JPH1084306A - 低電力で、短い距離の一点−多点間通信を行うシステム - Google Patents

低電力で、短い距離の一点−多点間通信を行うシステム

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JPH1084306A
JPH1084306A JP9114019A JP11401997A JPH1084306A JP H1084306 A JPH1084306 A JP H1084306A JP 9114019 A JP9114019 A JP 9114019A JP 11401997 A JP11401997 A JP 11401997A JP H1084306 A JPH1084306 A JP H1084306A
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antenna
antennas
transmitter
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J Leland Langston
リーランド ラングストン ジェイ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミリ波周波数帯における、改良された、広帯
域無線の一点−多点間分配サービスを行う手段を提供す
ることが強く要望されている。 【解決手段】低電力で、短い距離の一点−多点間通信を
行うシステムが与えられたノードに位置するノード送信
機によって提供され、前記送信機に接続された複数の単
一指向性送信アンテナ（３１−３４）がノードからノー
ドの周りの異なる方向に放射するために配置される。こ
の単一指向性アンテナは、送信信号の偏波がノードの周
りで変わるような偏波形式である。ノードの周りの複数
の加入者局（４１）は単一指向性アンテナの選択された
一つからの信号を受信するために偏極された受信アンテ
ナを有している。更に、このシステムは、二方向通信の
ためのノード送信機位置に加入者信号を送信および放射
する能力を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】広範囲の周波数にわたって動作す
る通信システム、変調技術、多重化技術、誤り訂正技
術、プロトコールおよびネットワーク・トポロジーは最
新技術として知られている。最近の多くの論文は、二方
向無線伝送、スイッチされる狭帯域サービス（例えば、
ＴＤＭＡ: Time Division Multiple Access:時分割多重
アクセス）セルラー、ＴＤＭＡ ＰＣＳ(Personal Comm
unication System: 個人通信システム）、ＣＤＭＡ(Cod
e Division Multiple Access: コード分割多重アクセ
ス）ＰＣＳ等の多くの技術を開示している。ＪＴＩＤＳ
(Joint Tactical Information Distribution Access:ジ
ョイント戦術情報分配アクセス）、ＳＩＮＣＧＡＲＳ(S
ingle Channel Ground and Airbone Radio System:単一
チャネル地上及び航空機無線システム）、ＰＬＲＳ(Pos
ition Locating and Report System: 位置調査及び報告
システム）、及びＭＩＬＳＴＡＲ(Military Satellite
Communication System: 軍の衛星通信システム）は、無
線伝送が一体化された音声およびデータサービスを提供
することを示している。テレビジョン分配(television
distribution) 或いは通信分配システムはのある形態
は、例えば、セルラー無線と同じ方法で地下ケーブルに
よって、供給される小さな領域をカバーする短い範囲の
セルラー送信機を用いて、２８ＧＨz および３００ＧＨ
z 間のミリ波周波数帯における装置を利用して提供され
ることが提案されている。この分配は、地域分散のため
のミリ波にローカル局で変換されるマイクロ波を用いて
行うこともできる。
【０００２】ミリ波局の議論が、"Low-Pover Televisio
n-Short Range, Low Cost TV Station are in the Offi
ng as the FCC Prepares to Establish Broadcast Requ
irements: 低電力テレビジョン−短い距離の、低コスト
ＴＶ局が、放送局の要件を確立するために、ＦＣＣの準
備として近い将来に起こる" というタイトルで、IEEESp
ectrum of June 1982, pages 54-59 にある。Bossard
の“低電力多機能セルラーテレビジョンシステム”につ
いての米国特許 4,747,160号は、無指向性アンテナの２
７．５から２９．５ＧＨz で動作する低電力の、ポイン
ト−ツウ−マルチポイント・セルラーテレビジョンシス
テムを記載している。ロカール分散用の２９ＧＨz の二
点間無線システム、例えば、British Telecom Technica
