專利名稱：在同一波段內(nèi)傳輸數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一波段內(nèi)進(jìn)行多種信息信號(hào)傳輸?shù)南到y(tǒng)；特別是其中多個(gè)信號(hào)信道使用各自不同的載波頻率進(jìn)行傳輸?shù)南到y(tǒng)，并且最好是占用整個(gè)頻帶，以使頻譜利用得到優(yōu)化。
現(xiàn)有技術(shù)描述關(guān)于避免不同傳輸信息流之間干擾的技術(shù)已經(jīng)非常陳舊。最早的技術(shù)是對(duì)于不同的信息流采用各自不同的載波頻率。可調(diào)諧放大器可以將所需的調(diào)制載波與用其它載波頻率進(jìn)行調(diào)制的非所需信息流區(qū)別開。
另一項(xiàng)技術(shù)由歐洲專利申請(qǐng)EPA 0 429 200 A2所例示。它是關(guān)于對(duì)頻率設(shè)置的方向性和差異性的應(yīng)用的。方向性的意思是一些信號(hào)通過(guò)第一組高度方向化的天線陣列進(jìn)行發(fā)射--一個(gè)用戶所需的接收信號(hào)在該方向發(fā)射，發(fā)射使用發(fā)射角相對(duì)較窄的天線陣列，同時(shí)對(duì)于另一個(gè)用戶的信號(hào)，通過(guò)第二組天線傳輸，該天線不覆蓋第一個(gè)用戶，而第二個(gè)用戶的位置對(duì)第一個(gè)用戶而言位于第一組天線陣列覆蓋范圍之外。附加的避免干擾的方法是采用不同的頻率設(shè)置，一種頻率設(shè)置與另一種不同，因?yàn)楦髯孕诺李l帶所占用的頻率是互不相同的，或者它們的極化方向不同。
發(fā)明概述按照發(fā)明所述，第一組多個(gè)信號(hào)采用各自不同的載波頻率進(jìn)行傳輸，在一給定寬頻帶中，占用互不相同的信道頻帶，并且至少有一個(gè)附加信號(hào)在另一信道頻帶內(nèi)傳輸，其信道頻帶在上述給定的寬頻帶內(nèi)，所有互不相同的信道頻帶帶寬與其它信道頻帶帶寬之和大于給定寬頻帶的帶寬。上述的至少一個(gè)附加信號(hào)至少有兩個(gè)差異特征與第一組信號(hào)不同，這些特征包括載波頻率，調(diào)制方式，極化，這樣，位于給定位置的接收機(jī)可以有選擇地接收任意一個(gè)傳輸信號(hào)。
在第一優(yōu)選發(fā)明實(shí)施例中，第一組多個(gè)信號(hào)是數(shù)字傳輸信號(hào)，并且至少一個(gè)附加信號(hào)是基本上占用整個(gè)給定頻帶的模擬信號(hào)，模擬信號(hào)傳輸?shù)妮d波頻率與第一組多個(gè)信號(hào)中的任一信號(hào)的載波頻率都不相同。可取的是，多個(gè)鄰接給定頻帶占用一個(gè)寬頻帶，并且在至少多個(gè)給定頻帶中，模擬信號(hào)是基本上占用整個(gè)給定相應(yīng)頻帶的相應(yīng)調(diào)頻信號(hào)。在另一可取的實(shí)施例中，第一組多個(gè)信號(hào)中至少有一個(gè)信號(hào)的頻帶部分地占用兩個(gè)相鄰的給定頻帶。
通過(guò)這種實(shí)施例，有多個(gè)帶寬之和小于給定頻帶帶寬的窄帶信號(hào)信道，和一個(gè)占用所有給定頻帶的寬帶模擬傳輸信號(hào)，在發(fā)射機(jī)所覆蓋的接收區(qū)域內(nèi)，可以檢測(cè)到任意一個(gè)或多個(gè)數(shù)字傳輸信號(hào)和模擬傳輸信號(hào)，并且所檢測(cè)到的信號(hào)質(zhì)量與只傳輸數(shù)字信號(hào)或只傳輸模擬信號(hào)的接收質(zhì)量果基本相同。
在該接收區(qū)域里，每一個(gè)數(shù)字傳輸信號(hào)的接收信號(hào)功率，如果單獨(dú)考慮，最好比模擬傳輸信號(hào)的全部接收功率至少小18dB；在不導(dǎo)致不可接受的模擬信號(hào)劣化結(jié)果的前提下，數(shù)字信號(hào)功率和模擬信號(hào)功率之比是調(diào)制方式和數(shù)字信號(hào)帶寬，數(shù)字載波信號(hào)與模擬載波信號(hào)的相對(duì)位置的函數(shù)。當(dāng)單獨(dú)的數(shù)字信號(hào)功率比模擬信號(hào)功率低30dB時(shí)，數(shù)字載波信號(hào)與模擬載波信號(hào)的相對(duì)位置，就模擬信號(hào)的接收而言，就相對(duì)不重要了。在更高數(shù)字信號(hào)功率處，該位置變得更重要。由于NTSC電視信號(hào)的本身特性，存在著″甜點(diǎn)區(qū)″，在該處數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的劣化影響不明顯，而在其它相關(guān)位置較易引起可見(jiàn)的劣化影響。數(shù)字調(diào)制方式是決定不使接收?qǐng)D象劣化結(jié)果不可接受的數(shù)字信號(hào)功率的變量；并且一些數(shù)字信號(hào)的劣化影響比其它數(shù)字信號(hào)的影響要大。
在相應(yīng)的數(shù)字傳輸信號(hào)所占用的各自的頻帶份額內(nèi)，相應(yīng)數(shù)字信號(hào)的接收信號(hào)功率大小同相同頻帶份額內(nèi)的模擬傳輸信號(hào)的接收信號(hào)功率大小相比，一般應(yīng)不大于6dB。優(yōu)選的，數(shù)字信號(hào)功率應(yīng)小于模擬信號(hào)功率，具體地說(shuō)，應(yīng)至少小12dB。然而，在該頻帶份額內(nèi)，使數(shù)字信號(hào)功率比模擬信號(hào)功率小超過(guò)15dB，這通常不會(huì)帶來(lái)更多好處。
