(57)【要約】【課題】ダウンリンクでの超高速伝送レートのためのユーザ向け無線リンクの実現を可能にすることのできる変調方法、伝送方法、および送信機回路を提供する。【解決手段】本発明の所望の中間信号を得るために入力信号を変調する方法は、所期の周波数帯内の搬送周波数での無線リンクを介した伝送のために中間信号を処理する。この処理には、一意でない伝達関数を示す周波数逓倍操作を中間信号に施すことを含ませることができる。本発明では、入力信号を提供し、所望の中間信号に適用可能な１組の信号状態を生成することで、周波数逓倍操作から出力される信号が所望の中間信号に対して実質的に一意の関係を有することになる。【選択図】図２
2005204313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所期の周波数帯内の搬送周波数での無線リンクを介した伝送のための処理を施すべき所望の中間信号を得るために入力信号を変調する方法であって、前記処理が一意でない伝達関数を示す周波数逓倍操作を前記所望の中間信号に施すことを含み、前記方法は、
変調すべき入力信号を提供する工程と、
前記処理の結果生じる搬送波信号が前記所望の中間信号に対して実質的に一意の関係になるように、前記所望の中間信号に適用可能な１組の信号状態を生成する工程と、
前記生成された１組の信号状態を有する前記所望の中間信号を得るために、ＩおよびＱベースバンド信号に従って入力信号を変調する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
所期の周波数帯内の搬送周波数で無線リンクを介してデータを伝送する方法であって、
変調すべき正弦波信号を入力する工程と、
所望の変調されたベースバンド信号に適用可能な１組の信号状態を生成する工程と、
前記生成された１組の信号状態を有する前記所望の変調されたベースバンド信号を得るために、ＩおよびＱベースバンド信号に従って前記正弦波信号を変調する工程と、
前記所望の変調されたベースバンド信号に基づいて入力信号を形成する工程と、
前記入力信号に対して実質的に一意の関係にある、前記搬送周波数の出力信号を作り出すために、一意でない伝達関数を特徴とする周波数逓倍操作を前記入力信号に施す工程と、
前記無線リンクを介して、前記所期の周波数帯内の前記搬送周波数の前記出力信号を伝送する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記所期の周波数帯は、７１〜７６ＧＨｚ、８１〜８６ＧＨｚおよび９２〜９５ＧＨｚ帯内の周波数のスペクトルを包含することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記生成する工程は、ＩおよびＱ変調信号を前記変調する工程に提供するために、第１の変調方式の信号状態を第２の高次の変調方式に対する複数の利用可能な信号状態のうちの少なくとも一部の状態上へ写像する工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記変調する工程は前記入力信号を直交変調する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記変調する工程は、前記入力信号を位相および振幅で変調する工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記送信すべき信号が、前記周波数逓倍器からの出力である前記送信すべき信号の信号状態が前記周波数逓倍器への入力である前記所望の中間信号の信号状態と実質的に対応することで明確となる前記所望の中間信号と、実質的に一意の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記出力信号が、前記周波数逓倍器から出力される前記信号の信号状態が、前記周波数逓倍器へ入力される前記入力信号の信号状態に実質的に対応することで明確となる前記所望の変調されたベースバンド信号と、実質的に一意の関係にあることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記形成する工程が、
前記変調されたベースバンド信号を中間周波（ＩＦ）信号へとアップコンバートする工程と、
前記ＩＦ信号を濾波して帯域外成分を除去する工程と、
前記濾波された信号を所期の信号レベルまで増幅して前記入力信号を提供する工程と  を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