l Journal のvol.2, no.1 January 1984に S.A.Mohamed
and M. Pilgrim によって．"29GHz Point-to-Point Ra
dio System for Local Distribution: ロカール分配用
の２９ＧＨz の二点間無線システム "が記載されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】改良された、ミリ波周
波数帯の広帯域無線による一点−多点間分配サービスを
デリバーする手段を提供することが強く要望されてい
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の好適な実施の形
態によれば、低電力で、短い距離の一点−多点間通信を
行うシステムが与えられたノードに位置するノード送信
機によって提供され、前記送信機に接続された複数の単
一指向性送信アンテナがノードからノードの周りの異な
る方向に放射するために配置される。この単一指向性ア
ンテナは、送信信号の偏波がノードの周りで変わるよう
な偏波形式である。ノードの周りの複数の加入者局は単
一指向性アンテナの選択された一つからの信号を受信す
るために偏極された受信アンテナを有している。
【０００５】
【実施の形態】図１を参照すると、分配ネットワークシ
ステム(Distribution Network System) １０が示されて
いる。このネットワークは、例えば、与えられた結合領
域をカバーするノード１１−１３のような複数のノード
を有している。例えば、この領域は、幾つかの都市ブロ
ックをカバーすることができるが、領域は、数百のノー
ドによって、非常に大きな都市を含むことができる。中
央の局１５は、例えば、他のノード１１−１３に分配の
ためのプログラミングの中央メッセージセンターあるい
はソースである。各々のノードはノード放送送信機また
は送信機および受信機システムを有している。これは、
ノード１１−１３の中央においてシステム１１ａ，１２
ａおよび１３ａによって表されている。中央局からノー
ド放送送信機システムへの送信は、中央局１５とノード
送信システム１１ａ，１２ａおよび１３ａ間のケーブル
１６としてここに示されている光ファイバー電話交換ケ
ーブルのような、都市内或いは都市の周りにケーブルを
敷設することによって行われ得る。この結合は、システ
ム１１ａ，１２ａおよび１３ａにおけるノードの中央で
アンテナ１８によって通信を行う中央局１５からのアン
テナ１７のようなマイクロ波アンテナを用いて行われ
る。この分配は、最新の技術において良く知られている
いろいろな他の形態によって達成される。
【０００６】図２を参照すると、ノード放送送信機或い
はシステム１２ａのスケッチが示されている。中央局か
らのマイクロ波分配の場合、図示されるようにるマイク
ロ波アンテナ１８がある。ノード送信機放送システム１
１ａと１３ａは図２に示されるシステム１２ａと同様な
ものであるが、図１の＋４５°と−４５°（１３５°）
として図示されている偏波を有している。（他の直交偏
波、例えば垂直偏波と水平偏波を用いることもでき
る。）システム１２ａは、送受信機２１を有している。
システム１２ａから送信された信号は、送信機２１か
ら、リード２２を介して４つのパネルアレイアンテナ３
１、３２、３３及び３４からなるノード送信機の範囲或
いは放送アンテナシステム１２ｂに結合される。パネル
アレイアンテナ３１〜３４は、送信ライン２２を含む支
持体２２ａを介して支柱３５に取付けられている。パネ
ルアレイアンテナ３１〜３４の各々は、後で詳細に説明
される送信アンテナ素子および受信アンテナ素子のアレ
イを有している。アンテナシステム１２ｂのアンテナ素
子３０の偏波は、システム１２ｂに対するパネル３１と
３３が４５°の傾斜した偏波（図１においては、＋４５
°で示されている）を送信するものであり、一方システ
ム１２ｂに対するパネル３２と３４は、−４５°（３１
５°）の傾斜した偏波（図１においては、−４５°の傾
斜で示されている）を送信する。図１を参照されたい。
これらのパネルアンテナは後の図に関連して詳細に記載
される。
【０００７】例えば、これらのパネルアンテナは、各々
のパネルアンテナ３１〜３４がほぼ９０°のビーム幅を
カバーし、支柱３５上のノードの中心の周りに、これら
のパネルアンテナ３１〜３４からの偏波は、＋４５°の
傾斜した偏波から−４５°（３１５°）の傾斜した偏
波、＋４５°の傾斜した偏波、および−４５°（３１５
°）の傾斜した偏波へ変化するように９０°のビーム幅
を生じる。即ち、−４５°（３１５°）の偏波アンテナ
を有する局４１ｅは、システム１２ｂのパネルアンテナ
３２からの信号を拾う。システム１１ｂのパネルアンテ
ナ３４からの信号は、システム１２ｂのパネルアンテナ
３２からの信号よりも２０〜３０ｄｂ低い。
【０００８】このシステムは、全ての４つのパネル３１
〜３４からの信号は同じ搬送周波数で送信しているが、
異なる情報を含むことができる。このシステムは、周波
数と偏波ダイバシティーばかりでなくスペース（異なる
