專(zhuān)利名稱：無(wú)線通信系統(tǒng)中用于在扇區(qū)化小區(qū)模式中頻率再用的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)和方法，尤其涉及一種通過(guò)同步發(fā)射和接收模式優(yōu)化點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)線系統(tǒng)的帶寬的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線鏈路在為各種應(yīng)用提供數(shù)據(jù)通信鏈路上已經(jīng)變得越來(lái)越重要。例如，因特網(wǎng)服務(wù)提供商已經(jīng)開(kāi)始在城市環(huán)境內(nèi)使用無(wú)線鏈路以避免傳統(tǒng)的有線連接或光纖的安裝費(fèi)用。在點(diǎn)到多點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)中使用無(wú)線鏈路系統(tǒng)為多個(gè)用戶提供服務(wù)更佳。點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)通常由服務(wù)多個(gè)子設(shè)備(有時(shí)稱為遠(yuǎn)程設(shè)備、節(jié)點(diǎn)、或用戶設(shè)備)的多個(gè)集線器設(shè)備構(gòu)成。這些子設(shè)備通常與該系統(tǒng)上的單個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)。例如，單個(gè)子設(shè)備可與LAN相連以允許LAN上的PC通過(guò)這種點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)橋接到其它網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)子設(shè)備通過(guò)無(wú)線信道與一個(gè)特定的集線器設(shè)備通信。在點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)中，集線器設(shè)備可控制與一個(gè)特定覆蓋區(qū)域相關(guān)的多個(gè)子設(shè)備的一部分之間的通信。集線器設(shè)備調(diào)度發(fā)射和接收突發(fā)往返子設(shè)備。集線器設(shè)備通過(guò)這些幀可將從特定子設(shè)備接收的數(shù)據(jù)分組分發(fā)到同一覆蓋區(qū)內(nèi)的另一子設(shè)備，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)主干，或另一集線器設(shè)備。
點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)，如在上面參考和共同受讓的標(biāo)題為“用于TDD的頻率再用”的專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)的點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)，包含多個(gè)相鄰放置的集線器設(shè)備提供集合覆蓋區(qū)。另外，這些集線器可擁有它們各自的覆蓋區(qū)，這些覆蓋區(qū)被劃分為特定扇區(qū)——如30或90度扇區(qū)。另外，這些集線器可利用頻分或其它技術(shù)提供多個(gè)通信信道。
信道再用技術(shù)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)用來(lái)允許再用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信道，而不會(huì)引入程度無(wú)法接受的干擾。這些信道再用技術(shù)的目的是使信道可用性最大，同時(shí)避免相鄰集線器之間出現(xiàn)共道干擾。顯然，這些信道再用技術(shù)是增大點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的帶寬的重要工具。然而，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)意識(shí)到，點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)包含的結(jié)構(gòu)特性可被用來(lái)優(yōu)化信道可用性大于采用傳統(tǒng)信道再用技術(shù)的可用性，同時(shí)避免共道干擾。
例如，通過(guò)點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可能是突發(fā)性的，而不是以固定或連續(xù)數(shù)據(jù)率。具體來(lái)說(shuō)，在子設(shè)備上執(zhí)行的因特網(wǎng)瀏覽器應(yīng)用在從站點(diǎn)下載HTML代碼時(shí)通常需要大量的下行鏈路帶寬，而用戶讀出與該HTML代碼相關(guān)的顯示時(shí)只需少量或無(wú)需帶寬。另外，諸如瀏覽器的許多應(yīng)用的帶寬需求可能是不對(duì)稱的。具體來(lái)說(shuō)，因特網(wǎng)瀏覽器經(jīng)常下載大量數(shù)據(jù)，但上載量在比例上卻極少。因此，點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)技術(shù)以使與非對(duì)稱、突發(fā)性業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)吞吐量最大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)的特定部分之間點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的獨(dú)特特性，提供一種能使點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的帶寬最大的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于同步動(dòng)態(tài)分配帶寬的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于同步集線器設(shè)備的相關(guān)組的扇區(qū)或其它部分的接收和發(fā)射模式，以使點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的帶寬最大的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一目的是在點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)中提供一種用于扇區(qū)到扇區(qū)遙測(cè)的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高效通信信道用于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，這種通信信道允許在單個(gè)集線器快速動(dòng)態(tài)分配帶寬時(shí)同步相鄰集線器。
本發(fā)明的另一目的是在無(wú)線通信系統(tǒng)中提供一種頻率再用模式。
本發(fā)明的另一目的是在由利用每通信頻率兩極化的4*4格柵中的16個(gè)小區(qū)構(gòu)成的無(wú)線通信系統(tǒng)中提供一種可重復(fù)的頻率再用模式。
本發(fā)明的另一目的是在由組合到4小區(qū)的4個(gè)子群集的16個(gè)小區(qū)構(gòu)成的無(wú)線通信系統(tǒng)中提供一種可重復(fù)的頻率再用模式，其中該模式中的對(duì)面扇區(qū)同步。
本發(fā)明的還一目的是通過(guò)頻率再用模式提供一種降低共道和/或相鄰信道干擾的方法。
通過(guò)工作于一種點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些和其他目的，特征和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這種點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)包含多個(gè)集線器以及在與所述集線器相關(guān)的覆蓋區(qū)內(nèi)分布的多個(gè)子設(shè)備。點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)優(yōu)選利用頻譜劃分技術(shù)，如頻分，時(shí)分或正交碼分，將其通信帶寬劃分為信道。而且集線器通過(guò)扇區(qū)天線與它們覆蓋區(qū)內(nèi)的子設(shè)備通信。通過(guò)利用頻譜劃分和扇區(qū)天線，點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)信道再用方案協(xié)調(diào)信道分配。另外，優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)經(jīng)同一信道的時(shí)分雙工(TDD)方案將單個(gè)信道劃分為發(fā)射和接收模式。在此TDD方案中，集線器在發(fā)射模式中將信息發(fā)送給子設(shè)備，而在接收模式中從子設(shè)備接收信息。此外，點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的集線器優(yōu)選在發(fā)射和接收模式之間可動(dòng)態(tài)分配帶寬以實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱通信模式。利用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的子設(shè)備還包括定向天線。
諸如在相鄰集線器的相鄰扇區(qū)的共道干擾是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，具體來(lái)說(shuō)，由于集線器天線通常指向網(wǎng)絡(luò)的其他集線器以便為服務(wù)區(qū)提供復(fù)合覆蓋，因此集線器到集線器暴露是個(gè)問(wèn)題。例如，優(yōu)選實(shí)施例的集線器可利用覆蓋方位在30到90度之間的扇區(qū)天線，這些天線的方位面向位于相鄰集線器的類(lèi)似扇區(qū)天線。子設(shè)備暴露對(duì)本優(yōu)選實(shí)施例的點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)并不是那么嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)檫@些點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的子設(shè)備使用高定向天線。因此，子設(shè)備不會(huì)受到來(lái)自其他子設(shè)備或其他集線器設(shè)備的嚴(yán)重的共道干擾。
