(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央ステーション（１０１）と少なくとも１つのサブステーション（１０２）との間の無線リンクシステムのデータ送信方法において、
上記中央ステーションが第１周波数で時分割マルチプレクス信号を送信し、
上記中央ステーションが上記少なくとも１つのサブステーションの信号を第２周波数で受信し、上記第２周波数は上記第１周波数とは異なる周波数であり、そして上記第２周波数における上記少なくとも１つのサブステーションの上記信号は、時分割マルチプルアクセス信号を形成し、
上記少なくとも１つのサブステーションの各々が、タイムスロットで構成される所定の時間期間において、当該サブステーションに対応する１つ又はそれ以上のタイムスロットからなるある第１時間周期中に上記第１周波数で受信を行い、そして
当該サブステーションが、上記所定の時間期間内において、当該サブステーションに対応する１つ又はそれ以上のタイムスロットからなるある第２時間周期中に上記第２周波数で送信を行い、
これにより、上記第１時間周期は、上記第２時間周期とは異なる時間周期であることを特徴とするデータ送信方法。
【請求項２】
上記中央ステーションは、上記サブステーションによる送信及び受信に使用される時間周期を制御する請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項３】
中央ステーション（１０１）と少なくとも１つのサブステーション（１０２）とを備えた無線リンクシステムにおいて、
上記中央ステーションは、周波数に基づいて送信信号から受信信号を弁別するための手段を備え、
上記中央ステーションは、第１周波数で時分割マルチプレクス信号を送信しそして第２周波数で時分割マルチプルアクセス信号を受信するように構成され、そして
上記サブステーションは、タイムスロットで構成される所定の時間期間内において、当該サブステーションに対応する１つ又はそれ以上のタイムスロットからなるある第１時間周期中に上記第１周波数で受信を行い、そして上記所定の時間期間内において当該サブステーションに対応する１つ又はそれ以上のタイムスロットからなるある第２時間周期中に上記第２周波数で送信を行うように構成され、これにより、上記第１及び第２時間周期は異なる時間周期であり、そして上記第２周波数で上記少なくとも１つのサブステーションにより送信される信号は、上記時分割マルチプルアクセス信号を形成するように構成されたことを特徴とする無線リンクシステム。
【請求項４】
上記中央ステーションは、上記第１及び第２時間周期を選択するように構成された請求項３に記載の無線リンクシステム。
【請求項５】
ＧＳＭ移動通信システムに配置される請求項３に記載の無線リンクシステム。
【請求項６】
ＵＭＴＳ移動通信システムに配置される請求項３に記載の無線リンクシステム。
【請求項７】
ブロードバンドデータ送信システムに配置される請求項３に記載の無線リンクシステム。
【請求項８】
ＬＭＤＳシステムに配置される請求項７に記載の無線リンクシステム。
【請求項９】
ハイパーアクセスシステムに配置される請求項７に記載の無線リンクシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、マイクロ波リンクシステムにおいて特にポイント対マルチポイント接続によりデータを送信することに係る。
【０００２】
【背景技術】
以下の説明において、「ポイント対マルチポイント（ＰＭＰ）」とは、中央ステーションが複数のサブステーションに接続される構成を意味する。このような構成は、例えば、移動通信システムのベースステーションを移動通信ネットワークに接続して、移動ステーションにサービスする多数のベースステーションが、多数のベースステーションにサービスする中央ステーションとのポイント対マルチポイント接続を有するようにするために使用される。このような構成では、各ベースステーションに対して固定の信号配線を設ける必要がなく、これは、ベースステーションが高い密度で配置されそしてケーブルの敷設に労力及び経費のかかる都市環境において特に大きな効果がある。
ポイント対マルチポイントシステムは、通常、異なる方向の信号を周波数で弁別できるようにアップリンク及びダウンリンク信号が異なる周波数で送信されるいわゆる周波数分割デュープレックス（ＦＤＤ）構成を使用している。
【０００３】