所期の周波数帯内の搬送周波数で無線リンクを介してデータを伝送する送信機回路（１００）であって、
変調すべき正弦波信号を入力する少なくとも１つの周波数シンセサイザ（１１０ａ）と、
所望の変調されたベースバンド信号に適用可能な１組の信号状態を生成するデジタル・プロセッサ（１０５）と、
ＩおよびＱベースバンド信号に従って前記正弦波信号を変調して、前記生成された１組の信号状態を有する前記所望の変調されたベースバンド信号（１２５）を得る少なくとも１つの変調器（１１５ａ）と、
前記ベースバンド信号を中間周波（ＩＦ）信号（１３２）にアップコンバートするミキサ（１３０）と、
前記ＩＦ信号を濾波して帯域外成分を除去するフィルタ（１４０）と、
前記濾波されたＩＦ信号を所期の信号レベルまで増幅して入力信号を提供する増幅器（１５０）と、
前記入力信号に対して実質的に一意の関係にある前記搬送周波数の出力信号を作り出すために、一意でない伝達関数を特徴とする周波数逓倍操作を前記入力信号に施す周波数逓倍器（１６０）と、
前記無線リンクを介して前記所期の周波数帯内の前記搬送周波数の前記出力信号を伝送するためのアンテナ（１７０）とを含むことを特徴とする送信機回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線通信リンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
２００３年１０月１６日、米国連邦通信委員会（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ：ＦＣＣ）は、ブロードバンド展開のための更なる競争基盤の発展を促進するための取り組みとして、それまで空いていたスペクトルの帯域（ｓｗａｔｈ）の商業的利用のための運用規則を採択した。この領域は７１〜７６ギガヘルツ（ＧＨｚ）、８１〜８６ＧＨｚ、および９２〜９５ＧＨｚの周波数帯に位置し、これらは、「Ｅバンド」（Ｅ−Ｂａｎｄ）の総称で知られる、ＦＣＣによってこれまでに認可されたもっとも高い周波数である。いずれはスペクトルのこの高周波数の帯域が、たとえば、高速なポイント・ツー・ポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ：ＰＴＰ）の無線ローカル・エリア・ネットワークおよび運用、ならびにブロードバンド・インターネット・アクセスを含む、広い範囲の革新的な製品およびサービスを提供する超高速データ通信に不可欠となる可能性がある。
【０００３】
テレビ放送およびラジオ放送、携帯電話、ＷｉＦｉコンピュータ・ネットワーク、および他のよく知られた無線アプリケーションは、１ＧＨｚ未満から５ＧＨｚで動作する。これらの周波数では、長さ数十センチメートル（数フィート）の電波の波長が使用されるが、Ｅバンド信号の長さは３〜５ミリメートル、すなわち１インチの約８分の１である。このような数ミリメートルの小さな波であるため、Ｅバンドは使用しにくい帯域である。伝送距離は極度に限られる可能性があり、信号はときおり雨または霧により、あるいは湿度が高くても遮られることがある。それでも、Ｅバンドは小さな波であるため、今日で１．２５ギガビット毎秒、数年以内にはおそらく１０ギガビットという、膨大な量のデータが伝送可能である。これは、今日の高速の家庭用ケーブル・モデムおよびＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ（デジタル加入者線））サービスよりも、１０００倍から１万倍高速である。
【０００４】
たとえば、圧縮しない２時間分のＤＶＤ品質の映画であれば、１メガバイト毎秒で動作するケーブル・モデムを通してダウンロードするのに約９時間かかるが、Ｅバンド内で動作する１ギガビット・ネットワークを通しては約３０秒、１０ギガビット接続を通してはたった４秒しかかからない。また、Ｅバンドの電波を非常に狭い「ペンシル・ビーム(ｐｅｎｃｉｌｅ  ｂｅａｍ)」に集束させるのはずっと簡単であり、これは、近くのＥバンド受信機で干渉を引き起こすことなく、ある点から他の点へと狙い打ちすることが可能である。
【０００５】
ペンシル・ビームはそのような短距離の間で集束をしっかりと保つので、ＦＣＣは独特な認可の形式を認めている。広い都市圏全体に放送を行う免許をもつＡＭラジオ局のように、ある地域全体を覆う権利を申請するのではなく、Ｅバンドの認可はある地理的地点から他の地理的地点へという形で与えられる。ビームが近隣の受信機に干渉を引き起こさないため、ブロードキャスト用のパスは互いに交差することが認められ、このためＥバンドの要求を拒否される者はほとんどない。