領域をカバーする）ダイバシティーに依存する。ここに
述べられているシステムは、４象限区分アンテナを利用
する。しかし、このシステムは、二つ、四つ、八つ等の
ようなあらゆる偶数の区分であってよい。図１に記載さ
れた４象限区分アンテナは実行するのに容易である中央
からプラスマイナス４５°（９０°のビーム幅）にわた
って比較的平らなアジマスパターンを有しており、した
がって、例えば、パネルアンテナを取り付けるビルディ
ングやタワー上で容易に実施される。オクタゴン、即ち
８区分のアンテナシステムがある場合には実際的である
が、コーナーに引かれるラインを配置した受信器は二つ
のパネルより多いこと、従って、同じ偏波を有する信号
を知ることができるであろう。従って、周波数の再使用
が必要な場合には、４つの区分が好適な実施の形態であ
る。
【０００９】前に述べたように、中央局１５へ、および
中央局１５からの送信は、アップ／ダウン・コンバータ
１８ａを介してトランシーバに結合されるマイク波ディ
ッシュ１８を有すマイクロ波ネットワークを有すること
ができる。中央局１５からの受信信号はミリ波にアップ
変換され、パネルアンテナを介して送られ、またパネル
アンテナでの受信信号はマイクロ波へダウン変換され、
アンテナ１８或いはケーブル１６を介して中央局１５へ
送り戻される。（他の周波数、例えば、ミリメートルの
周波数はまたノードを相互接続するために用いられ
る。）
【００１０】本発明によれば、ノードアンテナビームの
仰角が１０°のオーダーにあることが非常に要求され
る。これは、図３〜６に示されたアンテナ素子のリニヤ
ーアレイによるパネルアンテナの各々において達成され
る。図３を参照すると、各々のリニヤーアレイ３０が導
電性のハウジング８３上に取付けられたパッチ・アンテ
ナ・アレイ(patch antenna array) ８１を含んでいる。
後方ローブの吸収体８５がパッチ・アレイ８１の後ろに
置かれている。ミリ波がミリ波導波管８７によってパッ
チ・アレイ８１に結合される。プローブ８１は、導波管
管内の絶縁された開口を通って、パッチ・アンテナのマ
イクロストリップ伝送線に変換する。
【００１１】図４を参照すると、パッチ・アンテナ・ア
レイ８１の層が図示されている。外側ボードの層８１ａ
は、２０の導電性放射パッチ８６を有する層１である。
パッチは 0.0178 センチ(0.007インチ) の銅であり0.27
8 インチ中央上にある0.1 ×0.12インチである。0.15イ
ンチの厚さの誘電体である層８１ｂは層８１ａの後ろに
ある。層８１ｃは、各々のパッチの後ろに配列されてい
るスロットのある0.278 センター上の、0.07×0.006 イ
ンチのスロット８７のある0.007 インチの銅の層であ
る。層81c は層８１ａに関して誘電体層８１ｂの反対側
表面にある。層８１ｄは層８１ｃのスロット放射器と層
８１ｅの放射器の間にある誘電体層である。層８１ｄ
は、スロット領域にわたって切り取られた開口６２を有
する0.10インチの厚さを有している。層８１ｅは、スロ
ットとパッチを有する配列された２０個のエキサイター
・スタッブ(exciter stub)８３のある0.0007インチの銅
線である。スタップ83は、放射素子間の位相を制御する
スタッブ( 移相器) 間に間隔をもって導線８５を介して
互いに接続されている。導線の一端８９は、導波管用の
結合プローブを形成している。ハウジングを有する合成
図が図５に示されている。スタッブ８３はスロット８７
の後ろで、スロットを横切っており、スロットはパッチ
８６の後ろにある。このアンテナアレイは水平の直線偏
波を与える。
【００１２】これと同じようなアンテナについての追加
の情報に関しては、"A ReciprosityMethod of Analysis
for Printed Slot and Slot Coupled Antennas" ( プ
リントされたスロットおよびスロット結合アンテナの解
析の可逆的方法) by David Pozer in IEEE Transaction
s on Antennas and Propagation, vol. AP-34, no. 21
を参照されたい。１６の送信機キャリヤチャネル用（2
7.86GHzから28.50GHz用のチャネル１〜１６、或いは28.
50GHzから29.5 GHz用のチャネル１〜１６) の１６のリ
ニヤーアレイ４８を有する１２ｂ用のプリント回路アン
テナパネル３１と３３が、図６に示されている。各々の
パネルアンテナ３１〜３４は27.5 GHzから28.5 GHz、或
いは28.5 GHzから29.5 GHzの周波数帯をカバーする。４
５°の傾斜した偏波を有す好適な実施の形態によれば、
偏波器層８８（図６と図７において概略が示されてい
る）は１６のリニヤーアレイ４８上に置かれ、＋４５°
の傾斜した偏波を生成する。
【００１３】偏波器層８８は、図８（Ａ）と（Ｂ）に示
されているように、内側ボードの表面上の垂直グリット
と外側ボードの表面層上の４５°のグリッドを有してい
る。アンテナパネルの最も左の部分上に、27.5−27.46