在發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，對(duì)于本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)(LMDS)蜂窩微波系統(tǒng)，模擬傳輸信號(hào)是調(diào)頻或調(diào)相電視或視頻信號(hào)，此后通常稱為調(diào)頻視頻信號(hào)。數(shù)字信號(hào)從同一地點(diǎn)(天線)進(jìn)行傳輸，信號(hào)可采用任何已知的調(diào)制方法進(jìn)行調(diào)制，并且應(yīng)選擇其頻帶內(nèi)調(diào)頻信號(hào)功率相對(duì)較低的一組載波頻率進(jìn)行傳輸。為了獲得較低的數(shù)字信號(hào)誤碼率，現(xiàn)今優(yōu)選地采用正交移相鍵控調(diào)制(QPSK)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其它調(diào)制方法，如16 QAM或64 QAM或其它未知或未廣泛應(yīng)用的方法，將被證實(shí)是更好的。
按照發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式，模擬調(diào)頻信號(hào)具有3MHz的標(biāo)稱頻偏。實(shí)況電視節(jié)目的波譜功率密度曲線表明，在全部20MHz的標(biāo)稱信道頻帶內(nèi)，其功率峰值集中在帶寬小于6MHz的頻帶內(nèi)，其數(shù)值大致相同，然后陡降使得在接近14MHz時(shí)，降低至少6dB，在12MHz時(shí)，降低至少10dB。這些數(shù)據(jù)是通過(guò)頻譜儀來(lái)觀測(cè)到的“最大保持”曲線，并不反映瞬態(tài)分布情況，它們將隨著圖象的變化而連續(xù)變化，然而，這些結(jié)果表明，通過(guò)在頻帶的低功率點(diǎn)認(rèn)真地選擇載波頻率，在同一20MHz頻帶內(nèi)，同時(shí)接收高質(zhì)量的模擬電視信號(hào)和至少8或9個(gè)T-1信道或者其等效信道是可行的。
另外，當(dāng)頻偏增至5MHz時(shí)，在相同的全部信道頻帶內(nèi)，功率大致相等的中央?yún)^(qū)域只增加至大約7MHz，而兩邊更平緩地下降，并且曲線更不規(guī)則，因而在大約12MHz下降至少6dB，在8. 5MHz下降至少10DB。這些數(shù)據(jù)表明，通過(guò)在頻帶的低功率點(diǎn)或者“甜點(diǎn)區(qū)”認(rèn)真選擇載波頻率，在同一20MHz頻帶內(nèi)，同時(shí)接收非常高質(zhì)量的模擬電視信號(hào)和至少7個(gè)T-1信道或者其等效信道是可行的。
根據(jù)發(fā)明的另一個(gè)方面，不同調(diào)制方式的信號(hào)采用不同的極化方式進(jìn)行傳輸。這就允許每種調(diào)制方式使用全部帶寬，而在用戶處沒(méi)有干擾，這是因?yàn)槊總€(gè)信號(hào)具有兩種差異特征使接收機(jī)用以和干擾信號(hào)相區(qū)別。對(duì)于只用作單向傳輸?shù)男诺?，通過(guò)改變相鄰小區(qū)的調(diào)制方式至一給定極化方向，可以在很大程度上避免小區(qū)間干擾。根據(jù)發(fā)明的這個(gè)方面的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，如果任何信道被用作與用戶結(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向傳輸，其應(yīng)答信號(hào)最好采用與被應(yīng)答信號(hào)相同的調(diào)制方式，但需要采用不同的極化方向。這種操作方式的優(yōu)點(diǎn)是，考慮到了那些從小區(qū)節(jié)點(diǎn)發(fā)射又被反射回小區(qū)節(jié)點(diǎn)的反射信號(hào)與相同調(diào)制方式的所需應(yīng)答信號(hào)具有不同的極化方向。如果應(yīng)答(上行流)信號(hào)用不同的載波頻率傳輸，可以進(jìn)一步消除干擾。
還有另一種實(shí)施例，可以在給定的全部帶寬內(nèi)提供非常多的信道數(shù)。對(duì)于每一種極化，可以傳輸全部數(shù)量的模擬信道和不引起模擬信道不穩(wěn)定接收的一定數(shù)量的數(shù)字信道。如果發(fā)射機(jī)周圍沒(méi)有鄰近的相鄰小區(qū)，那么如果模擬小區(qū)采用相應(yīng)信道的載波頻率，結(jié)果應(yīng)令人滿意。然而，通過(guò)減少發(fā)射和接收模塊的一些共性，用頻率交錯(cuò)的方式可以減少小區(qū)內(nèi)或其它小區(qū)的節(jié)目或數(shù)字信號(hào)間的干擾。這里使用的原則是，在頻帶的一端大約一半的模擬信道空間不用來(lái)做模擬傳輸。通過(guò)使用一種極化，較低信道組使模擬載波信號(hào)大致均勻地從頻帶較低一端的信道開始依次向上排列分隔開；數(shù)字載波所選擇的傳輸頻率與模擬載波頻率不同(這是干擾的特征所要求的，頻率應(yīng)完全不同)。通過(guò)使用另一種極化，較高信道組使模擬載波信號(hào)大致均勻地從較低信道組的最低信道和次低信道的近似中間位置信道開始，依次向上排列分隔開；這樣，彼此之間相對(duì)而言，一種模擬信道組具有兩種差異特征以區(qū)別于其它模擬信道組的信號(hào)。再者，數(shù)字載波的傳輸選擇與較高組模擬載波頻率完全不同的頻率。根據(jù)所選調(diào)頻調(diào)制(或其它調(diào)制方式)頻偏和信道帶寬的不同，實(shí)驗(yàn)將顯示出頻譜中“甜點(diǎn)區(qū)”的位置，從而確定數(shù)字載波的位置以使其對(duì)模擬信號(hào)的干擾最小，對(duì)兩種調(diào)制方式都獲得可靠的接收。進(jìn)一步地，輕微改變模擬信道的間隔以使較高信道的甜點(diǎn)區(qū)與較低信道的甜點(diǎn)區(qū)稍微交錯(cuò)開，也許會(huì)更好；并且如果只使用一種極化和一組模擬信道，在一種或兩種極化下，采用較少的數(shù)字信道也許是更可行的。無(wú)論何時(shí)當(dāng)不同極化間信號(hào)的不靈敏度不理想時(shí)，這種安排應(yīng)能減少數(shù)字信號(hào)檢測(cè)的誤碼率，并且能使小區(qū)間的干擾最小化。結(jié)果是使所能傳輸?shù)哪M電視或其它節(jié)目數(shù)量近似加倍，并且增加了數(shù)字信道的數(shù)量。然而，應(yīng)答信號(hào)最好占用其專用的應(yīng)答信道。
