用于频移无线信号的设备和方法以及使用频移的系统

摘要

本发明涉及用于频移无线信号的设备和方法以及使用频移的系统。将一个频带内的无线信号频移到另一个不同的频带，用有线或无线媒体在经频移的频带内将无线信号传载到另一个位置，再在这个位置将无线信号频移回原来的频带。在一个实施例中，对无线信号的频移是先将它变换为其他表示信号(诸如I/Q分量)再根据表示信号形成经频移的信号。这种系统可以用来增大户内或户外的覆盖和桥接户内与户外的网络。媒体可以使用专用布线，也可以使用住宅或建筑物内现有业务布线，包括LAN、电话、AC供电和CATV布线。系统可以(完全或部分)封装成一个单独的单元，以集成形式收容为业务出口的一部分或作为一个揿钮/插入模块。

说明书

本申请是申请号为200780008415.1、申请日为2007年1月11日、 发明名称为“用于频移无线信号的设备和方法以及使用频移的系统” 的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及对信号进行频移，具体地说，涉及对无线信号 进行频移。特别是，本发明的实施例涉及使用在无线和有线媒体上经 频移的信号来改善无线网络的覆盖。

参考文献

以下各文献好像在此全部提出那样予以整体引用：

a.Rabenko等人的美国专利6,862,353，其标题为″System and  Method for Providing Power over a Home Phone Line Network″，在 本文中称为′353；

b.Binder等人的美国专利申请公开2004/0151305，其标题为 ″Method and System for Providing DC Power on Local Telephone  Lines″，在本文中称为′1305；

c.Binder的美国专利申请公开2005/0010954，其标题为″Modular  Outlet″，在本文中称为′0954；

d.Hazani等人的美国专利申请公开2005/0180561，其标题为 ″Outlet Add-On module″，在本文中称为′0561；

e.Hazani等人的美国专利申请公开2005/0249245，其标题为 ″System and Method for Carrying a Wireless Based Signal over a  Wiring″，在本文中称为′9245；

f.Binder的美国专利6,842,459，其标题为″A network Combining  Wired and Non-Wired segments″，在本文中称为′459；

g.Binder的美国专利6,961,303，其标题为″Telephone  Communication System and Method over Local area Network wiring″， 在本文中称为′303。

背景技术

频移

在许多应用中，需要对信号在频域内进行例如如图1的图形10 所示的频移。第一信号11以频率F2为中心，它的大部分能量集中在 沿频率轴13的频率F1到F3之间。信号12是经上频移的第一信号11 的复制品，以频率F5为中心，分布在频率F4到F6之间。除了放大 和/或衰减之外，所得到的经频移的信号12应是第一信号11的可靠复 制品，基本上具有相同的特性、信息和频率响应波形，占有相同的带 宽(即，F6-F4＝F3-F1)。第一信号11上移了ΔF，因此F5-F2 ＝ΔF。对信号的下频移在该技术领域内也是已知的，复制品移到比原 信号低的频谱。

频移器件在该技术领域内是已知的，通常使用混频器/滤波器结 构(例如，外差式)。图2为例示现有技术的外差式频移器20的框图。 原(移动前)信号(即图1中的第一信号11)通过可以是连接器的输 入端口21接收后馈入混频器22。混频器22还馈有来自本机振荡器25 的频率为F0的正弦波信号。混频器22通常是非线性电路或器件(诸 如晶体管或混频器/肖特基二极管)，具有来自输入端口21的原信号 和来自本机振荡器25的信号两个输入信号，由混频器22相乘。混频 器22的输出端上的一个信号的频率等于这两个输入信号的频率之和， 而另一个信号的频率等于这两个输入信号的频率之差；如果没有滤掉 的话还有原输入信号。在输入端口21接收第一信号11的情况下，混 频器22的输出将包括原第一信号11从F2被移到F2+F0的信号和原 第一信号11从F2被移到F2-F0的信号。在希望上频移的情况下， 带通滤波器(BPF)23滤掉较低的频率(在F2-F0附近)而将较高 频带的信号基本上传送给可以是连接器的输出端口24。在本机振荡频 率25设置为ΔF而BPF 23设计成只让F4到F6的频率通过的情况下， 频移器20在有信号11输入端口21时将输出信号12。虽然以上说明 只涉及频移器20的与频率有关的部分，但这样的频移器20通常还包 括一些涉及放大、衰减、限幅及其他影响信号的振幅但在适当频带内 具有平坦的频率响应的功能的组件，为了简明起见因此就没有予以示 出。

