專利名稱：用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)和方法
用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)和方法 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)，并且更特別地，涉及在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提 供專用容量。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，最初的建設(shè)一般涉及安裝宏站，以便為移
動單元提供無線蜂窩覆蓋。宏基站(macro base station)包括多個收發(fā)機 單元，向其天線(一個或多個)輸出相對高的功率(即，IO瓦或更高)并 且經(jīng)由回程(backhaul)連接與電話網(wǎng)通信地耦合?；爻踢B接包括到基站 控制器的T1連接(在美國)或E1連接(在歐洲)，基站控制器繼而與電話 網(wǎng)連接。因為宏基站輸出高功率，所以它們能夠提供很大的覆蓋區(qū)域。
通過為宏基站增加收發(fā)機和天線，能夠在有P艮程度上擴大宏基站的容 量。也可以為蜂窩網(wǎng)絡(luò)增加額外的宏基站。不過，由于宏基站會因為它們 有4艮大的覆蓋區(qū)域和4艮高的輸出功率而在其之間產(chǎn)生干擾，因此這些措施 都是有局限性的。
該容量問題的一種解決方案曾經(jīng)是，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中增加微基站(micro base station)或擺i樣i基站(pico base station)。與宏基站類4以，樣i基站包 括多個收發(fā)機單元并且經(jīng)由回程連接與電話網(wǎng)通信地(communicatively) 耦合。不過，與宏基站的輸出功率相比，微基站向它的天線(一個或多個) 輸出的功率相對較低(即，l-2瓦)。微微基站也經(jīng)由回程連接與電話網(wǎng)通 信地耦合，但是僅僅包括單個收發(fā)機單元并且通常使用網(wǎng)際協(xié)議(IP)回 程連接，其中將語音信號轉(zhuǎn)換為IP分組。微微基站向其天線輸出相對較低 的功率(即，小于l瓦)。微微基站可以位于室內(nèi)，比如位于辦公室、購 物中心、會議中心和航空港內(nèi)。
這種為網(wǎng)絡(luò)增加容量的辦法的缺點是，微基站或微微基站位于需要額 外容量的地點，并且因此需要用于每個地點的額外的基礎(chǔ)設(shè)施。此外，不 太容易接近它們來進行維護或升級。而且，因為每個微基站或微微基站需 要額外的回程鏈路，所以這些回程鏈路將會增加安裝與維護費用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括用于在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)和方法。在一
個實施例中， 一種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)包括第一基站， 位于第 一位置并且與電話網(wǎng)通信地耦合，所述第一基站具有用于形成本地 覆蓋區(qū)域的室外蜂窩天線；第二基站，位于第一位置并且與電話網(wǎng)通信地 耦合；和室內(nèi)蜂窩天線，用于在第二位置處形成覆蓋區(qū)域。所述第二位置 在地理上遠離第 一位置并且室內(nèi)蜂窩天線與第二基站通信地耦合以使得 位于第二位置處的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備經(jīng)由室內(nèi)蜂窩天線和第二 基站與電話網(wǎng)通信地耦合。
附圖簡述
圖l圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量 的系統(tǒng)；
圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的

圖1的系統(tǒng)的額外細節(jié)；
容量的系統(tǒng)的可替^:實施例；
圖4圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于在多個遠程地點處提供專用容量 的系統(tǒng)的可替換實施例；
圖5圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的具有多個天線的遠程系統(tǒng)的可替換實 施例；
圖6圖示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于本地系統(tǒng)的基站的可替換實施 例；和
圖7A-C圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的使用扇區(qū)在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供
專用容量。
發(fā)明詳述
圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量 的系統(tǒng)IOO。如圖l所示，基站102位于第一位置104,這個位置也可以稱為 "本地"地點?；?02經(jīng)由回程鏈路108與通信網(wǎng)絡(luò)106通信地耦合?；?站102與第一位置處的天線110耦合以形成本地覆蓋區(qū)域112。天線110可以 是室外天線。覆蓋區(qū)域112內(nèi)的移動通信設(shè)備114 (例如，蜂窩電話)經(jīng)由 天線IIO、基站102和回程108與通信網(wǎng)絡(luò)106通信地耦合。在通信網(wǎng)絡(luò)106內(nèi)，回程108與基站控制器116耦合，基站控制器116繼 而與移動交換中心(MSC) 118耦合。MSC 118與公共交換電話網(wǎng)(PSTN) 120耦合(例如用于語音通信)并且還可以與因特網(wǎng)122耦合(例如用于數(shù)
