CN102204009A - 用于光纤无线电(RoF)无线微微蜂窝系统的转发器系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于光纤无线电(RoF)无线微微蜂窝系统的转发器系统和方法。一种类型的转发器系统包括与至少一辐射反射器组件结合使用的RoF转发器以增强转发器的天线方向性。另一类型的转发器系统为转发器节点组件，其中两个以上转发器集成为单一组件，从而降低成本同时有助于RoF无线微微蜂窝系统的部署。另一类型的转发器系统向RoF无线微微蜂窝系统中的一个或多个转发器提供射频识别(RFID)标签，并使用RFID标签阅读器定位和读取来自转发器的信息及执行转发器模式选择。另一类型的转发器系统致力于包括位于保护性外壳中的可分布/可收回的成卷系缆的系缆组件，用于将系缆连接到转发器。

Description

用于光纤无线电(RoF)无线微微蜂窝系统的转发器系统和方法

发明背景

技术领域

本发明总体上涉及无线通信系统，尤其涉及在用于光纤无线电(RoF)通信的、基于光纤的无线微微蜂窝系统中使用的转发器、转发器系统及方法。

背景技术

无线通信快速增长，对高速移动数据通信的需求也日益增加。作为例子，所谓的“无线保真度”或“WiFi”系统和无线局域网(WLAN)均部署在许多不同类型的区域(咖啡店、机场、图书馆等)。无线通信系统与称为“客户机”的无线设备通信，所述客户机必须位于无线范围或“小区覆盖区域”内以与接入点设备通信。

部署无线通信系统的一种方法包括使用“微微蜂窝小区”，其是具有几米最多约20米半径范围的射频(RF)覆盖区域。由于微微蜂窝小区覆盖小的区域，通常每个微微蜂窝小区只有几个用户(客户机)。当由传统基站产生的较大小区覆盖时，微微蜂窝小区使能在小的区域进行选择性无线覆盖，要不然这些小的区域将具有较差的信号强度。

在传统无线系统中，微微蜂窝小区由连接到前端控制器的无线接入点设备创建并以所述无线接入点设备为中心。无线接入点设备包括数字信息处理电路、RF发射器/接收器、及连接到RF发射器/接收器的天线。给定微微蜂窝小区的大小由接入点设备传输的RF功率量、接收器灵敏度、天线增益及RF环境确定，及由无线客户设备的RF发射器/接收器灵敏度确定。客户设备通常使用固定的RF接收灵敏度，从而接入点设备的上述特性主要确定微微蜂窝小区大小。将连接到前端控制器的多个接入点设备结合可产生微微蜂窝小区阵列，其覆盖称为“微微蜂窝覆盖区”的区域。密集的微微蜂窝小区阵列在微微蜂窝覆盖区提供高的每用户数据吞吐量。

现有技术无线系统和网络为基于导线的信号分布系统，其中接入点设备被当作连接到中心位置的分开的处理装置。这使得无线系统/网络相当复杂且难于测量，特别是在许多微微蜂窝小区需要覆盖大的区域时更是如此。此外，在接入点设备进行的数字信息处理需要这些设备由前端控制器启动和控制，这使为产生大的微微蜂窝覆盖区的大量接入点设备的分布和使用更加复杂。

在RoF无线微微蜂窝系统通常较坚固的同时，存在一些局限性。一个局限性涉及转发器天线的辐射图。尽管微芯片天线具有定向辐射图，但它们相较更简单和更便宜的偶极子天线通常更贵及在组合到RoF线缆内时更复杂。然而，导线形式的偶极子天线在垂直于RoF线缆的平面中全向辐射。这既浪费能量又干扰其它微微蜂窝，如那些形成在其中部署RoF线缆的天花板上面的场地中的微微蜂窝。

另一局限性在于每一微微蜂窝均需要具有转发器。典型的RoF转发器包括机械外壳、激光器、光检测器、具有RF电子器件的印刷电路板、光连接器、及电连接器。大小相对小的微微蜂窝通常要求转发器间隔开5-10米左右。如果能减小转发器的数量，RoF无线微微蜂窝系统将更容易部署及更便宜。

另一局限性与在部署RoF转发器之后对其定位有关。典型的RoF无线微微蜂窝系统包括隐藏在建筑物基础设施中如悬置天花板上面的一根或多根RoF线缆。这使服务人员很难定位有问题的转发器。

另一局限性与部署RoF转发器有关。部署转发器的一种方式是使用系缆将它们系在RoF线缆中的相应接入点。然而，每一转发器相对于RoF线缆的位置趋于不同，因而需要不同长度的系缆。这要求通过卷绕系缆或储存多余的系缆而解决部分系缆松弛的问题。此外，系缆需要以适于容易安装的方式进行运输包装，因为更快的系统安装转变为成本的节约。

发明内容

本发明的一方面为具有增强天线方向性的转发器系统，其用在RoF无线微微蜂窝系统中。转发器系统包括具有转换器对单元的转发器及具有至少一耦合到转换器对单元的天线元件的天线系统，转换器对单元适于将射频(RF)电信号转换为光信号，反之亦然。转发器系统还包括相对于至少一天线元件安排的至少一辐射反射件，以相较于没有至少一辐射反射件的情形提供增强的天线方向性。

本发明的另一方面为用于RoF无线微微蜂窝系统的转发器节点组件。该系统包括两对以上转发器，每一对转发器适于将RF电信号转换为RF光信号，反之亦然。该系统还包括电连接到对应的两对以上转换器的相应两个以上天线系统。该系统还包括容纳两对以上转换器的保护性外壳。

本发明的另一方面为转发器射频识别(RFID)系统，包括适于将射频(RF)电信号转换为RF光信号的光纤无线电(RoF)转发器，反之亦然。该系统还包括相对于转发器定位并适于产生RFID标签信号的RFID标签。在一情形下，RFID标签信号包含RFID标签数据，该数据包括转发器的至少一性质。在另一情形下，RFID标签信号不包含RFID标签数据及用作定位RFID标签的查验信号。前述系统还包括RFID标签阅读器，适于使得RFID标签发射RFID标签信号及检测和处理RFID标签信号。

本发明的另一方面为用于具有光缆的RoF无线微微蜂窝系统的系缆组件。该组件包括具有至少一光纤、至少一电导线、及近端和远端的系缆。该组件还包括系缆可卷绕在其周围及从其解开的卷轴。该组件还包括包围卷轴并具有大小适于通过系缆的第一狭槽的外壳。该组件还具有连接到系缆近端的RoF转发器。系缆远端适于连接到光缆。

本发明的另外的特征和优点将在下面的详细描述中提出，且本领域技术人员从该描述可明显看出或通过按在此所述的(包括下面的详细描述、权利要求及附图)实施本发明而意识到。

应当理解，前面的概括描述和下面的详细描述均呈现本发明的实施方式，且意于提供用于理解本发明的实质和特征的概览或框架。包括附图以提供对本发明的进一步理解，且其构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的多个实施例，连同在此进行的描述一起用于阐释本发明的原理和运行。

因此，为易于说明和图示，多个基本电子电路元件和信号调节部件如偏置T形器、RF滤波器、放大器、功率分配器等均未在图中示出。所述基本电子电路元件及部件应用于本发明的系统对本领域技术人员显而易见。

