專利名稱：用于雙向無線電鏈路的終端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于雙向無線電鏈路的終端設(shè)備。
這種無線電鏈路主要用于在從幾公里到大約100公里的距離上沿著兩個相反方向傳送比特率從幾比特/秒到幾百兆比特/秒的兩個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號。用于傳送這些信號的使用頻帶是從大約1GHz到100GHz的范圍。并且舉例來說，這些數(shù)據(jù)信號支持復(fù)用的數(shù)字電話信道或是數(shù)字電視信號。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，每一個終端設(shè)備都包含了用于發(fā)射和接收的單一天線。該天線經(jīng)由具有第一通帶的帶通濾波器以及環(huán)行器而與發(fā)射機(jī)輸出端相連，并且經(jīng)由環(huán)行器以及另一個具有第二通帶的帶通濾波器而與接收機(jī)輸入端相連。發(fā)射機(jī)將第一數(shù)據(jù)信號從中頻轉(zhuǎn)置到與第一通帶相對應(yīng)的第一預(yù)定有用頻帶中的第一發(fā)射載頻。而天線則可以選擇具有第二載頻并且具有與第二通帶相對應(yīng)的第二有用頻帶的第二數(shù)據(jù)信號，然后，所述第二數(shù)據(jù)信號會在接收機(jī)中轉(zhuǎn)置到中頻。
為了防止在兩個數(shù)據(jù)信號之間產(chǎn)生干擾，載頻是各不相同的，更為特別的是，分別用于第一和第二數(shù)據(jù)信號的第一和第二頻帶是由保護(hù)頻帶并置和分離的。
雙向無線電鏈路通常是對稱的。兩個數(shù)據(jù)信號通常具有相同比特率，并且一個終端設(shè)備的發(fā)射機(jī)與另一個終端設(shè)備的接收機(jī)是配對的，反之亦然。
在法國專利申請2744308所公開的另一種雙向無線電鏈路中，在每一個終端設(shè)備中，數(shù)據(jù)信號分別是在交叉極化的情況下由兩個天線發(fā)射和接收的，其中這兩個天線處于由某個空頻帶分隔的分離頻帶中。在兩個設(shè)備中，根據(jù)兩個傳輸方向，導(dǎo)頻頻率將會充當(dāng)用于頻率變換的公共本地頻率。在下行鏈路方向，導(dǎo)頻是作為單純的頻率發(fā)射的，由此可以充當(dāng)上行鏈路方向上的頻帶的中心調(diào)制載頻。
在以上的所有現(xiàn)有技術(shù)中，由雙向無線電鏈路占用的頻譜至少與用于各個傳輸方向的兩個頻帶的總和是相等的。
為了減小在用于雙向無線電鏈路的終端設(shè)備中執(zhí)行發(fā)射和接收操作的全局有用頻率帶寬，美國專利5,691,978提出了用于同時執(zhí)行雙向無線電鏈路發(fā)射和接收操作的終端設(shè)備；其中每一個設(shè)備都具有第一發(fā)射機(jī)和第一接收機(jī)。第一發(fā)射機(jī)在第一載頻上發(fā)射第一數(shù)據(jù)信號，其中所述第一載頻與第一接收機(jī)用以接收第二數(shù)據(jù)信號的載頻相等。終端設(shè)備則包括單一的發(fā)射-接收天線，或是一個發(fā)射天線和一個接收天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在不使用先驗的四個頻帶的情況下發(fā)射四個數(shù)據(jù)信號的雙向無線電鏈路的終端設(shè)備，以及減少有用頻帶并降低終端設(shè)備的成本。
相應(yīng)地，在這里提出了一種用于同時執(zhí)行發(fā)射和接收操作的雙向無線電鏈路的終端設(shè)備，其中該設(shè)備具有用于在第一有用頻帶上發(fā)射第一數(shù)據(jù)信號的第一發(fā)射機(jī)，并且所述第一有用頻帶與第一接收機(jī)用以接收第二數(shù)據(jù)信號的頻帶相等，其特征在于，所述終端設(shè)備包括第二接收機(jī)經(jīng)由第一天線、第一環(huán)行器以及以第二有用頻帶作為通帶的濾波器來接收第二有用頻帶中的第三數(shù)據(jù)信號，所述第一發(fā)射機(jī)則經(jīng)由以第一有用頻帶作為通帶的濾波器、第一環(huán)行器以及第一天線而發(fā)射第一有用頻帶中的所述第一數(shù)據(jù)信號，以及第二發(fā)射機(jī)經(jīng)由以第二有用頻帶作為通帶的濾波器、第二環(huán)行器以及第二天線發(fā)射第二有用頻帶中的第四數(shù)據(jù)信號，所述第一接收機(jī)則經(jīng)由第二天線、第二環(huán)行器以及以第一有用頻帶作為通帶的濾波器來接收第一可用頻帶中的第二數(shù)據(jù)信號。