【０００６】
Ｅバンドの第１の可能な用途を以下のように説明できる。すなわち、１ギガビット光ファイバ・ネットワークをある建物から別の建物への拡張を、光ファイバの配線（たとえば、Ｅ１／Ｔ１のバックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）または光ファイバ・ケーブル）を使うのではなく、Ｅバンド・リンクを介して無線で延長する。光ファイバ・ケーブルは安価であるが、そのケーブルを電信柱に張る、または溝に埋めるのは安くなく、１６０９メートル（１マイル）あたりおよそ１０万ドルから５０万ドルに及ぶ。
【０００７】
たとえば、直径１２１．９ｃｍ（４フィート）を超えない、長くて約１．６キロメートル（１マイル）の距離から互いにねらい合わせたＥバンドのパラボラアンテナ（ａｎｔｅｎｎａ  ｄｉｓｈ）２基によって、電信柱または溝のコストのほんの一部で、１ギガビット・リンクを確立できる可能性がある。Ｍｉｋｅ  Ｌａｎｇｂｅｒｇによる「ＦＣＣ  ｍｏｖｅ  ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｅ−ｂａｎｄ  ｃｏｕｌｄ  ｂｅ  ｔｅｌｅｃｏｍ  ｇｏｌｄ  ｍｉｎｅ」と題するＭｅｒｃｕｒｙＮｅｗｓ．ｃｏｍの２００３年１０月２７日付記事の示唆するところでは、１、２年後には、このようなＥバンド・リンクは、生産するのにおよそ２万ドルしかかからないと見積もられている。
【０００８】
しかし、Ｅバンド・リンクをサポートする回路、コンポーネントおよび装置を製造するための見積りのコストがここまで下がっても、このコストではＥバンド・サービスを望む家庭ユーザにとって実現可能な選択肢は提供されない。したがって、コストが十分に下がって、たとえば、１ギガビット・インターネット・アクセスなどのＥバンド・サービスを小規模企業または家庭ユーザに提供できるように、Ｅバンド無線リンクが光ファイバ配線に代わる現実的な選択肢となる可能性に寄与できるシステム、プロセス、回路および／またはコンポーネントを開発することが望まれる。
【非特許文献１】Ｍｉｋｅ  Ｌａｎｇｂｅｒｇ、「ＦＣＣ  ｍｏｖｅ  ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｅ−ｂａｎｄ  ｃｏｕｌｄ  ｂｅ  ｔｅｌｅｃｏｍ  ｇｏｌｄ  ｍｉｎｅ」、ＭｅｒｃｕｒｙＮｅｗｓ．ｃｏｍ、２００３年１０月２７日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の例示的な実施形態は、ダウンリンクでの超高速伝送レートのサービスをユーザに提供する、光ファイバＴ１／Ｅ１バックホールに代わる無線リンクの実現を可能にすることのできる変調方法、伝送方法、および送信機回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の例示的な一実施形態は、入力信号を変調して、所望の中間信号を得る方法を対象とする。この中間信号には、所期の周波数帯内の搬送周波数で無線リンクを介して伝送するための処理が施されることになる。この処理は、一意でない伝達関数（ａｍｂｉｇｕｏｕｓ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を示す周波数逓倍操作を所望の中間信号に施すことを含むことができる。この方法では、入力信号が提供され、この処理の結果生じる、搬送周波数で伝送すべき信号が、所望の中間信号に対して実質的に一意の関係（ｎｏｎ−ａｍｂｉｇｕｏｕｓ  ｒｅｌａｔｉｏｎ）になるように、所望の中間信号に適用可能な１組の信号状態を生成することができる。入力信号をＩまたはＱベースバンド信号に従って変調して、生成された１組の信号状態を有する所望の中間信号を得ることができる。
【００１１】