據(jù)通信)。
基站102可以是宏基站。在這種情況下，宏基站包括多個收發(fā)機單元， 輸出高功率(即10瓦或更高)并且經(jīng)由回程108與通信網(wǎng)絡(luò)106通信地耦合， 所述回程108包括一個或多個T1連接(在美國)或E1連接(在歐洲)。一 個或多個額外的宏基站可以與基站控制器116連接。
可替換地,基站102可以是微微基站或微基站。不過，對于基站102而 言，宏基站通常更為優(yōu)選，因為它提供較大的覆蓋區(qū)域112。
仍如圖l中所示，本地系統(tǒng)124與基站102共同位于第一位置104并且經(jīng) 由回程鏈路126與通信網(wǎng)絡(luò)106通信地耦合。在通信網(wǎng)絡(luò)106內(nèi)，回程126與 基站控制器128耦合，基站控制器128繼而與MSC 118耦合。多個本地系統(tǒng) 可以與基站控制器128耦合。
本地系統(tǒng)124經(jīng)由通信鏈路132與遠程系統(tǒng)130耦合。遠程系統(tǒng)130在第 二位置136處形成覆蓋區(qū)域134,從而使得位于覆蓋區(qū)域134內(nèi)的移動通信 設(shè)備138(例如，蜂窩電話)經(jīng)由遠程系統(tǒng)130、鏈路132和本地系統(tǒng)124與 通信網(wǎng)絡(luò)106通信地耦合。第二位置136也被稱為"遠程"地點。覆蓋區(qū)域 134通常是室內(nèi)的。第二位置136在地理上遠離第一位置104。就在地理上 遠離而言，意思是說，第一和第二位置104和136相隔接近100米或更遠的 距離。在實施例中，該距離能夠大于l千米，或者大于10千米。
使本地系統(tǒng)124與現(xiàn)有傳統(tǒng)宏基站(例如，基站102)共處一處允許本 地系統(tǒng)124利用宏基站的現(xiàn)有地點的基礎(chǔ)設(shè)施，比如設(shè)備外殼和天線安裝 結(jié)構(gòu)以及政府機構(gòu)許可的地點。因此，本地系統(tǒng)124和基站102可以共享地 點基礎(chǔ)設(shè)施。雖然示出的是單個本地系統(tǒng)124與基站102共處一處，但是可 以提供一個或多個額外的本地系統(tǒng)，每個本地系統(tǒng)都與遠程系統(tǒng)通信地耦 合。
圖1的安排允許移動通信設(shè)備13 8使用本地系統(tǒng)124的專用容量，而移 動通信設(shè)備138和覆蓋區(qū)域134位于遠離本地系統(tǒng)124的位置。
圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖1的系統(tǒng)10 0的額外細節(jié)。如圖2中所 示，本地系統(tǒng)124包括基站140、變頻器142和天線144,所述天線通常是室 外天線。基站140與變頻器142耦合，變頻器142繼而與天線144耦合?；?40可以是傳統(tǒng)的基站，比如宏基站、微基站或微微基站。微微 基站輸出低功率(即，小于l瓦)，包括單個收發(fā)機單元并且使用網(wǎng)際協(xié) 議(IP )回程連接，其中將語言信號轉(zhuǎn)換為IP分組以經(jīng)由回程126進行通信。 可替換地，微微基站可以為回程126使用T1或E1連接。微基站包括多個收 發(fā)機單元并且輸出低功率(即，l-2瓦)。微基站可以為回程126使用T1或 El連接。可替換地，基站140可以是宏基站，其中該宏基站的一個扇區(qū)與 天線144通信地連接。宏基站包括多個收發(fā)機單元，向其天線(一個或多 個)輸出相對較高的功率(即，IO瓦或更高)并且為回程126使用T1連接 或E1連接。微微基站是優(yōu)選的，這是因為它勢必具有低于宏基站或微基站 的成本；不過微基站也勢必具有低于宏基站的成本。在優(yōu)選實施例中，基 站140是市場上可買到的成品微微基站。
變頻器142將從基站140接收到的第一頻率&的信號轉(zhuǎn)換為由天線144 使用的第二頻率&。頻率&和f2可以在相同頻帶內(nèi)(即，相隔幾兆赫茲)或 者在不同的頻帶內(nèi)。頻率變換可以例如通過將&的射頻信號下變頻為中頻 (例如，70 MHz )并且然后通過將中頻信號上變頻為f2的射頻信號來進^f亍。 可替換地，可以對f!的射頻信號進行采樣以形成數(shù)字信號，然后可以將數(shù)
字信號轉(zhuǎn)換為f2的射頻信號。
在 一 個實施例中，基站14 0使用指定用于全球數(shù)字移動電話系統(tǒng) (GSM)的頻率范圍來發(fā)送和接收信號。例如，基站140使用850MHz頻帶 (即，824-849 MHz上行鏈路和869-894 MHz下行鏈路)或1900 MHz頻帶 (即，1850-1910 MHz上行鏈路和1930-1990MHz下行鏈路)來發(fā)送和接收 信號。而且，在一個實施例，天線144使用指定用于多信道多點分配系 統(tǒng)(MMDS)的頻率范圍來發(fā)送和接收信號。這些頻率由聯(lián)邦通信委員會 (FCC)頒發(fā)許可。例如，天線144在2500MHz頻帶(即，2496-2644MHz) 內(nèi)發(fā)送和接收信號。因此，變頻器142可以在基站140和天線144所使用的 這些頻率范圍之間轉(zhuǎn)換信號。
