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【発明の名称】 分離した伝送および受信周波数上で部分的伝送時間間隔を用いたポイントツーポイント・リンク
【発明者】 【氏名】ダン チャラシュ

【要約】 【課題】双方向性のポイントツーポイント(PTP)通信リンク上の多重化データのための改良された方法およびシステムを提供すること。

【構成】本発明の通信システムは、指向性アンテナを有し、第1の時間間隔中に、ポイントツーポイント通信リンク上で、指向性アンテナを介して、第1の周波数帯域における第1の信号を、遠隔通信システムに送信する送信器を有し、さらに、第1の時間間隔と重ならない第2の時間間隔中のみに、ポイントツーポイント通信リンク上で、指向性アンテナを介して、第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域における第2の信号を、遠隔通信システムから受信する受信器を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
指向性アンテナと、
第1の時間間隔中に、ポイントツーポイント通信リンク上で、前記指向性アンテナを介して、第1の周波数帯域における第1の信号を、遠隔通信システムに送信する送信器と、
前記第1の時間間隔と重ならない第2の時間間隔中のみに、前記ポイントツーポイント通信リンク上で、前記指向性アンテナを介して、前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域における第2の信号を、前記遠隔通信システムから受信する受信器と、を備えている通信システム。
【請求項2】
前記第1の時間間隔中に、前記送信器を前記指向性アンテナに接続し、且つ、前記第2の時間間隔中に、前記受信器を前記指向性アンテナに接続することが操作可能なスイッチを備えている請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記第1および第2の周波数帯域が、規制当局によって、周波数分割2重(FDD)通信システムによる使用が認可されている帯域を有している請求項1に記載のシステム。
【請求項4】
前記第1および第2の時間間隔が、互いに交互配置されて、繰り返すフレームの列を形成する請求項1に記載のシステム。
【請求項5】
前記第1の信号が、部分的なデューティーサイクルで送信されており、
前記第1の時間間隔のみの間に、前記第1の信号の送信を補償するために、前記送信器が、前記第1の信号が完全なデューティーサイクルで送信されるビットレートに対して、前記第1の信号の瞬間的なビットレートを増加する請求項1に記載のシステム。
【請求項6】
前記送信器が、
前記遠隔通信システムに送信するためのデータを受け取り、且つ、
完全なデューティーサイクルでの前記第1の信号の送信に用いられるシンボルあたりのビットの数よりも大きいシンボルあたりのビットの数を備える変調されたシンボルの列に、前記データをマッピングすることにより、前記第1の信号の前記瞬間的なビットレートを増加する請求項5に記載のシステム。
【請求項7】
前記送信器が、完全なデューティーサイクルでの前記データの符合化に対して用いられるものよりも大きい符合化利得を備えた前方誤り訂正(FEC)符号を用いて、前記データを符合化する請求項6に記載のシステム。
【請求項8】
前記送信器が、前記FEC符号の符合化レート、および、変調されるシンボルが選択されるシンボル群の少なくとも1つを変更することにより、前記第1の信号の前記瞬間的なビットレートを、時間と共に変化させる請求項7に記載のシステム。
【請求項9】
前記送信器が、前記第1の信号のピーク対平均比(PAR)を低減する請求項1に記載のシステム。
【請求項10】
前記第1の信号への前記送信器からの非線形な歪みを低減するために、前記送信器が、前記第1の信号の歪み補償をする請求項1に記載のシステム。
【請求項11】
前記第2の信号が、前方誤り訂正(FEC)符号を用いて前記遠隔通信システムにより符合化されたデータを有しており、
前記受信器が、前記データを再現するために、前記FEC符号を復号化する請求項1に記載のシステム。
【請求項12】
前記受信器が、前記第2の信号を受信するために、前記第2の時間間隔それぞれの始めに、適応性受信ループを同期する請求項1に記載のシステム。
【請求項13】
前記第2の信号は、パイロット信号を有しており、前記受信器が、前記パイロット信号に基づいて、前記第2の信号の搬送波の位相を再生する請求項1に記載のシステム。
【請求項14】
第1の時間間隔中に、ポイントツーポイント通信リンク上で、第1の通信システムから第2の通信システムへ、第1の周波数帯域における第1の信号を転送することと、
いかなる前記第1の時間間隔とも重ならないように選択された第2の時間間隔中のみに、前記ポイントツーポイント通信リンク上で、前記第2の通信システムから前記第1の通信システムへ、前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域における第2の信号を転送することと、
を備えている通信のための方法。
【請求項15】
前記第1および第2の信号を転送することが、前記ポイントツーポイント通信リンク上で、指向性アンテナを介して、前記信号を送信することを含んでいる請求項14に記載の方法。
【請求項16】
前記第1および第2の周波数帯域が、規制当局によって、周波数分割2重(FDD)通信システムによる使用が認可されている帯域を含んでいる請求項14に記載の方法。