ポイント対マルチポイントシステムは、時分割デュープレックス（ＴＤＤ）システムも使用する。時分割デュープレックスシステムでは、中央ステーションとサブステーション（１つ又は複数）が、共通のトラフィックチャンネルを異なる時間に使用するようにして共用する。
信号が送信時間によって弁別されるように複数の送信当事者が同じチャンネルに信号を送信するような構成は、一般に、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）構成と称される。従って、ポイント対マルチポイント接続に通常使用される構成は、アップリンク通信ではＴＤＭＡ構成である。従って、上述した周波数分割デュープレックス構成は、アップリンク及びダウンリンク信号が周波数で弁別されるが、アップリンク信号が時間でも弁別されるので、ＦＤＤ  ＴＤＭＡ構成と称される。同様に、上述した時分割デュープレックスＰＭＰ構成は、ＴＤＤ  ＴＤＭＡ構成と称される。
【０００４】
他の形式のマルチアクセス構成も知られている。例えば、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）構成では、同じ信号経路の信号が周波数で弁別される。上記例の１つの中央ステーション及び複数のサブステーションに適用した場合、ＦＤＭＡ構成は、サブステーションが中央ステーションに特定の周波数で送信を行い、従って、中央ステーションは、異なるサブステーションの信号をそれらの送信周波数で弁別できることを意味する。コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）構成では、同じ信号経路の信号が拡散コードに基づいて弁別される。
図１は、ポイント対マルチポイント接続においてアップリンク方向とダウンリンク方向との間を弁別するための公知の周波数分割デュープレックス構成を示している。中央ステーション１０１は、基本帯域処理ユニット１０３を含む。送信ユニット１０７及び受信ユニット１０４は、信号の送信及び受信に関連した機能を遂行する。デュープレクサユニット１０５は、送信ユニット１０７及び受信ユニット１０４の両方をアンテナに接続し、それらが単一のアンテナ１０６を経て信号を送信又は受信できるようにする。特定の周波数において、デュープレクサユニット１０５が送信ユニット１０７をアンテナ１０６に接続しそして第２の特定の周波数においてデュープレクサユニット１０５が受信ユニット１０４をアンテナ１０６に接続するように、接続が行われる。デュープレクサユニットは、通常、フィルタにより実施される。対応的に、サブステーション１０２は、信号を受信及び送信するための対応ユニットを含むように構成される。サブステーション１０２は、アンテナ１０８、デュープレクサユニット１０９、送信ユニット１１１、受信ユニット１１０及び処理ユニット１１２を備えている。図１の構成では、中央ステーション１０１及びサブステーション１０２は、２つの異なる周波数ｆ１；ｆ２を使用して信号を送信する。１つの同じ中央ステーション１０１と通信する全てのサブステーション１０２は、実質的に同じ周波数を使用して中央ステーション１０１と通信する。更に、サブステーション１０２は、処理ユニット１１２が送信ユニット１１１の送信を制御する構成１１３も含む。
【０００５】
図２は、ポイント対マルチポイント接続においてデータを送信するための公知の時分割デュープレックス構成を示している。中央ステーション１０１は、処理ユニット１０３、送信ユニット１０７、受信ユニット１０４及びアンテナ１０６を備えている。更に、時分割デュープレックスシステムでは、アンテナ１０６と送信ユニット１０７及び受信ユニット１０４との間に、信号の送信及び受信を制御するためのスイッチ要素２０１がある。中央ステーション１０１において、処理ユニット１０３は、送信ユニット１０７及びスイッチ要素２０１の動作を制御するように構成される（２０３）。時分割デュープレックスシステムにおける公知のサブステーション１０２は、アンテナ１０８、スイッチ要素２０２、送信ユニット１１１、受信ユニット１１０及び処理ユニット１１２を備えている。処理ユニット１１２は、送信が正しいタイムスロットにおいて生じるようにサブステーション１０２の受信ユニット１１０及びスイッチ要素２０２を制御する。時分割デュープレックス構成を使用するときには、送信及び受信が異なるタイムスロットで行われるように構成されるので、データを搬送するのに１つの周波数しか必要とされない。
