Diese Erfindung bezieht sich auf
ein drahtloses Informationszugriffssystem, z.B. LMDS-System (LMDS
= Local Multipoint Distribution Service = lokaler Mehrpunktverteildienst).This invention relates to
a wireless information access system, e.g. LMDS system (LMDS
= Local Multipoint Distribution Service = local multipoint distribution service).
Ein lokaler Mehrpunktverteildienst
(LMDS) ist ein drahtloses Informationszugriffsystem. Drahtlose Informationssysteme
sind häufig
wenig aufwendig und können
schneller als verdrahtete Systeme implementiert werden, da ein drahtloses
System eine geringere Infrastruktur erfordert.A local multipoint distribution service
(LMDS) is a wireless information access system. Wireless information systems
are common
little effort and can
can be implemented faster than wired systems because of a wireless
System requires less infrastructure.
Ein LMDS-System weist eine mikrozellulare Konfiguration
auf, die eine große
Anzahl von Zellen umfaßt,
wobei die Fläche
einer Zelle etwa 0,5 km2 bis etwa 2 km2 betragen kann. Jede Zelle enthält eine Basisstation,
die viele Teilnehmereinheiten bedient. Um ein LMDS-System zu unterstützen, sind
eine große
Anzahl von Teilnehmereinheiten erforderlich. Die Teilnehmereinheiten
werden an Endverbraucher verkauft und müssen einfach und unaufwendig
hergestellt sein, während
ein annehmbares Leistungsniveau beibehalten wird.An LMDS system has a microcellular configuration that includes a large number of cells, and the area of a cell can be from about 0.5 km 2 to about 2 km 2 . Each cell contains a base station that serves many subscriber units. A large number of subscriber units are required to support an LMDS system. The subscriber units are sold to end users and must be simple and inexpensive to manufacture while maintaining an acceptable level of performance.
1 zeigt
eine Sende-Empfangs-Vorrichtung 2 einer Basisstation und
eine Sende-Empfangs-Vorrichtung 4 einer Teilnehmereinheit.
Im allgemeinen umfaßt
die Basisstation 2 einen Basislokaloszillator 6,
welcher ein Basislokaloszillatorsignal zu einem ersten Eingang eines
ersten Basismischers 8 liefert. Ein moduliertes Sendesignal
ist mit einem zweiten Eingang des ersten Basismischers 8 gekoppelt.
Der erste Basismischer 8 mischt das modulierte Sendesignal
mit dem Basislokaloszillatorsignal, wodurch das modulierte Sendesignal
frequenzmäßig nach
oben umgesetzt wird. Das frequenzmäßig nach oben umgesetzte modulierte
Signal wird über
eine erste Basisantenne 10 zu den Teilnehmereinheiten übertragen.
Die Teilnehmereinheit 4 empfängt das modulierte Signal von
der Basisstation 2 über
eine erste Teilnehmerantenne 12. Die Teilnehmereinheit umfaßt einen
Teilnehmerlokaloszillator 14, der mit einem ersten Teilnehmermischer 16 gekoppelt
ist, um das empfangene modulierte Signals frequenzmäßig nach
unten umzusetzen. Das frequenzmäßig nach unten
umgesetzte modulierte Signal kann daraufhin demoduliert werden. 1 shows a transceiver 2 a base station and a transceiver 4 a subscriber unit. Generally the base station comprises 2 a base local oscillator 6 which sends a base local oscillator signal to a first input of a first base mixer 8th supplies. A modulated transmission signal is with a second input of the first basic mixer 8th coupled. The first basic mixer 8th mixes the modulated transmission signal with the base local oscillator signal, as a result of which the modulated transmission signal is converted upwards in terms of frequency. The modulated signal, which is converted upwards in terms of frequency, is transmitted via a first base antenna 10 transmitted to the subscriber units. The subscriber unit 4 receives the modulated signal from the base station 2 via a first subscriber antenna 12 , The subscriber unit comprises a subscriber local oscillator 14 with a first participant mixer 16 is coupled in order to convert the received modulated signal downwards in terms of frequency. The modulated signal, which is converted downwards in terms of frequency, can then be demodulated.
Ferner werden modulierte Signale
von der Teilnehmereinheit 4 zu der Basisstation 2 übertragen. Der
Lokaloszillator 14 der Teilnehmereinheit ist mit einem
zweiten Teilnehmermischer 18 gekoppelt, um ein moduliertes
Teilnehmersignal für
eine Übertragung über eine
zweite Teilnehmerantenne 20 zu der Basisstation 2 frequenzmäßig nach
oben umzusetzen. Die Basisstation 2 empfängt das
modulierte Teilnehmersignal von der Teilnehmereinheit 4 über eine zweite
Basisantenne 22. Der Basislokaloszillator 6 ist ferner
mit einem zweiten Basismischer 24 gekoppelt, um das empfangene
modulierte Teilnehmersignals frequenzmäßig nach unten umzusetzen.
Das frequenzmäßig nach
unten umgesetzte modulierte Signal kann daraufhin demoduliert werden.Furthermore, modulated signals from the subscriber unit 4 to the base station 2 transfer. The local oscillator 14 the subscriber unit is with a second subscriber mixer 18 coupled to a modulated subscriber signal for transmission via a second subscriber antenna 20 to the base station 2 frequency upward to implement. The base station 2 receives the modulated subscriber signal from the subscriber unit 4 via a second base antenna 22 , The base local oscillator 6 is also with a second base mixer 24 coupled in order to convert the received modulated subscriber signal downwards in terms of frequency. The modulated signal, which is converted downwards in terms of frequency, can then be demodulated.
Die Teilnehmereinheit 4 empfängt ein
digital moduliertes Hochfrequenzsignal (27,5 – 28,35 GHz) von der Basisstation 2.