通過(guò)這種實(shí)施例，如果小區(qū)間不是很近或重疊，全向傳輸是可接受的而且較經(jīng)濟(jì)。然而，尤其優(yōu)化的是采用扇區(qū)的方式，并安排使得一種極化的較低信道的扇區(qū)與同種極化的較高信道的扇區(qū)側(cè)面相接。蜂窩陣列最好排列成互相面對(duì)的扇區(qū)具有相同的信道／極化組合。而且最好對(duì)扇區(qū)的大小和方向進(jìn)行選擇以使鄰近兩扇區(qū)重疊區(qū)的用戶不會(huì)面對(duì)鄰近小區(qū)的發(fā)射機(jī)。
本發(fā)明尤其可以應(yīng)用在在UHF或SHF頻帶進(jìn)行的無(wú)線傳輸，主要是作為視距傳播線路，在這方面政府的規(guī)章制度使得很難增加信號(hào)信道的數(shù)目以滿足需要，但信道帶寬與載波頻率相比相對(duì)較小。本發(fā)明也可應(yīng)用在其它類型的傳輸中，該傳輸需要比使用更寬頻帶頻譜技術(shù)容量更多的信道容量。
特別是當(dāng)需要減少初始資金花費(fèi)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能首先在傳輸?shù)攸c(diǎn)提供最少的重復(fù)設(shè)備，盡管這樣會(huì)減少所提供的數(shù)字信道的數(shù)目?？梢蕴峁┙o用戶只用模擬信道的最小花費(fèi)的選擇，或較高月花費(fèi)的附加數(shù)字業(yè)務(wù)。接著，系統(tǒng)可以升級(jí)以使用小區(qū)內(nèi)的扇區(qū)化和極化差異而不需要更換任何原始設(shè)備；這種業(yè)務(wù)計(jì)劃的主要缺點(diǎn)是當(dāng)更換時(shí)，一些用戶天線的極化角需要改變。然而，應(yīng)用于優(yōu)選頻帶的用戶天線非常小，以致于用戶自己可以很容易地重新設(shè)置。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是依照發(fā)明利用共用發(fā)射天線的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，圖2是依照發(fā)明利用不同極化天線的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，圖3是依照發(fā)明的一種蜂窩傳輸排列示意圖表，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)具有90°扇形傳輸天線。
圖4是依照發(fā)明的另一種蜂窩傳輸排列示意圖表，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)具有180°扇形天線。
圖5是依照發(fā)明的再一種蜂窩傳輸排列示意圖表，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)進(jìn)行相同極化全向傳輸。
圖6是依照發(fā)明的一種蜂窩傳輸排列示意圖表，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)進(jìn)行全向傳輸。
圖7是依照發(fā)明的另外一種蜂窩傳輸排列示意圖表，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)進(jìn)行全向模擬和非等扇形數(shù)字傳輸。
圖8是適合本發(fā)明使用的，頻偏為3MHz的調(diào)頻視頻信號(hào)頻譜圖，圖9是適合本發(fā)明使用的，頻偏為5MHz的調(diào)頻視頻信號(hào)頻譜圖，圖10是一頻率調(diào)制視頻信號(hào)的干擾容許度與一個(gè)T-1正交移相鍵控信號(hào)的載波頻率的關(guān)系示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的描述系統(tǒng)如圖1所示，通過(guò)全向天線10，該天線原理上是由混頻器15饋給信號(hào)的單個(gè)全向天線，雖然也可以由兩個(gè)或更多的扇行天線組成，向小區(qū)內(nèi)的用戶共同傳輸50路調(diào)頻電視信號(hào)和數(shù)量非常多的數(shù)字信號(hào)。優(yōu)選地，使用了兩個(gè)功率放大器12，14。為了增加服務(wù)的可靠性，最好對(duì)傳輸功率放大器配置一個(gè)后備開關(guān)，參見(jiàn)申請(qǐng)人的共同未決申請(qǐng)的應(yīng)用，編號(hào)為__(代理號(hào)PHA CV-09)，標(biāo)題為具有后備開關(guān)的雙發(fā)射器裝置。
