KR19980064467A - 서브섹터된 업스트림 안테나를 갖는지점 대 다지점간 통신 시스템 - Google Patents

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KR19980064467A
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마이어즈윌리엄케이.
로빈슨유진에이.
챠클리해처이.
브롭스톤마이클엘.
웨이너더글라스비.
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윌리엄비.켐플러
텍사스인스트루먼츠인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 지점 대 다지점간(point to multipoint) 통신 시스템에 관한 것으로서, 기지국은 주어진 노드의 다수의 섹터들 상에서 동일 주파수 대역 신호들을 방송한다. 기지국은 각 섹터에 대해서 다수의 채널 수신기들(ch.1 - ch.n) 및 상기 채널 수신기들에 선택적으로 결합된 다수의 안테나들(36a)(36b)를 포함한다. 서브섹터 안테나들은 노드 상에서 상이한 도달 범위를 나타내기 위해 서로 오프셋된 이들 복사 중심들(radiation center)을 갖는다.

Description

서브섹터된 업스트림 안테나를 갖는 지점 대 다지점간 통신 시스템
본 발명은 통신 시스템들에 관한 것으로서, 특히 주파수 재사용에 의한 양방향 지점 대 다지점간 시스템에 관한 것이다.
광대역의 주파수 상에서 동작하는 통신 시스템, 변조 기술, 멀티플렉싱 기술, 오류 정정 기술, 프로토콜, 및 네트워크 토폴로지(topology)가 당분야에 공지되어 있다. 최근의 많은 논문들이 양방향의 무선 통신, 교환 협대역 서비스(switched narrow band service)에 대한 많은 기술을 기재하고 있으며, 부가적으로 밀리미터파 주파수 대역의 디바이스를 이용하는 몇 가지 형태의 텔레비전 분배(television distribution) 또는 통신 분배(communication distribution)가 제안되고 있는데, 이 주파수 대역은 작은 영역(small area)을 커버하는 단거리(short range) 셀룰러 송신기를 사용하여 27 GHz와 300 GHz사이에 있다. 이 작은 영역은 단거리에 의해 커버되고 셀룰러 라디오와 같은 방식으로 지하 케이블에 의해 공급될 수 있는 셀룰러 기지국 송신기에 의해 서비스된다. 이 분배는 지역분배를 위해 지역 기지국(local base station))에서 밀리미터파로 전환된 마이크로파를 사용하여 이루어질 수도 있다. 밀리미터파 스테이션까지의 분배는 또한 광섬유 시스템이나 위성 분배 시스템에 의해 행해질 수 있다.
밀리미터파 스테이션의 논의는 IEEE Spectrum, 1982년 6월, 54-59 페이지, "Low power television short range low cost TV stations are in the offering as the FCC prepares to establish broadcast requirements"에 기재되어 있다. Bossard의 미국 특허 제4,747,160호 "Low Power Multi-Function Cellular Television System"는 전방향성 안테나를 사용하고 27.5-29.5 GHz 주파수 대역에서 동작하는 저전력, 지점 대 다지점간 셀룰러 텔레비전 시스템을 기술하고 있다. 지역 분배를 위한 29 GHz-2 포인트 라디오 시스템이 예를 들어, 1984년 1월 British Telecom Technical Journal Vol. 2, No. 1, S. A. Mohamed 및 M. Pilgrim의 "29 Gigahertz-2 Point Radio Systems for Local Distribution"에 기재되어 있다. Langston의 저전력 단거리의 지점 대 다지점간 통신 시스템이 1994년 11월 28일에 출원된, 출원 번호 제08/345,183호에 기술되어 있다. 이 출원은 각 노드 위치 내에 스펙트럼 재사용을 제공하기 위해 각 노드 주변에 여러 번에 걸쳐서 동일 주파수 신호들을 복사하는 안테나 시스템이 각 노드에 배치되어 있는 시스템을 기술한다.이 시스템은 편파 신호들 중 하나를 수신하도록 적응된 가입자 수신기들을 포함할 수 있는데, 이 수신기는 응답을 역으로 할 수 있다. 신호들을 송신하는 노드 기지국 송신기들은 가입자로 부터 편파 신호들을 수신하기 위해 적응된 수신 안테나 시스템을 가질 수 있다. 이 출원은 참조용으로 인용된다.