Die Teilnehmereinheit setzt das empfangene Hochfrequenzsignal in
ein Zwischenfrequenzsignal (950 – 1.800 MHz) frequenzmäßig nach
unten um, das ein Teilnehmermodem demodulieren kann.The subscriber unit 4 receives a digitally modulated radio frequency signal (27.5 - 28.35 GHz) from the base station 2 , The subscriber unit converts the received high-frequency signal downwards in frequency into an intermediate frequency signal (950-1,800 MHz) which a subscriber modem can demodulate.
Die Teilnehmereinheit 4 empfängt außerdem ein
digital moduliertes Niederfrequenzsignal (400 – 700 MHz) von dem Teilnehmermodem.
Die Teilnehmereinheit 4 setzt das modulierte Niederfrequenzsignal
in eine Übertragungsfrequenz
(31 – 31,3
GHz) frequenzmäßig nach
oben um.The subscriber unit 4 also receives a digitally modulated low frequency signal (400-700 MHz) from the subscriber modem. The subscriber unit 4 converts the modulated low-frequency signal upwards into a transmission frequency (31 - 31.3 GHz).
Die Integrität der empfangenen und gesendeten
Signale kann durch Frequenzinstabilitäten und das Phasenrauschen
der Lo kaloszillatorsignale beeinträchtigt werden. Die frequenzmäßige Umsetzung der
modulierten Signale nach oben und unten bewirkt, daß die modulierten
Signale mit dem Rauschen und den Frequenzinstabilitäten der
Lokaloszillatorsignale beaufschlagt werden. Für ein optimales Verhalten müssen die
Auswirkungen des Rauschens und der Frequenzinstabilität der Lokaloszillatorsignale minimiert
werden. Typischerweise ist der Oszillator, der das Lokaloszillatorsignal
erzeugt, ein dielektrischer Resonanzoszillator (DRO).The integrity of the received and sent
Signals can be caused by frequency instabilities and the phase noise
the lo cal oscillator signals are affected. The frequency implementation of the
modulated signals up and down causes the modulated
Signals with the noise and frequency instabilities of the
Local oscillator signals are applied. For optimal behavior, the
Effects of noise and frequency instability of the local oscillator signals minimized
become. Typically, the oscillator is the local oscillator signal
generated, a dielectric resonance oscillator (DRO).
Die Frequenzstabilität und das
Phasenrauschen der Lokaloszillatoren kann verbessert werden, indem
die Lokaloszillatoren mit stabilen Niederfrequenz-Referenzsignalen
phasenverriegelt werden. Eine Phasenverriegelung der Lokaloszillatoren
kann komplex und aufwendig sein, da die Lokaloszillatoren bei sehr
hohen Frequenzen arbeiten müssen.The frequency stability and that
Phase noise of the local oscillators can be improved by
the local oscillators with stable low-frequency reference signals
be phase locked. A phase lock of the local oscillators
can be complex and expensive because the local oscillators at very
have to work at high frequencies.
Die modulierten Signale können ferner
während
der Übertragung
der modulierten Signale zwischen der Basisstation und der Teilnehmereinheit
mit einem Phasenrauschen und Frequenzstörungen beaufschlagt werden.
Diese Störungen
können
auftreten, wenn die gesendeten Signale mehreren Übertragungswegen folgen, die
zwischen der Basisstation und der Teilnehmereinheit zeitvariable
Wegstrecken aufweisen. Die Störungen
werden verschlimmert, falls die Mehrfachwege aufgrund der Bewegung
von Oberflächen,
wie beispielsweise der Blätter
eines Baumes, eine Streuung der gesendeten Signale aufweisen.The modulated signals can also
while
the transfer
of the modulated signals between the base station and the subscriber unit
with phase noise and frequency interference.
These disorders
can
occur when the transmitted signals follow several transmission paths that
time variable between the base station and the subscriber unit
Show distances. The disturbances
are aggravated if the multiple paths due to the movement
of surfaces,
such as the leaves
of a tree have a scattering of the transmitted signals.
Die US-A-4,489,413 beschreibt eine Vorrichtung
zur Steuerung der Sende- und Empfangsfrequenz einer Sende/Empfangseinrichtung,
wobei zwei Frequenzumwandlungen des empfangenen Signals durchgeführt werden,
und eine Phasenverriegelung des jeweiligen Oszillators auf der Grundlage
der Frequenz des empfangenen Signals erreicht wird.The US-A-4,489,413 describes a device for controlling the transmission and reception frequency of a transmission / reception device, wherein two frequency conversions of the received signal are carried out, and phase locking of the respective oscillator is achieved on the basis of the frequency of the received signal.
Die DE 27 03 566 B2 beschreibt ein Frequenzmodulationssystem
mit einer Rückkopplungsschaltung
zum Steuern einer Ausgangsfrequenz des Systems.The DE 27 03 566 B2 describes a frequency modulation system with a feedback circuit for controlling an output frequency of the System.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein System zu schaffen, daß die Phasenstörungen kompensieren
kann, die während
der Übertragung
der modulierten Signale zwischen der Basisstation und der Teilnehmereinheit
auftreten können.The object of the present invention
is to create a system that compensates for the phase disturbances
can that during
the transfer
of the modulated signals between the base station and the subscriber unit
may occur.
Diese Aufgabe wird durch ein System
nach Anspruch 1 gelöst.This task is done by a system
solved according to claim 1.
