移动无线电网络是传统的。蜂窝式无线电网络是这种网络的一个 例子。蜂窝式无线电网络的特征在于地理上的分布式网络接入点 (access point)，每个接入点构成了网络的一个蜂窝单元。这种地理上 的分布式网络接入点通常称之为基站(BS)或基站收发器(base transceiver station，BTS)，且其包括收发设备，该收发设备将信号传送 到移动无线电终端(MT)并接收来自无线电终端(MT)的信号。这 种蜂窝单元可以进一步的细分，由此定义微蜂窝单元。
通常以一个更高层次的实体将蜂窝式移动网络中的各蜂窝单元链 接在一起，这个实体称之为移动通信交换中心(MSC)，它为所有与 之链接的基站提供了一定的控制和交换功能。通过一个更高层次的实 体将MSC链接在一起，该实体提供了与公共电话交换网络(PSTN) 的接口，也可能它本身就有这样的PSTN接口。
传统的蜂窝式无线电网络的实现有几个重要的局限。尤其是，在 传统的蜂窝式无线电网络内必须建造大量的蜂窝塔以提供地理上的覆 盖并解决网络容量问题。这些蜂窝塔需要很大数目的不动产，并且它 们看起来很不美观。
由于这些蜂窝塔十分昂贵，因此另一个局限就是需要大量的不动 产，在一个网络中只包含有限数目的蜂窝塔是经济可行的。因此，蜂 窝单元的大小很大，所以必须使移动终端具有比较高的辐射能力，使 得可发送足够强度的无线电信号以可被地理上的分散式蜂窝塔接收 到。
传统的实现蜂窝式无线电网络的另一个局限在于蜂窝式天线通常 位于建筑物内，即使它非常有利于提供建筑物内的蜂窝式通信服务。 对于建筑物内的应用来说，蜂窝式信号的穿透力需要由高功率站点或 附件站点或中继器来克服穿透建筑物所固有的固有衰减。因为蜂窝塔 位于建筑物之外，因此对于移动无线电终端来说很难传送足够强的信 号以将来自建筑物内的信号有效的传播到建筑物之外。因此，使用建 筑物内的移动无线电终端通常是复杂且昂贵的。
传统的实现蜂窝无线电网络的另一个局限在于提供语音和数据通 信服务的容量受到固有的限制。容量不足是由于频谱资源被分配给每 个基站收发器。为了提供适当的语音质量，每个基站收发器只使用被 蜂窝操作员所拥有的总频谱的一部分。其它的基站收发器可以复用与 给定基站收发器相同的频谱部分，但是必须符合配置上的分散模型。 这种模型称为AMPS和TDMA技术的频率复用模型或CDMA技术的 复用代码模型。
减少上面所指出的蜂窝式无线电网络的缺点的一个方法就是将蜂 窝式无线电网络与CATV网络结合起来。CATV网络是相当普遍存在 的，即使在农村地区。通过利用CATV网络将蜂窝式信号直接传送到 用户房屋，即能够减少复用因素(无论是频率或是代码)并因此可增 加蜂窝式网络有用容量的数量级。由于利用CATV作为建筑物内的访 问路径以替代从户外的塔传送过来的访问路径，因此极大地改善了传 播条件。
在这点上已经采用了各种方法。
在US专利第5805983号中(颁发给Naidu)，描述了用于均衡传 输路径上的时间延迟的一种系统和方法，其中该传输路径与分布式天 线网络中的远程天线相连。Naidu方法需要利用远程天线驱动器(RAD) 节点，以将CATV频率信号转换成已分配的无线电频率信号。
在US专利第5839052号中(名称为“将无线电通信系统和有线电 视系统结合起来的方法和设备(Method and Apparatus for Integration of a Wireless Communication System with a Cable Television System)”， 在1998年11月17日颁发给Dean等人)，提出了与电缆线路相连的 一组无线电天线设备。这些设备用于频率转换和信号的功率控制，该 信号是从电缆线路接收来的并下行传输到移动无线电终端。同样也为 从移动无线电终端接收来的信号执行频率转换。