信道再用方案可用于減小集線器到集線器共道干擾。例如，通過(guò)仔細(xì)分配網(wǎng)絡(luò)的集線器使用的信道，可實(shí)現(xiàn)接近1的再用性能。此外，通過(guò)先進(jìn)的信道規(guī)劃技術(shù)，如在上面參考的標(biāo)題為“TDD頻率再用”的專(zhuān)利申請(qǐng)中示意和描述，以及下面將描述的，可實(shí)現(xiàn)更高的信道再用性能。
然而，允許信道再用率更高的方法或系統(tǒng)優(yōu)化將系統(tǒng)總體帶寬更大。本發(fā)明在一個(gè)實(shí)施例中是通過(guò)同步集線器的發(fā)射和接收模式實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例同步地理相鄰集線器的群集中對(duì)面扇區(qū)的動(dòng)態(tài)帶寬分配，同時(shí)允許這些集線器的其他扇區(qū)通過(guò)頻率再用和對(duì)面扇區(qū)同步獨(dú)立分配帶寬。集線器相鄰的意思是，這些集線器在特定方向是最近的相鄰集線器。在這個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)優(yōu)選保護(hù)時(shí)間以適應(yīng)正好跨越兩個(gè)集線器覆蓋半徑的同步距離，使發(fā)射和接收模式之間的保護(hù)時(shí)間最短。例如，當(dāng)最大再用為6R，再用進(jìn)度為9，采用30度扇區(qū)，4.5公里小區(qū)時(shí)，保護(hù)時(shí)間接近100微秒，或接近本實(shí)施例的信道容量的5％，以從再用群集中的最大距離處提供傳播。然而，由于本發(fā)明同步相鄰集線器的對(duì)面扇區(qū)，因此同步距離大為縮短。因此，在本實(shí)施例中，保護(hù)時(shí)間只占據(jù)信道容量的.5％。此外，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中系統(tǒng)的計(jì)算需求大為降低，因?yàn)閷?duì)于任何特定的同步確定，網(wǎng)絡(luò)中更少部分同步。而且對(duì)面扇區(qū)同步簡(jiǎn)化了同步遙測(cè)的實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，描述了一種頻率再用模式，其中利用一種可重復(fù)的小區(qū)模式以容許再用多個(gè)頻率指配，在這些頻率指配中每頻率有兩個(gè)極化模式可用。這種頻率再用模式在可用于操作通信系統(tǒng)的頻率指配或通信信道的數(shù)量受限時(shí)特別有用。為了為特定工作區(qū)域提供充分覆蓋，必須提供再用這些可用頻率的小區(qū)模式以避免盲點(diǎn)，或避免在同一區(qū)域使用的頻譜上在相鄰信道之間出現(xiàn)干擾(這種干擾在本領(lǐng)域的技術(shù)上稱為“相鄰信道干擾”)，或避免在相鄰區(qū)域極化相同、頻率相同的兩個(gè)小區(qū)之間出現(xiàn)干擾(這種干擾在本領(lǐng)域的技術(shù)上稱為“共道干擾”)。
通過(guò)將該模式中的小區(qū)形狀理想化為圓形以及進(jìn)一步理想化每個(gè)小區(qū)具有相似半徑，這種小區(qū)的可重復(fù)模式的形狀可以認(rèn)為是平面上的覆蓋。顯然，這種理想化，如平面和間隔距離一致的基本上相同的小區(qū)，在現(xiàn)實(shí)世界中是極少出現(xiàn)的。然而，應(yīng)理解的是，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法并不局限于這種理想化，而是可適用于現(xiàn)實(shí)環(huán)境，其中在考慮到微小變化，以慮及阻塞、地形特征、小區(qū)規(guī)模不同、小區(qū)間隔不規(guī)則等等時(shí)，可使用全部的頻率再用模式。雖然本發(fā)明下面的說(shuō)明在將討論由理想化的小區(qū)等構(gòu)成的理想化可重復(fù)模式，但這種理想化不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。
對(duì)于規(guī)?；旧舷嗤倚螤顬閳A形的小區(qū)來(lái)說(shuō)，在多小區(qū)模式中這些小區(qū)的一種排列方式可以看作方格，其中在同一行或同一列相鄰的兩個(gè)小區(qū)的邊緣在一個(gè)點(diǎn)正切。在這種排列方式中，在對(duì)角線上相鄰的小區(qū)不正切。在另一種多小區(qū)排列方式中，該模式中的小區(qū)與6個(gè)相鄰小區(qū)均正切。如果這些小區(qū)被理想化為六角形，則這種模式將表現(xiàn)為蜂窩形狀。
本發(fā)明人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定對(duì)于具有90°扇區(qū)的小區(qū)來(lái)說(shuō)，寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的有效頻率再用需要最少8個(gè)頻率指配和兩個(gè)極化。基于全球范圍頻率的典型許可證分配大小的考慮，這對(duì)時(shí)分雙工(“TDD”)系統(tǒng)中90°扇區(qū)化的小區(qū)的頻率/極化指配是合理要求。例如，在歐洲，對(duì)28GHz頻帶預(yù)期的許可證分配為2×112MHz或224MHz，而對(duì)42GHz頻帶則接近500MHz。大部分的北美寬帶無(wú)線接入運(yùn)營(yíng)商擁有超過(guò)200MHz的頻率分配。在歐洲新興的流行信道規(guī)模為28MHz，而在北美為25MHz。這些信道規(guī)模加上頻率的預(yù)期許可證分配對(duì)8個(gè)或更多可用頻道留有余地。
雖然90°扇區(qū)相比較小扇區(qū)尺寸，如60°，45°和30°扇區(qū)，具有某些不便，但90°扇區(qū)尺寸是對(duì)幾乎所有的寬帶無(wú)線接入運(yùn)營(yíng)商和標(biāo)準(zhǔn)組織的規(guī)劃基準(zhǔn)。例如，寬扇區(qū)相比窄扇區(qū)RF性能有些折衷。小區(qū)直徑被減小從而需要更多數(shù)量的集線器/小區(qū)以覆蓋給定區(qū)域。較寬扇區(qū)還將引起更大的共道和相鄰信道干擾的可能性。
盡管90°扇區(qū)具有操作缺陷，但90°扇區(qū)方案具有重要的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。一個(gè)優(yōu)勢(shì)是室外設(shè)備的成本較低。由于采用90°扇區(qū)，相比較小尺寸的扇區(qū)，需要較少扇區(qū)，由此需要較少無(wú)線電設(shè)備、天線以及相關(guān)設(shè)備，無(wú)論是基本的還是冗余的。另外，運(yùn)營(yíng)商的一個(gè)重大開(kāi)銷(xiāo)是屋頂權(quán)，地產(chǎn)所有著趨于根據(jù)天線的數(shù)量對(duì)在他們建筑物的屋頂上放置設(shè)備的權(quán)利收費(fèi)，因此90°扇區(qū)意味著屋頂權(quán)的開(kāi)銷(xiāo)更低。而且，扇區(qū)更寬能提供更大的RF覆蓋，這在系統(tǒng)的早期部署中具有重要的意義。
前面已經(jīng)相當(dāng)概括地歸納了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以便更好地理解下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述。之后將描述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，這些構(gòu)成了本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的主題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在此公開(kāi)的概念和特定實(shí)施例可很容易地用作修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)意識(shí)到，這些等效結(jié)構(gòu)并不偏離在所附權(quán)利要求書(shū)中陳述的本發(fā)明的精神和范圍。通過(guò)聯(lián)系附圖參考下面的描述可更好地理解被認(rèn)為是本發(fā)明特點(diǎn)的新穎特征，無(wú)論是結(jié)構(gòu)上的還是操作方法上的，以及其他目的和優(yōu)點(diǎn)。然而，還應(yīng)特別理解的是，每個(gè)特征僅提供用于示意和描述目的，而且并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制的定義。


為更完整地理解本發(fā)明以及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在聯(lián)系附圖參考下面的描述，其中圖1描繪了在群集體系結(jié)構(gòu)中排列的點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)示例；
圖2A描繪了圖1所示的點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的示意性扇區(qū)配置；圖2B示意了對(duì)于圖2A中的一個(gè)小區(qū)，集線器的扇區(qū)化天線排列方式；圖3示意了特定扇區(qū)，以及從集線器到特定扇區(qū)內(nèi)的多個(gè)子設(shè)備的發(fā)射的傳播；圖4A-4D均示意了與相鄰集線器的反向扇區(qū)相關(guān)的一系列RX和TX幀的時(shí)序圖；圖5示意了QAM載波信號(hào)和相關(guān)自適應(yīng)載波的示例性功率分集頻譜；圖6A示意了每個(gè)頻率信道具有兩個(gè)極化以用于頻率在用的一組8個(gè)頻率信道；圖6B示意了利用具有圖6A所示每頻率信道兩個(gè)極化的一組8個(gè)頻率信道的8個(gè)獨(dú)特的小區(qū)類(lèi)型；圖7示意了在4*4直線柵格中的16個(gè)小區(qū)的可重復(fù)模式，其中每個(gè)小區(qū)分為4個(gè)90°扇區(qū)，對(duì)立扇區(qū)工作在具有相同極化的相同頻率信道上；圖8示意了來(lái)自圖7的16個(gè)小區(qū)的可重復(fù)模式的一個(gè)4小區(qū)組合；圖9示意了在形成平行四邊形的4*4柵格中的16小區(qū)可重復(fù)模式，其中每個(gè)小區(qū)分為4個(gè)90°扇區(qū)，對(duì)立扇區(qū)工作在具有相同極化的相同頻率信道上；圖10示意了圖7的可重復(fù)模式，其中對(duì)面扇區(qū)工作在相同頻率信道和極化上一允許對(duì)面扇區(qū)的集線器天線之間發(fā)射和接收同步；圖11A示意了具有圖6A所示的每頻率信道兩個(gè)極化的一組8個(gè)頻率信道，指示在圖10該模式中使用的頻率信道和極化以及在保留的圖10的模式中未使用的頻率信道和極化；圖11B示意了利用具有圖11A所示的每頻率信道兩個(gè)極化的一組4個(gè)頻率信道的8個(gè)唯一的小區(qū)類(lèi)型，用于圖10的頻率再用模式；