Die vorliegende Erfindung schafft
ein drahtloses Informationszugriffssystem mit einer Basisstationsendeeinrichtung
und einer Teilnehmereinheit. Die Basisstationsendeeinrichtung umfaßt eine
Einrichtung zum Erzeugen eines modulierten Signals, einen ersten
Referenzoszillator, der ein erstes Referenzsignal erzeugt, und einen
Pilotsignalgenerator zum Erzeugen von Dualpilottönen, die jeweils mit dem ersten
Referenzsignal phasenverriegelt sind, wobei die Frequenzdifferenz
zwischen den Dualpilottönen
ein Vielfaches der Frequenz des ersten Referenzsignals ist, und
zum Koppeln der Dualpilottöne
auf das modulierte Signal. Die Teilnehmereinheit umfaßt einen Lokaloszillator,
der ein Lokaloszillator-Signal
erzeugt, einen Mischer zum Mischen des Lokaloszillator-Signals mit
dem modulierten Signal, wodurch ein moduliertes Zwischenfrequenzsignal
erzeugt wird, ein Referenzfilter zum Filtern des modulierten Zwischenfrequenzsignals,
wodurch ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt wird, wobei das Zwischenfrequenzsignal
die Dualpilottöne
aufweist, eine Referenzsignalrückgewinnungsschaltung
zum Erzeugen eines zweiten Referenzsignals durch Erfassen der Frequenzdifferenz zwischen
den Dualpilottönen,
und eine Phasenregelschleife zum Erzeugen eines Fehlersignals proportional
zu der Phasendifferenz zwischen einem der Pilottöne in dem Zwischenfrequenzsignal
und dem Referenzsignal, und zum Abstimmen der Frequenz des Lokaloszillators,
um das Fehlersignal zu minimieren.The present invention provides
a wireless information access system with a base station terminal
and a subscriber unit. The base station terminal includes one
Means for generating a modulated signal, a first
Reference oscillator that generates a first reference signal and one
Pilot signal generator for generating dual pilot tones, each with the first
Reference signal are phase locked, the frequency difference
between the dual pilot tones
is a multiple of the frequency of the first reference signal, and
for coupling the dual pilot tones
on the modulated signal. The subscriber unit comprises a local oscillator,
which is a local oscillator signal
generates a mixer for mixing the local oscillator signal with
the modulated signal, resulting in a modulated intermediate frequency signal
is generated, a reference filter for filtering the modulated intermediate frequency signal,
thereby generating an intermediate frequency signal, the intermediate frequency signal
the dual pilot tones
has a reference signal recovery circuit
for generating a second reference signal by detecting the frequency difference between
the dual pilot tones,
and a phase locked loop for generating an error signal proportional
to the phase difference between one of the pilot tones in the intermediate frequency signal
and the reference signal, and for tuning the frequency of the local oscillator,
to minimize the error signal.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigen:Preferred embodiments of the present
Invention will hereinafter be described with reference to the accompanying drawings
described in more detail.
Show it:
1 ein
Blockdiagramm eines LMDS-Systems gemäß dem Stand der Technik. 1 a block diagram of an LMDS system according to the prior art.
2 ein
Blockdiagramm eines ersten Beispiels einer LMDS-Teilnehmer-Sende-Empfangs-Einheit. 2 a block diagram of a first example of an LMDS subscriber transceiver.
3 ein
Blockdiagramm eines zweiten Beispiels einer LMDS-Teilnehmer-Sende-Empfangs-Einheit. 3 a block diagram of a second example of an LMDS subscriber transceiver unit.
4 ein
Blockdiagramm eines ersten Beispiels einer LMDS-Teilnehmer-Sende-Empfangs-Einheit. 4 a block diagram of a first example of an LMDS subscriber transceiver.
5 ein
Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen LMDS, das ein Dualpilottonreferenzsignal zeigt,
das in das von der Basisstation gesendete Signal aufgenommen ist. 5 a block diagram of an LMDS according to the invention, showing a dual pilot tone reference signal, which is included in the signal transmitted by the base station.
Wie es in den Zeichnungen aus Darstellungszwecken
gezeigt ist, ist die Erfindung als kostengünstige LMDS-Sende-Empfangs-Vorrichtung ausgeführt, welche
eine Phasenverriegelung eines dielektrischen Resonanzoszillators
(DRO) mit einem stabilen Niederfrequenzreferenzoszillatorsignals
liefert. Der DRO wird als Lokaloszillator verwendet, um modulierte
zu übertragende
Signale frequenzmäßig aufwärtszumischen
und um empfangene zu demodulierende Signale frequenzmäßig abwärtszumischen. Das
Niederfrequenzreferenzoszillatorsignal kann in ein moduliertes Signal,
das von einer LMDS-Basisstation zu einer LMDS-Teilnehmereinheit übertragen wird,
als Einzel- oder
Dualpilotton eingekoppelt werden.As shown in the drawings for illustration purposes
is shown, the invention is embodied as an inexpensive LMDS transceiver, which
a phase lock of a dielectric resonance oscillator
(DRO) with a stable low frequency reference oscillator signal
supplies. The DRO is used as a local oscillator to modulate
to be transferred
Mix up signals in frequency
and to frequency-mix down received signals to be demodulated. The
Low frequency reference oscillator signal can be converted into a modulated signal,
which is transmitted from an LMDS base station to an LMDS subscriber unit,
as a single or
Dual pilot tone can be injected.
2 zeigt
ein Beispiel einer LMDS-Teilnehmer-Sende-Empfangs-Einheit. Die LMDS-Teilnehmer-Sende-Empfangs-Vorrichtung
umfaßt
eine Empfangsantenne 112 und eine Sendeantenne 120.
Die Empfangsantenne 112 koppelt ein moduliertes Signal,
das von einer LMDS-Basisstation gesendet wird, mit der LMDS-Teilnehmereinheit.
Das empfangene modulierte Signal ist mit einem HF-Eingang (HF = Hochfrequenz)
eines empangsseitigen Mischers (Empfangsmischers) 30 gekoppelt.
Ein Sende-Empfangs-Oszillator 32 erzeugt
ein Lokaloszillator-Signal (Sende-Empfangs-Treibersignal), welches
mit einem LO-Eingang (LO = Lokaloszillator) des empfangsseitigen
Mischers 30 gekoppelt ist. Der empfangsseitige Mischer 30 mischt
das empfangene modulierte Signal mit einer Harmonischen des Lokaloszillator-Signals,
wodurch ein ZF-Empfangssignal (ZF = Zwischenfrequenz) erzeugt wird.
Das ZF-Empfangssignal enthält
die Informationen, die auf das empfangene modulierte Signal aufmoduliert
sind, jedoch bei einer viel niedrigeren Trägerfrequenz. Das ZF-Empfangssignal
ist über
einen Diplexer 36 mit einem Teilnehmermodem 37 gekoppelt.