在US专利第5828946号中(名称为“CATV基无线通信方案 (CATV-Based Wireless Communications Scheme)”，在1998年10月27 日颁发给Feisullin等人)，提出将RF移动电话通信信号转换到CATV 频率。为减少组合上行电缆信号中的噪声，只有接收特定功率等级上 的RF信号的转换器对这些RF信号进行转换，并通过CATV网络而将 其传送。
在US专利第5822678号中(名称为“用于传输无线电频率信号的 CATV网络(CATV Network for Transport of Radio Frequency Signals)”， 在1998年10月13日颁发给Evanyk)，对现有的有限电视的频率分配 完全重新加以规定。根据Evanyk，还调整了无线RF信号频率。其不 足之处在于它需要用下述电话来替换当前的蜂窝式电话，即该电话使 用不同的频谱，或者最最起码是对每个接收到的无线RF信号作出修 改。这一方案还将数字电视带宽减少了230MHz。
在US专利第5638422号中(名称为“分布式天线个人通信网络系 统(Distributed Antenna Personal Communication Network System)”， 在1997年6月10日颁发给Roman)，提出设置天线节点。从而使蜂 窝电话与CATV网络相接口。每一个节点包括用于一频带上的入局话 务的收发器以及用于分离频带上的出局话务的收发器。因此，每一个 天线节点包括至少两个收发器。在该专利中的PCN节点(基站)上， 利用传统的标准CATV频率(5～30MHz以及50～550MHz)使每一个 CATV线路接口传送话务。
在US专利第5381459号中(名称为“用于在有线电视网络上分配 无线电话信号的系统(System for Distributing Radiotelephone Signals over a Cable Television Network)”，在1995年1月10日颁发给 Lappington)，提出了用于在基站收发器和远程天线站点间分配远程话 务的系统。基站收发器和远程天线站点通过CATV网络相连。基站收 发器接收来自PSTN并行信道的外出语音信号以使无线电话在远程天 线站点的蜂窝区域内工作。根据该方案，基站收发器使每个外出电话 信号数字化并作时间压缩，且将其插入到传输帧中，该传输帧被调制 到子载波上并提供给CATV网络。在这一方案中，基站位于电缆线路 的头端器和PBX之间。因此必须利用标准CATV频率来承载上行和下 行的话务。
在US专利第5953670号中(名称为“通过CATV网络提供蜂窝 式通信的方案(Arrangement for Providing Cellular Communication Via a CATV Network)”，在1999年9月14日颁发给Newson)，描述了 一系统，在该系统中，设置于CATV网络头端器中的任一头端器信号 处理器提供介于蜂窝式通信无线电频率和CATV网络传输频率之间的 第一频率转换。位于CATV网络远程端的远程天线驱动器(RAD)提 供介于蜂窝式通信无线电频率和CATV网络传输频率之间的第二频率 转换。
然而，所有这些在CATV网络上载送无线信号的现有方案均包括 对原始无线电信号进行重新排列和重新打包，以使其符合CATV标准 频率和信道。这通常是由有源元件完成的，该有源元件对无线频率进 行上行和下行转换以与公知的标准CATV工作频率相匹配。这样的元 件也有缺点，因为它们必须位于每一个需要进行CATV到无线或无线 到CATV转换的点上。
发明概要
本发明的一个目的就是克服上面所确定的目前移动网络的局限性 以及上面所确定的有关企图将移动无线电网络与CATV结合在一起的 缺点。
根据本发明的一个方面，提出了对移动无线电网络进行扩展，从 而使CATV网络能够对移动无线电终端话务进行通信。根据本发明的 另一个方面，提出了一CATV网络，即使在没有连接传统移动无线电 网络的模拟部分的情况下，该CATV网络也可对移动无线电终端的话 务进行通信。