如圖2中所示，遠程系統(tǒng)130包括天線146 (也可以是室外天線)、變 頻器148和天線150 (可以是室內(nèi)天線)。天線146與變頻器148耦合，變頻 器148繼而與室內(nèi)天線150耦合。如所提到的，移動通信設(shè)備138與天線150 通信地耦合。本地系統(tǒng)124和遠程系統(tǒng)130通過本地系統(tǒng)124的天線144和遠 程系統(tǒng)130的天線146之間的無線通信鏈路132而通信地耦合。
遠程系統(tǒng)130的變頻器148可以把從天線146接收到的第二頻率f2的信號轉(zhuǎn)換為第一頻率&。頻率變換可以例如通過將f2的射頻信號下變頻為中頻
(例如，70 MHz)并且然后通過將中頻信號上變頻為&的射頻信號來進4亍。 經(jīng)下變頻的信號可以具有數(shù)字或^t擬形式。例如，變頻器148可以將從天 線146接收到的2500 MHz頻帶中的信號轉(zhuǎn)換到850 MHz頻帶或1900 MHz頻 帶?？商鎿Q地，變頻器148可以將從天線146接收到的信號轉(zhuǎn)換為適合于與 移動通信設(shè)備138進行通信的某一其他頻率。移動通信設(shè)備138將會把從天 線150接收到的信號認為是直接從傳統(tǒng)基站接收到的信號。
遠程系統(tǒng)130內(nèi)在天線146和150之間傳送的經(jīng)下變頻的信號可以是中 頻(例如，70MHz)信號，或者在數(shù)字信號的情況下，處于基帶并且可以 經(jīng)由;f艮長的電纜來傳送。例如，金屬電纜(比如銅RJ-ll或RJ-45電纜)可 允許天線146與天線150間隔長達幾百米的距離。作為另一個例子，同軸電 纜可允許這一間隔達到一千米或更長。作為再另一個例子，可以使用光纜， 它可允許距離更大的間隔。
如上所述，可以為鏈路132使用2500 MHz頻帶。在其他實施例中，天 線144和146可以采用以下方式彼此進行通信使用與基站102所使用的頻 帶(例如，850或l卯0MHz頻帶)相同的頻帶，但是使用與基站140使用的 信道不同的信道(例如，基站102和140使用1940 MHz信道而鏈路1324吏用 1945MHz信道)，或者通過^f吏用與基站140不同的GSM頻帶。例如，如果 基站140使用850 MHz頻帶進行通信，則鏈路132可以使用1900 MHz頻帶， 并且反之亦然。鏈路132可以4吏用帶外頻率，比如當前未用于移動通信的 其他得到許可的頻率，比如2500MHz頻帶(如上所述)、23GHz頻帶或者 400MHz頻帶。鏈路132也可以使用沒有得到許可的頻帶，比如60GHz或75 GHz-92 GHz內(nèi)的E頻帶。某些頻率可能需要本地和遠程位置之間的點到點 鏈路。
如上所述，信號是從網(wǎng)絡(luò)106、本地系統(tǒng)124和遠程系統(tǒng)130傳送到移 動通信設(shè)備138的。將會理解，由本文示出的附圖的單元執(zhí)行的操作是雙 工(即雙向)操作。由此，信號也以基本上相同的方式但是沿著相反方向 從移動通信設(shè)備138傳送到遠程系統(tǒng)130、到本地系統(tǒng)124以及到網(wǎng)絡(luò)106。
為了驅(qū)動天線144發(fā)出通信，在本地系統(tǒng)124處提供了可以包括雙工器 的天線驅(qū)動器電路(未示出)。類似地，在遠程系統(tǒng)130處提供了天線驅(qū) 動器電路(未示出)來驅(qū)動天線146發(fā)出通信。在遠程系統(tǒng)130處還提供了 用來驅(qū)動天線150的天線驅(qū)動器電路。在本地系統(tǒng)124和遠程系統(tǒng)130處執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換可以通過單獨轉(zhuǎn)換每 個信道以針對每信道(例如1個CDMA信道)來進行，或者通過一起轉(zhuǎn)換 多個頻率的頻帶以針對頻帶(例如5 MHz帶寬的頻帶)來進^f亍以適應(yīng)多個 信道(例如對于語音是1個CDMA信道，對于數(shù)據(jù)是2個EV-D0信道)。為了在遠程系統(tǒng)130處獲得期望的進入信號，針對進入信號在天線146 和變頻器148之間提供選擇性接收機(例如，信道選擇性接收機或頻帶選 擇性接收機)(未示出)。類似地，為了在本地系統(tǒng)124處獲得期望的進 入信號，針對進入信號在天線144和變頻器142之間提供選擇性接收機(未 示出)。天線144和146可以是定向天線或全向天線。通過假設(shè)天線150位于室 內(nèi)并且天線146位于室外，這在天線146和150之間提供了明顯的隔離?？?替換地，如果信號強到足以克服由建筑外墻所引起的衰減并且天線146和 150之間的信號隔離度足夠高，則天線146也可以位于室內(nèi)。在一個實施例中，在遠程系統(tǒng)130和本地系統(tǒng)124之間提供了輔助通信 鏈路152 (圖l)。該輔助通信鏈路是對鏈路132的補充。例如，可以在遠 程系統(tǒng)130處提供輔助通信設(shè)備154 (圖l),比如數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。在這 種情況下，輔助通信設(shè)備可以使用基站102所使用的頻帶(例如，1900 MHz 頻帶)經(jīng)由鏈路152與基站102 (圖l)進行通信。此外，輔助通信設(shè)備154 與遠程系統(tǒng)130內(nèi)的單元耦合。鏈路152可以用于傳送管理信息。例如，輔 助通信設(shè)備154可以報告與遠程系統(tǒng)130處的設(shè)備有關(guān)的操作信息，比如警 報，即使到本地系統(tǒng)124的鏈路不工作。