CN1507703A - Catv网络上的多频带蜂窝业务 - Google Patents

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�ױ�
H·戈伦贝克
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Abstract

通过加入一个滤波器来在CATV网络中分开调整了的移动通信频率，可以将一个CATV网络改造为带有次级传输(CBP)。一个CATV终端能通过网络耦合装置(NCD)路由到蜂窝网络。

Description

CATV网络上的多频带蜂窝业务
交叉参考的相关申请
本申请要求2001年5月2日提交的美国临时申请60/287705的权利，该申请全部引证在此作为参考。
发明背景
发明领域
该说明书涉及一种通过使用有线电视网络，在多频带中提供蜂窝业务的新的系统和拓扑结构。该系统使用同样的CATV网络，能够调整建筑物内的覆盖范围和不同蜂窝网络的总的可用容量。这些蜂窝网络可能有多种无线界面(air interface)，有不同的频带，而且可能被不同的蜂窝服务提供商同时操作。在此处用到的术语“移动”，“蜂窝”，和“无线”通常是指无线系统和网络，比如UMTS，GSM900，GSM1800，PCS1900，TDMA800，CDMA800，CDMA2001X/3X或PDC。其它已知类型，以及今后可能开发出来的类型，并且应该认识到“移动”，“蜂窝”和“无线”是希望包含所有这些类型的系统的术语。
特别地，该说明书涉及对传统的移动无线网络的一种扩展，所述的扩展是利用有线电视或HFC(混合光纤同轴缆线)网络(和类似的，此后通称为CATV网络，)。更具体地说，在此描述了一种方法，该方法将CATV网络融合在移动无线网络中，以调整语音&数据服务和覆盖范围，同时增加了网络的容量；并且在一个移动无线网络中，为任何移动无线终端组合，提供在建筑物内的接入；在CATV网络上合并和承载移动无线信号，且互相之间以及和CATV业务之间不产生干扰。
相关工作
移动无线和蜂窝网络工作基本理论是公知的。蜂窝无线网络的特征是分布在不同地理位置的网络接入点，每个接入点定义了网络的若干小区(cells)。分布于不同地理位置的网络接入点通常被称为基站BS或基础收发台BTS，它包括发送和接收装置，用于向移动无线终端(MT)发送信号以及从移动无线终端接收信号。在这里，一个MT并不局限于一个普通的蜂窝电话，而是任何可以进行蜂窝通信的设备。每个小区(或扇区)仅使用授权给网络营运商的频率资源的一部分，只要小区一小区之间的干扰保持在一个恰当的水平，同样的容量资源(频率或编码)可以在不同的小区中使用多次。这种实践被称为网络复用系数(network reuse factor)。每个小区可以被进一步细分，因而定义了微小区(microcells)。每个这样的微小区提供了对一个预定义(通常很小)区域的蜂窝覆盖。微小区通常受它们总的可用容量的限制。
一个需要解决的问题是：当前的频率或编码复用技术(扇区化和小区区域再分)不能够解决“第三维(third dimension)”问题。蜂窝网络无法解决用户终端在高于常规高度位置时的问题，比如在很高的办公或居民建筑的上部楼层。全面地要求移动业务导致蜂窝网络运营商在城市里发展一种密集的(intensive)BTS网络。这样在地平面上，调整了频率利用率(增加了的网络容量)，然而使高层建筑上的问题更严重了，因为在这些建筑上，MT可以“看见”同一频率或编码的几个BTS。
蜂窝无线网络中的小区通常连接到更高层的实体上，这些实体可以被称为移动交换中心(MSC)，它们对和与之相连的BTS提供某种控制和交换功能。这些MSC彼此相连，并且连接到公用交换电话网(PSTN)上，或它们自己具备这样的PSTN接口。
一个传统的移动无线网络有一些重要的局限。当在高于1GHz的频率上工作时，必须在传统的的移动无线通信网络中建立无数的基站，以提供必要的地理覆盖，以及为高速数据应用提供足够的容量。这些基站需要大量土地而且很难看。
另外一个局限是，因为蜂窝塔很贵且有占地要求，在一个网络中仅包含有限数目的塔在经济上是合理的。因此，小区的尺寸可能相当大，因此必须给移动无线终端装备高功率的发射能力的装置，使无线终端能够发射足够强的信号给地理上分散的蜂窝塔来接收。
当蜂窝半径变大时，每个用户在大多数基于分组的协议中的平均的有效数据率相应降低，并且高速数据服务可能恶化。
传统地实现的蜂窝无线网络的再一个局限是，蜂窝天线通常置于建筑物外，虽然这对提供建筑内的蜂窝服务更有好处。对于建筑内的应用，蜂窝信号的穿透性需要更高功率的站点，或者额外的站点或中继器(repeater)以克服信号穿透建筑物所固有的衰减。随着频率增加，建筑内信号强度相应减少。因为基站天线位于建筑物外，移动无线终端难以发射足够强的，能够有效从室内传播到建筑外的信号。因而，在建筑内使用移动终端将导致数据率下降，并消耗大量的有限的电池电量。