附图说明

图1为基于光纤的无线微微蜂窝系统的一般实施例的示意图，其示出了经光纤RF通信链路光连接到转发器的前端单元及转发器形成的微微蜂窝小区和该微微蜂窝小区内的客户设备。

图2为图1的系统的实施例的详细示意图，其示出了前端单元、光纤RF通信链路和转发器的细节。

图3为图2的无线系统的转发器的备选实施例的特写图，其中转发器包括转发器外壳内的发射天线和接收天线，及转换器对单元包括DC功率变换器。

图4为根据本发明的基于光纤的无线微微蜂窝系统的实施例的示意图，其使用中心前端站和沿光缆布置的多个转发器。

图5为图4的系统的中心前端站的实施例的详细示意图。

图6A为图4的系统的光缆的特写剖视图，其示出了两个转发器、下行链路和上行链路光纤、及对转发器供电的电力线。

图6B为与图6A类似的示意图，示出了转发器位于光缆的保护性外护套外面的实施例。

图7为光缆中的转发器连同相应微微蜂窝的示意图，其示出了微微蜂窝内的转发器和客户设备之间的电磁RF服务信号(下行链路和上行链路信号)的交换。

图8为光缆的一段及组合在其中的转发器的特写示意图，示出了本发明的其中转发器包括单一偶极子天线元件及相对于第一偶极子天线布置在光缆上的辐射反射器组件的实施例。

图9和图10为图8的天线元件和辐射反射器组件的特写示意图，示出了辐射反射器组件怎样反射向上传播的下行链路电磁信号。

图11为本发明的辐射反射器组件的实施例的立体示意图。

图12为图11的辐射反射器组件的边缘图。

图13为与图8类似的示意图，示出了包括两个在不同频率运行的天线元件及两个相应辐射反射器组件的转发器的实施例。

图14为其中转发器附着到光缆侧面的实施例的详细示意侧视图。

图15为图14的光缆和转发器的端点图的示意图。

图16为其中转发器远离光缆进行定位的实施例的示意图。

图17为与图16类似的示意图，示出了其中每一天线元件具有与其相关联的、安排在转发器外壳的相邻侧上的一对辐射反射器组件的实施例。

图18为建筑物基础设施及部署于其中的光缆的示意性截面图，示出了图17中所示的转发器的示例性应用。

图19为与图16类似的示意图，示出了其中天线元件位于光缆中而不是位于远处的转发器外壳内的转发器，及其中辐射反射器组件相对于天线元件固定到光缆上。

图20为与图16类似的示意图，示出了其中单一辐射反射器组件用于反射来自两个分开的天线元件的辐射的实施例。

图21为根据本发明的集成两个以上转发器的转发器节点组件的实施例的示意图，所示的转发器节点组件组合在光缆内。

图22为图21的转发器节点组件实施例的特写详细示意图。

图23为图18中所示的建筑物基础设施的一部分的特写示意图，包括部署在吊顶上面的天花板空间中的光缆，远处的转发器用相应系缆连接到光缆。

图24为图23的特写图，示出了其中具有转发器RFID标签的转发器的实施例，还示出了在吊顶下面的房间中的RFID标签阅读器，其中转发器RFID标签和RFID标签阅读器包括转发器RFID系统。

图25为图24的转发器RFID系统的更详细的示意图，为易于说明按不同的方向示出，其中RFID标签系统包括连接到RFID标签阅读器的数据库单元。

图26为本发明的与图23中所示类似的转发器RFID系统的实施例的示意图，示出了其中转发器经系缆远离光缆进行定位的实施例，及其中RFID标签位于光缆上系缆连接到光缆的位置处或靠近该位置。

图27为本发明的与图26中所示类似的转发器RFID系统的实施例的示意图，但转发器及相关联的RFID标签位于光缆内。

图28为本发明的与图24中所示类似的转发器RFID系统的实施例的示意图，其中RFID标签电连接到转发器。

图29为与图26类似的立体示意图，示出了光缆及远处的转发器可怎样使用系缆布置在部分吊顶上面的天花板空间中的例子。

图30为根据本发明的示例性系缆组件的自顶向下视图，其中系缆储存在外壳内并按需进行部署和回收。

图31为图30的系缆组件的侧视图。

图32为在图31的系缆组件中使用的系缆的实施例的截面图，其中系缆具有矩形截面并支撑两根光纤和两条电力线。

图33为与图31的侧视图类似的系缆组件的示意图，但没有外壳，示出了示例性的内部构造，其包括连接到回收件的卷轴及与系缆接合的锁定装置。

图34为图33中所示的卷轴的自顶向下视图，但去除顶部凸缘以示出卷绕的系缆，一系缆端位于中空中心柱内。

图35为与图34类似的自顶向下视图，但示出了系缆按两个方向卷绕在中心柱周围的实施例，使得两个系缆端可位于系缆组件外壳的外面。

图36为一实施例的示意性剖面图，其中系缆组件包括转发器并用于将转发器连接到光缆。

图37为与图29类似的示意图，示出了具有图35的双卷绕结构的系缆组件怎样用于在远处将转发器连接到光缆。

具体实施方式

下面详细参考本发明目前的优选实施方式，其例子在附图中图示。只要可能，相同或类似附图标记在所有附图中均用于指相同或相似部分。

I.通用基于光纤的RoF无线微微蜂窝系统

图1为根据本发明的基于光纤的RoF无线微微蜂窝系统10的通用实施例的示意图。系统10包括前端单元20、一个或多个转发器单元(“转发器”)30和使所述前端单元光连接到所述转发器的光纤RF通信链路36。在实施例中，光纤RF通信链路36包括至少一光纤，优选两根光纤(如上行链路和下行链路光纤，如下所述)。如下面详述的，系统10适于形成实质上以转发器30为中心的微微蜂窝小区40。一个或多个转发器30形成微微蜂窝覆盖区域44。前端单元20适于执行或促进多种光纤载RF应用中的任一应用，如射频识别(RFID)、无线局域网(WLAN)通信、或移动电话服务。在微微蜂窝小区40内示出了计算机形式的客户设备45。客户设备45包括适于接收和/或发送电磁RF信号的天线46(如无线卡)。

图2为图1的系统10的实施例的详细示意图。在实施例中，前端单元20包括为特定无线服务或应用提供电RF服务信号的服务单元50。在实施例中，服务单元50通过使信号从一个或多个外面的网络52通过(或先信号调节然后通过)而提供电RF服务信号。在特定实施例中，这包括按IEEE802.11标准中规定的提供WLAN信号分布，即在从2.4-2.5GHz到5.0-6.0GHz的频率范围中提供WLAN信号分布。在另一实施例中，服务单元50通过直接产生信号而提供电RF服务信号。在另一实施例中，服务单元50在微微蜂窝覆盖区44内的客户设备之间协调电RF服务信号的传送。

服务单元50电连接到电光(E/O)转换器60，该电光转换器从服务单元接收电RF服务信号并将其转换为相应的光信号。在实施例中，E/O转换器60包括适于对本发明的光纤载RF应用传送足够的动态范围的激光器，及可选地包括电连接到所述激光器的激光器驱动器/放大器。用于E/O转换器60的适当激光器的例子包括激光二极管、分布式反馈(DFB)激光器、Fabry-Perot(FP)激光器、及垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

前端单元20还包括电连接到服务单元50的光电(O/E)转换器62。O/E转换器62接收光RF服务信号并将其转换为相应的电信号。在实施例中，O/E转换器为光检测器或电连接到线性放大器的光检测器。E/O转换器60和O/E转换器62构成“转换器对”66。

在实施例中，服务单元50包括RF信号调制器/解调器单元70，其产生特定频率的RF载波然后将RF信号调制到该载波上，也解调所接收的RF信号。服务单元50还包括数字信号处理单元(“数字信号处理器”)72、用于处理数据和执行逻辑及计算运算的中央处理单元(CPU)74、及用于保存数据如将在WLAN上传输的RFID标签信息或数据的存储器单元76。在实施例中，与不同信号通道相关联的不同频率由基于来自CPU74的指令产生不同RF载频的调制器/解调器单元70产生。同样，如下所述，与特别结合的微微蜂窝相关联的公共频率由产生相同RF载频的调制器/解调器单元70产生。

继续参考图2，在实施例中，转发器30包括转换器对66，其中E/O转换器60和O/E转换器62经RF信号导控元件106如循环器电连接到天线系统100。信号导控元件106用于导控下行链路和上行链路电RF服务信号，如下所述。在实施例中，天线系统100包括一个或多个贴片天线，如2006年8月16日申请的美国专利申请11/504,999中公开的天线，该申请已转让给本申请的受让人且其通过引用组合于此。转发器30还包括外壳102，在实施例中，其容纳各个转发器元件的部分或全部。在实施例中，部分或所有天线系统100位于外壳102的外面。在实施例中，外壳102仅容纳构成转换器对单元66的元件。

图3为转发器30的备选实施例的特写图，其包括两个天线：电连接到O/E转换器62的发射天线100T和电连接到E/O转换器60的接收天线100R。双天线实施方式避免了对RF信号导控元件106的需要。还应注意，图3中的转发器30的实施例包括转换器对单元66内的DC功率变换器180，及天线系统100在外壳102内。

本发明的转发器30与同无线通信系统相关联的典型接入点设备不同，因为转发器的优选实施例只有几个信号调节元件及没有数字信息处理能力。而是，信息处理能力位于远处的前端单元20中，在特定例子中，位于服务单元50中。这使转发器30非常紧凑且实质上免维护。此外，转发器30的优选实施例耗用非常小的功率，对RF信号透明，及不需要局部电源，如下所述。

再次参考图2，光纤RF通信链路36的实施例包括具有输入端138和输出端140的下行链路光纤136D及具有输入端142和输出端144的上行链路光纤136U。下行链路和上行链路光纤136D和136U将前端单元20处的转换器对66光连接到转发器30处的转换器对。具体地，下行链路光纤输入端138光连接到前端单元20的E/O转换器60，而输出端140光连接到转发器30处的O/E转换器62。类似地，上行链路光纤输入端142光连接到转发器30的E/O转换器60，而输出端144光连接到前端单元20处的O/E转换器62。

在实施例中，本发明的基于光纤的无线微微蜂窝系统10采用已知电信波长，如850nm、1300nm或1550nm。在另一实施例中，系统10采用其它不太常用但适当的波长如980nm。

系统10的实施例包括单模光纤或多模光纤用于下行链路和上行链路光纤136D和136U。光纤的特别类型取决于系统10的应用。对于许多建筑内部署应用，最大传输距离通常不超过300米。当考虑使用多模光纤用于下行链路和上行链路光纤136D和136U时，需要考虑预定光纤载RF传输的最大长度。例如，已表明1400MHz.km多模光纤带宽距离产品足以进行长达300米的5.2GHz传输。