本発明の例示的な他の実施形態は、所期の周波数帯中の搬送周波数で無線リンクを介してデータを伝送するための送信機回路および方法を対象とする。周波数シンセサイザは、変調すべき正弦波信号を入力することができ、デジタル・プロセッサは、所望の変調されたベースバンド信号に適用可能な１組の信号状態を生成することができる。正弦波信号を、Ｉ／Ｑ変調器内でＩおよびＱベースバンド信号に従って変調して、生成された１組の信号状態を有する所望の変調されたベースバンド信号を得ることができる。ミキサは、変調されたベースバンド信号を中間周波（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＩＦ）信号へとアップコンバート（ｕｐｃｏｎｖｅｒｔ）でき、次いでこれを濾波して帯域外成分を除去し、所期の信号レベルまで増幅して、周波数逓倍器への入力信号を得ることができる。周波数逓倍器によって行われる周波数逓倍操作は一意でない伝達関数を特徴とするが、入力信号と、したがって所望の変調されたベースバンド信号と、実質的に一意の関係にある出力信号が作り出される。出力信号は、所期の周波数帯内の搬送周波数で無線リンクを介して伝送することができる。
【００１２】
本発明の例示的な実施形態は、本明細書において以下に示す詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されよう。これは例として示したものにすぎず、したがって本発明を限定するものではない。図面では、同じ要素を同じ参照符号によって表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の説明は、８０２．１１、ＣＤＭＡ技術（３Ｇ−１ｘ  ＥＶ−ＤＯ、３Ｇ−１ｘ  ＥＶ−ＤＶ）および／またはＵＭＴＳ技術に基づく無線通信ネットワークまたはシステムにおいて、Ｔ１／Ｅ１などの光ファイバ・リンクに対する代替物として構想されるポイント・ツー・ポイントまたはポイント・ツー・マルチポイントの無線リンクに関し、またその説明はこの例示的な状況において行うものの、本明細書において示され説明される例示的な実施形態は、例示的なものにすぎず、いかなる点でも限定的ではないものとする。したがって、開発の様々な段階にあり、上記ネットワークまたはシステムに将来取って代わる、またはそれとともに使用するためのものでありうる、上記以外の技術に基づく無線通信システムまたはネットワークへの適用のための様々な変更は、当業者には明らかであろう。
【００１４】
本発明の例示的な実施形態では、Ｅ１／Ｔ１バックホール・リンクに取って代わって、少なくとも１０メガビット毎秒（Ｍｂｐｓ）から場合によっては１０ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）を超えるレートまでのデータ・レートで、ダウンリンクのユーザにデータを提供するＥバンド無線リンクを提供する目的で、７６〜７７ＧＨｚで動作する、自動車レーダ市場で使用される多機能Ｗバンド・トランシーバなどの既存の多機能トランシーバを変更することを構想している。したがって、動機の１つは、こうした自動車レーダ型システムまたはアプリケーションに由来する回路コンポーネントなど、既存の既製品のコンポーネントを、費用効率の高いＥバンド無線リンクの実現のために利用することである。
【００１５】
変更された多機能トランシーバは、前述のＷバンド・トランシーバに由来する既存の受信機構造を利用することができるが、変更された送信機回路付きで構成することができる。したがって、変更された送信機回路を、提案するＥバンド・トランシーバ・システムの一部として生産することができ、このシステムは、見積りよりもかなり低いコストで、場合によってはたとえばおよそ７００ドル程度で製造できる。
【００１６】
図１は、本発明の例示的な実施形態による無線リンクを提供する能力のあるトランシーバ用の例示的な送信機回路の構成図である。例示の目的に限り、生成される信号を以下に例示の周波数およびパワーにおいて説明するが、そのような信号は当業者の知識と矛盾しない、異なる周波数およびパワーにおいても得られることを了解されたい。
【００１７】
図１を参照すると、送信機回路１００は、様々なデジタル・データ処理を行うことのできるデジタル・プロセッサ１０５を含む。デジタル・プロセッサ１０５は、たとえば、デジタル・シグナル・プロセッサ、デジタル論理、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＡＳＩＣ）、または当業者に知られている他のどのようなデジタル・データのプロセッサとしても構成できる。
【００１８】
