(57)【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。【解決手段】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。【選択図】図１
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【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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