【０００６】
図１及び２に示す構成は、２ＧＨｚ以上のマイクロ波周波数に使用される。このような公知構成は、数十ＧＨｚまでの周波数で使用される。
周波数分割デュープレックス及び時分割デュープレックスシステムは、マイクロ波領域で実施されるポイント対マルチポイントシステムにおいて幾つかの欠点がある。周波数分割デュープレックスシステムの最大の欠点は、高価な部品であるフィルタを必要とすることである。マイクロ波領域では、信号導体即ち導波管及びフィルタが比較的大きな機械的構造体であって、非常に小さな公差で加工されねばならない。フィルタの通過帯域は、通過帯域から停止帯域への移行が充分急峻であるように極めて狭くなければならない。更に、アップリンク及びダウンリンク方向の周波数帯域間のギャップは、通常、極めて狭く、これは、フィルタに必要とされる急峻さを増大する。それ故、充分急峻なフィルタの通過帯域は、通常、システムに使用される全周波数帯域を網羅するのに充分でない。従って、種々のサブ帯域を網羅するために、無線リンクシステムの無線装置は、多数の異なる形態で実施されねばならない。従って、これらの形態が動作周波数に基づいて中央ステーション及びサブステーションに設置される。特に、異なるサブ帯域に適応される多数の並列なトランシーバユニットが、使用する動作周波数に基づいて中央ステーションに設置されることが必要となる。
【０００７】
この種の構成は、当然、非常に高価なものとなる。ブロードバンドデータ送信及び移動通信システムが拡張し続けると、マイクロ波リンクの必要性も増大し、従って、ポイント対マルチポイント接続を実現するために簡単且つ安価な解決策が必要であることが明らかである。本明細書において、マイクロ波周波数は、２ＧＨｚ以上の周波数を意味する。
高価なフィルタの使用は、上述した時分割デュープレックス構成により回避することができる。しかしながら、周波数分割デュープレックス構成に比較して、時分割デュープレックス構成は、それ自身の欠点がある。個別の送信及び受信周波数に基づく解決策に比較して、時分割デュープレックスシステムは、送信と受信との間で時間を分割しなければならないので、周波数分割デュープレックスシステムの送信レートの半分しか達成しない。この欠点は、より高いデータレートを使用することにより軽減できるが、これは、データ送信要素のクロック周波数を高くしなければならないので、装置を複雑にする。更に、時分割デュープレックスシステムは、１つの中央ステーションにより管理されるエリアが個別のセクターに分割されるむしろ通常のケースにおいて問題となる。このケースでは、中央ステーションがセクターごとに１つのトランシーバ装置を有する。この場合、異なるセクターの送信及び受信周期を同期させるか、又は隣接セクターの送信が中央ステーションにおいて別のセクターの受信を妨げないように周波数を充分に離して選択しなければならない。中央ステーションでは異なるセクターの送信器と受信器との間の距離が短いために、非同期の場合に、送信周波数と受信周波数が著しく異ならなければ、送信により生じる障害が非常に強力となる。更に、時分割デュープレックス送信は、全ての周波数範囲で許されるのではない。
【０００８】
【発明の開示】
本発明の目的は、上述した公知技術の問題を解消することである。本発明の別の目的は、無線リンクシステムを公知の解決策よりも安価に且つ簡単にすることである。
これらの目的は、ＴＤＭ信号即ちマルチプレクス信号を第１周波数で送信しそしてサブステーションから信号を第２周波数で受信するように中央ステーションを構成すると共に、各サブステーションを時分割及び周波数分割ベースで動作するように構成し、即ちある第１周期中には上記第１周波数で受信を行い、そして上記第１周期とは個別のある第２周期中には上記第２周波数で送信を行うように構成することにより達成される。
【０００９】
本発明によるデータ送信システムは、方法の独立請求項の特徴部分に記載したことを特徴とする。本発明による無線リンクシステムは、無線リンクシステムの独立請求項の特徴部分に記載したことを特徴とする。本発明の種々の効果的な実施形態は、従属請求項に記載する。