【請求項17】
前記第1および第2の信号を転送することが、前記第1および第2の時間間隔を互いに交互配置して、繰り返すフレームの列を形成することを含んでいる請求項14に記載の方法。
【請求項18】
前記第1の信号が、部分的なデューティーサイクルで送信されており、
前記第1の信号を転送することが、前記第1の時間間隔のみの間に、前記第1の信号の送信を補償するために、前記第1の信号が完全なデューティーサイクルで送信されるビットレートに対して、前記第1の信号の瞬間的なビットレートを増加することを含んでいる請求項14に記載の方法。
【請求項19】
前記瞬間的なビットレートを増加することが、完全なデューティーサイクルでの前記第1の信号の送信に用いられるシンボルあたりのビットの数よりも大きいシンボルあたりのビットの数を備える変調されたシンボルの列に、入力データをマッピングすることを含んでいる請求項18に記載の方法。
【請求項20】
完全なデューティーサイクルでの前記入力データの符合化に対して用いられるものよりも大きい符合化利得を備えた前方誤り訂正(FEC)符号を用いて、前記入力データを符合化することを含んでいる請求項19に記載の方法。
【請求項21】
前記第1の信号を転送することが、前記FEC符号の符合化レート、および、変調されるシンボルが選択されるシンボル群の少なくとも1つを変更することにより、前記第1の信号の前記瞬間的なビットレートを時間と共に変化させることを含んでいる請求項20に記載の方法。
【請求項22】
前記第1の信号を転送することが、該第1の信号のピーク対平均比(PAR)を低減することを含んでいる請求項14に記載の方法。
【請求項23】
前記第1の信号への前記第1の通信システムの送信器からの非線形な歪みを低減するために、前記第1の信号を転送することが、前記第1の信号の歪み補償をすることを含んでいる請求項14に記載の方法。
【請求項24】
前記第1の信号を転送することが、該第1の信号を受信するために、前記第1の時間間隔それぞれの始めに、前記第2の通信システムにおける適応性受信ループを同期することを含んでいる請求項14に記載の方法。
【請求項25】
前記第1の信号がパイロット信号を有しており、前記適応性受信ループを同期することが、前記パイロット信号に基づいて、前記第1の信号の搬送波の位相を再生することを含んでいる請求項24に記載の方法。
【請求項26】
第1の指向性アンテナと、
第1の時間間隔中に、前記第1の指向性アンテナを介して、第1の周波数帯域における第1の信号を送信する第1の送信器と、
前記第1の時間間隔と重ならない第2の時間間隔中のみに、前記第1の指向性アンテナを介して、前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域における第2の信号を受信する第1の受信器と、
を備えた第1の通信システムと、
第2の指向性アンテナと、
前記第2の時間間隔中に、前記第2の指向性アンテナを介して、前記第2の周波数帯域において、前記第2の信号を前記第1の通信システムに送信する第2の送信器と、
前記第1の時間間隔中に、前記第2の指向性アンテナを介して、前記第1の周波数帯域において、前記第1の通信システムから前記第1の信号を受信する第2の受信器と、
を備えた第2の通信システムと、
を具備する通信リンク。
【請求項27】
前記第1の信号が、第1の変調スキームを用いて変調され、前記第2の信号が、前記第1の変調スキームとは異なる第2の変調スキームを用いて変調される請求項26に記載のリンク。
【請求項28】
前記第1の信号が、第1の前方誤り訂正(FEC)符号を用いて符合化され、前記第2の信号が、前記第1のFEC符号とは異なる第2のFEC符号を用いて符合化される請求項26に記載のリンク。
【請求項29】
前記第1の時間間隔が、第1の継続時間を有し、前記第2の時間間隔が、上記第1の継続時間とは異なる第2の継続時間を有する請求項26に記載のリンク。
【請求項30】
前記第1および第2の送信器それぞれが、前記第1および第2の時間間隔の第1および第2の継続時間を、時間と共に変化させる請求項26に記載のリンク。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に通信システムに関し、特に、無線ポイントツーポイント通信リンクにおける多重化データのための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
無線ポイントツーポイント(PTP)通信リンクは、セルラーバックホール(cellular backhaul)、固定した無線ネットワーク接続、遠隔データネットワーク接続および多くのその他のような様々な用途において、通信システム間でデータを交換するために用いられている。既知の双方向性のPTPリンクの大部分は、2つの分離した周波数上で継続的に伝送する。それぞれのリンクの方向に対して一つの周波数があり、スペクトルの効率的な使用を可能とする。例えば、エリクソン社(ストックホルム、スウェーデン)は、ミニリンク(MINI−LINK)(登録商標)と呼ばれるマイクロ波PTPリンクの製品群を製造する。これらの製品群に関する詳細は、非特許文献1および2で入手できる。
【0003】
いくつかのより新しいPTPリンクは、時分割二重化(TDD)スキームを用いて、スペクトルを効率的に用いる。このスキームは、双方向データを一つの無線周波数上で多重送信する。例えば、株式会社日立国際電気(東京、日本)は、日立サインリンク(登録商標)25Gと呼ばれるTDDマイクロ波リンクを製造する。この製品に関する詳細は、非特許文献3で入手できる。
