專利名稱：用于寬頻帶毫米波數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及寬頻帶射頻通信系統(tǒng)和方法，特別涉及提供通過集中的通信陣列在基于處理器的系統(tǒng)之間寬頻帶信息通信的系統(tǒng)和方法。
過去，在由顯著的物理距離分開的基于處理器的系統(tǒng)諸如局域網(wǎng)(LAN)和其它通用的計算機之間信息通信對這樣系統(tǒng)的集成是一個障礙。橋接在這樣的系統(tǒng)之間的物理間距可用的選擇不僅僅被限制，而且要求費用，性能和可靠性的不希望的折衷。
一組歷史上可用的通信選擇包括這樣的解決方案在現(xiàn)有的物理鏈路上利用一個標準公共交換電話網(wǎng)絡(PSTN)或者多路復用信號橋接該間距和提供系統(tǒng)之間的信息通信。雖然實現(xiàn)這樣的解決方案典型地是便宜的，但是它們包括很多的不希望的特性。特別是，由于這些現(xiàn)有的鏈路典型地不是對高速數(shù)據(jù)通信設計的，它們?nèi)狈焖俚貍鬟f大量數(shù)據(jù)的帶寬。正如在建筑物中LAN速度增加到100Mbps，本地PSTN話音頻段電路甚至更顯著地表現(xiàn)出對于寬頻帶大都市區(qū)域接入的一個抑制點，因此變得越來越少所希望的替代。此外，這樣的連接缺乏在為了重要的基于處理器系統(tǒng)信息可靠的傳輸設計的系統(tǒng)中得到的容錯功能或者可靠性。
另外一個歷史上可用的通信選擇組在價格范圍的相反端而不是在上面提到的那些得到。這組包括這樣的解決方案利用一個光纖環(huán)或者點對點的微波通信。這些解決方案對于除了大的用戶的所有用戶典型地是價格過高的。點對點的系統(tǒng)要求在通信鏈路的每端一個專用的系統(tǒng)，不能夠在多個用戶推廣這樣系統(tǒng)的費用。即使這些系統(tǒng)可修正為點對多點，實現(xiàn)一些系統(tǒng)元件多個系統(tǒng)使用的經(jīng)濟性，現(xiàn)在的點對點微波系統(tǒng)不能提供寬頻帶數(shù)據(jù)服務，而是提供傳統(tǒng)的承載業(yè)務，諸如T1和DS3。此外這些系統(tǒng)典型地提供一個所有權(quán)接口，因此不適合于簡單的與各種通用的基于處理器的系統(tǒng)接口。
雖然如果由多個系統(tǒng)利用時光纖環(huán)提供經(jīng)濟性，它必須物理上連接到這樣的系統(tǒng)。由于購買，放置和保持這樣的環(huán)的費用是很大的，即使多系統(tǒng)利用的經(jīng)濟性通常不能克服實現(xiàn)的價格過高。
因此在信息通信技術(shù)中需要提供成本有效的橋接在基于處理器的系統(tǒng)之間大的物理距離的一個通信系統(tǒng)。
在該技術(shù)中還需要提供在基于處理器的系統(tǒng)之間高速寬頻帶的信息通信的一個通信系統(tǒng)。
在該技術(shù)中還需要提供在基于處理器的系統(tǒng)之間可靠的橋接物理間距的一個容錯通信系統(tǒng)。
另外，在該技術(shù)中需要提供各種基于處理器的系統(tǒng)和通信協(xié)議，包括通用的計算機系統(tǒng)和它們的標準通信協(xié)議的簡單連接的寬帶通信系統(tǒng)。
這些和其它目的，需要與要求利用本發(fā)明的通信設備或節(jié)點，在這樣的通信系統(tǒng)和方法中得到實現(xiàn)，其中通信陣列或集線器被集中以提供在物理上分開的基于處理器系統(tǒng)之間，或者其它通信源諸如話音通信之間的空中鏈路。更可取地，這個中心陣列可以在物理上連接到提供在空中鏈接的系統(tǒng)與物理上鏈接的系統(tǒng)之間通信的一個信息通信基干。此外，多個這樣的系統(tǒng)可以用于通過多個中心陣列的相互通信橋接大的系統(tǒng)的物理間隔。而且，通過安排多個這樣的通信陣列提供類似蜂窩的重疊型式可以提供普遍的表面覆蓋。
在一個優(yōu)選的實施例中，中心通信陣列包括與基于處理器的系統(tǒng)時分多路復用(TDM)通信的多個單獨的天線振子。這個系統(tǒng)處理在每個天線振子接收的信號，以便傳送它們到它們希望的目的地。在中心通信陣列使用多個單獨的天線振子的優(yōu)點是僅僅需要在任何特定的時間實現(xiàn)具有輻射狀型式、覆蓋要求通信業(yè)務的一個遠地站點(用戶)的天線振子。其后，由于更多的用戶通過一個特定的集線器要求業(yè)務，可以安裝另外的天線振子。集線器的業(yè)務能力的模塊擴充導致初始安裝費用的減少，在此只有少數(shù)用戶一開始要求業(yè)務，同時保持點對點系統(tǒng)不可能的全方向的以及/或者蜂窩重疊通信覆蓋的實現(xiàn)的靈活性。
而且在優(yōu)選的實施例中，由通信系統(tǒng)利用的通信頻譜是頻分多路復用(FDM)，以便給多個用戶提供同時信息通信的多個信道。除了到用戶的同時的信息通信之外，F(xiàn)DM信道也可以用于通過預定的波段與其它數(shù)據(jù)的傳輸同時地傳送控制信息給網(wǎng)絡部件。
更可取地本發(fā)明使用毫米波長頻譜中的載波頻率，諸如10到60GHz。這樣的載波頻率是所希望的，以便提供通過大約10MHz的每個定義的FDM信道足夠傳輸至少30Mbps的通信帶寬。
通過定義一個傳送(Tx)與接收(Rx)信道對作為單個頻分雙工(FDD)信道服務一個用戶，F(xiàn)DM信道可以提供全雙工。然而，應該理解，通過FDD提供全雙工是以增加速率消耗可用的頻譜為代價的，因為到單個用戶的業(yè)務實際上要求雙通道。
除了在頻分信道上多路復用通信之外，可以利用時分多路復用提供在單個FDM信道上的多個看起來同時的通信。這里FDM信道之一分解為形式一個幀的預定數(shù)目的離散的時間分片(脈沖串周期)。每個脈沖串周期可以由不同的用戶使用，使得包含在單個幀中具有許多TDM脈沖串的信息通信在單個FDM信道上被引導到/來自許多用戶。
而且，全雙工可以在時分雙工(TDD)的單個FDM信道上通過利用相似于在TDM中使用的脈沖串周期合成。通過TDD，Tx與Rx幀，具有一個或者多個脈沖串周期的每個幀被定義提供在預先規(guī)定時間在特定的方向中的通信。
應該理解，任何上述的FDM，F(xiàn)DD，TDM與TDD方案或者它們的類似方案可以用在認為有利的任何組合中。例如，單個頻分信道可以時分多路復用以便提供到許多用戶的通信，而同時時分雙工以便合成與這些用戶的全為雙工通信。
在上面描述的實施例中，通信系統(tǒng)可以利用一個初始化算法，也許包括用于共享數(shù)據(jù)用戶的一個令牌傳送安排，以輪詢用戶的系統(tǒng)并且確定在中心陣列的每個天線振子的每個這樣的系統(tǒng)的通信屬性。這個信息可以用于確定最佳的資源分配，包括天線振子，TDM脈沖串周期，F(xiàn)DD頻率分配，和每個這樣的系統(tǒng)的TDD Tx與Rx時間分配。這個信息另外可以用于提供輔助的資源分配以便如果出現(xiàn)異常時保持系統(tǒng)完整性，從而提供系統(tǒng)容錯。
上文已經(jīng)相當廣泛地概述本發(fā)明的特性與技術(shù)優(yōu)點，以便后面的本發(fā)明的詳細的描述可以更好的理解。在下文將描述本發(fā)明的另外特征與優(yōu)點，它們形成本發(fā)明的權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該理解，公開的觀念與特定的實施例可以容易地利用作為用于實現(xiàn)本發(fā)明的相同的目的改變或者設計其它結(jié)構(gòu)的基礎。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也應該了解，這樣的等效結(jié)構(gòu)不偏離在所附的權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的精神和范圍。
為了更完全的理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考下列結(jié)合附圖進行的描述，其中

圖1說明本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的基于處理器的系統(tǒng)的相互連接；圖2A說明本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例的集中通信陣列的等角圖；圖2B說明在圖2A中描述的集中通信陣列的水平平面橫截面圖；圖2C說明在圖2A中描述的集中通信陣列的垂直平面橫截面圖；圖3A說明在時分多址脈沖串周期期間由本發(fā)明傳送的信號組成成分的實施例；圖3B說明在時分雙工脈沖串周期期間由本發(fā)明傳送的信號組成成分的實施例；圖4說明本發(fā)明的一個節(jié)點的實施例；圖5說明在本發(fā)明的集中通信陣列與節(jié)點之間配置通信中使用的初始化算法的一個實施例；圖6說明通過本發(fā)明的集線器網(wǎng)絡基于處理器的系統(tǒng)的相互連接；和圖7-8說明本發(fā)明的集線器的各個部件的一個優(yōu)選的實施例。
本發(fā)明經(jīng)過允許在位于遠地的用戶的系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)存取的寬頻帶空中接口提供高速的數(shù)據(jù)通信。參見圖1，能夠看出，這樣的無線通信例如可以用于提供在多個基于處理器的系統(tǒng)之間高速的橋接物理間距，如由系統(tǒng)100所示的。基于處理器的系統(tǒng)可以包括局域網(wǎng)(LAN)，諸如LAN 110和120，或者單獨的計算機系統(tǒng)，諸如PC 130。應該理解，利用本發(fā)明的基于處理器的系統(tǒng)可以是通用的計算機，獨立的和諸如由LAN互連的。此外，該系統(tǒng)可以連接其它通信系統(tǒng)，諸如話音或者視頻相結(jié)合或者代替來源于上面提到的基于處理器的系統(tǒng)的通信。
由本發(fā)明橋接的系統(tǒng)可以利用在下文稱為＂節(jié)點＂的通信設備與也是本發(fā)明的在下文稱為＂集線器＂的集中通信設備通信。仍然參見圖1，集線器以單元101示出和幾個節(jié)點以連接到LAN 110和120以及連接到PC 130的單元150，151和152示出。
而且，如在圖1中所示的，這樣的無線通信可以用于通過集線器101提供在具有連接到該處的一個節(jié)點的基于處理器的系統(tǒng)和諸如基干160的通信基干之間的高速的通信。應該理解，基干160可以是物理上連接到集線器101的任何形式的通信裝置，諸如寬頻帶的光纖網(wǎng)關(guān)或者其它寬頻帶數(shù)據(jù)級連接，T1通信線，電纜通信系統(tǒng)，國際互聯(lián)網(wǎng)等等。而且，諸如由基干160所示的多個基干可以用于互連多個集線器到一個通信網(wǎng)絡。
包括多個集線器的通信網(wǎng)絡示于圖6。通過這樣的網(wǎng)絡，與一個集線器諸如集線器101直接通信的一個節(jié)點諸如節(jié)點150可以和與另外一個集線器諸如集線器620直接通信的一個節(jié)點諸如節(jié)點621通信。這樣的通信可以通過經(jīng)過一個基干諸如基干160相互連接的兩個集線器實現(xiàn)。當然，應該理解，在集線器之間的相互通信可以通過在兩個集線器諸如集線器101和630之間的空中間距通信通過信息＂回程＂實現(xiàn)。應該理解，通信網(wǎng)絡可以包括通過作為空中間距或者直接的基干相互連接等等這樣的裝置與其它集線器通信的許多集線器。從與一個集線器直接通信的一個節(jié)點傳送的信息可以通過多個這樣的相互連接發(fā)送到與該通信網(wǎng)絡的任何集線器直接通信的一個節(jié)點。
在一個優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的集線器是具有多個單獨的天線振子的一個全向天線陣列。一個這樣的單獨的天線振子如在圖2A中天線振子200所示的。該天線振子是具有預定的通信波瓣的窄束定向天線。以一個陣列安排這些天線振子以便提供全向合成的輻射圖。然而應該理解，如果需要，可以僅僅使用與預先確定數(shù)目的遠程系統(tǒng)通信所要求的天線振子的數(shù)量而不是全向配置。
更可取地，包括集線器101的天線振子諸如天線振子200提供極高頻(EHF)的定向接收，例如在Q波段中提供毫米波(mmWave)通信的38GHz的定向接收。這樣的頻率是有利的，因為它們具有小的波長，這是用于高定向天線通信所希望的。而且，用于這樣頻率通信的天線在物理上可以是小的同時提供大信號增益。
這樣的高定向天線與高增益的組合改善了頻率復用和減少多路徑干擾的可能性。另外，由這樣的天線實現(xiàn)的高增益必須允許在從天線的點對點的合理的距離諸如三(3)英里，同時使用合理的功率電平的通信。
此外，這樣的頻率僅僅近來由美國政府得到許可在無線電通信中使用。結(jié)果，這個頻率范圍當前沒有由其它通信技術(shù)普遍的使用。然而，應該理解，假如選擇的波段產(chǎn)生大約10MHz的至少一個信道，本發(fā)明的優(yōu)點可以通過利用提供以高速傳送數(shù)據(jù)能力的任何頻帶得以實現(xiàn)。
在該優(yōu)選的實施例中，利用集線器101的全向覆蓋，如圖2B所示的，單獨的天線振子被方位安排覆蓋水平平面中的全360度半徑。應該理解，通過選擇每個天線振子的通信波瓣以便提供鄰近的天線振子不提供覆蓋的區(qū)域中的覆蓋，以這種方式安排天線振子可以提供在集線器101周圍放射狀地覆蓋的無線電通信覆蓋層。
當然，如上面討論的，增加數(shù)量上足夠的天線振子提供全360度輻射狀排列模式可以根據(jù)系統(tǒng)使用要求模塊化地實現(xiàn)。應該理解，即使要求360度覆蓋，單獨的天線振子的模塊特性提供一個經(jīng)濟的裝置，利用該裝置提供最初限制的覆蓋到一個發(fā)展區(qū)域。例如，在一個特定的集線器站點覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)只有少數(shù)位置或者用戶希望利用本發(fā)明通信，只是包括服務這些用戶必需的那些天線振子的一個集線器被建立。其后，當在該集線器服務區(qū)內(nèi)另外的用戶要求服務時，另外的天線振子可以加到該集線器以便給它們的相關(guān)的節(jié)點提供服務。最終該集線器可以由單獨的天線振子填滿實現(xiàn)在該集線器周圍全360度半徑中的通信。
