在闭合区域内通过收发信机的安排改进的该区域射频覆盖范围 【发明领域】
本发明一般涉及电磁信号的接收，并且尤其涉及在闭合区域中电磁信号的接收。
【发明背景】
在蜂窝通信系统中一般具有难于或者是不完全覆盖的区域，例如，金属框架的建筑和地下。在本领域中，已知一些用于改善这些区域中的覆盖的方法。
授予Charas等人的第5404570号美国专利描述了用于一个在能够接收信号的基站收发信机(base transceiver station)(BTS)和诸如隧道之类的与来自BTS的传输隔离地密闭环境之间的中继系统，其揭示通过引用合并在这里。该系统将从BTS来的高频射频(RF)信号下变频至中频(IF)信号，然后由密闭环境中的电缆和天线把它辐射至接收器。接收器再将该IF信号上变频至原始的RF信号。在上述专利揭示的系统中还包括一个在隧道中移动的车辆，这样，车辆上的乘客可以收到信号，否则他们将被切断与基站收发信机的联系。
授予Kallandar等人的第5603080号美国专利描述了用于多个BTS和与来自BTS的传输隔离的密闭环境之间的多个中继系统，其揭示通过引用合并在这里。每个系统将从各自的BTS接收的RF信号下变频至IF信号，然后由密闭环境中的电缆传输至其中各自的一个或多个的接收器。每个接收器再将该IF信号上变频至原始的RF信号。在上述专利揭示的系统中还包括一个在隧道的交迭区域之间移动的车辆，每个区域是由一个BTS通过它的中继系统覆盖的。这样车辆上的乘客将可以在整个隧道中从至少一个BTS接收信号，否则他们将被切断与一个或多个BTS的联系。
授予Georges等人的第5765099号美国专利描述了应用诸如双绞线缆等窄带介质在两个或多个区域之间传输RF信号的系统和方法，其揭示通过引用合并在这里。在第一区域中，射频信号和第一本地振荡器发生混频，产生下变频的IF信号。这个IF信号通过窄带介质传输至第二区域，并在那里利用第二本地振荡器上变频至原始的RF信号。每个本地振荡器都是由各自区域中的锁相环(PLL)锁定以产生相同频率的信号，这种锁定是通过比较本地振荡器频率和在一个区域中产生的单个低频稳定参考信号来在每个环路中实现的。参考信号在区域间通过窄带介质传输。
授予Dean等人的第5513176号美国专利描述了接收困难区域内的一种分布式天线阵列，其揭示通过引用合并在这里。通过在天线阵列中生成信号多样性，这种天线阵的性能得到了增强。天线阵中的每个天线所接收到的信号都有不同的时延，因此就产生了接收信号的多样性。分时延信号较佳地被下变频至中频，然后通过电缆传输到区域之外。
授予Light等人的第5930293号美国专利描述了一种无线中继器，包括空间上相互独立的第一和第二天线，其揭示通过引用合并在这里。两副天线都从发射器接收信号，第二天线所接收到的信号在原始信号的基础上具有延时。两个信号相加形成一个聚集信号，它从第三天线发送。该合聚信号的接收器能够重建由第一和第二天线所接收到的信号。
发明概述
本发明一些方面的目的是提供一种电磁无线信号收发信机的安排以改进闭合区域内该信号的接收。
在本发明的较佳实施例中，在多层建筑物中安放了多个无线从收发信机，在这些位置一般可切断外部电磁辐射。多个从收发信机被分为两个从收发信机子组，通常是一个主要组和一个分集组，这在本领域中是已知的。两个收发信机子组通过线缆从主收发信机传输数据以及把数据传送到那里。主收发信机与一个或多个通常和蜂窝通信网络相关的基站收发信机(BTS)进行通信。较佳地，至少一个BTS在建筑物之外。可选地，至少一个BTS在建筑物之内，在这种情况下，这些BTS较佳地与基站控制器进行通信。另外，这至少一个在建筑物内的BTS、主收发信机和多个从收发信机形成了一般闭合的通信网络。在建筑物内安放从收发信机以使在建筑物内的移动收发信机(例如蜂窝电话)通常能够把信号传输到每个子组中多个从收发信机中的至少一个以及从那里发送信号。这样，移动收发信机通过从收发信机和主收发信机与一个或多个BTS进行通信。
