제2 국부 발진기의 주파수를 제어한다. 혼합기들(56, 58)로부터의 출력은 두 개의 아날로그 기저대역 데이터열이다. 그다음, 이들 신호들은 문턱치 검출기들(57, 59)을 통해 각각 처리된다. 문턱치 검출기들은 두 아날로그 기저대역 데이터열들을 디지털 데이터열 복원부(61)로 입력되는 이진 데이터열들로 변환한다. 이진 데이터열들은 동상(I) 및 쿼드러쳐(Q) 성분에 대응하여 도 12a에서 'I' 및 'Q'로 라벨이 붙여져 있다.

디지털 데이터열 복원부(61)는 원래의 전송된 심볼 클럭율과 같은 클럭 신호를 복원한다. 통신설계 분야에 있어서, 전송된 변조 신호로부터 원래의 정보 신호를 정확히 확인하기 위하여, 전송되는 심볼 레이트와 같은 심볼 클럭 신호를 획득하는 것이 필요하다는 것은 주지된 것이다.

디지털 데이터열 복원부(61) 내에서, I 및 Q 입력들은 다시 샘플링되어, 복원된 클럭 신호에 정렬되고 결합되어 하나의 고속 비트열을 형성하게 된다. 개별 채널에 관련된 데이터를 획득하기 위하여, 신호는 디멀티플렉싱되어야만 한다. 디멀티플렉싱 과정은 도 3의 시분할 다중화기에서 설명된 절차와 반대가 된다. 도 3의 시분할 다중화기(18)로부터의 고속 비트열 출력(19)은 많은 독립된 채널들로 구성된다. 디멀티플렉싱은 고속 비트열 출력(19)에 존재하는 독립된 채널들 중 하나가 후속 처리를 위해 상기 고속 비트열로부터 분리될 수 있도록 하는 절차를 나타낸다. 디지털 데이터열 복원부(61)의 출력은 셋톱박스 세그먼트(49)로 라우팅되는 클럭(61)과 데이터(48) 신호들이다.

도 12b에 도시된 구현예에 있어서, 셋톱박스 세그먼트(49)는 텔레비젼 신호들만을 처리하는데 적합하도록 되어 있다. 따라서, 컴퓨터 시스템, 화상회의 등의 디지털 데이터와 같은 다른 유형의 채널 정보를 처리하도록, 유사한 셋톱박스 설계를 적합화할 수 있다는 것이 이해되어야만 한다. 도 12b를 참조하면, RF 복조기 세그먼트(47)로부터의 선택된 채널 데이터(48)는 텔레비젼 셋톱박스로 라우팅된다. 셋톱박스는 수신기(65), 영상압축 복호화기(66), 아날로그 영상 변환기(67), 리모콘(68), 적외선 수신기(69), 셋톱 호스트 제어기(70) 및 RS-422 송신기(71)를 포함한다. RS-422 수신기(65)는 RF 복조기 세그먼트(47)로부터의 신호를 받아들이고 그것을 영상압축 복호화기(66)로 연결시킨다. 영상압축 복호화기(66)는 디지털 음성 및 영상 신호의 압축을 해제하여 이에 해당하는 선택된 채널 신호에 대한 별개의 음성 및 영상 부분으로 변화시킨다. 그다음, 압축이 해제된 음성 및 영상 디지털 텔레비젼 신호들 각각은 변환기들(67)에 의해 아날로그 음성 및 영상 텔레비젼 신호들로 재변환된 후 텔레비젼 수상기에 결합된다. 리모콘 장치(68)는, 선택된 채널을 나타내기 위하여, 적외선 신호를 통해 텔레비젼 수상기 및 셋톱박스에 채널선택 제어신호들을 제공한다. 적외선 수신기(69)는 채널선택 제어신호들을 받아들이고, 이들을 셋톱박스 호스트 제어기(70)를 통해 복조기 세그먼트(47) 및 수신기(71)로 전송한다.