在实施例中，本发明采用50μm多模光纤用于下行链路和上行链路光纤136D和136U，及采用在850nm工作的E/O转换器60，其使用可通过商业途径获得的规定用于10Gb/s数据传输的VCSEL。在更特殊的实施例中，OM3 50μm多模光纤用于下行链路和上行链路光纤136D和136U。

无线系统10还包括产生电功率信号162的电源160。电源160电连接到前端单元20以对其中的耗电元件供电。在实施例中，电力线168穿过前端单元并到达转发器30以对转换器对66中的E/O转换器60和O/E转换器62、可选的RF信号导控元件106(除非元件106为无源器件如循环器)、及任何其它耗电元件(未示出)供电。在实施例中，电力线168包括两根导线170和172，其携载单一电压并电连接到转发器30处的DC功率变换器180。DC功率变换器180电连接到E/O转换器60和O/E转换器62，并将电功率信号162的电压或电平改变为转发器30中的耗电元件所需要的功率电平。在实施例中，DC功率变换器180是DC/DC功率变换器或AC/DC功率变换器，取决于电力线168携载的功率信号162的类型。在实施例中，电力线168包括在标准电信及其它应用中使用的标准电功率携载电导线如18-26AWG(美国线规)。在另一实施例中，电力线168(虚线)直接从电源160连到转发器30而不是从或通过前端单元20。在另一实施例中，电力线168包括两根以上的导线并携载多个电压。

在实施例中，前端单元20经网络链路224连接到外面的网络52。

一般运行方法

参考图1和图2的基于光纤的无线微微蜂窝系统10，服务单元50产生对应于其特定应用的电下行链路RF服务信号SD(“电信号SD”)。在实施例中，这由提供RF信号调制器72的数字信号处理器70完成，电信号(未示出)调制到RF载体上以产生所需电信号SD。

电信号SD由E/O转换器60接收，其将该电信号转换为对应的光下行链路RF信号SD’(“光信号SD’”)，该信号进而接入输入端138处的下行链路光纤136D。在此应注意，在实施例中，调整光信号SD’以具有给定的调制指数。此外，在实施例中，控制E/O转换器60的调制功率(例如通过一个或多个增益控制放大器，未示出)以改变天线100的发射功率。在实施例中，改变提供给天线100的功率量以确定相关联微微蜂窝小区40的大小，在实施例中，其为从约1米到约20米的范围中的任何地方。

光信号SD’在下行链路光纤136上传到输出端140，在那里其由转发器30中的O/E转换器62接收。O/E转换器62将光信号SD’转换回电信号SD，该电信号继而传给信号导控元件106。之后，信号导控元件106将电信号SD导引到天线100。电信号SD被馈给天线100，使得其辐射对应的电磁下行链路RF信号SD”(“电磁信号SD””)。

由于客户设备45在微微蜂窝小区40内，电磁信号SD”由客户设备天线46接收，所述客户设备天线可以是无线卡的一部分或移动电话天线。天线46在客户设备中将电磁信号SD”转换为电信号SD(信号SD未在其中示出)。之后，客户设备45处理电信号SD，例如将信号信息保存在存储器中、将信息显示为电子邮件或文本消息等。

在实施例中，客户设备45产生电上行链路RF信号SU(未在客户设备中示出)，其由天线46转换为电磁上行链路RF信号SU”(“电磁信号SU””)。

由于客户设备45位于微微蜂窝小区40内，电磁信号SU”由转发器天线100检测到，天线100将该信号转换回电信号SU。电信号SU由信号导控元件106导引到E/O转换器60，转换器60将该电信号转换为对应的光上行链路RF信号SU’(“光信号SU”)，之后，该信号被连接到上行链路光纤136U的输入端142。光信号SU’在上行链路光纤136U上传到输出端144，在那里其由前端单元20处的O/E转换器62接收。O/E转换器62将光信号SU’转换回电信号SU，之后电信号SU被导引到服务单元50。服务单元50接收和处理信号SU，在实施例中，其包括下述之一或多个：保存信号信息；数字方式处理或调节信号；经网络链路224将信号发送到一个或多个外面的网络52上；及将信号发送给微微蜂窝覆盖区44中的一个或多个客户设备45。在实施例中，信号SU的处理包括在RF信号调制/解调单元70中解调该电信号，之后在数字信号处理器72中处理解调后的信号。

II.具有中心前端站和光缆的系统

图4为基于光纤的无线微微蜂窝系统的实施例200的示意图，其包括中心前端站210。中心前端站210可被视为更改的前端单元20，其适于处理多个服务单元50和多个转发器30。中心前端站210可选地连接到包括多个转发器30的光缆220。光缆220由多个光纤RF通信链路36构成，每一链路光连接到相应的转发器30。在实施例中，多个转发器30沿光缆220的长度间隔开(例如，以8米间隔)以产生由微微蜂窝小区40组成的符合需要的微微蜂窝覆盖区44，在实践中所述微微蜂窝小区边缘重叠。

图5为中心前端控制站210的实施例的详细示意图。在实施例中，不是将图1的多个前端单元20直接包括在前端控制站210中，而是更改所述前端单元以使每一服务单元50根据其特定应用而能与一个、部分或所有转发器30通信。服务单元50中的每一个电连接到RF发射线路230和RF接收线路232。在图5中，为说明目的，六个服务单元50A-50F中的三个被示出。

在实施例中，系统200还包括连接到服务单元50并适于控制和协调与转发器30通信的服务单元的运行的主控制器250。在实施例中，控制器250包括中央处理单元(CPU)252和用于保存数据的存储器单元254。CPU252适于(如通过编程)处理由一个或多个服务单元50提供给控制器250的信息。在实施例中，控制器250为或包括适于执行提供给其的或编码在其中的计算机可读介质上的指令(程序)的可编程计算机。

中心前端站210还包括连接到控制器250的下行链路RF信号复用器(“下行链路复用器”)270下行链路复用器单元270具有输入侧272和输出侧274。发射线路230电连接到下行链路复用器270的输入侧272。

在实施例中，下行链路复用器270包括RF信号导控元件280(如RF开关)，其使能在服务单元50和转发器30之间进行选择性通信，如下所述。在例子中，选择性通信包括顺序访问转发器30以轮询对应的微微蜂窝小区40。例如，当服务单元50之一为搜索微微蜂窝小区40中的RFID标签290的RFID阅读器时可使用所述顺序轮询(图4)。在实施例中，RFID标签290附着到将经所附RFID标签跟踪或监视的物品292上。在另一实施例中，选择性通信包括同时访问部分或所有转发器30。例如，当服务单元50之一为对部分或所有微微蜂窝小区40提供同时覆盖的移动电话发射器或RF信号馈通单元时可使用所述同时访问。

中心前端站210还包括连接到控制器250并具有输入侧322和输出侧324的上行链路RF信号复用器(“上行链路复用器”)320。接收线路232电连接到上行链路复用器320的输出侧324。在实施例中，上行链路复用器320包括RF信号导控元件328。

中心前端站210还包括组成E/O转换器阵列360的多个E/O转换器60及构成O/E转换器阵列362的相应数量的O/E转换器62。E/O转换器60经电线330电连接到下行链路复用器270的输出侧274，及光连接到相应的上行链路光纤136D的输入端138。O/E转换器62经电线332电连接到上行链路复用器320的输入侧324，及光连接到相应的上行链路光纤136U的输出端144。下行链路光纤136D构成下行链路光缆378，上行链路光纤136U构成上行链路光缆380。

图6A为示出下行链路和上行链路光纤136D和136U及六个转发器30中的两个的光缆220的特写示意图。还示出了电连接到转发器30的电力线168。在实施例中，光缆220包括保护性外护套344。在实施例中，转发器30完全位于外护套344内。

图6B为与图6A类似的示意图，示出了其中转发器30位于保护性外护套344外面的实施例。使转发器30位于保护性外护套344外面使在部署光缆之后更容易相对于建筑物基础设施布置转发器，如下所述。

运行方法

参考图4、5和6，基于光纤的无线微微蜂窝系统200按如下运行。在中心前端站210，服务单元50A、50B...50F中的每一个产生对应于其特定应用的电信号SD或使所述电信号从一个或多个外面的网络52通过。电信号SD在RF发射线路230上传到下行链路复用器270。之后，下行链路复用器270结合(按频率)不同的信号SD并分配给E/O转换器阵列360中的E/O转换器60。在实施例中，下行链路复用器270和其中的RF信号导控元件280由控制器250经控制信号S1进行控制以基于特定服务单元应用将信号SD导引到E/O转换器阵列360中的一个、部分或所有E/O转换器60，因而导引到一个、部分或所有转发器30。例如，如果服务单元50A为移动电话单元，则在实施例中，来自那里的信号SD(如使从一个或多个外面的网络52通过)由RF信号导控元件280均等地分开(及可选地放大)并提供给E/O转换器阵列360中的每一E/O转换器60。这导致每一转发器30均被访问。另一方面，如果服务单元50F为WLAN服务单元，则RF信号导控元件280可被调整(如编程)以将信号SD导引到E/O转换器阵列360中的所选E/O转换器60，从而只有所选转发器30被访问。