이전 양방향 지점 대 다지점간 시스템은 셀룰라 전화 시스템, 무선 로칼 루프 시스템 및 위성 통신 시스템을 포함한다. 셀룰라 시스템과 로칼 루프 시스템은 섹터된 노드들 또는 허브(hub)들을 주로 사용하지만 주어진 노드 또는 허브에서의 동일 주파수를 재사용하지는 않는다. LMDS 분기 시스템은 섹터들 또는 섹터들 간의 교류 주파수 채널들 간에 대역 스플리팅(splitting)을 사용할 수 있다. 위성 시스템은 경로의 지향성 요구 사항 때문에 주파수의 섹터 및 재사용을 할 수 있다. 앞에서 인용된 Langston 출원에서의 각 섹터된 노드 또는 허브에서 주파수 재사용을 100％ 이용하는 시스템은 현재 없다.
IEEE 1981 International Conference on Communications, 페이지 66.1.1 내지 66.1.5 Vol.3 특히 주파수 재사용하에서 66.1.2 상에 "Radio Subscriber Loop System for High-Speed Digital Communications"라는 표제의 Shindo 참조 문헌에서, 이들은 4개의 주파수 섹터들 a, b, c, d과, 도 2b에 나타난 간섭 영역들, 편파 다이버시키 또는 섹터 다이버시티를 감소시키기 위하여 적응될 수 있는 상태를 인용한다. 노드들에서의 4개의 섹터들은 상이한 주파수이며 대체하는 편파는 아니다. 상기 언급된 출원자들의 출원에서와 같은 노드 주변에서의 대체하는 어떤 제안도 없다.
1983년 IEEE의 "A Multiple Access Digital Microwave Radio System for Local Subscribers"이라는 제목의 다른 참조문헌에서, 통신에 관한 IEEE 국제회의: Integrating Communication for World Progress(ICC '83), 페이지 B25(1)에서 B25(7)(p. 380-6, Vol.1), 두 개 또는 세 개의 부채널 주파수와 두 개의 편파가 있다. 노드의 반은 수직 편파이고 나머지 반은 수평 편파이다. 1983년 IEEE의 "RAPAC-A Point to Multipoint Digital Radio System for Local Distribution" 이라는 제목의 다른 Manichaikul의 참조문헌에서, IEEE International Conference on Communications: Integrating Communication for World Progress (ICC '83), 페이지 D4.2.1에서 4.2.4 (p.1013-16, Vol.2), 주파수 재사용은 마찬가지로 편파를 변화시키는 것을 포함한다. 노드 상에 세 개의 주파수 대역(A,B,C)이 있다. 인접한 노드들 내의 채널 주파수들의 편파가 변화된다. 이것은 페이지 D4.2.3에 있다.
Lanston 출원의 지점 대 다지점간 통신 시스템은 각 노드에 있는 많은 가입자들에게 서비스를 제공한다. 인접한 섹터에 위치한 가입자들 사이에 공유된 주파수로부터의 업스트림 신호는 특히 전송 전력 레벨이 균형이 맞지 않고 헤비 레인 셀(heavy rain cell)이 원하는 서브캐리어 경로에서 발생하는 경우, 간섭을 일으킨다.
본 발명의 한 실시예에 따라, 기지국의 수신 안테나 시스템은 노드의 섹터 내의 통신 가능 영역에 대하여 오프셋된 서브섹터 안테나를 포함하여서, 기지국 수신기가 원격 스테이션으로부터의 원격 스테이션 신호를 서브섹터 안테나로부터 최상의 응답으로 수신할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 섹터 주파수의 한 서브세트는 한 기지국 서브섹터 수신기 및 서브섹터 안테나에 할당되며, 섹터 주파수의 다른 서브세트는 다른 기지국 서브섹터 수신기 및 서브섹터 안테나에 할당된다.
본 발명의 이들 그리고 다른 특징들은, 첨부된 도면과 함께 다음에 나오는 상세한 설명을 통해서 당분야의 숙련공들에게 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 다분기점 시스템의 도면.