圖12示意了來(lái)自圖10的16小區(qū)可重復(fù)模式的一個(gè)4小區(qū)組合；圖13示意了具有附加頻率信道扇區(qū)重疊的可重復(fù)模式以便增大系統(tǒng)用戶的容量需求；具體實(shí)施方式
圖1示意了一種應(yīng)用本發(fā)明的示例性點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)優(yōu)選以群集結(jié)構(gòu)部署。所示意的群集由多個(gè)集線器(105、106、107、108)構(gòu)成，盡管根據(jù)本發(fā)明也可使用數(shù)量不同于所示配置的群集。應(yīng)理解的是，應(yīng)用本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)還可包含另外的群集，與應(yīng)用本發(fā)明的群集或者遠(yuǎn)程放置或者相鄰放置。
集線器105、106、107和108為小區(qū)101、102、103和104提供覆蓋。在小區(qū)101、102、103和104中分別部署了多個(gè)子設(shè)備(109-119)。另外，處理器系統(tǒng)(120-131)分別與各個(gè)子設(shè)備相關(guān)。應(yīng)理解的是，點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的子設(shè)備也可與處理器系統(tǒng)的LAN網(wǎng)絡(luò)相關(guān)。作為選擇，點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的子設(shè)備可與中間網(wǎng)絡(luò)連接。例如，子設(shè)備可與中間的ATM交換機(jī)連接。還應(yīng)理解的是，應(yīng)用本發(fā)明的系統(tǒng)可包含任意大量的集線器、小區(qū)以及子設(shè)備。為簡(jiǎn)化本發(fā)明的描述，以4個(gè)小區(qū)為例描述該示例性實(shí)施例。
圖2A示意了圖1所示的點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的示例性扇區(qū)配置。前面指出，該系統(tǒng)被劃分為與小區(qū)101、102、103和104相關(guān)的覆蓋區(qū)。此外，本示例的小區(qū)101、102、103和104被扇區(qū)化為90°扇區(qū)(101A-101D、102A-102D、103A-103D以及104A-104D)，盡管根據(jù)本發(fā)明也可同步其它扇區(qū)尺寸。如在圖2B為集線器105示意的，集線器105、106、107和108通過(guò)扇區(qū)天線往返扇區(qū)發(fā)射和接收信號(hào)。扇區(qū)天線202A-202D可利用用于每個(gè)扇區(qū)的分立天線單元。作為選擇，扇區(qū)天線可利用多個(gè)窄波束天線單元以合成扇區(qū)覆蓋。在此配置中，在這個(gè)組合的其他扇區(qū)天線中可檢測(cè)到從與任何扇區(qū)101D、102C、103B以及104A相關(guān)的扇區(qū)天線發(fā)送的射頻信號(hào)能量。
分配給點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的頻譜總體被優(yōu)選細(xì)分為信道。本發(fā)明可使用各種信道劃分方法，如時(shí)分、頻分信道，跳頻信道，以及正交碼信道。這些信道被劃分為離散集合。另外，根據(jù)再用進(jìn)程在點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的扇區(qū)間分配信道集合。在此示例系統(tǒng)中，為示意本發(fā)明，RF信號(hào)302-307在同一信道上傳輸。應(yīng)理解的是，其他信令也可與該示例的發(fā)射和接收信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)在其他信道上。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)信道再用方案，在不同信道集合提供特定小區(qū)的至少相鄰扇區(qū)。例如，為扇區(qū)104B和104C使用分配的信道不同于為扇區(qū)104A使用分配的信道。然而，依賴于扇區(qū)天線的前后分離，旁瓣性能等等，在小區(qū)中也可再用信道集合，如扇區(qū)104B和104C和/或104A和104D內(nèi)部。
圖3示意了分別從集線器105和106廣播的一系列RF發(fā)射信號(hào)(301-306)。集線器105在扇區(qū)101D內(nèi)發(fā)射一系列以方向301傳播的RF時(shí)間突發(fā)或時(shí)隙信號(hào)(302、303和304)。由于集線器105使用扇區(qū)天線，因此與RF信號(hào)302、303和304相關(guān)的能量通過(guò)扇區(qū)101D傳播。RF信號(hào)302包含子設(shè)備109的信息。RF信號(hào)303包含子設(shè)備110的信息。RF信號(hào)304包含子設(shè)備111的信息。類(lèi)似地，集線器108在扇區(qū)104A內(nèi)發(fā)射一系列以方向308傳播的RF時(shí)間沖突或時(shí)隙信號(hào)(305、306和307)。由于集線器104使用扇區(qū)天線，因此與RF信號(hào)305、306和307相關(guān)的能量通過(guò)扇區(qū)104A傳播。RF信號(hào)305可包含子設(shè)備117的信息。RF信號(hào)306可包含子設(shè)備118的信息。RF信號(hào)307可包含子設(shè)備119的信息。
最后，RF信號(hào)302、303和304將傳播超出小區(qū)104的界限到達(dá)小區(qū)101、102和103。因此，RF信號(hào)302、303和304在小區(qū)101、102和103可能造成共道干擾。在本優(yōu)選實(shí)施例的點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)中，子設(shè)備利用指向相關(guān)集線器的高定向天線，因此，一般遠(yuǎn)離一個(gè)群集的其余集線器。因此，子設(shè)備通常不會(huì)受到來(lái)自RF信號(hào)302、303和304的共道干擾。
然而，當(dāng)RF信號(hào)到達(dá)特定集線器時(shí)，如果集線器對(duì)于與RF信號(hào)302、303和304相關(guān)的特定信道處于接收模式，則集線器105、106和107將經(jīng)受共道干擾。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，集線器108對(duì)扇區(qū)104A使用如同集線器105對(duì)扇區(qū)101D，集線器106對(duì)扇區(qū)102C以及集線器107對(duì)扇區(qū)103B使用的相同信道集合。因此，RF信號(hào)302、303和304可能造成共道干擾，這依賴于它們到達(dá)集線器106、107和108的時(shí)間。應(yīng)理解的是，如果RF信號(hào)302、303和304在集線器106、107和108處于發(fā)射模式時(shí)到達(dá)，則RF信號(hào)302、303和304的影響可以忽略不計(jì)。類(lèi)似地，如果集線器在RF信號(hào)305、306和307到達(dá)時(shí)對(duì)與這些信號(hào)相關(guān)的信道處于接收模式，則RF信號(hào)305、306和307可能在集線器105、106和107造成共道干擾。
另外，扇區(qū)101D和104A中的子設(shè)備廣播RF信號(hào)309-314。前面指出，這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的子設(shè)備使用高定向天線。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使得高定向天線將輻射的RF能量集中到以相應(yīng)的集線器為中心的極窄波束內(nèi)。因此，這些子設(shè)備與系統(tǒng)中的另一天線耦合而造成共道干擾的可能性很小。應(yīng)理解的是，此示例系統(tǒng)假設(shè)RF信號(hào)302-207和RF信號(hào)309-314是通過(guò)相同頻道傳輸?shù)?。因此，這個(gè)示意本發(fā)明的示例系統(tǒng)在TDMA突發(fā)周期控制RF信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)序。
本發(fā)明和方法的優(yōu)選實(shí)施例同步點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)內(nèi)的特定傳輸以防止集線器傳輸造成共道干擾。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明除了發(fā)射窗口同步外，接收窗口也可同步。依賴于信道之間的分離量，可能獨(dú)立同步相鄰扇區(qū)內(nèi)的單個(gè)信道。通過(guò)同步單個(gè)信道，自適應(yīng)時(shí)分雙工方案可使基于每個(gè)信道的吞吐量最大。然而，這種方案需要較大的處理能量，因此需要更高的設(shè)備成本和復(fù)雜性，以計(jì)算最佳接收和發(fā)射非對(duì)稱。因此，本優(yōu)選實(shí)施例對(duì)在相鄰扇區(qū)內(nèi)使用的所有信道都能同步發(fā)射和接收。通過(guò)這種方式，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法在保持成本和復(fù)雜性為優(yōu)選級(jí)別的同時(shí)能使非對(duì)稱時(shí)分雙工算法的性能更高。
圖4A-4D描繪了集線器105、106、107和108的扇區(qū)101D、102C、103B和104A的發(fā)射和接收幀的示例時(shí)序圖。優(yōu)選每個(gè)集線器同步以便在時(shí)刻t0開(kāi)始其發(fā)射模式。集線器105發(fā)射TX突發(fā)401-403，其分別包含用于子設(shè)備109-111的信息。集線器106發(fā)射包含子設(shè)備114的信息的TX突發(fā)404。集線器107發(fā)射突發(fā)405和406，其包含分別用于子設(shè)備115和116的信息。集線器108發(fā)射突發(fā)407-409，其分別包含用于子設(shè)備117-119的信息。而且，優(yōu)選同步每個(gè)集線器以便在時(shí)刻t6結(jié)束其發(fā)射模式。