模擬信道1-50的視頻或音頻信號(hào)來(lái)自本地電視臺(tái)，或者是通過(guò)任一種已知的中繼鏈路接收到的，概括地用框圖21表示。每個(gè)信道有一個(gè)單獨(dú)的射頻(RF)發(fā)生器23，其輸出饋給調(diào)頻調(diào)制器25，在該處被相應(yīng)的電視信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制器優(yōu)選地設(shè)計(jì)成具有3MHz的標(biāo)稱調(diào)頻頻偏，這樣能量主要集中在18～20MHz頻帶中的中央6MHz的頻帶內(nèi)傳輸。這些射頻調(diào)制信號(hào)，如圖所示通過(guò)混頻器27混合在一起，在上變頻器29中變頻至帶寬為1GHz的超高頻(SHF)頻帶，例如在27．5～28．5GHz之間。通過(guò)那些常用的技術(shù)，可以認(rèn)識(shí)到所有的射頻發(fā)生器23工作于相同的頻率是最為經(jīng)濟(jì)的，這樣這些發(fā)生器和相關(guān)的調(diào)制器彼此相同，調(diào)制器的輸出在作為一組輸出上變頻至28GHz頻帶之前，可以單獨(dú)上變頻至中頻頻帶的寬度為20MHz的分離寬帶信道，例如在2．1～3．1GHz之間。
各種不同通信方式的數(shù)字信號(hào)可以在相同的50個(gè)調(diào)頻信道的頻率下降處進(jìn)行傳輸。例如，從源31獲得的低速率數(shù)據(jù)信號(hào)表示為輸入1A-1M。為了使所需的載波頻率和調(diào)制器的數(shù)目最小，這些低速率信號(hào)，諸如個(gè)人電話，傳真機(jī)，計(jì)算機(jī)調(diào)制解調(diào)器或其它數(shù)據(jù)終端，最好在復(fù)合器33復(fù)合成速率至少為1MB每秒的數(shù)據(jù)，例如與傳統(tǒng)的T-1線路相當(dāng)?shù)乃俾?。第一個(gè)數(shù)據(jù)載波頻率發(fā)生器35的輸出，在正交移相鍵控調(diào)制器37處被來(lái)自復(fù)合器33的數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制。
類似地，多達(dá)9個(gè)其它數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)源，用框圖41表示，在發(fā)生器45生成的載頻1P-1X處由調(diào)制器47進(jìn)行正交移相鍵控調(diào)制。這些載波頻率可以，比如說(shuō)，位于2．10-2．12GHz波段，或者上變頻至該波段，各自數(shù)據(jù)載波頻率的選擇避開最低調(diào)頻信道的載波頻率，并且位于″甜點(diǎn)區(qū)″內(nèi)，在該處數(shù)字傳輸信號(hào)對(duì)調(diào)頻電視接收的劣化影響最小。
對(duì)于載波頻率在第二個(gè)調(diào)頻電視信道內(nèi)下降的傳輸來(lái)說(shuō)，數(shù)字信號(hào)源51進(jìn)行正交移相鍵控調(diào)制，其調(diào)制的載波頻率(或者調(diào)制后再上變頻至該頻率)是與那些應(yīng)用于最低的調(diào)頻信道的數(shù)字傳輸頻率相對(duì)應(yīng)的。附加的數(shù)字信號(hào)源可以類似地選擇所有其它的調(diào)頻信道的載波頻率進(jìn)行調(diào)制。所有的數(shù)字調(diào)制的載波在上變頻器59被上變頻至頻帶27．5-28．5GHz。
圖2的系統(tǒng)與圖1相似，只是天線50僅攜帶模擬信號(hào)，并且可以是扇形天線，并且一組數(shù)字框31-59可以饋給相應(yīng)的扇行天線52信號(hào)。根據(jù)圖2的一種實(shí)施例，將參照?qǐng)D6做進(jìn)一步說(shuō)明，每個(gè)天線都是全向的；一個(gè)是水平極化的，另一個(gè)是垂直極化的。這種安排可以允許與調(diào)頻信號(hào)相同的頻帶內(nèi)傳輸大量的數(shù)字載波信號(hào)而在接收機(jī)處沒(méi)有干擾，甚至一數(shù)字載波可以具有與調(diào)頻載波相同的頻率，并且數(shù)字信號(hào)可以填滿調(diào)頻信道的全部帶寬。
在圖2的圖表所描述的另一種實(shí)施例中，至少天線52是扇形天線，并且每個(gè)扇行天線優(yōu)選地由單獨(dú)的放大器14和上變頻器59饋給信號(hào)。例如，當(dāng)圖2所示的系統(tǒng)用于象圖3，4或7所示的蜂窩陣列時(shí)，數(shù)字源31，41，51中的一些傳輸至給定小區(qū)的所有扇區(qū)，而其它的則只傳輸給其中的一個(gè)扇區(qū)。這就允許重復(fù)利用部分頻譜進(jìn)行不同數(shù)字信號(hào)的傳輸，這可以提供給位于不同扇區(qū)內(nèi)的各自用戶。進(jìn)一步地，如果每個(gè)上變頻器／放大器組合象上面所提及的采用后備開關(guān)的雙發(fā)射器設(shè)計(jì)那樣安排，可靠性可進(jìn)一步增強(qiáng)。
根據(jù)圖2實(shí)施例的傳輸位置的一個(gè)矩形蜂窩排列如圖3所示，其中使用了90°扇區(qū)。小區(qū)的排列大致是行301，302，303等，列307，308，309等。從圖中可清楚地看出，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)，四個(gè)四分之一圓區(qū)的模擬信號(hào)的極化方向在水平方向和垂直方向間交替變化(表示為AV和AH)，另一種極化方向DH和DV用于數(shù)字信號(hào)。這種排列使相鄰小區(qū)間的干擾最小。例如，在小區(qū)310位置312的用戶，它的窄發(fā)射角天線同時(shí)指向小區(qū)300的發(fā)射器311和小區(qū)320的發(fā)射器321，接收到來(lái)自小區(qū)320的干擾信號(hào)，該干擾信號(hào)對(duì)于給定方式的調(diào)制，除了距離差異造成的6DB衰減外，極化方向也不同。位于314的用戶，它的天線同時(shí)指向小區(qū)310的發(fā)射器311和小區(qū)350的發(fā)射器351，同樣具有與小區(qū)350的傳輸信號(hào)不同的極化方向。