传统地实现的蜂窝无线网络的还有另一个局限，每个BTS的固有的提供语音和数据服务的容量限制。容量的不足源于频率资源分配到各个BTS的方式。为提供合理的语音和数据质量，每个BTS只能使用蜂窝系统运营商所拥有的频率资源的一部分。其它BTS可复用该BTS的频率资源的同一部分，但必须考虑地理分布。在基于CDMA的技术中，这被称为编码复用系数，在基于TDMA的技术中，这被称为频率复用系数。
因为目前，CATV普遍存在，即使在乡间也如此，试图利用CATV带宽来克服上述蜂窝系统的局限引起了大家的关注。
图1示出了一套CATV系统，以高度简化的示意图形式。在该CATV系统中，CATV的首端(head end)连接于一个CATV缆线网络。该CATV缆线网络包括各种设备，比如放大器。当前的大多数CATV网络是双向的。也就是说，从CATV的首端到终端用户的通信(也就是下行通信(downstream communications))和从终端用户到CATV的首端的通信(也就是上行通信(upstream communications))都是可能的。
如图1所示的CATV网络是一个双向系统。CATV的放大器也是双向的。上行通信由一个相对窄的频带5到45MHZ承载。下行通信由一个相对宽的频带50到750MHZ或50到860MHZ承载，具体由特定的系统而定。
通信下行传输从CATV首端经过一个树型网络到达一个机顶盒(STB)。STB连接到电视机上。当然，也有可能电视机包含一个适当设备连接到缆线而不使用STB。同样地，也可能存在有线调制解调器或其它有关设备。为方便起见，用STB代表任何此类设备。
图2显示了一种传统的，在这样一个网络上承载双向蜂窝通信的方法。在此方法中，公众陆地移动通信网(PLMN)通过一个接口I/F连接到缆线系统。从PLMN来的下行链接通信(downlinkcommunications)通过CATV放大器承载，而CATV网络由远距离天线驱动器(RAD)承载。RAD承担下行通信信号并将它们广播至一个MT。
从移动终端来的上行通信经过RAD、带宽中上行部分、CATV放大器、I/F接口，之后到达PLMN。自然，在RAD处做频率转换是必要的，以便于上行链接通信(uplink communications)信号可被置于CATV网络的上行带宽中。
现有的在CATV网络中承载无线信号的方法，包括重新组织(re-arranging)或重新打包(re-packaging)原始无线电信号以适合现存的CATV标准频率(5-45MHz和50-750/860MHz)和信道。这通常通过有源元件来完成，元件向上或下转换无线频率到标准CATV的上行和下行频率以适合已知的标准CATV操作频率。然而，使用标准CATV信道减少了CATV营运商可用的带宽，该带宽用于根据普通的CATV标准提供图像，数据和声音，例如DOCSIS和DVB。
然而上述方法均有不利之处。特别地，如果希望重新组织和重新打包整个UMTS频带(1920-1980 MHZ，2110-2170MHZ)到标准CATV信道中，会发现UMTS上行带宽(60MHZ)对CATV的上行带宽(40MHZ)而言太大了，因此不可能承载。即使一个较小的带宽承载到CATV上行频带，也将严重减少稀缺的上行CATV资源。一些代表这样的不利的方法的专利文献总结如下：
美国专利US5802173和5809395(相关专利)号专利描述了一个无线电话系统，其中蜂窝信号承载于一个CATV网络。然而上行链接蜂窝通信频率被转换到“在5到30MHZ范围”。此转换是必要的，因为CATV网络通常分为两个频段：高频段处理下行传输(首端到集线器到用户)以及低频段处理上行传输(用户到集线器到首端)。换言之，任何超过45MHZ的上行信号或通信被CATV自己滤掉，这是网络的正常操作的一部分。在‘173方法’中，整个上行通信必须适合低频段(即，在“分配于CATV系统中用于上行通信的频谱的部分中”)。
美国专利5828946号专利描述了一种基于CATV的无线通信方案。在美国专利5828946中，为避免多个室外蜂窝接收导致对CATV网络的干扰，只有以足够功率水平被接收到的信号被转换和上行传输。
美国专利5822678指出CATV网络的频分特性是个问题。特别地，该专利教导有限的可用带宽“在5到40MHZ间频带”引出了“使用有线站传输电话信号的问题”。为解决此问题，该专利提出了“有线电视当前频率分配方法的重定义”。即，CATV网络中高低频段的划分从40MHZ移到几百个MHZ高。这个过于简单化的方法有很大的不利之处，因为它要求替换任一CATV网络中的大量设备。这样一个昂贵的方法还未被实际采用。