Das Teilnehmermodem 37 demoduliert die modulierten Informationen des
ZF-Empfangssignals. 2 shows an example of an LMDS subscriber transceiver. The LMDS subscriber transceiver comprises a receiving antenna 112 and a transmitting antenna 120 , The receiving antenna 112 couples a modulated signal that is sent from an LMDS base station to the LMDS subscriber unit. The received modulated signal is with an RF input (HF = high frequency) of a receiver-side mixer (receiver mixer) 30 coupled. A transmit-receive oscillator 32 generates a local oscillator signal (transmit / receive driver signal), which has an LO input (LO = local oscillator) of the mixer on the receiving side 30 is coupled. The mixer on the receiving side 30 mixes the received modulated signal with a harmonic of the local oscillator signal, whereby an IF reception signal (IF = intermediate frequency) is generated. The IF receive signal contains the information that is modulated onto the received modulated signal, but at a much lower carrier frequency. The IF receive signal is via a diplexer 36 with a subscriber modem 37 coupled. The subscriber modem 37 demodulates the modulated information of the IF reception signal.
Die Frequenz des modulierten Signals,
das von der Basisstation zu der Teilnehmereinheit übertragen
wird, ist durch die Übertragungsfrequenzzuordnungen
spezifiziert, die durch die Federal Communications Commission (FCC;
FCC = Federal Communications Commission = Fernmeldebehörde der USA)
festgesetzt sind. Für
einen LMDS hat die FCC die Übertragungsfrequenz
auf etwa 27,5 – 28,35
GigaHertz (GHz) festgesetzt. Das Teilnehmermodem 37 ist
im allgemeinen eine Kopfstelle ("top
box"), die zu der ähnlich ist,
die für
ein digitales Satellitensystem (DDS) verwendet wird. Die Kopfstelle
macht es erforderlich, daß sich
das ZF-Ausgangssignal zwischen 950 und 1.800 MegaHertz (MHz) befindet.
Das Beispiel in 2 umfaßt einen
Mal-3-Frequenzmultiplizierer 39 zwischen dem Sende-Empfangs-Oszillator 32 und
dem empfangsseitigen Mischer 30. Das LO-Eingangssignal
des Mischers sollte sich etwa bei 26,55 GHz befinden. Folglich muß sich das
Lokaloszillator-Signal, das den Mal-3-Multiplizierer 39 treibt, bei
einer Frequenz von etwa 8,85 GHz befinden.The frequency of the modulated signal transmitted from the base station to the subscriber unit is specified by the transmission frequency assignments set by the Federal Communications Commission (FCC). For an LMDS, the FCC has set the transmission frequency at around 27.5 - 28.35 GigaHertz (GHz). The subscriber modem 37 is generally a top box similar to that used for a digital satellite system (DDS). The headend requires that the IF output signal be between 950 and 1,800 megahertz (MHz). The example in 2 includes a Mal-3 frequency multiplier 39 between the transmit-receive oscillator 32 and the receiver-side mixer 30 , The LO input signal from the mixer should be around 26.55 GHz. Consequently, the local oscillator signal, which is the Mal-3 multiplier 39 drives, are located at a frequency of about 8.85 GHz.
Die LMDS-Teilnehmer-Sende-Empfangs-Vorrichtung
sendet ferner modulierte Signale zu der LMDS-Basisstation. Der Diplexer 36 empfängt ein
moduliertes Signal von dem Teilnehmermodem 37.The LMDS subscriber transceiver also sends modulated signals to the LMDS base station. The diplexer 36 receives a modulated signal from the subscriber modem 37 ,
Die Frequenz des modulierten Signals
basiert auf einem Standard, der von dem Digital-Audio-Video-Komitee
(DAVIC; DAVIC = digital audio video council) entwickelt wurde. Das
DAVIC hat den Frequenzbereich des modulierten Signals auf. einen Bereich
zwischen 400 – 700
MHz festgesetzt. Das modulierte Signal ist mit einem zweiten sendeseitigen
Mischer (Zwischensendemischer) 34 gekoppelt. Der zweite
sendeseitige Mischer 34 mischt das modulierte Signal mit
einer Harmonischen eines ersten Oszillatorsignals (Zwischensendeoszillatorsignals), das
von einem ersten Oszillator (Zwischensendeoszillator) 38 erzeugt
wird. Der Mischprozeß des
zweiten sendeseitigen Mischers 34 erzeugt ein Zwischenfrequenz-Sendesignal
(Zwischensendesignal). Das Zwischenfrequenz-Sendesignal ist mit
einem ersten sendeseitigen Mischer (Abschlußsendemischer) 40 gekoppelt.
Der ersten sendeseitige Mischer 40 setzt das Zwischenfrequenz-Sendesignal
frequenzmäßig nach
oben um, indem das Zwischenfrequenz-Sendesignal mit einer Harmonischen
des Lokaloszillator-Signals gemischt wird, um ein Ausgangssendesignal zu
erhalten. Das Ausgangssendesignal ist über die Sendeantenne 120 mit
der Basisstation gekoppelt.The frequency of the modulated signal is based on a standard developed by the Digital Audio Video Committee (DAVIC; DAVIC = digital audio video council). The DAVIC has the frequency range of the modulated signal. set a range between 400 - 700 MHz. The modulated signal is with a second transmitter-side mixer (intermediate transmitter mixer) 34 coupled. The second transmitter-side mixer 34 mixes the modulated signal with a harmonic of a first oscillator signal (intermediate transmitter oscillator signal), which is generated by a first oscillator (intermediate transmitter oscillator) 38 is produced. The mixing process of the second transmitter-side mixer 34 generates an intermediate frequency transmission signal (intermediate transmission signal). The intermediate frequency transmission signal is with a first transmission-side mixer (final transmission mixer) 40 coupled. The first transmission-side mixer 40 frequency converts the intermediate frequency transmit signal by mixing the intermediate frequency transmit signal with a harmonic of the local oscillator signal to obtain an output transmit signal. The output transmit signal is via the transmit antenna 120 coupled to the base station.