鄰近兩個(gè)扇區(qū)邊界的用戶，例如位置356，因?yàn)猷徑葏^(qū)的邊緣，該用戶的信號(hào)功率一般減小3DB，扇形方向角的歪斜進(jìn)一步保證了其不能接收到來(lái)自小區(qū)310或350的直接信號(hào)。進(jìn)一步地，鄰接扇區(qū)間的極化方向的改變，可以很大地消除兩個(gè)扇形天線發(fā)射波瓣圖重疊的邊緣干擾波瓣圖的問(wèn)題。
在數(shù)字信號(hào)用于雙向傳輸處，區(qū)320位置325的用戶可以向位置321的發(fā)射器傳輸垂直極化的應(yīng)答信號(hào)。垂直極化的信號(hào)對(duì)位于327的用戶一般應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生干擾，因?yàn)樗鶄鬏數(shù)膽?yīng)答信號(hào)相對(duì)較弱(位于發(fā)射器321處的大孔徑的接收天線可以補(bǔ)償減弱了的應(yīng)答發(fā)射功率)。同時(shí)，從325處發(fā)出的垂直數(shù)字應(yīng)答信號(hào)不會(huì)在發(fā)射位置311處產(chǎn)生問(wèn)題，因?yàn)樵摲较虻纳刃谓邮仗炀€是設(shè)置成接收水平極化的數(shù)字應(yīng)答信號(hào)的。
在雙向系統(tǒng)中，根據(jù)不同用戶或顧客設(shè)備在小區(qū)內(nèi)位置的不同，動(dòng)態(tài)地為它們分配信道可以進(jìn)一步免除干擾。
圖4顯示了另一種具有180°扇形天線的陣列，在給定扇區(qū)對(duì)模擬和數(shù)字信號(hào)相應(yīng)使用相反的極化方向，對(duì)于相對(duì)的扇區(qū)采用相同的極化方向。這種陣列可以稱為密度壓縮陣列，因?yàn)樗峁┝俗钚〉闹丿B區(qū)并同時(shí)具有最小的不在任何小區(qū)內(nèi)的區(qū)域。該陣列可以考慮排列在列401，402，403，404等等。在間隔的列401，403等處的天線幾乎排列成一條直線，并且每個(gè)扇形天線都對(duì)準(zhǔn)得大致與列的排列平行。結(jié)果是，表示每個(gè)小區(qū)的兩個(gè)扇區(qū)中間界限的虛線大致與直線垂直。在這一列，模擬極化的設(shè)置與那些編號(hào)為08／566，780的同時(shí)未決申請(qǐng)所說(shuō)明的相似。面對(duì)小區(qū)420的小區(qū)410的扇區(qū)413傳輸水平極化的模擬調(diào)頻信號(hào)，和垂直極化的數(shù)字信號(hào)，面對(duì)小區(qū)410的小區(qū)420的扇區(qū)423也同樣。
列402具有完全不同的排列。它的每一個(gè)小區(qū)都與列401的相應(yīng)的兩個(gè)小區(qū)重疊，也與列403的兩個(gè)相應(yīng)的小區(qū)重疊。扇區(qū)間的分界線大致與列的方向平行，但這一列的相鄰小區(qū)在同一側(cè)具有互不相同的極化方向。小區(qū)440的扇區(qū)443面對(duì)小區(qū)410的扇區(qū)413和小區(qū)420的扇區(qū)423，具有與它們相同的水平模擬極化方向。為了使來(lái)自諸如小區(qū)450等相鄰小區(qū)的干擾最小，在諸如442處等鄰近小區(qū)440的扇區(qū)分界線的用戶位置，分界線進(jìn)行小角度的歪斜，其角度至少同用戶接收天線的發(fā)射角的半角相等。因此，在442處的用戶應(yīng)將其模擬天線設(shè)置成垂直極化，因?yàn)樗衼?lái)自小區(qū)450的小區(qū)間干擾都是水平極化的。還可以看出，如果雙向數(shù)字通信需要具有與接收數(shù)字信號(hào)相反的極化方向的應(yīng)答信號(hào)，在位于同一列或相鄰列的相鄰小區(qū)的連接線處的用戶將使用與相鄰小區(qū)的應(yīng)答信號(hào)相反的極化方向進(jìn)行傳輸。
圖5所示的陣列中，對(duì)模擬信號(hào)使用了全向天線，并且在同一小區(qū)對(duì)數(shù)字傳輸使用了相同極化方向的的全向天線。在行501，502和503，及列507，508，509，相鄰小區(qū)極化方向互相交替，因此小區(qū)510，530和550具有相同的極化方向。小區(qū)510位置512處的用戶，同時(shí)具有極化差異和距離衰減以防止來(lái)自小區(qū)520發(fā)射器521處的小區(qū)間干擾；然而，在504處，對(duì)于來(lái)自小區(qū)550發(fā)射器551處的信號(hào)，就只有距離衰減了。這種配置使傳輸設(shè)備非常簡(jiǎn)化，但是限制了在不與模擬信號(hào)發(fā)生干擾的情況下的數(shù)字傳輸信道的數(shù)目。使用這種配置，進(jìn)一步可希望，在雙向傳輸中，使用與數(shù)字傳輸頻率不同的應(yīng)答頻率，以使在有來(lái)自511處可能相同或更加水平極化的數(shù)字信號(hào)時(shí)，發(fā)自位于527處用戶的水平極化的數(shù)字應(yīng)答信號(hào)可以在521處被檢測(cè)到。
圖6所示的陣列中，對(duì)模擬信號(hào)使用了全向天線，并且在同一小區(qū)對(duì)數(shù)字傳輸使用了相反極化方向的的全向天線。在行601，602和603，及列607，608，609，相鄰小區(qū)極化方向互相交替，因此小區(qū)610，630和650具有相同的極化方向。因此，小區(qū)610位置612處的用戶，同時(shí)具有極化差異和距離衰減以防止來(lái)自小區(qū)620發(fā)射器621處的小區(qū)間干擾；然而，在604處，對(duì)于來(lái)自小區(qū)650發(fā)射器651處的信號(hào)，就只有距離衰減了。使用這種配置，進(jìn)一步可希望，在雙向傳輸中，使用與數(shù)字傳輸頻率不同的應(yīng)答頻率，以使在有來(lái)自611處可能相同或更加水平極化的數(shù)字信號(hào)時(shí)，位于627處用戶的水平極化的數(shù)字應(yīng)答信號(hào)可以在621處被檢測(cè)到。然而，由于每個(gè)小區(qū)所傳輸?shù)哪M和數(shù)字信號(hào)頻率間的極化方向的不同，基本上，數(shù)字信道可填滿整個(gè)頻帶。