【0004】
【非特許文献1】エリクソンAB社(ERICSSON AB)、”ミニリンクHC(MINI-LINK HC)”、[online]、ATIオーストラリア社(ATI AUSTRARIA)のホームページ、[平成19年7月13日検索]、インターネット<URL : http://www.atiaust.com.au/pdfs/ERICSSON/ATI%20Australia%20Ericsson%20MINI-LINK%20HC%20Licensed%20SDH.pdf>
【非特許文献2】エリクソンAB社(ERICSSON AB)、”ミニリンクTN,ETSI(MINI-LINK TN,ETSI)”、[online]、ATIオーストラリア社(ATI AUSTRARIA)のホームページ、[平成19年7月13日検索]、インターネット<URL http://www.atiaust.com.au/pdfs/ERICSSON/ATI%20Australia%20Ericsson%20Mini-Link%20TN%20Licensed%20PDH.pdf>
【非特許文献3】株式会社日立国際電気、”ワイヤレスブロードバンドリンク SINELINK25G”、[online]、株式会社日立国際電気のホームページ、[平成19年7月10日検索]、インターネット<URL : http://www.h-kokusai.com/products/wireless/broadband/sinelink25g.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の実施形態は、双方向性のポイントツーポイント(PTP)通信リンク上の多重化データのための改良された方法およびシステムを備えている。上記通信リンクは、通常、指向性アンテナを用いて、2つの通信システムを接続する。基本的に、2つのリンク方向は、時分割に多重化されており、2つの異なる周波数上で伝送される。言い換えると、各通信システムは、いつでも送信または受信をするが、同時に送信および受信することはない。各通信システムでは、送信および受信には、異なる周波数を用いる。結果として、少なくとも1つの周波数帯域が常に未利用であるので、リンクは、スペクトル的に効率性に劣る。しかしながら、所定の通信システムは、同時に送信および受信をしないので、システムの送信器および受信器は、アンテナにダイプレクサ(diplexer)の必要なしに接続され得る。ダイプレクサを除去することは、システムのコスト、寸法および複雑さを低減し、またより優れた操作上の柔軟性を提供する。
【0006】
各通信システムは、異なる周波数上で送信および受信をするので、通信リンクは、認可された周波数帯域で操作され得る。この周波数帯域は周波数分割2重(FDD)システム専用である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
したがって、本発明の一実施形態によれば、指向性アンテナと、第1の時間間隔中に、ポイントツーポイント通信リンク上で、上記指向性アンテナを介して、第1の周波数帯域における第1の信号を、遠隔通信システムに送信する送信器と、上記第1の時間間隔と重ならない第2の時間間隔中のみに、上記ポイントツーポイント通信リンク上で、上記指向性アンテナを介して、上記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域における第2の信号を、上記遠隔通信システムから受信する受信器と、を備えている通信システムが提供される。
【0008】
ある実施形態では、上記システムは、上記第1の時間間隔中に、上記送信器を上記指向性アンテナに接続し、且つ、上記第2の時間間隔中に、上記受信器を上記指向性アンテナに接続することが操作可能なスイッチを備えている。
【0009】
いくつかの実施形態では、上記第1および第2の周波数帯域が、規制当局によって、周波数分割2重(FDD)通信システムによる使用が認可されている帯域を有している。
【0010】
他の実施形態では、上記第1および第2の時間間隔が、互いに交互配置されて、繰り返すフレームの列を形成する。
【0011】
また、他の実施形態では、上記第1の信号が、部分的なデューティーサイクルで送信されており、上記第1の時間間隔のみの間に、上記第1の信号の送信を補償するために、上記送信器が、上記第1の信号が完全なデューティーサイクルで送信されるビットレートに対して、上記第1の信号の瞬間的なビットレートを増加する。
【0012】
さらに、他の実施形態では、上記送信器が、上記遠隔通信システムに送信するためのデータを受け取り、且つ、完全なデューティーサイクルでの上記第1の信号の送信に用いられるシンボルあたりのビットの数よりも大きいシンボルあたりのビットの数を備える変調されたシンボルの列に、上記データをマッピングすることにより、上記第1の信号の上記瞬間的なビットレートを増加する。
【0013】
いくつかの実施形態では、上記送信器が、完全なデューティーサイクルでの上記データの符合化に対して用いられるものよりも大きい符合化利得を備えた前方誤り訂正(FEC)符号を用いて、上記データを符合化する。
【0014】
上記送信器は、ときどき、上記FEC符号の符合化レート、および、変調されるシンボルが選択されるシンボル群の少なくとも1つを変更することにより、上記第1の信号の上記瞬間的なビットレートを、時間と共に変化させる。