可以擴展到包括另外的天線振子的本發(fā)明的集線器可以以許多方法實現(xiàn)。例如，可以一開始建立適合于在預定的位置接收單獨的天線振子的一個集線器框架。其后，在對應于要求服務或者增加服務密度的區(qū)域的位置，單獨的天線振子可以連接到這個集線器框架。
類似地，可以一開始建立集線器桿和母板或者其它支持結(jié)構(gòu)。當由該集線器服務的區(qū)域要求服務或者增加服務密度，單獨的天線振子結(jié)構(gòu)可以加到該集線器支持結(jié)構(gòu)。在這個實施例中，每個天線振子包括它自己的支撐物和安裝結(jié)構(gòu)，以便將它連接到該集線器支持結(jié)構(gòu)和任何鄰近的天線振子結(jié)構(gòu)。應該理解，這樣一個實施例減少了開始工作費用，在此只要求少數(shù)的天線振子開始服務該區(qū)域。此外，這樣一個實施例提供定位單獨的天線振子的更大的靈活性，因為該天線振子不限制于由先前存在幀結(jié)構(gòu)命令的定位。
更可取地，利用總數(shù)為22個的單獨的天線振子、具有大約16度水平的(azimuthal)波束寬度和2.5度垂直波束高度的通信波瓣實現(xiàn)在集線器101周圍的360度通信。然而，取決于單獨的設計制約，諸如反射波的存在和它們的相關(guān)的多路干擾，可以利用任何數(shù)量的單獨單元。另外，如上面討論的，如果需要，僅僅使用與某些識別節(jié)點150通信需要數(shù)量的天線振子。
實驗已經(jīng)顯示，在提供所希望的信道重新使用中，在集線器和提供各個集線器的信道重新使用的蜂窩重疊圖中，使用具有16度水平的波束寬度的天線振子是有利的。例如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如上面描述的具有大約16度波束配置的、在毫米波頻譜操作的天線振子具有邊波瓣特性，允許在位于放射地移位大約90度的相同集線器的天線振子重新使用相同的信道。
仍然參見圖2B，能夠看出優(yōu)選的實施例的每個天線振子200包含喇叭210和模塊220。在該優(yōu)選的實施例中，使用EHF，喇叭210是一個混合模式透鏡校正喇叭，提供大約32分貝的增益。模塊220是一個合成毫米波前端模塊，通過喇叭210接收和傳送變換為中頻(IF)/從中頻變換的38GHz射頻能量，該中頻諸如在400-500MHz范圍內(nèi)，用于與調(diào)制解調(diào)器(modem)諸如圖2C所示的modem 240通信。當然，取決于使用的載波頻率，天線振子的部件可以不同于上面所述的。同樣地，天線振子的喇叭和模塊屬性可以不同于上面所述的，例如，要求不同的載波頻率或者波束圖。
更可取地，modem240是使用正交幅度調(diào)制(QAM)的42Mbps吞吐量的寬帶調(diào)制解調(diào)器。如在下文討論的，該系統(tǒng)可以利用可變速率的調(diào)制解調(diào)器，諸如在市場上可從各個生產(chǎn)商可用的，包括Broad Com公司，菲力普公司和VLSI技術(shù)。這樣的可變速率的調(diào)制解調(diào)器提供了在一個固定波特率諸如8.5Mbaud的可變信息密度的傳輸(即每符號許多比特)，例如從17至51Mbps(對應于4QAM，每符號編碼兩比特，直到256QAM，每符號編碼8比特)。典型地這樣的調(diào)制解調(diào)器利用匹配數(shù)據(jù)濾波，產(chǎn)生占用射頻帶寬即超過理論上的尼奎斯特帶寬的15％至30％。可變的調(diào)制解調(diào)器在根據(jù)通信屬性諸如它們離集線器的相對距離改變傳送給服務的用戶的信息密度增加頻譜效率中是有用的。
例如，在特定的時間幀中增加的數(shù)據(jù)密度可以通過利用256QAM、使用相同占用的射頻帶寬和與使用4QAM傳輸給在地理上位于該集線器輻射圖邊緣的一個節(jié)點具有減少的數(shù)據(jù)密度的信號相同的發(fā)射機功率傳送給在地理上位于接近一個集線器的一個節(jié)點。因為信號衰減的減小作用，和因此接近節(jié)點與遠節(jié)點比較，較高的與給定的功率電平相關(guān)的信號噪聲比，不需要較大地增加功率傳輸增加數(shù)據(jù)密度給接近的節(jié)點是部分地實現(xiàn)的。在接近節(jié)點經(jīng)受的較高的信號噪聲比典型地可以維持增加的信息密度。然而，不管最終解決的傳輸密度，當使用可變速率的調(diào)制解調(diào)器時，對于給定的節(jié)點使用低階調(diào)制并且接著轉(zhuǎn)到較高階的調(diào)制最初同步該系統(tǒng)可能是有利的。
鏈路管理信息，諸如調(diào)整上述的信息密度的控制信號以及/或者差錯校正信息可以多路復用作為由該調(diào)制解調(diào)器傳送入數(shù)據(jù)流的控制信息。例如，該控制信息可以包括多路復用濾波和差錯校正信息，諸如嵌入該數(shù)據(jù)流的前向糾錯(FEC)數(shù)據(jù)。當然，提供鏈路管理和差錯檢測/校正的許多方法可以通過利用信息多路復用通過由本發(fā)明的調(diào)制解調(diào)器傳送的數(shù)據(jù)流提供。
在優(yōu)選的實施例中，以許多列安排單獨的天線振子。這些列可以只是一個天線振子的識別組，或者可以是天線振子的物理上描繪輪廓安排。不管它們的物理相互關(guān)系，一個列的天線振子包括具有基本上非重疊輻射圖的許多天線振子。圖2C中表示包括三個垂直列的天線振子的一個實施例。每個列的集線器101最好被布置提供基本上相同的遠端場輻射圖。然而，不同列的天線振子更可取地適合于在一個信道或者多個信道提供同時通信，不同于具有重疊輻射圖的天線振子。例如第一列的天線振子可以通過利用第一頻帶傳送，而第二列的天線振子可以通過利用第二頻帶傳送。類似地，第一列的天線振子雖然利用與第二列的天線振子相同的信道設置，通過該設置的特定的信道傳送，而第二列的天線振子通過一個不同的信道傳送。利用這些不同的頻率提供一個方便的裝置，通過它另外的通信容量可以服務于一個定義的地理上的區(qū)域。
當然，該集線器是完全可標定的并且可以包括許多列，與所示的不同。包括許多天線振子的許多列可以由本發(fā)明利用。例如，單列的天線振子可用來提供來自集線器101的全向通信，在此不要求增加通信密度。類似地，每列僅僅包括單個天線振子的兩列可能用來在由該天線振子的輻射圖定義的限制區(qū)域提供增加的容量。
而且，可以實現(xiàn)給該集線器隨后增加列，如上面討論的有關(guān)單獨的天線振子的增加。例如，它確定包括任何列的組合的集線器不足以提供要求的通信密度，可以加上包括許多另外的列的天線振子。當然，僅僅由該集線器區(qū)域服務的特定的部分要求增加通信密度，如果需要的話，所加的列可以僅僅包括具有覆蓋特定的部分的輻射圖的那些天線振子，該特定的部分需要增加通信密度。
做為選擇，可以安排天線振子列提供在集線器101周圍不同的無線電通信覆蓋范圍。在無線電通信覆蓋中這樣的差別例如可以通過調(diào)整不同的列相對于垂直軸具有不同數(shù)量的＂下傾斜＂實現(xiàn)。列的下傾斜可以通過單獨的天線振子的物理傾斜或者通過本領(lǐng)域知道的許多波束操縱技術(shù)實現(xiàn)。另外，下傾斜的調(diào)整可以周期性地進行，諸如在天線操作期間通過包含一個機械的調(diào)整或者上述的波束操縱技術(shù)動態(tài)地進行。
另外，具有不同的輻射圖屬性的天線振子可以用于提供上面討論的定義的無線電通信覆蓋范圍。例如，用于提供在接近一個集線器的區(qū)域中的通信的天線振子可以提供具有寬波束的輻射圖，因此比上面描述的天線振子的優(yōu)選的實施例具有低的增益。同樣地，用于提供更遠離該集線器的一個區(qū)域中的通信的天線振子可以提供具有窄波束的輻射圖，因此具有較高的增益。
在此一列的天線振子具有不同的下傾斜或者輻射圖，單獨的列可用于提供形成同中心的圓周的覆蓋圖，組合提供圍繞集線器101周圍的預先規(guī)定區(qū)域的基本上不間斷的覆蓋。當然，僅僅單獨的天線振子可以調(diào)整具有不同于該列或者集線器的其它天線振子的下傾斜或者輻射圖。任一安排可以用于提供基本上均勻的通信覆蓋，例如，存在與各個輻射圖干擾的地理上的單元。同樣地，這個替代的實施例可以用于補償許多近/遠有關(guān)的通信變態(tài)。
在圖2C中可以看到，集線器101包括連接到每單獨的天線振子200的戶外單元(ODU)控制器230。ODU控制器230連接到射頻調(diào)制解調(diào)器240和室內(nèi)的單元(IDU)控制器250。雖然示出從ODU控制器230到調(diào)制解調(diào)器240和CPU 260的分開的連接，應該理解，ODU控制器230和IDU控制器250之間的通信可以通過調(diào)制解調(diào)器240到ODU控制器和CPU 260的路徑連接實現(xiàn)。類似地，有關(guān)ODU控制器230的操作的控制信息可以通過調(diào)制解調(diào)器240而不是CPU 260產(chǎn)生，因此通過ODU控制器230和調(diào)制解調(diào)器240之間的連接通信。
ODU控制器230包括適合于使集線器101的各個天線振子能夠以適當?shù)拈g隔與射頻調(diào)制解調(diào)器240通信的電路，以便傳送或者接收該要求的信號。在一個實施例中，ODU控制器230包括與由IDU控制器250定義的脈沖串周期同步操作的時分數(shù)字控制開關(guān)。更可取地，IDU控制器250提供選通脈沖給ODU控制器230的開關(guān)以便提供與由IDU控制器250定義的脈沖串周期同步的轉(zhuǎn)換。應該理解，利用這樣的開關(guān)以很低的成本提供簡單的集成到該天線陣列。然而，如果需要，可以使用與由IDU控制器250定義的脈沖串周期可同步的任何轉(zhuǎn)換裝置。
ODU控制器230的操作產(chǎn)生每個單獨的天線振子根據(jù)預定的通信序列定時的方式即脈沖串周期的幀與IDU控制器250通信。這又產(chǎn)生每個單獨的天線振子與在IDU控制器250內(nèi)的調(diào)制解調(diào)器240通信。應該理解，這樣的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生每個天線振子的時分多路復用(TDM)到調(diào)制解調(diào)器240。
當然，該單獨的天線振子提供雙方向的通信，可以提供在ODU控制器230和各個的天線振子之間的第二連接，諸如圖8所示的。這樣的連接可以諸如通過上面討論的選通脈沖用于提供到在該天線振子內(nèi)部的電路的同步，以便在適當?shù)膸约?或者脈沖串周期在傳送或者接收電路之間選擇。通過選擇與ODU控制器230轉(zhuǎn)換組合發(fā)送和接收電路，在適當?shù)那闆r下，該天線振子可以連接到調(diào)制解調(diào)器240以提供通過調(diào)制解調(diào)器的雙方向的通信，產(chǎn)生時分雙工(TDD)，如在下文對于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式詳細描寫的。
而且，或者在替代方案中，除了控制天線振子的TDD轉(zhuǎn)換外，天線振子和ODU 230之間的連接可以用于其它控制功能。例如，通過這樣連接的控制信號可能用來動態(tài)地調(diào)整用于一個特定的確定頻率的一個天線振子，以適合于在一幀的特定的脈沖串周期與通信設備通信。在優(yōu)選的實施例中，控制信號是由CPU 810提供給調(diào)諧器，諸如在天線模塊220內(nèi)部的上/下變頻器892和893，如在圖8中所示的。這樣的控制信號可以由控制處理器提供以便編程各個天線模塊內(nèi)的鎖相環(huán)電路，或者合成器硬件，選擇用于傳送以及/或者接收通信信息的特定的頻率。同樣地，可以提供控制信號調(diào)整傳送或者接收信號的幅度。例如，調(diào)諧器892以及/或者893可以包括在這樣的控制信號的控制下可調(diào)整的放大/衰減電路。應該理解，上面描述的兩個控制功能導致一個方法，各個天線振子可以動態(tài)地配置與該系統(tǒng)的節(jié)點通信。
IDU控制器250包括標記為CPU 260的一個處理器，標記為RAM270的電子存儲器和標記為接口/路由器280的路由器。存儲在RAM270內(nèi)的是一個轉(zhuǎn)換指令算法，提供轉(zhuǎn)換指令或者同步給ODU控制器230。緩沖通過modem 240或者接口/路由器280傳送的信息也可以由RAM 270提供。同樣地，RAM 270也可以包含另外存儲的信息，例如天線振子相關(guān)表，鏈路管理信息，初始化指令，modem配置指令，功率控制指令，差錯校正算法和在下面更進一步討論的其它操作指令。
雖然在圖2C中描述單個調(diào)制解調(diào)器，應該懂得，本發(fā)明的集線器系統(tǒng)是完全可調(diào)節(jié)包括許多調(diào)制解調(diào)器，取決于該集線器要求的信息通信容量。請注意圖7，適合于TDD通信的本發(fā)明的IDU控制器表示為包括兩個調(diào)制解調(diào)器。
圖7的調(diào)制解調(diào)器240和700類似地配置包括突發(fā)方式控制器720和721，QAM調(diào)制器730和731，QAM解調(diào)器710和711以及信道方向控制電路，表示為TDD開關(guān)740和741。然而，應該理解，突發(fā)方式控制器721是與主突發(fā)方式控制器720以及同步信道調(diào)制器760同步的。表示為由主突發(fā)方式控制器720提供的控制信號的突發(fā)方式控制器的同步提供一種裝置，利用它調(diào)制解調(diào)器的脈沖串周期和這樣的通信幀以及單獨的天線振子的TDMA轉(zhuǎn)換可以完全同步。在優(yōu)選的實施例中，同步時鐘是來自接口/路由器280并且由主突發(fā)方式控制器720從該比特流中得到。當然，同步可以不是使用由主突發(fā)方式控制器提供的控制信號的裝置實現(xiàn)的，諸如如果需要的話，使用內(nèi)部的或者外部時鐘源。該集線器各個部件同步的一個優(yōu)點是在預先規(guī)定的周期限制每一個單獨的天線振子的傳送和接收，該周期考慮了對于用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式詳細地討論的信道的更大的重新使用。
