CN1152570C - 把宽带数字数据传递到扇区化服务区域的发射***及方法 - Google Patents

Abstract

一种单向和双向多信道射频发射***和方法，采用扇区化的广播，并通过把诸可用信号信道多路复用为一组已格式化的独立数字比特流，来减少广播信号的有效带宽，每个比特流包括由***节目提供者所提供的诸可用信道的全部或者其中一部分。采用点对点发射方法把诸独立的比特流发送到发射塔。这些发射塔对诸比特流进行相位调制和放大，以产生一组独立的已调制信号。每个发射塔包括一个扇区化的天线，用于以不同频率和相反的极性首先向分区后的服务区域，然后向相邻的区域播发已调制信号，从而使每个服务区域接收不同的独立的已调制信号组。每个客户位置解调制，解复用并从接收到的已调制信号选择一条信道。

Description

把宽带数字数据传递到扇区化服务 区域的发射***及方法

本发明涉及一种采用射频(射频)发射链路的多信道数据分发***，特别是涉及一种数字实现的射频发射***，该***用于单向或双向多信道数据分发应用，例如电视会议、视频点播、无线电缆电视(wireless cable television)以及其它数字数据发射活动。

目前正在采用各种各样的多信道射频信号分发***把商业广播电视节目发送到住户。这些射频发射***通常被称为“无线电缆”电视***，这是因为它们能够象常规电缆电视服务那样提供多信道娱乐节目，而不存在在节目提供者的工作室和每个客户的住所间安装视频电缆所发生的费用和损耗。

美国电子设备供应商已经生产了射频发射***，以提供由美国联邦规范条例47(电信)所授权的多信道多点分发服务(MMDS)。这些MMDS***已经被安装在主要的大城市地区，并且电视娱乐产业利用它们通过按一种费用(每看一次付费(pay-per-view))标准向住户发送优质视频的手段与常规电视广播竞争。MMDS采用已分配的频谱以2.1到2.7GHz频带内的各种频率发送14个独立的视频信道。把这些MMDS发射机安装在由美国联邦通信委员会(FFC)所授权的位置：已经选择了这些发射机位置中的每一个，以使它能够向周围的服务区域播发，而不在相邻的服务区域中产生干扰。

根据附加的无线多点电视分发频谱(即，除了已授权的MMDS频谱之外)的需要，FCC颁布了一个针对27.5到29.5GHz频带的临时使用许可证。使用这个频谱所采用的技术已经被命名为本地多点分发业务(LMDS)，并且在美国专利申请系列号4,747,160中揭示了LMDS的一种实现。LMDS及其前任MMDS都把多信道电视信号播发到指定的“服务区域”中。这些服务区域(亦称之为“小区”)指的是一些非重叠的地理区域，这些地理区域从诸独立的发射机位置接收不受干扰的发射。

另一种与LMDS相类似的以前的电视广播技术被称为毫米波多信道多点视频分发服务(M³VDS)，在1989年的IEEE MTT(第1095到1102页)中对它作了详细描述。

因为所有这些***有着相似的结构并且采用相关的技术，所以把这些无线多信道电视射频广播***看成是相同的***概念的实现是有用的。从此以后，这些***(即MMDS，LMDS，M³VDS以及任何类似的***)将被称为多点分发***(MDS)。

参见图1，MDS通常包括节目提供者位置10、多个服务区域广播发射塔11以及每个服务区域内的多个用户12。节目提供者(经由卫星、电缆、点对点微波传输，或者光纤，或者其它传输介质)向每个服务区域发射塔分发多条信号信道。接下来，每个塔通过射频发射把接收到的信号向居住在每个给定塔周围邻近区域(即服务区域)内的多个客户播发。某一给定塔的信号发射距离(以及由之决定的服务区域的大小)最初取决于正在由给定塔发射的信号的功率特征。在某一给定区域内的每个客户使用与电视相耦连的天线和接收机单元接收并观看从该给定服务区域内的发射塔播发的电视信号。在客户位置的电视机处借助电视机上的控制(开关)或者遥控器来实现选择所需电视频道，并调整声音和视频参数。

当前，诸MDS***并行发射来自诸服务区域广播塔的多条电视信号信道。换句话说，单独并同时发射每个(具有给定调制带宽的)不同的电视信道。这样，广播信号的全部带宽等于这些信道中每条信道的调制带宽的总和加上所有附加频谱，这些附加频谱被用作诸信道之间的间隔，以减少相互干扰。

作为这种频谱应用的一个例子，美国的MMDS电视广播***采用了调幅(AM)方法，调幅方法要求每条电视信道有6MHz的带宽。由诸MMDS***播发的这些6MHz信道的数目在14条以内。相反，在美国，LMDS电视广播***采用调频(FM)方法，调频方法要求每条电视信道有20MHz的带宽。LMDS***采用1GHz的频谱，使它能播发多达50条这样的20MHz宽信道。在英国，M³VDS电视广播***采用若干调频方法，这些调频方法要求每条信道有38MHz的带宽。因此，M³VDS***需要304MHz的频谱来播发最初由英国电视广播权威机构所指定的8条电视信道。

在播发日常电视节目的同时，在现有技术的诸MDS***中所采用的调制方法完全地消耗了可用频谱。但是，电缆电视技术当前的趋势应该是加载附加信道，以便特定的视频能够提供给感兴趣的客户。潜在地，这些附加信道应该被用于特定的应用，例如若干所选择客户的视频点播和电视会议。此外，这些信道可以被计算机和数据检索任务所利用，用于接入因特网和其它数据库，以及用于各种交互式应用，例如视频游戏和家庭购物。这些目标在于各个客户的特殊应用有时被称为“狭窄播放(narrowcast)”，以把它们与向所有客户“播发”的普通娱乐电视节目区别开。狭窄播放需要很多单个且独立的信道，以便很多单个用户能够同时得到服务。

目前实现的这些MDS***的另一个缺点是由相邻服务区域之间的干扰造成的。更明确地讲，那些沿着某一服务区域边缘居住的附近区域的客户可以接收到来自所需服务区域发射塔的信号，同时也会接收到来自一个或多个相邻服务区域发射塔的信号。这些进入客户接收机设备的多种信号经常导致所需信号质量明显下降。因此，MDS发射***的一个重要设计考虑应该是保证每个客户接收一个较强的、不受干扰的信号。

一种被设计用来避免相邻服务区域间的相互干扰问题的采用以前技术的MDS***(发表在美国专利申请号4,747,160中)采用了若干单向极化天线，每一根天线向圆形服务区域播发。每一根天线发射具有水平或者垂直极化的信号。这种现有技术的***中的诸客户使用一些定向天线，这些定向天线调谐到某一给定发射极性并且物理地瞄向具有相应极性的发射塔。结果是，如果相邻塔正在发射一个正交极化的信号，那么就消除了来自该相邻发射塔的干扰。但是，这种发射方案的问题是仅有两种极化是可用的，但是存在一些将受到来自3个或更多的塔的发射所辐照的客户位置。这些附加干扰信号中至少有一个干扰信号将与客户的天线有相同的极性。因此，至少有一个干扰信号可能与所需信号一起进入客户的天线，并且使所需信号的质量明显下降。