본 발명이 스펙트럼을 효율적으로 사용함으로 인해, 본 발명의 시스템은 수신기 부시스템(12)으로부터 송신기 부시스템(11)으로의 무선 신호 경로(통상 역채널로 칭해짐)를 포함하는 양방향 전송 구현예에 특히 적합화시킬 수 있다. 역채널 신호들은 순방향 채널 RF 방송 주파수와 거의 같은 정격 반송파 주파수로 전송된다. 역채널에 포함되는 데이터는 시청량만큼 요금을 지불(Pay-Per-View)하겠다는 요구신호, 화상회의를 위한 영상 데이터 이미지, 원격학습 프로그램이나 다른 유형의 디지털 데이터열이 될 수 있다. 이들 역채널 신호들은 디지털 또는 아날로그 포맷일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 역채널 신호는 하이브리드 주파수분할 멀티플렉싱/시분할 다중접속(Frequency Division Multiplex/Time Division Multiple Access: FDM/TDMA) 포맷 신호로 포맷팅된다. 데이터는 가입자로부터 세그먼트들로 전송되는데, 각 세그먼트는 특정 가입자에게 할당된다. 세그먼트에는 주파수 채널이 할당되고 또한 주파수 채널 내에서의 전송을 위한 시간 슬롯이 할당된다. 이러한 할당들은 가입자에 고유한 것이어서, 가입자가 역채널 링크의 사용을 요할 때 상기 가입자가 그 주파수 채널 및 시간 슬롯 쌍에 대한 유일한 사용자가 되는 것을 보증한다.

시간 슬롯들은 수요를 토대로 가입자들에게 동적으로 할당된다. 특정 가입자에 대한 역채널 데이터율을 증가시키기 위하여, 다수의 슬롯들이 한 가입자에게 할당될 수도 있다. 역채널의 변조 포맷은 순방향 채널 신호와 동일한 포맷이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 각 역채널 FDM 반송파의 변조율은 2.048 Mbps이며, 각 FDM 반송파가 점유하는 주파수 대역폭은 약 2 MHz이다. 이 실시예에서는 더욱이, 데이터가 가입자로부터 64-kbps²의 세그먼트로 보내어지고, 각 FDM 반송파는 32 개의 64-kbps TDMA 슬롯들을 포함한다.

순방향 채널 전송과 역채널 전송간의 상호 간섭을 방지하기 위하여, 역채널 반송파 주파수는 순방향 채널 방송 주파수로부터 충분히 분리되어 있는 반송파 주파수로 전송된다. 도 13은 480 MHz의 스펙트럼이 이용가능한 경우에 있어 주어진 섹터에 대한 순방향 및 역채널 대역들에 대한 스펙트럼 할당의 일 예를 보여준다. 도시된 바와 같이, 순방향 채널에 160 MHz가 할당되는데, 이것은 상술한 바와 같이 본 발명의 일방향 구현예에서 표준의 96 개 채널들을 수용하기에 충분한 것이다. 순방향 채널 및 역채널사이에 20 MHz의 보호대역(Guard Band)을 부여한다고 가정하면, 역채널용으로 300 MHz가 남게 된다. 그결과, (FDM 반송파당 2 MHz의 대역폭을 가정할 때) 주어진 섹터의 역채널로 이용가능한 FDM 반송파들이 150 개(즉, 300MHz/(FDM 반송파당 2 MHz의 대역폭)) 존재하게 된다. 각 FDM 반송파 상에 32 개의 64 kbps TDMA 시간 슬롯들이 존재하는 경우, 섹터당 4,800 개(즉, 32 개 슬롯 ×150 개 반송파)의 개별 데이터 링크들이 가능적으로 지원될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 하나의 FDM 반송파는 역채널 주파수 채널 요구 및 시간 슬롯 할당을 위한 제어채널로 사용하기 위해 유보될 수 있다. 가입자 장비는 제어채널 시간 슬롯 중 하나로 송신기 부시스템(11)에 패킷을 송신함으로써 역채널에 대한 요구를 개시할 수 있다. 송신기 부시스템(11)은 정보를 받아들이고 가입자에 대한 주파수 채널 및 시간 슬롯 할당을 송신하게 된다. 송신기 부시스템(11)으로부터의 상기 정보는 ATM 셀 방송으로 그 기지국 섹터내의 모든 가입자들에게 송신된다.