作為另一個例子，通信設(shè)備154可 以經(jīng)由輔助通信鏈路152從網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)接收用于配置遠程系統(tǒng)130的參 數(shù)設(shè)置。示例性的參數(shù)^:置包括天線150和天線146處的輸出功率或者通信 頻率的選擇(例如，6和&)。如上所述，基站102和本地系統(tǒng)124均使用自身對應(yīng)的天線。具體來說， 基站102使用天線110，而本地系統(tǒng)124使用天線144。這勢必會在往返于基 站102的通信與往返于本地系統(tǒng)124的通信之間提供更大的隔離度?？商鎿Q 地，天線110和144的功能可以由單個天線來執(zhí)行，在這種情況下，基站102 和基站140共享公共天線。圖3圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的提供專用容量的 系統(tǒng)，其中公共天線^&共享。如圖3中所示，本地系統(tǒng)156包括基站102、 基站140、組合器158和天線160。組合器158對從基站102和140這二者輸出 的信號進行組合，并且使用組合信號來驅(qū)動天線160。圖3的本地系統(tǒng)156可以代替圖1的本地系統(tǒng)124以及基站102和天線110。本地系統(tǒng)156經(jīng)由天 線160和鏈路132與遠程系統(tǒng)162進行通信。本地系統(tǒng)156還經(jīng)由天線160與 本地覆蓋區(qū)域112內(nèi)的移動通信設(shè)備114進行通信。圖3的遠程系統(tǒng)162與圖2的遠程系統(tǒng)130的不同之處在于，省略了圖2 的變頻器148。這是可以的，因為在示例性實施例中，為鏈路132使用的頻 帶和天線150與移動設(shè)備138進行通信所使用的頻帶是相同的。將會理解， 遠程系統(tǒng)162可以包括額外的信號處理單元。例如，在天線146和150之間， 可以提供雙工器來為每個天線分離進入和外出信號，并且對于在天線146 和150之間傳送的信號，可以提供放大器來在再次發(fā)射信號之前增加信號 強度。例如，鏈路132上的通信和天線150與移動設(shè)備138之間的通信可以 處于相同頻率信道(例如1940 MHz信道)，而宏基站102可以在相同頻帶 內(nèi)在不同頻率信道上工作。在這種情況下，可以省略變頻器142和148,并 且天線110和144的功能可以由單個天線160來執(zhí)行。基站102和140的收發(fā) 機單元可以執(zhí)行信道選擇，以使得每個收發(fā)機單元處理在對應(yīng)信道上接收 到的通信。這樣，移動通信設(shè)備114并不等待(campon)旨在送給遠程系 統(tǒng)162的鏈路132上的信號，由移動通信設(shè)備114從鏈路132接收到的該信號 的強度將低于旨在送給移動通信設(shè)備114的信道中的信號強度。圖4圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于提供專用容量的系統(tǒng)，其中多個 遠程系統(tǒng)與單個本地系統(tǒng)進行通信。如圖4中所示，和圖l中一樣，本地系 統(tǒng)124位于本地地點104并且與遠程地點136處的遠程系統(tǒng)130通信地耦合。 此外，本地系統(tǒng)124經(jīng)由通信鏈路168與遠程地點166處的第二遠程系統(tǒng)164 通信地耦合。第二遠程系統(tǒng)164可以包括與前面針對遠程系統(tǒng)130所描述的 功能單元相同的功能單元。第二遠程系統(tǒng)164形成第二覆蓋區(qū)域170，從而 使得位于覆蓋區(qū)域170內(nèi)的移動通信設(shè)備經(jīng)由遠程系統(tǒng)164、鏈路168和本 地系統(tǒng)124與通信網(wǎng)絡(luò)106通信地耦合。覆蓋區(qū)域170也可以是室內(nèi)的。此 外，遠程地點166在地理上遠離本地地點104。由此，地點166和地點136可 以包括分離的建筑物，這兩個建筑物都位于遠離本地系統(tǒng)124的位置。因 此，地點136和地點166處分離的建筑物共享本地系統(tǒng)124的基站140的容 量。例如，從本地系統(tǒng)124發(fā)送到地點136的信號也可以在地點166處^皮接 收并且由遠程系統(tǒng)164進行重傳。由此，可以使用相同天線144 (圖2)與 兩個遠程系統(tǒng)130和164進行通信。雖然圖4示出的是兩個地點136和166共 享該容量，但是可以按照這種方式配置大量地點來共享基站(例如，本地系統(tǒng)124的基站140)的容量。圖4的本地系統(tǒng)124和基站102可以由圖3的本 地系統(tǒng)156代替，其使用共享天線160來實現(xiàn)本地和遠程覆蓋。圖5圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的遠程系統(tǒng)的可替換實施例。遠程系統(tǒng) 172包括天線174、與天線耦合的變頻器176以及與變頻器176耦合的兩個天 線178和180。天線174可以是室外天線，而天線178和180可以是室內(nèi)天線。 天線178和180可以經(jīng)由復(fù)用器與遠程系統(tǒng)172處的天線驅(qū)動器電路(未示 出)耦合?？商鎿Q地，遠程系統(tǒng)172處的天線驅(qū)動器電路可以驅(qū)動天線178 和180這二者。遠程系統(tǒng)172經(jīng)由通信鏈路132與本地系統(tǒng)(例如，本地系 統(tǒng)124)通信地耦合。如上所述，遠程系統(tǒng)172采用與遠程系統(tǒng)130相同的 方式工作，除了它包括處于遠程地點的共享本地系統(tǒng)容量的兩個或更多天 線。