【0015】
ある実施形態では、上記送信器が、上記第1の信号のピーク対平均比(PAR)を低減する。追加的にまたは代わりに、上記第1の信号への上記送信器からの非線形な歪みを低減するために、上記送信器が、上記第1の信号の歪み補償をする。
【0016】
他の実施形態では、上記第2の信号が、前方誤り訂正(FEC)符号を用いて上記遠隔通信システムにより符合化されたデータを有しており、上記受信器が、上記データを再現するために、上記FEC符号を復号化する。
【0017】
また他の実施形態では、上記受信器が、上記第2の信号を受信するために、上記第2の時間間隔それぞれの始めに、適応性受信ループを同期する。ある実施形態では、上記第2の信号は、パイロット信号を有しており、上記受信器が、上記パイロット信号に基づいて、上記第2の信号の搬送波の位相を再生する。
【0018】
また、本発明の一実施形態によれば、第1の時間間隔中に、ポイントツーポイント通信リンク上で、第1の通信システムから第2の通信システムへ、第1の周波数帯域における第1の信号を転送することと、いかなる上記第1の時間間隔とも重ならないように選択された第2の時間間隔中のみに、上記ポイントツーポイント通信リンク上で、上記第2の通信システムから上記第1の通信システムへ、上記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域における第2の信号を転送することと、を備えている通信のための方法が提供される。
【0019】
さらに、本発明の一実施形態によれば、第1の指向性アンテナと、第1の時間間隔中に、上記第1の指向性アンテナを介して、第1の周波数帯域における第1の信号を送信する第1の送信器と、上記第1の時間間隔と重ならない第2の時間間隔中のみに、上記第1の指向性アンテナを介して、上記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域における第2の信号を受信する第1の受信器と、を備えた第1の通信システムと、第2の指向性アンテナと、上記第2の時間間隔中に、上記第2の指向性アンテナを介して、上記第2の周波数帯域において、上記第2の信号を上記第1の通信システムに送信する第2の送信器と、上記第1の時間間隔中に、上記第2の指向性アンテナを介して、上記第1の周波数帯域において、上記第1の通信システムから上記第1の信号を受信する第2の受信器と、を備えた第2の通信システムと、を具備する通信リンクが提供される。
【0020】
いくつかの実施形態では、上記第1の信号が、第1の変調スキームを用いて変調され、上記第2の信号が、上記第1の変調スキームとは異なる第2の変調スキームを用いて変調される。追加的にまたは代わりに、上記第1の信号が、第1の前方誤り訂正(FEC)符号を用いて符合化され、上記第2の信号が、上記第1のFEC符号とは異なる第2のFEC符号を用いて符合化される。さらに、追加的にまたは代わりに、上記第1の時間間隔が、第1の継続時間を有し、上記第2の時間間隔が、上記第1の継続時間とは異なる第2の継続時間を有する。いくつかの実施形態では、上記第1および第2の送信器それぞれが、上記第1および第2の時間間隔の第1および第2の継続時間を、時間と共に変化させる。
【0021】
本発明は、図面と一緒に、その実施形態である下記の詳細な説明から、より十分に理解されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
概説
上述したように、ここで述べる方法およびシステムは、各通信システムがいかなる時も送信または受信のいずれかを行うが、同時には行わないような、双方向のPTP通信リンク上の多重双方向データの通信方式を利用する。各システムでは、送信および受信は異なる周波数を用いる。後述する通信リンクは、通常、認可された周波数分割2重(FDD)スペクトルに割り当てられる。
【0023】
各通信システムがそれぞれの送信および受信周波数上で連続的に送信および受信をするという、一部の既知のFDDリンクとは違って、ここで述べる通信システムは、送信と受信との間で交互に代わる部分的なデューティーサイクル(duty-cycle)での伝送に制約される。常に少なくとも一つの周波数帯域が利用されていないので、各リンク方向に利用できる伝送時間が減少して、リンクのスペクトル効率および容量を低減する。一方、同時の送信および受信を許可しない制約は、システムの送信器および受信器を、ダイプレクサを用いずにアンテナに接続することを可能にする。ダイプレクサを除去することは、システムのコスト、寸法および複雑さを低減し、またより優れた操作上の柔軟性を提供する。
【0024】
低減したリンクの容量は、特定の用途によっては、他の手段を用いて回復される。例えば、ここで述べるリンクが、認可されたFDD帯域で操作される場合、制約された帯域幅の割り当てのせいで、低減したデューティーサイクルを補償するために、リンクのシンボルレートを増加することはできないだろう。したがって、ある実施形態では、後述するリンクが、より高いスペクトル効率を有する変調スキームを用いて、容量を回復する。
【0025】
しかしながら、高いスペクトル効率の変調スキームは、しばしば小さなユークリッド距離により特徴づけられるので、誤り性能、および/または、リンクの通信範囲を低下する。この低下を補償するために、本発明のいくつかの実施形態は、高性能前方誤り訂正(Forward Error Correction:FEC)、ピーク対平均比(Peak To Average Ratio:PAR)低減、および、伝送信号の歪み補償(Predistortion)、および/または、改良されたデジタル搬送波再生というような、付加的手段を用いる。