由于第一有用頻帶是第一和第二數(shù)據(jù)信號共有的，并且第二有用頻帶是第三和第四數(shù)據(jù)信號共有的，因此，用于該鏈路的全局有用頻帶是現(xiàn)有技術(shù)的二分之一。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種借助本發(fā)明所實現(xiàn)的頻帶節(jié)約措施能在指定有用頻帶上發(fā)送兩倍之多的信號。
如本說明書的剩余部分所示，在第一公共頻帶中發(fā)射和接收的第一和第二數(shù)據(jù)信號以及在第二公共頻帶中發(fā)射和接收的第三和第四數(shù)據(jù)信號都是由相應(yīng)的獨立發(fā)射和接收天線分隔的，在恰當(dāng)情況下，這些信號是由兩個在終端設(shè)備的第一和第二接收機(jī)輸入端提供的信號消除器分離的。


通過閱讀下文中關(guān)于本發(fā)明的描述以及本發(fā)明的多個實施例，可以清楚了解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，這些描述是作為實例并且參考附圖給出的，并且在附圖中圖1是具有包含信號消除器的終端設(shè)備的現(xiàn)有技術(shù)中的雙向無線電鏈路的示意性框圖；圖2是用于說明在圖1所示的終端設(shè)備中發(fā)射和接收的數(shù)據(jù)信號具有相同頻帶的圖示；圖3和圖4分別是終端設(shè)備中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的示意性框圖；圖5是連接在圖1所示的終端設(shè)備中的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的信號消除器的示意性框圖；圖6是雙向無線電鏈路的示意性框圖，其中本發(fā)明的每一個終端設(shè)備都會在不同的頻帶中發(fā)射兩個信號，并且在兩個相同頻帶中接收另外兩個信號；圖7是垂直天線桿的示意圖，其中該天線桿支持那些用于本發(fā)明的終端設(shè)備并在垂直面上進(jìn)行發(fā)射的天線以及在垂直面上進(jìn)行接收的天線；以及圖8是用于本發(fā)明的每一個終端設(shè)備的兩個不同頻帶的圖示。
具體實施例方式
圖1顯示的是在美國專利5,691,978中描述的用于同時執(zhí)行發(fā)射和接收操作的雙向無線電鏈路，該鏈路在其相應(yīng)端部包括終端設(shè)備TA和TB。
每一個終端設(shè)備TA、TB實質(zhì)上都包括發(fā)射機(jī)EA1、EB1，接收機(jī)RA1、RB1，三端口環(huán)行器CA1、CB1，發(fā)射/接收天線AA1、AB1以及信號消除器ASA、ASB。
舉個例子，如圖3所示，發(fā)射機(jī)EA1、EB1包含用于對即將發(fā)射的數(shù)據(jù)信號Se進(jìn)行調(diào)制并具有四相狀態(tài)的差分調(diào)制器MD。在發(fā)射機(jī)EA1、EA2中，信號是在中頻FIe上調(diào)制的，然后，該信號將會在放大器AM中放大并在混頻器ME中在發(fā)射頻率f1附近轉(zhuǎn)置，在這里為所述混頻器饋送來自本地振蕩器電路OSE并處于頻率f1e的本地信號。在恰當(dāng)情況下，在饋送到環(huán)行器CA1、CB1的輸入端口并由天線AA1、AB1發(fā)射之前，載波f1上的數(shù)據(jù)信號將會在輸出放大器AS中放大，并在帶通濾波器FE中進(jìn)行過濾。