역채널은 동일한 소스(즉, 송신기 부시스템(11))로부터 유래되는 클럭율에 모든 가입자들이 본질적으로 동기된다는 점을 이용한다. 이것은 각 가입자 장치에서의 정확한 시간 동기 능력을 허용한다. 송신기 부시스템(11)에서 수신되는 역채널 신호들의 도착시간 차이를 보정하기 위하여, 순방향 채널로 송신되는 단순한 명령들이 사용될 수 있다. 이들 도착시간의 차이는 각 가입자들로부터 주어진 송신기 부시스템 사이트까지의 전파 경로 거리의 변동에 의해 야기된다.

본 발명의 양방향 전송 실시예의 물리적 구현은, 역채널 신호들을 하이브리드 FDM/TDMA 포맷으로 포맷팅하기 위한 가입자 사이트 회로는 물론, 포맷된 역채널 신호들을 RF 반송파 신호로 변조하기 위한 변조 회로와 같이 포맷된 역채널 신호들을 송신기 부시스템(11)으로 무선전송하기 위한 상태로 만들기 위한 회로를 포함한다는 것을 이해해야 한다. 더욱이, 본 발명의 양방향 구현예에서 송신기 부시스템(11)은 송신기 부시스템의 서비스 영역내의 역채널 신호들을 수신하기 위한 안테나를 포함한다. 역채널들은, 일단 송신기 부시스템 사이트에서 수신되면, 전송된 역채널 데이터의 유형에 따라 서비스 영역내의 다른 가입자들이나 또는 제공업자 부시스템으로 들에게 전송된다. 예를 들어, 화상회의 데이터의 경우, 송신기 부시스템은 두 가입자 사이트들간에 화상회의 데이터를 라우팅하기 위한 교환망을 포함한다. 역채널 데이터가 요금을 지불하고 시청하는 것을 요청하는 제어신호인 경우에는, 송신기(11)는 이 데이터를 다시 제공업자 부시스템(10)으로 전송한다.

비록 본 발명의 구성요소들을 특정 실시예들과 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 여러 가지 다른 방법으로 구현될 수 있는 것으로 이해된다. 결과적으로, 예시적으로 도시되고 설명된 특정 실시예들은 결코 한정적인 것으로 여겨지도록 의도된 것이 아니라고 이해된다. 이들 실시예들의 구체적인 사항들에 대한 참조는, 그 자체로서 본 발명에 필수적인 것으로 여겨지는 특징들만을 열거하고 있는 청구항들의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.

Claims

복수의 채널들의 신호들을 제공하기 위한 제공업자 부시스템, 변조 신호들의 채널들을 무선 방식으로 복수의 서비스 영역들에 전송하기 위한 송신기 부시스템 및 상기 변조된 채널 신호들을 수신하기 위한 수신기 부시스템을 포함하는 무선 전송 시스템에 있어서,

상기 복수의 채널들로부터 복수의 독립적인 변조 신호들을 발생하되, 상기 독립적인 변조 신호들 각각이 상기 복수의 채널들의 일부분을 나타내는 부호화 채널 정보를 포함하도록 하는 수단; 및