已知超外差频移器在该技术领域内用于无线电接收机和其他需 要将信号充分频移的应用。这样的频移器涉及两个(或更多个)级联 的单外差频移器。图3为例示现有技术的频移器30的框图。超外差频 移器30用两个频移级对输入输入端口21的信号进行频移，通过输出 端口24输出经频移的信号。第一级含有第一混频器22a、产生频率为 F10的基准信号的第一本机振荡器25a和连接到第一混频器22a的输 出端上的第一BPF 23a。第一BPF 23a的输出端上的信号用作第二外 差级的输入，第二外差级含有第二混频器22b、产生频率为F11的基 准信号的第二本机振荡器25b和连接到输出端口24上的第二BPF 23b。在这样的频移器内，总频移将为两个本地正弦波基准频率之和 F10+F11。类似地，超外差频移器可以包括两个以上的级，可以用来 上频移和下频移。

实现这样的外差甚至超外差的频移器如上所述需要许多组件。这 样的实现通常具有大量部件，导致成本高、盒大、结构复杂、可靠性 低和其他一些缺点。

无线家庭联网

流行的家庭(以及办公室和企业环境)联网途径是通过RF分配 系统在整个建筑物内传送发给和来自数据设备的射频(RF)信号的通 信。通常称为无线局域网(WLAN)的这种通信使用工业、科学和医 疗(ISM)专用频谱。在美国，ISM频谱内的三个频带是902-928MHz 的A频带、2.4-2.484GHz的B频带(通常称为2.4GHz频带)和 5.725-5.875GHz的C频带(通常称为5GHz频带)。在诸如欧洲和 日本之类的不同地区使用一些重叠和/或类似的频带。

为了使在不同的供应商所制造的设备之间有互用性，少数几个 WLAN标准已经作了改进，如IEEE 802.11标准组的标为WiFi的部 分(www.wi-fi.org)。IEEE 802.11b规定了用2.4GHz频带和支持 11Mb/s的通信速率的基于分组的无线通信，IEEE 802.11a用5GHz 频带传载54MB/s，以及IEEE 802.11g用2.4GHz频带支持54Mb/s。

具有WLAN接口的节点/客户机通常标为STA(无线台/无线客 户机)。STA功能可以嵌入为数据单元的一部分，也可以是称为网桥 的专用单元，耦合到数据单元上。虽然STA可以在没有任何附加硬件 的情况下进行通信(即自组(ad-hoc)模式)，但这种网络通常涉及 作为调停设备的无线接入点(例如，WAP或AP)。WAP实现基站 (BSS)和/或基于独立BSS(IBSS)的自组模式。STA、客户机、网 桥和WAP在这里统称为WLAN单元。

图5为沿频率轴59示出美国IEEE802.11g无线通信带宽分配的 图形50。为了允许同时进行多个通信会话，定义了11个中心频率相 隔5MHz的重叠信道，从中心频率为2412MHz的信道1(示为55)、 中心频率为2417MHz的信道2(示为56)...，中心频率为2457MHz 的信道10(示为57)直到中心频率为2462MHz的信道11(示为58)。 每个信道的带宽为22MHz，对称地分布在中心频率的左右(+/-11 MHz)。

图4为例示WLAN单元的框图40。为了简明起见，在这里将只 对IEEE802.11g进行说明。通常，无线物理层信号分成两级处理。在 发送通路中，根据需发送的数据用基于256QAM(正交调幅)的OFDM (正交频分多路复用)调制技术产生第一基带信号(IF)，得到22MHz (单个信道宽度)频带信号。然后将信号上变顾到2.4GHz(RF)， 置于所需信道的中心频率，通过天线52向空中发送。类似地，接收通 路包括处在RF频谱内的接收信道，经下变频为基带信号(IF)后， 从中提取数据。