Die Frequenz der Signale, die von
der Teilnehmereinheit zu der Basisstation übertragen werden, ist durch
die FCC auf einen Bereich zwischen 31,0 – 31,3 GHz spezifiziert. Wie
es im vorhergehenden beschrieben wurde, muß das Lokaloszillator-Signal
etwa 8,85 GHz betragen, wobei sich das modulierte Signal zwischen
400 und 700 MHz befinden muß.
Das in 2 dargestellte
Beispiel umfaßt
einen zweiten Mal-3-Multiplizierer 41, der zwischen dem Sende-Empfangs-Oszillator 32 und
dem ersten sendeseitigen Mischer 40 angeordnet ist. Folglich
muß sich
das Zwischenfrequenz-Sendesignal zwischen 4,45 – 4,75 GHz befinden. Alternativ
ist der Ausgang des Mal-3-Multiplizierers 39 mit dem ersten
sendeseitigen Mischer 40 verbunden. Das in 2 dargestellte Beispiel umfaßt ferner
einen ersten Frequenzmultiplizierer 45, der zwischen den
ersten Oszillator 38 und den zweiten sendeseitigen Mischer 34 geschaltet
ist. Folglich muß das
Zwischenfrequenz-Sendesi gnal etwa 2.025 MHz betragen.The frequency of the signals transmitted from the subscriber unit to the base station is specified by the FCC in a range between 31.0 - 31.3 GHz. As described above, the local oscillator signal must be approximately 8.85 GHz, and the modulated signal must be between 400 and 700 MHz. This in 2 The example shown includes a second times 3 multiplier 41 that is between the transmit-receive oscillator 32 and the first transmitter-side mixer 40 is arranged. As a result, the intermediate frequency transmission signal must be between 4.45 - 4.75 GHz. Alternatively, the output of the Mal 3 multiplier is 39 with the first transmission-side mixer 40 connected. This in 2 The example shown also includes a first frequency multiplier 45 between the first oscillator 38 and the second transmitter-side mixer 34 is switched. Consequently, the intermediate frequency transmission signal must be approximately 2,025 MHz.
Der erste Oszillator 38 ist
mit einem stabilen Niederfrequenzreferenzsignal, das mittels eines
Referenzoszillators (stabile Quelle) 42 erzeugt wird, phasenverriegelt.
Es sind handelsüblich
erhältliche phasenstarre
Oszillatoren verfügbar,
die bei der Frequenz von 2.025 MHz arbeiten können. Beispielsweise arbeitet
der phasenstarre Oszillator des Typs VariL SPLL-442 bei einer Frequenz
von 2.025 MHz.The first oscillator 38 is with a stable low frequency reference signal, which by means of a reference oscillator (stable source) 42 is generated, phase-locked. Commercially available phase-locked oscillators are available which can operate at the frequency of 2,025 MHz. For example, the VariL SPLL-442 phase-locked oscillator operates at a frequency of 2025 MHz.
Für
ein optimales Verhalten muß der
Sende-Empfangs-Oszillator 32 mit dem stabilen Referenzsignal
phasenverriegelt sein. Integrierte Schaltungen zum Phasenverriegeln
von Oszillatoren sind handelsüblich
erhältlich.
Diese integrierten Schaltungen arbeiten jedoch nicht bei so hohen
Frequenzen wie die Frequenzkomponenten des Sende-Empfangs-Treibersignals.
Folglich muß das
Sende-Empfangs-Treibersignal frequenzmäßig heruntergeteilt oder nach
unten umgesetzt werden, um zu ermöglichen, daß der Sende-Empfangs-Oszillator 32 unter Verwendung
eines unaufwendigen PLL-Chips mit der Referenzquelle 42 phasenverriegelt
wird.For optimal behavior, the transmit-receive oscillator 32 be phase locked with the stable reference signal. Integrated circuits for phase locking oscillators are commercially available. However, these integrated circuits do not operate at frequencies as high as the frequency components of the transmit-receive driver signal. As a result, the transmit-receive drive signal must be frequency down or down-converted to enable the transmit-receive oscillator 32 using an inexpensive PLL chip with the reference source 42 is phase locked.
Ein Mischer (Sende-Empfangs-Treibermischer) 44 mischt
das Lokaloszillator-Signal, das von dem Sende-Empfangs-Oszillator 32 erzeugt
wird, mit einer Harmonischen des ersten Oszillatorsignals, das von
dem ersten Oszillator 38 erzeugt wird, wodurch ein Phasenerfassungssignal
(Zwischenphasenerfassungssignal) erzeugt wird. Für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Mischer 44 ein
harmonischer Mischer (Oberwellenmischer), bei dem eine ungeradzahlige
Harmonische des ersten Oszillatorsignals mit dem Lokaloszillator-Signal
gemischt wird. Typischerweise wird die dritte oder die fünfte Harmonische
des Zwischenfrequenz-Sendesignals mit dem Lokaloszillator-Signal
gemischt. Das Mischen des Lokaloszillator-Signals mit der fünften Harmonischen
erzeugt ein Phasenerfassungssignal mit folgender Frequenz (5) · (2,025
GHz) – (8,85
GHz) = 1,275 GHz. A mixer (transmit-receive driver mixer) 44 mixes the local oscillator signal from the transmit-receive oscillator 32 is generated with a harmonic of the first oscillator signal that is generated by the first oscillator 38 is generated, thereby generating a phase detection signal (interphase detection signal). For that in 2 illustrated embodiment is the mixer 44 a harmonic mixer (harmonic mixer), in which an odd harmonic of the first oscillator signal is mixed with the local oscillator signal. Typically, the third or fifth harmonic of the intermediate frequency transmission signal is mixed with the local oscillator signal. Mixing the local oscillator signal with the fifth harmonic produces a phase detection signal with the following frequency (5) · (2.025 GHz) - (8.85 GHz) = 1.275 GHz.