本发明是一种克服了上述这些问题的数字实现的多信道数据分发***和方法。明确地讲，本发明的***采用了一些数字信号处理技术，把诸模拟电视信道信号(即声音和视频信号分量)和其它信道信号类型(例如数字电视信号、远程会议信号、交互式节目信号、计算机数据信号以及视频点播信号)组合为单一已格式化的数据流。然后，本发明的***采用一些特殊的调制方法来减少已发射信号的有效频谱带宽。这样，本发明能够把比现有技术的发射***所能添加的信道更多的独立信道添加到一个授权使用的频谱带宽中，从而克服现有技术的限制，得到实现狭窄播发所需的很多单个的独立信道。

本发明的***和方法还在每个发射机地点11采用多面扇区化天线。该扇区化天线由多个独立的小型天线组成，基本上把每个服务区域分成多个独立的楔形方位角扇区。对于每个方位角扇区，从提供者工作室把诸独立的信道信号和其它数据作为单一数字数据流来接收，该数字数据流被调制、放大并发射到那些居住在那个特定扇区的适当客户。发射到围绕该发射机地点的其它方位角扇区的诸信号相互独立，并且包含有益于其它那些扇区中的客户的数据。此外，相邻扇区的天线极性是相反的。因此，来自两个扇区天线的射频信号不能相消性地组合在一起，并且该客户天线将仅仅接收两个可能的扇区信号之一。

可以用下列两种方式之一来实现本发明：通过诸发射机位置从提供者位置向诸客户位置仅提供单向宽带传输；或者经过诸发射机位置在提供者位置和诸客户位置之间提供双向宽带传输。

在最佳实施例中，诸客户之间的电视会议应该采用双向宽带传输过程。因此，对于从诸客户的发射，提供者位置不应该是最终的目的地，它应该提供切换服务，在那些参加电视会议的客户中间相互连接双向传输。另一方面，在每个发射塔处也应该能够提供切换功能，从而消除把所有信号发送回提供者位置的需要。

本发明是一种采用扇区化射频发射技术的数字实现的多信道数据分发***和方法。本发明可以作为一种单向信号发射***或者一种双向信号发射***来实现。

本发明的单向***包括3个子***：提供者位置、发射机位置和客户位置。

本发明的***所能发射的诸信道信号的例子包括模拟电视信号(即模拟声音和视频信号)、格式化数字电视信号、远程会议信号、交互式节目信号、计算机***数据信号以及视频点播信号。根据该信道内正在发射的信息，可以以不同的格式把这些信道中的每一个提供给***。在某些情况下，为了方便随后的处理步骤，由本发明的节目提供者对诸信道进行最初的预调整(pre-conditioned)。所有模拟信号需要被变换为数字形式，如果需要的话，数字数据速率必须被压缩。在一个实施例中，采用MPEG标准数据压缩格式对模拟电视信道信号进行模/数(A/D)变换和压缩。在其它实施例中，可以采用其它压缩技术和格式。

有待被发射到服务扇区中去的曾经被预调整过的诸信道被复用在一起，构成一个代表所有信道的已交织的单一数字比特流。在最佳实施例中，通过时分复用来完成这个复用步骤。在另一个实施例中，通过频分复用来完成复用。然后该数字比特流被格式化为一种帧格式，以便在执行随后的信号处理步骤时，该比特流内的信道信息是可区分的。在本发明的一个实施例中，采用了SONET STS-3帧格式。

为了服务于每个发射机位置内的每个扇区，提供者位置为每个发射机位置产生8个独立的比特流，假设该发射机位置在它的服务区域中采用8个扇区。在本发明的一个实施例中，在扇区的数目和由提供者位置所产生的独立的比特流数目之间存在着一对一的对应。在另一个实施例中，一些扇区共享相同的独立比特流。

一旦信道信号被变换为数字格式，就通过在被称为时分复用(TDM)的过程中把每个信道交织在一起来产生单一比特流。

在最佳实施例中，通过首先将每个数字信道“打包”成一些异步传输模式(ATM)分组(packets)来完成时分复用过程。把一个比特流打包为若干ATM分组或ATM信元(cell)涉及到把该比特流分解为48个字节的段加上一个5个字节的信头，构成单一ATM信元。

最佳实施例把来自每个数字信道源的诸ATM信元时间交织为单一的高数据速率的比特流。接下来，这个单一比特流被进一步格式化为同步光纤网络(SONET)或同步数字系列(SDH)帧。结果是能够采用已知的技术，例如点对点无线***，通过卫星中继，在光纤线路上传输，或任何其它类似的传输方法，从提供者位置把一个信号分发到诸指定的发射机位置。

在另一个实施例中，利用频分复用来复用诸信号信道。在这种类型的***中，把每个信道信号调制到不同的载频上。选择载频，以使每个信号不因其它信号的出现而失真。然后把所有特定的、已调制载波累加在一起，以形成单一信号，能够利用前面的段落中描述的技术从提供者位置向指定的发射机位置分发该单一信号。

发射机位置把来自提供者位置的进入数字数据流放入通过射频装置向诸客户位置发射的条件(condition)中。对于每个呼入数据流，发射机位置把该比特流调制到中频(IF)载波上。在本发明的最佳实施例中，采用了四相调制。在本发明的其它实施例中，可能采用八相或移频调制。在一个实施例中，采用了本发明的平方根参差正交移相键控(SQR-SQSPK)调制格式。SQR-SQSPK格式调制技术是一种把相位改变限制在-45°、0°和+45°的相位调制技术。这种相位步长限制减少了从一种逻辑状态向另一种逻辑状态改变时由于很大的相位改变(＞45°)而带来的已调制信号振幅的变化。通过把该数字比特流映射到中间比特流中来实现这种调制技术，当用一种标准的八相调制技术来调制时，产生本发明的SQR-SQSPK格式化的信号。

调制以后，把每个独立的IF信号移频(即上变频)到预先指定的频谱范围内的一组预定射频(射频)之一，这样，相邻的发射机位置采用不同的射频，以避免干扰其它的信号传输。在一个实施例中，把这些信号上变频到7个射频之一。在本发明的另一个实施例中，把这些信号上变频到4个射频之一。上变频之后，每个独立的射频信号被连接到本发明中适当的扇区发射机天线，并且向该扇形服务区域中的诸客户位置辐射。

在本发明的最佳实施例中，采用后面跟有非线性二极管倍频器的半导体射频放大器来产生所需的输出功率，并且获得与经济运行相一致的长工作寿命。本发明的第二个实施例采用半导体射频发射机来获得与经济运行相一致的长期工作寿命。本发明的第二个实施例采用半导体射频发生器和饱和放大器来产生具有长工作寿命的足够的输出功率。本发明的第三个实施例针对低功率、短距离数据发射应用，利用了一些线性射频半导体设备(device)。采用非线性设备和饱和放大器设备的这个发明的诸实施例要求以相位或频率调制的具有不变振幅的波形。但是，采用线性设备的该实施例能够利用相位、频率和振幅调制格式。使用非线性放大器设备的本发明的实施例的调制格式是本发明的SQR-SQPSK调制格式。