도 2는 도 1에 도시된 노드 방송 시스템의 도면.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 도 2에 있는 한 패널 안테나의 도면.
도 4는 섹터당 하나의 업스트림 복사기를 갖는 4섹터 노드의 도면.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 섹터당 두 개의 업스트림 안테나를 갖는 서브섹터 레이아웃의 도면.
도 6은 서브섹터 업스트림 채널에 대한 공간 다이버시티 수신기의 도면.
도 7은 전용 서브섹터 주파수를 갖는 업스트림 레이아웃의 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 분배 시스템 네트워크
11,12,13 : 노드
11a,12a,13a : 노드 방송 기지국 송신기 시스템
15 : 중앙국
16 : 케이블
17,18 : 안테나
31,32,33,34 : 패널 어레이 안테나
35 : 포스트
도 1에는, 분배 시스템 네트워크(10)가 도시되어 있다. 이 네트워크는 어떤 주어진 결합 영역을 커버하는 노드(11-13)와 같이 다수의 노드를 포함한다. 예를 들어, 이 영역은 몇 개의 도시블럭(city block)만을 커버할 수 있으나, 이 영역은 이와 같은 수백 개의 노드를 가지고 전체의 큰 도시를 포함할 수 있다. 중앙국(15)은 다른 노드(11-13)로의 분배를 위한 프로그래밍의 소스(source)나 중앙 메시지 센터(central message center)가 될 것이다. 각각의 노드는 노드 방송 기지국 송신기(nodal broadcast base station transmitter) 또는 송신기 및 수신기 시스템을 포함할 것이다. 이것은 노드(11-13)의 중앙에 있는 시스템(11a)(12a)(13a)에 의해 나타내어진다. 중앙국(15)으로부터 노드 방송 기지국 송신기 시스템들(11a)(12a)(13a)까지의 전송은 중앙국(15)과 노드 기지국 송신기 시스템 (11a)(12a)(13a) 사이의 케이블(16)로 표현된 광섬유 전화 교환 케이블(fiber optic telephone exchange cable)과 같이 도시 주변이나 도시 내부로 케이블에 의해 연결함으로써 이행될 수 있다. 이 결합은 시스템(11a)(12a)(13a)에서의 노드의 중심에서의 안테나(18)와 통신하는 중앙국(15)으로부터의 안테나(17)를 사용하는 것처럼 마이크로파 안테나를 사용함에 의해 행해질 수 있다. 이러한 분배는 당분야에서 공지된 다양한 다른 구성으로 수행될 수 있다.
도 2에는, 노드 방송 기지국 송신기 또는 시스템(12a)이 개략적으로 도시되어 있다. 중앙국으로부터의 마이크로파 분배의 경우, (18)에 의해 개략적으로 표현된 마이크로파 안테나가 있다. 노드 기지국 송신기 방송 시스템들(11a)(13a)은 도 2에 나타난 시스템(12a)과 같은데, 편파는 도면에서 도 1의 수평 편파와 수직 편파로서 나타난다. 다른 직교 편파가 양호하게 슬랜트(slant) 45도와 315도나 좌측 원형 편파와 우측 원형 편파가 사용될 수 있다. 시스템(12a)은 (12b)로 표현된 4분 섹터와 안테나 컴플렉스 시스템(four-quadrant sectorized antenna complex system)을 지지하기 위한 포스트(35)를 포함한다. 기지국 시스템(12a)은 (21)로 개략적으로 표현된 기지국 송신기 시스템(21a)과 기지국 수신기 시스템(21b)을 포함한다. 기지국 시스템(21a)으로부터 전송된 신호들은 기지국 송신기 시스템(21a)으로부터 리드(22)를 경유하여 4패널 어레이 안테나(31)(32)(33)(34)로 구성된 송신기/수신기(21)의 노드 기지국 송신기 도달범위 또는 방송 안테나 시스템(12b)으로 결합된다. 기지국 송신기 시스템(21a)은 각각 같은 주파수 대역을 전송하는 네 개의 기지국 송신기 서브시스템을 포함한다. 패널안테나(31-34)는 전송라인(22)을 수용하는 서포트(22a)를 경유하여 포스트(35)에 올려진다. 이러한 각각의 패널안테나(31-34)는 전송선들(22)을 경유하여 서브시스템 기지국 송신기들 중에 하나에 결합된다. 이러한 각각의 패널안테나(31-34)는 예를 들어 슬롯, 전송 안테나 엘리먼트(30), 나팔형 수신 안테나 엘리먼트(36a)(36b)의 쌍의 어레이를 포함한다(상세히 후술됨). 안테나 시스템(12b)에 대한 이러한 안테나 엘리먼트(30)의 편파는 시스템(12b)에 대한 패널(32)(34)가 수직으로 편파된 파(도 1에서 V로 표시된)를 전송하도록 하는 반면에 시스템(12b)에 대한 패널(31)(33)은 수평으로 편파된 파(도 1에서 H로 표시된)를 전송하도록 한다. (도 1 참조.) 상기 언급된 특허 출원에서 언급된 것처럼 시스템은 슬랜트 편파(slant polarization)에 대해 잘 동작하거나 또는 우측과 좌측 원형 편파를 사용해도 된다. 복사기는 모두 나팔형이나 또는 다른 형태의 공지된 복사기 엘리먼트가 될 수 있다.