例示の目的に限り、Ｅバンド内の搬送周波数で送信信号を出力するためにベースバンド信号を変調し、それにより、少なくとも１０メガビット毎秒（Ｍｂｐｓ）から場合によっては１０ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）を超えるレートまでのデータ・レートでダウンリンクのユーザにデータを提供するための無線リンクを提供する、という視点から図１を説明する。この例では、搬送周波数は、例示のパワー１８ｄＢｍにおいて信号周波数７６．５ＧＨｚとすることができるが、ただし、例示的な実施形態ではＥバンド内の他の搬送周波数、および場合によってはさらに高い周波数における送信信号の生成が構想されることが了解されている。７６．５ＧＨｚの搬送周波数を直接に変調すると、変換による損失がかなり高くなる（これはほとんど補償できない）ことが避けられないことから、図１には、変更されたスーパー・ヘテロダイン手法が示されている。この手法では、２本の並行する変調器チェーンにより変調されたベースバンド信号１２５（所望の中間信号とも呼ぶ）が、２本のチェーンからの変調されたベースバンド信号を、加算器１２０で加算した結果として提供される。
【００１９】
デジタル・プロセッサ１０５は、デジタル・クロック信号１０６およびシリアル・データ・バス信号１０７を１対の変調器チェーンのそれぞれに対して生成する。デジタル・クロック信号１０６は、たとえば、各チェーン内のデジタル周波数シンセサイザ１１０ａ／１１０ｂ用の周波数基準として、また、送信機回路コンポーネントを搭載するチップ内のデータに対するクロックを設定するのに使用される。シリアル・データ・バス信号１０７を使用すると、周波数シンセサイザ１１０ａまたは１１０ｂからの周波数出力を所望の周波数に設定するために、対応するデジタル周波数シンセサイザ１１０ａまたは１１０ｂをプログラムすることができる。デジタル周波数シンセサイザ１１０ａまたは１１０ｂは、たとえば、アナログ・デバイセズ社（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．）の
ＡＤＦ４２１３型周波数シンセサイザなどの既製品のコンポーネント上にあってもよい。こうして、各周波数シンセサイザ１１０ａまたは１１０ｂは、所望の周波数で正弦波信号を出力する。
【００２０】
各チェーンは、前述のデジタル・シンセサイザ１１０ａまたは１１０ｂおよびＩ／Ｑ変調器１１５ａまたは１１５ｂを含む。デジタル・プロセッサ１０５は、デジタル・クロック信号およびシリアル・データ・バス信号を各デジタル・シンセサイザ１１０ａおよび１１０ｂに入力するほかに、ＩおよびＱベースバンド変調信号をＩ／Ｑ変調器１１５ａおよび１１５ｂのそれぞれに提供することも行う。送信機回路１０５を、（２個以上のＡＳＩＣやデジタル論理コンポーネントなど）複数のデジタル・プロセッサ１０５付きで構成して、デジタル・クロック１０６、データ・バス信号１０７ならびにベースバンドＩおよびＱ信号を別々に生成してもよいことを理解されたい。Ｉ／Ｑ変調器１１５ａまたは１１５ｂは、たとえば、ＡＴＭＥＬ製のＴ０７９０型７００−２７００ＭＨｚ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒなどの既製品の装置であってもよい。
【００２１】
Ｉ／Ｑ変調器１１５ａおよび１１５ｂの変調されたベースバンド信号出力が、加算器１２０で加算されて、１本の変調されたベースバンド信号（所望の中間信号）が提供される。この例の変調されたベースバンド信号は、たとえば、周波数２．１ＭＨｚでパワー７ｄＢｍとすることができるが、ただし、これは例示的なベースバンド信号にすぎず、他の周波数およびパワーを使用してもよいことが了解されている。
【００２２】
変調されたベースバンド信号１２５は、ミキサ１３０内で中間周波ＩＦ１３２にアップコンバートすることができる。この例示的な実施形態では、ミキサ１３０のＩＦ信号１３２出力は、たとえば、周波数３８．２５ＧＨｚでパワー−１４ｄＢｍとすることができ、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（ＵＭＳ），Ｓ．Ａ．Ｓ．のＣＨＶ２２４０用には、局部発振器１３５からの３６．１５ＧＨｚの局部発振信号を２．１ＭＨｚの変調されたベースバンド信号１２５と混合することによって得ることができる。ミキサ１３０は、たとえば、ＴＬＣ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｗａｆｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．製のＴＬＣＭＲ２９８１型などの既製品のコンポーネントであってもよい。
【００２３】
