[發(fā)明專利]使用射頻和自由空間光學數(shù)據(jù)通信的集成商用通信網(wǎng)絡

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280038136.0
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN103748812A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設計）人: C·普薩爾拉;S·西瓦普拉卡薩姆;J·希蘭;M·諾思科特;J·E·格雷夫斯;H·丹多;S·巴蘇;S·弗來舍
• 申請（專利權(quán)）人: 歐普蒂克斯技術(shù)公司
• 主分類號: H04B10/112
• 分類號: H04B10/112
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及射頻以及自由空間光學數(shù)據(jù)通信，具體地涉及E頻帶毫米波射頻數(shù)據(jù)通信。

背景技術(shù)

在2003年，F(xiàn)CC許可在70GHz和80GHz頻帶中使用還稱為E頻帶毫米波射頻（RF）頻譜的13GHz頻譜。使這一頻譜中的十個頻帶可商用于以吉比特數(shù)據(jù)傳送速率操作的廣泛、固定的無線應用。應用包括點到點本地無線網(wǎng)絡和寬帶因特網(wǎng)接入。通過E頻帶信號的數(shù)據(jù)通信可能用作一種對特別是在市內(nèi)區(qū)域由于鋪設光纖的成本而成本更高的光纖解決方案的廉價備選。E頻帶RF數(shù)據(jù)傳送是一種用于填補在網(wǎng)絡服務提供商與客戶之間的所謂“最后一英里”中的短距離無線連通性的空白的特別有成本效益的解決方案。E頻帶RF數(shù)據(jù)傳送還可以賦予與基于光纖的解決方案可用的低端速率重疊的數(shù)據(jù)速率。

由于它在射頻頻譜中的位置（71-76GHz和81-86GHz），E頻帶數(shù)據(jù)傳輸不是很易受由于霧、氣載微粒（諸如塵埃）和大氣湍流所致的干擾影響。然而，E頻帶數(shù)據(jù)傳輸易受由于降雨所致的下降性能的影響。降雨干擾在E頻帶中的無線電波傳輸，從而在暴風雨期間，數(shù)據(jù)傳輸將需要最佳為反復的數(shù)據(jù)重傳或者最差為中斷的服務。

在E頻帶中的無線電波具有窄筆桿式特性，并且作為結(jié)果，產(chǎn)生E頻帶信號的天線可以放置于緊鄰彼此而無相鄰信道干擾之憂。然而，由于E頻帶RF束的窄筆形特性，E頻帶發(fā)送器必須精確指向它的接收器以便保證數(shù)據(jù)傳輸。由于大風和其它天氣所致的扭轉(zhuǎn)和搖擺移動可能比在更低頻率出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸更容易破壞在E頻帶中的數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

為了提供一種用于自由空間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募裳b置，本發(fā)明的實施例在公共穩(wěn)定組件上將毫米波（mmW）射頻（RF）數(shù)據(jù)傳輸與自由空間光學（FSO）數(shù)據(jù)傳輸組合。可以使用該裝置作為更大商用通信網(wǎng)絡的一部分。該裝置即使在令人緊張的環(huán)境條件下仍然保證高水平的載波可用性。該裝置還保證至少mmW?RF控制鏈路在降雨和霧二者一起出現(xiàn)的不太可能的情況下保持操作。

該裝置的部件包括mmW收發(fā)器和FSO收發(fā)器。收發(fā)器裝配于穩(wěn)定的裝配平臺上，該裝配平臺連接到在遮蔽的罩以內(nèi)的萬向架組件。遮蔽的罩裝配于靜止平臺上，例如裝配于小區(qū)站點或者網(wǎng)絡存在點處并且定位于地面以上的高度處，以便與位于離開一段距離的相鄰小區(qū)平齊但是仍然在視線內(nèi)。在一個實施例中，遮蔽的罩還包括用于支撐穩(wěn)定的裝配平臺的靜止設備。靜止設備包括用于電功率調(diào)節(jié)和分配的電子設備以及用于萬向架組件和大多數(shù)信號處理電子設備的驅(qū)動控制器。在穩(wěn)定化的平臺上的電子設備被最小化，以減少它的功率消耗和重量。

萬向架組件保證mmW?RF天線和FSO收發(fā)器二者準確地指向包含互補裝置（complement?apparatus）的相鄰小區(qū)站點（cell?site）。由于mmW?RF載波波束和FSO載波波束二者的狹窄，所以高度穩(wěn)定對于活動平臺是必需的。萬向架組件可以校正原本對任一收發(fā)器的通信有破壞的環(huán)境影響（例如小區(qū)站點的振動和搖擺）。萬向架組件的粗閉環(huán)操作最初由mmW?RF收發(fā)器提供，此后細獲取由FSO收發(fā)器執(zhí)行。FSO收發(fā)器包括向用于收發(fā)器的指向和穩(wěn)定的萬向架組件發(fā)送方向校正的快速轉(zhuǎn)向鏡（fast?steering?mirror）組件。

在由于大雨和霧二者同時存在而失去RF載波鏈路和FSO載波鏈路二者的不太可能的情況下，該裝置能夠迅速重新獲取通信鏈路。該裝置在mmW?RF載波上使用低數(shù)據(jù)速率反向信道，該載波使用擴頻碼來擴展基帶載波信號，從而允許大得多的接收器靈敏度。這樣，mmW?RF鏈路即使在惡劣天氣下仍然能夠向萬向架組件提供為了提供粗控制校正而必需的至少最少量的連通性。這輔助FSO收發(fā)器重新獲取光學鏈路。

根據(jù)另一實施例，F(xiàn)SO鏈路可以被配置用于具有比RF鏈路顯著更高的數(shù)據(jù)速率。在這一情況下，該裝置還能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸區(qū)分優(yōu)先級。在一個實施例中，當更高吞吐量水平在FSO鏈路上可用時，更高優(yōu)先級數(shù)據(jù)由兩個收發(fā)器發(fā)送，并且更低優(yōu)先級數(shù)據(jù)僅由FSO收發(fā)器發(fā)送。在另一實施例中，如果RF鏈路和FSO鏈路具有相似的數(shù)據(jù)速率，則可以在兩個鏈路上發(fā)送高優(yōu)先級數(shù)據(jù)，并且可以在剩余的RF數(shù)據(jù)容量和FSO數(shù)據(jù)容量之間拆分低優(yōu)先級數(shù)據(jù)。

在傳輸路徑受降雨影響的情況下，最少地影響數(shù)據(jù)傳輸，因為FSO收發(fā)器未顯著地受降雨影響。反言之，如果傳輸路徑受霧或者其它微粒影響，則還最少地影響數(shù)據(jù)，因為mmW?RF收發(fā)器未顯著地受這些天氣條件影響。