圖7所示的陣列中，對(duì)模擬信號(hào)使用了全向天線，并且在同一小區(qū)對(duì)數(shù)字傳輸使用了交替極化的不等寬度扇形天線。在行701，702和703，及列707，708，709，相鄰小區(qū)模擬(調(diào)頻)極化方向互相交替，因此小區(qū)710，730和750，同圖5和圖6類似，具有相同的模擬極化方向。然而，數(shù)字扇區(qū)的排列，與圖4相似，相近的極化方向彼此相向發(fā)射。因?yàn)楫?dāng)極化方向相同時(shí)，不與調(diào)頻信號(hào)發(fā)生干擾的的數(shù)字傳輸信道數(shù)較少，與模擬信號(hào)具有相同極化方向的的數(shù)字扇區(qū)通過(guò)窄發(fā)射角天線傳輸，比如，發(fā)射角取60°。而具有不同數(shù)字極化方向的扇區(qū)通過(guò)120°發(fā)射角傳輸。這種排列允許達(dá)到與在小區(qū)內(nèi)所有方向單獨(dú)選擇數(shù)字信道大致相同的用戶數(shù)目。
圖8是上文所述的″最大保持″型，頻偏為3MHz的調(diào)頻實(shí)況電視節(jié)目功率密度頻譜圖。掃描時(shí)間為1秒每格(5．0MHz)。頻譜圖表明，信號(hào)功率峰值主要集中在稍小于6MHz寬度的頻帶內(nèi)，并且在非對(duì)稱區(qū)域大約7．5MHz寬度之外，功率比中心值下降至少10dB。該曲線意味著可以傳輸至少8或9個(gè)T-1數(shù)字信號(hào)信道，每個(gè)信道的速率為1. 544M比特／秒，而不對(duì)調(diào)頻信號(hào)帶來(lái)嚴(yán)重的劣化。
圖9與圖8相似，頻偏增加到5MHz。功率峰值基本相同的中央?yún)^(qū)域增寬至7MHz，并且邊緣較小的斜率使得頻譜在大約8MHz寬度之外，功率下降至少6dB，在非對(duì)稱區(qū)域大約11MHz寬度之外，功率下降至少10dB。該曲線意味著在20MHz模擬調(diào)頻信道頻帶內(nèi)，可以傳輸至少6個(gè)T-1數(shù)字信道(每個(gè)信道的速率為1. 544M比特／秒)，而不對(duì)調(diào)頻信號(hào)帶來(lái)嚴(yán)重的劣化。
圖10顯示了以dB為單位，在不同的載波信號(hào)與干擾信號(hào)之比下，視頻信號(hào)的信噪比。這些曲線清楚地顯示了兩個(gè)較寬的″甜點(diǎn)區(qū)″，在該區(qū)域，數(shù)字信號(hào)的存在對(duì)電視信號(hào)的劣化影響不大。
圖8-10的曲線具有明顯的不對(duì)稱性。然而，沒(méi)有要求數(shù)字信號(hào)必須遵循20MHz調(diào)頻信道的邊界，因此，數(shù)字載波頻率的選擇只是為了使對(duì)模擬電視信號(hào)的干擾最小。
在本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到對(duì)上述實(shí)施例的許多改動(dòng)或替換在本發(fā)明的精神范圍之內(nèi)。例如，可以采用其它的正交極化方式，而不只是垂直極化或水平極化。所攜帶的數(shù)字信號(hào)不局限于傳統(tǒng)的T-1方式，而可以是被壓縮或沒(méi)被壓縮的數(shù)字電視信號(hào)；窄帶數(shù)據(jù)流，或比T-1寬的頻帶；視頻電話信號(hào)；高速計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸；或其它已知或?qū)⒁赖姆绞?。不同的?shù)字信道可以采用不同的調(diào)制方式或比特率，可以有不同的信道帶寬，可以在一個(gè)模擬頻帶或不同的模擬頻帶內(nèi)。模擬信號(hào)不局限于頻率調(diào)制；相位調(diào)制至少是另一種可能性。一個(gè)或多個(gè)″模擬″信道可以攜帶與電視信號(hào)顯著不同的信號(hào)。一個(gè)傳輸?shù)刂房梢詡鬏敹嘤趦蓚€(gè)或三個(gè)分離頻帶，例如27．5～28．35GHz，29．1～29．25GHz和31. 0～31. 3GHz。本發(fā)明并不局限于微波頻率，只要是傳輸一個(gè)調(diào)制方式與窄頻帶信號(hào)不同的寬頻信號(hào)，就可以應(yīng)用本發(fā)明。因此，非常清楚，只有附加的權(quán)利要求才是衡量本發(fā)明的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1．一種方法，可以在給定的寬頻帶內(nèi)，從發(fā)射位置傳輸多個(gè)信號(hào)，并通過(guò)小區(qū)內(nèi)的用戶接收器有選擇地接收，它包括傳輸?shù)谝唤M多個(gè)具有相應(yīng)的不同載波頻率的信號(hào)，該第一組多個(gè)信號(hào)占用在給定寬頻帶內(nèi)的互不相同的信道頻帶，并且傳輸至少一個(gè)附加信號(hào)，該信號(hào)在該給定寬頻帶內(nèi)具有相應(yīng)的其它信道頻帶，互不相同的信道頻帶與該其它信道頻帶的帶寬之和大于給定的寬頻帶帶寬，傳輸至少一個(gè)附加信號(hào)的步驟包括傳輸至少具有兩個(gè)與第一組信號(hào)不同的差異特征，該差異特征包括載波頻率，調(diào)制方式，和極化，這樣，接收機(jī)在接收第一組多個(gè)信號(hào)和至少一個(gè)附加信號(hào)的給定位置，可以選擇性地接收任一傳輸信號(hào)。