각각이 섹터 방식으로 상기 독립적인 변조 신호들을 전송하는 복수의 안테나들을 포함하며, 상기 안테나들 각각은 복수의 개별적인 안테나 섹션들을 포함하고, 상기 안테나 섹션들 각각은 상기 독립적인 변조 신호들 중 하나를 전송하는 무선 전송 시스템.
제1항에 있어서, 상기 독립적인 변조 신호들 각각은 상기 복수의 채널들의 신호들을 나타내는 각기 다른 부호화 채널 정보를 포함하는 무선 전송 시스템.
제1항에 있어서, 상기 독립적인 변조 신호들 중 적어도 둘은 동일한 부호화 채널 정보를 포함하는 무선 전송 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 개별적인 안테나 섹션들은 다면의 다각형 실린더 형상으로 배열되어 있는 무선 전송 시스템.
제4항에 있어서, 상기 각 안테나 섹션은 각 섹션은 관련된 전송 편광을 가지고 있으며, 이웃한 안테나 섹션들은 반대 방향의 관련된 전송 편광들을 가지고 있는 무선 전송 시스템.
제5항에 있어서, 상기 다면의 다각형 실린더 형상은 6 개의 상기 안테나 섹션들을 포함하고, 상기 각 섹션은 60°방위각의 상기 신호를 전송하는 무선 전송 시스템.
제5항에 있어서, 상기 다면의 다각형 실린더 형상은 8 개의 상기 안테나 섹션들을 포함하고, 상기 각 섹션은 45°방위각의 상기 신호를 전송하는 무선 전송 시스템.
제7항에 있어서, 상기 안테나 섹션들은 호온 형태의 안테나들인 무선 전송 시스템.
제7항에 있어서, 상기 안테나 섹션들은 디스크 형태의 안테나들인 무선 전송 시스템.
복수의 채널들의 신호들을 제공하기 위한 제공업자 부시스템, 변조 신호들의 채널들을 무선 방식으로 복수의 서비스 영역들에 전송하기 위한 복수의 안테나들을 포함하는 송신기 부시스템 및 상기 변조된 채널 신호들을 수신하기 위한 수신기 부시스템을 포함하는 무선 전송 시스템에 있어서,

상기 복수의 채널들의 신호들로부터 복수의 독립적인 변조 신호들을 발생하되, 상기 독립적인 변조 신호들 각각이 상기 복수의 채널들의 일부분을 나타내는 부호화 채널 정보를 포함하도록 하는 단계; 및

상기 독립적인 변조 신호들을 각 서비스 영역으로 전송하되, 각 서비스 영역이 섹터들로 분할되어 있어 상기 독립적인 변조 신호들 각각이 하나의 대응하는 섹터로 전송되도록 하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 독립적인 변조 신호들 각각은 각기 다른 부호화 채널 정보를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 독립적인 변조 신호들 중 적어도 둘은 동일한 부호화 채널 정보를 포함하는 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 복수의 독립적인 변조 신호들은 이웃한 섹터들이 반대 방향의 편광을 가진 신호들을 수신하도록 전송되는 방법.
제13항에 있어서, 상기 복수의 독립적인 변조 신호들 각각은 60°방위각의 신호인 방법.
제14항에 있어서, 상기 복수의 독립적인 변조 신호들 각각은 45°방위각의 신호인 방법.
복수의 채널들의 신호들을 복수의 포맷된 독립적인 디지털 데이터열들로 변환하되, 상기 포맷된 디지털 데이터열들 각각이 상기 복수의 채널들의 일부분을 나타내는 부호화된 채널 정보를 포함하도록 하는 제공업자 부시스템;

각각이 관련 서비스 영역을 가지고 있는 복수의 송신기 수단을 포함하되, 상기 각 송신기 수단은 복수의 독립적인 변조 신호들을 발생하기 위하여 상기 포맷된 디지털 데이터열들 각각을 그에 대응하는 변조 신호로 변조하며 상기 각 서비스 영역은 복수의 섹터들로 분할되어 있어 상기 각 송신기 수단이 상기 변조 신호들 각각을 관련된 서비스 영역 내의 하나의 대응하는 섹터로 전송하는 송신기 부시스템; 및

각 서비스 영역 내의 각 섹터 내에서, 상기 독립적인 변조 신호들 중 하나를 그에 대응하는 포맷된 디지털 데이터열로 변환하고 상기 대응하는 포맷된 디지털 데이터열로부터 복수의 채널들의 상기 일부분의 신호들이 있는 한 채널을 선택하는 복수의 수신기 수단을 포함하는 수신기 부시스템;을 포함하는 무선 전송 시스템.
제16항에 있어서, 상기 독립적인 포맷된 디지털 데이터열들 각각은 상기 복수의 채널들의 신호들을 나타내는 각기 다른 부호화 채널 정보를 포함하는 무선 전송 시스템.
제16항에 있어서, 상기 독립적인 포맷된 디지털 데이터열들 중 적어도 둘은 동일한 부호화 채널 정보를 포함하는 무선 전송 시스템.
제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 제공업자 부시스템은 상기 각 포맷된 디지털 데이터열을 발생하기 위한 복수의 수단들을 포함하고, 상기 디지털 데이터열들 각각을 발생하기 위한 상기 수단들 각각은