Das Phasenerfassungssignal ist mit
einem Filter 46 gekoppelt, welches das Phasenerfassungssignal
filtert.The phase detection signal is with a filter 46 coupled, which filters the phase detection signal.
Alternativ ist der Mischer 44 kein
harmonischer Mischer, wobei das Zwischenfrequenz-Sendesignal frequenzmäßig vervierfacht
wird, bevor dasselbe mit dem Mischer 44 gekoppelt wird.
Eine frequenzmäßige Vervierfachung
des Zwischenfrequenz-Sendesignals kann implementiert werden, indem
ein Frequenzverdoppler von dem Ausgang des ersten Frequenzmultiplizierers 45 mit
dem Mischer 44 verbunden wird. Das Mischen des Lokaloszillator-Signals
mit dem Vierfachen der Frequenz des Zwischenfrequenz-Sendesignals
erzeugt ein Phasenerfassungssignal mit folgender Frequenz: (8,85 GHz) – (2·(2·(2, 025
GHz)) = 0, 750 GHz. Alternatively, the mixer is 44 no harmonic mixer, the intermediate frequency transmission signal is quadrupled in frequency before the same with the mixer 44 is coupled. Frequency quadrupling of the intermediate frequency transmit signal can be implemented by a frequency doubler from the output of the first frequency multiplier 45 with the mixer 44 is connected. Mixing the local oscillator signal with four times the frequency of the intermediate frequency transmission signal produces a phase detection signal with the following frequency: (8.85 GHz) - (2 · (2 · (2, 025 GHz)) = 0, 750 GHz.
Das Phasenerfassungssignal wird erneut
mit dem Filter 46 gekoppelt, welches das Phasenerfassungssignal
filtert.The phase detection signal is again with the filter 46 coupled, which filters the phase detection signal.
Ein integrierter PLL-Schaltungschip 48 empfängt das
Phasenerfassungssignal. Der PLL-Chip 48 empfängt ferner
das stabile Niederfrequenzreferenzsignal. Der PLL-Chip 48 teilt
die Frequenz des Phasenerfassungssignals auf dieselbe Frequenz wie
die des stabilen Niederfrequenzreferenzsignals herunter. Der PLL-Chip 48 erzeugt
ein Fehlersignal, das die Phasendifferenz zwischen der Phase des
frequenzgeteilten Phasenerfassungssignals und der Phase des stabilen
Niederfrequenzreferenzsignals darstellt. Das Fehlersignal ist mit
dem Sende-Empfangs-Oszillator 32 gekoppelt,
das den Sende-Empfangs-Oszillator 32 abstimmt, um das Fehlersignal
zu minimieren. Daraus ergibt sich, daß das Fehlersignal, das von
dem PLL-Chip 48 erzeugt
wird, den Sende-Empfangs-Oszillator 32 frequenzmäßig nach
oben oder unten abstimmt, um die Phasendifferenz zwischen dem Phasenerfassungssignal
und dem stabilen Niederfrequenzreferenzsignal zu minimieren. Folglich
ist der Sende-Empfangs-Oszillator 32 mit dem Referenzoszillator 42 phasenverriegelt.An integrated PLL circuit chip 48 receives the phase detection signal. The PLL chip 48 also receives the stable low frequency reference signal. The PLL chip 48 divides the frequency of the phase detection signal to the same frequency as that of the stable low frequency reference signal. The PLL chip 48 generates an error signal representing the phase difference between the phase of the frequency-divided phase detection signal and the phase of the stable low-frequency reference signal. The error signal is with the transmit-receive oscillator 32 coupled, which is the transmit-receive oscillator 32 tunes to minimize the error signal. It follows that the error signal from the PLL chip 48 is generated, the transmit-receive oscillator 32 Frequency up or down to minimize the phase difference between the phase detection signal and the stable low frequency reference signal. Hence, the transmit-receive oscillator 32 with the reference oscillator 42 phase locked.
3 zeigt
ein zweites Beispiel einer LMDS-Teilnehmer-Sende-Empfangs-Vorrichtung. Dieses
Beispiel umfaßt
eine weitere Konfiguration zur Phasenverriegelung des Sende-Empfangs-Oszillators 32. 3 shows a second example of an LMDS subscriber transceiver. This example includes another configuration for phase locking the transmit-receive oscillator 32 ,
Der Sende-Empfangs-Oszillator 32 erzeugt ein
Sende-Empfangs-Oszillatorsignal, welches mit dem Mischer 44 gekoppelt
ist. Der Mischer 44 mischt das Ausgangssignal eines Frequenzmultiplizierers 45 mit
dem Sende-Empfangs-Oszillatorsignal, wodurch das Lokaloszillator-Signal
und das Phasenerfassungssignal erzeugt werden. Ein erstes Bandpaßfilter 53 läßt das Lokaloszillator-Signal
durch. Ein zweites Filter 54 läßt das Phasenerfassungssignal durch.
Der PLL-Chip 48 stimmt die Frequenz des Sende-Empfangs-Oszillators 32 ab,
um den Sende-Empfangs-Oszillator mit dem Referenzoszillator 42 phasenzuverriegeln.The transmit-receive oscillator 32 generates a transmit-receive oscillator signal, which with the mixer 44 is coupled. The mixer 44 mixes the output of a frequency multiplier 45 with the transmit-receive oscillator signal, whereby the local oscillator signal and the phase detection signal are generated. A first bandpass filter 53 passes the local oscillator signal. A second filter 54 passes the phase detection signal. The PLL chip 48 is the frequency of the transmit-receive oscillator 32 down to the transmit-receive oscillator with the reference oscillator 42 phase lock.
Bei dem in 3 dargestellten Beispiel arbeitet der
Sende-Empfangs-Oszillator 32 bei einer Frequenz von 4,8
GHz. Der erste Oszillator arbeitet bei einer Frequenz von 2.025
MHz. Das Lokaloszillator-Signal an dem Ausgang des ersten Bandpaßfilters 53 weist
eine Frequenz von 8,85 GHz auf. Das Phasenerfassungssignal an dem
Ausgang des zweiten Filters weist eine Frequenz von 750 MHz auf.