例如，兩個天線178和180這二者可以位于相同建筑物內(nèi)。多個室內(nèi)天 線的系統(tǒng);故稱為分布式天線系統(tǒng)(DAS)并且在美國專利號5,765,099、 5,983,070、 6,014,546和6,147,810中進行了更加詳細的介紹，在此將這些美 國專利并入作為參考。通過在遠程地點提供多個天線，與單個天線的覆蓋區(qū)域相比，提供了 更大的覆蓋區(qū)域。這樣的安排在遠程系統(tǒng)172被使用的遠程位置包括大型 建筑物的內(nèi)部(比如會議中心、航空港或大型企業(yè)場所)時是合適的。雖 然圖5示出的是兩個天線178和180在單個地點共享基站(例如，基站140) 的容量，但是可以按照這種方式在單個位置配置大量天線來共享基站的容 量。而且，這種多個天線在單個地點共享單個基站的容量的安排可以與前 面結(jié)合圖4所描述的多個地點處的天線共享單個基站的容量的安排結(jié)合起 來使用。參照圖l,在一個實施例中，基站102的覆蓋區(qū)域112可以與遠程系統(tǒng) 130的覆蓋區(qū)域134重疊。例如，遠程地點136可以處于天線110的覆蓋區(qū)域 內(nèi)。如前面所提到的，基站102和遠程系統(tǒng)130可以使用相同的頻帶，但是 信道不同。在這種情況下，可以實現(xiàn)基站與遠程系統(tǒng)130之間的硬切換(例 如，對于CDMA和UMTS網(wǎng)絡(luò))?？商鎿Q地，基站102和遠程系統(tǒng)130可以 使用相同的頻帶和信道。在這種情況下，可以實現(xiàn)基站102與遠程系統(tǒng)130 之間的軟切換(例如，對于CDMA和UMTS網(wǎng)絡(luò))。當基站102的覆蓋區(qū)域 內(nèi)的移動通信設(shè)備的用戶處于包括遠程位置136的建筑物之外時，可以經(jīng) 由基站102進行蜂窩式通信。然而，當用戶進入建筑物時，來自基站102(例 如，經(jīng)由天線IIO)的信號強度應(yīng)該會降低，而來自遠程系統(tǒng)130 (例如，經(jīng)由天線150)的信號強度應(yīng)該會增加。當來自遠程系統(tǒng)130的接收信號強 度超過來自基站102的接收信號強度時，會發(fā)生切換。當用戶離開建筑物 并且來自基站102的接收信號強度超過來自遠程系統(tǒng)130的接收信號強度 時，會發(fā)生回到基站102的切換。在一個實施例中，可以使用宏基站102的一個或多個收發(fā)機來提供本 地地點104處的覆蓋區(qū)域l 12,同時可以使用 一個或多個其他收發(fā)機來提供 到遠程系統(tǒng)130的鏈路132。在這種情況下，可以省略基站140,這是因為 它的功能是通過使用基站102的 一個或多個扇區(qū)實現(xiàn)基站140的功能而由 基站102實現(xiàn)的。例如，基站102是宏基站，它可以具有n+m個扇區(qū)，其中n 是用于本地覆蓋區(qū)域112的扇區(qū)數(shù)量(例如，n=3,其中每個扇區(qū)為120度)， 并且m是到遠程覆蓋區(qū)域的扇區(qū)數(shù)量，比如到遠程覆蓋區(qū)域134的鏈路132。 可以類似于n個扇區(qū)那樣配置基站140的m個扇區(qū)(例如，配置成三個120 度扇區(qū))，從而使得每個扇區(qū)內(nèi)的遠程地點通過對應(yīng)扇區(qū)的天線與基站140 鏈接，或者配置為重疊的(即，多個360度扇區(qū))，從而使得不同的遠程 地點能夠根據(jù)通信業(yè)務(wù)狀況而使用任何360度扇區(qū)來鏈接。基站102將被配 置成使得其收發(fā)機單元中的一個或多個被專用于n+m個扇區(qū)中的每一個。 由此，用于遠程覆蓋的m個扇區(qū)能夠通過基站102的扇區(qū)來實現(xiàn)或者通過使 用一個或多個分離的宏基站、微基站或微微基站(一個或多個)來實現(xiàn)， 比如基站140，如前面結(jié)合圖l-2所解釋的那樣。圖6圖示出作為具有與基站控制功能184耦合的多個收發(fā)機單元l 82的 宏基站而實現(xiàn)的基站102。每個收發(fā)才;i^皮示出具有對應(yīng)的天線186，不過4艮 明顯，多于一個的收發(fā)機能夠與單個天線耦合。每個天線186形成對應(yīng)的 扇區(qū)。在全向天線的情況下，對應(yīng)的扇區(qū)為360度；在定向天線的情況下， 對應(yīng)的扇區(qū)小于360度?；究刂乒δ?84控制基站102的操作并且與基站 控制器128耦合。基站102可以使用最初n個扇區(qū)與覆蓋區(qū)域188內(nèi)的移動通 信設(shè)備直接進行通信(圖7A-C中所示)并且使用剩余的m個扇區(qū)與覆蓋區(qū) 域190內(nèi)的遠程系統(tǒng)進行通信(也在圖7A-C中示出)。圖7A-C圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的使用扇區(qū)在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供 專用容量。如圖7A-C中所示，宏基站102形成兩個覆蓋區(qū)域188和190,其 中覆蓋區(qū)域188用于與移動通信設(shè)備114直接進行通信，并且覆蓋區(qū)域190 與遠程系統(tǒng)(例如，遠程系統(tǒng)130)進行通信。如圖7A中所示，覆蓋區(qū)域 188可以包括三個用于與覆蓋區(qū)域188內(nèi)的移動通信設(shè)備114直接通信的扇區(qū)。在這個例子中，n=3,因為有三個扇區(qū)提供本地覆蓋。