예를 들어 이러한 패널 안테나(31-34)는 각각의 패널 안테나(31-34)가 대략 90도 빔 폭을 커버하고 이들 패널 안테나(31-34)로부터의 편파가 노드에 대한 직교 편파를 대체할 수 있도록 90도 빔 폭을 발생시킨다. 예를 들어서 이것은 패널(31)에 수평으로부터 패널(32)에 수직인 것, 패널(33)에 수평인 것, 패널(34)에 수직인 것까지이다. 포스트(35) 상의 노드의 중심에 대하여 45도 편파로부터 315도 편파, 45도 편파까지 그리고 다음 315도 편파까지의 슬랜트 편파의 경우에 대하여, 따라서, 이것은 노드 방송 기지국 송신기가 위치해 있는 노드의 중심에 대하여 360도 패턴을 제공한다. 엘리먼트(30)의 유전 편파기 아웃보드(dielectric polarizer outboard)가 소망된 편파를 공급하기 위해 사용된다.
노드(12) 양측면의 인접노드(11)(13)은 직교 편파를 나타낸다. 예를 들어, 노드(11)(13) 내의 패널 안테나(31)(33)은 수직 편파 또는 슬랜트 편파의 경우에 -45도(315도)편파된 신호를 발생시키고 노드(11)(13)의 패널 안테나(32)(34)는 수평 편파 또는 슬랜트 편파의 경우 +45도 편파된 신호를 발생시킨다. 그러므로 노드의 인접한 섹터에서, 즉 노드(11)가 노드(12)와 인접한 곳에서는, 편파가 직교하며, 노드(12)가 노드(13)와 만나는 곳에서는 편파가 직교한다. 안테나 시스템 (11b)(12b)(13b)를 전송하는 노드 방송 기지국은 노드의 영역에서 분산된 수신 스테이션(41)과 전송하고 통신한다. 패널 안테나(31-34)가 수신기 스테이션(41)까지의 다운스트림 신호를 방송하는 반면에 나팔형 안테나(36a)(36b)는 수신기 스테이션(41)으로부터 송수신기(21)의 수신기 시스템(21b)까지의 업스트림 신호를 수신한다. 수신을 위한 나팔형 안테나의 쌍은 예를 들어, 오프셋 주파수 대역 상에서 다운스트림 신호와 같은 편파를 수신하도록 적응된다. 다른 실시예에 따라, 수신을 위한 나팔형 안테나는 직교 편파에 있다.