本发明的天线是一种多面多角形柱体、喇叭体或圆盘，这里，该柱体的每一个面构成一个有差别的扇区天线。每个扇区天线向某一给定服务区域内的多个楔形扇区之一发射一个独立的信号。在本发明的一个实施例中，采用了八面柱体。在其它实施例中，能够采用任一奇数数目的天线面。

在上述实施例的一个变形中，仅仅使用了诸扇区天线的一部分。当该发射机位置位于巨大障碍物，例如一座大山附近，并且该***不需要向包含该障碍物的诸扇区发射信号时，这个实施例是有用的。在这种情况下，减小了由于来自该障碍物的信号反射而使其它扇区中出现干扰的可能性。

每个客户位置包括用于接收已发射信号的天线，每一根天线被指定用来接收具有特定极性的诸信号。诸客户位置还包括一个解调制器和一个解复用器(demultiplexer)，该解调制器用于对已发射信号进行解调制，该解复用器用于对包含在从发射机位置接收到的信号中的诸复用信道之一进行解译和选择。由客户控制单元，通常是一个远程信道选择器设备来控制该解复用器。

根据包含在信道中的信息信号，把由解复用器提供的已选择信道电气选通(route)到一个外部设备。例如，电视信道被选通到电视机；计算机***数字数据信号，例如因特网信号被选通到计算机***。在一个实施例中，在节目提供者位置被初始A/D变换并被压缩的诸信道(例如诸电视信号)在被选通到最终输出设备之前被重新变换回它们的初始形式。

本发明的双向实施方案允许提供者位置和诸客户位置之间的双向宽带传输。从客户到提供者位置的信号通路(称之为反向信道)是一条无线数据链路，该数据链路是通过客户的天线以标称载波频率而不是以从发射机位置向客户位置播发诸信号所用的诸工作频率进行发射。包含在反向信道中的数据可以是每看付费(Pay-Per-View)请求数据、电视会议或者远程教学的视频视频，或者几种其它的数字数据流，某人可能希望使用该无线链路与其它公共或私人网络相连接。

在诸客户之间的电视会议使用双向宽带传输过程的情况下，提供者位置不是来自诸客户的发射的最终目的地。相反，它提供切换服务，以在参加该电视会议的诸客户之间互连接双向传输。

图1图示了本地多信道分发***(LMDS)的一个例子，该***包括节目提供者位置、小区发射机位置和客户位置。

图2是一张图示本发明的***和方法的单向实施方案的一个实施例的方框图。

图3图示了本发明的提供者子***的一个实施例，包括本发明的视频编码器部分和本发明的信号复用器部分。

图4A图示了频带受限的常规参差QPSK已格式化信号。

图4B图示了本发明的频带受限的平方根参差QPSK(SQR-SQPSK)已格式化信号。

图5A表示本发明的IF调制器部分的一个实施例。

图5B图示了被用来实现本发明的SQR-SQPSK调制技术的相位状态查询表。

图5C图示了与图5B所示查询表对应的星座图(constellationdiagram)。

图6图示了本发明的射频功率部分的一个实施例，该实施例采用了非线性饱和放大器和二极管倍频功率放大器。

图7是一张图表，该图表图示了根据本发明的方法以不同的工作频率向不同的服务区域播发诸射频信号的方式。

图8A-8D图示了一种常规参差QPSK已格式化信号在频带受限和放大前后的图形特征。

图9A-9D图示了本发明的SQR-SQPSK已格式化信号在频带受限和放大前后的图形特征。

图10A图示了用8个天线板来实施的本发明的天线的一个实施例的顶视图。

图10B图示了用6个天线板来实施的本发明的天线的一个实施例的顶视图。

图11图示了根据本发明的扇区化发射方法的一个发射位置阵列。

图12A图示了本发明的射频解调制器部分的一种实施方案。

图12B图示了本发明的置顶盒(Settop Box)部分的一种实施方案。

图13根据本发明的双向实施例图示了某一给定扇区中前向信道和反向信道频段的频谱分配的一个例子。

本发明是一种数字多信道射频发射***和方法。在下面的描述中，为了全面理解本发明，提出了数个具体的细节，例如工作频率和频谱。但是，显而易见，对于本领域技术人员而言，不需要采用这些具体的细节来实施本发明。在其它情况下，为了避免不必要地掩饰本发明，没有详细描述众所周知的信号处理结构和步骤。

本发明的数字多信道发射***是一种方法和***，该方法和***通过把所选择的信道信号复用为单一数字比特流来减小广播信号的有效带宽。减小广播信号的带宽给了这些节目提供者在广播频谱内提供诸附加信道的灵活性。此外，本发明的***和方法采用了一种扇区化的广播技术，该技术基本上把诸服务区域划分为多个扇区，每个扇区接收一个独立的广播信号，而相邻扇区的天线发射相反极性的信号。这种广播技术允许能够按照每个扇区内客户的具体需要来定制广播***。此外，由于广播信号带宽的缩减，可以把每个服务区域设计为以某一给定频谱内的一组工作频率之一来播发，从而减小了各服务区域之间的干扰。

如图2所示，本发明的多信道分发***包括3个子***：节目提供者子***10、发射机子***11和接收机子***12。

提供者子***10，包括视频编码器部分13和信号复用器部分16，完成把输入信道信号14A和14B减化为几组单一独立的比特流19。提供者子***10接收很多信道信号类型，包括：1)模拟信号14A，例如通常为标准的PAL或NTSC模拟格式的模拟TV信号；以及2)数字信号14B，例如已经被格式化为一种标准数字格式的数字TV信号，以及其它数字数据信号，例如因特网数据、电视会议数字信号等。

视频编码器部分13把所有模拟信号14A变换为数字信号，并进而把这些信号变换为预定的数字压缩格式。对A/D变换后的电视信号进行压缩降低了数字电视信号的比特速率，方便了随后的处理。图3图解表示了根据本发明的***的视频编码器部分的一个实施例。在这个实施例中，使用MPEG视频压缩编码器15把数字化的PAL-或NTSC-格式的模拟TV信号14A压缩成经MPEG压缩的数字信号14A’。但是，能够采用其它数字压缩格式对模拟信号14A进行编码，并且模拟信号14A可能是不同于PAL-或NTSC-格式的某种格式。

应该注意，可以各不相同地处理其它信道信号。例如，如果提供者子***10接收到一个已经处在压缩格式的数字信道信号，就不需要变换。如图2所示，直接把数字信号14B传递给信号复用器部分16，而不需要执行任何变换步骤。

在图3中，多达m个模拟视频信号加上x个数字比特流被表示为进入信号复用器部分16的输入。由模拟视频和数字比特流组成的独立的和唯一的信道的全部数目是n。

信号复用器部分16控制将如何把信道信号14A和14B复用为单一输出比特流19。每个信号复用器部分16产生由信道信号14A’和14B的全部或其一部分组成的独立比特流19。这样，如图2所示，每个独立的比特流19可能包括一个不同的信道组。比特流19的数目取决于本发明的天线所包括的天线板的数目。例如，在本发明的实施例中，采用了带有8个天线板的天线，每个发射机子***11产生了8个独立的比特流19。这允许不同的信号耦连至并且从给定服务区域中的8个天线板中的每一个天线板播发。