如圖2所示，發(fā)射機(jī)EA1、EB1發(fā)射的信號S1將會占用以發(fā)射載頻f1為中心的有用頻帶BF1。舉例來說，載頻f1等于23GHz，并且有用頻帶寬度BF1是28MHz，換言之，對速率為155Mbit/s的數(shù)據(jù)信號而言，有用頻帶是從22.986GHz到23.014GHz，其中所述數(shù)據(jù)信號是根據(jù)具有128種狀態(tài)的QAM調(diào)制來進(jìn)行調(diào)幅和調(diào)相的。
參考圖4，舉例來說，接收機(jī)RA1、RB1包括混頻器MR，以便轉(zhuǎn)置處于載頻f1的數(shù)據(jù)信號S2的頻率，其中所述數(shù)據(jù)信號是經(jīng)由天線AA1、AB1接收并且是從環(huán)行器CA1、CB1的輸出端口經(jīng)由信號消除器ASA、ASB施加的，在恰當(dāng)?shù)那闆r下，所述信號也可以經(jīng)由接收帶通濾波器FR，此外，在恰當(dāng)?shù)那闆r下，所述信號還可以經(jīng)由低噪聲放大器?；祛l器MR將接收頻率f1轉(zhuǎn)置到中頻FIr＝f1±f1r，其中f1r是本地振蕩器電路OSR產(chǎn)生的本地信號頻率。然后，舉例來說，在實施四相狀態(tài)解調(diào)的解調(diào)器解調(diào)之前或之后，中頻信號將會由自動增益控制放大器ACG、低通或帶通濾波器FPB以及具有誤差校正器的均衡器EG進(jìn)行處理，以便產(chǎn)生基帶數(shù)字信號Sr。
此外，如圖2所示，與發(fā)射信號S1相似，對經(jīng)由天線AA1，AB1接收并且經(jīng)由信號消除器ASA、ASB施加到接收機(jī)RA1的信號S2而言，其頻譜同樣包含在載頻f1周圍的頻帶BF1中。
對信號消除器來說，以終端設(shè)備TA中的信號消除器ASA為例，所述信號消除器將會清除發(fā)射信號S1中的某個部分K1S1，而所述部分將會重新注入終端設(shè)備TA的接收機(jī)RA1中，并且與經(jīng)由環(huán)行器CA1接收的信號S2相混合。
正如本領(lǐng)域已知的那樣，如圖5所示，信號消除器ASA可以包括自適應(yīng)數(shù)字橫向濾波器FTA以及減法器SUA。橫向濾波器FTA產(chǎn)生的是在發(fā)射機(jī)EA1的輸出端采樣得到的發(fā)射數(shù)據(jù)信號S1與橫向濾波器FTA的系數(shù)的卷積乘積，它表示的是經(jīng)由環(huán)行器CA1并用于重新注入發(fā)射信號部分K1S1的發(fā)射-接收耦合路徑的脈沖響應(yīng)。橫向濾波器FTA對合成的發(fā)射信號部分K2S1進(jìn)行估計，其中所述信號部分是以一個與已注入的發(fā)射信號部分KlSl相反的相位施加到連接在環(huán)行器CA1的輸出端口與接收機(jī)RA1的輸入端之間的減法器SUA的。
系數(shù)K1和K2均為復(fù)系數(shù)，也就是說，系數(shù)K2是依據(jù)橫向濾波器FTA的幅度和相位估計的。此外，系數(shù)K2是自適應(yīng)的，也就是說，它可以隨時間而改變，由此可以在任何時間使總和K1S1-K2S1會聚為零。
信號消除器ASA可以是全模擬的，也可以是全數(shù)字的，此外，所述信號消除器可以將用于局部消除信號K1S1的模擬部分與用于粗略估計橫向濾波器FTA的系數(shù)的數(shù)字部分相組合，也可以將所述模擬部分與通過更準(zhǔn)確地估計系數(shù)來細(xì)化校正結(jié)果的數(shù)字部分相組合，從而消除與接收信號S2相組合的已注入發(fā)射信號部分K1S1。相應(yīng)地，減法器SUA的輸出將會傳遞那些從發(fā)射信號部分K1S1中釋放的接收信號S2。為了在橫向濾波器FTA的輸出端估計系數(shù)K2，在終端設(shè)備TB中可以暫時和周期性地中斷發(fā)射接收信號S2，以使信號部分K1S1僅僅施加于減法器SUA的正輸入端，并使減法器SUA產(chǎn)生并施加于橫向濾波器FTA的誤差信號減至最小，進(jìn)而會聚為零。