【0026】
システムの説明
図1は、本発明の一実施形態によるポイントツーポイント(PTP)通信リンク20の模式的な説明図である。リンク20は、24Aおよび24Bと印された2つの通信システム24を備えており、互いに、無線チャンネル上でデータを交換する。システム24Aおよび24Bそれぞれは、お互いに向って向いている指向性アンテナ28Aおよび28Bを備えている。各アンテナは、パラボラアンテナ、ホーンアンテナ、平面アンテナ、または、従来技術で知られているタイプの適切な指向性アンテナから成る。
【0027】
リンク20は、双方向リンクを備えており、データが、システム24Aからシステム24Bへと、その反対の方向へとの両方に転送される。リンクの2つの方向は、対称的、すなわち同じデータレートで転送されること、であってもよいし、または、非対称的、すなわち異なるデータレートで転送されること、であってもよい。
【0028】
TDDまたはFDDのいずれかを用いる一部の既知の方法およびシステムとは違って、リンク20の2つの方向は、時分割多重化されており、2つの異なる無線周波数上で伝送される。言い換えると、各通信システムは、いかなる時も送信または受信のいずれかを行うが、同時に送信および受信を行うことはない。各通信システムでは、送信および受信は異なる周波数を用いる。結果として、リンクのスペクトル効率が低減する。スペクトル効率の低減は、後述する手段を用いて補償される。
【0029】
所定の通信システムは、同時に送信および受信をしないので、このシステムは、送信器および受信器をアンテナに接続するために、ダイプレクサを用いる必要がない。ダイプレクサを除去することは、システムのコスト、寸法および複雑さを低減する。さらに、ダイプレクサを除去することは、送信および受信周波数を選択および変更する際に、より優れた操作上の柔軟性を提供する。ある場合には、ダイプレクサを除去することは、送信された信号および受信された信号両方の挿入損失を低減する。
【0030】
各通信システムは、異なる周波数上で送信および受信するので、リンク20は、FDDリンクに割り当てられている認可された周波数帯域で操作され得る。これらの周波数帯域の一部は、FDD PTPリンク専用である。例えば、FDD PTPスペクトルは、13、15、18、23および38GHz帯域に割り当てられている。FDD PTPチャンネルは、通常、送信および受信周波数の二つ一組で割り当てられる。これらの帯域で操作されるリンクは、例えば、セルラーバックホールおよび遠隔データネットワーク接続のためのリンクから成る。
【0031】
規制の観点から、リンク20は、TDDリンクでもFDDリンクでも適格である。したがって、リンクは、任意の適切な認可された周波数帯域において割り当てられ得る。あるいは、リンク20は、認可されていないスペクトルもまた用いてもよい。
【0032】
図2は、本発明の一実施形態によるリンク20において用いられる時間および周波数領域の多重化のための方法を模式的に説明するダイアグラムである。リンク20の2つの方向は、それぞれF1およびF2と印された2つの周波数を用いる。システム24Aからシステム24Bへのデータは、周波数F1上で伝送され、システム24Bからシステム24Aへのデータは、周波数F2上で伝送される。F1およびF2の値、および、それらの間の間隔は、任意の値に設定され得る。
【0033】
システム24Aおよびシステム24Bは、繰り返されるフレーム構造に従って、送信および受信の間で交代する。時間領域は、フレーム32の列に分割される。このフレーム32は、スロットと称される時間間隔に細分される。フレーム32は、第1のスロット36および第2のスロット40それぞれに分割される。第1のスロット36の間に、システム24Aがデータを送信し、システム24Bが周波数F1上で送信されたデータを受信する。第2のスロット40の間に、システム24Bがデータを送信し、システム24Aが周波数F2上で送信されたデータを受信する。(普通、フレーム32は、追加的に、システム24Aとシステム24Bとの間の伝播遅延から成るガードタイム間隔を備える。このガードタイム間隔は、分かり易くするために、図から省略された。)
【0034】
フレーム32の長さは、他のフレームの長さもまた用いることができるが、通常、100マイクロ秒から3ミリ秒の範囲にある。第1および第2の時間スロットは、同じ長さにしてもよいし、または、異なる長さにしてもよい。図2に例示するフレーム形態は、単に、概念的な明瞭性を目的に示されている。代わりの実施形態では、各システムが異なる周波数上で送信および受信し且つ同時に送信および受信しない、任意の他の2重化方法が用いられ得る。例えば、第1および第2の時間スロットの長さは、例えばリンクの特定の方向に転送されるデータの量に依存して、可変または適応可能であってもよい。
【0035】