因此，E/O转换器阵列360中的一个、部分或所有E/O转换器60从下行链路复用器270接收电信号SD。E/O转换器阵列360中的被访问E/O转换器60将电信号SD转换为相应的光信号SD’，该光信号在相应的下行链路光纤136D上传给相应的转发器30。被访问的转发器30将光信号SD’转换回电信号SD，之后所述电信号被转换为对应于特定服务单元应用的电磁信号SD”。

图7为光缆220中的转发器30之一的特写图，其示出了相应的微微蜂窝小区40及该微微蜂窝小区内的转发器和客户设备45之间的下行链路和上行链路电磁信号SD”和SU”的交换。具体地，电磁信号SU”由相应的转发器30接收并转换为电信号SU，然后转换为光信号SD’。之后，光信号SD’在上行链路光纤136U上传播并由O/E转换器阵列362及其中用于被访问转发器30的对应O/E转换器62接收。O/E转换器60将光信号SU’转换回电信号SU，其然后传给上行链路复用器320。接着，上行链路复用器320将电信号SU分配给要求接收这些电信号的服务单元50。接收服务单元50处理信号SU，在实施例中其包括下述之一或多个：保存信号信息；以数字方式处理或调节信号；经网络链路224将信号发送到一个或多个外面的网络52上；及将信号发送给微微蜂窝覆盖区44中的一个或多个客户设备45。

在实施例中，上行链路复用器320和其中的RF信号导控元件328由控制器250经控制信号S2进行控制以将电信号SU导引到要求接收电信号SU的服务单元50。

在实施例中，来自部分或所有服务单元50的不同服务(即移动电话服务、用于数据通信的WiFi、RFID监视等)通过频率多路传输组合在RF信号电平处。

在实施例中，来自中心控制站210处的电源160的单一电力线168组合在光缆220内并适于向每一转发器30供电，如图6中所示。每一转发器30如经DC变换器180(图2)使所需功率量流出。由于转发器30的优选实施例具有相当低的功能性功耗，因而只需要相对低的电功率水平(如约1瓦特)，从而使高规线(如20AWG或更高)可用于电力线168。在光缆220中使用许多(如12个以上)转发器30的实施例中，或者如果转发器30的功耗由于其特定设计而明显大于1瓦特时，在电力线168中采用低规线或多根导线。沿光缆220内的电力线168的不可避免的压降通常要求在每一转发器30处进行大范围(约30伏特)的电压调节。在实施例中，每一转发器30处的DC功率变换器180实现该电压调节功能。如果预期压降已知，则在实施例中，控制器250完成所述电压调节。在备选实施例中，在每一转发器30处使用远程电压检测，但该方法并不是优选方法，因为其增加了系统的复杂性。

具有增强的天线方向性的转发器系统

图8为一段光缆220及其中的转发器30的特写示意图，示出了本发明的其中转发器包括具有经一段同轴线缆302A连接到转换器对单元66的单一偶极子天线元件300A的天线系统100的实施例。图8包括用于下面的描述参考的X-Y坐标305，其中X方向为水平方向及Y方向为纵向方向。图8中还示出了辐射反射器组件310A，其包括由支撑件314A支撑的辐射反射件312A。在实施例中，辐射反射件312A可移动，例如可经绕其长和/或短轴旋转进行调节。转发器30和辐射反射件312A(或作为备选，整个辐射反射器组件310A)构成“转发器系统”。

辐射反射器组件310A被示为安装在光缆220的顶上以在天线元件300A的上面并与之平行，支撑件314A与固定到光缆220的安装件320A接合。天线元件300A和辐射反射件312A之间的距离为DA。通常，辐射反射件312A相对于天线元件300A布置以相较于没有这样布置的辐射反射件的情形提供增强的天线方向性。

在实施例中，距离DA等于或约为λ_RA/4，其中λ_RA为天线元件300A的工作波段的中心波长，因而下行链路和上行链路电磁辐射信号SD”和SU”从那里进行传输并因而进行接收。这使反射的信号能与未被反射的信号同相，其通过在辐射反射件312A之间累计传播λ_RA/2的总相位及另一基于反射的λ_RA/2相位累计实现。

在实施例中，辐射反射件312A由金属如铜制成。同样在实施例中，支撑件314A由电介质材料如塑料制成并适于与安装件320A搭扣啮合。

在运行时，电磁下行链路信号SD”从天线元件300A按+Y和-Y方向发射，如图9的特写示意图中所示。在+Y方向传播的电磁信号SD”遭遇辐射反射件312A，其反射这些RF辐射信号使得它们按-Y方向传播，如图10中所示。在距离DA等于或约为λ_RA/4的优选情形下，反射和未被反射的信号SD”同相。来自一个或多个客户设备(未在图9和图10中示出)的电磁上行链路信号SU”由辐射反射件312A以类似的方式反射并由天线元件300A接收。

图11和图12分别示出了辐射反射器组件310A的特写立体图和特写边缘图。在实施例中，反射件312A弯曲(如圆柱凹面)以增强反射的下行链路信号SD”的方向性及与所接收的上行链路信号SU”相关联的增益。在实施例中，辐射反射件312A具有与相应天线元件300A的长度约一样的长尺寸L，优选具有约5％以上的谐振长度。作为例子，对于具有λ_RA/4长度的5.2GHz天线元件300A，辐射反射件312A的示例性长度L由下式给出：1.05(λ_RA/4)＝(c)/(4f_RA)＝(3x10¹²mm/s)/(4)(5.2x10⁹Hz)～15mm，其中c为光速，及f_RA为对应于波长λ_RA的频率。对于频率λ_RA＝2.4GHz，L～33mm。

图13为与图8类似的示意图，示出了其中转发器30的天线系统100包括经相应同轴线缆302A和302B连接到转换器对单元66的两个天线元件300A和300B的实施例。在实施例中，天线元件300A和300B在不同的频率运行，因而形成两个不同的微微蜂窝(未示出)。在实施例中，天线元件300A在5GHz波段(具有中心波长λ_RA)传输下行链路信号SD”和接收上行链路信号SU”，而天线元件300B在2.4GHz波段(具有中心波长λ_RB)传输下行链路信号SD”和接收上行链路信号SU”。因此，转发器30包括分别以距离DA和DB相对于相应天线元件300A和300B布置的两个辐射反射器组件310A和310B。在实施例中，DA等于或约为λ_RA/4，及DB等于或约为λ_RB/4。应注意，图13的转发器30仅示出了一对下行链路和上行链路光纤136D和136U，尽管有两个在不同频率运行的天线元件300A和300B。在该实施例中，转发器30适于将与不同天线元件相关联的不同RF频率多路复用和分用到下行链路和上行链路光纤上。在另一实施例中，为每一天线元件提供下行链路和上行链路光纤136D和136U，如图14中所示及如下所述。

图14为一实施例的详细示意性侧视图，其中与图13中所示类似的转发器30附着到光缆220的侧面。应注意，在图14中，四根光纤连接到转发器30，即每一天线300A和300B均有一对下行链路和上行链路光纤136D和136U。因此，相应的一对下行链路和上行链路光纤携载与不同天线元件相关联的相应RF频率。图15为图14的光缆的端点图，示出了图14的转发器30怎样相对于光缆220进行布置。

图16为转发器30和光缆220的实施例的示意图，其中转发器远离光缆定位。一对或两对下行链路和上行链路光纤136D和136U(为说明仅示出了一对)及电力线168从光缆220延伸到远处的转发器30。在实施例中，光纤和电力线包括在单一系缆中，如下面更详细所述。天线系统100位于外壳102内，使得辐射反射器组件310A和310B相对于相应的天线元件300A和300B安装在外壳102顶上。

图17与图16类似，示出了其中每一天线元件300A和300B分别具有与其相关联的一对辐射反射器组件310A和一对辐射反射器组件310B，相对于相应天线元件安装到外壳102的相邻侧。该结构为下行链路信号SD”和上行链路信号SU”提供另外的方向性。

图18为建筑物基础设施400的示意性截面图，示出了如图17中所示的示例性转发器30的应用示例。建筑物基础设施400包括部分形成相应第一楼层房间401R的第一地面401，及包括部分形成相应第二楼层房间402R的第二地面402。吊顶410通过连接到第二地面的悬挂索412悬置并朝向第一地面401向下悬垂一定距离。建筑物基础设施400还包括外壁420。吊顶410、第二地面402和外壁420形成吊顶空间430，管子、导线、管道及其它建筑物工具在其内延伸。光缆220布置在吊顶空间430中并随其组合图17的示例性转发器30。转发器30邻近外壁420布置。这样，下行链路信号SD”和/或上行链路信号SU”传到第二楼层房间402R或从其接收和/或传到外壁420外面的环境440及从其接收通常不合乎需要。因此，转发器30用于将分别来自第一和第二天线300A和300B的第一和第二频率的下行链路信号SD”导入一部分第一楼层房间401R内，从而形成高度定位的两频率微微蜂窝40，其不会将任何明显的功率扩展到第二楼层房间402R或外部环境440。当外壁420未明显衰减RF信号时，这样的结构特别有用。