为了本发明较佳实施例的目的，为安放从收发信机选择了建筑物的近侧和远侧。“近”和“远”的选择是任意的，其中这个选择的目的是对于任何其他对收发信机位置的限制，近侧和远侧互相距离是与实际相同的。在每个偶数层上在建筑物的近侧安放来自第一子组的从收发信机，而在建筑物的远侧安放来自第二子组的从收发信机。在每个奇数层上在建筑物的远侧安放来自第一子组的从收发信机，而在建筑物的近侧安放来自第二子组的从收发信机。
这样在整个多层建筑物中以交替模式安放收发信机。在任何特定层上第一和第二子组的收发信机都是分离的，这是因为收发信机分别在建筑物的相对两端。这样每个子组的收发信机可以分别作为主要和分集收发信机工作。在建筑物的不同层之间，由于以上所述的交替模式由两层分离了每个子组内的收发信机，以使子组内收发信机的最小垂直距离是两层。这个大约是本领域中已知的建筑物内部覆盖系统(其中收发信机不是以交替模式的)所提供距离的两倍。通过增加子组中从收发信机的距离，由子组内从收发信机到达以及来自移动收发信机的同一传输引起的干扰作用显著减小了。
因此根据本发明的较佳实施例，提供了一种在多层建筑物中的移动收发信机和无线通信网络之间通信的方法，建筑物包括交替偶数和奇数层并具有近侧和远侧，该方法包括：
把多个从收发信机分为主要子组从收发信机和分集子组从收发信机，收发信机有效传输在无线通信网络上传送的一类信号；
在至少一个偶数层的近侧安放一个来自主要子组的从收发信机，并在这至少一个偶数层的远侧安放一个来自分集子组的从收发信机；
在至少一个奇数层的近侧安放另一个来自分集子组的从收发信机，并在这至少一个奇数层的远侧安放一个来自主要子组的从收发信机；以及
在无线通信网络和移动收发信机之间通过一个或多个安放在建筑物中的从收发信机传送信号。
较佳地，在无线通信网络和移动收发信机之间传送信号包括：
从分集子组通过分离和组合来自分集子组的信号的分集分路器/合路器传送信号；
从分集子组通过分离和组合来自主要子组的信号的主要分路器/合路器传送信号；以及
靠近建筑物的中心线安放分集和主要分路器/合路器。
较佳地，在无线通信网络和移动收发信机之间传送信号包括：在包括在网络中的基站收发信机和移动收发信机之间传送信号。
较佳地，在这至少一个偶数层的近侧安放包括：在包括在这至少一个偶数层中的第一通道的近端安放来自主要子组的第一收发信机，
在这至少一个偶数层的远侧安放包括：在第一通道的远端安放来自分集子组的第一收发信机，
在这至少一个奇数层的近侧安放包括：在包括在这至少一个奇数层中的第二通道的近端安放来自分集子组的第二收发信机，以及
在这至少一个奇数层的远侧安放包括：在第二通道的远端安放来自主要子组的第二收发信机。
较佳地，在这至少一个偶数层的近侧安放包括：实质上在所有偶数层近侧安放来自主要子组的从收发信机，
在这至少一个偶数层的远侧安放包括：实质上在所有偶数层远侧安放来自分集子组的从收发信机，
在这至少一个奇数层的近侧安放包括：实质上在所有奇数层近侧安放来自分集子组的从收发信机，以及
在这至少一个奇数层的远侧安放包括：实质上在所有偶数层近侧安放来自主要子组的从收发信机，
较佳地，无线通信网络包括蜂窝通信网络。
较佳地，分集子组从收发信机有效接收与由主要子组从收发信机接收的信号区别开来的信号。
较佳地，实质上建筑物被切断来源于建筑物外部用无线电发送的电磁辐射。
进一步较佳地，在无线通信网络和移动收发信机之间传送信号包括把信号下变频至中频(IF)信号并通过上变频IF信号恢复该信号。
较佳地，无线通信网络在建筑物外部。
另外，无线通信网络在建筑物内。