另外同步集線器105-108以便集線器105-108從時(shí)刻t6到時(shí)刻t7不發(fā)射。而且，集線器105-108從時(shí)刻t6到時(shí)刻t7不從子設(shè)備接收突發(fā)。在這個(gè)周期期間，發(fā)射和接收延遲產(chǎn)生了保護(hù)時(shí)間316。優(yōu)選保護(hù)時(shí)間316的持續(xù)時(shí)間，以便與相應(yīng)突發(fā)相關(guān)的RF信號(hào)在任何可能經(jīng)受共道干擾的集線器將進(jìn)入接收模式之前傳播出該集線器。相鄰扇區(qū)同步使得這個(gè)實(shí)施例中的同步距離稍微大于兩個(gè)集線器半徑(集線器105和108之間的距離)。具備適當(dāng)再用規(guī)劃的相鄰扇區(qū)同步已經(jīng)足矣，因?yàn)槭褂眠@些信道的非同步扇區(qū)空間分隔將足夠大或面向不同方向以避免共道干擾。
在上面參考的標(biāo)題為“TTD頻率再用”的專(zhuān)利申請(qǐng)中包含了對(duì)這種頻率再用規(guī)劃的示例討論。在使用頻率再用的環(huán)境中，通過(guò)在配置啟動(dòng)操作期間用于物理配置集線器的集線器的非易失存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)指配信道，可為集線器和它們各自的扇區(qū)指配信道?；蛘撸鶕?jù)動(dòng)態(tài)信道指配算法可以動(dòng)態(tài)指配信道。在這種情況下，信道控制器可實(shí)現(xiàn)特定的動(dòng)態(tài)指配算法，并且周期性地傳遞指配的信道給集線器以用于各自的扇區(qū)。
在時(shí)刻t7，集線器105-108同步以進(jìn)入接收模式。此刻，集線器105-108可從它們各自的子設(shè)備接收發(fā)射而不用檢測(cè)從其他集線器發(fā)送的RF信號(hào)。在接收模式期間，集線器105分別從子設(shè)備109-111接收RX突發(fā)410-412。集線器106從子設(shè)備114接收RX突發(fā)413。類(lèi)似地，集線器107分別從子設(shè)備115和116接收RX突發(fā)414和415。集線器108分別從子設(shè)備117-119接收RX突發(fā)416-418。集線器105-108優(yōu)選同步以在時(shí)刻t13結(jié)束它們的接收模式。
另外，這個(gè)實(shí)施例還具有其他優(yōu)點(diǎn)。首先，相鄰集線器能夠直接通信，因此可協(xié)調(diào)幀定時(shí)和/或信道分配而無(wú)需獨(dú)立的遙測(cè)線路。其次，在同步方式中協(xié)調(diào)信道分配所必需的遙測(cè)帶寬在相鄰集線器配置中大為降低。此外，相鄰扇區(qū)同步所需的計(jì)算容量比群集寬度的同步要少得多。
應(yīng)理解的是，本發(fā)明通過(guò)除更高信道再用外的其他考慮使得系統(tǒng)利用和性能更高。通過(guò)同步相鄰扇區(qū)或相鄰天線束，本發(fā)明并不對(duì)與其他扇區(qū)或天線束相關(guān)的發(fā)射和接收非對(duì)稱施加任何其他的任意限制。例如，可能相鄰扇區(qū)中的子設(shè)備總共需要大量的發(fā)射帶寬，但在某個(gè)特定時(shí)刻只需要極小的接收帶寬。同時(shí)有可能非相鄰扇區(qū)的子設(shè)備總共需要相反的帶寬需求。如果整個(gè)扇區(qū)組都同步，則在相鄰和非相鄰扇區(qū)中都將浪費(fèi)一部分帶寬。因此，本發(fā)明獨(dú)立于其他非對(duì)稱操作相鄰扇區(qū)的發(fā)射和接收非對(duì)稱。通過(guò)分隔非對(duì)稱關(guān)系，系統(tǒng)可適應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)固有的在各個(gè)時(shí)刻改變的帶寬需求。
還應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不要求集線器105-108在確切的時(shí)刻開(kāi)始或結(jié)束它們的發(fā)射模式或接收模式。然而，更為精確的同步將縮短保護(hù)時(shí)間，從而使得系統(tǒng)的吞吐量最大。此外，本發(fā)明并不需要為子設(shè)備提供任何特定的信道帶寬分配。應(yīng)理解的是，可使用任何數(shù)量的信道劃分技術(shù)。在單個(gè)發(fā)射/接收周期期間所有帶寬可分配給一個(gè)特定的子設(shè)備。或者，在TDM/TDMA方案中，在扇區(qū)中的每個(gè)子設(shè)備可在每個(gè)發(fā)射/接收周期接收指定部分的可用帶寬?；蛘撸筛鶕?jù)輪詢方案分配子設(shè)備帶寬。集線器可實(shí)現(xiàn)任何數(shù)量的算法以便為特定子設(shè)備調(diào)度帶寬。也可通過(guò)其他技術(shù)劃分接收和發(fā)射模式。例如，子設(shè)備可利用CSMA/CD技術(shù)發(fā)送突發(fā)給集線器?；蛘撸到y(tǒng)可利用競(jìng)爭(zhēng)周期和無(wú)競(jìng)爭(zhēng)周期用于子設(shè)備訪問(wèn)通信信道。
應(yīng)理解的是，根據(jù)本發(fā)明在所選擇的信道上在集線器和子設(shè)備之間可出現(xiàn)其他各種信令。例如，集線器可發(fā)送預(yù)定用于所有子設(shè)備的廣播突發(fā)。集線器可發(fā)送控制信道突發(fā)。另外，集線器可發(fā)送包含定時(shí)信息或網(wǎng)絡(luò)分配向量的信標(biāo)信號(hào)以使子設(shè)備與集線器同步。這些信令可包含請(qǐng)求發(fā)送，允許發(fā)送，或確認(rèn)數(shù)據(jù)突發(fā)。
應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不需要嚴(yán)格定義發(fā)射和接收模式。例如，TDM/TDMA電話系統(tǒng)嚴(yán)格定義了接收和發(fā)射模式的定時(shí)和持續(xù)時(shí)間以優(yōu)化系統(tǒng)傳輸話音業(yè)務(wù)。相反，本發(fā)明可在具有非對(duì)稱發(fā)射和接收模式的系統(tǒng)內(nèi)部工作。而且，本發(fā)明也可用于動(dòng)態(tài)改變發(fā)射和接收模式的持續(xù)時(shí)間的系統(tǒng)中。在上面參考的標(biāo)題為“寬帶毫米波數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)和方法”的專(zhuān)利申請(qǐng)中描述了本發(fā)明可使用的示例性動(dòng)態(tài)帶寬分配系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，為便于動(dòng)態(tài)改變分配給發(fā)射和接收模式的帶寬，本優(yōu)選實(shí)施例的集線器擁有的同步扇區(qū)將這些變化傳遞給對(duì)應(yīng)的集線器和/或公共控制系統(tǒng)。因此，本發(fā)明的另一方面能提供用于同步受共道耦合的集線器的發(fā)射和接收模式的遙測(cè)通信信道。
可采用若干方案來(lái)提供這種通信信道。來(lái)自ILEC(平覆？本地交換載波)的租用連接可用于同步遙測(cè)。然而，優(yōu)選使用與點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)相關(guān)的通信資源，而不是ILEC連接。因此，扇區(qū)同步遙測(cè)可使用與點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的回程?；爻炭稍谌魏涡问降耐ㄐ叛b置中實(shí)現(xiàn)，如寬帶光纖網(wǎng)關(guān)或其他寬帶數(shù)據(jù)級(jí)連接，T1通信線路，有線通信系統(tǒng)等等。然而，對(duì)利用這種控制信道實(shí)現(xiàn)扇區(qū)同步的群集的每個(gè)集線器來(lái)說(shuō)，需要與回程連接或與回程相連的其他系統(tǒng)。盡管這在許多系統(tǒng)中可能足夠了，但這不是最佳方案，因?yàn)樘囟ㄏ到y(tǒng)可能擁有不與該回程相連的集線器。
圖5示意了涉及與主載波帶相鄰的窄載波帶的同步遙測(cè)的優(yōu)選選項(xiàng)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)的頻譜被劃分為離散的50MHz信道?；緮?shù)據(jù)通信通過(guò)占據(jù)大約46MHz的正交調(diào)幅(QAM)載波501實(shí)現(xiàn)。另外，在50MHz信道的保護(hù)空間建立窄帶自適應(yīng)載波502，優(yōu)選帶寬為130kHz，以提供同步遙測(cè)。集線器優(yōu)選利用兩極FSK調(diào)制以通過(guò)自適應(yīng)載波502傳遞信息。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，自適應(yīng)載波502包含100Kbps信令率，用于10-12BER的10dB C/N，1/2級(jí)聯(lián)編碼，以及低于QAM功率級(jí)別10dB的發(fā)射功率。通過(guò)利用這種類(lèi)型的信道，可通過(guò)集線器的特定群集的相鄰扇區(qū)天線束發(fā)送和/或接收控制信道。
應(yīng)理解的是，窄帶自適應(yīng)載波502提供優(yōu)化用于50MHz系統(tǒng)的優(yōu)選信令信道。然而，應(yīng)理解的是，并不需要遙測(cè)控制信道實(shí)現(xiàn)為窄帶載波。如果本發(fā)明用于寬帶點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)中，則遙測(cè)控制信道可以是跨越較大頻譜處理的擴(kuò)展頻譜。另外，并不需要在與預(yù)定信道相關(guān)的保護(hù)空間放置自適應(yīng)載波502。自適應(yīng)載波可利用明確分配的頻譜實(shí)現(xiàn)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，利用本發(fā)明的相鄰集線器可從它們各自的子設(shè)備接收帶寬請(qǐng)求。集線器可基于帶寬計(jì)算進(jìn)行計(jì)算。在這種類(lèi)型的系統(tǒng)中，帶寬控制器可位于一個(gè)集線器以通過(guò)自適應(yīng)載波502接收帶寬計(jì)算的結(jié)果?；蛘?，帶寬控制器可實(shí)現(xiàn)為到達(dá)相應(yīng)集線器的獨(dú)立系統(tǒng)鏈路。
帶寬控制器利用接收的計(jì)算為同步的扇區(qū)確定最佳發(fā)射和接收模式持續(xù)時(shí)間?？刂萍€器利用自適應(yīng)載波將所確定的發(fā)射和接收模式持續(xù)時(shí)間傳遞給集線器。集線器在此時(shí)刻利用這些持續(xù)時(shí)間來(lái)為相鄰扇區(qū)內(nèi)它們各自的子設(shè)備分配發(fā)射和接收資源。應(yīng)理解的是，控制器可接收帶寬請(qǐng)求并直接進(jìn)行計(jì)算。然而，優(yōu)選在集線器進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)樗芨鼮橛行У胤峙涮幚硇枨?。還應(yīng)理解的是，在自適應(yīng)載波鏈路被中斷的情況下，集線器可包含控制接收和發(fā)射模式的邏輯。例如，集線器可暫時(shí)回復(fù)用于發(fā)射和接收模式的預(yù)定長(zhǎng)度?；蛘?，集線器可暫時(shí)定義相同長(zhǎng)度的發(fā)射和接收模式。