現(xiàn)在參考圖6，每一個終端設(shè)備TAa、TBa都包括第一發(fā)射機(jī)EA1、EB1以及第一接收機(jī)RA1、RB1，以便發(fā)射第一信號S1、S2和接收第二信號S2、S1，其中在圖6中結(jié)合圖2所顯示的第二實施例中，這兩個信號具有公共頻帶BF1。終端設(shè)備TAa、TBa還包括第二發(fā)射機(jī)EA2、EB2以及第二接收機(jī)RA2、RB2，由此終端設(shè)備TAa與終端設(shè)備TBa之間的雙向無線電鏈路是加倍的。因此，這種加倍的雙向無線電鏈路包括同時執(zhí)行發(fā)射和接收操作的第一雙向無線電鏈路，其中處于第一頻帶BF1并具有載頻f1的第一調(diào)制數(shù)據(jù)信號S1從發(fā)射機(jī)EA1經(jīng)由定向天線AA1與AB2發(fā)射到接收機(jī)RB1，處于第二頻帶BF2的第三調(diào)制數(shù)據(jù)信號S3由發(fā)射機(jī)EB2發(fā)射并且經(jīng)由天線AB2以及AAl而被接收機(jī)RA2接收，以及同時執(zhí)行發(fā)射和接收操作的第二雙向無線電鏈路，其中發(fā)射機(jī)EA2經(jīng)由定向天線AA2來發(fā)射處于第二頻帶BF2并具有載頻f2的第四調(diào)制數(shù)據(jù)信號S4，并且該信號經(jīng)由定向天線ABl而被接收機(jī)RB2接收，而第一頻帶BF1中的第二調(diào)制數(shù)據(jù)信號S2由發(fā)射機(jī)EB1經(jīng)由天線AB1發(fā)射并且經(jīng)由天線AA2而被接收機(jī)RA1接收。
如圖8所示，兩個有用頻帶BFl和BF2與保護(hù)頻帶是并置的，其間間距約為10MHz～1000MHz，并且在每一個終端設(shè)備TAa、TBa中，其中都會借助兩個單獨天線AA1和AA2、AB1和AB2并且使用所述頻帶來同時發(fā)射和接收兩個信號S1和S2、S3和S4。
如圖7所示，在每一個終端設(shè)備TAa、TBa中，天線AA1和AA2都部署在一個與所發(fā)射的兩個信號以及所接收的兩個信號的平行傳播方向相垂直的平面上。
在電信天線桿PY的頂端，天線AA1和AA2、AB1和AB2可以疊加在沿著垂線的平面上。作為選擇，處于天線桿頂部的天線AA1和AA2、AB1和AB2是水平并置在地面上方的相同高度上的。
以發(fā)射信號S1、S4的部分K1S1以及終端設(shè)備TAa為例，為使所述部分不會對每一個終端設(shè)備接收機(jī)中的接收信號S2、S3的處理產(chǎn)生干擾，并且為使天線相對去耦，在這些信號的相應(yīng)頻率f1、f2變高的時候，天線AA1與AA2之間的距離d將會變小。對大于1GHz的頻率f1、f2來說，距離d是幾十厘米。通常，對大小為15cm的天線直徑來說，距離d約為60cm，也就是說，該距離的范圍是從幾個波長到幾十個波長。對小于1GHz的頻率而言，距離d大于1米。并且在所有情況下，所關(guān)注的都是根據(jù)所需要的傳輸調(diào)制和傳輸質(zhì)量而使那些由第一天線AA1橫向發(fā)射并由第二天線AA2拾取的干擾信號能夠提供滿足需要的有用信號與干擾信號比值。
在恰當(dāng)情況下，如果天線AA1和AA2、AB1和AB2緊靠在一起和/或并非高度定向，那么每一個終端設(shè)備TAa、TBa優(yōu)選包含圖6虛線所示的信號消除器ASA1和ASA2、ASB1和ASB2。信號消除器ASA1、ASA2與參考圖5所描述的信號消除器相似，它會消除由天線AA1、AB1發(fā)射并由天線AA2、AB2拾取的信號S1、S2的一部分，并且信號消除器ASA2、ASB2與參考圖5所描述的信號消除器相似，它會消除由天線AA1、AB1發(fā)射并由天線AA2、AB2拾取的信號S4、S3的一部分。
由此，在每一個終端設(shè)備TAa、TBa中都具有兩個與圖1所示的終端設(shè)備第一實施例中的發(fā)射機(jī)-接收機(jī)裝置相類似的發(fā)射機(jī)-接收機(jī)-天線裝置，但是所述發(fā)射機(jī)-接收機(jī)-天線裝置附加具有帶通濾波器。例如，在與兩個定向無線電鏈路S1-S3、S4-S2相關(guān)的終端設(shè)備TAa的各個裝置中，發(fā)射機(jī)EA1、EA2經(jīng)由帶通濾波器FA1、FA4，三端口環(huán)行器CA1、CA2以及定向天線AA1、AA2來發(fā)射調(diào)制數(shù)據(jù)信號S1、S4，而接收機(jī)RA2、RA1則經(jīng)由環(huán)行器CA1、CA2以及帶通濾波器FA3、FA2接收源自定向天線AA1、AA2的數(shù)據(jù)信號S3、S2。