應該理解，同步信道調(diào)制器760提供一種裝置，該突發(fā)方式控制器的定時信息被調(diào)制用于提供給ODU控制器230。應該理解，在優(yōu)選的實施例中CPU 260提供控制信號給ODU，用于上面討論的控制功能，同步信道調(diào)制器760也可以包括MUX 761，提供多路復用信號給調(diào)制器762。
更可取地集線器的各個調(diào)制解調(diào)器的信號是疊加在如調(diào)制解調(diào)器240的IF1和調(diào)制解調(diào)器700的IF2的不同的載波頻率上的。類似地，同步信道調(diào)制器760將包括突發(fā)方式定時信息和控制功能的控制信號疊加在一個適當?shù)腎F上。這些分開的信號則可以容易地由分離器/組合器750組合，通過單一的耦合傳送給ODU控制器230。當然可由該集線器的調(diào)制解調(diào)器使用相同的IF作為載波，例如如果在IDU控制器250和ODU控制器230之間保持多個連接或者一個多路復用器連接。
應該理解，通過增加多個調(diào)制解調(diào)器給IDU控制器250來增加容量除了該開關(guān)允許TDMA接入上面討論的一個調(diào)制解調(diào)器的單個數(shù)據(jù)流之外，需要ODU控制器230中的電路。現(xiàn)在注意圖8，其中表示對應于包含在IDU控制器250內(nèi)的多個調(diào)制解調(diào)器的ODU控制器電路。
應該理解，開關(guān)870及871和信號分離器/組合器880、881以及882與同步裝置830組合完成如前參見利用單個調(diào)制解調(diào)器所述的相對于單獨的調(diào)制解調(diào)器的天線振子的TDMA轉(zhuǎn)換。在與CPU 810通信中還示出了同步信道調(diào)制器860用于解調(diào)突發(fā)方式控制信號以及通過所示的單一連接由ODU提供的各種其它控制信號。在該優(yōu)選的實施例中，在此控制信號從IDU控制器傳送給ODU控制器，同步信道調(diào)制器包括與解調(diào)器862結(jié)合的MUX 861，提供控制信息給CPU 810以及提供定時信息給同步裝置830。當然，在此在ODU和IDU之間使用多個連接，同步信道調(diào)制器860可以省略。
開關(guān)870和871適合于提供由每個調(diào)制解調(diào)器提供的不同數(shù)據(jù)流的選擇，通過調(diào)諧器840和841調(diào)諧公共的中頻給該天線振子。在優(yōu)選的實施例中，正如上面討論的，天線振子的模塊220適合于接收中頻和轉(zhuǎn)換它們以通過喇叭210在要求的頻率傳送。在優(yōu)選的實施例中，模塊220適合于接收單個IF。因此，ODU控制器230包括調(diào)諧器840和841，用于調(diào)整不同調(diào)制解調(diào)器的各個中頻IF1和IF2為公共的中頻IF2。應該理解，雖然示出了每個IF的單個雙方向的調(diào)諧器，如果需要的話，可以使用用于發(fā)送與接收信號通路、由TDD開關(guān)連接到該雙方向的信號通路的一個分開的調(diào)諧器。這樣的安排在下面相對于天線模塊220詳細地討論。
雖然被調(diào)整到一個公共的頻率，來自調(diào)制解調(diào)器的信號在物理上被分開，在同步裝置830的控制下由開關(guān)870和871通過信號組合器880、881和882可切換到一個適當?shù)奶炀€振子。應該理解，通過控制開關(guān)870和871，從任何調(diào)制解調(diào)器來的任何序列的脈沖串周期可以由任何天線振子傳送。
雖然已經(jīng)參照在同步裝置電路控制下的開關(guān)操作討論了特定的調(diào)制解調(diào)器調(diào)制的信號的選擇，但是應該理解，這個功能可以通過許多裝置實現(xiàn)。例如，模塊220可以適合于接收各個中頻。在模塊220中的可變調(diào)諧器，諸如通過在CPU 810和同步裝置電路830的控制下調(diào)諧到一個特定的中頻，利用可編程的鎖相環(huán)電路可以用于從合成的信號中選擇由特定的調(diào)制解調(diào)器調(diào)制的信號。當然，如果需要的話，調(diào)諧器用于區(qū)別由調(diào)制解調(diào)器、調(diào)諧器840和841以及開關(guān)870和871調(diào)制的各個信號，而且信號組合器880、881和882可以去掉。
應該理解，利用短的脈沖串周期諸如微秒的數(shù)量級要求這樣的可變的調(diào)諧器調(diào)諧到要求的頻率和迅速地達到穩(wěn)定狀態(tài)，以便避免嚴重的信號失真。與此相一致，實驗已經(jīng)顯示，在期待的脈沖串周期中提供各個信號的選擇中利用上面提到的開關(guān)矩陣是有利的。
在優(yōu)選的實施例中，每個天線振子適合于雙方向的通信。因此，每個天線模塊220可以包括連接到同步裝置830的TDD開關(guān)890和891，如相對于天線振子200所示的，在發(fā)送與接收幀期間提供同步的轉(zhuǎn)換該天線振子。
而且，如預期的，系統(tǒng)的傳送的射頻頻率不同于在通信系統(tǒng)的各個部件內(nèi)使用的IF的頻率，每個天線模塊220也可以包括一個調(diào)諧器，上變頻以及/或者下變頻該IF為用于無線電通信的要求的射頻RF。用于上變頻和下變頻該信號的調(diào)諧器在圖8中表示為上變頻器892和下變換器893。應該理解，雖然示出一個變換器用于天線模塊220內(nèi)發(fā)送與接收信號通路，如果需要，可以使用單個雙方向的變換器。當然，在此使用一個雙方向的變換器，TDD開關(guān)890和891可以去除，得到如上面相對于IF調(diào)諧器840和841討論的一個配置。
應該理解，利用一系列的變換器可以用于完成該信號的上變頻以及/或者下變頻。例如，在優(yōu)選的實施例中，使用400-500MHz的中頻和大約38GHz的射頻，單級的變換器在頻率之間上變頻或者下變頻要求重要的信號濾波，以便在非常接近感興趣的頻率產(chǎn)生的各個邊帶之間區(qū)別。如此，在各級中最好諸如通過3GHz的中頻上變頻以及/或者下變頻該信號。因此在優(yōu)選的實施例中，變換器892和893包括多級的變換器，上變頻或者下變頻在400-500MHz，3GHz和38GHz之間的信號。
應該理解，可以利用接近該射頻的一個中頻，因此不需要變換信號的精確的濾波和上面描述的多級變換。然而，應該理解，制造適合于較低頻率的開關(guān)矩陣比較高頻率的開關(guān)矩陣一般更經(jīng)濟。因此，在優(yōu)選的實施例中，利用較大地低于傳送的射頻的一個中頻。
在優(yōu)選的實施例中，使用EHF射頻，通過分開可用的頻譜為用于頻分多路復用(FDM)的離散通道。在例如使用38GHz的情況，可用的頻譜可以是在38.6GHz到40.0GHz之間的1.4GHz頻譜。這個1.4GHz頻譜可以有利地細分為每個100MHz的14個信道。當然，正如在下文相對于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式所討論的，可以采用可用的頻譜的其它劃分，提供足夠傳送要求的信息的信號帶寬。
為了允許全雙工使用上面討論的FDD，單個100MHz信道還可以細分為一對50MHz信道，因此定義一個50MHz傳送(Tx)信道和一個50MHz接收(Rx)信道。當然，如果需要的話，每個100MHz信道可以完全地被用作為Tx或者Rx信道。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該理解，利用一個信道的全部100MHz頻譜得到一個半雙工的信道，因為在那個信道內(nèi)沒有保持頻譜允許相反的傳送信息。然而，正如在下文相對于該最佳模式所討論的，全雙工可以通過利用TDD在任何單個信道上合成以提供該信道內(nèi)的Tx和Rx幀。
每個Tx和Rx信道可以類似地被分成每個10MHz的5個離散的子信道，得到50MHz Tx和Rx信道的頻分多路復用。由于上述的每個天線振子的TDMA，每個信道被分成預定的TDMA時隙。這些TDMA時隙可以更進一步分解為協(xié)議時隙；一個協(xié)議時隙是用于傳送一個格式的信息包到預定的協(xié)議的一個足夠的時間。例如，每個10MHz子信道可以利用64QAM在250μsec TDMA時隙中傳送三個10Mbps以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分組。做為選擇，這些子信道可以用于提供不同的數(shù)據(jù)通過量，例如利用正交相移鍵控(QPSK)在250μsec幀中一個10Mbps以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分組。如果需要的話，每個Tx和Rx信道可以用做跨越全部50MHz帶寬的單個信道，無需頻分。
圖3A表示格式為三個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分組的每個TDMA時隙的子信道30Mbps通信的例子。250μsec幀包含控制標題300，接著保護時間同步字段301。同步字段301后面跟著10MbpsLAN數(shù)據(jù)分組302和前向糾錯數(shù)據(jù)303，它本身后面跟著保護時間同步字段304。同步字段304類似地后面跟著10Mbps LAN數(shù)據(jù)分組305和前向糾錯數(shù)據(jù)306以及保護時間同步字段307。同步字段307后面跟著10MbpsLAN數(shù)據(jù)分組308和前向糾錯數(shù)據(jù)309，它也跟隨有保護時間同步字段310。應該理解，30Mbps通信的這個例子是本發(fā)明的單個信道內(nèi)一個信號組成成分的一個實施例。有無數(shù)的方法，通過該方法利用上面公開的頻譜用于通信。應該理解，可以根據(jù)本發(fā)明使用任何這樣的方法。
除了基于處理器的系統(tǒng)之間通過集線器101的信息通信之外，也可以在集線器101與節(jié)點150之間傳送控制功能。這樣的控制通信的一個例子在圖3A中表示為控制標題300。做為選擇，控制功能可以通過預定的信道或者FDM頻譜的子信道傳送。這些控制功能可以包括請求重新傳送數(shù)據(jù)分組，請求調(diào)整傳送信號，TDM定時信息，指令的幅度以便調(diào)整調(diào)制密度或者集線器資源的動態(tài)分配。在下面更細節(jié)地討論這樣控制功能的使用。
經(jīng)過天線振子傳送給IDU控制器250的信息可以由集線器101通過一個基干如圖6所示的基干160重新傳送，最終到其它基于處理器的系統(tǒng)。應該理解多個這樣的基干通信裝置可以連接到單個集線器101。
做為選擇，當轉(zhuǎn)換為與控制器250通信時，傳送到IDU控制器250的信息可以由集線器101通過預選天線振子重新引導，最終由另外一個基于處理器的系統(tǒng)接收。再注意圖6，例如由網(wǎng)絡110通過集線器101通信到網(wǎng)絡120示出這個通信路徑。
在兩個基于通信處理器的系統(tǒng)之間大的地理距離可以利用多個集線器橋接。例如，如圖6所提供示的，集線器101和630通過一個空中鏈路經(jīng)過天線振子通信。這兩個集線器可以在與任一個集線器通信中的基于處理器的系統(tǒng)的任何組合之間提供信息通信。
應該理解，由集線器101的IDU控制器250接收的信息可以以各種方法重新傳送。在一個實施例中，IDU控制器250通過一個特定的天線振子200使通信或者其相關(guān)的脈沖串周期與預定的通信路徑相關(guān)，如由ODU控制器230的控制指示的。依據(jù)這種方法，圖2C表示由IDU控制器250在天線振子200b接收的通信，例如，可以由IDU控制器250通過天線振子200b發(fā)送，正如在RAM270中由相關(guān)表等等所指示的。這樣的相關(guān)表或者其它相關(guān)信息可以由IDU控制器250用于傳送通過特定的單元、脈沖串周期或者包括一個基干的集線器101的信道接收的任何通信到另外一個特定的單元，脈沖串周期或者集線器101的信道。這樣一個實施例是有效率的，例如通過天線振子200a與集線器101通信的基于處理器的系統(tǒng)僅僅希望與通過單元200b和集線器101通信的基于處理器的系統(tǒng)通信。
然而，當基于處理器的系統(tǒng)希望通過集線器101與多個不同的基于處理器的系統(tǒng)通信，或者由多個基于處理器的系統(tǒng)使用單個天線振子，上面描述的相關(guān)表可能是無效的。因此，在優(yōu)選的實施例中，通過集線器101傳送的信息包括路由選擇信息。這樣的信息最好以符合開放系統(tǒng)互連(OSI)模型的數(shù)據(jù)分組形式?？梢栽谶@個實施例中使用的OSI路由選擇信息的例子是傳輸控制協(xié)議(TCP)標準。然而，應該理解，如果需要的話，指示接收的數(shù)據(jù)分組目的地的任何路由選擇信息無論是否符合OSI標準可以由本發(fā)明利用。
應該理解，調(diào)制解調(diào)器240調(diào)制和解調(diào)天線振子和IDU控制器250之間的通信。因此，在任何天線振子接收的射頻通信可以作為數(shù)字信息存儲在RAM 270內(nèi)。接口/路由器280可以利用包含在該數(shù)字信息內(nèi)的預定條的信息，如可以存儲在RAM 270中的信息，以便確定接收的通信的路由選擇。在優(yōu)選的實施例中，路由選擇信息由符合OSI模型的數(shù)據(jù)分組的網(wǎng)絡層提供。這樣的信息例如包含在圖3所示的每個LAN數(shù)據(jù)分組內(nèi)。
