[發明專利]基于波導管的無線分配系統和操作方法

無效

• 申請號: 200680043122.2
• 申請日: 2006-09-15
• 公開（公告）號: CN101496225A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 查爾斯·D·貝克爾
• 申請（專利權）人: 查爾斯·D·貝克爾
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q21/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 王 冉

相關專利申請的交叉引用

本專利申請要求2005年9月19日提交的名稱為“波導管無線分配系統”的美國臨時專利申請No.60/718,419的權益。

技術領域

本發明涉及無線(無線電)分配系統，尤其涉及用于在諸如辦公室、工廠、倉庫、學校、住所以及政府設施的建筑物中以及在諸如體育館、公園、高速公路和鐵路的開闊地點分配和收集無線信號的系統。

背景技術

本背景信息提供于可應用本發明一個或多個方面的公開主題的具體問題的情況中：在距離和結構障礙或其他目標可能減損無線信號的強度和質量的辦公室或其它建筑物的內部和外部高效地分配無線信號，以及在開闊區域高效地分配無線信號。

現在人們普遍使用便攜式通信單元和其他用戶裝置，諸如筆記本電腦、個人數字助手、傳呼機、手機、便攜式音頻和視頻接收器以及遙測儀表，這些裝置采用頻率處于1000MHz或更高范圍內的無線通信。對于這些類型的裝置的易于使用的無線通信服務的需求已經明顯增加，同時用戶還期待在建筑物內以及他們常去的其他室內和室外地點也可使用無所不在的、可靠的無線連接。便攜式和固定的基于無線的通信裝置的使用的快速增加需要在建筑物結構內部和外部的特定區域中進行更高效和精確的無線電信號覆蓋，從而充分地使用目前存在的政府管控的無線電頻譜分配。

編碼為數字和模擬無線信號的逐漸增加的更高速度數據、聲音和視頻信息的采用正在增加對于建筑物和其他設施中的天線系統的設計的需要，而在建筑物和其他設施中，障礙、距離或管控可能會限制無線電傳輸的范圍。在政府管控和行業標準將傳輸功率限制為較低水平的情況下，尤其是這樣。同時也需要限制便攜式個人無線裝置的傳輸功率從而減小對于便攜式電源諸如電池的消耗，并且也減小對附近系統的相同信道的干涉。

從兩個或多個方向同時到達接收天線并且可導致無線電頻譜上的編碼數據衰減和時間偏差的無線電信號的結構和目標感應多重反射被提供至接收器。需要具有最小衰減和到達時間偏差的高強度和高質量信號以可靠地、低成本地、高速地傳輸和接收無線電承載的信息。例如，基于當前IEEE802.11a/b/g標準的無線熱點無線電一般使用簡單的非定向天線或者適中方向性天線，以覆蓋建筑物中的區域。標準熱點無線電裝置可采用一個或可能高達三個的天線設置在建筑物結構中的壁上的單一特定位置。然后，可嘗試盡可能遠地輻射信號通過以及圍繞建筑物的障礙和內部構件到達用戶的無線裝置。采用基于接收器的軟件處理來自于多個共同定位的接收天線的信號可對信號質量作出一些改善，但是僅可在信號的反射性物理混和路徑中使所傳送的已經經受明顯時間延遲擴散偏差和幅度偏差的信號適中地恢復。

當采用集中天線時，由于由通過墻壁、隔板、地板、樓道和其他結構以及一般在建筑物中存在的物體的無線信號經受幅度衰減和反射延遲，所以越來越難以為用戶提供更高速度的無線數據、聲音和視頻服務。

持續的(以及增加的)挑戰為：以足夠和可預測的信號強度和質量覆蓋設施中的所有所需區域，以在政府管控的限制無線傳輸器的最大輸出功率的環境內提供可靠的通信。尤其地，數字無線系統中的逐漸提高數據率以及它們附帶的更高編碼水平正需要更高的信噪比以及更高的信號質量支持全速的、可靠的操作。

通過改善所述頻率范圍內的無線接收器敏感度來解決這些無線通信問題正逐漸經受挑戰，因為在當前系統設計中，接收器技術正接近其敏感度的理論極限。使用高速數字信號處理器可某種程度上改善數據恢復，但是需要以消耗更多地消耗電源為代價，這導致便攜式系統中電池壽命的降低，并且需要采用復雜的軟件和增加的成本。在發送器輸出電力和接收器敏感度受限的情況下，采用較高數據率以及當前系統設計的系統被限制于較短的操作范圍，因此需要更多的無線電發送接收器覆蓋給定的區域，這會導致系統成本增加以及必須共享通用信道頻率的附近區域中無線電的干涉的風險增加。

除了IEEE?802.11a/b/g通信，其他類型的以2.4GHz和更高頻率范圍操作的無線系統，諸如藍牙、ZigBee和RFID系統需要更高效的信號分配系統。這些技術的標準需要更簡單的編碼格式、更低的數據率、更低的傳輸功率以及更低的接收器敏感度，從而最小化部件、減小每個功能的成本并且減小電源的整體裝置消耗。這些因素結合起來會限制這些類型系統的通信范圍或使用的經濟性。雖然在一些情況下需要受限的范圍，但是大多數無線系統經受覆蓋范圍和/或能力的限制，無法以限定的信號強度和質量覆蓋所需的區域。