根据本发明的较佳实施例，进一步提供了一种在多层建筑物中的移动收发信机和无线通信网络之间通信的设备，建筑物包括交替偶数和奇数层并具有近侧和远侧，该设备包括：
多个从收发信机，有效地在无线通信网络和移动收发信机之间传输信号，该从收发信机包括：
一组主要从收发信机，把该组中的其中一个安放在建筑物的至少一个偶数层的近侧，把该组中的另一个安放在建筑物至少一个奇数层的远侧；以及
一组分集从收发信机，把该组中的其中一个安放在建筑物至少一个偶数层的远侧，把该组中的另一个安放在建筑物至少一个奇数层的近侧。
较佳地，该设备包括：
分集分路器/合路器，它分离或组合来自分集组的信号并靠近建筑物中心线安放；以及
主要分路器/合路器，它分离或组合来自主要组的信号并靠近建筑物中心线安放。
进一步较佳地，该设备包括主收发信机，它被耦合与主要和分集从收发信机组交换信号并与无线网络的基站收发信机进行通信，以使在基站收发信机和移动收发信机之间通过主收发信机传送信号。
较佳地，偶数层中这至少其中一个包括偶数通道，并且奇数层中这至少其中一个包括奇数通道，
其中把主要从收发信机组的其中一个安放在偶数通道的远端，而把主要从收发信机组的其中另外一个安放在奇数通道的近端，以及
其中把分集从收发信机组的其中一个安放在偶数通道的近端，而把分集从收发信机组的其中另外一个安放在奇数通道的远端。
较佳地，把主要从收发信机组的其中一个安放在每个偶数层的近侧，而把主要从收发信机组的其中另外一个安放在每个奇数层的远侧，以及
把分集从收发信机组的其中一个安放在每个偶数层的远侧，而把分集从收发信机组的其中另外一个安放在每个奇数层的近侧。
较佳地，无线通信网络包括蜂窝通信网络。
较佳地，分集从收发信机组有效接收与由主要从收发信机组接收的信号区别开来的信号。
进一步较佳地，实质上建筑物被切断来源于建筑物外部用无线电发送的电磁辐射。
较佳地，无线通信网络在建筑物外部。
另外，无线通信网络在建筑物内。
根据本发明的较佳实施例，进一步提供了一种在具有一层或多层的建筑物中的移动收发信机和无线通信网络之间通信的方法，该方法包括：
把多个从收发信机分为主要子组从收发信机和分集子组从收发信机，收发信机有效传输在无线通信网络上传送的一类信号；
在建筑物的至少一层安放至少一个第一子组的从收发信机和多个第二子组的从收发信机，以使在这至少一层上每个从收发信机的最近相邻的收发信机都属于另一个子组；以及
在无线通信网络和移动收发信机之间通过一个或多个安放在建筑物中的从收发信机传送信号。
较佳地，在这至少一层上安放包括在这至少一层上测量每个从收发信机的在一般水平的方向上的最近相邻收发信机。
另外，在这至少一层上安放包括在这至少一层上测量每个从收发信机的在一般非水平的方向上最近相邻收发信机。
根据本发明的较佳实施例，进一步提供了一种在一层或多层建筑物中的移动收发信机和无线通信网络之间通信的设备，该设备包括：
多个从收发信机，有效地在无线通信网络和移动收发信机之间传输信号，该从收发信机包括：
主要从收发信机子组；以及
分集从收发信机子组，在至少一层上安放第一子组中的至少一个和第二子组的多个，以使在这至少一层上每个从收发信机的最近相邻的收发信机都属于另一个子组。
较佳地，在一般水平的方向上测量每个从收发信机的最近相邻收发信机。
另外，在一般非水平的方向上测量每个从收发信机的最近相邻收发信机。
从以下本发明较佳实施例的结合附图的详细描述中，将会更完整地理解本发明，其中：
附图简述
图1是根据本发明的较佳实施例示出建筑物内收发信机安排的示意图；以及
图2是根据本发明的较佳实施例示出建筑物内交错的收发信机安排的示意图。
较佳实施例详述