图19为与图16类似的转发器30的实施例的示意图，但其中天线元件300A和300B位于光缆220中而不是外壳102内。天线元件300A和300B经天线线缆450电连接到转换器对单元66，天线线缆包括如上所述的相应同轴线缆302A和302B。在该实施例中，辐射反射器组件310A和310B附着到光缆220，例如经固定在那里的安装件320A和320B。值得注意的是，在该实施例的特定例子中，距离D_A和D_B分别等于或约为λ_RA/4和λ_RB/4。

图20为与图16类似的示意图，示出了其中单一辐射反射器组件310C用于反射与两个以上天线元件相关联的辐射的实施例，在此为两个天线元件300A和300B。辐射反射器组件310C具有与天线300A和300B的平面相距DC定位的反射件312C及具有足以覆盖或完全覆盖(即位于上面)两个天线元件的尺寸(尤其在X方向)。辐射反射组件310C还包括支撑件314C及与支撑件接合的安装件320C。

在实施例中，距离DC为或约为天线元件300A或300B的波长之一的λ_R/4。在另一实施例中，距离DC由(λ_RA/4+λ_RB/4)/2给出，其中λ_RA和λ_RB分别为前面提及的天线元件300A和300B的频带的中心波长。在另一实施例中，距离DC设定为或约为λ_RA/4或λ_RB/4。

在单一辐射反射器组件310C通常不提供与每一天线元件具有其自己的辐射反射器组件的结构同样程度的效率的同时，其依然能够提供有效程度的辐射方向性和隔离，因而提供增强的转发器性能。

总的来说，至少一辐射反射件相对于对应的至少一天线元件或相对于一个或多个天线元件进行布置，以相较没有这样布置的至少一辐射反射件的情形提供增强的天线方向性。

具有增强的方向性的转发器30相较没有相关联的辐射反射器组件的转发器具有多个重要优点。一个优点在于通过实质上减少在不必要的方向传播或传播到不必要的位置的辐射量而减少对其它转发器的干扰。例如，如上结合图18所述，阻止下行链路信号SD”传播到建筑物中的不同房间防止了微微蜂窝之间的多楼层干扰。

增强的天线方向性还减少了使用相同副载频的微微蜂窝40之间的串音量。因此，在不增大串音损失的情形下可实现小的微微蜂窝大小。

本发明转发器30的增强的方向性还通过将浪费的辐射重定向回到与转发器相关联的微微蜂窝内而提高通信效率。这还通过阻止微微蜂窝不必要地泄露到不必要的区域而具有提高的无线安全性效应，前述区域如建筑物外面或其它办公室或建筑物的公共区域，如上结合图18所述。

本发明转发器30的增强的方向性还有助于形成无无线区。在某些位置需要这样的区域，如非常灵敏的测量设备所处的实验室，或RF无线信号可能干扰病人护理的医院。

同样，如上所述，本发明转发器30的增强的方向性可用于优化建筑物特定区域中的无线性能。例如，邻近墙壁定位的转发器的大部分能量可能被墙壁吸收或穿过其传输。通过使用一个或多个辐射反射器组件定向前述转发器的辐射图(例如参见图18)，对于特定情形，可获得提高或优化的性能。同样，某些RoF无线微微蜂窝系统部署场合可能需要定向天线或从其受益。例如，通过其天线系统具有针对楼梯间几何结构进行调整的天线辐射图的转发器而使得楼梯间的无线接入成为可能。

本发明的辐射反射器组件还优选适于快速部署，例如使用组件的不同部分的所谓的搭扣啮合。这使能快速和有效地安装相关的RF无线微微蜂窝系统。

转发器节点组件

传统的RoF无线微微蜂窝系统具有单一转发器30与每一微微蜂窝40相关联，如图4中所示。对于这样的系统，转发器30(或者更准确地说，相关联的天线系统100)之间的间隔可被使得相对大，例如大于通常采用的5-10米以使特定区域实现全无线覆盖，而微微蜂窝没有实质的空间重叠。然而，转发器之间的这种相对小的空间分隔使能使用相对短长度的同轴线缆将RF信号携载到转发器天线系统。这使能将两个以上转发器集成到单一组件内，在此称为“转发器节点组件”。

图21为根据本发明的、如图所示组合到光缆220内的转发器节点组件500的实施例的示意图。转发器节点组件500包括两个以上天线元件300电连接到其的转换器对组件566。在图21中所示的转发器节点组件500的例子中，示出了三个天线元件300A、300B和300C，其中天线元件300B和300C经相应的同轴线缆段302B和302C电连接到转换器对组件566，而天线元件300A直接连接到转换器对组件(即同轴线缆在外壳102的内部)。三光纤RF通信链路36光学连接到转发器节点组件500，优选经多纤光学连接器570。

图22为转发器节点组件566的实施例的特写示意图。转发器节点组件566包括两个以上转换器对单元66，如本实施例中所示的三个。采用单一DC功率变换器180，而不是每一转换器对单元66均具有一个。同样，在实施例中，转发器节点组件500包括与转换器对单元66热连通的单一散热器590，而不是针对每一转换器对单元的三个分开的散热器。同样，转发器30中使用的各个电子元件(未示出)优选放在单一印刷电路板(未示出)上，而不是针对每一转发器的分开的外壳上，及单一电功率连接器596也用于连接到电力线168。总的来说，两个以上转发器30的各个部分合并和集成到转发器节点组件500内导致明显的成本节省，当将五个转发器集成为单一转发器节点组件时估计节省约20％-30％。此外，转发器节点组件500通过使用光源阵列(如VCSEL阵列)、光检测器阵列、光学连接器、及通常用于集成和/或封装微光学和集成光学系统的其它组件而可被使得非常紧凑(例如接近单一转发器单元30的大小)。在实施例中，转发器节点组件500包括安排成提供至少五米的微微蜂窝间隔的两个以上天线系统。在此，“微微蜂窝间隔”意味着从一微微蜂窝的中心到相邻微微蜂窝的中心的距离。

作为例子，对于具有五个转发器能力的转发器节点组件500和对于5米的节点(微微蜂窝)间隔，对于天线元件300而言，同轴线缆302的最长长度为10米。使用商用同轴线缆如Astrolab 3205线缆(可从www.astrolab.com获得)，10米的RF损失仅为约5dB，对于RoF无线微微蜂窝系统，这是可接受的低损失。

因此，本发明的转发器节点组件使能在光纤无线电(RoF)无线微微蜂窝系统中形成微微蜂窝的方法。该方法包括形成如上所述的转发器节点组件500，例如通过将两个以上转换器单元66组合到外壳102内并将相应的两个以上天线系统100相应连接到两个以上转换器单元实现。该方法还包括将两个以上天线系统100分布到对应的两个以上位置，例如贯穿光缆220以形成两个以上对应的微微蜂窝40(如图4中用分开的转发器30形成)。微微蜂窝40具有对应于相应两个以上天线系统100的相对位置的相应两个以上空间位置。在实施例中，该方法包括在相邻天线系统之间提供约2米和约10米之间的间隔。

转发器RFID系统

与部署RoF无线微微蜂窝系统相关联的典型线缆安装情形包括将光缆220及组合在其中或连接到其的转发器30放在建筑物的天花板瓦片顶上。图23为图18中所示建筑物基础设施的一部分的特写图，包括部署在天花板空间430中的吊顶410上面的光缆220。示出了两个转发器30，其中转发器远离光缆进行定位并经包括下行链路和上行链路光纤136D和136U的相应系缆602连接到那里，连同电力线168(未示出)。转发器30例如可分隔5-10米并可远离光缆220 1-2米进行布置。

在前述隐藏安装因美观原因而为首选安装方式的同时，在安装之后为了维护、修理或其它调整如位置调整以调整相应微微蜂窝的位置或有效区域，通常很难定位转发器。由于光缆220被吊顶410隐藏，快速定位特定转发器30是很难且耗时的任务。

因此，本发明的一方面涉及提供至少一具有RFID标签的转发器30(如果不是RoF无线微微蜂窝系统中的所有转发器，则优选大部分)。图24为图23的特写图，示出了转发器30具有RFID标签640的实施例，还示出了在吊顶410下面的房间401R中的RFID标签阅读器650。应注意，为了说明，图24的转发器30的示例具有其位于外壳102内的天线系统100。转发器30连同RFID标签640及RFID标签阅读器650构成在此所称的“转发器RFID系统”700。