图3图解表示了本发明的信号复用部分16的一个实施例。在这个实施例中，信号复用器部分16通过纠错编码器17A来处理来自各种信号源的诸数字数据流信道信号(总共有n个信道)中的每一个。数字数据流信道的数目(n)是一种根据所支持的数据流的类型和比特速率以及每条信道所要求的服务质量的实施选择。纠错编码器17A允许每条信道在***内工作的同时，针对检错/纠错性能被个别优化。采用纠错编码对要求很高保真度和很低误码率(BER)的信号，例如MPEG编码数字视频信号进行编码，这些纠错编码与那些只为可接收的操作而不要求同样的BER性能的信号相比具有更高性能(和更大开销)。

跟在纠错编码器17A后面的是时基校正器(Timebase Corrector)17B。时基校正器17B将每个信道信号的比特速率同步到一个公共时钟源。这样，在提供者子***10处，所有采样值将参照于单一时钟。

时分复用器18(图3)把信道信号#1到#n交织到单一高速比特流19中。在一个实施例中，首先把每个信道信号打包为异步传输模式(ATM)分组(或ATM“信元”)。该打包过程把该信道数据流采集为48个字节段(每个字节等于8个比特)，并且加上一个5字节的信头信息。这就是所谓的ATM分组或ATM信元。然后某一特定信道的诸ATM信元与其它信道的ATM信元并且与“成帧(framing)”信息交织在一起。成帧信息由一个重复的交织图案和特定时间序列(亦称之为一帧)内的附加信息组成。为了保证在比特流19内复用的选择后信道信号#1到#n中的每一个在该比特流内是可区分的，需要这种附加格式。由复用器18完成的格式化步骤***附加的控制、误差和定时信息，以产生格式化后的比特流信号19。附加的格式位基本上起到指示比特帧的开始以及记录该比特帧内#1到#n信道信号的位置的作用，以使这些信号在随后的处理步骤中依然是可识别的。在本发明的一个实施例中，由复用器18来完成SONET STS-3c比特帧格式化。但是，应该懂得，可以采用任何类似的格式化技术。

与现有技术的发射***相比，本发明的优点是现有技术并行地发射已调制信道--每一条信道使用已分配的LMDS频谱的一部分。相反，本发明把已选择的诸信道复用为单一比特流19，然后用一种缩小广播信号的有效带宽的带效(bandwidth-efficent)调制技术来数字调制该单一比特流19。例如，一种现有技术的发射***使用多达1GHz的LMDS频谱，通过并行地发射已调制模拟信号来发射多达50条信道(每条信道大约20MHz宽)。另一方面，本发明把多达81条电视信道复用为具有某一带宽的单一比特流广播，上述带宽大约等于80MHz，从而与现有技术方法相比使用了LMDS频谱的明显较小的一部分。这种缩小频谱的用法的一个优点是本发明能够在LMDS频谱内安放比现有技术方法更多的信道。因此，在现有技术方法也许不得不放弃50条信道的一部分来为其它信道类型(例如因特网信道)留出频谱空间的场合，本发明能够安放一些标准的信道，并且仍然会留下足够的频谱，提供给其它信道类型。

为了发射比特流19，必须根据在提供者子***10和发射机子***11之间发射(诸)比特流所使用的发射方法把诸信号放在合适的条件中。可以使用几种不同的点对点数字发射策略，例如卫星、电缆、点对点微波传输或者光纤。把(诸)比特流置于发射状态所完成的特别处理步骤依赖于所采用的发射策略，并且应该被通信***领域的技术人员充分了解。

发射机子***11把IF调制器部分20连接到诸独立的和唯一的比特流19中的每一个，并且产生频率居中于某一中频(IF)上的已调制信号。射频功率部分21将诸已调制信号从IF频率频移到最终的广播工作频率，并且为向接收机子***进行的无线发射提供所需的放大。

能够以多种不同方式来实现调制器部分20和功率部分21(图2)。例如，在本发明的第一个实施例中，用低于广播无线频率的某一中频(IF)把比特流19调制为振幅、相位或者频率格式化的信号，频率变换到最终的广播工作频率，然后用经调整后工作在最终的广播频率上的线性功率放大器将其放大。在这个实施例中，因为当非线性放大器放大一个带有振幅变量的已调制信号(例如AM信号)的时候，不产生所需的已调制信号，所以需要使用线性放大器。目前，被制造用来放大相当高的射频信号的线性功率放大器被认为是昂贵的但却是无法回避的设备实施选择。因此，尽管这个实施例能够产生具有所需调制和功率特性的广播信号，但是由于需要使用线性放大器，就大大增加了以这种方式实现的***的全部费用。

在本发明的第二个实施例中，采用固定振幅调制格式(即相位调制或频率调制)来调制比特流19，将它混频到广播射频，然后采用常规的诸非线性放大器对其进行放大。尽管这个实施例提供了所需的调制信号，并且避免了采用线性放大器，但是当用非线性放大器放大相位或频率已调制信号时，可能会出现某些不精确。明确地讲，尽管相位和频率调制不使用振幅变量对逻辑状态改变进行编码，但是当改变逻辑状态时振幅变量的确依然存在。非线性放大器不容忍振幅变量，结果是，由于这些振幅变量，非线性放大器可能提供错误的输出信号。此外，当前在市场上可得到的高频非线性放大器趋向提供有限的功率量，从而使可用的广播功率最小化。

在本发明的第三个实施例中，根据本发明，比特流19被相位调制为平方根参差正交移相键控(SQR-SQPSK)调制格式。通过实施带有附加限制的8相位调制来获得本发明的SQR-SQPSK格式，该相位限制是，仅仅+45°、0°和-45°的相位改变能够出现在每个时钟周期中，以便当从一种逻辑状态向另一种逻辑状态过渡时缩小诸振幅变量(与常规参差QPSK(SQPSK)信号相比)。SQR-SQPSK格式也被特征化，这样，当受到倍频功率放大器放大时，它产生一个常规SQPSK信号；(在通信***设计领域，倍频功率放大器起倍频放大某一信号的频率漂移或相位漂移的作用，这一点是众所周知的)。

SQR-SQPSK是一种调制格式，被专门设计用来产生一种应该用非线性饱和放大器或带有倍频器的放大器放大的信号。这些放大器使用固态设备提供足够的功率。此外，由于SQR-SQPSK已调制信号的不变的振幅，所以对于饱和及非线性放大器而言它是理想的，这是因为振幅变化在输出信号中产生失真。

图4A和图4B分别图示了本发明的常规带限参差QPSK信号和SQR-SQPSK格式化信号的振幅时间关系曲线，每一个通过调制相同的输入信号来产生。正如所看到的那样，与本发明的SQR-SQPSK格式化信号相比，常规SQPSK信号具有更大的相对于时间的振幅变化量。因此，在这种相位调制技术中减小了振幅变化量，这样就能够有效地采用饱和非线性放大器。

在本发明的***和方法的实施例中，采用SQR-SQPSK调制格式，首先把比特流19调制为第一IF载波上的诸SQR-SQPSK格式化信号。然后诸已调制信号被混频到第二IF(等于所需广播射频的一半)并且被用调谐至第二IF频率的非线性放大器放大。最后，利用倍频功率放大器把放大后的信号倍频到所需广播射频，以获得处在所需广播射频上的常规参差QPSK信号。