상기 복수의 채널들을 복수의 중간 디지털 데이터열들로 부호화하기 위한 수단; 및

상기 복수의 중간 디지털 데이터열을 상기 각 포맷된 디지털 데이터열로 포맷팅하고 다중화하기 위한 수단을 포함하는 무선 전송 시스템.
제19항에 있어서, 상기 포맷팅 및 다중화 수단은 상기 포맷된 디지털 데이터열들을 하나의 ATM 포맷의 디지털 데이터열로 포맷하는 무선 전송 시스템.
제20항에 있어서, 상기 각 송신기 수단은 상기 변조 신호들을 운용 주파수들 집합 중 어느 한 주파수로 전송하는 무선 전송 시스템.
제21항에 있어서, 상기 복수의 채널들의 신호들은 미리 압축되어진 디지털 텔레비젼 신호들을 포함하는 무선 전송 시스템.
제21항에 있어서, 상기 복수의 채널들의 신호들은 디지털 컴퓨터 시스템 신호들도 포함하는 무선 전송 시스템.
제23항에 있어서, 상기 수신기 부시스템은

상기 선택된 한 채널의 신호들을 그에 대응하는 채널의 아날로그 신호들로 변환하기 위한 수단을 더 포함하는 무선 전송 시스템.
제24항에 있어서, 상기 부호화 수단은 SONET ST-3 포맷팅에 의해 상기 중간 디지털 데이터열들을 포맷팅하는 무선 전송 시스템.
제25항에 있어서, 상기 포맷팅 및 다중화 수단은 주파수분할 다중화를 수행하는 무선 전송 시스템.
제26항에 있어서, 상기 부호화 수단은 아날로그-디지털 변환기 및 디지털 신호를 압축하기 위한 수단을 포함하는 무선 전송 시스템.
제27항에 있어서, 상기 압축 수단은 MPEG-2 압축 포맷을 사용하는 무선 전송 시스템.
제28항에 있어서, 상기 각 전송 수단은 상기 독립적인 변조 신호들을 전송하기 위한 안테나를 포함하며, 각 안테나는 상기 독립적인 변조 신호들을 전송하기 위한 복수의 개별적인 안테나 섹션들을 구비하고 각 섹션은 관련된 전송 편광을 가지고 있으며, 이웃한 안테나 섹션들은 반대 방향의 관련된 전송 편광들을 가지고 있는 무선 전송 시스템.
제29항에 있어서, 상기 수신기 수단은 상기 하나의 독립적인 변조 신호를 수신하기 위한 수신 안테나를 더 포함하며, 상기 각 수신기 수단은 그것과 관련된 전송 편광을 가진 하나의 독립적인 변조 신호를 수신하도록 동조되어 있는 무선 전송 시스템.
제30항에 있어서, 상기 선택된 한 채널의 신호들을 상기 대응하는 채널의 아날로그 신호들로 변환하기 위한 상기 수단은

상기 선택된 한 채널의 신호들의 압축을 해제하기 위한 수단과, 상기 압축이 해제된 선택된 채널의 신호들을 상기 대응하는 채널의 아날로그 신호들로 변환하기 위한 디지털-아날로그 변환기를 더 포함하는 무선 전송 시스템.
제31항에 있어서, 상기 개별적인 안테나 섹션들은 다면의 다각형 실린더 형상으로 배열되어 있는 무선 전송 시스템.
제32항에 있어서, 상기 송신기 부시스템과 상기 수신기 부시스템간의 양방향 전송을 가능하게 하도록 하기 위해, 상기 각 수신기 수단은 RF 신호들을 전송하기 위한 수단을 더 포함하고, 상기 각 전송 수단은 상기 수신기 수단으로부터의 상기 RF 신호들을 수신하기 위한 수단을 더 포함하는 무선 전송 시스템.
무선 전송 시스템에 있어서,