本発明による構成体は、サブステーションの構造を簡単にするために、周波数分割デュープレックス及び時分割デュープレックスの両構成を使用する。本発明によれば、サブステーションは、受信とは異なる時間に送信し、そして送信及び受信に対して異なる周波数を使用する。従って、中央ステーションは、送信及び受信周波数が充分に別々であるときに送信及び受信の両方を同時に行えるようにデュープレクサユニットを含む。このような構成は、時分割デュープレックス構成の欠点を伴わずに、例えば、サブステーションの構造が安価であるといった時分割デュープレックス構成の利点を有する。
【００１０】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１及び２は、公知技術の説明に関連して既に説明した。添付図面では同様の要素が同じ参照番号で示されている。
図３は、本発明の効果的な実施形態を示す。この図は、中央ステーション１０１及びサブステーション１０２の両方の構造を示す。本発明によるこの例示的な解決策において、中央ステーション１０１は、基本帯域処理ユニット１０３を備え、これは、とりわけ、送信ユニット１０７に対する基本帯域変調信号を発生し、そして受信ユニット１０４により発生された基本帯域信号を処理する。処理ユニット１０３は、デュープレクサユニット１０５を経てアンテナ１０６へ送信されるべきデータを搬送する送信ユニット１０７を制御する。受信に対して、中央ステーション１０１は、デュープレクサユニット１０５を経てアンテナ１０６に接続された受信ユニット１０４を含む。デュープレクサユニット１０５は、受信周波数帯域においてアンテナを受信ユニット１０４に接続するためのフィルタと、送信周波数帯域においてアンテナを送信ユニットに接続するためのフィルタとを備えている。本発明による構成では、中央ステーション１０１は、第１周波数ｆ１で送信を行い、そして第２周波数ｆ２で受信を行い、第１及び第２周波数は異なる周波数である。中央ステーションは、異なるサブステーションに意図された信号が異なるタイムスロットに存在する時分割マルチプレクス（ＴＤＭ）信号を送信する。広い送信及び受信周波数帯域をカバーするために、中央ステーション１０１は、並列周波数帯域に適応される多数のマイクロ波部分を有することができ、その各部分は、少なくとも、アンテナ１０６、デュープレクサユニット１０５、送信器１０７及び受信器１０４を含む。明瞭化のため、図３は、これらの要素を一回しか示していない。
【００１１】
サブステーション１０２は、少なくとも、アンテナ１０８、スイッチ要素２０２、送信ユニット１１１、受信ユニット１１０及び基本帯域処理ユニット１１２を備えている。本発明による構成では、サブステーションは、第１周波数ｆ１で受信を行い、そして第２周波数ｆ２で送信を行う。スイッチ要素２０２は、送信時間中に送信ユニット１１１をアンテナ１０８に接続し、そして受信時間中に受信ユニット１１０をアンテナ１０８に接続する。スイッチ２０２の動作は、基本帯域処理ユニット１１２又はサブステーション内の他の制御ユニットにより制御される。更に、基本帯域処理ユニット１１２は、とりわけ、送信ユニット１１１に対する基本帯域変調信号を発生し、そして受信ユニット１１０により発生された基本帯域信号を処理する。サブステーションは、それ自身の送信順番以外のときは周波数ｆ１で受信を行う。従って、本発明による構成では、サブステーションは、二重周波数時分割デュープレックス通信を使用する。中央ステーションは、サブステーションが送信及び受信を同時に行う必要がないように各サブステーションのアップリンク及びダウンリンクトラフィックタイムスロットを調整する。従って、中央ステーションは、サブステーションにより使用されるタイムスロットを選択するように構成される。
【００１２】
本発明の種々の実施形態では、装置の構造が、図３に示したものと異なってもよい。例えば、本発明の効果的な実施形態では、中央ステーションは、デュープレクサユニットをもたず、受信及び送信用の個別のアンテナを有する。このような構造では、送信及び受信信号は、送信及び受信アンテナの寸法に基づいて少なくとも部分的に弁別することができる。このような実施形態では、受信岐路は、送信信号をフィルタしてそれを受信されるべき信号から分離するための受信フィルタを含むのが効果的である。送信岐路も、送信器により受信周波数帯域に生じるノイズを制限するためにフィルタを使用するのが効果的である。又、この実施形態では、送信及び受信信号が中央ステーションにおいて周波数に基づいて弁別される。
【００１３】