2．權(quán)利要求1的方法，其特征在于，第一組多個(gè)信號(hào)是數(shù)字傳輸信號(hào)，并且該至少一個(gè)附加信號(hào)是基本上占用整個(gè)給定頻帶的模擬信號(hào)，其傳輸載波頻率與第一組多個(gè)信號(hào)中任意信號(hào)的載波頻率都不相同。
3．權(quán)利要求2的方法，其特征在于，該方法包括在相應(yīng)的占用一寬頻帶的連續(xù)給定頻帶內(nèi)傳輸附加信號(hào)，在至少一組多個(gè)連續(xù)給定頻帶內(nèi)中，模擬信號(hào)是基本上占用所有給定頻帶的相應(yīng)的調(diào)頻信號(hào)。
4．權(quán)利要求2的方法，其特征在于，該方法包括在相應(yīng)的占用一寬頻帶的連續(xù)給定頻帶內(nèi)傳輸附加信號(hào)，至少有一個(gè)第一組多個(gè)單獨(dú)信號(hào)中的信號(hào)是部分占用兩個(gè)相鄰給定頻帶的數(shù)字信號(hào)。
5．一種方法，可以在頻帶內(nèi)，從發(fā)射位置傳輸一組信號(hào)，并通過(guò)小區(qū)內(nèi)的用戶接收器有選擇地接收，它包括傳輸基本上占用全部上述頻帶的模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)包括代表至少一個(gè)通信節(jié)目的節(jié)目信號(hào)，該節(jié)目通過(guò)在頻帶內(nèi)的節(jié)目載波頻率進(jìn)行傳輸并且占用一個(gè)節(jié)目信道，其特征在于該方法進(jìn)一步包括傳輸代表至少一個(gè)數(shù)字通信的數(shù)字信號(hào)，該傳輸采用第一種比特率，采用至少第一種在該節(jié)目信道內(nèi)的載波頻率，該數(shù)字信號(hào)完全位于該頻帶內(nèi)并且基本上占用比代表該通信節(jié)目的模擬信號(hào)小的頻帶，并且選擇第一種載波頻率，該第一種比特率，和給定的數(shù)字傳輸?shù)膫鬏敼β?，這樣用戶接收器可以選擇性地接收和可靠地檢測(cè)通信節(jié)目或數(shù)字通信。
6．權(quán)利要求5的方法，其特征在于，代表一組多個(gè)數(shù)字通信的數(shù)字信號(hào)包括一種數(shù)字通信，該數(shù)字通信使用了在節(jié)目信道內(nèi)的一組數(shù)字載波頻率，并用給定的傳輸功率進(jìn)行傳輸。
7．權(quán)利要求6的方法，其特征在于，該數(shù)字信號(hào)包括五個(gè)在節(jié)目信道內(nèi)傳輸?shù)腡-1信道。
8．權(quán)利要求5的方法，其特征在于，該模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)使用相同的極化進(jìn)行傳輸。
9．權(quán)利要求5的方法，其特征在于，模擬信號(hào)在小區(qū)內(nèi)以給定的覆蓋角進(jìn)行傳輸，而數(shù)字信號(hào)在第一個(gè)扇區(qū)內(nèi)以比該給定覆蓋角小的覆蓋角進(jìn)行傳輸。
10．權(quán)利要求9的方法，其特征在于，該給定覆蓋角為360°。
11．權(quán)利要求10的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在第二扇區(qū)內(nèi)以節(jié)目信道內(nèi)的頻率進(jìn)一步傳輸數(shù)字信號(hào)，并使用與該相同極化不同的極化方向。
12．權(quán)利要求5的方法，其特征在于，該模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)使用互不相同的極化進(jìn)行傳輸。
13．權(quán)利要求12的方法，其特征在于，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)在第一扇區(qū)傳輸，在該扇區(qū)內(nèi)模擬信號(hào)具有第一種極化，進(jìn)一步包括在與第一扇區(qū)相鄰的第二扇區(qū)內(nèi)，使用與第一種極化不同的極化傳輸模擬信號(hào)，并且在該第二扇區(qū)內(nèi)用第一種極化進(jìn)一步傳輸數(shù)字信號(hào)。
14．權(quán)利要求13的方法，其特征在于，該進(jìn)一步的數(shù)字信號(hào)包括至少一個(gè)不在第一扇區(qū)內(nèi)傳輸?shù)牡诙N數(shù)字通信信號(hào)。
15．權(quán)利要求13的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括在第三和第四扇區(qū)傳輸模擬信號(hào)，并配置成使在相鄰扇區(qū)的模擬信號(hào)的極化不同，每個(gè)扇區(qū)有大約90°的扇形角，并且分別在第三和第四扇區(qū)傳輸?shù)谌偷谒膫€(gè)數(shù)字信號(hào)。
16．權(quán)利要求15的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括在相鄰小區(qū)的傳輸位置傳輸附加信號(hào)，其特征在于小區(qū)配置成使得相鄰小區(qū)內(nèi)相互面對(duì)的扇區(qū)相互傳輸相似調(diào)制和相似極化的信號(hào)。
17．權(quán)利要求5的方法，其特征在于，該數(shù)字信號(hào)是第一組多個(gè)數(shù)字信號(hào)，在第一個(gè)具有基本上不大于180°的扇形角的扇區(qū)中傳輸模擬信號(hào)和第一組多個(gè)數(shù)字信號(hào)，在與第一扇區(qū)相鄰但基本上不重疊的第二扇區(qū)，傳輸模擬信號(hào)和第二組多個(gè)數(shù)字信號(hào)，并且至少第二組多個(gè)數(shù)字信號(hào)采用與第一組多個(gè)信號(hào)不同的極化進(jìn)行傳輸。