美国专利5638422和上面提到的文献类似，教导将上行链接蜂窝通信承载在“CATV系统返回路径(return path)，即，5MHZ到30MHZ，实现在返回方向的电话业务”。此外，下行链接蜂窝通信在“前向频段(the forward spectrum)，即，50MHz到550MHz”承载是不利的。这干扰CATV信号，且对CATV运营商是一个问题，CATV运营商必须将当前存在的规划(programming)移到频段的别的部分，以便为下行链接蜂窝信号空出频段。
美国专利6223021教导如何使用可编程远程天线驱动器来增加室外蜂窝的覆盖范围。例如，在早上的高峰期远程天线转到某个频率集(frequency set)，而在晚上的高峰期转到另外一个频率集。因此，室外通信可以灵活地增加。远程天线驱动器和它们的天线悬挂在室外CATV缆线上。该专利未描述如何解决上行链接蜂窝通信的有限上行带宽问题。
美国专利6192216描述了如何使用一个从远程天线位置，经由CATV网络传来的增益音调来确定，对每个远程天线处发射的信号的的适当的强度。
美国专利6122529描述了用室外远程天线和远程天线驱动器来增加一个已经存在的蜂窝覆盖区域的范围，但只对那些室外蜂窝天线不能够覆盖的区域有用。送到蜂窝天线塔的给定BTS信号经远程天线同时发送以克服“盲”区。
美国专利5953670也描述了如何使用远程天线驱动器，也采用了上面提到的在CATV低频段发送上行链接蜂窝通信的方法。
发明内容
因而，发明的一个目的是，克服现在移动无线网络的上述的局限，以及上述的相关的将标准移动无线网络和CATV网络集成在一起的尝试的不利之处。
根据系统的一个方面，为传统移动无线网络提供了一个扩展，其中CAVT网络可以传输多频带双向移动无线业务。根据系统的另一方面，提供了一种CATV网络，其能够处理传输业务于来自不同提供商多种移动无线系统的预定多频带配置，同时不降低CATV或蜂窝系统服务质量。
为了达到以上的和其它的目的，该CATV网络作为一个移动无线系统的接入元件工作，即，在RF传播发射部分。根据此处描述的系统，现存的CATV网络性能得到充分的保留，并且移动无线终端无需做调整。也即是说，依据无线通信协议发送的信号，在CATV规划的频率以上的未使用的频率中通过CATV网络，而在到达移动终端时，恰好是基站产生的原始标准频率。
移动无线网络和CATV网络的无线频率和信道结构并不相同。CATV网络被调整以允许移动无线网络的RF信号传播，频率被转换到一个高于CATV规划的频带，以在CATV系统传播。
这样一个频带根本不为CATV营运商所使用，但可以通过适当地升级CATV基础设施而用于承载混合的蜂窝系统信号。因而，目标是提供一个可以同时传输不止一个蜂窝系统(即多频带蜂窝服务)的系统。
传统的CATV网络是双路网络，并具有由缆线、放大器、信号分路器/合路器(splitters/combiners)以及滤波器组成树和枝干的拓扑结构。根据系统的一个方面，缆线和其它无源元件如信号分路器/合路器不作修改，而有源元件会被修改。因而，系统为一个CATV系统包含新元件，以允许覆盖一个多频带，多标准，双向通信系统。调整后的元件允许网络同时以完全独立的方式(没有可以导致不可接受的干扰的交叉耦合)去承载两种不同信号(CATV上行下行信号和蜂窝系统上行下行信号)。
注意到用于CATV网络的缆线(光纤和同轴缆线)对带宽的限制并不严格，这是很重要的。实际的CATV网络的带宽是由实际的中继放大器的信号加载限度和带宽所限制的。现在，CATV网络使用滤波器将缆线上的频谱分成两个频段——其中一个用于上行通信，一个用于下行通信。通过增加双工器和滤波器以提供进一步频带划分，它允许附加的放大器处理上行和下行的蜂窝网络业务。
根据本系统的另外一个方面，它提供一个元件，该元件作为对任意混合蜂窝信号的发送/接收天线和频率转换器，并且作为CATV网络的一个CATV输入/输出单元。该元件也可以提供在下行链接中的控制的衰减。大多数现存CATV的图像信号已经被限制在750MHz以下(有些CATV网络可高达860MHz)，所以被标准化的蜂窝信号被转换到这个限制点以上。因为这一事实，不同类型的信号(CATV和蜂窝系统)可以在同一个CATV缆线中共存。
因而，CATV网络按一个允许CATV传输保持在原有格式和指定频率的方式进行了调整。对CATV网络自身的调整可以只使用线性元件，如滤波器和放大器，来完成。这些调整是简单的，坚固的和花费得起的。
本发明在下面通过这样的方法来阐述，即通过多种具体的示例性实施例并结合附图来详细解释。然而，应当确认本发明比下面描述的例子范围更广，而例子只是为了在当前优选的实施例中阐述发明。附加的权利要求将描述本发明的实际范围。