従って、本発明の種々の実施形態は、少なくとも、中央ステーションが、周波数に基づいて受信信号を送信信号から弁別するための手段を含むという点で一致する。周波数に基づく弁別は、好都合にも、フィルタ要素によって実施することができる。更に、周波数に基づく弁別は、送信及び受信に個別のアンテナが使用される実施形態では、送信及び受信アンテナの大きさにより少なくとも部分的に実施することができる。
本発明の種々の実施形態では、スイッチ要素を経て送信のために送信器へ及び受信のために受信器へアンテナを接続する以外のやり方で、サブステーションの時分割デュープレックス構成を実施することもできる。例えば、本発明の効果的な実施形態では、サブステーションの送信器及び受信器は、別々のアンテナを有する。このような実施形態では、受信の時間中に何らかの適当な手段により送信器をスイッチオフすることにより時分割デュープレックス構成を実施することもできる。
【００１４】
図４に示す例示的なケースについて本発明の構成体の動作を説明する。ここでは、３つのサブステーション１０２、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が同じ中央ステーションＣ、１０１と通信する。中央ステーションは、周波数ｆ１でサブステーションに送信し、より詳細には、時間周期ｔｄ１の間に第１サブステーションＲ１に、時間周期ｔｄ２の間に第２サブステーションＲ２に、そして時間周期ｔｄ３の間に第３サブステーションＲ３に送信する。次いで、サブステーションは、周波数ｆ２で中央ステーションに送信し、より詳細には、第１サブステーションＲ１は、時間周期ｔｕ１の間に、第２サブステーションＲ２は、時間周期ｔｕ２の間に、そして第３サブステーションＲ３は、時間周期ｔｕ３の間に送信する。第１サブステーションの受信タイムスロットｔｄ１は、同じサブステーションの送信タイムスロットｔｕ１から分離されねばならず、そして他のサブステーションについても同じことが言える。このような構成体は、公知技術の二重周波数システムに等しい送信容量を中央ステーションに達成するが、この構成体は、高価なデュープレクサユニットがサブステーション１０２に必要とされないので、実施が相当に容易である。
【００１５】
図５は、図４に示す構成体における送信及び受信のタイミングを例示する。図５は、例示的な時間周期中における中央ステーションＣ及びサブステーションＲ１、Ｒ２、Ｒ３の送信タイムスロットを示す。図５において、方形ｔ１−ｔ１８は、タイムスロットを示す。中央ステーションＣの信号において、横縞のタイムスロットは、サブステーションＲ３に意図され、縦縞のタイムスロットは、サブステーションＲ１に意図され、そして斜め縞のタイムスロットは、サブステーションＲ２に意図される。空の方形は、当該送信器がペイロードデータを送信しないタイムスロットを示す。図５の例では、中央ステーションＣは、サブステーションＲ３にアドレスされたデータをタイムスロットｔ１、ｔ２、ｔ７、ｔ８、ｔ９、ｔ１７及びｔ１８において送信し、サブステーションＲ１にアドレスされたデータをタイムスロットｔ３、ｔ１４及びｔ１５において送信し、そしてサブステーションＲ２にアドレスされたデータをタイムスロットｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ１２及びｔ１３において送信する。対応的に、サブステーションにおいて、縞付きの方形は、当該サブステーションが中央ステーションにデータを送信するタイムスロットを示す。図５から明らかなように、各サブステーションは、それが中央ステーションから受信するのと異なる時間に送信する。従って、サブステーションの無線部は、高価なデュープレクサユニットを伴わずに実施することができる。
【００１６】
図５は、更に、本発明の好都合な実施形態においてサブステーションに指定されたタイムスロットを不変のまま繰り返す必要がないことも示している。中央ステーションは、タイムスロットごとのベースでサブステーションを制御することができ、従って、アップリンク及びダウンリンクのトラフィック容量を、そのときの通信ニーズに基づいて異なるサブステーションに対して異なる量で使用することができる。このように、アップリンク及びダウンリンクのトラフィック容量は、サブステーションＲ２のような単一のサブステーションに対して異なる量で指定することができ、例えば、中央ステーションはＲ２に５つのタイムスロットで送信し、一方、Ｒ２は、中央ステーションに４つのタイムスロットで送信することができる。更に、タイムスロットは、上述したものとは異なるやり方で、例えば、各ステーションに対してある長さの一定の変化で、異なるサブステーション間で分割することもできる。