ミキサ１３０からのＩＦ信号１３２出力は、帯域外の信号成分を抑制できるように、適したバンド・パス・フィルタ（ｂａｎｄ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）に入力することができる。この例では、バンド・パス・フィルタは、濾波されたＩＦ信号を出力するために、バンド・パス周波数３８．２５ＧＨｚでバンド幅（Δｆ＝２ＧＨｚ）とすることができる。そのようなＢＰＦ１４０は、たとえば、プリント回路技術で実現することができる。自由選択で、ロー・パス・フィルタを、たとえば、加算器１２０およびミキサ１３０の間に、またはＢＰＦ１４０に追加して置くことができる。代替方法として、ＢＰＦ１４０を電力増幅器１５０の後ろに置くこともできる。
【００２４】
ミキサ１３０およびフィルタ１４０に起因する変換損失を補償するために、電力増幅器１５０は、統合された周波数逓倍器１６０への供給に必要な信号レベルを生成することができる。電力増幅器１５０は、ＵＭＳのＣＨＡ２０９４ｂ型３６−４０ＧＨｚ  Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ｈｉｇｈ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒであってもよい。この例では、周波数逓倍器１６０は周波数２倍器であってもよい。周波数逓倍器は、ＵＭＳのＣＨＵ３２７７型  Ｗ−ｂａｎｄ  Ｍｕｌｔｉ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒのようにチップ形式で構成されていてもよい。ＣＨＵ３２７７は、Ｗバンドでモノリシックの多機能装置であり、これは、入力バッファ／電力分割器、および出力のところで結合される並行する２本のＷバンド・チェーンを内蔵している。それぞれのチェーンは、変調された搬送波に対する送信電力を提供するために、周波数逓倍器および４段中出力増幅器（４−ｓｔａｇｅ  ｍｅｄｉｕｍ  ｐｏｗｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を含んでいる。
【００２５】
周波数逓倍器１６０から出力される信号は、たとえば、搬送周波数７６．５ＧＨｚで例示の送信出力１８ｄＢｍで、伝送に適したアンテナまたはホーン・アンテナ１７０へと直接に供給できる変調された搬送波である。アンテナ１７０は、ＦＣＣの放射規制に適合する方法で変調された搬送波をリンク距離以上伝送する能力のある、どのような平面アンテナ、コンフォーマルアンテナ、または整形アンテナでもよい。そのようなアンテナは、たとえば、円錐型ホーン・アンテナ（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｈｏｒｎｓ  ａｎｔｅｎｎａ）、主焦点パラボラ・アンテナおよびオフセット・パラボラ・アンテナ（ｐｒｉｍｅ  ｆｏｃｕｓ  ａｎｄ  ｏｆｆｓｅｔ  ｐａｒａｂｏｌｉｃ  ｄｉｓｈｅｓ）、ならびに平面スロット・アレイ（ｐｌａｎａｒ  ｓｌｏｔ  ａｒｒａｙ）を含む。１基のアンテナを送信動作と受信動作の両方に使用してもよく、または、たとえば、単一のトランシーバにおいて空間ダイバシティを提供するために複数のアンテナを使用してもよい。
【００２６】
図２は、入力信号を変調して、図１の送信機回路内部で周波数逓倍操作を施すことのできる所望の中間信号を得る方法を示すための位相図である。図２は、周波数逓倍器の使用により通常引き起こされる深刻な信号ひずみが、本発明の例示的な実施形態に従って、どのように低減または回避されるかを示すように作図されている。
【００２７】
デジタル・プロセッサ１０５は、所望の変調されたベースバンド信号１２５に適用可能な１組の信号状態を生成することができる。たとえば、デジタル・プロセッサ１０５を使用して、その信号をＩおよびＱベースバンド信号入力としてＩ／Ｑ変調器１１５ａ／１１５ｂに送るのに先立って、所与の（第１の）変調方式のデジタル信号状態を、一段階高次の（第２の）変調方式（ｎｅｘｔ（ｓｅｃｏｎｄ）ｈｉｇｈｅｒ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ）の利用可能な信号の状態の一部の上へ写像することができる。この基本にある考え方は、所望の変調されたベースバンド信号１２５（所望の中間信号）を得るために、周波数逓倍器１６０が信号の位相状態に及ぼす効果を考慮に入れる、ということである。別の言い方をすれば、デジタル・プロセッサ１０５は、比較的単純な方式またはアルゴリズムを繰り返して、所望の変調されたベースバンド信号１２５に対する正しい１組の信号状態を生成するために生じさせる必要のある、異なる位相状態（以後、これも信号状態ということがある）を決定することができる。