附图简单说明
附图以非常示意性的形式描述了反映本发明原理的实施例。许多对熟悉本领域者很容易理解的条目和细节被省略，以免使本发明模糊。在图中：
图1示出一个传统的CATV网络。
图2示出现有的在CATV网络承载蜂窝信号的方法的例子。
图3示出依据本发明的一个实施例的升级蜂窝有线网络。
图4示出依据本发明的一个实施例的蜂窝旁路装置。
图5示出依据本发明的一个实施例的耦合装置和固定在缆线上的蜂窝天线。
图6示出依据本发明的一个实施例的双频带系统的蜂窝输入端模块。
图7示出一种双频带蜂窝系统的频率分配方案。
图8示出另外的一种双频带蜂窝系统的频率分配方案。
图9示出使用图7或图8中的频率的双频带蜂窝系统的频率转换器(向上/向下转换器，或UDC)。
图10示出依据本发明的一个实施例的三频带系统的蜂窝输入端模块(entrance module)。
图11示出一种三频带蜂窝系统的频率分配方案
图12示出一种三频蜂窝系统的频率转换器。
图13示出依据本发明的一个实施例的六频带系统的蜂窝输入端模块。
图14示出一种六频带蜂窝系统的频率分配方案。
图15示出一种六频带蜂窝系统的频率转换器。
优选实施例的详细说明
现在使用各种示例性的实施例来阐述本发明。虽然实施例被仔细描述，应该确认本发明不局限于这些实施例，而具有显著更大的范围。应该参考附加的权利要求来确定本发明的真实范围。
图3示出一个实现了本发明的混合了无线和CATV的系统的CATV部分。在图3中，无线的上行链接和下行链接频率并不转化到CATV的常用带宽中。相反，上行链接和下行链接的频率被转化到高于CATV规划带宽的部分。也就是说，无线通信都承载在，例如860MHz以上。
CATV放大器通常仅对上行通信的5MHz-45MHz频带导通，而滤掉其它上行的频率。CATV放大器通常仅对下行通信50MHz到750/860MHz频带导通，而滤掉其它传递下行的频率。这导致了在传统的CATV规划频带之上的频带承载蜂窝通信的问题。
为解决这个问题，蜂窝旁路器被安装在每个有源点或元件(比如CATV放大器，干线放大器(trunk amplifier)，线路延展器(lineextender)，分布模块(distribution module)，以及类似物)。CBP包括一个蜂窝放大器和旁路设备(BPD)。因而，CBP围绕CATV放大器传递上行链接和下行链接通信，从而使蜂窝通信不被CATV放大器滤掉。
在每个终端用户处，提供了网络耦合设备(NCD)和固定在缆线上的蜂窝天线(CMCA)。NCD与STB(如果未用STB，电视机或者其它组件)之间交换CATV业务，且与CMCA交换蜂窝业务。终端用户位置也可被看成CATV网络的室内终端点。
从首端来的业务通过一个蜂窝输入端模块(CEEM，如下所述)与从PLMM A和PLMM B来的业务混合。PLMM A和PLMM B是不同类型的系统，比如GSM800和UMTS。从这两个不同系统来的业务可以被看成多频带业务或多频带蜂窝通信。此处的“多频带”指从不止一个系统来的业务(虽然这些系统也可被想象为同一类型，比如来自一个营运商的UMTS和来自另一个营运商的UMTS)。
图4示出蜂窝旁路器(CBP)示图的更多细节。每个旁路设备BPD包括传输CATV业务(5到750/860MHz)到CATV放大器的滤波器，和传输蜂窝业务到蜂窝放大器的滤波器。蜂窝的上行链接和下行链接业务并不在常规的蜂窝频率，而是移位到另外一个低于常规传输频率，但高于CATV规划频率的频带里。如图4所示，频移后的上行链接和下行链接业务被放大，然后在另外一个旁路设备BPD重新加入缆线中。
CBP也可被视为蜂窝传输模块(CETM)，因为它通过CATV网络传输蜂窝信号。CETM被安装在CATV网络任意的有源元件上，绕过干线放大器，线路延展器和分布模块。因而，图4中的CETM是双向放大器中继器，它放大频移后的上行链接和下行链接蜂窝信号。它也放大LO(本地振荡器)的载波(如下所述)。在CATV网络每个安装CATV放大器的地方对频移后的蜂窝信号做双向的放大，因为现有的标准的CATV放大器不能处理频移后的上行链接和下行链接信号。CETM中继器应该有足够的线性，以防止蜂窝信号的失真。在各个方向，它的增益在75MHz频带内变化不大。CETM可以从CATV网络获得能量，这样可以只用很小的功率供应达到高效。
根据一个特定的实施例，即使没有有源元件如CATV放大器，也可以安装CETM。即，CETM可以用于仅有蜂窝信号需要被放大的环境。
图5示出网络耦合设备NCD和固定在缆线上的蜂窝天线CMCA。NCD简单地将CATV业务(例如860MHz及以下)传递到机顶盒STB，并将蜂窝业务(例如，高于860MHz)传递到CMCA。当CATV和蜂窝信号一起时，可以看成一个混合信号。