为易于说明和阐释，图25为按不同于图24的方向示出的转发器RFID系统700的更详细的示意图。RFID标签640包括接收/发射天线642及电连接到该天线的微电路644(如微芯片的形式)。存储器单元646(如存储器芯片)电连接到微电路644。存储器单元646适于存储信息(“RFID标签数据”)，在实施例中其包括相关联的转发器30的至少一性质，但更典型地情况是包括多个前述性质，如安装日期、工作频带、维护历史记录、输出功率、天线系统和/或天线元件的数量、距最近转发器的距离(如沿光缆测量的距离)等。在实施例中，RFID标签信号ST(下述)是与保存在RFID标签阅读器650和/或RFID数据库710(下述)中的一个或多个性质(如上面提及的转发器性质)相关联的唯一RFID标签号的表示。

RFID阅读器650包括接收/发射天线662、电连接到那里的信号处理电路664、及电连接到信号处理电路的存储器单元666。RFID标签阅读器650还包括对本发明而言非本质性的因而未示出的其它电子元件。在实施例中，RFID标签阅读器650包括适于向信号处理电路664和/或存储器单元666提供GPS数据的GPS单元668。

继续参考图25，在转发器RFID系统700运行时，信号处理电路664产生询问信号SI并经天线662将其传给RFID标签640而作为电磁询问信号SI”。在实施例中，信号处理电路664还适于产生或传递“写信号”SW，其携载将经对应的电磁写信号SW”写到可写入型RFID标签640的信息。写信号中的信息例如基于保存在存储器单元666中的信息、由用户直接输入RFID标签阅读器的信息、或从数据库单元传给其的信息，如下所述。

RFID标签640中的微电路644适于在天线642处接收询问信号SI”并处理该信号。例如，处理包括将所接收的询问信号SI”与保存在存储器单元646中的对应位序列进行比较。在实施例中，微电路644适于使用询问信号SI”中的能量对其自身进行供电。如果所接收的询问信号SI”的适当内容得到确认，则微电路644适于产生所保存的RFID标签数据的RFID标签信号ST表示并经天线642将该信号传给RFID阅读器650作为电磁标签信号ST”以由RFID标签阅读器读取。在实施例中，RFID标签阅读器650适于产生“查验”询问信号SI”，其简单地从RFID标签640引出“查验”电磁标签信号ST”，其中信号ST”的查验形式用于定位RFID标签。

在实施例中，至少部分RFID标签640适于产生适合远程RFID标签阅读的频率的RFID标签信号ST”，如在915MHz频带或2.45GHz频带。前述RFID标签最适合架空或地上应用，或者更一般地，适合未被掩埋或未被干预性RF频率吸收介质阻隔的RFID标签位置。适合本发明的RFID标签可从Alien Technologies，Inc.按型号ALL-9440和ALL-9350获得。

在实施例中，RFID标签阅读器650及一个或多个RFID标签640适于具有加密能力，使得询问信号SI和RFID标签信号ST可被加密以防止第三方读取或盖写RFID标签数据。

RFID标签阅读器650还适于经天线662接收电磁RFID标签信号ST”，天线将该信号转换回电RFID标签信号ST。信号处理电路664还适于从该信号提取RFID标签数据并将该数据保存在存储器单元666中。

在实施例中，转发器RFID系统700包括连接到RFID阅读器650的数据库单元710，使得信息可传给数据库单元及从数据库单元接收信息。在实施例中，数据库单元710包括用于与RFID标签阅读器650无线通信的发射/接收天线712，例如通过WiFi网络或通过移动电话网络。在另一实施例中，数据库单元710经非无线(如电或光)通信链路720如以太网链路连接到RFID标签阅读器650。

数据库单元710包括与其连接的微处理器730、连接到微处理器的存储器单元734、及连接到微处理器的显示器740。在实施例中，数据库单元710是或包括计算机，如膝上型计算机、个人计算机或工作站。在实施例中，数据库单元710可移动(如膝上型计算机或手持设备)并可被带到现场以由那些在现场工作的人员访问从而部署或维护RoF无线微微蜂窝系统。同样在实施例中，数据库单元710支持图形用户接口(GUI)，使得数据库单元用户可查看图形图像并与显示器740上的交互式图形图像交互作用。

在实施例中，RFID标签阅读器650将RFID标签数据传给数据库单元710，或经在通信链路720上发送的非无线数据信号S1进行非无线传输，或经电磁数据信号S1”进行无线传输。之后，数据库单元710保存和处理RFID标签数据，如下所述。

同样在实施例中，数据库单元710将相应写信号SW和/或(电磁)信号SW”中的写信息无线和/或非无线传给RFID标签阅读器650。之后，写信号由RFID标签阅读器650作为电磁写信号SW”发送给一个或多个可写入RFID标签640并作为RFID标签数据保存在那里。

数据库单元710中的微处理器730适于处理RFID标签信号ST中的RFID标签数据以收集关于相应转发器30的有用信息。在实施例中，该信息显示在显示器740上。在实施例中，该信息表示为图形，及进一步由数据库单元710按RoF无线微微蜂窝系统的包括一个或多个转发器30的位置的一个或多个交互式地图的形式呈现。在实施例中，位置信息包括由GPS单元668提供的GPS坐标。

图26为与图23中所示类似的转发器RFID系统700的示意图，示出了其中转发器30经系缆602远离光缆220进行定位的实施例，及其中RFID标签640位于光缆上，例如在系缆602附着到光缆的位置处或该位置附近。

图27为与图26类似的转发器RFID系统700的示意图，但其中转发器因而RFID标签640位于光缆220内。

经RFID标签选择转发器模式

在本发明的实施例中，当转发器30未处于实用状态时，它们适于通过关掉其中的主要耗能元件而从“全运行”模式转变为“待命”节能模式。使转发器30返回全运行模式或将转发器直接置为待命模式的一种方法是经RFID标签650这样做。

图28为本发明的转发器RFID系统的实施例的示意图，其中RFID标签640经电连接780电连接到转发器30。当RFID标签640用适当的信号如询问信号SI”(或该信号的特定序列)或经特定写信号SW”寻址时，在RFID标签中产生模式信号SM并在电连接780上发送给转发器30。之后，信号SM用于改变转发器30的运行模式。

如果RFID标签640属于可充电类型，该实施例特别有效，其趋于具有更长的阅读范围。当RFID标签640可充电时，在实施例中，来自转发器30的功率在电连接780上按功率信号SP的形式发送给RFID标签以对RFID标签进行充电。

系缆组件

图29为与图26类似的立体示意图，示出了光缆220可怎样布置在部分吊顶410上面的吊顶空间430中的例子。光缆220包括一个或多个连接器804，用作相应一根或多根系缆602的接入点，每一系缆具有第一和第二端606和608。第一(“近”)系缆端606被示为连接到转发器30，而第二(“远”)系缆端608被示为经连接器804连接到光缆220。还可在转发器30处使用另一连接器804(未示出)以将系缆端606连接到转发器。

在部署光缆220之后，通常的程序是将系缆端606和608分别连接到转发器30和光缆220，然后根据转发器所希望的微微蜂窝位置将该转发器放在其最终位置。在所有系缆602均为固定长度的通常情形下，通常有一定量的松弛，因而要求系缆的一部分603被卷绕和整洁地储存。同样，传统系缆602通常为包装和运送而进行卷绕，然后在部署转发器时解开。

图30为根据本发明的系缆组件850的实施例的平面示意图，及图31为同一组件的侧视图。组件850包括包含系缆602的外壳854。图32为在系缆组件850中使用的带型系缆602的实施例的特写截面图。带型系缆602包括至少一光纤和至少一导线，及在优选实施例中，包括下行链路和上行链路光纤136D和136U及至少一电力线168(在图32中示出两根这样的电力线)。

再次参考图30和图31，外壳854包括在从外壳配给或回收到外壳内时大小适合带型系缆602穿过其的狭槽856(如矩形狭槽)。因此，根据从外壳配给多少系缆，外壳854按卷绕形式容纳部分或所有系缆602。

图33为系缆组件850去除外壳854之后的侧视图。在实施例中，系缆组件850还包括具有第一凸缘864(在此称为“上凸缘”)和对置凸缘868(在此称为“下凸缘”)的卷轴860。中心柱870在两个凸缘之间延伸，及系缆卷绕在中心柱周围。在实施例中，中心柱870连接到下凸缘868，其相对于上凸缘旋转使得旋转下凸缘配给(解开)或收回(卷绕)系缆602。

在实施例中，下凸缘868和/或中心柱870连接到回收单元872，使得系缆602可自动或有选择地收回(卷绕)。在实施例中，回收单元872是或包括弹簧。

在具有前述回收单元的实施例中，系缆组件850优选还包括锁定机构874，其有选择地接合和脱离(如经手动操作)系缆602使得可配给所选量的系缆及如果未固定在适当位置则继续配给。