WLAN单元40通过有线端口41(例如支持IEEE802.3 10/100BaseT(以太网)接口)接到有线媒体上。接口的物理层由 10/100BaseT PHY(物理)功能块42处理，将进入的经Manchester 或MLT3调制的信号(分别遵从10BaseT或100BaseTX编码)变换 成串行数字流。类似地，将WLAN外出的数字数据流调制到相应的 编码信号，通过有线端口41发送，从而实现全双工通信。内部数字流 可以是具有专有性质的任何诸如MII(媒体独立接口)之类的标准数 字流。这种MII到以太网PHY 42(即以太网物理层或以太网收发机) 可以根据可从SMSC标准微系统公司(SMSC-Standard Microsystems  Corporation of Hauppauge，NY U.S.A)得到的“LAN83C18010/100 高速以太网PHY收发机”(“LAN83C180 10/100 Fast Ethernet PHY  Transceiver”)实现。虽然这个功能可以用单个专用组件实现，但在 许多具体实现中这个功能集成入包括诸如处理较高层的其他功能的单 个组件。PHY块42还包括用于平衡、冲击保护的隔离磁组件(例如 基于变压器的组件)和通过有线端口41提供适当和标准的接口的连接 器(常用的为RJ-45)。

为了简明起见，在以上说明中和在下面将只对以太网 10/100BaseT接口进行说明。然而，可以理解，同样可以使用任何有 线接口，无论是专用还是标准的、分组还是同步的、串行还是并行的， 诸如IEEE1394、USB、PCI、PCMCIA或IEEE1284之类，但并不局 限于此。此外，也可以使用多个这样的接口(相同类型或混合的)。

在WLAN单元是集成和物理上封装在另一个单元(诸如数据单 元，例如计算机)内和不支持专用和直接有线接口的情况下，可以省 去PHY 42的部分或所有功能。

MAC(媒体访问控制)和再高一些的层在MAC层处理器43内 处理，MAC层处理器43包括两个子块，标为10/100BaseT MAC 53 和IEEE802.11g MAC 54。10/100BaseT MAC 53按照与有线端口41 关联的IEEE802.3MAC处理MAC层。10/100BaseT MAC 53可以用 可从SMSC标准微系统公司(SMSC-Standard Microsystems  Corporation of Hauppauge，NY U.S.A)得到的包括10/100BaseT MAC  53和PHY 42功能的“LAN91C111 10/100非PCI以太网单芯片MAC +PHY”(“LAN91C111 10/100 Non-PCI Ethernet Single Chip  MAC+PHY”)实现。可参见该厂家的数据表(WaveLAN^TM 802.11a/b/g 芯片组和Agere系统、WaveLAN^TM WL60040多模式无线LAN媒体 访问控制器(MAC)的Agere系统产品提要，产品提要2003年8月， PB03-164WLAN)。类似地，IEEE802.11MAC 54按照与天线52(或 其他无线端口)关联的IEEE802.11g MAC处理MAC层。这样的 IEEE802.11 MAC 54设计成能支持多个数据率和加密算法，通常基于 嵌入式处理器和各种存储器。IEEE802.11 MAC 54可以用Agere系统 (Agere Systems of Allentown PA U.S.A)的“WaveLAN^TM WL60040 多模式无线LAN媒体访问控制器(MAC)”(“WaveLAN^TM WL60040  Multimode Wireless LAN media Access Controller(MAC)″)实现。 所有将10/100BaseT MAC 53所处理的有线IEEE802.3MAC接到无线 EEEE802.11g MAC 54上所需的桥接也包括在MAC层处理器43内， 以考虑集成和适当操作。

IEEE802.11g MAC 54所产生的数据流由基带处理器48变换为 基于OFDM的基带信号(反之亦然)。在常见的应用中，基带处理器 48(即无线调制解调器和IF收发机)用对数据流进行数字处理的发送 机/接收机44和产生实际信号的OFDM单元(即I-Q调制器)45实现。 无线环境内的通信信道有诸如衰减、衰落、多路径、干扰各种缺陷和 许多其他缺陷。基带处理器48可以对数据流进行如下功能的处理：