【００２８】
周波数逓倍器１６０は、増幅されたＩＦ信号に周波数逓倍操作を施すが、一意でない伝達関数を特徴としている。したがって、周波数逓倍器１６０の変調された搬送波出力が、所望の変調されたベースバンド信号に対して実質的に一意の関係にあるような変調を行うべきである。これを以下でさらに説明するが、その前に、伝達関数一般および周波数逓倍器１６０の示す一意でない伝達関数の特徴を以下の議論で説明する。
【００２９】
一般に、伝達関数とは、システム、サブシステム、または装置の伝達特性を記述する数学的陳述である。伝達関数は、伝達特性から見たシステム、サブシステム、または装置の入力と出力の間の関係として特徴付けられる。入力に伝達関数を作用させると、出力が得られる。これら３つの実体（ｅｎｔｉｔｙ）のうちどれか２つが与えられれば、第３のものを得ることができる。簡単な伝達関数の例には、電圧利得、反射係数、透過係数（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、および効率比がある。複素伝達関数の例としては、包絡線遅延ひずみがある。
【００３０】
周波数逓倍器１６０などの周波数逓倍器では、それに入力される信号は非線形または「一意でない」伝達関数に入れられる。そのような非線形の伝達関数は、フーリエ展開ｙ’＝ａ＋ｂ＊ｙ＋ｃ＊ｙ２＋ｄ＊ｙ３＋・・・によって表され、ここでａ、ｂ、ｃ、ｄはフーリエ係数である。入力信号の振幅によって、これらの係数の重みが決定される。たとえば、前述の周波数２倍器チップなどの周波数逓倍器１６０は、２乗特性ｙ’＝ｃ＊ｙ２を有する可能性がある。周波数をｆ、位相をｐとする入力正弦波信号ｙ＝ｓｉｎ（２πｆｔ）を２倍器チップの伝達関数に入れると、結果の出力信号はｙ’＝ｃ＊ｓｉｎ２（２πｆｔ＋ｐ）＝１／２＊ｃ＊（１−ｃｏｓ（２πｆｔ・２ｆｔ）＋２ｐ）になる。フィルタ１４０などのハイ・パス・フィルタによって普通除去される定数部分を別にして、周波数が２倍になった残りの正弦波信号が興味の対象となる。ここでの入力信号とはもちろん、前述のアップコンバート、濾波および増幅処理を受けた後の、変調されたベースバンド信号１２５である。この操作によって周波数が２倍になるほか、入力信号の位相角も２倍になるが、このこと自体、位相の制限（０〜３６０°）があるために、一意でない操作（ａｍｂｉｇｕｏｕｓ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）である。したがって、周波数逓倍器１６０の伝達関数は一意でなく、これはｐとｐ＋１８０°のどちらに伝達関数が施されたかの情報が、２倍器チップが行う操作の中で失われるためである。
【００３１】
したがって、周波数逓倍器１６０が送信機回路１００内の非線形な装置である以上、従来の変調方式の適用範囲はかなり限られている。振幅変移キーイング変調だけが、深刻な信号ひずみを受けずに済むのではないかと考えられる。４相位相偏移キーイング（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＱＰＳＫ）、８相位相偏移キーイング（８−ａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：８ＰＳＫ）、雑音レベルに応じてＸを６４、１２８などにできるＸ−直交振幅変調（Ｘ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：Ｘ−ＱＡＭ）などの他の変調方式は、デジタル無線伝送リンクのための望ましい変調方式であるかもしれないが、これらについては、（周波数２倍器などの）周波数逓倍器１６０を送信チェーン内で使用すると、信号状態の回復不能なひずみがもたらされる。
【００３２】
しかし、ある変調方式のデジタル信号状態を１段階高次の（ｎｅｘｔ  ｈｉｇｈｅｒ）変調方式の利用可能な信号状態の半分の上へ写像することによって、この問題を解決可能であることを発明者らは発見している。ＱＰＳＫ変調に対するそのような写像技法を示す図２について、これを説明することができる。
【００３３】