Das Phasenerfassungssignal ist bezüglicher der Frequenz niedrig
genug, damit der PLL-Chip 48 verwendet werden kann, um
den Sende-Empfangs-Oszillator 32 phasenzuverriegeln.At the in 3 illustrated example, the transmit-receive oscillator works 32 at a frequency of 4.8 GHz. The first oscillator works at a frequency of 2,025 MHz. The local oscillator signal at the output of the first bandpass filter 53 has a frequency of 8.85 GHz. The phase detection signal at the output of the second filter has a frequency of 750 MHz. The phase detection signal is low enough in frequency for the PLL chip 48 can be used to set the transmit-receive oscillator 32 phase lock.
4 zeigt
ein drittes Beispiel einer LMDS-Teilnehmer-Sende-Empfangs-Vorrichtung. Dieses
Beispiel umfaßt
einen zweiten Frequenzmultiplizierer 58 und einen Zwischenfrequenzoszillator 56.
Der Zwischenfrequenzoszillator 56 ist mit dem stabilen
Niederfrequenzreferenzsignal, das von dem Referenzoszillator 42 erzeugt
wird, phasenverriegelt. Wie der Zwischensendeoszillator 38 ist
auch der Zwischenfrequenzoszillator 56 handelsüblich verfügbar. Beispielsweise
kann der phasenstarre Oszillator des Typs VariL SPLL-443 bei einer Frequenz
von 2.400 MHz arbeiten. Der Zwischenfrequenzoszillator 56 erzeugt
ein zweites Zwischensendeoszillatorsignal. Die Frequenz des zweiten
Zwischensignals wird mittels des zweiten Frequenzmultiplizierers 58 verdoppelt. Die
Ausgangssignale des ersten Frequenzmultiplizierers 45 und
des zweiten Frequenzmultiplizierers 58 sind mit dem Mischer 44 gekoppelt.
Der Mischer 44 summiert die Frequenz des Signals an dem
Ausgang des ersten Frequenzmultiplizierers 45 mit der Frequenz
des Signals an dem Ausgang des zweiten Frequenzmultiplizierers 58,
wodurch das Lokaloszillator-Signal erzeugt wird. 4 shows a third example of an LMDS subscriber transceiver. This example includes a second frequency multiplier 58 and an intermediate frequency oscillator 56 , The intermediate frequency oscillator 56 is with the stable low frequency reference signal from the reference oscillator 42 is generated, phase-locked. Like the intermediate transmitter oscillator 38 is also the intermediate frequency oscillator 56 commercially available. For example, the VariL SPLL-443 phase locked oscillator can operate at a frequency of 2400 MHz. The intermediate frequency oscillator 56 generates a second intermediate transmitter oscillator signal. The frequency of the second intermediate signal is determined by means of the second frequency multiplier 58 doubled. The output signals of the first frequency multiplier 45 and the second frequency multiplier 58 are with the mixer 44 coupled. The mixer 44 sums the frequency of the signal at the output of the first frequency multiplier 45 with the frequency of the signal at the output of the second frequency multiplier 58 , which generates the local oscillator signal.
Das in 4 dargestellte
Beispiel umfaßt den
Zwischensendeoszillator 38, der bei einer Frequenz von
2.025 MHz arbeitet, und den Zwischenfrequenzoszillator 56,
der bei einer Frequenz von 2.400 MHz arbeitet. Sowohl der Zwischensendeoszillator 38 als
auch der Zwischenfrequenzoszillator 56 sind mit dem Referenzoszillator 42 phasenverriegelt.This in 4 The example shown includes the intermediate transmitter oscillator 38 , which works at a frequency of 2,025 MHz, and the intermediate frequency oscillator 56 that works at a frequency of 2,400 MHz. Both the intermediate transmission oscillator 38 as well as the intermediate frequency oscillator 56 are with the reference oscillator 42 phase locked.
Die Signale, die zwischen der Basisstation und
den Teilnehmereinheiten übertragen
werden, sind modulierte Signale, welche mit den Informationen codiert
sind, die zwischen der Basisstation und den Teilnehmereinheiten
transferiert werden. Viele Typen von komplexen Modulationsformaten
erfordern stabile Trägersignale,
um die modulierten Signale mit minimalen Fehlern modulieren können. Typischerweise
werden stabile Trägersignale
durch eine Phasenverriegelung der Lokaloszillatoren der Sende-Empfangs-Vorrichtungen
mit einem temperaturkompensierten Quarzoszillator erhalten. Temperaturkompensierte
Quarzoszillatoren mit einer Frequenzstabilität von weniger als fünf Teilen
pro einer Million über
einem anwendbaren Temperaturbereich sind jedoch sehr aufwendig.The signals between the base station and
transferred to the subscriber units
are modulated signals, which are encoded with the information
are between the base station and the subscriber units
be transferred. Many types of complex modulation formats
require stable carrier signals,
to modulate the modulated signals with minimal errors. typically,
become stable carrier signals
by phase locking the local oscillators of the transceivers
obtained with a temperature compensated crystal oscillator. temperature-compensated
Quartz oscillators with a frequency stability of less than five parts
per million over
an applicable temperature range are very expensive.
Wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, wird
das Phasenrauschen der Lokaloszillatoren in die modulierten Signale übertragen,
wenn die modulierten Signale frequenzmäßig nach oben oder unten umgesetzt
werden. Außerdem
wird während
der Übertragung
der modulierten Signale ein Phasenrauschen zu dem modulierten Signal
hinzugefügt.As mentioned above, will
transfer the phase noise of the local oscillators into the modulated signals,
if the modulated signals are converted up or down in frequency
become. Moreover
will during
the transfer
phase noise to the modulated signal of the modulated signals
added.
5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel
umfaßt
den Pilotsignalgenerator, der die zwei Pilotsignale erzeugt. Die
zwei Pilotsignale sind mit dem zweiten Niederfrequenzreferenzoszillator 64 phasenverriegelt.