图34为卷轴860的自顶向下视图，其中去除上凸缘864以示出卷绕在中心柱870周围的一部分系缆602。在实施例中，中心柱870中空并包括形成中心柱内部877的壁876。壁876包括形成于其中的大小适于容纳系缆602的近系缆端606的孔878，使得该端可位于中心柱内部877中和/或穿过中心柱内部。再次参考图31，在实施例中，近系缆端606穿过中心柱内部873并通到外壳854的外面，例如在中心柱872的位置穿过形成在外壳下侧中的孔879。

大多数光纤严重受小半径弯曲影响。例如，标准单模光纤如来自Corning，Inc.的SMF-28在小弯曲半径时具有高衰减。因此，组件850适于控制带型系缆602的弯曲量。

继续参考图34，中心柱870具有外径R_O。外径R_O大于某一最小系缆弯曲半径R_C，使得当系缆602卷绕在卷轴860周围时，系缆总是保持足够大的弯曲半径(即总是大于最小弯曲半径R_C)以防止因系缆602中的一根或多根光纤的弯曲引起明显的光功率损失。在实施例中，最小半径R_C为～10mm。

在图34中所示的实施例中，中心柱870包括形成在壁876中的曲壁部分880，其与孔878相邻并具有弯曲半径R_B。曲壁部分880弯曲以控制靠近近系缆端606的系缆602的弯曲，近系缆端穿过孔878进入中心柱内部877或从其穿过。近系缆端606可附着到转发器30或光缆220，例如通过外壳孔879。应注意，曲壁部分880不必须为圆形，在该情形下，依然可由表示最大曲率量(即最小半径)的曲率半径定义。

在实施例中，曲壁部分880具有曲率半径～R_B＜5mm。肯定地，抗曲折损耗的光纤如Corning，Inc.开发的光纤，直角转弯弯曲5mm导致约0.025dB的功率损耗。该光纤10个另外的10mm弯曲另外增加约0.10dB的功率损耗。

图35为与图34类似的示意图，示出了其中外壳854包括第二狭槽(孔)857及系缆602按两个方向卷绕在中心柱870周围的实施例，使得两个系缆端606和608在部署系缆时可位于系缆组件外壳854的外面。

图36为一实施例的示意性剖面图，其中系缆组件850包括其外壳854内的转发器并用于将转发器连接到光缆220。在图36中，为清晰起见，在剖面900中仅示出了系缆组件850的部分组件。在图36的实施例中，转发器30包括在外壳854内并连接到系缆602的近系缆端606，而系缆远端608连接到光缆220。

图37为与图29类似的示意图，示出了其中系缆组件850用于将转发器30连接到光缆220的实施例，其中系缆组件采用图35中所示的系缆卷绕结构。在此，转发器30位于系缆外壳854的外面。应注意，系缆602不需要卷绕在外壳854的外面，及可按需配给系缆量。应注意，从外壳854中的第一和第二狭槽856和857配给系缆(图35)导致系缆组件位于系缆远端608连接到光缆220的地方和系缆近端606连接到转发器的地方之间的半路。

系缆组件850可构造成储存各种长度的系缆602。作为例子，对于0.9mm的线缆厚度及卷轴860周围10圈系缆，中心柱外径R_O为10.2mm及外壳半径R_H为27.5mm的系缆组件具有约500mm的可引出系缆长度。当外壳半径R_H扩大到35mm时，系缆组件850具有1000mm的延长的系缆长度。因此，具有直径3英寸以上的外壳854的系缆组件850可储存约一米的系缆602。

由系缆602携载的光纤或导体的数量也可改变。在实施例中，短长度的弹簧钢(未示出)作为回收元件包括在系缆602内或附着到系缆602以提供足够的系缆刚性从而部署和收回系缆。收回系缆所需要的弹簧作用可通过使用覆铜钢丝提供，在该情形下，钢可以是弹簧钢如硅-锰钢或铬-钒钢。

在如图36中所示的实施例中，可与光缆202的连接器804配合的连接器805提供在系缆远端608处以使能容易地将系缆602连接到光纤202。

系缆组件850具有自足、紧凑的优点，及优选构造成表面粗糙的形式。在系缆组件850的应用示例中，在已安装光缆220之后，系缆附着到光缆220(及转发器，如果未包括在系缆组件中的话)。之后，配给系缆(及锁定，如果必要经锁定机构874)，及转发器和组件放在其所希望的最终位置。如果部署的RoF无线微微蜂窝系统的转发器30需要用新的转发器升级，现有系缆组件和转发器可去除并用新的系缆组件和转发器替换。系缆被调整到所希望的长度，及任何松弛系缆通过将其卷绕在组件内的卷轴860周围进行整洁地储存，而不是放在吊顶顶上或可能引起危险或不便的其它位置。

本发明的各个实施例适于包括弯曲性能光纤。弯曲性能光纤的一个例子是微结构光纤，其具有纤芯区和包围该纤芯区的覆层区，覆层区包括由非周期性布置的孔组成的环状含孔区，使得光纤能够在一个或多个工作波长范围中的一个或多个波长进行单模传输。纤芯区和覆层区提供改善的耐弯曲性，及单模工作优选在大于或等于1500nm的波长，在一些实施例中也可大于约1310nm，在其它实施例中也可大于1260nm。光纤在1310nm波长优选提供大于8.0微米的模场，在约8.0和10.0微米之间更好。在优选实施例中，在此公开的光纤因而为单模传输光纤。

在本发明的一些实施例中，在此公开的微结构光纤包括布置在纵向中心线周围的纤芯区，及包围该纤芯区的覆层区，覆层区包括由非周期性布置的孔组成的环状含孔区，其中环状含孔区具有小于12微米的最大径向宽度，环状含孔区具有少于约30％的区域空白区，及非周期性布置的孔具有小于1550nm的平均直径。

“非周期性布置”或“非周期性分布”意味着当取光纤的截面(如垂直于纵轴的截面)时，非周期性布置的孔跨光纤的一部分随机或非周期性分布。在沿光纤长度方向的不同点取的类似截面将展现不同的截面孔图案，即多个截面将具有不同的孔图案，其中孔的分布及孔的大小不匹配。也就是说，这些孔是非周期性的，即它们不周期性布置在光纤结构内。这些孔沿光纤长度(即大致与纵轴平行的方向)伸展(伸长)，但对于典型的传输光纤长度并不延伸整个光纤的整个长度。

对于多种应用，希望孔被形成为使得95％以上最好所有孔在光纤覆层中均展现小于1550nm的平均孔大小，小于775nm更好，最好小于390nm。同样地，光纤中的孔的最大直径优选小于7000nm，小于2000nm更好，小于1550nm更佳，最好小于775nm。在一些实施例中，在此公开的光纤在给定光纤垂直截面中具有5000个以下的孔，在一些实施例中也可少于1000个孔，在其它实施例中孔的总数量少于500个。当然，最优选的光纤将展现这些特征的组合。因此，例如，光纤的一个特别优选的实施例在光纤中将展现少于200个孔，这些孔具有小于1550nm的最大直径及小于775nm的平均直径，尽管有用及耐弯曲的光纤可使用更大及更多数量的孔实现。孔数量、平均直径、最大直径及孔的总空白区百分比均可在约800倍放大率的扫描电子显微镜及图像分析软件的帮助下进行计算，图像分析软件如可从美国马里兰州Silver Spring的Media Cybernetics，Inc.购得的ImagePro。

在此公开的光纤可以也可不包括氧化锗或氟以调节光纤纤芯和/或覆层的折射率，但也可在中间的环状区避免这些掺杂剂，而是孔(与可布置在孔内的任何气体或多种气体结合)可用于调节沿光纤纤芯引导光的方式。含孔区可由未掺杂(纯)硅石组成，从而完全避免在含孔区中使用任何掺杂剂以降低折射率，或者含孔区可包括掺杂的硅石，如具有多个孔的掺氟的硅石。

在一组实施例中，纤芯区包括掺杂的硅石以相对于纯硅石提供正折射率，例如掺氧化锗的硅石。纤芯区优选无孔。如图1中所示，在一些实施例中，纤芯区170包括相对于纯硅石具有Δ₁％最大正折射率的单芯段，及该单芯段从中心线延伸到半径R₁。在一组实施例中，0.30％＜Δ₁％＜0.40％及3.0μm＜R₁＜5.0μm。在一些实施例中，单芯段具有α形状的折射率外形，其中α为6或更大，在一些实施例中α为8或更大。在一些实施例中，内环状无孔区182从纤芯区延伸到半径R₂，其中内环状无孔区具有等于R₂-R₁的径向宽度W12，及W12大于1μm。半径R₂优选大于5μm，大于6μm更好。中间的环状含孔区184从R₂径向向外延伸到半径R₃并具有等于R₃-R₂的径向宽度W23。外环状区186从R₃径向向外延伸到半径R₄。半径R₄是光纤的硅石部分的最远半径。一个或多个涂层190可施加到光纤的硅石部分的外表面上，在R₄处开始，光纤的玻璃部分的最远直径或最外面的周界。纤芯区170和覆层区180优选由硅石组成。纤芯区170优选为掺有一种或多种掺杂剂的硅石。优选地，纤芯区170无孔。含孔区184具有不大于20μm的内径R₂。在一些实施例中，R₂不小于10μm且不大于20μm。在其它实施例中，R₂不小于10μm且不大于18μm。在其它实施例中，R₂不小于10μm且不大于14μm。再次地，在不限于任何特定宽度的同时，含孔区184具有不小于0.5μm的径向宽度W23。在一些实施例中，W23不小于0.5μm且不大于20μm。在其它实施例中，W23不小于2μm且不大于12μm。在其它实施例中，W23不小于2μm且不大于10μm。