例如，本發(fā)明的帶寬控制器可監(jiān)視在前向和反向鏈路上的瞬時(shí)業(yè)務(wù)需求，從而確定適當(dāng)量的ATDD和/或操作載波信道所用的非對(duì)稱。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的帶寬控制器可在本發(fā)明的集線器的處理器(CPU)和相關(guān)存儲(chǔ)器(RAM)上工作?？刂破骺稍诜且资Ъ拇嫫靼噜徧炀€束和相應(yīng)信道的記錄以便實(shí)現(xiàn)所希望的同步?；蛘?，帶寬控制器可工作于動(dòng)態(tài)改變扇區(qū)和/或動(dòng)態(tài)分配信道給各個(gè)扇區(qū)的環(huán)境中。在此環(huán)境中，帶寬控制器可與影響扇區(qū)配置和/或信道分配算法的那部分系統(tǒng)通信以獲得涉及相鄰天線束和它們的信道的信息。當(dāng)然，附加和/或其他裝置，如具備控制其操作的適當(dāng)算法的基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通用處理器，可用于操作本發(fā)明的帶寬控制器。
現(xiàn)在參考圖6A，集合600是對(duì)每頻道兩極化可用的通信系統(tǒng)的8個(gè)可用頻道的概念描述，在此也稱為“頻率”。頻率集合601位于一個(gè)極化上，而頻率集合602位于另一極化上。優(yōu)選頻率集合601和頻率集合602的極化相互正交以使工作在相同頻率但不同極化的天線之間的干擾可能性最小，這將在下面進(jìn)一步討論。極化可以是水平和垂直對(duì)齊，或左斜和右斜對(duì)齊，但不局限于這些方式。
應(yīng)理解的是，盡管下面的討論研究用于8個(gè)頻率和兩個(gè)極化的頻率再用模式，但本發(fā)明的系統(tǒng)和方法并不局限于8個(gè)頻率和2個(gè)極化。有關(guān)在此公開(kāi)的頻率再用模式的原理同樣適用于對(duì)使用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的頻率再用模式的通信系統(tǒng)有8個(gè)以上可用頻率的情形。
圖6B描繪了8個(gè)小區(qū)，如圖2A所示的小區(qū)，其中每個(gè)小區(qū)被分為4個(gè)90°基本上不重疊的扇區(qū)。每個(gè)小區(qū)的集線器至少每扇區(qū)有一個(gè)天線，例如，圖2B所示的集線器105。如圖6B所示，小區(qū)的反向扇區(qū)工作于相同頻率/極化指配。以小區(qū)610為例，扇區(qū)601A和601D工作于頻率/極化601A，而扇區(qū)610B和610C工作于頻率/極化602T。盡管只顯示這種扇區(qū)指定用于小區(qū)610，但應(yīng)理解的是，這種扇區(qū)指定可適用于每個(gè)小區(qū)，而且在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和附圖中都適用。由于存在圖6A所示的8個(gè)頻率和每頻率2個(gè)極化，因此存在16種唯一的可用頻率/極化扇區(qū)指配，或“自由度”。在頻率再用方案中，使相鄰信道和共道干擾最小很重要，以便使小區(qū)中頻率/極化扇區(qū)指配之間的“距離”最大，即，優(yōu)選最大頻率間隔和正交極化指配。另外，對(duì)于自適應(yīng)時(shí)分雙工系統(tǒng)(“ATDD”)，頻率間隔的最大化能使與小區(qū)內(nèi)獨(dú)立的動(dòng)態(tài)非對(duì)稱幀使用相關(guān)的耦合問(wèn)題減少到最小。優(yōu)選如圖6A所示的16個(gè)自由度的指配模式，因?yàn)檫@種模式導(dǎo)致小區(qū)的扇區(qū)指配之間的“距離”最大。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法計(jì)劃使用其他的16自由度指配模式。
利用上面討論的扇區(qū)指配模式，如果一次使用每個(gè)16扇區(qū)指配或16自由度，則可能存在8個(gè)唯一的“小區(qū)類(lèi)型”。圖6B中的每個(gè)小區(qū)就是一個(gè)唯一的小區(qū)類(lèi)型。這8個(gè)小區(qū)類(lèi)型將以特定方式排列以便使共道和相鄰信道干擾最小，同時(shí)對(duì)具有圖6A的頻率/極化指配的通信系統(tǒng)獲得最大的操作區(qū)域覆蓋。
現(xiàn)在關(guān)注圖7，描述多小區(qū)頻率再用模式的一部分。如圖所示，16小區(qū)4×4直線格柵710由4個(gè)2×2小組，即701-704構(gòu)成。參考圖7的方位，16小區(qū)格柵710在垂直和水平方向上可重復(fù)，以便覆蓋區(qū)域能大于格柵710的一個(gè)實(shí)例所覆蓋的區(qū)域。在格柵710中如此排列小區(qū)使得每個(gè)小區(qū)能占據(jù)一個(gè)唯一的行和列位置，其中在圖7的最下一行上的所有小區(qū)在指定行720內(nèi)，而在圖7的最左列的所有小區(qū)在指定列730內(nèi)。在16小區(qū)直線格柵710中如此排列小區(qū)使得行和列相鄰的小區(qū)正切，但在對(duì)角線上相鄰的小區(qū)不正切。行和列的指定是任意的，只用于方便精確地描述該模式中小區(qū)的排列。這種行和列指定并不是本發(fā)明的一部分，因此無(wú)論如何不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。
現(xiàn)在參考圖8，描繪位于圖7的直線格柵710的左下象限內(nèi)的4小區(qū)小組703。在小區(qū)小組703中四個(gè)小區(qū)的每個(gè)小區(qū)都是在上面討論和在圖6B示意的8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的唯一一個(gè)。小區(qū)650與其行和列相鄰小區(qū)正切，即，小區(qū)650與小區(qū)610和小區(qū)660相切。小區(qū)610、620、650和660定位于小區(qū)小組703，以便對(duì)于行和列相鄰小區(qū)對(duì)面小區(qū)的極化不相同。例如，小區(qū)650中的扇區(qū)650B是一種極化，而其在行相鄰小區(qū)660中的對(duì)面扇區(qū)，即扇區(qū)660A，為另一種極化(參考圖6A中的兩種極化)。通過(guò)觀察圖7和圖8，可以看到對(duì)4個(gè)小區(qū)小組701-704，行和列相鄰小區(qū)的對(duì)面小區(qū)的極化均不相同。這種在小組內(nèi)定位小區(qū)的方式能使上面討論的共道和相鄰信道干擾最小。
再次參考圖7，并且現(xiàn)在關(guān)注小區(qū)小組704，小區(qū)小組704中的4個(gè)小區(qū)均是在上面討論和在圖6B中顯示的8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的唯一一個(gè)。另外，小區(qū)小組704中的每個(gè)小區(qū)的小區(qū)類(lèi)型不同于小區(qū)小組703中使用的小區(qū)類(lèi)型。換言之，在圖6B所示的8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中，其中有4個(gè)小區(qū)類(lèi)型用在小區(qū)小組703，而另外4個(gè)小區(qū)類(lèi)型用在小區(qū)小組704。小區(qū)小組704中小區(qū)的定位類(lèi)似于上面討論的小區(qū)小組703中小區(qū)的定位，即，行和列相鄰小區(qū)的對(duì)面小區(qū)的極化不相同。此外，并且優(yōu)選對(duì)于小區(qū)620、660、630和670，行相鄰小區(qū)的對(duì)面小區(qū)的極化不同，如圖7所示。
上面已經(jīng)討論了在4個(gè)小區(qū)小組中小區(qū)的定位和排列方式，應(yīng)指出，在小區(qū)小組703和702中小區(qū)之間存在關(guān)系，而且在小區(qū)小組704和701中小區(qū)之間也存在關(guān)系。參考圖7中的小區(qū)小組703和702，可以看到在每個(gè)小區(qū)小組中出現(xiàn)相同的4個(gè)小區(qū)類(lèi)型，而且在每個(gè)小區(qū)小組中小區(qū)的排列方式相同，即在小區(qū)小組703中小區(qū)650與小區(qū)小組702中的小區(qū)650S是相同的小區(qū)類(lèi)型。然而，在反向扇區(qū)對(duì)之間已經(jīng)交換了每個(gè)小區(qū)的頻率/極化指配。然而，對(duì)于小區(qū)小組703中的小區(qū)650來(lái)說(shuō)，右上和左下扇區(qū)為第一頻率/極化組合，在小區(qū)小組702中小區(qū)650S的左上和右下扇區(qū)出現(xiàn)相同的第一頻率/極化組合。對(duì)于小組703和702中的每個(gè)小區(qū)情況也是這樣。觀察這種關(guān)系的另一方式是小區(qū)小組702中的小區(qū)已經(jīng)從小區(qū)小組703中的小區(qū)方向旋轉(zhuǎn)90°。同樣地，小區(qū)小組704和701中的小區(qū)以相同方式相關(guān)。