本发明的这个实施例优于使用高频线性和非线性放大技术的现有技术的那些实施例，且更经济，这是因为本发明的技术最初采用非线性放大器以较低的IF频率(即广播频率的一半)进行放大，然后采用倍频功率放大器进行倍频。通过利用调谐至较低频率的非线性功率放大器对SQR-SQPSK格式化信号进行放大，然后再次用倍频功率放大器进行放大，能够比现有技术的发射机子***更经济地实现本发明的发射机子***11。

图5A表示一个IF调制器部分的一个实施例，该IF调制器被用来产生具有本发明的SQR-SQPSK格式的已调制信号。每个IF调制器部分20接收独立的比特流19之一。数据和时钟恢复单元22导出初始信号19以及在后续诸调制处理步骤中使用的有关的时钟信号。比特流信号19及其相关的导出时钟信号被连接到串联/并联转换器23。串联/并联转换器23把串行数据格式化为2比特字，该2比特字代表当前数据字的当前相位状态24A。与过去相位状态24B组合在一个的当前相位状态24A产生一个地址，加到相位状态查询表25中。相位状态查询表25的输出是3比特相位数据字26。在相位状态查询表25中还产生两个时钟输出。一个时钟是输入到相位状态查询表25中的时钟被2除的版本(表示为CLK/2)，第二个时钟是被2除的时钟反相后(inverted)的版本(表示为CLK/2’)。

3比特相位数据字26被路由到I查询表27、Q查询表以及延时部件。延时部件路由相位数据字26，输出回来，作为过去相位状态24B输入。

本发明的一个实施例采用8相位调制技术产生SQR-SQPSK信号。图5B给出了表示可能的相位状态的星座图，同时图5C给出了相位状态查询表25。在该图中，每一个来自相位状态查询表的可能的3比特输出字被映射到星座中一个对应点。注意，相位状态查询表25把从一种逻辑状态到另一种逻辑状态的相位改变限制为+45°、0°和-45°。

I查询表27把3比特相位数据翻译成适合于I数据数/模变换器28的对应的数字字(digital word)。Q查询表以同样的方式对Q数据数/模变换器起作用。

I信道和Q信道数/模变换器的输出被路由的整形滤波器29。整形滤波器29的输出连接到正交调制器30A，这里，用第一LO源30B提供的载波频率对基带模拟数据进行调制。正交调制器30A的输出是已调制IF信号31。

图6给出了射频功率部分(21)的一个实施例。由带通滤波器32对IF已调制信号31进行滤波，滤除那些不处在调制载波频率上的信号。接下来用放大器33来放大滤波后的信号，然后由混频器34把滤波后的信号频移至一组工作频率中的一个频率上。第二LO源35是确定从射频功率部分21出去的最终载波频率的频率源。

以相同工作频率对某一给定服务区域内的所有扇区进行广播，而相邻的发射机子***以不同的工作频率进行广播。在这种方式下，在第一服务区域中的诸客户不受周围服务区域中正在播发的信号的干扰。通过选择不同的第二LO源35中心频率设定来确定不同的发射机子***广播区域之间的不同的工作频率。

图7给出了每个服务区域的信号如何被频移的一个例子。在这个例子中，正在向4个不同的服务区域播发的n个已调制信号被频移到4个工作频率F(1)-F(4)之一。这对应于第二LO源35的4个不同的中心频率设定之一。

如图7所示，在服务区域1-4中的每一个客户将接收已调制信号，但是每个服务区域发射机以不同的工作频率播发n个已调制信号。结果是，相邻服务区域的干扰明显减小。

在本发明的一个实施例中，工作频率F(1)-F(4)相互间隔130MHz，并且在每个波段之间，n个已调制信号有10MHz的“保护频带”做间隔，以保证相邻小区的干扰最小(注意：该实施例假定n个已调制信号的频带中的每一个占据大约120MHz宽的频谱)。在另一个具体实例中，n个信号的频带被频移到7个工作频率之一。

由带通滤波器26对图6中混频器34的输出进行频带限制，以去除该混频器的频移过程所引入的不需要的频率分量。带通滤波器36的输出频率是最终的广播工作频率的一半。驱动放大器37是一种饱和非线性放大器，该放大器被调整用来放大那些频率范围处在最终的广播工作频率一半的信号。通过把驱动放大器37的频率范围降低到工作在最终广播工作频率的一半，来实现该实施方案节省。

如上所述，由于被调制为本发明的SQR-SQSPK格式的信号的振幅变量受到限制，所以可以采用饱和非线性放大器可靠地放大SQR-SQSPK已调制信号。因为SQR-SQSPK调制技术不要求采用线性驱动放大器保持已调制***的振幅特性，所以实现了附加的实施方案节省。

放大之后，由功率放大器/倍频器38对SQR-SQSPK已调制信号进行倍频。功率放大器/倍频器38是一个二极管倍频功率放大器，其作用是倍增它的输入信号的频率。如上所述，SQR-SQSPK信号被设计成当一个二极管倍频功率放大器对其进行放大时，得到的信号是一种常规SQSPK信号。因此，功率放大器/倍频器38的输出信号39是这样一种信号：它的频率等于所需的广播工作频率并且具有常规的SQPSK调制格式。

我们应该注意的本发明的一个方面是：在由功率放大器/倍频器38放大之前，由带宽滤波器36对SQR-SQPSK已调制信号在频率上作出频带限制，并且这种频带限制被保存在功率放大器/倍频器38的输出中。相反，由于非线性放大器不允许在QPSK格式化信号中出现振幅变化，所以采用常规QPSK调制和非线性放大技术的现有技术方法在放大步骤的前后都要求频带限制。因为可以省略放大之后缩小常规QPSK格式化信号的有效发射功率的附加频带限制步骤，所以本发明这种仅在放大阶段之前进行一次频带限制的能力允许更有效的功率利用。

图8A-D和图9A-D是一些图形，这些图形图示了本发明的SQR-SQSPK调制技术(图9A-D)与现有技术的常规QPSK调制技术(图8A-D)相比在频带限制和放大方面有优点。图8A和图9A分别表示了在利用功率放大器进行频带限制和放大之前，QPSK和SQR-SQSPK格式化信号的功率谱；图8B和图9B分别表示了在由倍频功率放大器进行频带限制和放大之后，QPSK和SQR-SQSPK格式化信号的功率谱；图8C和图9C分别表示了频带限制之后，QPSK和SQR-SQPSK格式化信号的振幅-时间关系曲线；并且图8D和图9D表示了频带限制之后这些信号的极性图。相比之下，我们能够看到：与图8B、8C和8D所示的常规QPSK信号的振幅变化和功率谱相比，在图9C和图9D中SQR-SQPSK信号展示了较小的振幅变化，并且在图9B中展示了较窄的功率谱。图9C还图示出由倍频功率放大器完成放大之后，本发明的SQR-SQPSK不需要附加的频带限制，而图8C图示出常规的参差QPSK信号却可能需要附加的带宽限制步骤。