수신 스테이션(41)은 노드(11-13)의 어느 곳에라도 배치될 수 있고, 섹터화된 안테나 시스템(20)으로부터의 노드 중에 하나의 중심에서 기지국 안테나 컴플렉스로부터 복사된 신호를 수신할 것이다. 수신 스테이션 안테나는 송신과 수신 양쪽에 대해 높은 방향성을 가지고 있다. 예를 들어, 빔 폭이 대략 2도 정도이다. 수신 스테이션(41) 안테나의 방향적 안테나 패턴은 기지국, 그것이 수신하고 있는 기지국 섹터 그리고 편파를 결정하게 될 것이다. 수신 스테이션(41)의 편파는 그것이 수신하고 있는 섹터를 결정하게 될 것이다. 예를 들어, 노드(12)에 있는 도 1의 수신 스테이션(41a) 안테나는 수평 편파 섹터에 있을 것이고, 시스템(12b)의 패널 안테나(33)로부터의 수평으로 편파된 신호를 수신하도록 적응될 것이다. 노드(12)에 있는 수신 스테이션(41b)은 패널 안테나(32)로부터의 양호하게 수직으로 편파된 신호를 수신하고, 시스템(12b)의 패널(31)(33)로부터 또는 시스템(13b)의 패널(32)로부터의 수평하게 편파된 신호는 수신하지 않도록 적응될 것이다. (32)(33)의 패턴의 겹쳐진 영역에 위치한 스테이션(41c)에 있는 수신 안테나의 경우, 패널 안테나(33)로부터의 수평하게 편파된 신호와 패널 안테나(32)로부터의 수직하게 편파된 신호를 둘다 수신하는 것이 가능하다. 그러나 스테이션(41)에 있는 안테나로부터의 잘못된 편파된 면으로부터 수신된 신호는 다른 면보다 파워에서 20-30dB 더 낮게 될 것이다. 예를 들어, 만약 스테이션(41c)의 안테나가 수직으로 편파되었다면 그것은 시스템(12b)의 안테나(32)로부터의 수직으로 편파된 신호의 것보다 20에서 30dB정도 더 낮은 시스템(12b)의 수평하게 편파된 패널 안테나로부터의 신호를 수신할 것이다. 수신 스테이션(41)은 방향성이 있는 안테나를 가질 것이고, 따라서 원하는 기지국 노드를 가리킴에 의해 격리(isolation)와 방향성을 얻게 될 것이다.
시스템은 모두 4개의 패널들(31-34)로부터의 신호가 네 개의 섹터에서 동일한 반송파 주파수로 전송하나 다른 정보를 포함할 수 있도록 설계되어 있다. 반송파 주파수는 예를 들어 QPSK 변조에 의해 따로 변조된다. 시스템은 주파수와 편파 다이버시티 뿐만 아니라 공간(다른 통신 가능 영역)에 도 의존한다.
본 명세서에 기술된 4분 섹터화 안테나를 사용한다. 그러나 시스템은 2, 4, 8등과 같은 짝수의 섹터중 어느 것이라도 가능하다. 도 1에서 논의된 4분 섹터화 안테나는 중심으로부터 ±45도(90도 빔 폭)에 걸쳐서 상대적으로 평평한 방위 패턴을 가지고 있어서, 쉽게 수행될 수 있고, 따라서, 예를 들어, 패널 안테나를 수용하는 빌딩이나 타워에서 더욱 쉽게 수행될 수 있다. 어떤 경우에는 8각형, 또는 8 섹터 안테나 시스템이 실용될 것이다.
중앙국(15)으로 및 중앙국으로부터의 전송은 상술된 바와 같이, 업/다운 컨버터(18a)를 경유하여 송수신기에 결합된 마이크로파 접시 안테나(18)에 의해 마이크로파 네트워크를 포함할 수 있다. 중앙국(15)으로부터의 수신신호는 밀리미터파로 업컨버트 되고 패널 안테나를 경유해서 송출된다. 그리고 패널 안테나의 수신신호는 마이크로파 주파수로 다운컨버트 되고 안테나(18) 또는 케이블(16)을 경유해서 중앙국(15)으로 역송출된다. (다른 주파수, 예를 들어 밀리미터 주파수도 역시 노드를 상호 연결시키기 위해 사용될 수 있다.)
본 발명에 따라 노드 안테나 빔의 상승각이 10도 정도가 되는 것이 매우 바람직한 일이다. 이것은 도 3에 도시된 것과 같은 안테나 엘리먼트들의 선형 어레이들에 의해 각 패널 안테나들 내에 실현된다.
