CN101218760B - 点对点电信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种点对点电信系统(200，300)，它包括经电磁波将信息发射到第一接收机(220，320)的第一发射机(210，310)。第一发射机在多个天线波束(230，231；330，331，332，333)上发射，在至少所述波束的第一和第二所述波束上使用第一频率，并且第一和第二波束包含不同的信息。发射机与接收机之间的点对点连接通过位于发射机与接收机之间的至少第一中继器(240；340，341，342，343)实现，所述第一中继器(240)用于所述第一波束(231)。

Description

点对点电信系统

技术领域

本发明公开了一种点对点电信系统，其具有经电磁波将信息发射到第一接收机的第一发射机。发射机在多个天线波束上发射，在所述波束的至少第一和第二波束上使用第一频率，所述第一和第二波束包含不同的信息。

背景技术

在诸如蜂窝电话系统等无线电信系统中，经常需要将来自例如基站的信息发射到系统的更高层。随着小区内信息传输容量的增加，也将需要大大增加将信息从基站发射到系统中更高层的容量。

将信息从基站中继到系统中更高层的传统方法一直是使用通常在微波频率范围的无线电链路进行点对点传输。增加无线电链路中容量的常规方法一直是使用更高阶调制方法和/或使用双正交极化来传输独立的信号。

与今天通过例如具有28MHz带宽的信道等固定带宽所用的标准解决方案相比，更高阶调制和双极化系统既昂贵、对干扰敏感，通常还不允许容量增加超过4倍。

期望容量可能在1GBps或更大的范围内，这使用现有的解决方案将涉及几个28MHz带宽信道。这又将导致需要更多频谱，这在许多情况下是不可能的，因为频谱是有限的资源，并且在许多情况下，运营商无法从频率管理机构得到更多的频谱。

发明内容

因此，需要一种解决方案或系统，它将在点对点电信系统中允许比现有解决方案更高的容量传输。

此种需要通过本发明得以解决，它公开了一种点对点电信系统，其包括经电磁波将信息发射到第一接收机的第一发射机。所述第一发射机在多个天线波束上发射，在所述波束的至少第一和第二波束上使用第一频率。所述第一和第二波束包含不同的信息，并且发射机与接收机之间的点对点连接通过位于发射机与接收机之间的至少第一中继器实现，而第一中继器用于所述第一波束。

在本发明的另一实施例中，该系统可还包括用于在第二波束中将第一发射机连接到第一接收机的第二中继器。

因此，借助于本发明，通过使用全都在一个且同一个频率上但包含不同信息的多个不同天线波束，可增加传输容量，同时不需要比一个波束更多的频谱。

另外，所谓的MIMO设备可应用到所提出的系统。MIMO多输入多输出通常只用在其它类型的系统和应用中，主要是所谓的NLOS系统，即非视线系统。

所用的电磁波频率在优选实施例中是在微波频带上，但其它波长也是可能的，例如包括光波长。

附图说明

在下面的说明中，将参照附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出已知通信系统的示例；以及

图2示出根据本发明系统的示意图；以及

图3示出在根据本发明系统中使用的发射机；以及

图4示出在发明系统中使用的发射站。

具体实施方式

图1示出传统无线点对点电信系统100。此处要指出的是，术语“点对点”是指其中一个发射机110与一个对应的接收机120通信的系统，如图1所示。

当然，不排除如图1所示的点对点系统包括通常与第一接收机120在同一位置的第二发射机，第二发射机则将与通常与第一发射机110在同一位置的第二接收机通信。在此类系统中，图1所示的每个单元110、120则将包括发射机和接收机。单元110、120经电磁波通信，该电磁波通常在微波范围，即，从1GHz直到60GHz的频率，但也可想象使用其它波长，包括光频。

还是如图1所示，两个单元110、120在一个主波束130中相互通信。可由图1中系统使用的典型带宽为28MHz，这用常规调制方法将允许155Mb/s的传输率。

图1所示系统以及本发明的主要应用是，将蜂窝电话系统中的无线电基站连接到电话系统中的更高层。在将来的系统中，将需要高得多的传输率，因而对图1所示的系统提出了问题。在将来的系统中将需要的传输率示例高达并超过1Gbps(每秒千兆位)。

为了实现传输率的增加同时仍使用基本上相同的调制方法，本发明的系统利用可在多个波束即至少第一和第二波束中发射的发射天线。由于波束将被给予一个角距，其将在波束之间实现足够低级别的相关/干扰的事实，可在两个或所有波束中使用相同的发射频率。角距可以在方位角或仰角上，或在给出期望效果的组合上。