CMCA包括一个向上向下的转换器UDC以将蜂窝频率从频移后的频率转换到常规频率，该常规频率依据特定标准或者用于无线通信的标准。与之相似，UDC也获得蜂窝频率，并将其转化为频移后频率以在缆线中传输。UDC也可以被更简单地看作频率转换器。
特别地，CMCA承担下行链接通信，并将它们从接收自有线系统的频移后的形式转化为其常规的未移位的频率。并且，它承担上行链接通信并将其从常规未移位的频率转换到频移后的频率，用以沿有线系统传输到适当的PLMM。
向上和向下转换器UDC和天线耦合到一起，以在常规蜂窝频率上与移动终端通信。
UDC可能包括不止一个频率转换器模块，而可以有几个。
图6示出一个蜂窝输入端模块(CEEM)110。从一个蜂窝系统A来的BTS60和从另一个蜂窝系统B来的BTS都连接到CEEM上。此例中，系统A是一个GSM800系统，而系统B是一个UMTS系统。系统A和B可以来自同一或不同的提供商。
图7示出这两个系统如何同时被容纳到CATV系统的带宽中。
作为例子，图7示出了UMTS(代表系统B)和GSMl800(代表系统A)在频率转换前后的频率。即是说，GSM1800(系统A)频率被转换，因而上行链接业务占据了A指示的频移的上行链接信号(上行链接在图上方)的部分。此GSM1800系统(A)也被频率转换，因而下行链接业务占据了A指示的频移后的下行链接信号(下行链接在图上方)的部分。
与之相似，示范图显示了UMTS系统B的信号如何做频率转换到频移的上行链接信号和下行链接信号，该信号承载在CATV系统未用的频率上。图中标识“R”表明是一个保留的子频带，它可以内用于任何特殊用途。上行链接和下行链接频带的每个部分因而可以被看成子频带。
图8示出了一个可选的频率移位方法，显示了在本发明中具有很多可能的变化这一事实，并且在此描述的方法非常灵活。具体而言，在图8中，频移后的蜂窝下行链接信号被承载在范围，比如960到1035MHz之中；频移后的蜂窝上行链接信号被承载在范围，比如1080到1155MHz之中。
上行链接和下行链接频带位置可以变化以适应本地CATV运营商的喜好，在频移后蜂窝信号和CATV信号间提供足够的间隔，并在对频移后上行链接和下行链接信号之间提供足够的间隔。
上行链接和下行链接频带的宽度也可以变化，并且子频带的宽度也可以变化且不必要在宽度上相同。
回到图6，GSM1800系统A的BTS60连接到一个向上/向下频率转换器210，该频率转换器将下行链接GSM1800信号从其原始未频移的蜂窝格式按照预定频移方法和计划(如在图7和图8中所示的方法和计划)转换到预定的移位后的频率上。从系统A来的下行链接信号因而频移到下行链接频带中为系统A保留部分。
UMTS系统B的BTS60连接到频率转换器210上，该频率转换器将下行链接信号从原始的未频移的蜂窝格式转换成根据预定频率计划频移后的格式。从系统B来的下行链接信号因而频移到下行链接频带中为系统B保留的部分。
与之相似，频率转换器210转换频移后的蜂窝上行链接信号，从频移后的格式(即，在特殊系统中为上行链接频带保留的频率)到它们常规的格式(即，在GSM1800或UMTS频率中)。
应当确认的是，CEEM从大量的基站接收原始的蜂窝信号，并转换原始蜂窝信号为子频带中频移后的格式，该转换按照预定频率移位计划进行，CEEM也发送频移后的下行链接信号到CATV系统。与之相似，CEEM从CATV接收频移后的蜂窝信号，并转换频移后的蜂窝格式为原始格式，该转换按照预定频移计划进行，因而输出原始蜂窝信号到各自对应的基站。
基站参与到各个不同的蜂窝系统中(即代表系统A的GSM1800系统和代表系统B的UMTS系统)，因而可能每个子频带为不同服务商和/或不同系统承载业务。
通过在CEEM的各个UDC210中使用不同的本地振荡器，每个上行链接或下行链接子频带可以被独立转换。为简单计，各子频带间的防护频带(guard band)未示出。然而，如果在子频带间需要保护频带，可以通过设置本地振荡器的频率来产生。
子频带在移动无线系统的原始标准频率分配之外产生。将被转换的子频带带宽并不只限于此处的示例。移动无线系统运营商可能在此系统中用尽他所有的带宽来传送。
图9示出了用于按照图6，7，8系统的CMCA的频率转换器UDC。特别地，UDC在适用于如下情况：有线系统同时容纳GSM运营商和UMTS运营商。频移后的蜂窝信号通过一个合成器(combiner)(用于上行链接信号)和一个分路器(divider)(用于下行链接信号)通信，如图中上部所示。
下行链接信号按已知方式转换成中频(使用本地振荡器F1/F5)，然后为GSM和UMTS转化到常规频率(使用F3/F7)。这些信号被传送到天线单元ANT。
与之相似，上行链接信号被从天线单元ANT接收到，并按已知方式(使用F4/F8)转换到中频，然后转换(使用F2/F6)到频移的蜂窝频率并混合起来以便承载到CATV网络上。