a.分组成帧，将来自MAC 43的数据改编和组织成一系列 分组，再加上头标、CRC、前同步码、控制信息和帧端定界符；

b.加扰；

c.卷积编码(诸如Viterbi编码)，这种编码对诸如冲激和 突发噪声之类的信道缺陷有较好的抗扰性；

d.穿孔，用来降低所需的数据率；

e.交错，用来对分组块(例如字节)执行置换，以便通过 将信息散布而可较好地抗突发错误；以及

f.IFFT(逆FFT)调制器，用来产生独立的QAM(正交调 幅)并列模式副载波。

使用数模变换，来自发送机/接收机44的发送机部分的经处理的 数字数据用来在调制器45内产生OFDM基带信号。来自功能块46 的所接收的OFDM基带信号由调制器45数字化、由发送机/接收机44 的接收机部分处理后，传送给MAC层处理器43和PHY 42，再通过 有线端口41发送。WLAN芯片组中有些实现提供实际的基带信号， 而其他一些实现只是提供正交模拟I/Q调制解调器信号，必须进一步 加以处理后才能提供实际的真正模拟形式的IF(中频)OFDM基带信 号。在这种情况下，如在该技术领域内所知的那样，用确定IF频率的 本机振荡器(LO)产生正弦波，将它乘以I信号再与Q信号乘以经 90度相移的LO信号相加就产生真正的模拟IF基带信号。基带处理 器48可以根据Agere系统(Agere Systems of Allentown，PA U.S.A) 的“WaveLAN^TM WL64040多模式无线LAN基带”(“WaveLAN^TMWL64040 Multimode Wireless LAN Baseband”)实现。或者也可以使 用Philips半导体的包括基带处理器48和IEEE802.11MAC 54功能的 SA5250多协议基带。

WLAN收发机(即RF-IF变换器)46将IF OFDM基带信号从 基带频移到ISM RF频带。例如，以10MHz为中心对称的OFDM基 带信号，如果要求使用图5中的中心频率为2417MHz的信道2，所 需的频移量就为2417-10＝2407MHz。这样的频移可以使用在该技 术领域内已知的许多方法。可以用直接调制发送机/接收机来进行频 移，正如可以是用Agere系统(Agere Systems of Allentown，PA U.S.A) 的“WaveLAN^TM WL64040双频带无线LAN收发机”(“WaveLANTM  WL64040 Dual-Band Wireless LAN Transceiver”)直接将正交的I-Q 模拟信号变换到2.4GHz RF频带的情况。或者，也可以使用超外差 (例如，二次变换)体系结构，如对Philips半导体(Philips  Semiconductors)“SA5251多频带RF收发机”(“SA5251 Multiband RF  Transceiver”)所作的说明那样。WLAN收发机46和基带处理器48 构成了无线通路的物理层处理器47。

发送/接收开关49用来根据WLAN单元40的控制信号信令发送 状态使天线52与发送机通路径接而断开接收机通路(以免接收机饱 和)。通常使用基于PIN二极管开关的设计，诸如MCE-KDI集成产 品(MCE-KDI Integrated Products of Whippany，NJ，U.S.A)的PIN 二极管开关SWX-05(PIN Diode switch SWX 05)。天线52通过RF 滤波器51耦合，以便保证只发送所限定的频带(除去不希望有的残留 信号)和在接收模式滤掉噪声和带外信号，RF滤波器51可以使用 SAW(表面声波)技术，诸如SAWTEK(SAWTEK(A TriQuint  company)of Orlando，FL U.S.A)的“2441.8MHz SAW滤波器” (“2441.8MHz SAW Filter”)。

WLAN单元40的实际实现可以还涉及放大器、衰减器、限幅器、 AGC(自动增益控制)和与信号电平功能有关的类似电路。例如，通 常在接收通路内接近天线(a.k.a.天线)52处接有低噪声放大器(LNA)。 LNA的例子包括但不限于“MAX2644 2.4GHz SiGe，高IP3低噪声放 大器”(“MAX2644 2.4GHz SiGe，High IP3 Low-Noise Amplifier”)。 类似地，在发送路径内可以使用功率放大器(PA)，诸如“用于 EEEE802.11g WLAN的MAX2247功率放大器”(“MAX2247 Power  Amplifier for EEEE802.11g WLAN”)。LNA和PA例如可以从Maxim 集成产品(Maxim Integrated Products of Sunnyvale，CA U.S.A.)得 到。为了简明起见，这样的功能在图4中以及本文件的其他部分都省 略了。类似地，虽然本文件中或对发送通路或对接收通路进行说明， 但可以理解，还存在配置互逆通路的反向通路。