當利用包含在傳送信息內(nèi)的信息確定適當?shù)穆酚蛇x擇時，該數(shù)字信息可以由集線器101通過基干160或者通過天線振子經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器重新引導。應該懂得，因為利用TDMA，該數(shù)字信息可以儲存在RAM270中，直到ODU控制器230根據(jù)該路由選擇信息確定耦合正確的天線振子到IDU控制器250的時間為止，因此提供用于通信的必要的路由。
已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的集線器101，現(xiàn)在注意圖4，其中更完全地示出節(jié)點150。在優(yōu)選的實施例中，節(jié)點150包含兩個主要部件，戶外的單元410和室內(nèi)的單元450，如在圖4中描述的。
戶外的單元410包括天線420，模塊430和調(diào)制解調(diào)器440。在此使用EHF，天線420最好是一個截拋物面天線，提供具有大約2度的通信波瓣的大約42dB增益。模塊430類似于上面討論的模塊220，是通過天線420接收和傳送轉(zhuǎn)換到400-500MHz范圍內(nèi)的一個IF的38 GHz射頻，用于與RF調(diào)制解調(diào)器440通信。更可取地，模塊430包括圖8所示的相對于模塊220的各個調(diào)諧器和TDD轉(zhuǎn)換部件。然而，應該理解，許多部件配置是可適合于在模塊430中使用，如同它們在模塊220中。應該理解，在CPU 460和模塊430之間所示的鏈路可以提供根據(jù)相關(guān)的集線器的TDD幀控制同步轉(zhuǎn)換的信號，TDD開關(guān)的同步轉(zhuǎn)換。調(diào)制解調(diào)器440可以是一個可變速率的調(diào)制解調(diào)器，具有每符號可變的比特密度的固定波特率，對應于在相關(guān)的集線器使用的可變速率調(diào)制解調(diào)器的使用。當然節(jié)點150的天線和模塊屬性可以不同于上面所述的，例如要求不同的載波頻率或者波束圖。
室內(nèi)單元450包括CPU 460，RAM 470和接口480。應該理解，室內(nèi)單元450和戶外的單元410是連接的，以致由天線420作為RF能量接收的信息被傳送的室內(nèi)單元450。
接口480提供在室內(nèi)單元450和節(jié)點150，和基于處理器的系統(tǒng)諸如圖4所示的LAN 490之間的數(shù)據(jù)通信。此外，接口480格式該數(shù)據(jù)通信與如此連接的基于處理器的系統(tǒng)兼容。作為例子，LAN 490連接到節(jié)點150，接口480可以發(fā)送和接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分組，LAN 490利用以太網(wǎng)兼容的通信協(xié)議。然而，節(jié)點150連接到單個計算機，對于接口480提供異步的接收/發(fā)送協(xié)議可能是有利的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該理解，在單個實施例中接口480可以包括多個通信協(xié)議，是用戶可選擇的，或者根據(jù)需要可以包括在控制器450內(nèi)的單個模塊中。
RAM 470連接到接口480和CPU 460兩者。在此在集線器101使用TDM，RAM 470可以存儲通過接口480在節(jié)點150接收的信息，同時等待傳送到集線器101。RAM470也可以包含另外存儲的信息，例如初始化指令和鏈路管理信息，諸如在下面詳細地討論的調(diào)制解調(diào)器配置指令，功率控制指令和差錯校正指令。
已經(jīng)詳細地描述了本發(fā)明的集線器101與節(jié)點150，現(xiàn)在描述這些單元的交互作用。如上面討論的，集線器101的RAM 270和節(jié)點150的RAM 470可以分別包括用于CPU 260和460的操作的指令。這些指令例如可以包括編程用于通信的集線器101與節(jié)點150的方法和包括通信差錯校正的鏈路管理的方法。
另外，RAM 270和RAM 470兩者可以臨時存儲經(jīng)過該設備通信的信息，在檢測到傳輸差錯的情況下重新傳送。傳輸差錯可以由CPU260和460以各種方法檢測。本技術(shù)領(lǐng)域公知的一個這樣的方法是伴隨傳送的數(shù)據(jù)分組傳送差錯檢測信息。這樣的一種方法在上述的OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層中定義。
注意圖3A和3B，其中三個所示的數(shù)據(jù)分組的每個數(shù)據(jù)分組包括相關(guān)的前向糾錯(FEC)信息。應該理解，F(xiàn)EC信息可以包括通過作為校驗和奇偶指示等等這樣的裝置的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分組內(nèi)容的概括(summary)指示。這個概括指示可以由發(fā)送CPU，CPU 260或者460產(chǎn)生，或者可以綜合到基于處理器的系統(tǒng)利用的特定的傳送協(xié)議，例如作為符合以太網(wǎng)協(xié)議的數(shù)據(jù)分組。不管它的來源，這個信息可以用于檢測傳送的數(shù)據(jù)中的差錯和接著諸如通過請求有效數(shù)據(jù)分組的重發(fā)改正差錯。
如上面討論的，RAM 270和RAM 470兩者存儲分別以CPU 260和460可讀的形式傳送的信息。因此，CPU 260和460可以利用分別包含在RAM 270和RAM 470內(nèi)的數(shù)字信息的預定條的信息，以便檢測通信差錯。例如在圖3A所示的實施例中，接收CPU可以產(chǎn)生存儲在RAM內(nèi)的每個LAN數(shù)據(jù)分組內(nèi)容的概括指示和將這個概括指示與相關(guān)的FEC信息比較。當確定兩個概括指示之間的差別時，接收CPU可以請求由該發(fā)送CPU重新傳送LAN數(shù)據(jù)分組。
然而，在優(yōu)選的實施例中，F(xiàn)EC信息包括使用特別的編碼器的數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)冗余性。當檢測傳輸差錯時，在接收方站點可用的解碼器可以用于提供該數(shù)據(jù)流的部分差錯校正。從編碼的冗余數(shù)據(jù)的這樣的差錯校正能夠校正發(fā)送的信息，直到該傳送中的預定的百分比的差錯。更可取地，這樣利用的FEC信息是一個分組碼，諸如Reed-Solomon FEC協(xié)議。
例如在圖3B所示的實施例中，接收CPU可以譯碼在FEC數(shù)據(jù)分組內(nèi)傳送的信息和比較這個信息與在RAM內(nèi)存儲的每個ATM數(shù)據(jù)分組的內(nèi)容。當通過這樣的比較檢測傳輸差錯時，接收CPU可以利用在FEC數(shù)據(jù)分組中編碼的冗余數(shù)據(jù)校正該ATM數(shù)據(jù)分組。當然，數(shù)據(jù)分組的傳送的作用超出利用FEC數(shù)據(jù)分組的編碼冗余數(shù)據(jù)校正的程度，如果要求，可以利用數(shù)據(jù)分組的重發(fā)。
如先前討論的，通信信道的預定的子波段可以用于傳送控制功能，諸如上面提到的重新傳送請求或者其它控制功能，諸如功率電平調(diào)整和信息密度調(diào)整。做為選擇，控制功能可以包括在每個TDMA突發(fā)傳輸中，例如作為圖3A所示的控制標題300或者圖3B所示的控制信道塊363。例如，對應的CPU將檢測存在于預定的控制功能子波段或者控制標題的用于重新傳送的請求和以重新傳送請求的LAN數(shù)據(jù)分組響應。
當然，如果無錯誤的傳送信息或者如果發(fā)送信息的差錯校正是由另外一個裝置處理，則如果要求的話，差錯校正的上述方法可以省略。此外如果不利用TDM和不要求重新傳送信息的差錯校正，在RAM 270和RAM 470中通信信息的存儲也可以被省略。
優(yōu)選的實施例也包括監(jiān)視通信參數(shù)的一個鏈路維護算法，該通信參數(shù)諸如通信中與集線器的RAM 270中的特定的節(jié)點150相關(guān)的差錯。當確定存在無法接受的通信參數(shù)時，諸如通過與預定的可接受的差錯率比較確定的一個無法接受的差錯率，CPU 260可以傳送一個指令到特定的節(jié)點進行適當?shù)恼{(diào)整。例如，CPU 260可以指示節(jié)點150調(diào)整通信傳送功率，以達到可接受的差錯率或者調(diào)整傳送信息的M元QAM信號電平(即調(diào)整每符號的比特數(shù)，在下文稱為QAM速率)。當然，CPU 260也可以提供這樣的控制信號給與該集線器相關(guān)的各個QAM調(diào)制器，得到傳送給該節(jié)點的信號的適當?shù)恼{(diào)制/解調(diào)。如上所述的，與鏈路維護相關(guān)的這些控制功能可以利用指定的控制功能子波段或者控制標題在CPU 260和CPU 460之間傳送。
當檢測一個控制指令調(diào)整通信時，CPU 460提供必要的指令給適當?shù)牟考?。例如，正如在上面關(guān)于該集線器所討論的，CPU 460可以使得模塊430調(diào)整傳送功率或者可以使得調(diào)制解調(diào)器440調(diào)整QAM速率，取決于屬性作用或者由集線器傳送的控制信息。
例如，控制信號可以由CPU 460提供給天線模塊430內(nèi)的一個調(diào)諧器。這樣的控制信號可以由控制處理器提供，用于編程在天線模塊內(nèi)的鎖相環(huán)電路或者合成器硬件，選擇一個特定的頻率用于傳送以及/或者接收傳送的信息。同樣地，可以提供控制信號調(diào)整傳送或者接收信號的幅度。例如，模塊430內(nèi)的調(diào)諧器，如圖8的模塊220所示的那些模塊，可以包括在這樣的控制信號的控制下的放大/衰減電路。響應在集線器的確定節(jié)點，這些屬性以及通信數(shù)據(jù)信息密度的調(diào)整可以由該節(jié)點進行和通過控制信道通信或者可以由在該節(jié)點的一個算法進行。應該理解，由該節(jié)點調(diào)整一些屬性可以要求在該集線器對應的調(diào)整，諸如QAM速率或者信道的調(diào)整。因此，在這樣的情形下該節(jié)點可以傳送控制功能給該集線器。
應該理解，通信參數(shù)的周期的調(diào)整可能是必需的，即使正如在下面詳細地討論的，初始化算法已經(jīng)用于適當?shù)爻跏蓟@樣的通信參數(shù)，因為出現(xiàn)影響通信的變態(tài)。例如，雖然當通信初始化時可以選擇初始的QAM速率以及/或者傳送功率電平，但是各種的環(huán)境條件，諸如雨可能引起嚴重的信號衰減。因此監(jiān)視通信參數(shù)以便提供對出現(xiàn)這樣的變態(tài)補償?shù)恼{(diào)整是有利的。應該理解，通信參數(shù)的監(jiān)視和控制功能的通信可以從一個節(jié)點給一個集線器，在此這樣的節(jié)點已經(jīng)檢測無法接受的通信屬性。
除了存儲通信信息和相關(guān)的鏈路維護算法之外，在優(yōu)選的實施例中RAM470被用于存儲由CPU 460在操作節(jié)點150使用的指令。這樣的指令可能包括不由節(jié)點150使用的在可用的頻譜中的信道，由于TDM和同步信息可用于在節(jié)點150和集線器101之間通信的通信窗口，諸如幀定時和傳播延時偏移量，允許TDM以及/或者TDD通信。此外，RAM 470也可能存儲由CPU 460用于動態(tài)分配集線器資源的指令，該資源諸如上面提到的可用于通信和通信窗口的信道或者脈沖串周期，正如在下文討論的。
應該理解，在優(yōu)選的實施例中雖然集線器101的天線振子和節(jié)點150的天線420是預先選擇使用窄波束，但是本發(fā)明可能利用的環(huán)境可包括引起傳送信號反射的物理拓撲。這樣的反射易于引起在節(jié)點150和集線器101之間通信的多路徑干擾。因此，RAM470包括作為上面提到通信指令的一部分的一個初始化算法。當然，這樣一個初始化算法可以儲存在與節(jié)點150通信的基于處理器的系統(tǒng)中，以便獲得相同的結(jié)果，如果需要的話。
初始化算法與存儲在集線器101中的類似的算法一起操作。正如與節(jié)點150的初始化算法一樣，由集線器101使用的初始化算法也可以存儲在與集線器101通信的基于處理器的系統(tǒng)中以便獲得相同的結(jié)果。在集線器101的初始化算法操作使得節(jié)點150在可用的頻譜傳送預定的信號，以允許映射通信參數(shù)，諸如在集線器101的每個天線振子接收的信號強度。則這個信息可能由本發(fā)明用于確定最適合于在節(jié)點150和集線器101之間通信的單獨的天線振子。這又根據(jù)這些天線振子的TDM確定通信窗口的定時或者節(jié)點150可用的脈沖串周期。則這個定時信息可能存儲在RAM 470中，允許CPU 460通過天線410時間傳送以便由ODU控制器230獲得與天線振子轉(zhuǎn)換的同步。當然，例如在不涉及多路徑和同頻道干擾時利用這樣的初始化算法也許不是有利的。因此，如果需要的話可以省略使用這樣的初始化算法。
另外，多個節(jié)點與集線器101通信，同頻道干擾可能由于在幾個節(jié)點之間通信引起的。因此，在上面討論的初始化算法在每個這樣的節(jié)點被煽動(instigated)，集線器101可以存儲用于每個節(jié)點的通信參數(shù)。其后，集線器101可確定幾個節(jié)點150之間同波道干擾的可能性和限定在每個這樣的節(jié)點150的通信到可用的頻譜的一個子集，即分配不同的信道或者脈沖串周期給每個這樣的節(jié)點150。另外，這個信息可以用于動態(tài)分配用于一個特定的節(jié)點的集線器資源中。在由第一節(jié)點使用的情況下，這樣的動態(tài)分配可能涉及暫時分配先前指定給第一節(jié)點的脈沖串周期或者信道給另外一個這樣的節(jié)點。