図2によって明示されているように、リンク20の時間資源(resource)は、2つのリンク方向の間で分割されている。リンクの各方向は、フレームの一部のみを用いて、断続的に伝送される。所定のチャンネル帯域幅に対して、部分的なデューティーサイクル伝送は、各方向におけるフレームあたりに転送されるシンボルの数を低減する。ある実施形態では、リンク20は、部分的なデューティーサイクルを補償するために、瞬間的な伝送ビットレートを増加する。例えば、リンク20は、利用可能なシンボルの数を用いて、フレームあたりのより高いビット数を転送するために、高いスペクトル効率を有する変調スキームを用いてもよい。リンクのシンボルレートはこれらのチャンネルの最大帯域幅が制限されているために増加できないので、高いスペクトル効率の変調スキームを用いることは、リンク20が認可されたFDDチャンネルを用いる時に、特に好適である。
【0036】
しかしながら、高いスペクトル効率の変調スキームは、しばしば、比較的小さなユークリッド距離により特徴づけられ、リンクのノイズおよび歪み耐性を低下させる。結果として、そのような変調スキームを用いた場合、達成可能な誤り性能、および/または、リンクの通信範囲が、通常低下する。ある実施形態では、システム24は、変調スキームの低減した性能を補償するために、リンク性能を向上するための一つまたはそれ以上のメカニズムを備える。そのような性能向上メカニズムは、例えば、高性能前方誤り訂正(Forward Error Correction:FEC)、伝送信号のピーク対平均比(Peak To Average Ratio:PAR)低減、改良されたデジタル搬送波再生、および、伝送信号の歪み補償(Predistortion)を備える。
【0037】
図3は、本発明の一実施形態による通信システム24を模式的に説明するブロックダイアグラムである。送信のためのデータがフレーマー50により受け取られ、フレーマー50は、入力データを一時的に格納して、適当な時間スロット(36または40)上の伝送に対して適切なサイズのデータのブロックにフォーマットする。各データのブロックは、FECエンコーダ52により、FEC符号を用いて符合化される。ある実施形態では、エンコーダ52により用いられる符合は、低密度パリティ検査(Low Density Parity Check:LDPC)符号またはターボ符号(turbo code)のような、反復符号(すなわち、反復復号処理により復号化される符号)を含む。反復符号の誤りレート性能は、しばしば、チャンネル容量に近づく。あるいは、エンコーダ52により用いられる符合は、既知の従来技術の任意の適切な前方誤り訂正符号であってもよい。
【0038】
符合化されたデータは、変調器54により変調される。変調器54は、データのビットに応じて、送信されるシンボルの列を生成する。変調器54は、データビットを、所定のシンボルの一群から選択されたシンボルにマップ(map)する。上述したように、変調器は、高いスペクトル効率の変調スキームを用いる。高いスペクトル効率は、通常、多値データビットを各送信シンボルの上にマッピングすることにより達成される。例えば、変調器54は、4位相偏移(QPSK)変調(シンボルあたり2ビット)、16シンボル4振幅変調(16−QAM、シンボルあたり4ビット)、64−QAM(シンボルあたり6ビット)、または、任意の他の適切な変調スキームを用いてよい。ある実施形態では、変調器54は、直交周波数分割多重(OFDM)または他の多値搬送波変調を用いることができる。
【0039】
多くの実際の事例において、変調器54により生成されて送信されるシンボルの列は、時間と共に著しく変化する瞬間電力を有する。これらの瞬間電力の変化は、ピーク対平均比(PAR)という言葉で表わされうる。このPARは、また、波高因子としても知られており、変調器出力信号における最大瞬間電力と平均電力との間の比として定められる。高いPAR値は、大きな瞬間信号電力の期間中に、種々な送信器および/または受信器の回路において非線形な歪みを引き起こすことによって、通常、リンク性能を低下させる。特に、高いPAR値は、送信器における電力増幅器の操作基点を制限するので、その出力および効率を低減する。
【0040】
ある実施形態では、システム24は、PAR低減モジュール56を備えている。PAR低減モジュール56は、変調器54により生成された信号のPARを低減する。PARを低減するための多くの方法および様々な装置が、従来技術で知られており、この目的に対して、任意の方法または装置が使用できる。
【0041】
ある実施形態では、システム24は、歪み補償(PD)モジュール58を備えている。歪み補償モジュール58は、送信器、特に送信増幅器、の非線形の影響を補償するために、送信前に信号の歪み補償をする。歪み補償は、デジタルおよび/またはアナログ回路を用いて適用される。送信信号の歪み補償は、送信器の線形性を向上させて、送信器がより高い出力およびより優れた効率を提供することを可能にする。歪み補償は、PAR低減と組み合わせて行ってもよいし、別に行ってもよい。
【0042】
従来技術で知られている様々な歪み補償の方法および装置が、PDモジュール58の実装に用いることができる。例えば、カラム(Karam)およびサリ(Sari)は、64−QAMおよび256−QAMのデジタルマイクロ波無線システムに適用される3つのタイプの歪み補償スキームを、下記文献1において述べている。下記文献1は、参照して本明細書に組み込まれる。カラムおよびサリによる、デジタルマイクロ波無線システムにおける高出力増幅器(HPA)の非線形性を補償するためのメモリを備えた歪み補償技術を記載した他の下記文献2も、参照して本明細書に組み込まれる。ある歪み補償の方法は、多項式関数を送信信号に適用する。多項式の係数(例えば、線形、3次、5次のオーダ)は、歪み補償特性を定める。
【0043】