ここで図２を参照すると、それぞれの丸によって、伝送すべきデジタル・データのデータ点が表されている。たとえば、それぞれの丸は２桁のデジタル・ビット（たとえば、１１）を表す。図２では、黒丸は入力ベースバンド信号のデジタル・データに対する信号状態（すなわち、前述のアップコンバート、濾波および増幅プロセスの後の変調されたベースバンド信号１２５）を表し、白丸は周波数逓倍器１６０を通過した後のデジタル・データに対する利用可能な信号状態（すなわち、変調された搬送波）を表す。送るべきデジタル・ワード（すなわち、どのようなビットを送るべきか）に応じて、所望の変調されたベースバンド信号１２５は、図２に示すように、０度、４５度、９０度、または１３５度の位相状態をとる。これらの位相状態は、信号が周波数逓倍器１６０に達するまで変化しないままである。この例では、逓倍器１６０は周波数２倍器として構成されている。
【００３４】
２倍器は２乗特性をもつため、周波数を２倍にするためのアップコンバートプロセスですべての位相の値が２倍にされ、したがって従来のＱＰＳＫ位相状態へと射影される（白丸を参照されたい）。したがって、伝送すべき所望の信号は、従来のＱＰＳＫ受信機アーキテクチャによって回復が可能である。別の言い方をすると、図２に示す写像により、周波数逓倍器１６０の出力であってアンテナ１７０を介して搬送周波数で送信されることになる変調された搬送波は、入力ベースバンド信号に対して、したがって所望の変調されたベースバンド信号１２５に対して、実質的に一意の関係を有することが可能になり、このため、従来の変調方式を使用することによって生じる深刻なひずみの問題が克服される。
【００３５】
このＱＰＳＫに対する写像（前写像（ｐｒｅ−ｍａｐｐｉｎｇ））機能は、高次の変調方式に対しても有効となりうる。たとえば、ｍ−ＰＳＫ変調は、２ｍ−ＰＳＫ信号状態の第１の半分を得ると生成することができる。しかも、所望の高調波に対する、入力信号レベルに従属のフーリエ係数（たとえば、ｃ＝ｆ（ｙ））に従って振幅状態も前写像する場合には、Ｘ−ＱＡＭ変調方式を考慮することができる。これは、たとえば依存関係Ｃ＝ｆ（ｙ）を推定または測定することによってなされる。
【００３６】
したがって、前述のＷバンド・トランシーバなどの多機能トランシーバを、送信機回路１００を含むように構成することができる。送信機回路１００は、７１〜７６ＧＨｚ、８１〜８６ＧＨｚおよび９２〜９５ＧＨｚ帯のうちの１つまたは複数での無線リンクを提供することを目的として、上で述べた例示的な変調方法で説明したように入力信号を変調するように適合されている。
【００３７】
本明細書において説明した変調および伝送の方法は、周波数逓倍器とともに使用される利用可能な変調方式にまさるいくつかの利点を提供することができる。ＡＳＫ変調方式に比べて、２ＰＳＫ変調方式は３ｄＢ高いＳ／Ｎ比を提供する。高次の変調方式は、より高いスペクトル効率を提供するが、これは同じスペクトル幅の内部でより多くの情報を伝送できることを意味している。
【００３８】
本明細書において説明した方法および回路の構造により、Ｔ１／Ｅ１に対するコスト競争力のある無線リンクのソリューションの実現が可能となり、Ｅバンドの７５ＧＨｚ以上において、全二重１．２５Ｇｂｐｓのバンド幅で、気象条件によって少なくとも２マイルの送信距離という無線リンクのパフォーマンスが提供される。
【００３９】
本発明の例示的な実施形態をこのように説明したが、これと同一の実施形態が様々に変わりうることは明らかであろう。そのような変形形態は本発明の例示的な実施形態の趣旨および範囲からの逸脱とみなすべきではなく、そのような当業者に明らかな修正形態はすべて、以下の特許請求の範囲の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の例示的な実施形態による無線リンクを提供する能力のあるトランシーバのための例示的な送信機回路の構成図である。
【図２】図１の送信機回路内部で周波数逓倍操作を施すことのできる所望の中間信号を得るために、入力信号を変調する方法を示すための位相図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０５  デジタル・プロセッサ
１０６  ＣＬＫ
１０６  ＣＬＫ
１０７  データ・バス
１０７  データ・バス
１１０ａ  デジタル・シンセサイザ
１１０ｂ  デジタル・シンセサイザ
１１５ａ  Ｉ／Ｑ
１１５ｂ  Ｉ／Ｑ
１６０  周波数逓倍器
【図１】
2005204313.tif 000003
【図２】
2005204313.tif 000004