在调制和放大之后，由位于每个服务区域的诸天线把这些信号播发到诸客户。数对IF调制器部分20和射频功率部分21中的每一对都在每个服务区域内产生一个已调制和已放大信号39。每一组信号39被耦连到由若干独立的扇区天线板组成的本发明的天线。应该懂得，在一个实施例中，所产生的信号39的数目等于天线板的数目，这样，每个天线板播发一个独立信号。在另一个实施例中，天线板中的一些可以播发同样的信号。

本发明的天线的一个实施例是多面多角形柱体，这里，该柱体的每一个面构成一个不同的扇区天线板。图10A图解表示本发明带有8个扇区天线板43的天线42的一个实施例的顶视图。在这个实施例中的诸扇区天线板产生一个45°方位角的波束宽度(图10B)。在另一个实施例中，天线42包括一个六边形，这里，每个面产生60°方位角的波束宽度。

应该注意到，每个扇区信号的射频与从每个发射机位置天线辐射出的其它扇区信号的射频一致。因为每个扇区天线物理上与其它扇区天线分离，所以这些天线在发射信号时趋于作为相控阵来工作。相控阵天线***理论预言：由各个阵列天线发射的信号将在来自相控阵的一定指向角处相消性地相互组合在一起。因此，将存在一些方向，从相控阵向外延伸，沿着这些方向不能接收到任何信号能量。在本发明中，发现这些相消性的干扰地带的最易受损的位置是沿着诸楔形扇区的方位角边界(用图10中的44表示)。这样，为了防止沿着诸方位角扇区的边界在诸客户位置的诸扇区信号之间这种相消性的干扰，相邻扇区的天线极性是相反的。因此，来自两个扇区天线的射频信号不能相消性地组合在一起，并且客户天线将仅仅接收两个可能的扇区信号之一，从而防止相消性的干扰沿着从发射机天线向外延伸的诸方位线(azimuth lines)出现，这里，45°或60°宽的波束重叠。

在本发明中诸相邻扇区天线独立极化的使用不同于现有技术，区别在于：现有技术使用不同的天线极化来防止不想要的和无关的信号进入接收机天线。但是，在目前的发明中，采用不同的极化以防止类似的信号当它们同时达到接收天线时相互抵销。

图11图示了一个服务区域阵列45，该阵列产生于采用八边形天线结构的本发明的扇区化发射方法。如图所示，诸发射机位置46位于每个服务区域45的中心。如上所述，每个服务区域以一组工作频率之一进行广播，从而减小相邻服务区域之间相消性的干扰。此外，每个服务区域被扇区化，这样，诸相邻扇区播发相反极性的信号，如图10所示。因此，本发明不仅降低了沿着服务区域边界的干扰，还降低了沿着该服务区域内的诸扇区边界的干扰。

应该注意到，本发明的多面天线还具有潜在的功率和实施方案节省的优点。特别是，如果诸天线板正在面对巨大的障碍物(即大山)，不需要或不希望向那个方向播发信号，那么面对该障碍物方向的调制器/放大器/(诸)天线板能够一起被停用或切断。这样，能够定做扇区化的天线，来满足该区域物理广播的要求，同时降低功率消耗和实施费用。

如图2所示，接收机子***12包括一个射频解调制器部分47和置顶盒部分49。射频解调制器部分47接收具有特定极性的广播信号41，设计该接收天线来接受该极性。射频解调制器部分47解调制广播信号41，以恢复基本的数字数据流。解调制器部分41响应于由客户提供的控制信号来选择在已恢复比特流中编码的诸信道之一。来自置顶盒部分49的这个控制信号是信道选择控制64，并且由用户通过遥控设备或其它输入设备来选择该控制信号。选择后的数字信号信道48被发送到置顶盒部分49，置顶盒部分49对已选择的信道48进行译码，并把它翻译成一种格式，该格式适合于与之相连的I/O设备。

例如，如果置顶盒与一台模拟电视机连接，那么该置顶盒首先对数字视频信号进行解压缩，然后把数字数据流变换回可以由模拟电视机显示的模拟电视信号。

图12A图示了本发明的射频解调制器部分47的一个实施方案，并且图12B图示了本发明的置顶盒部分49的实施例，但是应该懂得，本发明的***和方法不局限于这些实施方案。

参照图12A，天线50从发射机子***11接收诸广播信号41(图2)之一。由一个带通滤波器51对信号41进行滤波，以将接收到的信号能量限制在所需频带内。低噪声放大器(LNA)是一种被设计用来放大(boost)接收到的信号，而不在该信号中明显增加噪声电平的放大器。LNA和带通滤波器51的输出连接到混频器52，该混频器把接收到的信号的中心频率变换为中频(IF)。然后信号53通过IF带通滤波器54，把IF带通滤波器54设计成允许居于IF频率中心的所需频率通过，而阻止任何其它频率的信号通过。

图12A的解调制器部分对IF带通滤波器54的输出信号55进行解调制。图示的特定的解调制器实施方案是带有同相分量I和正交相位分量Q调制通路的SQPSK解调制器。I解调制通路包括混频器56和门限检测器57。Q解调制通路包括混频器58和门限检测器59。该解调制器采用带有载波跟踪电路60的反馈通路来优化解调制器的输出。载波跟踪电路60的输出控制第二个LO的频率。混频器56和58的输出是2个模拟基带数据流。然后分别通过门限检测器57和59处理这些信号。诸门限检测器把两个模拟基带数据流变换为二进制数据流，这些二进制数据流被输入到数字数据流恢复单元61。在图12A中，与同相(I)和正交相位(Q)分量相对应，把二进制数据流标记为“I”和“Q”。

数字数据流恢复单元61恢复一个与原来发射的符号时钟速率等同的时钟信号。在通信设计技术中众所周知，为了根据一个已发射的已调制信号精确地确定原来的信息信号，需要得到与已发射符号速率相等的符号时钟信号。

在数字数据流恢复单元61内，用已恢复的时钟信号对I和Q输入重新采样，以校准它们，并且把它们组合起来构成单一高速比特流。为了获得与各个信道有关的数据，该信号必须被解复用。解复用的过程与图3中时分复用器18所描绘的步骤相反。来自图3的时分复用器18的高速比特流输出19由很多独立的信道组成。解复用描述了一个过程，该过程允许出现在高速比特流输出19中的诸独立信道之一与随后处理的高速比特流分离。数字数据流恢复单元61的输出是被传送到置顶盒部分49的时钟信号63(原文有误)和数据信号48。

在图12B所示的实施方案中，置顶盒部分49仅适于处理诸电视信道信号。这样，应该懂得，类似的置顶盒设计能够适合于处理其它的信道信息类型，例如用于计算机***、电视会议数据等的数字数据。参照图12B，来自射频解调制器部分47的已选择的信道数据48被传送到电视机置顶盒。该置顶盒包括接收机65、视频压缩译码器66、模拟视频变换器、模拟声音变换器67、遥控68、红外接收机69、置顶主控制器70以及RS-422发射机71。RS-422接收机65从射频解调制器部分47接收信号并把它连接到视频压缩译码器66。视频压缩译码器66把数字、声音和视频信号解压缩为已选择信道信号的相应的独立的声音和视频部分。然后由变换器67把解压缩后的声音和视频数字电视信号重新变换为模拟声音和视频电视信号，接下来把它们耦连至电视机。遥控设备68利用诸红外信号向电视机并且还向置顶盒提供诸信道选择控制信号，以指明所选择的信道。红外接收机69接收这些信道选择控制信号并通过置顶主控制器70和发射机(原文误为接收机)71把这些信号发射到解调制器部分47。