GHz 或いは 29.38−29.5GHzの周波数帯で動作する３つ
の受信リニヤーアレイ４５がある。この周波数帯には３
つの異なった４０MHz 幅の受信チャネルがある。これら
は電話のために用いられる。受信リニヤーアレイ４５
は、また偏波器層９１を有しているが、直交偏波を回転
するために、３１５°方向、即ち−４５°に回転された
外側ボードのグリットを有している。ノード装置１２ａ
におけるパネル３１と３３は図６に示されたような偏波
器を用い、パネル３２と３４は図７に示されたように、
逆にされた偏波器８８と９１を用いる。アンテナのパタ
ーンは所望の放射パターンを与えるように形成される。
同じパネルアンテナは水平と垂直なダイポールである。
パッチアンテナは、水平偏波用のパッチアンテナ上に偏
波器層を、また垂直偏波を生成するために、＋４５°の
層上に追加の層を配置しないことにより水平と垂直偏波
を提供する。
【００１４】本発明の好適な実施の形態において、局４
１は放送ＲＦ搬送波チャネル（サービスプロダイバー１
用のチャネル１〜１２）を受信し、サービスプロダイバ
ー１用のリターンキャリヤ周波数27.5−27.62 GHz のシ
ステム１１ａ，１２ａ，或いは１３ａに送り戻すことが
できる。パネル上の受信アレイ偏波は送信アレイに関し
て直交偏波されている。この方法においては、偏波およ
び周波数分離と同様に、パネル上の送信アンテナと受信
アンテナ間に特別なものがある。また、１６のＲＦ送信
器の搬送波チャネルの各々および各々の受信機チャネル
用の２０のダイポールのリニヤアレイもある。水平に偏
波されたダイポールアンテナが水平面に隣接している。
これらのパネルはダイポールの後ろに反射面を含んでお
り、９０°のビーム幅にわたって非常に一様なパターン
を放射する単一指向性アンテナを形成する。
【００１５】図９によって代表される本発明によれば、
ビデオチャネルからのチャネル情報は、マルチプレック
サ６１ａ〜６１ｐにおいて、時間多重化され、各々のＲ
Ｆキャリヤチャネル１〜１２に与えられる。これらの１
６のビデオチャネルの各々は、３ＭＢＳ（megabits per
second:メガビット／秒）の速度で与えられ、１６のビ
デオチャネルに対しては、速度は４８ＭＢＳである。こ
れらは、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Key
ing:４象限移相キーイング）変調器（６３ａ−６３ｐ）
を用いて別々に、変調され、コンバータ（６５ａ−６５
ｐ）でミリメートル周波数、および別々の増幅器７７ａ
〜７７ｐで電力増幅され、図３〜図６に示されたように
２０のパッチの与えられたリニア・パッチ・アンテナ・
アレイに与えられる．
【００１６】順方向誤り訂正（FEC: Foward Error Corr
ection) コード各々の変調器の前いエンコーダを配置す
ることによって与えられる。この方法において、各々の
情報チャネルは低い周波数ＲＦキャリヤに変調され、ア
ップコンバータ６５によって、最終のミリ波周波数に変
換され、専用の電力増幅器６７によって増幅され、その
搬送波チャネル（１−１２）に対するアンテナアレイに
印加される。この方法で、全ての増幅器の電力は、単一
の狭帯域キャリヤになる。送信される狭い６０MHz のチ
ャネル周波数帯信号、例えば増幅器は、ＦＭに対する飽
和或いは４象限移相キーイング（Quadrature Phase Shi
ft Keying: QPSK)に対する狭い飽和において動作するこ
とができる、の直線性の要求に合致しなければならない
ので、増幅器に関する直線性の要求は非常に減少され
る。電力増幅器は、相互変調の歪みによって生じるチャ
ネル間の干渉を避けるために直線モードで動作すること
が非常に重要である。したがって、非常に狭い周波数帯
にわたっって増幅、変調において動作し、分離したアン
テナを用い、空間において出力を結合する多重の、低電
力送信機のこのシステムは、本発明による低い相互変調
歪みを達成する。
【００１７】狭い垂直のアンテナパターンを形成するた
めに、２０個の放射パッチ３０の各々のの間で、直線ア
レイが適当な割合で移相されることが必要であり、これ
は、図９に示されている増幅器６７とアンテナ放射器３
０の間にある移相器７３によって達成される。図１０と
図１２に示されるように、一つの増幅器６７が直線アレ
イの２０個の全ての放射器３０のために用いることがで
きるし、図１１に示されたように、二つの増幅器のそれ
ぞれが１０個のの放射器に対して用いることができる。
図１２に示されるように、増幅は、分離しているアンテ
ナ放射器３０の各々に対する増幅器によって達成される
のが好ましい。また増幅は、増幅器への信号分割し、そ
の後それぞれの信号を結合する電力分割器によって行わ
れてもよい。移相は図４のスタッブ間の距離によって調
節することができる。アナログ変調技術は、ローカルな
多点分配サービス（Local Multipoint Distribution Se
rvices: LMDS) に対してある問題を提起する。ＦＭ技術
は、ＬＭＤＳ応用のために採用されると、良好なビデオ