(12b)에 대한 인쇄 회로 안테나 패널들(31)(33) 각각은 예를 들어, 16개의 송신기 반송파 채널들(27.86㎓ 내지 28.50㎓에 대하여 ch1-ch16 또는 28.50㎓ 내지 29.5㎓에 대하여 채널 1-16)에 대하여 16개의 선형 어레이들(48)을 갖는 도 3에 도시된 것과 같을 수 있다. 본 명세서에 정방형(30)으로 나타난 어레이의 각 엘리먼트는 수평/수직 다이폴 시스템에 대한 수평 또는 수직 다이폴일 수 있거나 또는 슬롯 수직 또는 수평 복사기들 또는 호른들일 수 있다. 각 패널 안테나(31-34)는 예를 들어 27.5 ㎓ 내지 28.5 ㎓ 또는 28.5 ㎓ 내지 29.5 ㎓의 주파수 대역을 포괄한다. 슬롯 복사기들을 갖는 양호한 실시예에 따라, 편파기층(88)(도 3에 외곽선으로 도시)이 16개의 선형 어레이들(48) 상에 배치된다. 편파기층(88)은 소망된 빔 폭 상에서 소망된 편파성을 얻는 형태를 갖는 유전층이다.
안테나 패널들(31-34)의 좌측 대부분에는 27.5 - 27.64 ㎓ 또는 29.38 - 29.5 ㎓의 주파수 대역 상에서 동작하는 2개의 수신 나팔형 안테나들(36a)(36b)이 장착된다. 이들은 원격 스테이션들(41)로부터의 업스트림 신호들에 대하여 사용된다. 수신 호른들(36a)(36b)는 또한 편파기층(91)을 가질 수 있다. 호른 수신 패턴은 소망된 패턴을 가지도록 테이퍼된다(형태를 갖는다). 지점 대 다지점간 시스템에서의 업스트림(또는 리턴) 링크는 모든 섹터들로부터의 많은 가입자 송신들이 동일한 노드 위치에서 수신될 것을 요구한다. 전력 제어 구조가 이행되어서, 모든 신호들이 기지국 노드 수신 안테나에서 거의 동일한 전력 레벨로 강한-신호 채널로부터 약한-신호 채널로의 인접한 채널 간섭을 최소화시키도록 착신된다. 업스트림 신호에 대한 공통적인 주파수 간섭자가 인접한 섹터들 어디에도 배치될 수 있다. 간섭자가 소망된 가입자 섹터의 섹터 경계 부근에 배치되는 경우, 최대의 간섭이 발생한다. 공통 주파수 가입자 채널들 사이의 분리는 기지국 노드 수신 안테나들의 교차 편파 거부, 기지국 노드 수신 안테나들의 측면-전면 이득비, 및 간섭 가입자 원격 스테이션 안테나의 교차-편파 거부의 함수이다. 공통 주파수 가입자 (원격 스테이션) 채널들 사이의 분리에 영향을 끼칠 수 있는 다른 파라미터들은 간섭 가입자 (원격 스테이션)의 위치, 인접한 기지국 노드 안테나들 간의 이득차, 가입자 (원격 스테이션) 전력 제어차들, 및 기지국 노드 수신 안테나와 간섭 가입자 (원격 스테이션) 안테나 사이의 직교 오배열 에러이다. 공통 주파수 간섭자로 인한 결과적인 크로스폴 간섭비(crosspol intereference ratio)가 오배열 에러, β가 적은 경우(<5)에 다음의 수학식 1에 의해 업스트림 링크에 대해서 기술된다.
수학식 1의 항들은 다음과 같이 정의된다:
항 ΔGxpol은 가입자 (원격 스테이션) 안테나를 간섭하는 방향으로 인접 섹터 기지국 노드 수신 안테나의 공동-편파 이득(co-polarization gain)에 대한 서브젝트 섹터 기지국 노드 수신 안테나의 교차-편파 이득의 비를 나타낸다. 항 ΔGpol은 서브젝트 섹터 기지국 노드 수신 안테나의 공동 편파 이득의 간섭하는 가입자 (원격 스테이션) 안테나의 방향의 인접 섹터 기지국 노드 수신 안테나에 대한 비를 나타낸다. 항 Icxi는 인접 섹터 내의 간섭 가입자 (원격 스테이션) 안테나의 교차-편파 분리를 나타낸다. 항 β는 간섭 안테나와 서브젝트 기지국 노드 안테나 사이의 (편파 좌표계에 있어서의) 오배열을 나타낸다. 끝으로, 항 Δεp는 각각의 기지국 노드 수신 안테나 단자들에서 유용한 신호 전력을 견지에서 측정된 서브젝트 링크 제어 루프와 간섭 링크 제어 루프의 전력 제어 오류 비율을 나타낸다.