由于本发明的有效频谱利用，本发明的***特别适合于双向传输实施方案，该双向传输实施方案包括从接收机子***12到发射机子***11的无线信号通路(通常称之为反向信道)。以大体上与前向信道射频广播频率相同的标称载波频率来发射诸反向信道信号。包含在反向信道中的数据可以是每看付费请求数据，电视会议、远程教学节目的视频数据视频或者其它类型的数字数据流。这些反向信道信号可以是数字或模拟格式。

在本发明的一个实施例中，反向信道信号被格式化为混合FDM/TDMA(频分复用/时分多址)格式化的信号。从诸部分中的客户发出数据--每个部分被指定一个特定的客户。给诸部分分配一个频率信道以及在那个频率信道内传输的时隙。这些分配对于该客户来说是唯一的，并且保证该客户将是那个频率信道和时隙对的唯一用户，同时该客户需要使用反向信道链路。

在一个要求基础上，把诸时隙动态地分配给诸客户。可以把多个时隙分配给单一客户，以增加特殊客户的反向信道数据速率。反向信道的调制格式与前向信道信号的调制格式相同。在本发明的一个实施例中，诸反向信道FDM载波中的每一个的调制速率是2.048Mbps，并且每个FDM载波所占据的频带宽度大约是2MHz。进而就这个实施例而言，从诸64Kbps²部分中的客户发出数据，并且每个FDM载波包含32个64kbps²的TDMA时隙。

用足以与前向信道广播频率相区分的载波频率来发射反向信道载波频率，以防止前向信道发射与反向信道发射之间的相互干扰。图13给出了某一给定扇区的前向和反向信道频段的频谱分配的一个例子，这里，480Mhz的频谱是可用的。如图所示，正如上文在本发明的单向实施方案中所描述的那样，把160Mhz分配给前向信道，该前向信道足以容纳96个标准信道。假定在前向信道和反向信道之间有2Mhz的保护频带，那么剩下300MHz供反向信道使用。结果是，对于某一给定扇区的反向信道，可能存在150个FDM载波(300MHz除以每个FDM载波的带宽2MHz)(假设每个FDM载波2MHz)。在这种情况下，每个FDM载波上出现32个64kbps的TDMA时隙，潜在地能够支持每个扇区4800(即32个时隙×150个载波)条单独的数据链路。

在这个实施例中，可以保留单一FDM载波，用来作为控制信道，请求反向信道频率信道和时隙分配。客户设备能够通过在诸控制信道时隙之一中向发射机子***11发送一个分组，发出一个反向信道请求。发射机子***11接收这个信息，并向该客户发送一个频率信道和时隙分配。在一个向基站扇区内的所有客户播发的ATM信元中发送这个来自发射机子***11的信息。

反向信道利用了所有客户与产生于相同来源(即发射机子***11)的时钟速率的内在同步。这允许每个客户单元有非常精确的时间同步能力。能够利用在前向信道中发出的诸简单命令来修正在发射机子***11处接收到的诸反向信道信号的到达时间上的差别。这些到达时间上的差别由从诸客户中的每一个到给定发射机子***位置的传播路径距离的不同所引起。

应该懂得，本发明的双向传输实施例的物理实现包括用来将反向信道信号格式化为混合FDM/TDMA格式的客户位置电路，以及用来将诸已格式化的反向信道信号置于向发射机子***11的无线发射条件中的电路，举例来讲，该发射机子***11是一个用于将已格式化的反向信道信号调制到射频载波信号上的调制电路。此外，本发明的双向实施方案中的发射机子***11包括一个在该发射机子***的服务区域内接收反向信道信号的天线。曾经在发射机子***位置处接收到的诸反向信道或者被发射给该服务区域中的其它客户，或者被发回提供者子***，这取决于所发射的反向信道数据的类型。例如，在电视会议数据的情况下，发射机子***包括一个切换网络(switching network)，用于在两个客户位置之间传送(route)电视会议数据。在反向信道数据是每看付费请求控制信号的情况下，发射机11把这个数据发回提供者子***10。

尽管已经结合几个特定的实施例描述了本发明的诸部件，但是应该懂得，可以用多种其它方式来实施本发明。因此，应该懂得，决不想把利用图解方式图示和描述的诸特定实施例看成是约束。对这些实施例的细节的参考不想限制诸权力要求的范围，诸权力要求本身仅仅列举了那些被看作是对本发明至关重要的特点。

Claims (41)

1.在一个无线发射***中，该***包括用于提供多个信号信道的提供者子***，用于以无线方式向多个服务区域发射诸已调制信号信道的发射子***，以及用于接收上述已调制信道信号的接收手***，上述发射***包括：

一个信号多路复用器，该信号多路复用器控制各个数字输入信号的混合，所述各个数字输入信号在该信号多路复用器的控制下被混合成多个已格式化的独立的数字数据流，所述多个已格式化的独立的数字数据流的每一个在多个信号输出端的不相同的一个上输出；

一个或多个调制器，所述一个或多个调制器将所述多个已格式化的独立的数字数据流的每一个调制成一个用于发射的信号；

多个天线，所述多个天线中的每一个以扇形方式发射上述多个独立地被调制的信号，上述多个天线的每一个包括多个独立的天线部件，上述多个独立的天线部件的每一个发射上述多个独立地被调制的信号的每一个。

2.权利要求1中所述的发射***，其中，上述诸独立的信号中的每一个代表上述多个信号信道的不同的可选择组合。

3.权利要求1中所描述的发射***，其中，上述诸独立的信号中至少有两个代表多个信号信道的相同的可选择组合。

4.权利要求2或3中所述的发射***，其中，上述诸单个的天线段被设计成多面多角形柱形结构。

5.权利要求4中所述的发射***，其中，上述每个天线段具有相关的发射极性，而诸相邻的天线段具有逆相关的发射极性。

6.权利要求5中所述的发射***，其中，上述多面多角形柱体结构包括6个上述天线段，并且其中，上述每个段发射上述信号的60°方位角。

7.权利要求5中所述的发射***，其中，上述多面多角形柱体结构包括8个上述天线段，并且其中，上述每个段发射上述信号的45°方位角。

8.权利要求7中所述的发射***，其中上述诸天线段是喇叭形天线。

9.权利要求7中所述的发射***，其中上述诸天线段是圆盘形天线。

10.在一个无线发射***中，该***包括用于提供多个信号信道的提供者子***，带有多个用于以无线方式向多个服务区域发射诸已调制信号信道的天线的发射子***，以及用于接收上述已调制信道信号的接收子***，上述诸天线中的每一个具有一个相关的服务区域，在上述***中使用的方法，所述的方法包括以下步骤：