信号と雑音の比（Ｓ／Ｎ）を与えるばかりでなく、多径
路環境（multi-path environments)に効果的であること
が示されているけれども、ＦＭはスペクトラムの利用と
いう点では非常に効果的でない。単一のＮＴＳＣビデオ
チャネルは、雑音改善のために、所望の信号を達成する
ために１８−３０MHz のスペクトラムを使っている。Ｆ
Ｍの他の利点は、捕獲効果(capture effect)、即ち、干
渉は同じ周波数上に生じるけれども、あるスレッショル
ドレベル以下にある他の信号を抑制する能力である。Ａ
Ｍは、帯域幅に関しては効率的であるが、ＦＭと比較し
て、与えられた出力信号のＳ／Ｎ比に対する非常に高
い、受信機のキャリヤと雑音の比（Ｃ／Ｎ）を要求す
る。更に、ＡＭは同じ周波数の多径路、或いは干渉に対
して弁別を助ける如何なる捕獲効果を与えない。
【００１８】与えられたビデオチャネルに対する必要な
帯域幅を減少するビデオ圧縮技術が開発されている。こ
れらの技術は、ＣＡＴＶ、ビデオ会議、ＨＤＴＶ等を含
むいろいろな応用に用いられている。ディジタル変調の
ある形式に関連するビデオ圧縮の使用は、固体送信機が
用いられた場合、特別な問題を解決する。特に、ビデオ
圧縮は、あらゆる送信システム、例えば、ＣＡＴＶ、Ｍ
ＭＤＳ及び高精細度テレビジョン放送と同様な標準に対
するチャネル容量を増大するために用いられることが示
されている。ビデオ圧縮の使用は、ＬＭＤＳノード送信
機が、現在用いられている固体増幅器で特に実施される
ことを可能にする利点のために用いられる。
【００１９】もし、上述のキャリヤ当たりの単一チャン
ネルアーキテクチャー（single-channel-per-carrier a
rchitecture)が、現存するＣＡＴＶ形式の信号、即ち、
ＡＭ−ＶＳＢ信号、および６MHz 間隔に基づくチャネ
ル、即ち、６メガヘルツ毎に１チャネルを用いる場合
に、実施されると、１３０のキャリヤが、アンテナセク
ター当たりに、７８０MHz の帯域幅に対して必要とされ
る。固体送信機にとって、これは、セクター当たり１３
０の分離した送信チャネルと１３０の電力増幅器を必要
とする。ビデオをディジタル化し、ビデオ圧縮技術を用
いることによって、各々のビデオチャネルは、ビデオチ
ャネル当たり低いビット速度に減少することができる。
これらのディジタルビットストリームの多くを一つの信
号の、高速直列ビットストリーム（例えば、ＳＴＳ−１
またはＳＴＳ−３）に多重化することによって、ＲＦチ
ャネルの数を減少することができる。
【００２０】しかしながら、これは、ＬＭＤＳを用いて
直接送信することができないベースバンド信号である。
しかし、一定の包絡線キャリヤを変調して、ＬＭＤＳを
介して送信される信号を生成するために用いることがで
きる。この方法の利点は、多くのビデオ信号が単一のキ
ャリヤで送信されること、例えば１６のチャネルが、４
８ＭＢＰＳの情報速度で、ＲＦチャネル当たり６０MHz
(或いはそれ以下) の帯域幅において、速度１／２ＦＥ
Ｃによって、単一のＲＦキャリアで送信することができ
る。これは図９に示されている。従って、１９２以上の
このようなビデオチャネルが１２のＲＦキャリヤのみを
用いて１８０MHz 以内の帯域幅で送信することができ
る。これは従来技術、即ちＡＭ−ＶＳＢおよび６MHz チ
ャネルを使用するディジタル変調、を用いて、必要とさ
れるＲＦチャネルの数の１０分の１以下である。従っ
て、ビデオ圧縮は、多くのビデオチャネル（少ない）を
単一のＲＦキャアヤ（多く以上）に多重化されるように
し、従来技術以上の（即ち、およそ５０％以上）同じ帯
域幅に多くのビデオチャネルを与える。固体送信機用の
ペイオフ（pay-off)は、明らかであり、実質的である。
ＲＦチャネルの１０％以下の数が、ビデオチャネル（比
較できる変調を仮定して）の同じ数に対して、必要であ
る。従って、ビデオ圧縮は、ビデオチャネルを増加する
けれども、必要とされるＲＦチャネルの数、およびハー
ドウエアの量を減少するために、ＬＭＤＳ応用において
用いることができる。
【００２１】ＬＭＤＳ設計における従来技術は、同期光
ネットワーク（Synchronous Optical Network: SONET)
、ＡＴＭおよびディジタル・サービス・レベル３（Ｄ
Ｓ−３）伝送システムを含むが、これに限定されないデ
ィジタル・ファイバー光学システムと比較することがで
きない技術を用いている。この応用は、どのように固体
ＬＭＤＳ送信機が高速伝送システム（ＳＯＮＥＴ）およ
び高度なスイッチング技術（ＡＴＭ）とインターフェー
スすることができ、また比較できるかを示している。従
来技術は、ＡＴＭ技術がＣＡＴＶネットワークを介して
ビデオサービスに用いられることを示しているけれど
も、この応用は、どのようにＬＭＤＳシステムがＡＴＭ
技術を用いるビデオサービスを提供することができるか
を示している。特に、複合ＯＣ−ｎ信号をＯＣ−１信号
に復多重化（demultiplexing) 、またｎ個の並列送信機
のグループとしてＬＭＤＳシステムを実施することによ
って、ＳＯＮＥＴ−コンッパチブルＬＭＳＤシステムが