虽然波束在方位角上分开，但它们仍将能够到达点对点系统中的一个且同一个接收机，因为系统包括至少一个中继器。图2中示出了此类系统200的一个示例：系统200是点对点电信系统，它包括经电磁波将信息发射到接收机220的发射机210。

发射机210在多个天线波束上发射，图2的示例中示出了两个天线波束230、231。发射机210在两个发射波束230、231上使用一个且同一个发射频率，但两个波束包含不同的发射信息。通常，将有一个无线电发射机带有用于每个发射频率的放大器。

发射机与接收机之间的点对点连接通过位于发射机与接收机之间的至少第一中继器240实现，所述第一中继器用于所述波束之一231。

因此，如图2所示，发射波束之一230用于发射机210与接收机220之间的直接通信，并且其它发射波束231用于通过中继器240的通信。中继器240可以是无源中继器或有源中继器，即，在中继信号之前或之时放大信号的中继器。

两个发射波束230、231在方位角和/或仰角上分开有角度α，该角度足以避免两个波束之间的干扰。从中继器240反射到接收机220的发射波束在图2中表示为231′还与第一发射波束230分开有角度β，该角度也足以避免干扰，并且通过中继器240的定位实现。

虽然系统200描述为包括一个发射机210和一个接收机220，但根据本发明的系统实际上可以为“全双工”系统，即，连接210-220的每端包括发射机和接收机，使得系统包括第一与第二发射机和第一与第二接收机。

图3示出本发明的一种型式300。系统300与图2中的系统200使用相同的基本原理，但发射机310同时在四个不同的波束330-333上发射，并且每个波束经单独的中继器340-343中继到接收机320。波束两两分组，330，331；332，333，其中每对波束指向一个主方向，因此图3示出了两个主方向。

这样做只是为了实现期望的角距，也可发现其它解决方案，诸如将所有四个波束都指向一个主方向，并且它们之间有一定角距。在图3中，所有反射波束表示为331′、332′等。

如上所述，中继器340-343可以为有源或无源中继器，或者可在中继器340-343组合内使用无源与有源中继器的组合。

类似于图2所述的系统，每个波束330-333中的传输可以在同一频率，以便节省频谱。

由于使用了四个波束，因此在一个发射方向上系统300的传输容量在28MHz带宽上将为4*(155Mb/秒)，即620Mb/秒，而无需增加带宽。

在此可以看到，在本发明的系统中，例如图3的系统中，连接的两端可即配有发射机又配有接收机，使得获得“全双工”连接，即，在两个方向传输的系统。在此类系统中，发射和接收频率通过所谓的双工距离适当分开，这确保了干扰低于预定级别的传输。

图4示出在本发明系统中使用的发射站400：巴特勒矩阵450用于生成图3所示的四个波束，四个只是一个示例，所用的波束数量可或多或少随意变化。然而，也可使用其它天线设计，诸如所谓的行波天线和包括单独辐射单元的天线。

到巴特勒矩阵450的输入来自四个单独的无线电链，一个链包括一个发射机和一个放大器，410、420、430、440，其中每个都生成一个已调制的数据流。巴特勒矩阵450使用这些输入生成四个波束460、470、480、490，每个波束包含一个来自无线电发射机410-440的已调制数据流。四个波束必须如上所述是充分去相关的，即，它们之间具有足够低程度的干扰。所述程度由所讨论的应用决定。

Claims (6)

1.一种点对点电信系统(200，300)，包括经电磁波将信息发射到第一接收机(220，320)的第一发射机(210，310)，所述第一发射机同时在多个不同天线波束(230，231；330，331，332，333)上发射，在所述波束的至少第一和第二波束上使用第一频率，所述第一和第二波束包含不同的信息，其中所述发射机与所述接收机之间的点对点连接通过位于所述发射机与所述接收机之间的至少第一中继器(240；340，341，342，343)实现，所述第一中继器(240)用于所述第一波束(231)，所述系统其特征在于：由于所述波束将被给予一个将在所述波束之间实现足够低级别相关/干扰的角距的事实，可在两个或所有所述波束中使用相同的发射频率。

2.如权利要求1所述的系统(200，300)，还包括用于在所述第二波束中将所述第一发射机(310)连接到所述第一接收机(320)的第二中继器(340，341，342，343)。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述电磁波是在微波频带上。

4.如权利要求1或2所述的系统，其中所述电磁波是在光频上。

5.如权利要求1-4中任一项所述的系统(200，300)，其中至少一个所述中继器(240；340，341，342，343)是有源中继器。

6.如权利要求1-4中任一项所述的系统(200，300)，其中至少一个所述中继器(240；340，341，342，343)是无源中继器。