n個扇區(qū)均可以 由圖6的收發(fā)機182中的對應(yīng)一個收發(fā)機和對應(yīng)的120度定向天線186來提 供。此外，覆蓋區(qū)域190可以包括三個用于與具有覆蓋區(qū)域190的遠程系統(tǒng) (例如，圖1的遠程系統(tǒng)130)通信的扇區(qū)。在這種情況下，m=3,因為有 三個扇區(qū)為遠程地點提供覆蓋。m個扇區(qū)均可以由圖6的收發(fā)機l82中的對 應(yīng)的一個或多個收發(fā)機和對應(yīng)的120度定向天線186來提供。覆蓋區(qū)域188 和190都以基站102為中心，因此它們是重疊的，如圖7B中所示。覆蓋區(qū)域 190可以大于覆蓋區(qū)域188,從而使得遠程地點能夠處于本地覆蓋區(qū)域188 之外，但是在覆蓋區(qū)域190之內(nèi)。這是因為通過在遠程地點使用定向天線 (例如天線146)、將天線安裝在遠程地點的高于地平面的高度和/或通過 將天線安裝在遠程地點的室外，到遠程地點的距離能夠較大。這些就是為 什么即使通過在用于遠程覆蓋扇區(qū)的天線處使用比用于本地覆蓋的天線 處的功率更低的功率，也能夠在更遠的距離上傳送信號的原因。
在可替換的實施例中，沒有如上所述的那樣針對本地和遠程覆蓋為每 個扇區(qū)提供單獨的天線，而是單個天線能夠在相同扇區(qū)內(nèi)提供本地和遠程 覆蓋這二者。在這種情況下，組合器可以對兩個或更多收發(fā)機182的輸出 進行組合，從而使得這些收發(fā)才幾可以針對本地和遠程覆蓋而同時驅(qū)動天線 186中的單個天線。
此外，不是如圖7A-B中所示那樣為遠程系統(tǒng)130提供用于覆蓋的三個 扇區(qū)，而是單個全向天線可以提供覆蓋區(qū)域190。在這種情況下，m=l,因 為僅有一個扇區(qū)用于遠程覆蓋。不過，仍然可以由多個扇區(qū)提供本地覆蓋。 圖7C圖示出m4和『3的情況。類似于圖7A-B，圖7C的覆蓋區(qū)域188和190 重疊?？商鎿Q地，多個全向天線可以提供遠程覆蓋區(qū)域190,所述多個全 向天線的覆蓋區(qū)域彼此重疊。顯然，圖7A-C的配置是示例性的，并且能夠 為m和n選擇其4也的 <直。
由此，描述了在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)和方法。這些系 統(tǒng)和方法能夠被用于所有標準移動技術(shù)，比如GSM、碼分多址(CDMA)、 通用移動電信系統(tǒng)(UMTS )和基于IEEE 802.16標準的無線網(wǎng)絡(luò)(WiMax)。
前述本發(fā)明的詳細說明是出于說明的目的而給出的，并非意在窮舉或 者將本發(fā)明局限于所公開的實施例。由此，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要 求來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)，包括第一基站，位于第一位置并且與電話網(wǎng)通信地耦合，所述第一基站具有用于形成本地覆蓋區(qū)域的室外蜂窩天線；第二基站，位于第一位置并且與電話網(wǎng)通信地耦合；和室內(nèi)蜂窩天線，用于在第二位置處形成覆蓋區(qū)域，所述第二位置在地理上遠離第一位置，并且室內(nèi)蜂窩天線與第二基站通信地耦合以使得位于第二位置處的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備經(jīng)由室內(nèi)蜂窩天線和第二基站而與電話網(wǎng)通信地耦合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二位置處的室外天線和變頻 器，其中第二位置處的室外天線經(jīng)由無線通信與第二基站通信地耦合，并 且其中第二位置處的室外天線經(jīng)由變頻器與室內(nèi)天線通信地耦合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二位置處的、與第二基站通 信地井禺合的 一個或多個額外的室內(nèi)天線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中第二位置處的室外天線經(jīng)由2500 MHz頻帶內(nèi)的無線通信與第 一基站通信地耦合，并且其中位于室內(nèi)蜂窩天 線的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備使用850 MHz或1900 MHz頻帶的無線通 信而與室內(nèi)蜂窩天線通信地耦合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二位置處的、經(jīng)由850 MHz 或1900 MHz頻帶內(nèi)的無線通信而與第二基站通信地耦合的室外天線，并且 其中位于室內(nèi)蜂窩天線的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備使用與用于將第二 位置處的室外天線與第二基站通信地耦合的無線通信相同頻帶的無線通 信而與室內(nèi)蜂窩天線通信地耦合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中為第二位置處的室外天線和第二 基站之間的通信以及為室內(nèi)蜂窩天線和移動通信設(shè)備之間的通信使用相 同的信道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中為第二位置處的室外天線和第二 基站之間的通信以及為室內(nèi)蜂窩天線和移動通信設(shè)備之間的通信使用不 同的信道。