図５の例では、ダウンリンク接続、即ち中央ステーションＣの信号は、幾つかの未使用のタイムスロット、この例ではタイムスロットｔ１０、ｔ１１及びｔ１６を有する。しかしながら、本発明による構成では、全てのタイムスロットを使用することができる。
【００１７】
中央ステーションは、例えば、サブステーションに向けられるデータ流に既知のやり方で制御コマンドを含ませることによりサブステーションを制御することができる。
本発明による上記構成は、多数の効果をもたらす。最大の効果の１つは、サブステーションの実施に異なる周波数形態が必要とされず、単一の送信器−受信器構造体によって全使用周波数帯域をカバーできることである。従って、システムプロバイダーは、サブステーションの異なる周波数形態を発生又は記憶する必要がない。更に、ポイント対マルチポイント接続において、１つの中央ステーション当たり多数のサブステーションが存在し、従って、本発明の構成によりもたらされる節約は、著しいものとなる。更に、本発明による構成は、公知技術による上記周波数分割デュープレックス構成によって与えられたものと同程度のデータ送信容量を中央ステーションに与える。従って、この構成は、時分割のみに基づく構成の通常の結果であるところの、送信容量の減少を伴わない時分割デュープレックス構成の利点を利用する一方、データバーストレートを倍増せずに周波数分割デュープレックスシステムにより与えられる中央ステーションデータ送信容量を達成する。本発明による構成は、周波数分割デュープレックス構成の他の効果も達成し、例えば、中央ステーションにおいて、デュープレクサユニットがフィルタ動作により送信及び受信信号を弁別するので、中央ステーションの送信ユニットからの送信が中央ステーションの受信ユニットにおける受信を妨げないという効果も達成する。このようにして、周波数のセクター化及び割り当てが容易に実施される。本発明による構成は、ローカル・マルチポイント・ディストリビューション・システム（ＬＭＤＳ）の実施に特に利用できる。更に、本発明による構成は、ヨーロピアン・テレコミュニケーションズ・スタンダーズ・インスティテュート（ＥＴＳＩ）において現在開発中のハイパーアクセス規格に基づくシステムや、他のブロードバンド無線アクセスネットワーク（ＢＲＡＮ）システム及び他の同様のブロードバンド送信システムにも適用できる。本発明の効果的な実施形態において、本発明による構成は、１０Ｍｂｐｓを越えるブロードバンド送信システムを実施するのに使用される。
【００１８】
又、上記と同様の構成を、例えば、移動通信ネットワークに適用することもでき、この場合、中央ステーション１０１は、移動通信ネットワークの固定の送信部分に接続された中央ステーションであるのが好都合であり、そしてサブステーションは、移動通信ネットワークのベースステーションに関連して配置されるのが好都合であり、従って、ベースステーションと移動通信ネットワークの他部分との間の通信は、本発明による上記の無線リンク構成体を経て行われる。本発明による無線リンク構成体は、多数の異なる移動通信システム、例えば、ＧＳＭ（移動通信用のグローバルシステム）又はＵＭＴＳ（ユニバーサル移動テレコミュニケーションシステム）に関連して使用することができる。このような実施形態では、中央ステーションは、ベースステーションコントローラ（ＢＳＣ）との固定接続又は無線リンク接続を有するのが効果的である。
以上、本発明をその好ましい実施形態について詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載した本発明の考え方から逸脱せずに多数の変更がなされ得ることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  公知の構成体を示す図である。
【図２】  公知の第２の構成体を示す図である。
【図３】  本発明による解決策を示す図である。
【図４】  本発明によるネットワーク構成を示す図である。
【図５】  本発明による解決策のタイムスロット構成を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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