每個節(jié)點的通信參數(shù)信息可以用于確定可變的調(diào)制解調(diào)器可用的初始的QAM速率，正如在上面討論的，被用于一個特定的節(jié)點。初始的QAM速率確定可以根據(jù)對于特定的QAM速率提供適當?shù)妮d波噪音(C/N)比值的一個特定的信號強度。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)11分貝的C/N比值(BER＝10-6)是足夠支持4QAM的調(diào)制。類似地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)21.5分貝的C/N比值(BER＝10-6)足夠支持64QAM的調(diào)制。
當然，由于信號強度隨著距離衰減，QAM速率確定做為選擇可能通過測量傳送信號的傳播延時，因此測量從集線器到該節(jié)點的距離進行。在優(yōu)選的實施例中，該傳播延時，因此節(jié)點和集線器之間的距離是由最初同步到由該集線器建立的幀定時的節(jié)點確定的。其后，該節(jié)點在預定的時隙期間傳送一個縮短的脈沖串。這個傳送的脈沖串從集線器幀定時偏移該傳播延遲時間。該集線器利用這個偏移計算傳播延時，因此計算離開與傳送節(jié)點相關(guān)的集線器的距離。其后，特定的傳播延時或者距離可以與該節(jié)點的特定的QAM速率的選擇相關(guān)。
不管如何進行確定，一個特定的節(jié)點的最大的QAM速率的選擇使得通過增加到具有適當?shù)耐ㄐ艑傩缘哪切┕?jié)點的信息密度更有效的使用可用的頻譜。這樣增加的信息密度例如對于位于接近該集線器的節(jié)點是可能的，而同較少密集的信息通信比較起來無需增加到位于遠離該集線器的節(jié)點的傳送功率。
現(xiàn)在注意圖5，其中示出集線器101的初始化算法的一個優(yōu)選的實施例。雖然示出的初始化程序的單個迭代，但是應該理解，可以對于與集線器101通信的每個節(jié)點重復初始化程序，建立反映相對于集線器101的每個節(jié)點的通信屬性的一個數(shù)據(jù)集。
在步驟501天線振子計數(shù)器N被初始化。應該理解天線振子計數(shù)器N可以通過初始化程序用于查閱包括集線器101的天線陣列的單獨的天線振子的數(shù)目N。其后，在步驟502，天線振子計數(shù)器N遞增1。
在步驟503，初始化程序通過天線振子N傳送一個控制信號，請求一個節(jié)點傳送一個預定的抽樣信號。應該理解，控制信號傳送直接到一個預定的節(jié)點。節(jié)點可以從與集線器101通信的公知節(jié)點的數(shù)據(jù)集選擇，或者可能由經(jīng)營者從一個節(jié)點輸入諸如一個控制信號進行選擇，或者可能從對從集線器101廣播的輪詢信號的響應確定。
在步驟504初始化程序在預定的時間期間監(jiān)視天線振子N。應該理解，監(jiān)視天線振子的時間量被預定為從該節(jié)點的信號的一個適當?shù)臅r間數(shù)量，足夠引起被接收的多路徑干擾。在優(yōu)選的實施例中，監(jiān)視天線振子的預定的時間數(shù)量是通過集線器101的所有的N個天線振子的一個完整的TDM周期所要求的時間。
在步驟505確定預定的抽樣信號是否在預定的監(jiān)視時間內(nèi)由天線振子N接收。如果沒有接收這樣的抽樣信號，則它認為天線單元N不與尋求初始化信息的該節(jié)點通信。因此，初始化程序前進到步驟509，確定是否已經(jīng)監(jiān)視所有的天線振子。如果是否定的話，程序返回到步驟502并遞增天線振子指示器以便監(jiān)視另外的天線振子。
應該理解，控制信號的傳送和對于一個抽樣信號的隨后的監(jiān)視可以在單個天線振子N重復。通過在統(tǒng)計上分析多個結(jié)果，在天線振子N的重復迭代可以用于提供更精確的取樣，因此，忽視或者減少由代替因素引起的不規(guī)則的結(jié)果。
如果在天線振子N檢測到抽樣信號，然而，初始化程序繼續(xù)到步驟506并確定來自該節(jié)點的信號的傳送的傳播延時。應該懂得，通過了解來自天線振子N的控制信號傳送的時間和在天線振子N的取樣的信號的接收時間，該初始化程序可以確定從節(jié)點到集線器101傳送的信號的傳播延時。另外，為了增加這個確定的精度，初始化程序可能分析多路傳輸，正如在上面討論的。
在步驟507初始化程序也確定在天線振子N接收的取樣信號的信號強度。應該理解，在確定最希望用于在集線器101和節(jié)點之間通信的集線器101的單獨的天線振子中，信號強度信息是有用的。而且，正如在上面討論的，由初始化程序確定的信號強度以及/或者距離信息可用來選擇QAM速率，以便給特定的節(jié)點提供最大可能的信息密度通信。應該理解，雖然在這里關(guān)于初始化通信參數(shù)討論了這樣的QAM選擇，但是這樣的確定也可能動態(tài)地在各個節(jié)點和集線器之間的后來的通信進行。
在步驟508初始化程序存儲在上面的步驟中在與響應該控制信號的特定的節(jié)點相關(guān)的數(shù)據(jù)集確定的信息。應該理解，這樣存儲的信息可以由集線器101使用，不僅用于最初分配信道和與該節(jié)點通信的單獨天線振子，而且在硬件故障或者引起通信中斷的其它事件的情況下也可以用于動態(tài)地配置設備之間的通信。
在步驟509初始化程序確定是否所有的N天線振子已經(jīng)由上面的步驟接入。不然的話，初始化程序返回到步驟502，遞增天線振子計數(shù)器N。如果所有的天線振子已經(jīng)接入，相對于該選擇節(jié)點的初始化程序停止操作。
已經(jīng)在與該節(jié)點相關(guān)的數(shù)據(jù)集中存儲通過集線器101的每個天線振子通信相關(guān)的屬性，初始化程序則可以對該數(shù)據(jù)執(zhí)行統(tǒng)計分析，確定通信參數(shù)，諸如在選擇節(jié)點和集線器101之間可以進行通信的主要和輔助的天線振子。應該理解，包含在一個數(shù)據(jù)集中的信息諸如在一個天線振子檢測的一個高信號強度和一個短的傳播延時指示在該節(jié)點和集線器101之間直接的空中鏈路的概率。同樣地初始化程序可以分配這個天線振子用于與選擇的節(jié)點通信。因為每個天線振子是在與射頻調(diào)制解調(diào)器TDM通信中，這個分配也標識在該節(jié)點和集線器101之間通信窗口的定時。
正如在上面討論的，可以對每個節(jié)點重復通信特性的映射。因此當分配與選擇的節(jié)點通信的天線振子時，上面的統(tǒng)計分析也可以比較其它節(jié)點的通信屬性。例如，如果確定一個天線振子提供集線器101和一個以上的節(jié)點之間的最佳通信，僅僅在該頻譜中可用的選擇信道可以指定給每個這樣的節(jié)點?；蛘撸缭谙挛年P(guān)于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式所討論的，每個這樣的節(jié)點可以分配在完成通信的一個信道內(nèi)不同的TDM脈沖串。做為選擇，初始化程序可以僅僅分配這樣一個天線振子給一個這樣的節(jié)點和分配可能提供比最佳的通信較差的一個輔助的天線振子給另一個這樣的節(jié)點。
當確定分配用于與集線器101通信的節(jié)點之一的天線振子和信道時，初始化程序傳送控制信號給這些節(jié)點。控制信號可以包括關(guān)于可用于在一個特定的節(jié)點之間通信的信道的信息以及定時信息以便允許在該節(jié)點和集線器101的TDM天線振子之間通信的同步。
由集線器提供的定時信息可以包括在鏈路初始化期間確定的上述的偏移，以便在足夠調(diào)整該信號傳播延時的一個時間周期允許節(jié)點預期傳送一個脈沖串周期給該集線器，或者延遲從該集線器接收脈沖串周期。應該理解，在TDM定時信息中包含這樣的偏移信息允許在一個脈沖串周期最大的信息通信。當然，當不要求最大的信息通信時，該定時信息也可以不包括任何偏移信息。在這里，適應該傳播延時的足夠的持續(xù)時間的延遲周期可以包括在該脈沖串周期中，在該延遲周期中沒有傳送信息。然而，應該理解，補償信號傳播延時的這樣的方法用信息通過量的減少進行交換，以便適應該延遲。
正如先前討論的，控制信息可以通過用于控制信息的預定的子信道由集線器傳送或者可以包括在嵌入通信數(shù)據(jù)分組中的一個邏輯通道或者控制信道中，如在上面討論的。接收這樣控制信息的節(jié)點在RAM470中存儲它，稍后由中央處理機460使用。當然，由集線器101使用FDD，RAM 470不必要包括關(guān)于與集線器101通信的窗口的定時信息，因此這樣的信息可以從控制信息中省略。同樣地，在集線器與節(jié)點之間通信僅僅在單個信道上實現(xiàn)，關(guān)于可用于通信的信道的信息可以從這個控制信息中省略。
正如在上面討論的，這個初始化信息也可以由該集線器用于動態(tài)分配集線器資源給與其通信的節(jié)點。應該理解，通過在連續(xù)的基礎上監(jiān)視該節(jié)點和該集線器之間信息通信，集線器可以確定任何特定的節(jié)點的利用統(tǒng)計信息。如果確定任何一個這樣的節(jié)點不足夠利用該節(jié)點可用的集線器資源，例如不在分配給該節(jié)點的信道上傳送信息，該集線器可以再指定這樣的資源，或者資源的一部分給另外一個節(jié)點。應該理解，這個再分配可以通過利用在上面詳細地討論的控制信號實現(xiàn)。
已經(jīng)詳細地描述本發(fā)明操作的各個實施例，現(xiàn)在描述用于實踐本發(fā)明的期待的最佳模式。上文討論已經(jīng)描述頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)作為允許在該集線器和節(jié)點或者用戶之間全雙工鏈接的裝置。實踐本發(fā)明的最佳模式企圖使用在下面描述的TDD安排。這個最佳模式將相對于圖7和8描述。
實驗已經(jīng)顯示，利用在集線器101的每個天線振子的單個信道提供TDD Tx和Rx幀，諸如在圖3B中示出的幀351和352，允許可用信道的所希望的重新使用系數(shù)。應該理解，本發(fā)明的多個集線器的蜂窩頻率復用圖是預想的。這樣的蜂窩圖顯示出單獨信道的重新使用的增加的復雜性，因為使用每個集線器的信道也必須考慮到使用相鄰集線器的信道。
為了將同頻道干擾的可能性減到最小和在一定程度上減小多路徑干擾，在每個天線振子傳送和接收同步是所希望的。例如集線器101的每個天線振子僅僅在預定的Tx幀期間傳送，和在預定的Rx幀期間僅僅接收。這樣的集線器網(wǎng)絡的每個集線器可以僅僅在相同的預定的Tx和Rx幀同步發(fā)送與接收。應該理解，上面的方案定義一個TDD通信系統(tǒng)。
可用的頻譜分為每個10MHz的離散通道提供一個方便的裝置，通過該裝置實踐本發(fā)明。更可取地，集線器101的每個天線振子適合于發(fā)送與接收至少一個單個的10MHz信道，正如由該系統(tǒng)定義的。正如在上面描述的，適合于特定的10MHz信道的天線振子可以分布在集線器101各處，以便提供每個定義通道的重新使用。
另外，每個Tx和Rx幀可以分成離散的脈沖串周期以便提供每個信道的TDMA利用。更可取地Tx和Rx幀每個250μsec，被分成八個脈沖串周期，正如在圖3B中示出的，因此全雙工可以在十六個這樣的脈沖串周期中合成。正如先前描述的，TDMA脈沖串周期可以更進一步分解為協(xié)議時隙；一個協(xié)議時隙是一個足夠的時間用于傳送格式為一個預定的協(xié)議的一個信息包。例如，每個信道可以用于傳送在利用QAM的TDMA脈沖串周期中的兩個53字節(jié)ATM信元。
應該理解，利用53字節(jié)ATM信元是首選的，因為該協(xié)議包括一個5字節(jié)標題，可以由本發(fā)明用于路由選擇信息，正如在上文詳細地討論的。另外，利用53字節(jié)ATM信元提供一個充分地壓縮的數(shù)據(jù)分組，以便當傳送全雙工話音或者對于延遲或者信號等待時間(latency)敏感的其它信號時提供等待時間周期。
在TDMA脈沖串周期內(nèi)信息格式化的一個優(yōu)選的實施例在圖3B中以脈沖串360示出。在這里每個脈沖串包含斜坡361，接著有前置碼362。前置碼362后面跟著CCH塊363。CCH塊363后面跟著ATM網(wǎng)孔364和365，它們后面又跟著FEC塊366。FEC塊366類似地跟隨有斜坡367。
應該理解，在上面的標識TDMA脈沖串周期中，斜坡361和367是在脈沖串周期內(nèi)的時間段，允許發(fā)射機到達滿功率，和再次去掉能量而不影響傳送消息信息的功率。前置碼362和前向糾錯(FEC)塊366類似于該斜坡部件，是系統(tǒng)開銷部件和用于幫助包含在ATM網(wǎng)孔364和365中的信息的傳送。特別地，前置碼362包含一個點圖形，以便再同步在接收站點的符號時鐘。FEC 366提供發(fā)送信息的差錯的檢測與糾正。正如先前討論的，提供控制信道(CCH)363以傳送系統(tǒng)控制信息。
應該理解，信息格式化的這個例子是利用TDMA脈沖串周期通信的唯一一個實施例。有無數(shù)的方法利用上面公開的Tx和Rx幀的脈沖串周期進行通信。例如，上述的任何部件可以刪除，而且如果要求的話，加上許多不同的部件。因此，應該理解，本發(fā)明不限制于示出的TDMA脈沖串周期的格式。
應該理解，通過利用正如先前討論的QAM，可以增加脈沖串360的每個ATM網(wǎng)孔的信息密度。例如，使用具有4 QAM、在圖3B中示出的兩個ATM網(wǎng)孔，實現(xiàn)的時隙容量是1/2DS1。而且，通過利用增加的調(diào)制，這個容量可以增加。使用16QAM，實現(xiàn)的時隙容量是1DS1；使用64QAM，實現(xiàn)的時隙容量是 DS1；和使用256QAM，實現(xiàn)的時隙容量是2DS1。應該理解，這些密度的任何組合可以由單個集線器以及/或者天線振子使用可變速率的調(diào)制解調(diào)器和先前討論的初始化算法實現(xiàn)。