现在参照图1，它是根据本发明的较佳实施例示出建筑物内收发信机安排10的示意图。实质上多层建筑物30被切断来源于建筑物外部用无线电发送的电磁辐射。建筑物30包括多个偶数层12和多个奇数层11。建筑物大致坐落于南北方向，并且具有北侧50和南侧51，在这里也分别被称作为近侧50和远侧51。为了举例起见假设建筑物是南北方向的，并且可以理解建筑物30的方向对于本发明是不重要的。
建筑物30内的移动收发信机36(比如工业标准移动电话)发射由基站收发信机(BTS)12(它作为无线通信网络的一部分工作)可接收的一类射频(RF)信号。较佳地，BTS 12在建筑物30外部。另外BTS 12在建筑物30内。较佳地，由移动收发信机36发射的RF信号(在这里也被称作为移动RF发送信号)时以工业标准码片速率工作的码分多址(CDMA)信号，虽然本发明的原理也可应用于其他编码和传输方案。
把第一子组收发信机26(在这里被称作为主要从收发信机)安放在层11和12内。在每个偶数层12上，在建筑物30的北侧50安放主要从收发信机子组26的其中一个。在每个奇数层11上，在建筑物30的南侧51安放主要从收发信机子组26的其中一个。最佳地通过一个或多个有源或无源分路器/合路器39以星形的配置方式连接主要从收发信机26。或者，以菊花链或混合星形-菊花链的配置连接从收发信机26。或者还可以，以混合有源-无源的配置连接收发信机26。
把第二子组从收发信机28(在这里被称作为分集从收发信机)安放在层11和12内。在每个偶数层12上，在建筑物30的南侧51安放分集从收发信机子组28的其中一个。在每个奇数层11上，在建筑物30的北侧50安放分集从收发信机子组28的其中一个。最佳地通过一个或多个主动或被动分路器/合路器43以星形的配置方式连接分集从收发信机28。另外，以菊花链或混合星形-菊花链的配置连接从收发信机28。或者还可以，以混合主动-被动的配置连接收发信机26。
如以上所述的安排10是交错安排的一个例子，其中在包含交错奇数和偶数层的多层建筑物内安放第一和第二子组的收发信机。在诸如这里的交错安排中，具有安放在每个奇数层相对两侧的主要和分集收发信机，并且具有安放在每个偶数层相对两侧的分集和主要收发信机。这样安放以使每个偶数层的主要收发信机大致垂直地在每个奇数层的分集收发信机之上，并且每个偶数层的分集收发信机大致垂直地在每个奇数层的主要收发信机之上。
在以上所述的交错安排10中，在每层上主要从收发信机26与分集从收发信机28是空间分离的，但实际在别的方面从收发信机在结构和操作中都是相似的。
在1999年10月29日提交的题为《In-Building Radio Frequency Coverage》的美国专利申请中给予了适用的从收发信机的操作和结构的详细描述，它转让给本申请的受让人并且其揭示通过引用合并在这里。空间距离是足够的以使当收发信机36进行传输时，在每层上由主要从收发信机26接收的RF信号与由分集从收发信机28接收的RF信号区别开来；例如所接受的信号可以在幅度、或在相位、或在到达时间、或在这些组合或者其他信号参数中有所不同。每个主要从收发信机26从移动收发信机36接收RF信号作为主要RF信号，并且每个分集从收发信机28从收发信机36接收RF信号作为分集RF信号。
主要从收发信机26把它们各自的RF信号下变频至主要IF信号并把主要IF信号通过分路器/合路器39传输到合路器27。相似地，分集从收发信机28把他们各自的RF信号下变频至分集IF信号并把分集IF信号通过分路器/合路器43和延迟24传输到合路器27。合路器27组合主要和分集IF信号并把组合的IF信号传输到主收发信机22，它把组合IF信号上变频至恢复的RF信号。然后由一条或多条线缆47或用无线电把恢复的RF信号和/或信号内的信息传输到BTS 12。相似地，把RF信号从BTS 12传输到主收发信机22，其中把它们下变频至IF信号并通过分路器35、延迟45、分路器/合路器43和分路器/合路器39传输到从收发信机26和28。从收发信机26和28把它们各自的IF信号上变频至RF信号，并在建筑物30内发送RF信号。与这个申请同时提交的题为《Radio FrequencyCoverage OF Enclosed Regions》的美国专利申请中给予了适用的主收发信机以及主要和分集从收发信机的操作的详细描述，它转让给本申请的受让人并且其揭示通过引用合并在这里。
