[发明专利]无线节点的部件结构

说明书

技术领域

本发明涉及无线节点和操作无线节点的方法。

背景技术

在发达国家非常广泛地使用无线通信。例如，移动电话几乎无处不在并且通常总是由它们的用户携带。这样的电话传统上用于接打电话以及发送和接收短消息（SMS）。更高级的现代电话（通常称为智能电话）进一步预备高级数据服务，例如发送和接收电子邮件以及访问例如因特网等广域网。无线技术的进展导致无线标准的使用从原始模拟服务、通过GSM和3G发展为新兴的4G及相关标准。这些标准导致越来越有能力的手持设备的发展。

结合需要手持机的技术的进展，移动电话以及现在通常使用的更多数据密集型服务的增加使用导致提供无线服务的基础设施上的负载增加。移动电话无线网络已经典型地配置为一组无线基站，其覆盖一个或多个小区，这些小区然后连接到有线骨干电信服务内。由于对无线网络的需求越来越多，基站则位置为与更小小区更紧密地在一起。特别在城市地区，考虑到用户的高密度，假定基站必须具有到有线骨干电信服务内的有线连接，基站的定位变成重大的技术问题。并不总能在从无线网络预备的角度来看将是可取的精确位置中物理定位基站。

因此，本发明的目标是对已知技术加以改进。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供有无线节点，其包括电路板和传导材料的互锁水平层的中央核，该中央核包括（从底到顶）：RF调制解调器，其包括夹在传导材料层之间的电路板层；双工器，其连接到RF调制解调器；和连接到双工器的RF开关阵列，该RF开关阵列包括夹在传导材料层之间的电路板层。

根据本发明的第二方面，提供有操作无线节点的方法，该无线节点包括电路板和传导材料的互锁水平层的中央核，该中央核包括（从底到顶）：RF调制解调器，其包括夹在传导材料层之间的电路板层；双工器，其连接到RF调制解调器；和连接到双工器的RF开关阵列，该RF开关阵列包括夹在传导材料层之间的电路板层，该方法包括在RF调制解调器处生成无线电信号和将生成的无线电信号传送到RF开关阵列的步骤。

由于本发明，提供紧凑且易于构造并且可以例如结合基站使用以提供到有线骨干（其不需要基站直接连接到有线电信网络）的路由的无线节点是可能的。无线节点的紧凑配置意指无线节点可以容易在城市地区看到，其中多个天线提供很好的覆盖领域。多个这样的节点可以在一起用于提供局部化无线预备，其将在无线基站与所需的有线电信连接之间形成接口。无线节点可以定位在路灯柱和城市环境中常见且广布的其他相似结构上。电路板和传导（金属）层的紧凑堆叠有助于实现快的开关速度，这对于部署节点的系统的性能是必不可少的。“测量、决策、开关”环因为天线和RF开关的物理实现未引入比必需的更多的延迟而可以是快的（100ns）。

与较小、密集分布的蜂窝基站同位置的设备必须在物理上紧凑、低成本且在它们的无线电性能方面尽可能高效（通过在S-TDMA实现中实现快速开关，以及使RF路径中的损耗最小化）。改进的无线节点的本质因此是实现紧凑、高性能无线回程系统，其制造起来也很简单且成本高效。改进的无线节点优选地使用快速开关S-TDMA操作并且利用从紧凑且成本高效的物理结构实现高性能无线链路的最小损耗RF开关设置以在20GHz至60GHz范围内的频率操作。

无线节点的结构使用RF调制解调器和RF开关阵列，它们每个由夹在两个金属板之间的电路板组成。RF开关阵列优选地直接连接到水平天线阵列，其中波导在将RF信号从电路板传递到天线的金属板中提供。这提供稳健且紧凑的设计，其不需要信号发射物到电路板的任何焊接，它也不需要使部件连接在一起的任何布线。在可以快速组装为简单的单个部件堆叠的例示中，信号从电路板到波导的直接发射的使用提供无线电信号从无线电子系统到多个扇区天线的可靠且低损分布。金属板对节点提供良好的结构完整性并且也充当热汇，用于将由电路板上的部件生成的热远离源传递。

优选地，无线节点提供有天线，每个天线包括喇叭(horn)，其在喇叭的近端连接到RF开关阵列并且在喇叭的远端开放，并且优选地，相邻天线彼此直接接触。天线作为喇叭（其在一端处连接到RF开关区并且在另一端处开放）的配置提供天线的简单且高效设置同时还对无线输出提供宽的视场。

有利地，天线在RF开关阵列周围限定大于180度并且小于270度的弧。天线提供无线节点的视场并且提供的视场越大，在无线节点的放置中交付的灵活性越多，以便提供必需的路由。天线放置在中央RF开关阵列周围的水平面中，这导致天线定位在RF开关阵列周围的弧中，并且这根据无线电信号从无线节点的期望路由来控制使用哪个天线。