在終端設(shè)備TBa中，處于接收機(jī)RB1的輸入端以及發(fā)射機(jī)EB1的輸出端的帶通濾波器FA1、FA2以及帶通濾波器FB1、FB2具有與第一和第二數(shù)據(jù)信號S1、S2的第一頻帶BF1相同的通帶。在終端設(shè)備TBa中，處于發(fā)射機(jī)EB2輸出端以及接收機(jī)RB4輸入端的帶通濾波器FA3、FA4以及帶通濾波器FB3、FB4具有與第三和第四數(shù)據(jù)信號S3、S4的第二有用頻帶BF2相同的通帶。對終端設(shè)備TAa的這兩個發(fā)射機(jī)-接收機(jī)裝置而言，在其中的每一個裝置中，兩個帶通濾波器FA1和FA3、FA4和FA2以及環(huán)行器CA1、CA2將會構(gòu)成一個雙工器。
相應(yīng)地，發(fā)射機(jī)EA1、EA2，接收機(jī)RA2、RA1以及雙工器FA1-CA1-FA3、FA4-CA2-FA2連同天線AA1、AA2一起構(gòu)成了標(biāo)準(zhǔn)的成品終端設(shè)備，這種設(shè)備顯著降低了圖8中的雙向無線電鏈路的成本，而后者則是將用于傳送四個數(shù)據(jù)信號S1、S2、S3和S4的頻譜減至兩個頻帶BF1和BF2，而不是像現(xiàn)有技術(shù)中那樣使用四個頻帶。
權(quán)利要求
1.一種用于同時執(zhí)行發(fā)射和接收操作的雙向無線電鏈路的終端設(shè)備(TAa)，其中該設(shè)備具有用于發(fā)射第一有用頻帶(BF1)中的第一數(shù)據(jù)信號(S1)的第一發(fā)射機(jī)(EA1)，所述第一有用頻帶(BF1)與第一接收機(jī)(RA1)用以接收第二數(shù)據(jù)信號(S2)的頻帶相等，其特征在于所述終端設(shè)備包括第二接收機(jī)(RA2)，經(jīng)由第一天線(AA1)、第一環(huán)行器(CA1)以及以第二有用頻帶(BF2)作為通帶的濾波器(FA3)來接收第二有用頻帶(BF2)中的第三數(shù)據(jù)信號(S3)，并且所述第一發(fā)射機(jī)(EA1)經(jīng)由以第一有用頻帶(BF1)作為通帶的濾波器(FA1)、第一環(huán)行器以及第一天線發(fā)射第一有用頻帶(BF1)中的所述第一數(shù)據(jù)信號(S1)，以及第二發(fā)射機(jī)(EA2)，經(jīng)由以第二有用頻帶(BF2)作為通帶的濾波器(FA4)、第二環(huán)行器(CA2)以及第二天線(AA2)發(fā)射第二有用頻帶(BF2)中的第四數(shù)據(jù)信號(S4)，所述第一接收機(jī)(RA1)經(jīng)由第二天線、第二環(huán)行器以及以第一有用頻帶(BF1)作為通帶的濾波器(FA2)接收第一可用頻帶(BF1)中的第二數(shù)據(jù)信號(S2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于雙向無線電鏈路的終端設(shè)備。依照本發(fā)明，用于在同時執(zhí)行廣播和接收操作的雙向無線電中繼鏈路中進(jìn)行傳送和接收的全部頻率帶寬可以減少一半，由此每一個終端設(shè)備(TA)包括第一廣播器(EA1)，其中所述廣播器借助第一天線(AA1)而在第一使用頻帶(BF1)上廣播第一數(shù)據(jù)信號(S1)，所述第一使用頻帶與第一接收機(jī)(RA1)借助第二天線(AA2)接收第二數(shù)據(jù)信號(S2)時的頻帶相等，第二接收機(jī)(RA2)借助第一天線(AA1)接收具有第二使用頻帶(BF2)的第三數(shù)據(jù)信號(S3)，而第二廣播器(EA2)則借助第二天線(AA2)來廣播具有第二使用頻帶(BF2)的第四數(shù)據(jù)信號(S4)。
文檔編號H04L5/14GK1781260SQ200480011678
公開日2006年5月31日 申請日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月8日
發(fā)明者伊旺·杜特爾特雷, 弗郎索瓦·布魯奈, 阿蘭·萊維克 申請人:法國電信公司