图6示出了典型的物理层处理器47的一个非限制性例子的详细 框图，它包括图7单独示出的WLAN收发机46。WLAN收发机46 基于在该技术领域已知的诸如在Agere系统公司(Agere Systems Inc.) 的“双频带无线LAN收发机WaveLAN WL54040”(“Dual-Band  Wireless LAN Transceiver WaveLAN WL54040”)所使用的直接变换 和低中频技术，示为包括I/Q调制器67和I/Q解调器68。天线52所 接收的RF信号(通过如图4所示的RF滤波器51和发送/接收开关 49)通过端口61输入I/Q调制器67。信号馈入两个混频器22a和22b。 混频器22a和22b接到基于石英晶体64的本机振荡器25上。本机振 荡器25可以包括合成器、VCO(压控振荡器)、PLL(锁相环)和 NCO(数控振荡器)，如在该技术领域内所知。本机振荡器25直接 向混频器22b馈送信号。来自振荡器25的正弦波基准信号通过90度 移相器63a馈给混频器22a。除了频率下移之外，还得到I/Q调制， 其中在端口65a上来自混频器22a的输出信号(在经图中未示出的适 当滤波后)是在端口61上接收到的RF信号的正交(Q)分量而在端 口65b上来自混频器22b的输出是同相(I)分量。I/Q解调器68分 别通过端口66b和66a接收需发送的信号的I/Q分量。I和Q分量信 号分别由混频器22c和22d上频移，其中混频器22d直接由振荡器25 馈送信号，而混频器22c则通过移相器63b馈以经90度相移的信号。 混频器22c和22d的输出由加法器76相加后通过端口62馈送，作为 需由天线52(图4)发送的RF信号。可以理解，WLAN收发机46 还包括滤波器、放大器、控制器、定时器和其他在上面没有说明而为 简明起见省略了的电路。如上所述，WLAN收发机的输入和输出具有 模拟性质而且是基于低IF或RF的信号。因此，大多数这样的WLAN 收发机被认为是模拟部件，不包括实质性数字处理或数字电路。

基带处理器48通常是数字部件，包括DSP(数字信号处理器) 和其他数字电路。为了使数字基带处理器48适合向WLAN收发机46 发送模拟信号和接收来自WLAN收发机46的模拟信号，包括模拟与 数字信号之间的变换器组31，作为处理器48的混合信号部件。模数 变换器69a和69b分别将通过端口65a和65b接收的Q和I信号分量 变换成数字表示，馈给OFDM调制器38。类似地，来自OFDM解调 器37的数字Q和I分量用相应的数模变换器32a和32b变换为模拟 的。OFDM解调器38和OFDM调制器37是全数字电路，通常基于 DSP(数字信号处理)。

在经IQ解调器67下频移和I/Q调制和经模数变换器69a和69b 数字化后，所接收的WLAN信号输入OFDM调制器38。这个块内的 处理包括频率处理39、快速傅里叶变换(FFT)71、解映射器72和 属于块73的解扰器、解码器(通常为Viterbi解码器)和去交错器。 经调制的信号通过端口74输出给MAC单元43。

在发送通路上，通过端口75从MAC层处理器43接收到的数据 由OFDM解调器37进行I/Q解调。OFDM解调器37包括具体属于 块36的加扰器、编码器(通常为Viterbi编码器)和交错器，将输出 数据馈给映射器35，再由映射器35馈给IFFT单元34。在循环扩展 33后，所形成的数字I/Q分量分别由数模变换器32b和32a变换为模 拟信号，分别输出给WLAN收发机46的端口66b和66a。可以理解， WLAN基带处理器48还包括一些滤波器、放大器、控制器、定时、 组帧和其他在上面没有说明而为简明起见省略了的电路。

出口

术语“出口”在这里是指有利于使外部设备可以方便地迅速与设 置在建筑物内的布线连接和断开的机电装置。出口通常具有与布线固 定的连接，允许方便地通常通过在面板上的集成连接器按需要连接外 部设备。出口通常机械固定或安装在墙壁或类似的表面上。普通出口 的非限制性例子包括：连接电话机和有关设备的电话出口；连接电视 机、VCR之类的CATV出口；用作LAN布线(也称为“结构化布线”) 部分的出口；以及用来将电源接到电器上的电源出口。所谓“墙壁”在 这里是指建筑物的任何内表面或外表面，除了垂直的墙壁之外还包括 但不局限于天花板和地板。