因为此例中的CMCA处理两种不同系统，它可以被看成固定在缆线上的双频带模块(CMDBM)。并且，因为本例中CMCA处理3G类型的业务，它也可被看作固定在缆线上的第三代模块(CMTGM)。虽然在通篇说明都将使用更一般的术语CMCA，上述两种描述也都是适当的，因为从任意数目的系统和任一无线方式的信号的发送是重要目标。
如从上面所能够理解的，需要精确的本地振荡器(LO)。本地振荡器的频率可以在CEEM处引入系统，并沿路径传播到CMCA。这样的LO频率也可被用作导频音。CMCA可以用这个LO信号来转换蜂窝上行和下行链接信号成它们原始的标准频率，或从它们原始的标准频率转换成蜂窝上行和下行链接信号。沿网络传输本地振荡器频率到CMCA可以排除在CMCA中对精确的昂贵的频率源的要求。这可以降低用户的CMCA的复杂性和成本。当然，这样传输LO频率的方法是优选而非必须，精确的本地振荡器也可在CMCA中提供。
某些服务提供商也许希望对他们的某些客户只提供单一频带的服务。单频带模块可以和其它双频带或三频带(或更多)连接到同一个按多频带升级后的CATV网络模块共存。在家里或者办公室的其它地方，同一房屋中，在一个CATV输出口用单频带模块，而在一个不同的CATV输出口用双频带模块。
图9示出了一个用于CMCA的UDC装置，但对于那些熟悉本领域的人，使用一个基本相似的装置用作如图6所示的CEEM中的UDC是非常明显的，但上行链接和下行链接路径要在适当的方向。
图9示出用于处理两个系统的频率转换器UDC(因而有两个频率转换器模块)，而同样的方法可以被用于处理任意数目的系统。与之相似，中频转换在即使只支持一个系统时也可以进行。
现在提供了一个三系统的实例。
图10中，系统A和B同前面的例子，而现在附加的系统C被增加进来。系统C是GSM900系统。因而图10中的CEEM110有第三个频率转换器210并连接到系统C的BTS。来自GSM900的下行链接信号按照图11所示的频率计划被这个频率转换器转移。
在图11底部示出了这里考虑到的各种蜂窝通信系统的原始的未频移的上行链接和下行链接频带。在上部，图11示出蜂窝信号将被转换的上行链接和下行链接频带。在图的最顶部，显示了上行和下行频带更细致的图，包括子频带。
图11有点类似于图7，并非常类似于图8，除了一个子频带为系统C专用。频移后下行蜂窝信号的排列被承载于低于频移后上行蜂窝信号使用的频率，下行链接频带在960和1035MHZ之间，而上行链接频带在1080和1155MHZ间。
图12示出适用于本例中的CMCA，即，CMCA有一个有三个不同UDC模块的UDC，其中每个用于不同的蜂窝系统。具体讲，UDC模块A是GSM1800信号的转换器，UDC模块B是UMTS蜂窝信号的转换器，UDC模块C是GSM900蜂窝信号的转换器。每个模块转换原始的未频移的上行链接蜂窝信号到适当的子频带，或者相反。
现在将提供一个例子，其中六个不同的基站被连接到一个CEEM上。
图13中，显示了六个不同的蜂窝系统。系统A和B是GSM1800系统。系统C是GSM900系统，系统D到F是UMTS系统。六个系统中任一个均有一个BTS60连接到CEM110。每个都连接到各自的UDC210。每个BTS的各个UDC210按图14的计划执行频率转换，图14显示了如何保留不同的子频带给每个系统。图15示出在本例中适合的一个CMCA。CMCA有一个具备六个UDC模块的UDC。六个UDC的每个模块负责频率转换，频率转换在原始未频移格式和根据如图14示的频移后格式之间进行。应该认识到，六个系统可能由相同或不同的提供商提供，或者提供商的联合。
熟悉本领域者会懂得，这里描述的设备和方法组成了一种促进第二代和第三代蜂窝网络吞吐量的方法。室内蜂窝通过蜂窝CATV网络接入，因而室内移动单元发送功率可以很低。这个，和发生在建筑内的固有的衰减作用一起，使室内蜂窝有更好的数据服务变得可能。
不同的实施例及这里描述的系统的各个方面有助于克服当前蜂窝移动无线网络运营商所面临的原来描述的覆盖范围和容量的限制。通过减少这些覆盖范围限制，提供优良的无线覆盖范围的成本降低了，而服务水平提高了。CATV系统运营商将具有潜在的新的收入来源。新的服务节目在CATV和移动无线终端服务混合的地方是可能的。
虽然在上面的对本发明的描述中为了解释而使用了一些具体的实例，应该认识到，这些实例和包括的图并不是为了限制本发明的范围，该范围应该基于附加的权利要求来决定。熟悉本领域者可以发现或做出一些小的修改和变化，而不离开本发明精神和范围。

Claims (26)

1.一种通过CATV网络提供多频带双向无线RF蜂窝通信的方法，包括：
在CATV网络的一个有源点提供一个旁路装置；