도 4는 기지국 노드 섹터에 대하여 단일한 다운스트림 안테나를 도시한다. 도트들은 가입자 (원격) 스테이션들(41)을 나타낸다. 원하지 않는 가입자 "A"로부터의 원하는 가입자 "B"와의 간섭은 간섭 가입자 A가 2개의 섹터들이 교차하는 곳에 배치되는 경우에 더 크다. 기지국 노드 교차-편파 분리는 이러한 경계에서 크로스폴 간섭의 유일한 거부이다. 2개의 섹터 편파들에 대한 안테나 방위각 패턴들은 이러한 경계에서 완전하게 부합하지 않을 것이며, 또한 분리를 열화시킨다. 도면 내의 ΔGpol은 상기 수학식 1에서의 ΔGpol항이다.
이러한 간섭은 레인 셀이 소망된 신호 경로에 나타나서 간섭 신호의 상대적 진폭의 증가를 유발하는 경우 증가된다.
본 발명에 따라, 각 안테나(31-34)의 업스트림 서브시스템은 도 2 및 도 3의 2개의 분리 수신 나팔형 안테나들(36a)(36b)를 포함하는데, 그 각각은 예를 들어 약 45도 정도의 빔 폭을 가지며, 안테나(36a)(36b)는 오프셋되어서 복사(도달 범위)의 중심들이 섹터들의 우측 반 또는 좌측 반에 중심을 두게 되어 동일한 도달 범위가 2개의 개별적인 오프셋 안테나들(36a)(36b)에 의해 제공되고, 각각이 다운로드 안테나의 빔 폭의 거의 반 또는 섹터의 반을 포괄한다. 이것이 도 5에 통신 가능 영역 상의 굵은 선 및 가는 선들로 나타내어진다. 이들 안테나 각각은 이러한 적용에 있어서 서브섹터 안테나로서 간주된다. 빔 폭은 45도가 아닌, 예를 들어 60도 내지 90도일 수 있지만, 복사 중심들은 다운스트림 섹터를 동일하게 분할하도록 오프셋된다. 이것은 나팔형 복사기들을 섹터의 중심의 우측 또는 좌측으로 기울임으로써 실현될 수 있다.
도 6에는, 업스트림 채널들에 대한 공간적 다이버시티 수신기(21b)가 도시되어 있다. 모든 업스트림 주파수들은 호른 안테나들(36a)(36b) 양쪽에서 수신된다. 주파수들은 개별적으로 다운컨버트되며 분할기들(FIA)(FIB)로 제공된다. 채널 수신기의 복조기는 2개의 서브섹터 안테나들(36a)(36b)로부터 최상의 신호를 수신하도록 스위치될 수 있다. 이 스위치는 검출된 채널 사용자 또는 신호 강도에 의해 제어될 수 있는데, 그로 인해 양 서브섹터들로부터의 채널은 비교되며 더 높은 레벨의 신호를 갖는 서브섹터는 비교기로부터의 제어 신호에 의해 복조기 내로 스위치된다.
다른 실시예에 따라, 업스트림이 전용 서브섹터 주파수들을 갖는다. 가입자 주파수들의 지리적 순서 설정은 할당 시에 이행된다. 각 서브섹터 안테나(36a)(36b)는 주파수에 따라 복조기들에 접속된다. 도 5에 도시된 바와 같이, FIA 주파수 세트는 노드의 중앙에 보인 것과 같이 각 섹터의 좌측 반에 대한 것이며 주파수 FIB는 각 섹터의 우측 반에 있다. 따라서 업스트림 주파수들은 노드 부근에서 대체한다. 섹터 주파수 FIA의 한 서브-세트는 하나의 서브섹터 수신기 A에 할당되며 서브 섹터 FIB의 다른 서브세트는 하나의 서브섹터 수신기 B에 할당된다. 복조기들은 소망에 따라 A 또는 B 주파수들에 대하여 세트될 수 있다. 이것이 도 7에 나타나 있다.