改變小區(qū)小組703/702和704/701之間的小區(qū)的方向的原因是使同一小區(qū)類(lèi)型的小區(qū)的扇區(qū)之間的共道干擾最小。如果，例如，小區(qū)650S與小區(qū)650為同一方向，則小區(qū)650的對(duì)面扇區(qū)650A和小區(qū)650S的扇區(qū)650SC將工作在具有相同極化的相同頻率上。如果小區(qū)半徑指定為“R”，則小區(qū)650和650S的集線器之間的距離為 這個(gè)距離不足以防止共道干擾。對(duì)反向扇區(qū)交換頻率/極化有助于克服集線器之間距離不足的問(wèn)題。利用圖7的頻率再用方案，對(duì)面扇區(qū)工作于相同頻率/極化的集線器之間的距離為 這是上一例子距離的2倍。上述用于4×4直線格柵710的模式可以在水平和垂直方向上重復(fù)，以便為大于格柵710的區(qū)域提供覆蓋。如圖7所示，重復(fù)小區(qū)的行和列以示意水平和垂直可重復(fù)性的觀點(diǎn)。應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不局限于圖7所示的特定數(shù)量的小區(qū)，也不局限于特定的小區(qū)類(lèi)型指配或扇區(qū)方向?？梢哉J(rèn)為，利用上述概念的可重復(fù)直線格柵都在本專(zhuān)利的范圍之內(nèi)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9，描繪一種不同的小區(qū)描述，在此稱為移位和擠壓(shift and squish)”模式。從圖7中可看出，直線格柵710的可重復(fù)模式使得在小區(qū)之間出現(xiàn)一個(gè)相當(dāng)大的靜區(qū)。位移和擠壓模式910能消除大部分的這種隙間靜區(qū)。如同采用直線格柵710一樣，位移和擠壓模式910包含兩個(gè)均為8小區(qū)類(lèi)型的16個(gè)小區(qū)。在移位和擠壓模式910的下兩行小區(qū)，類(lèi)似于直線格柵模式710中的下兩行小區(qū)，由圖6B所示的一個(gè)8小區(qū)類(lèi)型構(gòu)成。同樣，在移位和擠壓模式910中的上兩行小區(qū)也由與下兩行相同的一個(gè)8小區(qū)類(lèi)型的另一集合構(gòu)成，類(lèi)似于在直線格柵模式710中上兩行小區(qū)由與下兩行相同的一個(gè)8小區(qū)類(lèi)型的另一集合構(gòu)成。然而，與直線格柵710不同的是，移位和擠壓模式910的上兩行小區(qū)與移位和擠壓模式910內(nèi)的下兩行小區(qū)的不是以相同的相對(duì)方向排列。例如，小區(qū)901-904以從左至右的順序排列為901/902/903/904，而對(duì)應(yīng)的小區(qū)901S-904S從左至右排列為904S/901S/902S/903S。在格柵910的其他兩行中的小區(qū)也保持相同關(guān)系。另外，對(duì)應(yīng)小區(qū)類(lèi)型的小區(qū)中兩對(duì)反向扇區(qū)的頻率/極化指配也被交換。
移位和擠壓模式910如圖9所示可重復(fù)。該模式中16個(gè)小區(qū)的排列方式使得沒(méi)有一個(gè)小區(qū)在任何一個(gè)方向與同一小區(qū)類(lèi)型中的兩個(gè)小區(qū)正切相鄰。由于這種模式如圖9所示可重復(fù)，因此這種關(guān)系有效。
在移位和擠壓模式910中具有工作于相同頻率/極化的對(duì)面扇區(qū)的小區(qū)，如小區(qū)901和911的集線器之間的間隔接近10R，這是在直線格柵710中具有工作于相同頻率/極化的對(duì)面扇區(qū)的集線器之間距離的大約88％。小區(qū)901和911的集線器之間的距離應(yīng)足以防止共道干擾。
現(xiàn)在參考圖10，描繪另一種多小區(qū)頻率再用模式的一部分。這種16小區(qū)4×4直線格柵1010由4個(gè)2×2小組，1001-1004構(gòu)成。參考圖10的方向，16小區(qū)格柵1010在垂直和水平方向上可重復(fù)，以便能覆蓋面積大于格柵1010的一個(gè)實(shí)例所覆蓋的區(qū)域。格柵1010中小區(qū)的排列類(lèi)似于圖7中格柵710的小區(qū)，以便每個(gè)小區(qū)占據(jù)一個(gè)唯一的行和列位置，而且行和列相鄰小區(qū)正切，但在對(duì)角線上相鄰的小區(qū)不正切。
圖11A描繪了用于每頻信兩極化可用的通信系統(tǒng)的8個(gè)可用頻道集合1100，其類(lèi)似于圖6A中的頻率集合600。在集合1100的16個(gè)頻率/極化自由度中，描繪了8個(gè)頻率/極化自由度的集合1103和另外8個(gè)頻率/極化自由度集合1104。在圖10的頻率再用模式中使用自由度集合1103。自由度集合1104不必填充圖10的頻率再用模式的小區(qū)，其保留用于將來(lái)可能的用途，這將在下面進(jìn)行描述。
圖11B示意了在圖10的頻率再用模式直線格柵1010中使用的8個(gè)小區(qū)類(lèi)型。如圖11B所示，每8個(gè)小區(qū)類(lèi)型的一個(gè)特定小區(qū)的每個(gè)扇區(qū)相對(duì)該小區(qū)的其他扇區(qū)工作于唯一的頻率/極化指配。對(duì)每個(gè)小區(qū)類(lèi)型來(lái)說(shuō)，有一對(duì)相鄰扇區(qū)工作于第一極化，而另一對(duì)相鄰扇區(qū)工作于兩種可能極化中的第二極化。以小區(qū)1110為例，每個(gè)扇區(qū)1110A-1110D均工作于互不相同的頻率/極化。由于采用圖11A所示的4個(gè)頻率和每頻率兩個(gè)可用極化，因此存在8個(gè)可用自由度。由于有下面討論的限制，采用8個(gè)不同的小區(qū)類(lèi)型來(lái)填充直線格柵1010。
現(xiàn)在參考圖12，描繪位于圖10的直線格柵1010中左下象限的4小區(qū)小組1003。在小區(qū)小組1003中，4個(gè)小區(qū)的每個(gè)小區(qū)都是上面討論和在圖11B中示意的8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的唯一一個(gè)。另外，在4小區(qū)小組1003中，每個(gè)小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)為相同頻率/極化，而與該小區(qū)是行和列相鄰還是對(duì)角線相鄰無(wú)關(guān)。例如，如圖12所示，對(duì)于所有4個(gè)小區(qū)的面向中心的扇區(qū)，1110D、1120C、1150B和1160A，都為相同的頻率/極化指配。另外，小區(qū)1110的扇區(qū)1110C和小區(qū)1150的扇區(qū)1150A面對(duì)面，并且具有相同的頻率/極化指配。對(duì)于下述扇區(qū)1150D和1160C，1160B和1120D，以及1110B和1120A，情形也相同。此外，在4小區(qū)小組1003中對(duì)角線相鄰小區(qū)的反向扇區(qū)具有相同的頻率/極化指配扇區(qū)1150C和1120B以及扇區(qū)1110A和1160D。這些頻率/極化指配使得直線格柵1110的模式可重復(fù)，這從圖10可看出，同時(shí)使共道和相鄰信道干擾最小。
再次參考圖10，現(xiàn)在關(guān)注小區(qū)小組1004，在小區(qū)小組1004中，4個(gè)小區(qū)中的每個(gè)小區(qū)都是上面討論和在圖11B所示的8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的唯一一個(gè)。另外，小區(qū)小組1004中每個(gè)小區(qū)的小區(qū)類(lèi)型與在小區(qū)小組1003中使用的小區(qū)類(lèi)型不同。換言之，在圖11B描繪的8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中，其中4個(gè)小區(qū)類(lèi)型用于小區(qū)小組1003，而另外4個(gè)小區(qū)類(lèi)型用于小區(qū)小組1004。在小區(qū)小組1004中小區(qū)的定位類(lèi)似于上面討論的在小區(qū)小組1003中小區(qū)的定位4小區(qū)小組1004中每個(gè)小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)具有相同頻率/極化，而不管這個(gè)小區(qū)是行和列相鄰還是對(duì)角線相鄰。
上面已經(jīng)討論了在4小區(qū)小組中小區(qū)的定位和排列方式，應(yīng)指出，在小區(qū)小組1003和1002的小區(qū)之間存在關(guān)系，而且在小區(qū)小組1004和1001的小區(qū)之間也存在關(guān)系。參考圖10中的小區(qū)小組1003和1002，可以看出在每個(gè)這些小區(qū)小組中均出現(xiàn)相同的4個(gè)小區(qū)類(lèi)型，而且在每個(gè)小區(qū)小組中小區(qū)的排列方式和小區(qū)內(nèi)的扇區(qū)定位都相同，即，小區(qū)小組1003中的小區(qū)1150與小區(qū)小組1002中的小區(qū)1150S為相同小區(qū)類(lèi)型。同樣，小區(qū)小組1004和1001中的小區(qū)以相同方式相關(guān)。
直線格柵1010也可在水平和垂直方向上重復(fù)，類(lèi)似于直線格柵710的可重復(fù)性。應(yīng)指出，在可重復(fù)模式內(nèi)任何2×2格柵的4個(gè)小區(qū)的向內(nèi)扇區(qū)具有相同的頻率/極化指配。這種排列方式使得這些向內(nèi)扇區(qū)同步，這已經(jīng)在上面進(jìn)行了充分描述。
具有相同頻率/極化指配但非相鄰對(duì)面扇區(qū)的任何兩個(gè)對(duì)面扇區(qū)之間的距離為 這個(gè)距離應(yīng)足以防止在具有相同頻率/極化指配的非相鄰對(duì)面扇區(qū)之間出現(xiàn)共道干擾。如果存在共道干擾，也可同步具有干擾的非相鄰對(duì)面扇區(qū)的兩組4小區(qū)以避免共道干擾問(wèn)題。
參考圖13，示意類(lèi)似于圖10的直線格柵1010的直線格柵1310。然而，格柵1310包含這些扇區(qū)的扇區(qū)覆蓋，在此稱為重疊扇區(qū)。為此，系統(tǒng)的容量不足以支持這些扇區(qū)內(nèi)的用戶需求。所增加的扇區(qū)覆蓋表示在存在覆蓋的小區(qū)的集線器處增加的天線和對(duì)應(yīng)電路。增加的扇區(qū)覆蓋通常不是對(duì)重疊扇區(qū)的簡(jiǎn)單替換。增加的覆蓋工作不同于重疊扇區(qū)的頻率上，但具有相同極化。這種配置使得能共用在重疊和覆蓋扇區(qū)之間的保護(hù)或冗余設(shè)備。覆蓋扇區(qū)的大小通常等于或小于重疊扇區(qū)的大小。如圖13所示，重疊扇區(qū)為45°扇區(qū)，但本發(fā)明的系統(tǒng)和方法并不局限于45°扇區(qū)。另外，圖13示意了添加到4個(gè)小區(qū)1-4的每個(gè)扇區(qū)的其中一個(gè)的覆蓋扇區(qū)1390，這僅僅是覆蓋扇區(qū)的一種使用例子。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法并不局限于添加覆蓋扇區(qū)到4個(gè)對(duì)面扇區(qū)小組中，而是可根據(jù)用戶的需要添加或多或少覆蓋扇區(qū)。為4個(gè)相鄰小區(qū)的4個(gè)對(duì)面扇區(qū)都添加覆蓋扇區(qū)使得，添加的4個(gè)覆蓋扇區(qū)能以類(lèi)似于4個(gè)基礎(chǔ)重疊扇區(qū)的同步方式同步。自然地，也可添加和同步少于4個(gè)覆蓋扇區(qū)。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)理解的是，在此可進(jìn)行各種變化、替換和修改而不偏離所附權(quán)利要求書(shū)定義的本發(fā)明的精神和范圍。此外，本申請(qǐng)的范圍并不局限于在此說(shuō)明書(shū)中描述的過(guò)程、機(jī)械、產(chǎn)品、材料成分、裝置、方法和步驟。