固体送信機を用いて実施される。このようなシステムは
ＡＴＭを基本にしたビデオサービスを提供することがで
きる。言い換えると、図１０に示されるように、51.48
MBPSのデータ速度のＯＣ−１信号は中央局１５で多重化
され、ファイバーケーブル１６（図１）を介して、それ
らが復多重化され、分離したＲＦキャリアチャネルに与
えられる送／受信機に送られる。
【００２２】ダウンストリームディジタル送信システム
は、比較的容易にＳＯＮＥＴ／ＡＴＭ形式を実行できる
が、戻り径路は非常に困難である。従来技術は、戻りチ
ャネルが低いデータ速度ＴＤＭＡ回路、或いは狭帯域Ｆ
ＥＭ回路の何れかとして、実行されることを示してい
る。これらのアプローチの何れにもある問題は、それら
がノードにおいて、大きな数の送信器と受信機を必要と
し、何れも必要とする帯域幅を容易に与えることができ
ないことである。この発明は、ノードにおける送信器と
受信機の数をどのように減少することができるか、また
各々のユーザが必要とする帯域幅をどのように割当られ
るかを示している。この問題は、予め割り当てられてい
る以外の、要求に基づいてユーザに割り当てられたタイ
ムスロットの数に関連して、広帯域のＴＤＭＡ技術を用
いて解決される。
【００２３】戻りチャネルに関する主な限定は、ノード
における受信モデムが各々のユーザの送信のためにキャ
リヤ同期とクロック同期を得なければならないことであ
る。しかしながら、二方向電話の性質はバースト送信間
の最大間隔上に主な抑制を置くことである。特に、簡単
な旧い電話サービス（ＰＯＴＳ）はローカルループ（lo
cal loop) に二線アナログ伝送を用いている。従って、
エコーが遠方端から戻される。時間遅延は、サンプル間
（ＴＤＭＡシステムにおけるパルス或いはフレーム伝送
間の間隔）の径路長の関数である。エコーが悩ます前に
許容できる最大の時間遅延は１５msec. である。与えら
れた回路が、長い径路ばかりでなく多くの異なるマルチ
プレックサの遅延を含むかも知れないので、全ての与え
られたマルチプレックサは最小に保たれなければならな
い。ＡＴＭのためのセル長の選択は、全体の径路遅延と
エコー効果を最小にするために、４８がペイロード（３
８４ビット）された６３バイトの最大にセットさせれ
る。51.84 ＭＢＰＳで、セル当たり約８２マイクロ秒に
相当する。７６８のＤＳ０チャネルの最大は、単一のＯ
Ｃ−１回路によって伝送される。ＤＳ０のデータ速度は
６４KBPSである。６４KBPSで３８４ピリオドに対応する
データを記憶するバッファが、音声遅延の６ミリ秒を作
る。これは過大であり、従ってセルは一つのＤＳ0 チャ
ネル、例えば48チャネルから１バイト、或いはディグル
ープ（digroup)の各々のチャネルから１バイト、以上か
ら構成される。これは、各々の音声回路に対して0.125
ミリ秒時間遅延を減少する。これは、４８個のこのよう
なＤＳ０回路はマルチプレクッサにおいて利用可能であ
る。これは、ノードにおいて実際的であるが、顧客側に
おいては、そうでない。フレーム当たり１バイトだけを
送信することも実際的でない。他の例としては、（１）
キャリアにわたって単一のＤＳ０チャネルを送信する、
（２）データが最小のオーバーヘッドで回復できるよう
に、充分正確なクロック同期を維持する、（３）伝送を
重ねることを可能にするために、ＴＤＭＡに関連してＣ
ＤＭＡを用いる、（４）セルを再構成するためにノード
受信器でスロットバッファでセグメント化されたセルの
伝送を用いる。第１の解決は、必要な受信機の数のため
に、実際的でない。第２は、径路パラメータにおける多
様化のために、実際的でない。第４は、このような短い
時間周期（0.1 マイクロ秒以下）で、送信機をオン、オ
フするスイッチング時間、および受信機でのＡＧＣのセ
ットアップ時間のために、実行することが困難である。
第３の方法は、伝送速度を変更すること、或いは効率を
減少することなく、伝送時間を拡大することが可能であ
る。しかしながら、多くの複合送信機や多くの複合受信
機を必要とする。以下に実施についての記載をする。
【００２４】各々のパケット（セル）における各バイト
の各ビットは適当なコード、例えばオーダー６、或いは
長さ６４を有するワルシュ（Walsh)関数、を用いて符号
化される。６４のユニークな直交コード（図１４を参
照）が存在する。これらの一つは６３チャネルの各々に
割り当てられる。各チャネルはコード或いは反転コード
（データビットが０か１かに依存する）の何れかを送信
する。コードの周期は６４クロック周期である。従っ
て、各ビットは、６４のコードビット或いはチップに拡
張される。８つの連続的なデータビットは連続して送信
され、連続した５１２のコードビットの送信を生じる。
更に、ユニークなプリアンブルが送信される。同時に、
６３の他の顧客の装置はワルシュ関数のセットから直交
コードを用いてデータの１ビットを送信する。従って、
約9.877 マイクロ秒の間隔を有する63の同時に送信され
るメッセージがある。各メッセージはおよそ５マイクロ
秒の間隔を有するプリアンブルに続けられる。従って、