为了实现本发明的上述目的和其它目的，CATV网络可作为蜂窝 式网络的模拟部分内(即在其RF传播-发射部分内)的访问元件而工 作。根据这里所描述的系统，现存CATV网络的容量基本上被保全了， 但是不需对移动无线电终端信号进行修改。也就是说，信号根据移动 无线电终端通信协议而发送穿越CATV网络，无需进行修改。
蜂窝式无线电频率和信道与CATV网络不同。根据本发明，可对 CATV网络作出修改，使得在无需修改RF信号的情况下可对移动无线 电网络的RF信号进行通信。
传统的CATV网络是双向网络，其具有一树形拓扑结构并包括电 缆、放大器、信号分解器/组合器和滤波器。根据本发明的一方面，没 有对电缆和信号分解器/组合器作出修改，但是对其它元件作出了修改。 因此，本发明包括CATV系统的新构件，该CATV系统可进行多频带 通信。所修改的构件允许所有类型的信号(CATV的上行和下行信号 以及蜂窝式语言+数据的上行和下行信号)均可同时按照全部非耦合 的方式(任何一种耦合都会是不可接受的交叉干扰的信号源)，通过 网络来载送。
根据本发明的另一个方面，提出了电缆架置蜂窝式天线(Cable Mounted Cellular Antenna，CMCA，参见图4)。该CMCA是用作蜂窝 式信号的传送接收天线并用作电缆网络的电缆输入输出单元的一构 件。根据本发明的一方面，无线RF信号按原态被直接送入到CATV 网络，而不进行任何频率转换或任何其它协议或格式的改变。大多数 现有CATV视频信号已被限制到低于750MHz以下的频率(数字CATV 则高达860MHz)，同时蜂窝式系统和PCS系统在此限制之上工作。 因此利用适当的修改可同时产生不同类型的信号。
因为无线信号在CATV网络中传播而同时保持其原始格式，因此 改进的CATV系统构件全部都是象滤波器和放大器这样的线性构件。 这可导致更简单、耐用且经济的解决方案。
附图简要说明
图1给出了根据本发明一实施例的经改进的蜂窝式电缆网络 (Cellular Cable Network，CCN)。
图2给出了根据本发明一实施例的电缆架置蜂窝式天线(CMCA) 的原理图。
图3给出了根据本发明一实施例的蜂窝式传输模块(Cellular Transport Module，CETM)的简化示意图。
图4以简化示意的形式给出了根据本发明一实施例的蜂窝式入口 模块(Cellular Entrance Module，CEEM)。
优选实施例的详细说明
以下通过举例的方式，利用一个或多个目前的优选实施例来对本 发明进行说明。然而，应该知道的是这里所述的该示例性实施例和其 它的示例性实施例仅仅为了清楚地说明本发明，这些实施例本身则并 不表明本发明的整个范围。对本发明的整个范围应根据所附权利要求 书来作出解释。
图1给出了一蜂窝式入口模块(CEEM)、一蜂窝式传输模块 (CETM)、以及一电缆架置蜂窝式天线(CMCA)。其中该蜂窝式入 口模块是蜂窝式网络和电缆网络之间的接口。通过电缆网络对来自基 站的输入到蜂窝式入口模块的信号进行分配。蜂窝式传输模块通过电 缆网络来传输蜂窝式信号。该蜂窝式传输模块安装在电缆网络的任一 个有源点，其旁路中继放大器、线路延伸器以及分配模块。电缆架置 蜂窝式天线是介于改进的蜂窝式电缆网络和位于用户房屋的蜂窝式头 端器(最终用户)单元之间的接口。
更具体的说，来自CATV头端器141的CATV信号通过光链路被 载送到光节点(optical node)142，并通过同轴电缆被载送到分配放大 器143。来自/送至BTS101的(包括上行链路和上行链路)被载送到 CEEM110，CEEM110起到将蜂窝式信号送至改进的蜂窝式电缆网络的 接口作用。CEEM110可将蜂窝式信号和电缆信号组合而使其通过网络 载送。来自CEEM110的组合信号被连接回到分配放大器143，并且这 种蜂窝式信号和电缆信号的组合信号通过网络而载送转发到用户房 屋。信号从分配放大器143传输到CMCA130，通过线路延伸器144和 中继放大器145而从CETM120到达CMCA130。