从上述多个信号信道产生多个连续的相互独立的已调制信号，上述诸独立的已调制信号中的每一个代表上述多个信道的一个可选择的组合，并且用于向多个天线中的每一个提供上述多个独立的信号；

向多个发射装置中的每一个提供上述多个独立的信号，其中，每个发射装置具有一个相关的服务区域；

向与上述每个发射装置相关的每个服务区域发射上述诸独立的信号，其中，上述每个服务区域被分成若干扇区，上述诸独立的信号中的每一个被发射给一个相应的扇区。

11.权利要求10中所述的方法，其中，上述诸独立的信号中的每一个代表上述多个信号信道的不同的可选择组合。

12.权利要求10中所述的方法，其中，上述诸独立的信号中至少有两个代表上述多个信号信道的相同的可选择组合。

13.权利要求11或12所述的方法，其中，上述多个独立的信号被发射，这样，相邻的扇区接收相反极性的信号。

14.权利要求13所述的方法，其中，上述多个独立的信号中的每一个是60°方位角的信号。

15.权利要求13所述的方法，其中，上述多个独立的信号中的每一个是45°方位角的信号。

16.一个无线发射***，包括：

一个提供者子***，该提供者子***包括：

多个数字信号输入端，所述多个数字信号输入端用于输入相关的多个信号信道；

多个信号输出端；

一个信号多路复用器，该信号多路复用器控制各个数字输入信号的混合，所述各个数字输入信号在该信号多路复用器的控制下被混合成多个已格式化的独立的数字数据流，所述多个已格式化的独立的数字数据流的每一个在多个信号输出端的不相同的一个上输出；

已格式化的数字数据流具有代表多个信号的一部分的被编码的信道信息；

多个发射机，所述多个发射机的每一个与一个相关的服务区域相关联并且与一个相关的已格式化的独立的数字数据流相关联，所述多个发射机的每一个将相关的已格式化的独立的数字数据流调制成对应的调制信号；

其中每个服务区被分成多个扇区，每个发射机将相关的调制信号发射给相关的扇区；

在每个服务区域中的每个扇区中的多个接收机，所述多个接收机将相关的调制信号变换成对应的已格式化的数字数据流并且从已格式化的数字数据流中选取诸信号的一个信道。

17.权利要求16中所述的***，其中，上述诸独立的已格式化数字数据流中的每一个代表上述多个信号信道的不同的可选择组合。

18.权利要求16中所述的发射***，其中，上述诸独立的已格式化的数字数据流中至少有两个代表上述多个信号信道的相同的可选择组合。

19.权利要求17或18中所述的***，其中，上述提供者子***包括多个用来产生上述每个已格式化数字数据流的装置，用来产生上述数字数据流中的每一个的上述装置中的每一个包括：用于把上述多个信道编码为多个中间数字数据流的装置，以及把上述多个中间数字数据流格式化并复用为上述每个已格式化的数字数据流的装置。

20.权利要求19中所述的***，其中，上述用于格式化和复用的装置把上述已格式化的数字数据流格式化为单一ATM已格式化的数字数据流。

21.权利要求20中所述的***，其中，上述每个发射机装置以一组工作频率之一发射上述已调制信号。

22.权利要求21中所述的***，其中，上述多个信号信道包括以前压缩过的诸数字电视信号。

23.权利要求22中所述的***，其中，上述多个信号信道还包括数字计算机***信号。

24.权利要求23中所述的***，其中，上述接收机子***还包括用于把上述已选择的一个信号信道变换为一个相应的模拟信号信道。

25.权利要求24中所述的***，其中，上述编码装置按照SONET STS-3格式来格式化上述中间数字数据流。

26.权利要求25中所述的***，其中，上述格式化和复用装置完成频分复用。

27.权利要求26中所述的***，其中，上述编码装置包括模/数变换器和用于压缩数字信号的装置。

28.权利要求27中所述的***，其中，上述压缩装置采用MPEG-2压缩格式。

29.权利要求28中所述的***，其中，上述每一个发射装置包括一个用于发射上述独立的诸已调制信号的天线，每一个天线具有多个单个的天线段，用于发射上述诸独立的信号之一，并且每一段具有相关的发射极性，其中，相邻的天线段具有逆相关的发射极性。

30.权利要求29中所述的***，其中，上述接收机装置还包括一个接收天线，用于接收上述一个独立的已调制信号，其中，调谐上述接收装置中的每一个，以接收具有与之相关的发射极性的上述一个独立的已调制信号。

31.权利要求30中所述的***，其中，上述用于把上述已选择的信号信道变换为上述相应的模拟信号信道的装置还包括一个用于解压缩上述已选择的一个信号信道的装置以及一个用于把上述解压缩后的已选择信号信道变换为上述相应的模拟信号信道的数/模信号变换器。

32.权利要求31中所述的***，其中，上述诸单个的天线段被设计成多面多角形柱形结构。

33.权利要求32中所述的***，其中，上述每个接收机装置还包括用于发射诸射频信号的装置，并且上述每个发射装置还包括从上述接收机装置接收上述诸射频信号的装置，目的是在上述发射机子***和上述接收机子***之间建立双向传输。

34.在一个无线发射***中，一种用于发射和接收信号的方法包括以下步骤：

把多个信号信道变换为多个独立的已格式化的数字数据流，上述已格式化的的数字数据流中的每一个代表上述多个信道的可选择的组合；

调制上述已格式化的数字数据流中的每一个，以产生一个相应的已调制信号，从而产生多个相互独立的已调制信号；

把上述多个独立的信号提供给多个发射装置中的的每一个，其中，每个发射装置具有相关的服务区域；

向与上述每个发射装置有关的每个服务区域发射上述诸独立的信号，其中，上述每个服务区域被分成多个扇区，每个扇区接收上述诸独立的信号之一；

接收上述一个独立的信号；以及

把上述一个独立的信号变换为可供给定的I/O设备使用的信号。

35.权利要求34中所述的方法，其中，上述独立的已格式化数字数据流中的每一个代表上述多个信号信道的不同的可选择的组合。

36.权利要求35中所述的方法，其中，上述独立的已格式化数字数据流中至少有两个代表上述多个信号信道的相同的可选择组合。

37.权利要求35或36中所述的方法，其中，把多个信号信道变换为多个独立的已格式化数字数据流的上述步骤还包括把上述信道的上述部分复用为一个中间数字数据流的诸步骤，以及把上述中间数字数据流格式化为上述每个已格式化的数字数据流的装置。

38.权利要求37中所描述的方法还包括把上述多个已格式化的数字数据流格式化为代表上述多个已格式化的数字数据流的单一已格式化数字数据流的步骤，其中上述单一数字数据流在上述调制步骤之前被重新构造为上述多个已格式化的数字数据流。

39.权利要求38中所述的方法，其中，以一组工作频率之一来发射上述这些独立的已调制信号。

40.权利要求38中所述的方法，其中，上述每个独立的数字数据流被调制为平方根参差QPSK(SQR-SQPSK)已格式化的已调制信号。

41.权利要求40中所述的方法，还包括在向上述服务区域发射上述已调制信号的步骤之前，采用非线性饱和放大器和倍频功率放大器放大上述已调制信号，以产生一个参差QPSK已调制信号的步骤。

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