本領(lǐng)域的技術(shù)人員從本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中將理解，根據(jù)本發(fā)明也可使用當(dāng)前存在或今后將開(kāi)發(fā)的能執(zhí)行與在此描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例基本上相同功能或?qū)崿F(xiàn)基本上相同結(jié)果的過(guò)程、機(jī)械、產(chǎn)品、材料成分、裝置、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求書(shū)在其范圍內(nèi)包含這些過(guò)程、機(jī)械、產(chǎn)品、材料成分、裝置、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線通信系統(tǒng)中的可重復(fù)頻率再用模式，包括16個(gè)半徑近似相同的基本上為圓形的小區(qū)，以4×4格柵排列，以便沒(méi)有兩個(gè)小區(qū)基本上重疊，而且每個(gè)小區(qū)基本上與其相鄰的行和列小區(qū)正切，每個(gè)小區(qū)包含一個(gè)具有4個(gè)天線的集線器，每個(gè)天線服務(wù)4個(gè)基本上不重疊的90°扇區(qū)中的一個(gè)，而且能在每8個(gè)頻率以及在每頻率的任何兩個(gè)極化上通信，從而對(duì)每個(gè)集線器，一個(gè)反向90°扇區(qū)集合在所述8個(gè)頻率的其中一個(gè)上和在一個(gè)所述極化上通信，而另一反向90°扇區(qū)集合在所述8個(gè)頻率的一個(gè)不同頻率上和另一所述極化上通信；8個(gè)小區(qū)類(lèi)型，其中每個(gè)小區(qū)類(lèi)型通過(guò)一個(gè)唯一的頻率組合通信；第一和第二個(gè)4小區(qū)小組，每個(gè)小組包含一個(gè)2×2的小區(qū)格柵以便，所述第一個(gè)4小區(qū)小組包含所述8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的4個(gè)不同小區(qū)類(lèi)型，所述小區(qū)的排列方式使得行和列相鄰小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)具有不同極化，以及所述第二個(gè)4小區(qū)小組包含另外4個(gè)不同的小區(qū)類(lèi)型，所述小區(qū)的排列方式使得行和列相鄰小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)具有不同極化；第三和第四個(gè)4小區(qū)小組，每個(gè)小組包含一個(gè)2×2的小區(qū)格柵以便，所述第三個(gè)4小區(qū)小組包含與所述第一個(gè)小組相同的4個(gè)小區(qū)類(lèi)型，其中在每個(gè)小區(qū)的反向扇區(qū)對(duì)之間交換頻率和極化指配，所述4個(gè)小區(qū)的排列方式與所述第一個(gè)小組中的小區(qū)相同，以及所述第四個(gè)4小區(qū)小組包含與所述第二個(gè)小組相同的4個(gè)小區(qū)類(lèi)型，其中在每個(gè)小區(qū)的反向扇區(qū)對(duì)之間交換頻率和極化指配，所述4個(gè)小區(qū)的排列方式與所述第二個(gè)小組中的小區(qū)相同；其中所述4個(gè)小區(qū)小組排列在所述4×4格柵中，以便所述第一和第三個(gè)小區(qū)小組為非行和列相鄰，而行和列相鄰小組之間的對(duì)面小區(qū)采用不同頻率。
2.權(quán)利要求1的模式，其中所述極化相互正交。
3.權(quán)利要求1的模式，其中所述通信系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)。
4.權(quán)利要求3的模式，其中所述通信系統(tǒng)為自適應(yīng)時(shí)分雙工系統(tǒng)。
5.權(quán)利要求4的模式，其中所述8個(gè)頻率在毫米頻率范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求5的模式，其中所述8個(gè)頻率均在10-60GHz的范圍內(nèi)。
7.權(quán)利要求1的模式，其中所述小區(qū)不同步。
8.權(quán)利要求7的模式，其中所述小區(qū)內(nèi)的扇區(qū)不同步。
9.權(quán)利要求1的模式，其中所述16個(gè)小區(qū)通常為圓形，接近相同半徑，而且以4×4方格排列，以便任何兩個(gè)水平和任何兩個(gè)垂直相鄰小區(qū)的中心之間的距離接近小區(qū)半徑的兩倍。
10.一種在通信系統(tǒng)中形成直線格柵的多小區(qū)小區(qū)模式中的水平和垂直可重復(fù)的小區(qū)模式，其中每個(gè)小區(qū)被劃分為4個(gè)90°扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有至少一個(gè)天線，從而每個(gè)天線對(duì)每個(gè)通信頻率能工作在兩種極化模式中的一種，其中每個(gè)小區(qū)使用兩個(gè)頻率，而且每個(gè)小區(qū)的相鄰扇區(qū)在頻率和極化上交替。
11.權(quán)利要求10的模式，其中所述極化相互正交。
12.權(quán)利要求11的模式，其中帶有格柵的對(duì)角線交替小區(qū)相對(duì)旋轉(zhuǎn)90度。
13.權(quán)利要求12的模式，其中頻率數(shù)為8。
14.權(quán)利要求13的模式，其中每個(gè)小區(qū)為8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的一個(gè)，從而每個(gè)小區(qū)類(lèi)型采用頻率和極化的唯一組合。
15.權(quán)利要求14的模式，其中每個(gè)小區(qū)類(lèi)型在所述模式內(nèi)重復(fù)一次。
16.權(quán)利要求15的模式，其中所述通信系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)。
17.權(quán)利要求16的模式，其中所述通信系統(tǒng)為自適應(yīng)時(shí)分雙工系統(tǒng)。
18.權(quán)利要求17的模式，其中所述8個(gè)頻率在毫米頻率范圍內(nèi)。
19.權(quán)利要求18的模式，其中所述8個(gè)頻率均在10-60GHz的范圍內(nèi)。
20.在通信系統(tǒng)中形成直線格柵的多小區(qū)小區(qū)模式的水平和垂直可重復(fù)的小區(qū)模式中，其中每個(gè)小區(qū)被劃分為4個(gè)90°扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有至少一個(gè)天線，從而每個(gè)天線對(duì)每個(gè)通信頻率能工作在兩種極化模式中的一種，降低共道干擾的方法包括步驟(a)在頻率和極化上輪換每個(gè)小區(qū)的相鄰扇區(qū)；以及(b)使格柵內(nèi)的至少一對(duì)交替的對(duì)角線小區(qū)相對(duì)改變90°。
21.權(quán)利要求20的模式，其中相鄰信道干擾被降低。
22.權(quán)利要求20的模式，其中所述極化相互正交。
23.權(quán)利要求22的模式，其中頻率數(shù)為8。
24.權(quán)利要求23的模式，其中每個(gè)小區(qū)為8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的一個(gè)，從而每個(gè)小區(qū)類(lèi)型采用頻率和極化的唯一組合。
25.權(quán)利要求24的模式，其中每個(gè)小區(qū)類(lèi)型在所述模式內(nèi)重復(fù)一次。
26.權(quán)利要求22的模式，其中所述通信系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)。
27.權(quán)利要求26的模式，其中所述通信系統(tǒng)為自適應(yīng)時(shí)分雙工系統(tǒng)。
28.權(quán)利要求27的模式，其中所述8個(gè)頻率在毫米頻率范圍內(nèi)。
29.權(quán)利要求28的模式，其中所述8個(gè)頻率均在10-60GHz的范圍內(nèi)。
30.在通信系統(tǒng)中形成直線格柵的多小區(qū)小區(qū)模式的以4×4格柵排列的16小區(qū)模式中，其中每個(gè)小區(qū)被劃分為4個(gè)90°扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有至少一個(gè)天線，從而每個(gè)天線對(duì)8個(gè)通信頻率均能工作在兩種極化模式中的一種，從而對(duì)每個(gè)集線器，一個(gè)反向90°扇區(qū)集合在所述8個(gè)頻率的其中一個(gè)上和在一個(gè)極化上通信，而另一反向90°扇區(qū)集合在所述8個(gè)頻率的一個(gè)不同頻率上和另一極化上通信，降低共道干擾的方法包括步驟(a)將所述16個(gè)小區(qū)劃分為4個(gè)4小區(qū)小組，從而每個(gè)小組包括一個(gè)2×2的小區(qū)格柵；(b)提供8個(gè)小區(qū)類(lèi)型，其中每個(gè)小區(qū)類(lèi)型通過(guò)一個(gè)唯一的頻率組合通信；(c)提供第一個(gè)4小區(qū)小組，其包含所述8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的4個(gè)不同小區(qū)類(lèi)型，所述小區(qū)的排列方式使得行和列相鄰小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)具有不同極化；(d)提供第二個(gè)4小區(qū)小組，其包含另外4個(gè)不同的小區(qū)類(lèi)型，所述小區(qū)的排列方式使得行和列相鄰小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)具有不同極化；(e)在所述16小區(qū)模式內(nèi)在對(duì)角線上重復(fù)所述第一和第二個(gè)小區(qū)小組；(f)相對(duì)第一和第二小區(qū)小組的扇區(qū)中的頻率和極化指配，旋轉(zhuǎn)重復(fù)的第一和第二小區(qū)小組的每個(gè)小區(qū)的扇區(qū)中的頻率和極化指配90°。
31.權(quán)利要求30的模式，其中相鄰信道干擾被降低。
32.權(quán)利要求30的模式，其中所述極化相互正交。
33.權(quán)利要求32的模式，其中所述通信系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)。
34.權(quán)利要求33的模式，其中所述通信系統(tǒng)為自適應(yīng)時(shí)分雙工系統(tǒng)。
35.權(quán)利要求34的模式，其中所述8個(gè)頻率在毫米頻率范圍內(nèi)。
36.權(quán)利要求35的模式，其中所述8個(gè)頻率均在10-60GHz的范圍內(nèi)。