應該理解，每個Tx和Rx幀的脈沖串周期可以由單個天線振子用于提供信道TDMA給位于該天線振子的輻射圖內(nèi)的多個節(jié)點。例如，脈沖串周期1和2可以由一個天線振子用于提供通信給第一節(jié)點，同時脈沖串周期3至7由相同的天線振子用于提供通信給第二節(jié)點。同樣地，單個Tx或者Rx幀可以由不同的天線振子利用。例如，脈沖串周期1至4可以由第一天線振子用于提供通信給第一節(jié)點，而脈沖串周期5至8由第二天線振子用于提供通信給第二節(jié)點。
應該理解，上面提到的TDMA的組合由單個天線振子使用該脈沖串周期和在不同的天線振子之間分開Tx和Rx幀可以由本發(fā)明利用。例如，脈沖串周期1和2可以由一個天線振子用于提供TDMA通信給第一節(jié)點和第二節(jié)點，同時脈沖串周期3和4由第二天線振子用于提供通信給第三節(jié)點。
雖然由圖3B中的八個正向信道和八個反向信道脈沖串周期示出平衡雙工，但是應該理解，本發(fā)明可以利用正向和反向信道分布的任何組合。當然，當所有的脈沖串周期被用于任一個正向或者反向時，時分雙工不能再由那個信道實現(xiàn)。
實驗已經(jīng)顯示，諸如由本發(fā)明的系統(tǒng)傳送的信息一般落入三個類別之一；那些是基本上均衡的全雙工通信，主要地下行鏈路通信，和主要地上行鏈路通信。因此，這些通信需要可以由本發(fā)明的一個實施例利用特定用戶的三個雙工方案的任何一個方案滿意地滿足。
第一雙工方案是在上面參見TDD描述的脈沖串周期的50％正向50％反向信道分配。應該理解，50％/50％分配是有利的，一個重要的信息量是兩者在下行鏈路以及上行鏈路傳送。
第二雙工方案是大約94％的脈沖串周期用于從集線器給一個節(jié)點(下行鏈路)傳送信息，和剩余6％的脈沖串周期用于在反向(上行鏈路)傳送信息。更可取地這樣的94％/6％雙工方案利用在圖3B示出的十六個脈沖串周期的十五個脈沖串周期作為下行鏈路脈沖串周期和利用剩余一個脈沖串周期作為一個上行鏈路脈沖串周期實現(xiàn)的。
94％/6％分配是有利的，在此一個重要的信息量在下行鏈路傳送，但是很少或者沒有信息在上行鏈路傳遞。應該理解，由本發(fā)明更可取地保持6％反向信道通信，即使在此該用戶沒有要求反向信道信息通信，因為這個小量的帶寬可以由該系統(tǒng)用于鏈路維護和控制功能諸如先前描述的那些。例如這個6％的反向信道通信可以用來請求數(shù)據(jù)分組的重新傳送，請求調(diào)整傳送信號的幅度，TDM定時信息，動態(tài)分配集線器資源，或者可以用來監(jiān)視通信屬性用于QAM調(diào)制的周期的調(diào)整。
第三雙工方案是大約6％的脈沖串周期用于從集線器給一個節(jié)點(下行鏈路)傳送信息，和剩余的94％的該脈沖串周期用于在反向(上行鏈路)傳送信息。應該理解，這個方案只不過是上面討論的94％/6％方案的相反的方案，提供在上行鏈路方向的重要部分信息的通信。
雖然定義組合TDD幀而不是在上面討論的三個幀的組合是可能的，而且定義各個的方案的每個方案的Tx和Rx幀組合以便包括不同數(shù)目單獨的脈沖串周期，優(yōu)選的實施例限定該方案用于預定數(shù)目的組合，其中每個組合包括相同總數(shù)的脈沖串周期。應該理解，在上面討論的雙工的三個組合滿意地服務通常熟練的信息通信要求。而且，使用TDD方案的鏈路數(shù)目，其中每個方案完成脈沖串周期的相同總數(shù)幀的正向和反向信道通信，這在該系統(tǒng)中重新使用信道是有利的。通過限制的這樣的方案的數(shù)目和定時，簡化了在單個集線器以及一個蜂窩頻率復用圖兩者中的各個信道的重新使用圖。
雖然已經(jīng)詳細描寫本發(fā)明和它的優(yōu)點，應該理解，在不偏離由附加權(quán)利要求定義的該發(fā)明的精神和范圍，在這里進行各種的改變，替換和替代。
權(quán)利要求
1.一種在多個位置之間提供寬頻帶信息通信的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個節(jié)點，每個節(jié)點與適合于在毫米波頻譜的頻帶中寬帶通信的至少一個節(jié)點天線相關(guān)，所述至少一個節(jié)點天線具有提供定向通信的預定的通信波束，所述多個節(jié)點包括適合于經(jīng)過該毫米波頻譜的至少第一頻帶通信的所述多個節(jié)點的第一節(jié)點；和適合于經(jīng)過該毫米波頻譜的至少第二頻帶通信的所述多個節(jié)點的第二節(jié)點；和基于處理器的通信集線器包括多個集線器天線，每個集線器天線具有提供定向通信的預定的通信波束；適合于經(jīng)過該毫米波頻譜的所述第一頻帶與所述第一節(jié)點通信的所述多個天線的第一集線器天線；和適合于經(jīng)過該毫米波頻譜的所述第二頻帶與所述第二節(jié)點通信的所述多個天線的第二集線器天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一和第二頻率是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一和第二集線器天線是相同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述集線器連接到一個通信基干。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中在所述集線器和所述連接的通信基干之間提供寬頻帶接入。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述通信基干包括從包括以下的組中選擇的一個信息通信鏈路一個公共交換網(wǎng)絡；一個電纜通信網(wǎng)絡；一個寬頻帶數(shù)據(jù)級連接；和互聯(lián)網(wǎng)絡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述集線器是可擴展的，以便通過耦合連接的單獨天線單元提供另外的定向通信，從而所述連接的單獨天線單元變成所述多個集線器天線的一個集線器天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述多個集線器天線的至少一個集線器天線是可轉(zhuǎn)換地連接到在所述集線器內(nèi)提供的內(nèi)部的信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述集線器還包括第一射頻調(diào)制解調(diào)器，所述第一調(diào)制解調(diào)器提供所述內(nèi)部的信號，可轉(zhuǎn)換連接到所述至少一個集線器天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述集線器還包括第二射頻調(diào)制解調(diào)器，所述第二調(diào)制解調(diào)器提供第二內(nèi)部的信號，可轉(zhuǎn)換地連接到所述至少一個集線器天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述第一調(diào)制解調(diào)器動態(tài)地配置，以在所述內(nèi)部信號內(nèi)提供可變的信息密度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中在所述多個集線器天線之一和所述多個節(jié)點之一之間的通信被取樣，以便識別至少一個通信參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述可變的信息密度根據(jù)所述至少一個通信參數(shù)動態(tài)地配置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述至少一個通信參數(shù)是從包括以下的組中選擇的接收信號的差錯率；信號噪聲比；信號干擾比；接收信號的功率電平；在所述多個集線器天線的所述一個集線器天線和所述多個節(jié)點的所述一個節(jié)點之間的距離；和在所述集線器和所述多個節(jié)點之一之間通信受到的信號傳播延時。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)部信號是時分的，包括多個信息脈沖串。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述多個信息脈沖串包括至少一個正向信道組的信息脈沖串和一個反向信道組的信息脈沖串。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述正向信道組的脈沖串和所述反向信道組的脈沖串每個包括根據(jù)在所述集線器的頻率重新使用的預定數(shù)量的脈沖串。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述預定數(shù)量的脈沖串是動態(tài)可配置的。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述正向信道組的脈沖串包括與所述反向信道組的脈沖串不同數(shù)量的脈沖串。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述正向信道信息包括預定百分比的所述多個信息脈沖串，而所述反向信道信息脈沖串包括剩余百分比的所述多個信息脈沖串。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述正向和反向信道信息脈沖串包括從包括以下的組中選擇的所述多個信息脈沖串的一個百分比大約94％正向信道信息脈沖串和大約6％反向信道信息脈沖串；大約50％正向信道信息脈沖串和大約50％反向信道信息脈沖串；和大約6％正向信道信息脈沖串和大約94％反向信道信息脈沖串。
22.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述可轉(zhuǎn)換的連接是根據(jù)預定的方式實現(xiàn)的，以提供所述內(nèi)部信號的時分多址給所述多個集線器天線之一。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的系統(tǒng)，還包括用于所述集線器根據(jù)預定的方式與所述多個節(jié)點之一初始通信的裝置；和用于使得與所述多個節(jié)點之一初始通信的屬性被存儲在所述集線器的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中所述預定的方式是至少部分地根據(jù)所述存儲的屬性確定的。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述多個節(jié)點之一還包括一個射頻調(diào)制解調(diào)器，所述調(diào)制解調(diào)器連接到所述節(jié)點天線。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中所述調(diào)制解調(diào)器是動態(tài)地配置的，提供可變的信息密度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中所述調(diào)制解調(diào)器被調(diào)整，以便當從所述集線器收到控制信號時提供特定的信息密度。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中所述可變的信息密度包括使用正交幅度調(diào)制。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中來自所述調(diào)制解調(diào)器的信號被時分，包括多個信息脈沖串。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中所述多個信息脈沖串包括正向信道信息脈沖串和反向信道信息脈沖串。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述正向信道信息脈沖串包括預定百分比的所述多個信息脈沖串，和所述反向信道信息脈沖串包括剩余百分比的所述多個信息脈沖串。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中定義所述正向和反向信道信息脈沖串包括從包括以下的組中選擇的所述多個信息脈沖串的一個百分比大約94％正向信道信息脈沖串和大約6％反向信道信息脈沖串；大約50％正向信道信息脈沖串和大約50％反向信道信息脈沖串；和大約6％正向信道信息脈沖串和大約94％反向信道信息脈沖串。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中所述預定的百分比是動態(tài)地可調(diào)整的。
34.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一和第二頻帶是在10至60GHz范圍內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述多個集線器天線之一包括一個混合模式校正喇叭形透鏡(hybrid mode lens corrected horn)，提供具有大約16度的預定的通信波瓣的大約32dB的增益，在10至60GHz范圍內(nèi)工作。
36.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述多個節(jié)點之一包括一個天線，該天線包括提供大約42dB增益的截拋物面天線，它具有大約2度的預定的通信波瓣、工作在10至60GHz的范圍內(nèi)。
