[发明专利]多模式/多速率固定的无线通讯系统

说明书

本发明涉及一个频谱效率高的、一点到多点的通讯系统，该系统具有一个或多个基站以及若干系统用户站。

从本发明的受让人可以得到被称为“空中环路(AirLoop)”的无线本地环路系统。空中环路系统使用固定的无线设备代替常规的铜线对或“环路”工作以连接例如电话中心交换站到住宅或商业场所。这样，一个系统基站覆盖范围内的用户可以享受到由现有的有线本地环路系统，例如普通老式电话业务(POTS)到ISDN提供的相同特性和服务。

美国专利5,448,753(1995年9月5日)公开了一种宽域无线通讯系统，其中中心站引导窄天线波束经过子服务区域，在协调时间间隔期间与这样区域中的外围站通讯。

根据本发明，在无线通讯系统中具有一个规定地理覆盖区域的基站包括一个基站接收机、一个基站发射机以及一个耦连到基站接收机和基站发射机的基站天线阵列。一个基站处理器被配置与基站的工作部件交换控制和数据信号。天线阵列被构造和安排以工作在第一模式，其中该阵列控制窄天线波束朝向基站覆盖区域的用户站，用于发射第一下行链路信号到用户站并且用于接收来自用户站的第一上行链路信号，并且工作在第二模式，其中阵列规定为一个宽波束用于同时发射第二下行链路信号到覆盖区域中若干用户站并且用于接收来自用户站的第二上行链路信号。

根据本发明的另一个方面，部署在无线通讯系统中的用户站包括一个用户接收机、一个用户发射机以及一个耦连到用户接收机和用户发射机的用户天线。用户站处理器被配置与用户站的工作部件交换控制和数据信号。用户站发射机被构造和安排以将数据调制在选择数量的载波上，这些载波相互间是频谱隔开的，以同时产生一个相应数量的第一上行链路信号用于用户站位于的覆盖区域的系统基站接收。用于传输的选择的载波数量是一个速率的函数，用户希望以该速率从用户站发射数据到基站。

为了更好的理解本发明，可以结合附图和附加权利要求书参照下面的描述。

在图中：

图1是一个根据本发明的通讯系统的平面图，示出一个宽地理区域上的基站和用户站；

图2是一个用于图1系统中基站的频谱分配曲线图；

图3是一个用于图1系统中用户站的频谱分配曲线图；

图4是一个位于系统基站的天线元阵列面板的正视图；

图5是一个安装在基站结构的相应侧面的图4中四个面板的顶视图；

图6是一个基站发射机的示意图；

图7是一个基站接收机的示意图；

图8是一个用户站收发信机(发射机/接收机)单元的示意图；以及

图9是整个用户站的图形表示。

根据本发明的固定的无线通讯系统10通过结合天线阵列和块无线电(block radio)技术为电路或分组交换网络提供高速率连接。系统10包括两种传输模式。特别地，实现一个图2所示的高速率、单一载波方案用于从每个基站12到覆盖的用户站14的下行链路传输。对于从用户到指定的基站的上行链路传输，根据图3实现多载波、可变带宽方案。最好将分开的频带分配用于上行链路和下行链路传输。系统10也允许获得一个有效的频率再用度用于每个基站和它们覆盖的用户。

每个基站14配备有若干天线阵列面板16。见图4和5。每个面板16能够产生宽的、或可控制的窄波束方向图。基站14也具有一个基站发射机18(图6)和一个基站接收机20(图7)。每个用户站包括一个插接的阵列天线和图8所示的收发信机单元22。

系统10的基站14部署在一个半正六边形格子上以在相当大的地理区域上提供覆盖。最好有至少三个天线面板在每个基站地理区域上提供360°的覆盖。这样每个阵列面板提供(360/N)°的覆盖，这里N是天线阵列面板的数量。

在图1、4和5的实施例中，四个阵列面板16安装在用户建筑物的相应侧面上。每个基站天线阵列面板包括12×4个辐射元24的阵列，当适当驱动时形成一个大约方位角10°和俯仰角30°的天线方向图波束。在公开的实施例中，辐射元24的相位中心的间隔为系统10的工作频率波长的一半。例如对于1900MHz工作频率的间隔大约为8cm。然后基站12能够移动或电子“控制”它的天线波束朝向给定用户站14以发射信息/数据到用户站14的用户或者接收来自用户站14的用户的信息/数据。