图2给出了电缆架置蜂窝式天线(CMCA)更详细的视图。蜂窝 式信号和电缆信号的组合信号进入CATV的输出端。在网络耦合双工 器(Network Coupling Duplexer，NCD)上，蜂窝式信号和电缆信号被 区分开。与网络耦合双工器相连的蜂窝式天线传送将被用户蜂窝单元 所接收的蜂窝式信号。TV信号则通过TV装置输出端而被接到TV装 置中。
更详细地说，蜂窝式信号和电缆信号的组合信号(其接至CATV 输出端131)是通过NCD132来载送的。NCD132是高通/低通滤波器， 其将蜂窝式信号和CATV信号区分开。通过TV装置输出端133，CATV 信号被载送到TV。蜂窝式信号被载送到蜂窝式天线134，且传送到用 户蜂窝式单元(图中未示)。NCD132的高通滤波器载送所有的蜂窝式 频率，从824MHz(或者GSM中的890MHz)到2GHz，其中截止频 率是750MHz(或者在某些CATV网络中的860MHz)。NCD132的低 通滤波器载送所有的CATV频率，从1(5)到750MHz(或860MHz)。
图3说明了蜂窝式传输模块(CETM)。蜂窝式信号和电缆信号的 组合信号进入到该蜂窝式传输模块。通过高通/低通滤波器(HP/LP)， 将信号分配到两个不同的信道；一信道载送CATV信号，而另一信道 载送蜂窝式信号。在通路末端，信号再次通过HP/LP而被组合，以便 通过网络载送。
也就是说，在点126，蜂窝式信号和电缆信号的组合信号进入 HP/LP双工器121。每个双工器在CATV信号和蜂窝式信号之间加以 区分。通过LP滤波器将5～750MHz(860MHz)的CATV信号载送到 线路延伸器(Line extender)144或中继放大器145(参见图1)。来自 线路延伸器144的输出信号被载送到另外的LP滤波器，以便与蜂窝式 信号再次组合。来自/送至HP输出端的蜂窝式信号被载送到蜂窝式滤 波器122，该蜂窝式滤波器使得将为放大器123放大的上行链路信号和 下行链路信号区分开，以便沿着通路平衡功率分配(power budget)。 来自放大器123的蜂窝式信号通过光纤124而接到HP/LP滤波器，从 而与CATV信号组合并通过网络载送。
图4给出了蜂窝式入口模块(CEEM)。蜂窝式入口模块是蜂窝式 信号与网络信号之间的接口。来自基站收发器的蜂窝式信号通过蜂窝 式入口模块来载送，并通过HP/LP而组合成要通过网络载送的电缆信 号。
为了说明，来自光节点142的CATV信号通过点136而接到蜂窝 式入口模块，直接到达分配放大器143(参见图1)。送至/来自基站、 接到蜂窝式入口模块的蜂窝式信号则通过点137而到达蜂窝式滤波器 132。该蜂窝式滤波器使得将被放大器133放大的上行链路和下行链路 信号区分开，以便沿着通路平衡功率分配。来自/送至放大器133的蜂 窝式信号经蜂窝式滤波器134而接到HP/LP滤波器135。来自HP/LP 滤波器135的输出信号被传送回分配放大器143(参见图1)，以便通 过整个改进的蜂窝式电缆网络进行分配。
熟悉本领域的技术人员应当知道，利用这里所描述的设备和方法 可建立用于增加移动无线电网络容量的方法。也就是说，网络的频率 (或代码)复用模型使得户外蜂窝单元所使用频谱仅为可用频谱的一 部分。在户内蜂窝单元通过蜂窝式电缆网络而受到访问的情况下，户 内移动单元的传输功率可以非常低。这一点，结合在建筑物内所出现 的固有衰减效果，这种组合使得户内蜂窝单元中的更加有效的复用模 型成为可能。
本发明的各种实施例和方面有助于克服目前移动无线电网络的操 作员所面临的覆盖范围和容量的限制。由于克服了覆盖范围的限制， 可减少提供优质无线电覆盖范围的费用并改善通信服务等级。由于建 筑物内和屋内的蜂窝式覆盖因此而变得价廉且具有高质量，因此更多 人们就会使用其蜂窝式电话作为其住宅电话或个人电话。CATV系统 操作机构将会有新的潜在收入来源。而结合了CATV和移动无线电终 端服务的新的成套服务计划将成为可能。
相互参照的相关申诸
本申请要求2000年5月15日提交的申请号为60/206794的美国临 时专利申请的优先权。