Die zwei Pilotsignale werden in der Basisstation 2 in das modulierte
Signal eingekoppelt, bevor das modulierte Signal frequenzmäßig aufwärts gemischt
und zu der Teilnehmereinheit 4 übertragen wird. Die Frequenzdifferenz
zwischen den zwei Pilottönen
ist ein Vielfaches oder ein Bruchteil der Frequenz des zweiten Niederfrequenzreferenzoszillators 64. 5 shows an embodiment of the invention. This embodiment includes the pilot signal generator that generates the two pilot signals. The two pilot signals are with the second low frequency reference oscillator 64 phase locked. The two pilot signals are in the base station 2 coupled into the modulated signal before the modulated signal is mixed up in frequency and to the subscriber unit 4 is transmitted. The frequency difference between the two pilot tones is a multiple or a fraction of the frequency of the second low-frequency reference oscillator 64 ,
Die Teilnehmereinheit 4 empfängt das
modulierte Signal und die zwei Pilotsignale von der Basisstation 2.
Das modulierte Signal und die zwei Pilotsignale werden frequenzmäßig abwärts gemischt,
indem das modulierte Signal und die zwei Pilotsignale mit dem Lokaloszillator
gemischt werden, wodurch ein moduliertes Zwischenfrequenzsignal
erzeugt wird. Das Bandpaßfilter 70 empfängt das
modulierte Zwischensignal. Der Durchlaßbereich des Bandpaßfilters 70 ist
derart zentriert, um zu ermöglichen,
daß die
zwei Pilotsignale zu dem Ausgang des Bandpaßfilters 70 durchgelassen
werden.The subscriber unit 4 receives the modulated signal and the two pilot signals from the base station 2 , The modulated signal and the two pilot signals are down-mixed in frequency by mixing the modulated signal and the two pilot signals with the local oscillator, thereby generating a modulated intermediate frequency signal. The bandpass filter 70 receives the modulated intermediate signal. The pass band of the bandpass filters 70 is centered so as to allow the two pilot signals to the output of the bandpass filter 70 be allowed through.
Der Ausgang des Bandpaßfilters
ist mit einer Referenzrückgewinnungsschaltung 72 gekoppelt. Die
Referenzrückgewinnungsschaltung 72 erzeugt ein
Referenzsignal, indem die Frequenzdifferenz zwischen den zwei Pilotsignalen
erfaßt
wird. Die Referenzrückgewinnungsschaltungsanordnung,
welche ein nichtlineares Element, wie z. B. eine Diode, umfaßt, erzeugt
das Referenzsignal mit einer Frequenz, die gleich der Differenz
zwischen den Frequenzen der zwei Pilotsignale ist.The output of the bandpass filter is with a reference recovery circuit 72 coupled. The reference recovery circuit 72 generates a reference signal by detecting the frequency difference between the two pilot signals. The reference recovery circuitry, which is a non-linear element, such as. B. comprises a diode, generates the reference signal at a frequency which is equal to the difference between the frequencies of the two pilot signals.
Der PLL-Chip 48 erzeugt
ein Fehlersignal, das zu der Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal,
das von der Referenzrückgewinnungsschaltung 72 erzeugt
wird, und einem der zwei Pilotsignale proportional ist. Die Phase
des Referenzsignals wird durch die Übertragung des modulierten
Signals zwischen der Basisstation und der Teilnehmereinheit nicht
beeinflußt.
Beide Pilotsignale erfahren während der Übertragung
der Signale dieselben Phasenstörungen.
Folglich bleibt die Phasen- und
Frequenzdifferenz der zwei Pilotsignale konstant. Das Fehlersignal
ist jedoch zu der Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und
einem der Pilotsignale proportional. Folglich wird die Amplitude
des Fehlersignals durch die Phasenstörungen der Pilotsignale während der Übertragung
beeinflußt.
Das Fehlersignal stimmt den Lokaloszillator 68 ab.The PLL chip 48 generates an error signal that is related to the phase difference between the reference signal from the reference recovery circuit 72 is generated, and one of the two pilot signals is proportional. The phase of the reference signal is not affected by the transmission of the modulated signal between the base station and the subscriber unit. Both pilot signals experience the same phase interference during the transmission of the signals. As a result, the phase and frequency difference of the two pilot signals remains constant. However, the error signal is proportional to the phase difference between the reference signal and one of the pilot signals. As a result, the amplitude of the error signal is affected by the phase interference of the pilot signals during transmission. The error signal matches the local oscillator 68 from.
Wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, beaufschlagen
die Lokaloszillatoren in der Basisstation und der Teilnehmereinheit
die modulierten Signale ferner mit einer Phasenrauschverschlechterung. Die
Pilottöne
werden auch mit der Phasenrauschverschlechterung beaufschlagt. Folglich
beeinflußt
diese Verschlechterung auch die Amplitude des Fehlersignals, wobei
diese Verschlechterung korrigiert wird.As mentioned above, apply
the local oscillators in the base station and the subscriber unit
the modulated signals further with a phase noise deterioration. The
pilot tones
are also affected by the phase noise deterioration. consequently
affected
this deterioration also the amplitude of the error signal, whereby
this deterioration is corrected.
Der Lokaloszillator 68 der
Teilnehmereinheit ist mit dem zweiten Niederfrequenzreferenzoszillator 64 phasenkohärent. Im
allgemeinen ist der Lokaloszillator in der Basisstation mit dem
zweiten Niederfrequenzreferenzoszillator 64 phasenverriegelt.
Folglich sind die Lokaloszillatoren sowohl in der Basisstation 2 als
auch in der Teilnehmereinheit 4 phasenkohärent.The local oscillator 68 the subscriber unit is with the second low frequency reference oscillator 64 phase coherent. Generally, the local oscillator is in the base station with the second low frequency reference oscillator 64 phase locked. Consequently, the local oscillators are both in the base station 2 as well as in the subscriber unit 4 phase coherent.