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第二位置處的覆蓋區(qū)域在第 一建 筑物內(nèi)，并且還包括室內(nèi)蜂窩天線，所述室內(nèi)蜂窩天線用于在第二建筑物 內(nèi)的第三位置處形成覆蓋區(qū)域，所述第三位置在地理上遠離第一位置并且第三位置處的室內(nèi)蜂窩天線與第二基站通信地耦合以使得位于第三位置 處的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備經(jīng)由室內(nèi)蜂窩天線和基站而與電話網(wǎng)通 信地耦合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中第二基站是具有單個收發(fā)機的低功率基站。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中笫二基站經(jīng)由使用網(wǎng)際協(xié)議 (IP)的回程與電話網(wǎng)耦合，其中語音數(shù)據(jù)以IP分組的形式傳送。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中第一基站是具有一個或多個收 發(fā)機的高功率基站。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中第一基站經(jīng)由T1或E1回程與電 話網(wǎng)耦合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中第一和第二基站共享站點基礎(chǔ) 設(shè)施。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中室內(nèi)蜂窩天線經(jīng)由室外天線 與第二基站通信地耦合，由此室外天線由第一和第二基站共享。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中室外蜂窩天線的覆蓋區(qū)域與室 內(nèi)蜂窩天線的覆蓋區(qū)域重疊。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中位于室外蜂窩天線的覆蓋區(qū) 域內(nèi)的移動通信設(shè)備使用850 MHz頻帶或1900 MHz頻帶的無線通信而與 室外蜂窩天線通信地耦合。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中第二位置處的遠程系統(tǒng)包括室 內(nèi)天線，并且其中所述遠程系統(tǒng)經(jīng)由第 一通信鏈路與第二基站通信地耦 合，并且還包括用于在遠程系統(tǒng)與第一基站之間傳送管理信息的輔助通信 鏈路。
18. —種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)，包括基站，位于第一位置并且與電話網(wǎng)通信地耦合，所述基站具有專用于 提供用于與移動通信設(shè)備直接通信的第 一覆蓋區(qū)域的 一個或多個收發(fā)機 單元和專用于提供第二覆蓋區(qū)域的一個或多個收發(fā)機單元；和第二覆蓋區(qū)域內(nèi)的遠程系統(tǒng)，所述遠程系統(tǒng)經(jīng)由專用于提供第二覆蓋 區(qū)域的一個或多個收發(fā)機單元而與基站通信地耦合，并且所述遠程系統(tǒng)包 括用于在遠程位置處形成第三覆蓋區(qū)域的室內(nèi)蜂窩天線，所述遠程位置在 地理上遠離第一位置并且室內(nèi)蜂窩天線與基站通信地耦合以使得位于第三覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備經(jīng)由室內(nèi)蜂窩天線和基站而與電話網(wǎng)通信 地耦合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中第一覆蓋區(qū)域包括第一數(shù)量n 個扇區(qū)并且第二覆蓋區(qū)域包括第二數(shù)量m個扇區(qū)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中n個扇區(qū)均為120度。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中m個扇區(qū)均為120度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中m個扇區(qū)是全向的。
23. —種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)，包括 微微基站，位于笫一位置并且與電話網(wǎng)通信地耦合，所述微微基站是具有單個收發(fā)機的低功率基站；第一室內(nèi)蜂窩天線，用于在笫一建筑物內(nèi)的第二位置處形成覆蓋區(qū) 域，所述第二位置在地理上遠離第一位置，并且室內(nèi)蜂窩天線與微微基站 通信地耦合以使得位于覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備經(jīng)由室內(nèi)蜂窩天線和 基站而與電話網(wǎng)通信地耦合；和第二室內(nèi)蜂窩天線，用于在第二建筑物內(nèi)的第三位置處形成覆蓋區(qū)域，所述第三位置在地理上遠離第一位置，并且室內(nèi)蜂窩天線與微微基站 通信地耦合以使得位于覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備經(jīng)由室內(nèi)蜂窩天線和 孩i樣i基站而與電話網(wǎng)通信地耦合。