37.一種無(wú)線通信系統(tǒng)中的頻率再用模式，包括16個(gè)半徑近似相同的基本上為圓形的小區(qū)，以形成平行四邊形的可重復(fù)4×4格柵排列，以便任何一個(gè)小區(qū)的邊緣與其他6個(gè)小區(qū)的邊緣正切，其中每個(gè)小區(qū)包含一個(gè)具有4個(gè)天線的集線器，其中每個(gè)天線服務(wù)4個(gè)基本上不重疊的90°扇區(qū)中的一個(gè)，而且能在每8個(gè)頻率以及在每頻率的任何兩個(gè)極化上通信，從而對(duì)每個(gè)集線器，一個(gè)反向90°扇區(qū)集合在所述8個(gè)頻率的其中一個(gè)上和在一個(gè)極化上通信，而另一反向90°扇區(qū)集合在所述8個(gè)頻率的一個(gè)不同頻率上和另一極化上通信，所述模式包括8個(gè)小區(qū)類(lèi)型，其中每個(gè)小區(qū)類(lèi)型通過(guò)一個(gè)唯一的頻率組合通信；第一個(gè)4小區(qū)小組包含所述8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的4個(gè)不同小區(qū)類(lèi)型，所述小區(qū)的排列方式使得每個(gè)小區(qū)的中心共線，而且相鄰小區(qū)的邊緣正切，從而相鄰小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)具有不同極化；第二個(gè)4小區(qū)小組包含另外4個(gè)不同的小區(qū)類(lèi)型，所述小區(qū)的排列方式使得每個(gè)小區(qū)的中心共線，而且相鄰小區(qū)的邊緣正切，從而相鄰小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)具有不同極化，而且所述第一和第二個(gè)小區(qū)小組的排列方式使得每個(gè)小組的每個(gè)小區(qū)與另一小區(qū)小組的至少一個(gè)小區(qū)相鄰和正切；第三個(gè)4小區(qū)小組包含與所述第一個(gè)小組相同的4個(gè)小區(qū)類(lèi)型，其中在每個(gè)小區(qū)的反向扇區(qū)對(duì)之間交換頻率和極化指配，所述4個(gè)小區(qū)的排列方式使得每個(gè)小區(qū)的中心共線，而且相鄰小區(qū)的邊緣正切，從而所述第二和第三個(gè)小區(qū)小組的排列方式使得每個(gè)小組的每個(gè)小區(qū)與另一小組的至少一個(gè)小區(qū)相鄰和正切，而且沒(méi)有與第三小組中的小區(qū)相鄰的小區(qū)也與在第一小組中具有與第三小組中的所述小區(qū)對(duì)應(yīng)的頻率組合的小區(qū)相鄰；第四個(gè)4小區(qū)小組包含與所述第二個(gè)小組相同的4個(gè)小區(qū)類(lèi)型，其中在每個(gè)小區(qū)的反向扇區(qū)對(duì)之間交換頻率和極化指配，所述4個(gè)小區(qū)的排列方式使得每個(gè)小區(qū)的中心共線，而且相鄰小區(qū)的邊緣正切，從而所述第三和第四個(gè)小區(qū)小組的排列方式使得每個(gè)小組的每個(gè)小區(qū)與另一小組的至少一個(gè)小區(qū)相鄰和正切，而且沒(méi)有與第四小組中的小區(qū)相鄰的小區(qū)也與在第二小組中具有與第四小組中的所述小區(qū)對(duì)應(yīng)的頻率組合的小區(qū)相鄰。
38.權(quán)利要求37的模式，其中所述16個(gè)小區(qū)通常為六角形。
39.權(quán)利要求37的模式，其中所述模式在水平和垂直方向上重復(fù)。
40.權(quán)利要求37的模式，其中所述極化相互正交。
41.權(quán)利要求40的模式，其中所述通信系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)。
42.權(quán)利要求41的模式，其中所述通信系統(tǒng)為自適應(yīng)時(shí)分雙工系統(tǒng)。
43.權(quán)利要求42的模式，其中所述8個(gè)頻率在毫米頻率范圍內(nèi)。
44.權(quán)利要求43的模式，其中所述8個(gè)頻率均在10-60GHz的范圍內(nèi)。
45.權(quán)利要求44的模式，其中所述小區(qū)不同步。
46.權(quán)利要求45的模式，其中所述小區(qū)內(nèi)的扇區(qū)不同步。
47.一種無(wú)線通信系統(tǒng)中的頻率再用模式，包括以4×4格柵排列的16個(gè)小區(qū)，其中含有以2×2格柵的4小區(qū)排列的4個(gè)子群集，其中每個(gè)小區(qū)包含一個(gè)具有4個(gè)天線的集線器，其中每個(gè)天線服務(wù)4個(gè)基本上不重疊的90°扇區(qū)中的一個(gè)，而且能在每8個(gè)頻率以及在每頻率的任何兩個(gè)極化上通信，其中對(duì)每個(gè)集線器，每個(gè)扇區(qū)在一個(gè)不同頻率上通信，其中兩個(gè)相鄰扇區(qū)在一個(gè)極化上通信，而另兩個(gè)相鄰扇區(qū)在另一極化上通信，所述模式包括8個(gè)小區(qū)類(lèi)型，其中每個(gè)小區(qū)類(lèi)型通過(guò)一個(gè)唯一的頻率組合通信，從而這8個(gè)小區(qū)類(lèi)型由位于所述一個(gè)極化的4個(gè)頻率和位于所述另一極化的4個(gè)頻率構(gòu)成；第一個(gè)子群集包含所述8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的4個(gè)不同小區(qū)類(lèi)型，所述小區(qū)的排列方式使得相鄰小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)在相同頻率和相同極化上通信，以及第二個(gè)子群集包含另外4個(gè)不同的小區(qū)類(lèi)型，所述小區(qū)的排列方式使得相鄰小區(qū)的對(duì)面扇區(qū)在相同頻率和相同極化上通信；與所述第一個(gè)子群集相同的第三個(gè)子群集；與所述第二個(gè)子群集相同的第四個(gè)子群集；其中所述子群集排列在所述4×4格柵中，以便所述第一和第三個(gè)子群集不相鄰，而相鄰子群集之間的所述對(duì)面小區(qū)在相同頻率和相同極化上通信。
48.權(quán)利要求47的模式，其中所述極化相互正交。
49.權(quán)利要求47的模式，其中所述通信系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)。
50.權(quán)利要求49的模式，其中所述通信系統(tǒng)為自適應(yīng)時(shí)分雙工系統(tǒng)。
51.權(quán)利要求50的模式，其中所述8個(gè)頻率在毫米頻率范圍內(nèi)。
52.權(quán)利要求51的模式，其中所述8個(gè)頻率均在10-60GHz的范圍內(nèi)。
53.權(quán)利要求52的模式，其中所述各個(gè)小區(qū)同步。
54.權(quán)利要求53的模式，其中在相同頻率和相同極化上通信的相鄰扇區(qū)同步。
55.權(quán)利要求54的模式，其中所述相鄰扇區(qū)以通用動(dòng)態(tài)非對(duì)稱同步通信。
56.權(quán)利要求47的模式，包括至少一個(gè)附加扇區(qū)，在所述模式中未使用的所述8個(gè)頻率和兩個(gè)極化的一個(gè)頻率和極化組合上通信，從而所述附加扇區(qū)覆蓋在所述模式中與所述附加扇區(qū)的極化具有類(lèi)似極化的至少一個(gè)扇區(qū)上。
57.權(quán)利要求56的模式，其中所述附加扇區(qū)為90°扇區(qū)。
58.權(quán)利要求56的模式，其中所述附加扇區(qū)為45°扇區(qū)。
59.在通信系統(tǒng)中形成直線格柵的多小區(qū)小區(qū)模式的水平和垂直可重復(fù)的小區(qū)模式中，降低共道干擾的方法，其中每個(gè)小區(qū)包含一個(gè)具有4個(gè)天線的集線器，其中每個(gè)天線服務(wù)4個(gè)基本上不重疊的90°扇區(qū)中的一個(gè)，而且對(duì)所述通信系統(tǒng)使用的每個(gè)通信頻率能在兩個(gè)極化模式的一個(gè)上通信，從而對(duì)每個(gè)集線器，一個(gè)反向90°扇區(qū)集合在一個(gè)所述通信頻率上和在一個(gè)所述極化上通信，而另一反向90°扇區(qū)集合在一個(gè)不同的所述通信頻率上和另一所述極化上通信，該方法包括步驟(a)提供8個(gè)小區(qū)類(lèi)型，其中每個(gè)小區(qū)類(lèi)型包含所述兩個(gè)頻率和極化集合的一個(gè)唯一組合；(b)提供兩個(gè)小區(qū)子群集，四個(gè)小區(qū)的每個(gè)小區(qū)以2×2格柵排列，其中第一個(gè)子群集包括4個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)均為所述8個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的一個(gè)不同小區(qū)類(lèi)型，而且其中第二個(gè)子群集包括4個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)均為另外4個(gè)小區(qū)類(lèi)型中的一個(gè)不同小區(qū)類(lèi)型；(c)在所述多小區(qū)小區(qū)模式內(nèi)水平和垂直輪換所述子群集；以及(d)將所述多小區(qū)小區(qū)模式內(nèi)的每對(duì)交替的對(duì)角線小區(qū)相對(duì)改變90°。
60.權(quán)利要求59的方法，其中相鄰信道干擾被降低。
61.權(quán)利要求59的方法，其中所述極化相互正交。
62.權(quán)利要求61的方法，其中頻率數(shù)為8。
63.權(quán)利要求61的方法，其中頻率數(shù)至少為8。
64.權(quán)利要求63的方法，其中每個(gè)小區(qū)類(lèi)型在所述模式內(nèi)重復(fù)一次。
65.權(quán)利要求61的模式，其中所述通信系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)。
66.權(quán)利要求65的模式，其中所述通信系統(tǒng)為自適應(yīng)時(shí)分雙工系統(tǒng)。
67.權(quán)利要求66的模式，其中所述8個(gè)頻率在毫米頻率范圍內(nèi)。
68.權(quán)利要求67的模式，其中所述8個(gè)頻率均在10-60GHz的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中頻率再用的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法尤其提供對(duì)服務(wù)區(qū)的最大覆蓋，其中小區(qū)(101、102、103和104)模式均具有一個(gè)扇區(qū)化(101A－101D)集線器(105)天線模式(202A－202D)，其中只有有限數(shù)量的通信信道可用。
文檔編號(hào)H04J11/00GK1535541SQ01822220
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2001年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月8日
發(fā)明者杰克·G·加里森, 杰克 G 加里森 申請(qǐng)人:哈里斯寬帶無(wú)線接入公司