37.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，更進一步包括多個基于處理器的通信集線器，放置所述多個集線器提供蜂窩通信頻率重用圖。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述多個集線器之一經(jīng)過至少部分地由所述多個集線器的每一個集線器的天線單元提供的鏈路進行信息通信。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中所述鏈路提供在所述多個集線器的集線器之間的寬頻帶接入。
40.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中所述信息通信鏈路至少部分地用于提供在所述多個集線器的至少兩個集線器之間的信息回程。
41.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中所述多個集線器之一經(jīng)過由互連所述多個集線器的每一個集線器的物理鏈路提供的鏈路進行信息通信。
42.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括適合于經(jīng)過所述多個頻帶的至少所述第一頻帶通信的所述多個天線的第一組集線器天線，布置所述第一組的每個集線器天線以提供基本上非重疊的定向通信。
43.一種用于在多個位置之間提供信息通信的通信集線器，所述通信集線器包括提供第一信號的第一射頻調(diào)制解調(diào)器；多個集線器天線單元，每個集線器天線單元具有提供定向通信的預定的輻射圖，每個集線器天線單元適合于在毫米波頻譜的頻帶中空中鏈路通信，所述多個集線器天線單元包括具有與其相關(guān)的至少一個集線器天線單元的第一組；和轉(zhuǎn)換裝置，用于可轉(zhuǎn)換地連接所述第一組到所述第一信號，所述轉(zhuǎn)換裝置提供所述第一組時分多址給所述第一信號。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的通信，還包括具有與其相關(guān)的至少一個集線器天線的第二組，其中所述第一和第二組是不互相排斥的；和第二射頻調(diào)制解調(diào)器，提供第二信號，和所述轉(zhuǎn)換裝置還包括用于可轉(zhuǎn)換地連接所述第二組給所述第二信號的裝置，所述轉(zhuǎn)換裝置提供所述第二組時分多址給所述第二信號。
45.根據(jù)權(quán)利要求43的通信集線器，其中所述多個天線單元的第一組集線器天線適合于經(jīng)過毫米波頻譜的第一頻帶通信，和所述多個天線單元的第二組集線器天線適合于經(jīng)過毫米波頻譜的第二頻帶通信。
46.根據(jù)權(quán)利要求43的集線器，其中所述集線器適合于接受單獨的天線單元的耦合，因此所述連接的單獨的天線單元變成所述多個集線器天線單元的一個集線器天線。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的集線器，其中放置所述連接的單獨的天線單元以提供定向通信到先前不在由所述通信集線器提供的合成的天線單元輻射圖內(nèi)一個區(qū)域。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的集線器，其中放置所述連接的單獨的天線單元提供到先前不在由所述通信集線器提供的合成的天線單元輻射圖內(nèi)一個區(qū)域的定向通信，所述連接的單獨的天線單元適合于在所述區(qū)域中提供增加的通信容量。
49.根據(jù)權(quán)利要求43的集線器，其中所述第一信號是時分的，包括多個信息脈沖串。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的集線器，其中所述多個信息脈沖串包括一組正向信道信息脈沖串和一組反向信道信息脈沖串，所述正向和反向信道信息脈沖串每個被定義包括所述多個信息脈沖串的一個百分比，它們一起表示為100％。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的集線器，其中所述正向信道和所述反向信道百分比是從包括以下的組中選擇的大約94％正向信道信息脈沖串和大約6％反向信道信息脈沖串；大約50％正向信道信息脈沖串和大約50％反向信道信息脈沖串；和大約6％正向信道信息脈沖串和大約94％反向信道信息脈沖串。
52.根據(jù)權(quán)利要求43的集線器，其中所述可轉(zhuǎn)換連接是根據(jù)預定的方式實現(xiàn)的，以提供所述第一信號的時分多址給所述第一組的天線單元。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的集線器，其中所述預定的方式至少部分地由所述多個天線單元之一提供的所述通信屬性確定。
54.根據(jù)權(quán)利要求43的集線器，其中所述第一調(diào)制解調(diào)器是動態(tài)地配置的，以提供在所述第一信號內(nèi)的可變的信息密度。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的集線器，其中所述可變的信息密度包括一個輸入信號的正交幅度調(diào)制。
56.根據(jù)權(quán)利要求54的集線器，其中所述可變的信息密度至少部分地根據(jù)由所述多個天線單元之一提供的所述通信的屬性動態(tài)地配置。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的集線器，其中所述通信的所述屬性是從包括以下的組中選擇的一個接收信號的差錯率；所述通信的信號噪聲比；所述通信的信號干擾比；接收信號的功率電平；所述通信的距離；和所述通信的信號傳播。
58.根據(jù)權(quán)利要求43的集線器，其中放置所述集線器提供在包括多個通信集線器的蜂窩重疊圖的預定的網(wǎng)孔中的通信。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的集線器，其中所述集線器經(jīng)過通信基干連接到所述多個集線器的至少一個集線器。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的集線器，其中所述通信基干是從包括以下的組中選擇的一個公共交換網(wǎng)絡；一個電纜通信網(wǎng)絡；一個寬頻帶數(shù)據(jù)級連接；和互聯(lián)網(wǎng)絡。
61.根據(jù)權(quán)利要求58的集線器，其中所述集線器經(jīng)過至少部分地由所述多個天線單元的一個天線單元提供的空中鏈路與所述多個集線器的至少一個集線器信息通信。
62.根據(jù)權(quán)利要求43的集線器，其中毫米波頻譜的所述頻帶是在10至60GHz范圍內(nèi)。
63.根據(jù)權(quán)利要求43的集線器，其中所述多個集線器天線之一包括提供具有大約4至20度的預定的通信波瓣的大約32至38dB增益、工作在10至60GHz范圍內(nèi)的一個混合模式透鏡校正喇叭(hybridmode lens corrected horn)。
64.一種用于提供在多個基于處理器的系統(tǒng)之間信息通信的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個通信節(jié)點，所述多個節(jié)點的每個節(jié)點適合于耦合連接到基于處理器的系統(tǒng)，所述多個節(jié)點的每個節(jié)點還適合于跨越一個空中間距的信息通信，所述節(jié)點信息通信包括指向預定區(qū)域的一個波束；和一個基于處理器的通信集線器，所述集線器適合于與所述多個節(jié)點跨越所述空中間距的信息通信，所述集線器信息通信包括每個指向一個預定區(qū)域的多個波束。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的系統(tǒng)，其中所述多個節(jié)點的每個節(jié)點基本上永久地連接在一個預定的地理位置。
66.根據(jù)權(quán)利要求64的系統(tǒng)，其中所述集線器包括多個天線單元，所述多個天線單元的每個天線單元適合于接收射頻通信。
67.根據(jù)權(quán)利要求66的集線器，其中所述集線器適合于接收到一個單獨的天線單元的連接，因此所述連接的單獨的天線單元變成所述多個天線單元的一個天線單元。
68.根據(jù)權(quán)利要求66的系統(tǒng)，其中由所述多個天線單元之一接收的信息通信由處理器選擇路由用于在所述集線器通信。
69.根據(jù)權(quán)利要求68的系統(tǒng)，其中所述接收的信息通信被發(fā)送給第二通信集線器。
70.根據(jù)權(quán)利要求68的系統(tǒng)，其中所述接收的信息通信被發(fā)送給所述多個節(jié)點的至少一個節(jié)點。
71.根據(jù)權(quán)利要求68的系統(tǒng)，其中所述的路由是由包含在所述信息通信內(nèi)的信息指示的。
72.根據(jù)權(quán)利要求68的系統(tǒng)，其中所述的發(fā)送由包含在連接到所述處理器的電子存儲器內(nèi)的路由選擇信息指示，所述路由選擇信息包括指示由所述多個天線單元特定的一個天線單元接收的信息通信的路由選擇的天線單元相關(guān)數(shù)據(jù)集。
73.根據(jù)權(quán)利要求66的系統(tǒng)，其中所述射頻是在10至60GHz范圍內(nèi)的大約1.4GHz的一個頻帶。
74.根據(jù)權(quán)利要求66的系統(tǒng)，其中所述多個天線單元之一包括提供具有大約4至20度的預定的通信波瓣的大約32至48dB增益、工作在10至60GHz范圍內(nèi)的一個混合模式透鏡校正喇叭。
75.根據(jù)權(quán)利要求73的系統(tǒng)，其中所述多個天線單元之一包括一個通信模塊，適合于轉(zhuǎn)換所述射頻為一個中頻。
76.根據(jù)權(quán)利要求66的系統(tǒng)，其中所述集線器還包括一個射頻調(diào)制解調(diào)器，所述調(diào)制解調(diào)器可轉(zhuǎn)換地連接到所述多個天線單元之一。
77.根據(jù)權(quán)利要求76的系統(tǒng)，其中配置所述調(diào)制解調(diào)器以提供在所述第一信號內(nèi)可變的信息密度。
78.根據(jù)權(quán)利要求77的集線器，其中所述可變的信息密度至少部分地通過利用正交幅度調(diào)制實現(xiàn)。
79.根據(jù)權(quán)利要求78的集線器，其中所述可變的信息密度是可許多次配置的，所述配置根據(jù)由所述多個天線單元之一提供的所述通信屬性。
80.根據(jù)權(quán)利要求76的系統(tǒng)，其中所述集線器還包括一個控制器單元，該控制器單元包括連接到一個電子存儲器和所述開關(guān)的一個處理器，所述處理器也連接到所述調(diào)制解調(diào)器，所述處理器控制所述開關(guān)，所述開關(guān)連接所述調(diào)制解調(diào)器和所述多個天線單元。
81.根據(jù)權(quán)利要求80的系統(tǒng)，其中所述集線器還包括存儲在所述電子存儲器中的初始化算法，所述初始化算法使得所述集線器根據(jù)預定的方式與所述多個節(jié)點之一初始通信，所述初始化算法還產(chǎn)生與存儲在所述電子存儲器中的所述多個節(jié)點之一的所述初始通信的屬性。
82.根據(jù)權(quán)利要求64的系統(tǒng)，其中所述多個節(jié)點之一包括一個天線單元，所述天線單元適合于接收射頻通信。
83.根據(jù)權(quán)利要求82的系統(tǒng)，其中所述天線單元在10至60GHz頻譜內(nèi)提供具有大約2度的預定的通信波瓣的大約40至42dB增益。
84.根據(jù)權(quán)利要求82的系統(tǒng)，其中所述天線單元包括一個通信模塊，適合于轉(zhuǎn)換所述射頻為一個中頻。
85.根據(jù)權(quán)利要求82的系統(tǒng)，其中所述多個節(jié)點之一還包括一個射頻調(diào)制解調(diào)器，所述調(diào)制解調(diào)器連接到所述天線單元。
86.根據(jù)權(quán)利要求85的系統(tǒng)，其中所述多個節(jié)點之一還包括一個控制器單元，該控制器單元包括連接到一個電子存儲器和一個接口的一個處理器，所述處理器也連接到所述調(diào)制解調(diào)器。
87.根據(jù)權(quán)利要求85的系統(tǒng)，其中所述處理器執(zhí)行差錯檢測算法，所述差錯檢測算法分析通信信息的預定部分，以確定通信差錯的存在。
88.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中所述多個節(jié)點的所述一個節(jié)點的所述控制器單元至少部分地根據(jù)在所述集線器和所述多個節(jié)點之間的通信屬性控制在所述多個節(jié)點的所述一個節(jié)點和所述集線器之間的信息通信。
89.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中所述接口包括至少兩個不同的通信協(xié)議標準，用于選擇地連接所述節(jié)點到所述基于處理器的系統(tǒng)。
90.根據(jù)權(quán)利要求86的系統(tǒng)，其中所述接口可移動地連接到所述控制器單元。
91.根據(jù)權(quán)利要求66的系統(tǒng)，其中所述集線器還適合于連接到一個信息通信基干。
92.根據(jù)權(quán)利要求91的系統(tǒng)，其中多個集線器連接到所述信息通信基干，放置所述多個集線器以提供蜂窩通信頻率重用圖。
93.根據(jù)權(quán)利要求66的系統(tǒng)，其中所述集線器與第二集線器信息通信，提供在所述多個節(jié)點的至少一個節(jié)點和與所述第二集線器信息通信中的第二節(jié)點之間的信息通信。