各パケット或いはバーストはおよそ14.877マイクロ秒の
全間隔を有している。これは、48 MBPS のデータ速度
で、およそ400 チャネルを送信することを可能にする。
サンプル間の最大の時間は約0.16ミリ秒であり、受入れ
可能な範囲内にある。
【００２５】顧客側のハードウエアに関する影響は、６
４のファクタによって、データ信号を広げるために、簡
単な符号化を追加する必要があることである。ノード受
信機に関する影響は、各ＳＴＳ−１の受信チャネルのた
めに少なくとも６３のコード相関器を与える必要がある
ことである。しかしながら、もし時間が充分正確に配列
されていれば、これは、速いワルシュトランスホーマー
（ＦＷＴ）として実行することができる。
【００２６】ＡＴＭパッケトおよびＳＯＮＥＴ速度に対
する実行に関して、前述したが、どうようなことがＤＳ
０およびＤＳ３の形態に対しても行われる。戻りチャネ
ルに対するアプローチは、好適な実施の形態である。し
かしながら、それは唯一のアプローチではない。他のア
プローチは各ＤＳ０或いは音声チャネル、例えばアナロ
グセルラー電話サービスと同様、に対する個々のチャネ
ルを用いることを含んでいる。第２のアプローチは、戻
りチャネルに対するＰＣＳホーマット（ＴＤＭＡ或いは
ＣＤＭＡ技術の何れか）を用いることである。これら
は、少なくとも二つの方法：（１）各ノードによるセル
ラー或いはＰＣＳ基地局、および各顧客側におけるセル
ラー或いはＰＣＳ電話を簡単に再配置する；（２）ＰＣ
Ｓ（例えば、ＴＤＭＡ或いはＣＤＭＡ，しかし顧客への
連続する分配に対するびＬＭＤＳ帯へ翻訳される）にお
ける同じホーマットを使用する、の何れかにおいて実施
することができる。各顧客側において、信号をＰＣＳ帯
へ翻訳し、組み込まれたＰＣＳハンドセットされた機能
を用いて、データバンドを復調してワイヤリングに接続
する。（或いは、顧客位置でピカ−セル放射器（pica-c
ellradiator) を与える）。アプローチナンバー２は、
ＰＣＳにわたって追加の容量を提供すると同様に、固定
された電話サービスに対するＰＣＳバンドを用いないと
いう明らかな利点を有している。
【００２７】他の実施の形態 本発明およびその利点が詳細に述べられたが、いろいろ
な変形、置き換え、および変更が、特許請求の範囲に記
載された本発明の精神と範囲から逸脱することなく行わ
れることは理解されるべきである。二方向サービスに対
して、時分割多重化、或いはコード分割多重化が、要求
割当多重アクセス（Demand Assign Multiple Access: D
AMA)の能力を与えるために用いられる。ＣＤＭＡは、加
入者送信機で必要とされるピークの送信電力を減少し、
従って、加入者装置における必要な送信−受信分離を最
小にする。
【００２８】以上の開示に関連して、以下の各項を開示
する。 （１）通信システムにおいて、複数の第１のアンテナで
あって、その各々は通信信号の帯域をノード内の所定の
サブセクターへ放射するのに適しており、前記第１のア
ンテナは、前記ノード領域の隣接するサブセクターのサ
ブセクターへ放射された信号周波数の偏波型式が異なる
ようにされ、前記複数の第１のアンテナの各々に対して
前記帯域内の搬送周波数のセットを発生するためのトラ
ンシーバ手段と、時分割多重を前記ノード領域のセクタ
ーへ送信するために、時分割多重信号で前記搬送周波数
を変調するための時分割多重装置を含む手段と、複数の
サブスクライバー局であって、その各々は前記第１のア
ンテナの関連した１つから通信信号を受信するために偏
極された第２のアンテナを有していることを特徴とする
システム。 （２）変調するための前記手段は、ＰＰＳＫ変調を含む
ことを特徴とする前記（１）に記載のシステム。 （３）前記時分割多重装置は、圧縮された多重のディジ
タルチャネル信号を受信し、前記変調装置への適用のた
めそれらを単一のビットストリームに多重化することを
特徴とする前記（１）に記載のシステム。 （４）前記ディジタルチャネル信号はＡＴＭパケットに
あることを特徴とする前記（３）に記載のシステム。 （５）ＯＣ−１信号が前記変調手段に適用されることを
特徴とする前記（３）に記載のシステム。 （６）ソネットＯＣ−ｎ信号を中央局におけるＯＣ−１
信号に復多重化（デマルチプレックス：demultiplex)す
るための中央局を含む前記（１）のシステムであって、
前記中央局はＯＣ−１信号を多重化して前記ＯＣ−１信
号を前記トランシーバに送信し、前記トランシーバは前
記ＯＣ−１信号を復多重化するための受信機を含み、前
記復多重化されたＯＣ−１信号が前記変調手段で変調さ
れることを特徴とするシステム。 （７）与えられた周波数帯域にわたって送信するため
の、短い範囲の、無線による点−多点間送信システムで
あって、異なる隣接しているサブ周波数帯域で信号を送
信する放送送信機の各々で前記与えられた周波数帯域に
わたって信号の送信を行う、複数の隣接するサブ周波数
帯域の放送送信機、１つの位置にある複数のサブ周波数
帯域アンテナであって、前記サブ周波数帯域のアンテナ
の各々は、前記サブ周波数帯域の信号を分離して放送す