본 발명의 한 실시예에 따라, 기지국의 수신 안테나 시스템은 노드의 섹터 내의 통신 가능 영역에 대하여 오프셋된 서브섹터 안테나를 포함하여서, 기지국 수신기가 원격 스테이션으로부터의 원격 스테이션 신호를 서브섹터 안테나로부터 최상의 응답으로 수신할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 섹터 주파수의 한 서브세트는 한 기지국 서브섹터 수신기 및 서브섹터 안테나에 할당되며, 섹터 주파수의 다른 서브세트는 다른 기지국 서브섹터 수신기 및 서브섹터 안테나에 할당된다.
본 발명의 이들 그리고 다른 특징들은, 첨부된 도면과 함께 다음에 나오는 상세한 설명을 통해서 당분야의 숙련공들에게 명확해질 것이다.
비록 본 발명 및 그 장점이 상세하게 설명되었으나, 첨부된 청구 범위들에 의해 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남 없이 다양한 변화들, 치환, 및 대체들이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (6)

  1. 지점 대 다지점간(point to multipoint) 시스템에 있어서:
    각 노드에 배치된 기지국 노드 송신기(base station nodal transmitter)와 기지국 송신 안테나 및 기지국 수신기와 기지국 수신 안테나 시스템을 포함하되, 상기 기지국 송신기 및 기지국 송신 안테나는 주어진 노드 상에서 신호들을 방송하고;
    상기 노드에 배치되어서 상기 노드 내에서 상기 기지국 송신기로부터 상기 신호들을 수신할 수 있으며 상기 기지국 노드 수신기로 복귀 신호들(return signals)을 송신할 수 있는 원격 송수신기 스테이션들(transceiver stations)
    을 포함하되,
    상기 기지국 노드 수신 안테나 시스템은 상기 원격 스테이션들로부터의 상기 복귀 신호들을 수신하기 위해 상기 노드 수신기에 결합되고;
    상기 기지국 노드 수신 안테나 시스템은 다수의 오프셋 안테나들(offset antennas)을 포함하여서 상기 안테나들의 통신 가능 구역(coverage area)의 중앙이 오프셋되게 하고;
    상기 오프셋 안테나들 중의 하나를 상기 기지국 노드 수신기에 결합시키기 위한 수단을 포함하는
    것을 특징으로 하는 지점 대 다지점간 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원격 송수신기 스테이션들은 방향성 송신 안테나(directional transmit antenna)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지점 대 다지점간 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 원격 스테이션에서의 상기 방향성 송신 안테나는 5도(degree) 이하의 빔 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 지점 대 다지점간 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 오프셋 안테나들은 개별적인 수신기들에 결합되며 상이한 수신 주파수들을 수신하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 지점 대 다지점간 시스템.
  5. 지점 대 다지점간 시스템에 있어서:
    각 노드에 배치되어서 상기 노드의 섹터에서 섹터로 상기 노드 주변에 송신된 신호들의 편파가 직교 편파를 변화시키도록 신호를 방송하는 다수의 기지국 송신기들 및 올터네이팅 직교 편파 섹터 안테나들(alternating orthogonal polarized sector antenna);
    상기 노드의 각 섹터 내에서 상기 신호들을 수신할 수 있고 상기 기지국에 배치된 기지국 수신기로 복귀 신호들을 역송신할 수 있는 원격 송수신기 스테이션들;
    상기 기지국 수신기에 결합되어서 상기 원격 스테이션들로부터의 상기 복귀 신호들을 수신하되, 각 섹터에서 상기 기지국 안테나들의 통신 가능 영역의 중앙이 오프셋되도록 각 섹터에 대하여 다수의 오프셋 안테나들을 포함하는 기지국 수신 안테나 시스템; 및
    상기 오프셋 안테나들 중의 하나를 상기 기지국 수신기에 선택적으로 결합시키는 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 지점 대 다지점간 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 오프셋 안테나들은 개별적인 수신기들에 결합되며 상이한 수신 주파수들을 수신하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 지점 대 다지점간 시스템.
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