在本发明的一些较佳实施例中，当BTS 12在建筑物30内时，主收发信机36、从收发信机26以及从收发信机28都作为建筑物内大致闭合的无线通信网络工作。
如本领域中已知的，如果特定子组的从收发信机(例如主要从收发信机26)一起太靠近，由于信号可能破坏性地组合，降低信号接收的干扰作用就会产生。对于从移动收发信机36到从收发信机26发送的信号破坏性的干扰作用就会产生并且反之亦然。与非交错安排不同的是，诸如安排10的交错安放安排用两种方法减少了破坏性干扰的作用。有效加倍同一类收发信机之间的垂直距离。除了加倍垂直距离，还由两层分离同一类的收发信机，以使在一层上直接发送到收发信机的信号需要通过两层到达相似放置的同一类收发信机。与通过非交错安排中的一层不同的是，通过两层的物理结构实质上减少了信号的幅度，由此减少了破坏性的干扰作用。
在本发明的一些较佳实施例中，靠近建筑物30的中心线52放置分路器/合路器39和分路器/合路器43，通过靠近中心线放置分路器/合路器并相应地相互靠近，从而分路器/合路器至建筑物30一侧的收发信机的线缆可共用同一线缆导管。
在本发明的一些较佳实施例中，建筑物30的每个偶数层12包括通道54，而每个奇数层11包括通道53。这多条通道在建筑物30的近侧50和远侧51之间延伸，并且大致互相平行和垂直。通过在每条偶数层通道54的近侧50放置一个主要从收发信机26并在每条偶数层通道54的远侧51放置一个分集从收发信机28，来以以上所述的交错方式安放收发信机。对于每个奇数层的通道53，反过来安装主要和分集收发信机。
图2是根据本发明的较佳实施例示出建筑物内交错的收发信机安排60的示意图。除了以下所述的区别以外，安排60的操作大致相似于安排10(图1)的操作，以使在两种安排60和10中由相同标号指示的元件在结构和操作上是大致相同的。在建筑物30的每层上安放多个主要从收发信机26和多个分集从收发信机28，以使实质上在每层上的所有位置从移动收发信机36的信号由收发信机26和28的至少一个是可接收的。安放从收发信机以使每个主要从收发信机26的最近相邻收发信机是多个分集从收发信机28的其中一个，并且每个分集从收发信机28的最近相邻收发信机是多个主要从收发信机26的其中一个，由此产生收发信机的交错安排。以上关于最近相邻收发信机的所述被理解为应用到在大致水平方向上测量的最近相邻收发信机，例如在建筑物30的一层之内。该所述也被理解为应用到在大致非水平方向上测量的最近相邻收发信机，例如在建筑物30的楼层之间。测量可被理解为在建筑物中物理地进行，或者通过非物理的方法，比如仿真或计算。
较佳地，在建筑物60的每层内一般以矩形方格安放收发信机26和28。另外，在建筑物60的每层内一般以非矩形方格安放收发信机26和28。进一步较佳地，在建筑物60的层间一般以一个或多个矩形方格安放收发信机26和28。另外，在建筑物60的层间一般以一个或多个非矩形方格安放收发信机26和28。
在本发明的一些较佳实施例中，建筑物30是单层建筑物，比如大会仪厅，它具有与建筑物内有效的安排60相似的交错安排。
可以理解的是，通过举例引证了以上所述的较佳实施例，并且本发明并不限于这里以上特定所示和所述的。本发明的范围而是不仅包括以上所述不同特点的组合和子组合，而且包括本领域技术人员通过阅读以上说明书可想到的而在现有技术中未揭示的它们的变化和修改。