在一个CATV网络接入点和一个CATV网络的室内终端点之间，传送频移的无线RF蜂窝信号和CATV信号，其中CATV信号通过有源点传送，并且频移的无线RF蜂窝信号通过旁路装置传送；
其中频移的无线RF蜂窝信号包含多频带业务。
2.如权利要求1所述的方法，在CATV网络的室内终端点进一步包括：
从CATV网络接收频移的下行链接无线RF蜂窝信号；
将频移的下行链接无线RF蜂窝信号转换至原始频率的下行链接无线RF蜂窝信号；
将原始频率的下行链接无线RF蜂窝信号输出到一个天线；
从天线接收原始频率的上行链接无线RF信号；
将原始频率的上行链接无线RF信号转换至频移的上行链接无线RF信号；
将频移的上行链接无线RF信号输出到CATV网络。
3.如权利要求2所述的方法，在CATV网络的室内终端点进一步包括，在所述的CATV网络和至少一个CATV装置之间通过同轴缆线通信CATV信号。
4.如权利要求3所述的方法，其中至少一个所述的CATV装置为一个或多个TV，一套机顶盒，和一个缆线调制解调器。
5.如权利要求2所述的方法，进一步包括在蜂窝网络的一个公用的无线界面上传送原始频率无线RF信号；
6.如权利要求5所述的方法，其中所述的频移的上行链接无线RF信号的频率在905MHz之上。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述的频移的下行链接无线RF信号的频率在905MHz之上。
8.如权利要求5所述的方法，其中原始频率的无线RF信号被频移到比CATV频率高的频带内。
9.如权利要求8所述的方法，其中的频带为945-1120MHz；
10.如权利要求8所述的方法，其中的频带为960-1155MHz；
11.如权利要求1-10任一项中所述的方法，在CATV网络的接入点进一步包括：
从CATV网络接收频移的上行链接无线RF蜂窝信号；
将频移的上行链接无线RF蜂窝信号转换到原始频率的上行链接无线RF蜂窝信号；
将原始频率的上行链接无线RF蜂窝信号输出到一个BTS；
从BTS接收原始频率的下行链接无线RF信号；
将原始频率的下行链接无线RF蜂窝信号转换到频移的下行链接无线RF信号；并且
将频移的下行链接无线RF信号输出到CATV网络。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述的旁路装置执行下列步骤：
接收CATV信号和移频的无线RF蜂窝信号，作为耦合信号；
在耦合的信号中的CATV信号和耦合的频移的无线RF蜂窝信号间差分化；
将耦合的信号中的CATV信号通过CATV网络中的有源元件；
只将耦合的信号中的频移的RF信号在CATV网络中的有源元件周围通过；
在通过步骤之后，混合该CATV信号和频移的无线RF信号以为进一步的CATV网络上的通信提供信号。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
在CATV网络的接入点，注入一个或多个导频连续波(CW)频率用于和室内终端点的通信；以及
并在室内终端点用所述的一个或多个导频连续波(CW)频率执行反向频率的转换，以转换频移的下行链接RF蜂窝信号并转换原始频率上行链接RF信号。
14.如权利要求13所述的方法，其中的旁路装置，只在从接入点向室内终端点方向放大一个或多个导频CW频率。
15.在一个有线电视(CATV)网络上同时通信多频带双向蜂窝业务的系统，包括：
在CATV网络的一个接入点的一蜂窝输入端模块(CEEM)，其接收原始下行链接信号，包括从多个基站收发器站(BTS)接收原始的下行链接信号，并且将原始的下行链接信号频移到高于CATV网络的电视信号的频率的频带，以提供频移的蜂窝信号，至少包括第一BTS的频移的第一下行链接信号，以及第二BTS的频移的第二下行链接信号，该CEEM有一个频率转换器以为每个BTS转换提供按照预定的频率计划的频率转换到所述的频带的预定的子频带；
在CATV网络的室内终端点的一个固定在缆线上的蜂窝天线(CMCA)，其适于接收原始的上行链接信号，包括原始第一上行链接信号和原始的第二上行链接信号，并将原始的上行链接信号频移到高于CATV网络的电视信号的频带，以提供频移的蜂窝信号，包括频移的第一上行链接信号和频移的第二上行链接信号；以及
一个蜂窝传输模块(CETM)，其在CATV网络的一个有源元件上，该频移的蜂窝信号通过CETM在CATV网络上在CEEM和CMCA之间传送。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述的多个BTS包括至少三个BTS。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述的多个BTS包括一个GSM1800系统的BTS，一个UMTS系统的BTS，以及一个GSM900系统的BTS。