るための、前記サブ周波数帯域の送信機の１つに結合さ
れており、それにより前記与えられた周波数帯域にわた
って信号を放送し、且つ前記与えられた周波数帯域にわ
たって前記信号を受信するための複数の受信局とを有す
ることを特徴とするシステム。 （８）前記サブ周波数帯域アンテナの各々に対して分離
した増幅器があることを特徴とする前記（７）に記載の
システム。 （９）各サブ周波数帯域アンテナはリニアアレイである
ことを特徴とする前記（７）に記載のシステム。 （１０）各リニアアレイは垂直リニアアレイであること
を特徴とする前記（９）に記載のシステム。 （１１）前記リニアアレイの各放射素子間に移相器があ
ることを特徴とする前記（１０）に記載のシステム。 （１２）各サブ周波数送信機は変調器と増幅器を含むこ
とを特徴とする前記（７）に記載のシステム。 （１３）各変調器はＱＰＳＫ変調器であることを特徴と
する前記（１２）に記載のシステム。 （１４）各サブ周波数送信機は時分割多重装置を含むこ
とを特徴とする前記（７）に記載のシステム。 （１５）前記時分割多重装置は多重圧縮されたディジタ
ルチャネルを受信し、それらを前記変調器への適用のた
め単一のビットストリームに多重化することを特徴とす
る前記（７）に記載のシステム。 （１６）前記ディジタルチャネルはＡＴＭパケットを送
信することを特徴とする前記（１５）に記載のシステ
ム。 （１７）各リニアアレイに対して偏波器を有することを
特徴とする前記（７）に記載のシステム。 （１８）前記システムは、電話通信であり、前記サブ周
波数の送信器は電話通信で変調されていることを特徴と
する前記（７）に記載のシステム。 （１９）前記システムは、ビデオシステムであり、前記
サブ周波数の送信器はビデオ情報で変調されていること
を特徴とする前記（７）に記載のシステム。 （２０）前記送信機はデータ信号で変調されていること
を特徴とする前記（７）に記載のシステム。 （２１）SONET ＯＣ−ｎ信号はＯＣ−１信号へ復多重化
され、前記ＯＣ−１信号は中央局で多重化されてノード
受信機を含むノードへ送られ、そこで前記ＯＣ−１信号
は復多重化され、前記サブ周波数送信機へ加えられるこ
とを特徴とする前記（７）に記載のシステム。 （２２）ミリ波周波数帯における、改良された、広帯域
無線の一点−多点間分配サービスを行う手段を提供する
ことが強く要望されている。低電力で、短い距離の一点
−多点間通信を行うシステムが与えられたノードに位置
するノード送信機によって提供され、前記送信機に接続
された複数の単一指向性送信アンテナ（３１−３４）が
ノードからノードの周りの異なる方向に放射するために
配置される。この単一指向性アンテナは、送信信号の偏
波がノードの周りで変わるような偏波形式である。ノー
ドの周りの複数の加入者局（４１）は単一指向性アンテ
ナの選択された一つからの信号を受信するために偏極さ
れた受信アンテナを有している。更に、このシステム
は、二方向通信のためのノード送信機位置に加入者信号
を送信および放射する能力を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態によるシステムを示
す。
【図２】図１におけるノード放送システムを示す。
【図３】本発明の一つの実施の形態によるリニアアレイ
の組み立て図を示す。
【図４】図３のパッチアンテナアレイの層を示す。
【図５】図４のパッチアンテナの複合図を示す。
【図６】本発明の一つの実施の形態によるパネルアンテ
ナを示す。
【図７】図６におけるアンテナに直交する偏波を送信お
よび受信するための第２のパネルアンテナを示す。
【図８】偏波器を示す。
【図９】本発明の一つの実施の形態による時間多重化シ
ステムを示す。
【図１０】リニアアレイの全素子に共通の増幅器を示
す。
【図１１】アレイ素子を給電する増幅器のツリー形状を
示す。
【図１２】各素子に対する分離アンテナを示す。
【図１３】多重化ＤＣ−１信号を示す。
【図１４】コード分割多重化を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】通信システムにおいて、 複数の第１のアンテナであって、その各々は通信信号の
    帯域をノード内の所定のサブセクターへ放射するのに適
    しており、前記第１のアンテナは、前記ノード領域の隣
    接するサブセクターのサブセクターへ放射された信号周
    波数の偏波型式が異なるようにされ、 前記複数の第１のアンテナの各々に対して前記帯域内の
    搬送周波数のセットを発生するためのトランシーバ手段
    と、 時分割多重を前記ノード領域のセクターへ送信するため
    に、時分割多重信号で前記搬送周波数を変調するための
    時分割多重装置を含む手段と、 複数のサブスクライバー局であって、その各々は前記第
    １のアンテナの関連した１つから通信信号を受信するた
    めに偏極された第２のアンテナを有していることを特徴
    とするシステム。
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