文献1:「非線形送信増幅器を備えたデジタル無線システムにおける歪み補償、等化、およびISIキャンセレーション技術の解析」、IEEE transactions on Communications(37:12), December, 1989, pages 1245-1253
文献2:「QAM無線システムのためのメモリを備えたデータ歪み補償技術」、IEEE transactions on Communications(39:2), February, 2001, pages 336-344
【0044】
歪み補償された信号は、デジタルツーアナログ・コンバータ(図示せず)を用いて、アナログ信号に変換され、次に、アップコンバータ60によって、適切な送信周波数にアップコンバートされ、電力増幅器(PA)62によって増幅される。増幅された信号は、次に、送信/受信(T/R)スイッチ64を介して、アンテナ28に供給されて、無線チャンネル上で送信される。上述したように、システム24は、送信および受信の間で交互に代わる。送信中に、T/Rスイッチ64は、PA62をアンテナ28に接続する。
【0045】
受信中に、T/Rスイッチは、アンテナ28をダウンコンバータ66に接続する。ダウンコンバータ66は、受信した無線信号を適切なベースバンドまたは中間周波数(IF)にダウンコンバートする。ダウンコンバートされた信号は、受信器フロントエンド(FE)67によって処理される。FEは、アナログツーデジタル・コンバータを用いて、信号をサンプリングして、同期、等化、搬送波再生、利得(ゲイン)コントロールおよび調和したフィルタリングのような働きを実行する。FE67は、デジタル表示の受信シンボルのストリームを生成する。復調器68は、受け取ったシンボルを復調し、符合化したデータビットのストリームを生成する。FECデコーダ70は、FEC符号化データを復号する。
【0046】
図3の要素50−62を含む本実施形態において、信号の送信に関わるシステム24の要素は、ここではまとめて送信器と呼ばれる。同様に、図3の要素66−72を含む本実施形態において、信号の受信に関わるシステム24の要素は、ここではまとめて受信器と呼ばれる。しかしながら、本発明の本質は、これら特定のタイプの送信器および受信器に制限されず、従来技術で知られる他のタイプの適切な送信器および受信器に同様に適用される。
【0047】
別の実施形態では、送信器および受信器は、T/Rスイッチを用いることなく、出力分割器(power divider)または同様の装置を用いて、アンテナに接続されてもよい。これらの構成の挿入損失は、T/Rスイッチを用いる構成に対して、一般的に高くなる。
【0048】
注目すべきは、システム24は、送信および受信の間で交互に変わるので、受信信号は、不連続な時間スロットの中に断続的に受信されるということである。したがって、受信器は、特にFE67は、そのようなバースト性の信号を受けとることができる必要がある。例えば、FE67における同期および搬送波再生ループのような適応性受信ループは、継続する受信時間スロットの間は同期(lock)されているか、または、新しい受信時間スロットの始めに迅速にその同期を再開できる必要がある。
【0049】
ある実施形態では、迅速な搬送波再生ループが、パイロット信号を用いて実装される。これらの実施形態では、送信器は、一つ若しくはそれ以上のパイロット信号またはシンボルを送信し、これらは、受信器によって、送信搬送波の位相(従って、周波数)の再生に用いられる。パイロット信号に基づく搬送波再生ループは、例えば、米国特許第6965633号明細書に記載されており、その開示内容は参照して本明細書に取り込まれる。また、パイロット信号に基づく搬送波再生ループは、ガンスマン(Gansman)およびその他、による下記文献3に記載されており、参照して本明細書に取り込まれる。あるいは、任意の他の適切な搬送波再生方法が用いられ得る。
【0050】
文献3:「パイロットーシンボルー支援変調のための最適および準最適フレーム同期」、IEEE transactions on communication (45:10), October, 1997, pages 1327-1337
【0051】
ある実施形態では、例えば、FEC符号がLDPC符号またはターボ符号を含んでいる場合、デコーダ70が、反復復号処理を用いる。反復FEC復号処理は、例えば、ウォルセン(Worthen)およびスターク(Stark)による下記文献4、リチャードソン(Richardson)およびウルバンケ(Urbanke)による下記文献5に記載されている。これらは参照して本明細書に組み込まれる。
【0052】
文献4:[ファクタグラフを用いた反復受信器の統一的設計]、IEEE Transactions on Information Theory, (47:2), February, 2001, pages 843-849
文献5:「反復符号化システムの解析入門」、Proceedings of the 1999 Institute for Mathematics and its Applications(IMA) Summer program: Codes, Systems and Graphical Models, Minneapolis, Minnesota, August 2-6, 1999
【0053】