94.一種用于在多個基于處理器的系統(tǒng)之間提供信息通信鏈路的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括包括至少一個射頻天線振子的一列，所述列的所述天線振子提供在基本上定向的預定圖的通信；一個射頻調(diào)制解調(diào)器，適合于解調(diào)在所述多個天線振子接收的信息通信為離散數(shù)據(jù)組；一個開關(guān)，用于臨時連接所述列的所述天線振子到所述調(diào)制解調(diào)器；一個電子存儲器，適合于存儲所述離散數(shù)據(jù)組，所述電子存儲器還適合于存儲一個控制算法；和一個處理器，所述處理器連接到所述電子存儲器和所述開關(guān)。
95.根據(jù)權(quán)利要求94的系統(tǒng)，其中所述列包括多個所述天線振子，放置所述多個天線振子的每個天線振子使得所述基本上定向的預定的圖基本上不重疊。
96.根據(jù)權(quán)利要求94的系統(tǒng)，還包括多個所述的列。
97.根據(jù)權(quán)利要求96的系統(tǒng)，其中放置所述多個列的天線振子，使得所述天線振子之一的所述預定的通信圖基本上重疊，以提供增加的信息通信容量。
98.根據(jù)權(quán)利要求94的系統(tǒng)，其中所述處理機根據(jù)儲存在所述電子存儲器中的所述控制算法控制所述開關(guān)的操作。
99.根據(jù)權(quán)利要求94的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)適合于耦合到至少一個信息通信基干。
100.根據(jù)權(quán)利要求94的系統(tǒng)，其中所述多個天線振子之一包括一個通信模塊，適合于轉(zhuǎn)換所述射頻為一個中頻，所述中頻適合于在所述多個天線振子的所述一個天線振子和所述射頻調(diào)制解調(diào)器之間的信息通信。
101.根據(jù)權(quán)利要求94的系統(tǒng)，其中在所述多個天線振子之一接收的信息通信由所述處理器在所述系統(tǒng)內(nèi)發(fā)送，所述發(fā)送由包含在所述信息通信內(nèi)的信息指示。
102.根據(jù)權(quán)利要求94的系統(tǒng)，其中在所述多個天線振子之一接收的信息通信由所述處理器在所述系統(tǒng)內(nèi)發(fā)送，所述發(fā)送由包含在所述電子存儲器內(nèi)的路由選擇信息指示，所述路由選擇信息包括為由所述多個天線振子的特定的一個天線振子接收的信息通信指示路由選擇的天線振子相關(guān)數(shù)據(jù)集。
103.一種在多個物理上分開的基于處理器的系統(tǒng)之間利用多個通信節(jié)點、提供在指向具有多個天線單元的通信集線器的預定的波瓣中定向通信的信息通信的方法，所述方法包括步驟連接所述多個節(jié)點的每個節(jié)點到所述多個系統(tǒng)之一；引導每個節(jié)點的天線產(chǎn)生與所述集線器可操作地對準的所述預定的波瓣；通過一個連接的節(jié)點從所述多個系統(tǒng)選擇的一個系統(tǒng)傳送信息給所述集線器的所述多個天線單元的一個預定的天線單元；在所述集線器從所述多個系統(tǒng)的所述選擇的一個系統(tǒng)接收所述發(fā)送的信息；和由所述集線器傳送所述接收的信息給所述多個系統(tǒng)的至少一個系統(tǒng)。
104.根據(jù)權(quán)利要求103的方法，其中所述接收信息包括一個信號，該信號是時分的，包括多個信息脈沖串。
105.根據(jù)權(quán)利要求104的系統(tǒng)，其中所述多個信息脈沖串包括一組正向信道信息脈沖串和一組反向信道信息脈沖串，定義所述正向和反向信道信息脈沖串包括一個百分比的從包括以下的組中選擇的所述多個信息脈沖串大約94％正向信道信息脈沖串和大約6％反向信道信息脈沖串；大約50％正向信道信息脈沖串和大約50％反向信道信息脈沖串；和大約6％正向信道信息脈沖串和大約94％反向信道信息脈沖串。
106.根據(jù)權(quán)利要求103的方法，其中通過一個連接的節(jié)點從所述多個系統(tǒng)的選擇的一個系統(tǒng)傳送信息的所述步驟包括子步驟在所述連接的節(jié)點從所述多個系統(tǒng)的所述連接的一個系統(tǒng)接收所述信息；在所述節(jié)點的電子存儲器中存儲所述接收的信息；格式化所述接收信息為適合于傳送給所述集線器的一個形式，所述格式的信息包括指示所述多個系統(tǒng)的至少一個系統(tǒng)接收所述信息的路由選擇信息。
107.根據(jù)權(quán)利要求103的方法，其中接收信息的所述步驟包括使用適合于可變的信息密度調(diào)制的一個射頻調(diào)制解調(diào)器。
108.根據(jù)權(quán)利要求107的方法，其中所述可變的信息密度調(diào)制包括使用正交幅度調(diào)制。
109.根據(jù)權(quán)利要求107的方法，其中在所述集線器從所述多個系統(tǒng)選擇的一個系統(tǒng)接收信息的所述步驟包括在所述集線器的電子存儲器中存儲所述接收信息的子步驟。
110.根據(jù)權(quán)利要求109的方法，其中發(fā)送所述接收信息給由所述路由選擇信息指示的所述至少一個系統(tǒng)的所述步驟包括從包含所述接收信息的所述電子存儲器內(nèi)的預定的位置讀出路由選擇信息的子步驟。
111.根據(jù)權(quán)利要求110的方法，其中發(fā)送所述接收信息給由所述路由選擇信息指示的所述至少一個系統(tǒng)的所述步驟還包括通過連接到所述集線器的一個信息通信基干傳送存儲在所述電子存儲器中的所述信息的子步驟。
112.根據(jù)權(quán)利要求110的方法，其中發(fā)送所述接收信息給由所述路由選擇信息指示的所述至少一個系統(tǒng)的所述步驟還包括傳送在所述電子存儲器中存儲的所述信息給所述多個節(jié)點的一個節(jié)點的子步驟，所述節(jié)點連接到由所述路由選擇信息指示的所述至少一個系統(tǒng)。
113.根據(jù)權(quán)利要求103的方法，其中發(fā)送所述接收信息給所述至少一個系統(tǒng)的所述步驟包括從存儲在所述集線器內(nèi)的信息中確定路由選擇的子步驟。
114.根據(jù)權(quán)利要求103的方法，還包括初始化用于與所述多個節(jié)點之一信息通信的所述通信集線器的步驟，所述初始化步驟包括子步驟確定在所述集線器和所述多個節(jié)點的每個節(jié)點之間的通信屬性；和至少部分地基于所述確定的通信屬性分配在由所述多個節(jié)點的每個節(jié)點使用的所述集線器可用的資源。
115.一種系統(tǒng)，用于在多個基于處理器的系統(tǒng)之間提供寬頻帶信息通信，所述系統(tǒng)包括連接到第一基于處理器的系統(tǒng)的第一通信節(jié)點，所述第一節(jié)點包括一個通信單元，該通信單元包括一個天線，第一射頻調(diào)制解調(diào)器和連接在它們之間的第一通信模塊，所述天線適合于接收極高頻頻譜中的射頻通信；和第一控制器單元，包括連接到第一電子存儲器和一個接口的一個處理器，所述處理器也連接到所述第一調(diào)制解調(diào)器，所述接口適合于連接到基于處理器的系統(tǒng)；連接到第二基于處理器的系統(tǒng)的第二通信節(jié)點，所述第二節(jié)點包括一個通信單元，包括一個天線，第二射頻調(diào)制解調(diào)器和連接在它們之間的第二通信模塊，所述天線適合于接收極高頻頻譜中的射頻通信；和第二控制器單元，包括連接到第二電子存儲器和一個接口的一個處理器，所述處理器也連接到所述第二調(diào)制解調(diào)器，所述接口適合于連接到基于處理器的系統(tǒng)；適合于與所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點信息通信的通信集線器，所述集線器包括多個天線振子，所述多個天線振子的每個天線振子適合于接收極高頻頻譜中的射頻通信，所述多個天線振子的每個天線振子具有連接它的一個集線器通信模塊；第三射頻調(diào)制解調(diào)器，所述第三調(diào)制解調(diào)器通過第一開關(guān)可轉(zhuǎn)換地連接到所述多個天線振子的至少一個模塊，所述第三調(diào)制解調(diào)器適合于從所述集線器模塊接收所述通信；和第三控制器單元，包括連接到第三電子存儲器和所述開關(guān)的一個處理器，所述處理器也連接到所述第三調(diào)制解調(diào)器。
116.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述集線器適合于接收單獨的天線振子到它的連接，因此所述連接的單獨天線振子變成所述多個天線振子的一個天線振子。
117.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述天線振子的一個天線振子包括一組天線振子，所述天線振子包括具有基本上非重疊的輻射圖的所述組。
118.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述天線振子之一包括第一組的天線振子，而所述天線振子的其它天線振子包括第二組的天線振子，和其中所述第一組的所述天線振子之一具有基本上重疊所述第二組的所述天線振子之一的輻射圖。
119.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述集線器還包括第四射頻調(diào)制解調(diào)器，所述第四調(diào)制解調(diào)器通過第二開關(guān)可轉(zhuǎn)換地連接到所述多個天線振子的至少一個模塊。
120.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述集線器包括多個射頻調(diào)制解調(diào)器，所述多個調(diào)制解調(diào)器的每個調(diào)制解調(diào)器通過一個開關(guān)可轉(zhuǎn)換地連接到所述多個天線振子的至少一個模塊。
121.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中每個所述第一、第二和第三調(diào)制解調(diào)器適合于以各種預定的信息密度傳送信息。
122.根據(jù)權(quán)利要求121的系統(tǒng)，其中每個所述第一、第二和第三調(diào)制解調(diào)器動態(tài)地配置，以便選擇所述各種預定的信息密度之一。
123.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述集線器還適合于連接到一個信息通信基干。
124.根據(jù)權(quán)利要求123的系統(tǒng)，其中所述通信基干提供在多個集線器之間的信息通信，放置所述多個集線器的每個集線器提供在基本上非重疊的預定的區(qū)域內(nèi)的信息通信。
125.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述第三控制器單元發(fā)送由所述集線器接收的信息通信，由所述集線器根據(jù)包含在所述信息通信內(nèi)的信息進行傳送。
126.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述第三控制器單元發(fā)送由所述集線器接收的信息通信，由所述集線器根據(jù)在所述第三控制器單元內(nèi)存儲的信息進行傳送。
127.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述極高頻頻譜是在大約38GHz的大約1.4GHz的一個波段。
128.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述集線器通信模塊適合于轉(zhuǎn)換所述接收的極高頻為第一中頻，和所述第一通信模塊還適合于轉(zhuǎn)換所述第一中頻為第二中頻。
129.根據(jù)權(quán)利要求128的系統(tǒng)，其中所述第一中頻大約是3GHz。
130.根據(jù)權(quán)利要求128的系統(tǒng)，其中所述第二中頻大約是400至500MHz。
131.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述天線包括一個截拋物面天線，提供具有大約2度的預定的通信波瓣的大約42dB增益。
132.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述多個天線振子之一包括一個混合模式透鏡校正喇叭，提供具有大約16度的預定的通信波瓣的大約32dB增益。
133.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中所述第一開關(guān)由所述處理器根據(jù)存儲在所述第二電子存儲器中的一種方式控制。
134.根據(jù)權(quán)利要求133的系統(tǒng)，其中所述集線器還包括存儲在所述第三電子存儲器中的一個初始化算法，所述初始化算法使得所述集線器與所述第一和第二節(jié)點之一通信，所述初始化算法還使得與所述第一和第二節(jié)點之一的所述通信的屬性存儲在所述第三存儲器中。
135.根據(jù)權(quán)利要求134的系統(tǒng)，其中所述第一節(jié)點的所述第一控制器單元至少部分地根據(jù)所述方式和存儲在所述第二電子存儲器中所述通信屬性控制在所述第一節(jié)點和所述集線器之間的信息通信。
全文摘要
一種系統(tǒng)和方法,用于在物理上分開的基于處理器的系統(tǒng)之間的信息通信。分開的是提供在利用通信節(jié)點的基于處理器的系統(tǒng)之間點對多點信息通信的集中的通信陣列。這樣的信息通信可以在兩個基于處理器的系統(tǒng)之間,每個系統(tǒng)利用通信節(jié)點,或者可以在利用通信節(jié)點的基于處理器的系統(tǒng)和通過一個基于連接到該集中的通信陣列的一個基于處理器的系統(tǒng)之間。
文檔編號H04J3/06GK1256832SQ97180402
公開日2000年6月14日 申請日期1997年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月7日
發(fā)明者羅伯特·B·小福斯特, 查爾斯·R·包夫, 戴維·C·沙伏特 申請人:韋弗特雷西公司