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，還包括第二位置處的室外天線和變頻器，其中笫二位置處的室外天線經(jīng)由無 線通信與微微基站通信地耦合，并且其中第二位置處的室外天線經(jīng)由變頻 器與第一室內(nèi)天線通信地耦合；和第三位置處的室外天線和變頻器，其中第三位置處的室外天線經(jīng)由無 線通信與微微基站通信地耦合，并且其中第三位置處的室外天線經(jīng)由變頻 器與第二室內(nèi)天線通信地耦合。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中第二位置處的室外天線和第 三位置處的室外天線經(jīng)由2500 MHz頻帶內(nèi)的無線通信而與基站通信地耦 合，并且其中位于笫一和第二室內(nèi)蜂窩天線的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備 使用850 MHz或1900 MHz頻帶的無線通信而與相應(yīng)的室內(nèi)蜂窩天線通信 地耦合。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，還包括第二位置處的、與微微基 站通信地耦合的一個或多個額外的室內(nèi)天線。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，還包括第一位置處的宏基站，所述宏基站是具有多個收發(fā)機的高功率基站并且與電話網(wǎng)通信地耦合，并且所述宏基站具有用于形成覆蓋區(qū)域的室外蜂窩天線。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中微微基站經(jīng)由使用網(wǎng)際協(xié)議(IP)的回程與電話網(wǎng)耦合，其中語音數(shù)據(jù)以IP分組的形式傳送。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中宏基站經(jīng)由T1或E1回程與電話網(wǎng)耦合。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中微微基站和宏基站共享站點基礎(chǔ)設(shè)施。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中室外蜂窩天線的覆蓋區(qū)域與第二位置處的室內(nèi)蜂窩天線的覆蓋區(qū)域重疊。
32. —種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的方法，所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)包括第 一位置處的高功率基站，所述高功率基站與電話網(wǎng)通信地耦合并且具有多個收發(fā)機，并且具有用于在笫一位置處形成覆蓋區(qū)域的至少一個室外天線，所述方法包括在第一位置處增加低功率基站；和增加室內(nèi)蜂窩天線以用于在第二位置處形成覆蓋區(qū)域，所述第二位置在地理上遠離第 一位置，并且室內(nèi)蜂窩天線與低功率基站通信地耦合以使得位于覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備經(jīng)由室內(nèi)蜂窩天線和低功率基站而與電話網(wǎng)通信地耦合。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括在第二位置處增加室外天線和變頻器，其中第二位置處的室外天線經(jīng)由無線通信與低功率基站通信地耦合，并且其中第二位置處的室外天線經(jīng)由變頻器與室內(nèi)天線通信地耦合。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括在第二位置處增加與低功率基站通信地耦合的一個或多個額外的室內(nèi)天線。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中第二位置處的室外天線經(jīng)由2500MHz頻帶內(nèi)的無線通信而與低功率基站通信地耦合，并且其中位于室內(nèi)蜂窩天線的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備使用850 MHz或1900 MHz頻帶的無線通信而與室內(nèi)蜂窩天線通信地耦合。
全文摘要
本發(fā)明包括用于在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)和方法。在一種實施例中，一種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提供專用容量的系統(tǒng)包括第一基站，位于第一位置并且與電話網(wǎng)通信地耦合，所述第一基站具有用于形成本地覆蓋區(qū)域的室外蜂窩天線；第二基站，位于第一位置并且與電話網(wǎng)通信地耦合；和室內(nèi)蜂窩天線，用于在第二位置處形成覆蓋區(qū)域。所述第二位置在地理上遠離第一位置并且室內(nèi)蜂窩天線與第二基站通信地耦合以使得位于第二位置處的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動通信設(shè)備經(jīng)由室內(nèi)蜂窩天線和第二基站而與電話網(wǎng)通信地耦合。
文檔編號H04W16/26GK101517924SQ200780034347
公開日2009年8月26日 申請日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者S·謝納特 申請人:Lgc無線公司