18．傳輸數(shù)字信號(hào)到接收器的方法，包括用給定載波頻率傳輸模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)基本上占用全部頻帶，采用該頻帶內(nèi)的第一種載波頻率以給定的比特率傳輸數(shù)字信號(hào)，選擇該載波頻率和比特率使得數(shù)字信號(hào)占用完全在給定載波頻率一側(cè)的部分頻帶，占用至少大約10％的以給定載波頻率為中心的頻帶的區(qū)域基本上與數(shù)字信號(hào)相脫離，并且選擇數(shù)字信號(hào)的傳輸功率，以使在該部分頻帶內(nèi)，接收機(jī)接收到的數(shù)字信號(hào)功率至多比該部分頻帶內(nèi)的模擬信號(hào)功率大6dB。
19．權(quán)利要求18的方法，其特征在于，一組多個(gè)數(shù)字信號(hào)通過(guò)相應(yīng)單獨(dú)的部分頻帶進(jìn)行傳輸，并且接收機(jī)接收到相應(yīng)數(shù)字信號(hào)的信號(hào)功率比接收到的全部模擬信號(hào)功率小。
20．權(quán)利要求19的方法，其特征在于，每個(gè)數(shù)字信號(hào)的相應(yīng)接收信號(hào)功率比在相應(yīng)單獨(dú)部分頻帶內(nèi)的模擬接收信號(hào)功率小至少12dB。
21．權(quán)利要求19的方法，其特征在于，數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)從同一發(fā)射位置，以相同的極化進(jìn)行傳輸。
22．權(quán)利要求21的方法，其特征在于，模擬信號(hào)以一給定極化方向全向傳輸，數(shù)字信號(hào)在具有小于180°的數(shù)字信號(hào)發(fā)射角的第一扇區(qū)傳輸，而在第二扇區(qū)采用與給定極化不同的極化傳輸一組另外的數(shù)字信號(hào)，該組另外的數(shù)字信號(hào)的載波頻率在該頻帶內(nèi)，第一和第二扇區(qū)基本上沒(méi)有角度重疊。
23．權(quán)利要求22的方法，其特征在于，該第二扇區(qū)比第一扇區(qū)寬。
24．權(quán)利要求22的方法，其特征在于，在與第一和第二扇區(qū)基本不重疊的第三扇區(qū)傳輸至少另外一組多個(gè)數(shù)字信號(hào)，并且相鄰扇區(qū)具有互不相同的極化。
25．權(quán)利要求18的方法，其特征在于，模擬信號(hào)是具有基本上固定功率的調(diào)頻信號(hào)，數(shù)字信號(hào)是正交移相鍵控信號(hào)。
26．權(quán)利要求25的方法，其特征在于，模擬信號(hào)占用大于3．3MHz的頻帶，數(shù)字信號(hào)占用大約1．5MHz寬的部分頻帶
27．權(quán)利要求26的方法，其特征在于，模擬信號(hào)是占用大于16MHz寬的頻帶的電視信號(hào)。
28．發(fā)射器的配置包括利用給定載波頻率從給定位置以給定極化傳輸模擬信號(hào)的裝置，模擬信號(hào)基本上占用全部的頻帶，包括至少一個(gè)使用在該頻帶內(nèi)的第一載波頻率，從大致的給定位置，使用給定的極化，傳輸至少一個(gè)數(shù)字信號(hào)的天線的裝置。占用完全在模擬信號(hào)載波頻率一側(cè)的部分頻帶的數(shù)字信號(hào)，占用至少大約10％以給定載波頻率為中心的頻帶的區(qū)域，它基本上與數(shù)字信號(hào)相脫離，并且選擇數(shù)字信號(hào)的傳輸功率，以使在該天線的覆蓋區(qū)域中，該部分頻帶內(nèi)，接收機(jī)接收到的數(shù)字信號(hào)功率頂多比該部分頻帶內(nèi)的模擬信號(hào)功率大6dB。
29．權(quán)利要求28的配置，其特征在于，該天線所覆蓋的扇區(qū)最寬為大約180°。
30．權(quán)利要求28的配置，其特征在于，該至少一個(gè)天線既傳輸數(shù)字信號(hào)也傳輸模擬信號(hào)。
31．權(quán)利要求28的配置，其特征在于，該至少一個(gè)天線包括使用相同極化，在各自不同載波頻率傳輸各自的數(shù)字信號(hào)的一組天線，和傳輸模擬信號(hào)的裝置，包括其發(fā)射角與該多個(gè)天線各自的發(fā)射角之和大致相等的附加天線。
32．權(quán)利要求31的配置，其特征在于，該附加天線具有大約180°的發(fā)射角。
33．權(quán)利要求28的配置，其特征在于，用于傳輸模擬信號(hào)的裝置包括一全向天線。
34．權(quán)利要求28的配置，其特征在于，該附加天線在12MHz以上的頻率傳輸。
全文摘要
寬帶節(jié)目?jī)?nèi)容,例如電視節(jié)目,加上各種數(shù)字通信業(yè)務(wù),組合在一起,在相同頻率波段,例如27.5～28.5GHz,廣播至一小區(qū)。所有組合在一起的傳輸信道的帶寬之和基本上大于頻帶寬度。其中至少一些信道的傳輸具有兩種與其他信道不同的差異特征。在一種實(shí)施例中,模擬信號(hào)傳輸寬帶業(yè)務(wù),優(yōu)選地使用寬頻偏調(diào)頻調(diào)制,調(diào)頻信道占用給定頻帶。通過(guò)挑選載波頻率,當(dāng)極化方向相同時(shí),可以在每一調(diào)頻信道內(nèi)傳播5到9個(gè)T－1數(shù)字信道。通過(guò)在同一波段內(nèi)數(shù)字信號(hào)和調(diào)頻信號(hào)采用不同的極化,可以選擇和檢測(cè)整個(gè)數(shù)字信號(hào)頻譜中所需的一個(gè),或者任一個(gè)模擬信號(hào)。
文檔編號(hào)H04L27/34GK1205136SQ97191304
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月22日
發(fā)明者B·波沙爾德, C·布蘭德 申請(qǐng)人:蜂窩視覺(jué)技術(shù)及電訊有限公司