복수의 채널들의 신호들을 복수의 독립적인 포맷된 디지털 데이터열들로 변환하되, 상기 포맷된 디지털 데이터열들 각각이 상기 복수의 채널들의 일부분을 나타내는 부호화된 채널 정보를 포함하도록 하는 단계;

상기 포맷된 디지털 데이터열들 각각을 변조하여 대응하는 변조 신호를 발생함으로써 복수의 독립적인 변조 신호들을 발생하는 단계;

상기 독립적인 변조 신호들을 서비스 영역으로 전송하되, 상기 서비스 영역은 복수의 섹터들로 분할되어 있어 각 섹터가 상기 독립적인 변조 신호들 중 하나를 수신하도록 하는 단계;

상기 하나의 독립적인 변조 신호를 수신하는 단계; 및

상기 하나의 변조 신호를 주어진 입출력 장치가 사용할 수 있는 신호로 변환하는 단계를 포함하는 신호 전송 및 수신 방법.
제34항에 있어서, 상기 독립적인 포맷된 디지털 데이터열들 각각은 상기 복수의 채널들의 신호들을 나타내는 각기 다른 부호화 채널 정보를 포함하는 신호 전송 및 수신 방법.
제35항에 있어서, 상기 독립적인 포맷된 디지털 데이터열들 중 적어도 둘은 동일한 부호화 채널 정보를 포함하는 신호 전송 및 수신 방법.
제35항 또는 제36항에 있어서, 상기 복수의 채널들의 신호들을 복수의 독립적인 포맷된 디지털 데이터열들로 변환하는 단계는

상기 채널들의 상기 일부분을 중간 디지털 데이터열로 다중화하는 단계; 및

상기 중간 디지털 데이터열을 상기 각 포맷된 디지털 데이터열로 포맷팅하는 수단을 더 포함하는 신호 전송 및 수신 방법.
제37항에 있어서,

상기 복수의 포맷된 디지털 데이터열들을, 상기 복수의 포맷된 디지털 데이터열들을 나타내는 단일의 포맷된 디지털 데이터열로 포맷팅하는 단계를 더 포함하여, 상기 변조 단계 이전에 상기 단일의 디지털 데이터열이 상기 복수의 포맷된 디지털 데이터열들로 재구성되는 신호 전송 및 수신 방법.
제38항에 있어서, 상기 독립적인 변조 신호들은 운용 주파수들 집합 중 어느 한 주파수로 주파수천이되는 신호 전송 및 수신 방법.
제38항에 있어서, 상기 각 독립적인 데이터열들은 제곱근 천이 QPSK(SQR-SQPSK) 포맷의 변조 신호로 변조되는 신호 전송 및 수신 방법.
제40항에 있어서, 상기 변조 신호들을 상기 서비스 영역에 전송하는 단계 이전에, 상기 변조 신호를 비선형 포화 증폭기 및 체배기 전력 증폭기로 증폭하여 천이 QPSK 변조 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 신호 전송 및 수신 방법.
디지털 데이터가 종래의 편이 QPSK(SQPSK) 포맷 신호로 변조되고 상기 SQPSK 신호가 관련 진폭 변동을 가지고 있는 통신 시스템에 있어서,

상기 디지털 신호를 변조하여 상기 종래의 SQPSK 포맷 신호보다 적은 진폭 변동을 가지는 변조 신호를 발생하는 단계; 및

상기 변조 신호를 포화 비선형 증폭기로 증폭하는 단계를 포함하는 변조 및 증폭 방법.
제42항에 있어서, 상기 변조 단계는 상기 변조 신호가 논리 상태를 변화할 때 위상 변화를 +45°, 0°, -45°에 한정하는 변조 및 증폭 방법.
제43항에 있어서, 상기 변조 단계는 SQR-SQPSK 포맷 신호를 발생하는 변조 및 증폭 방법.
제44항에 있어서, 상기 SQR-SQPSK 포맷 신호가 체배기 전력증폭기에 의해 증폭될 때 상기 종래의 SQPSK 신호가 발생되는 변조 및 증폭 방법.