无线覆盖

大多数现有的无线技术，诸如IEEE802.11x(例如 IEEE802.11a/g/b)、蓝牙(BlueTooth^TM)、UWB(超宽带)之类， 被限制在数十米的自由视线环境内。在普通的建筑物环境内，存在墙 壁和其他障碍物，从而可以使无线通信的距离显著减小。这样，在大 多数情况下，单个无线单元(诸如一个接入点)不能有效地覆盖整个 建筑物内部。为了改善覆盖，通常使用多个接入点(或任何其他WLAN 单元)，将这些接入点分布在整个环境的各个地方。

为了使接入点可以互连成使所有的WLAN单元可以相互通信和/ 或与有线数据单元通信的单个通信簇，通常使用有线干线，使这些接 入点都接到这干线上。这样的将有线和无线段组合起来的网络例如可 参见Swartz等人的美国专利6,330,244。这样的配置今天流行于办公 室、事务所、企业、工业设施和其他建筑物内，具有专用的有线网结 构，通常基于类5电缆布线(也称为结构化布线)。接入点设备通常 通过诸如基于以太网的10/100BaseT之类的标准数据接口与基于局域 网(LAN)的现有布线对接。

如上面所说明的，在现有的房屋内安装专用网络布线基础设施是 不实际的。现有技术揭示了将现有的AC供电布线也用作互连WLAN 单元的有线干线的情况。这样的现有技术的例子包括Arora等人的美 国专利6,535,110、Mowery Jr.的美国专利6,492,897、Heinonen等人 的美国专利申请2003/0224728和Beamish等人的美国专利6,653,932。 用电力线作为连接WLAN单元的干线有着一些缺点。这种布线、噪 声和通常是不良的环境导致通信媒体差和不可靠、数据率低和需要复 杂和昂贵的调制解调器。此外，将WLAN单元接到电力线上需要无 线和电力线调制解调器来处理所涉及的两个媒体上的物理层，还需要 复杂的MAC来桥接和处理所涉及的两个不同的协议。这样，这种解 决方案是复杂而不经济的，由于需要大量硬件，可靠性也低。

美国专利申请′9245提出一种如图8所示的系统80，这种系统包 括桥接在无线链路(通过天线52)与有线媒体83(通过连接器82连 接)之间的设备81。然而，建议用超外差方案来频移无线信号，以便 能在布线上传载。

Hazani等人的WO2005/109845揭示了一种使标准的无线调制解 调器可以耦合到布线上让布线传载可以由无线IF调制解调器直接产 生的或者从调制解调器RF信号中提取的可以是基于OFDM的无线基 带信号的设备、网络和方法。布线可以是建筑物公用布线，诸如电话、 AC供电或CATV布线。基带信号与公用业务信号用频分多路复用一 起在公用布线上传载。设备可以与数据单元，标准的专用盒，一起封 装在出口内或封装成插入出口的适配器。数据单元可以通过诸如标准 连接器之类的布线端口或通过无线连接与设备耦合。设备可以由本地 供电或者由在布线上传载的功率信号供电。

Binder的WO 01/80543揭示了一种在住宅或建筑物内的包括一 些有线和无线段的局域网。有线段基于建筑物内新的或现有的线路， 通过诸如电话系统、配电系统或有线电视布线系统的出口接入线路。 无线段基于使用诸如无线电、声或光(例如，红外)之类的传播波的 通信。有线和无线段在出口内用用作段间中介件的模块对接。模块可 以集成入出口内、部分安装在出口内或外接到出口上。这样的网络可 以为由线路连接的数据单元和非由线路连接的数据单元提供综合通 信。

考虑到上述情况，提供一种以简单、合算、忠实、可靠、部件最 少、硬件最少的方式或者用现有和可得到的组件对信号特别是无线信 号进行频移的方法和系统，在该技术领域内应该说是一个进步。

此外，具有一种以简单、合算、真实、可靠、部件最少、硬件最 少的方式或者用现有和可得到的组件扩大无线网络覆盖特别是扩大到 覆盖特别需要覆盖的位置的方法和系统，应该是非常有益的。