デフレーマー72は、反復デコーダにより生成されたデータのブロックを連続したデータのストリームに変換して、このストリームを出力データとして提供する。タイミングおよびコントロール・モジュール74は、システム24の様々な要素を制御する。特に、モジュール74は、送信および受信の間で交互に変わるためのタイミング信号を提供する。ある実施形態では、モジュール74は、T/Rスイッチ64を制御し、システムの送信および受信周波数を設定し、および/または、アップコンバータ60およびダウンコンバータ66に、クロック、タイミングおよびその他の信号を提供する。
【0054】
図3のシステム形態は、一例としての形態であり、単に、概念的な明瞭性を目的に選ばれている。他の形態も、当技術分野の当業者には明らかである。例えば、図3において、送信信号がアナログに変換される前に、PAR低減および歪み補償がデジタル回路を用いて実装されている。代わりに、PAR低減および/または歪み補償は、また、デジタルツーアナログ変換後に、アナログ回路を用いて実装され得る。さらに、または、代わりに、システム24は、送信および受信に対して別のアンテナを用いてもよい。この場合には、T/Rスイッチ64は除かれる。ある実施形態では、システム24は、室内ユニット(Indoor Unit:IDU)と、アンテナ28に隣接する室外ユニット(Outdoor Unit:ODU)とに区分化される。
【0055】
一般に、個々のリンクの2つの方向は、同じ形態を有することを必要とはしない。例えば、2つのリンクの方向は、異なるFEC符号、異なる変調スキーム、および/または、異なるデータレートを用いてもよい。各方向は、その反対の方向とは無関係に、PARおよび/または歪み補償を用いてもよいし、用いなくてもよい。各方向において、用いられている変調スキームおよび/またはFEC符号は、例えば現在のチャンネル状態と合わせるために、時間と共に変化してもよい。
【0056】
図4は、本発明の一実施形態によるポイントツーポイント通信リンク20における多重化のための方法を模式的に説明するフローチャートである。方法は、設定ステップ80において、フレーム構造を定めることと、リンクの送信および受信周波数(F1およびF2)を設定することから始める。
【0057】
システム24Aおよび24Bは、データ入力ステップ84において、お互いへの送信のためのデータを受け取る。各システムは、符合化および変調ステップ88において、FECを用いてそのデータを符号化して、符合化したデータを変調する。各システムは、歪み補償ステップ92において、PAR低減および/または歪み補償を適用する。各システムは、アップコンバージョンおよび電力増幅を行って、無線信号を生成する。
【0058】
システム24Aおよび24Bは、送信ステップ96において、それらそれぞれの無線信号を、お互いに送信する。上述したように、システム24Aは、第1のスロット36の間に、周波数F1上でデータを送信し、システム24Bは、第2のスロット40の間に、周波数F2上でデータを送信する。各システムは、上記ステップ80において定められたフレーム構造に従って、適切な周波数での送信および受信の間で互いに代わる。
【0059】
システム24Aおよび24Bは、それぞれ、受信ステップ100において、無線信号を受信する。信号は、ダウンコンバートされて、サンプリングされる。システムは、復調および復号化ステップ104において、受信したシンボルの復調および複号化を行う。各システムは、出力ステップ108において、復号化したデータを出力する。
【0060】
当然ながら、上述した実施形態は、一例として引用されており、本発明は、上文で個々に示され説明されたものに制限されないものである。むしろ、本発明の範囲は、上文で説明された様々な特徴の組み合わせおよび副組み合わせの両方と、上文を読んだ当技術分野の当業者に想起され、先行技術に開示されていない、それらの変形例および改良例と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】図1は、本発明の一実施形態によるポイントツーポイント通信リンクの模式的な説明図である。
【図2】図2は、本発明の一実施形態による時間および周波数領域の多重化のための方法を模式的に説明するダイアグラムである。
【図3】図3は、本発明の一実施形態による通信システムを模式的に説明するブロックダイアグラムである。
【図4】図4は、本発明の一実施形態によるポイントツーポイント通信リンクにおける多重化のための方法を模式的に説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【0062】
20 リンク
24、24A、24B システム
28A、28B 指向性アンテナ
32 フレーム
36 第1のスロット
40 第2のスロット
【出願人】 【識別番号】507220800
【氏名又は名称】プロビジェント リミティド
【出願日】 平成19年7月23日(2007.7.23)
【代理人】 【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤

【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一

【識別番号】100102819
【弁理士】
【氏名又は名称】島田 哲郎

【識別番号】100135976
【弁理士】
【氏名又は名称】宮本 哲夫

【識別番号】100119987
【弁理士】
【氏名又は名称】伊坪 公一


【公開番号】 特開2008−29010(P2008−29010A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2007−190908(P2007−190908)