这样的光纤可制成展现小于1400nm的光纤截止波长，小于1310nm更好；20mm宏弯曲在1550nm引起的损耗小于1dB/匝，小于0.5dB/匝更好，小于0.1dB/匝尤其好，小于0.05dB/匝更佳，小于0.03dB/匝尤其佳，小于0.02dB/匝最佳；12mm宏弯曲在1550nm引起的损耗小于5dB/匝，小于1dB/匝更好，小于0.5dB/匝尤其好，小于0.2dB/匝更佳，小于0.1dB/匝尤其佳，小于0.05dB/匝最佳；及8mm宏弯曲在1550nm引起的损耗小于5dB/匝，小于1dB/匝更好，小于0.5dB/匝尤其好，小于0.2dB/匝更佳，小于0.1dB/匝最佳。

本发明的一些实施例的光纤包括由覆层区包围的纤芯区，覆层区包括随机布置的空隙，这些空隙包含在环状区内，其与纤芯分隔开并处于沿纤芯区有效引导光的位置。其它光纤及微结构光纤也可在本发明中使用。本发明的另外的实施例的微结构光纤的另外的特征在2006年10月18日申请的美国申请11/583,098、2006年6月30日申请的60/817,863、2006年6月30日申请的60/817,721、2006年8月31日申请的60/841,458、及2006年8月31日申请的60/841,490中公开，所有这些申请均归属于Corning Incorporated并通过引用组合于此。

很显然，在不背离本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员可进行多种修改和变化。因此，如果对本发明的修改和变化在所附权利要求及其等效方案的范围内，则本发明覆盖这些修改和变化。

Claims (30)

1.具有增强天线方向性的转发器系统，其用在光纤无线电RoF无线微微蜂窝系统中，所述转发器系统包括：

具有转换器对单元的转发器及具有至少一耦合到所述转换器对单元的天线元件的天线系统，所述转换器对单元适于将射频RF电信号转换为光信号，反之亦然；及

相对于至少一天线元件安排的至少一辐射反射件，其相较于没有至少一辐射反射件的情形提供增强的天线方向性。

2.根据权利要求1的转发器系统，其中每一辐射反射件为辐射反射器组件的一部分，所述辐射反射器组件具有支撑辐射反射件的支撑件及与支撑件接合的安装件。

3.根据权利要求1或2的转发器系统，其中所述转发器具有外壳，及其中至少一辐射反射器组件相对于至少一天线元件安装到所述外壳。

4.根据权利要求1或2的转发器系统，其中至少一天线元件组合在光缆内，及其中至少一辐射反射器组件相对于至少一天线元件附着到所述光缆。

5.根据权利要求1-4任一所述的转发器系统，其中天线系统包括两个以上天线元件，及其中单一辐射反射件相对于所述两个以上天线元件布置。

6.根据权利要求1-5任一所述的转发器系统，其中辐射反射件相对于所述转发器凹曲。

7.根据权利要求1-6任一所述的转发器系统，其中第一和第二辐射反射件相对于所述至少一天线元件进行布置以相较于相对于至少一天线元件布置单一辐射反射件的情形提供增强的天线方向性。

8.根据权利要求1-7任一所述的转发器系统，还包括光缆，其中所述转发器安装到所述光缆上。

9.根据权利要求1-8任一所述的转发器系统，其中天线系统包括适于发射和接收5GHz波段的RF辐射的第一天线元件及适于发射和接收2.4GHz波段的RF辐射的第二天线元件，5GHz波段具有对应的中心波长λ_RA，及2.4GHz波段具有对应的中心波长λ_RB。

10.根据权利要求9的转发器系统，包括分别以相应距离DA和DB相对于第一和第二天线元件布置的第一和第二辐射反射件，其中DA～λ_RA/4及DB～λ_RB/4。

11.针对无线微微蜂窝系统的光纤无线电RoF转发器提供增强天线方向性的方法，所述转发器具有天线系统，所述天线系统具有至少一天线元件，所述方法包括：

相对于至少一天线元件安排至少一辐射反射件，以相较于没有至少一辐射反射件的情形提供增强的天线方向性。

12.根据权利要求11的方法，其中所述转发器包括外壳，及其中至少一天线元件在外壳内，及还包括：

将辐射反射件相对于至少一天线元件安装在所述外壳顶上。

13.根据权利要求12的方法，其中至少一天线元件包括在光缆内，及还包括：

将辐射反射件相对于至少一天线元件安装在光缆上。

14.根据权利要求11-13任一所述的方法，包括提供相对于两个以上天线元件布置的单一辐射反射件。

15.根据权利要求11-14任一所述的方法，包括提供适于发射和接收5GHz波段的RF辐射的第一天线元件及提供适于发射和接收2.4GHz波段的RF辐射的第二天线元件，5GHz波段具有对应的中心波长λ_RA，及2.4GHz波段具有对应的中心波长λ_RB。

16.根据权利要求15的方法，包括分别以相应距离DA和DB相对于第一和第二天线元件布置第一和第二辐射反射件，其中DA～λ_RA/4及DB～λ_RB/4。

17.用于光纤无线电RoF无线微微蜂窝系统的转发器系统的辐射反射器组件，包括：

适于反射射频RF辐射的辐射反射件；

布置成支撑辐射反射件的支撑件；及

布置成与支撑件接合以在相对于天线系统的位置支撑所述支撑件和辐射反射件的安装件，藉此相较于没有辐射反射件的情形提供增强的天线方向性。

18.根据权利要求17的组件，其中所述支撑件适于与所述安装件搭扣啮合。

19.根据权利要求17或18的组件，其中所述安装件适于附在转发器外壳或光缆上。

20.根据权利要求17-19任一所述的组件，其中所述支撑件为电介质材料。

21.一种转发器射频识别RFID系统，包括：

适于将射频RF电信号转换为RF光信号的光纤无线电RoF转发器，反之亦然；

相对于转发器定位并适于产生RFID标签信号的RFID标签，RFID标签信号用作定位RFID标签的查验信号；及

RFID标签阅读器，适于使得RFID标签发射RFID标签信号及检测和处理RFID标签信号。

22.根据权利要求21的系统，其中RFID标签信号不包括RFID标签数据。

23.根据权利要求21或22的系统，其中RFID标签信号包含具有选自下组的至少一性质的RFID标签数据：转发器位置、GPS坐标、安装日期、维护历史记录、工作频率、及天线位置。

24.根据权利要求21-23任一所述的系统，其中RFID标签电连接到所述转发器，其中RFID标签适于向所述转发器提供电信号，其中所述转发器具有两种以上运行模式，及其中所述转发器适于响应于所述电信号切换其运行模式。

25.用于具有光缆的光纤无线电RoF无线微微蜂窝系统的系缆组件，该组件包括：

具有至少一光纤、至少一电导线、及近端和远端的系缆；

系缆可卷绕在其周围及从其解开的卷轴；

包围所述卷轴并具有大小适于通过系缆的第一狭槽的外壳；连接到系缆近端的RoF转发器；及

其中系缆远端适于连接到光缆。

26.根据权利要求25的组件，其中RoF转发器位于系缆组件外壳内。

27.根据权利要求25或26的组件，其中所述系缆具有相关联的最小弯曲半径，低于该最小弯曲半径时将导致明显的弯曲损耗，及其中：

所述卷轴适于在所述系缆卷绕在卷轴周围时，所述系缆没有半径低于最小弯曲半径R_C的弯曲。

28.根据权利要求25-27任一所述的组件，还包括适于自动或手动与系缆接合的锁定机构，使得从卷轴配给的系缆量保持恒定。

29.根据权利要求25-28任一所述的组件，其中外壳包括大小适于使系缆通过的第二狭槽，及其中所述系缆按两个不同的方向卷绕在卷轴周围以使能从所述卷轴配给系缆并使系缆经第一和第二狭槽穿过外壳。

30.储存和/或配给用于光纤无线电RoF转发器的系缆的方法，包括：

将系缆卷绕在卷轴上，其中系缆具有最小弯曲半径并包括近端和远端，转发器连接到系缆近端和远端之一，所述系缆还包括至少一光纤和至少一导线，及其中执行所述卷绕使得系缆的所有部分具有比最小弯曲半径大的弯曲半径；

将卷轴包围在保护性外壳中，该保护性外壳具有大小适于使系缆能从其穿过的至少一狭槽，从而使能从卷轴配给系缆或将系缆收回到卷轴上。

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