18.如权利要求15所述的系统，其中高于CATV网络的电视信号的频带为945到1120MHz的频带。
19.如权利要求15所述的系统，其中高于CATV网络的电视信号的频带为960到1155MHz的频带。
20.如权利要求15所述的系统，其中CEEM执行下列步骤：
从CATV网络接收下行链接CATV信号；
频移原始的第一下行链接信号以提供频移的第一下行链接信号，和频移原始的第二下行链接信号以提供频移的第二下行链接信号；
耦合下行链接CATV信号、频移的第一下行链接信号，和第二下行链接信号以提供一个耦合的下行链接信号；
通过CATV网络传送耦合的下行链接信号；
从CATV网络接收一个耦合的上行链接信号；
解耦所述耦合的上行链接信号以提供上行链接CATV信号和频移的蜂窝信号；
相应于原始的第一上行链接信号的频率频移所述频移的第一上行链接信号以提供恢复的第一上行链接CATV信号，并相应于原始第二上行链接信号的频率频移所述频移的第二上行链接信号以提供恢复的第二上行链接CATV信号；
传送上行链接CATV信号到CATV网络；
传送恢复的第一上行链接信号和恢复的第二上行链接信号到蜂窝网络。
21.如权利要求20所述的系统，其中CMCA执行下列步骤：
接收上行链接CATV信号；
在一个双向天线上接收原始第一上行链接信号和原始第二上行链接信号；
频移原始第一上行链接信号以提供所述频移的第一上行链接信号，并频移原始第二上行链接信号以提供频移的第二上行链接信号；
耦合所述上行链接CATV信号、所述频移的第一上行链接信号，和所述频移的第二上行链接信号以提供一个耦合的上行链接信号；
通过CATV网络传送所述耦合的上行链接信号；
从CATV网络接收所述耦合的下行链接信号；
解耦所述耦合的下行链接信号以提供下行链接CATV信号、所述频移的第一下行链接信号以及所述频移的第二下行链接信号；
相应于所述原始第一下行链接信号的频率频移所述频移的第一下行链接信号以提供恢复的第一下行链接信号，并相应于所述原始第二下行链接信号频率频移所述频移的第二上行链接信号以提供恢复的第二下行链接信号；
传送所述下行链接CATV信号到一个电视信号接收机；
在所述双向天线上发射所述恢复的第一下行链接信号和恢复的第二下行链接信号；
22.如权利要求20所述的系统，进一步包括：
在CEEM注入一个或多个导频连续波(CW)频率到所述耦合的下行链接信号；以及
在CMCA使用所述的一个或多个导频连续波(CW)频率执行反向的频率转换，以执行所述频移的第一和第二下行链接信号的频移和原始的第一和第二上行链接信号的频移；
23.如权利要求21所述的系统，其中CETM执行下列步骤：
作为一个耦合信号，接收所述耦合的上行链接信号和所述耦合的下行链接信号中的一个；
在耦合信号的CATV信号和所述耦合信号的频移的第一和第二信号之间差分；
通过所述CATV网络的有源元件传递所述耦合信号的CATV信号；
在所述CATV网络的有源元件的周围传递所述耦合信号的频移的第一和第二信号；
在传递步骤之后，将所述耦合信号的CATV信号和所述耦合信号的频移的第一和第二信号重组，以提供一个在所述CATV网络上传输的信号。
24.如权利要求23所述的系统，进一步包括：
在CEEM注入一个或多个导频连续波(CW)频率到所述耦合的下行链接信号；以及
在CMCA使用所述的一个或多个导频连续波(CW)频率执行反向的频率转换，以执行所述频移的第一和第二下行链接信号的频移和原始的第一和第二上行链接信号的频移；
25.一种用于支持在CATV网络的室内终端点上的多频带双向蜂窝通信的装置，其包括：
第一频率转换器，其用于
将从天线接收的第一蜂窝系统的原始频率上行链接无线RF信号，转换为相应的第一频移的上行链接无线RF信号，并
将从CATV网络接收的频移的第一下行链接无线RF信号，转换为第一蜂窝系统的原始频率下行链接无线RF信号；以及
第二频率转换器，其用于
将从天线接收的第二蜂窝系统的原始频率上行链接无线RF信号，转换为相应的第二频移的上行链接无线RF信号，并
将从CATV网络接收的频移的第二下行链接无线RF信号，转换为第二蜂窝系统的原始频率下行链接无线RF信号；
其中所述频移的无线RF信号分别有按照一个预定的频率计划的子频带频率。
26.如权利要求25所述的装置，进一步包括一第三频率，用于：
将从天线接收的第三蜂窝系统的原始频率上行链接无线RF信号，转换为相应的第三频移的上行链接无线RF信号，并
将从CATV网络接收的第三频移的下行链接无线RF信号，转换为第三蜂窝系统的原始频率下行链接的无线RF信号。
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