类似地，具有一种以简单、合算、真实、可靠、部件最少、硬件 最少的方式或者用现有和可得到的组件无缝地互连一些被分开的或隔 离的覆盖区域的方法和系统，也会是非常有益的。

此外，具有一种用无线信号、无线技术和无线组件进行有线通信 的方法和系统也会是非常有益的。

发明内容

在本发明的一个方面，揭示了一种对信号进行频移的方法和设 备。第一频带内的信号由I/Q解调器解调成它的“I”和“Q”分量信号， 经I/Q调制器调制后在不同和不重叠的第二频带上重建这个信号。类 似地，可以用另一组I/Q解调器和I/Q调制器来将信号从第二频带频 移到第一频带，因此考虑了双向半双工或全双工通路。信号可以是无 线信号，由两个用于各自频带的天线接收和发送。或者，可以将单个 天线用于这两个频带。下面，所有以上系统内的频移器可以使用任何 频移方案，诸如混频器/滤波器、外差或超外差法，或者如上所述使用 I/Q解调和调制。

在本发明的另一个方面，在无线网络内用频移来增大覆盖和无缝 桥接两个被隔离或分开的无线覆盖区域。网络基于两个在第一频带上 相互通信的频移器。来自第一无线单元的无线信号由一个频移器接收 后频移到另一个频带再发送给另一个频移器。这另一个频移器将所接 收的信号频移到原来的发送频带后发送给远离第一无线单元的另一个 无线单元，因此在这两个无线单元之间形成了一个无线链路。在另一 个方向上也是这样，从而可以半双工或双向工作。

以上频移器之间的通信也可以使用两个(或更多个)附加的中介 频移器，因此具有对另一个不同的频带的附加频移，从而使所及范围 和两个无线单元之间的距离可以进一步增大。

在本发明的另一个方面，在无线网络内用频移来增大覆盖和用互 连的有线媒体无缝桥接两个或更多个被隔离或分开的无线覆盖区域。 网络基于两个或更多个各覆盖一个不同区域的频移器，这些频移器在 有线媒体上相互通信。来自第一无线单元的无线信号由频移器接收， 经下频移后在有线媒体上传载，发送给另一个频移器。这另一个频移 器将所接收的信号频移到原来的发送频带后发送给远离第一无线单元 的另一个无线单元，因此在这两个无线单元之间形成了一个无线链路。 在另一个方向上也是这样，从而可以半双工或双向工作。

将频移器连接到有线媒体上可以使用适当的连接器以及适应瞬 态、过电压和雷电的保护电路和任何其他减少或消除在有线媒体上的 不希望有的信号的损害的保护装置。还可以用带通滤波器来只让经频 移的无线信号通过而抑制或阻塞在所说明的通路内的其他信号。可以 用变压器来隔离和降低共模干扰。此外，可以用布线驱动器和布线接 收器来将适当电平的信号发送给有线媒体和从有线媒体接收适当电平 的信号。还可以用均衡器来补偿有线媒体的任何取决于频率的特性。

在本发明的另一个方面，有线媒体同时传载可以是AC或DC的 功率信号。功率信号在与传载经频移的无线信号所用的不同的频带上 传载，作为保证，用低通滤波器(对于DC功率信号)或带通滤波器 (对于AC功率信号)来耦合发给或来自有线媒体的功率信号，而用 高通滤波器或带通滤波器来耦合发给和来自有线媒体的经频移的无线 信号。功率信号可以在一点注入而在另一个可以是用来连接频移器的 同一个点提取。在有线媒体上传载的功率信号可以用来为任何所连接 的设备供电，通过适当的功率变换器将功率信号的电平和类型变换成 适合所连接的硬件工作需要的电压(通常为DC电压)来为部分或整 个频移器和任何所连接的电路供电。在本发明的一个方面，功率传载 有线媒体是主要为对来自发电站的通常为115V 60Hz(在北美)的交 流电进行配电而专门安装在建筑物内的AC电力线。

在本发明的另一个方面，有线媒体同时传载可以呈现为模拟或数 字形式的非功率信号。类似地，诸如与模拟电话或CATV有关的信号 之类的业务信号可以用FDM同时传载。连接发给和来自有线媒体的 不同信号涉及使用一组各让一个不同频带的适当信号通过而不让共享 这个有线媒体的其他信号通过的滤波器。所附加的信号可以在一点注 入而在另一个可以是用来连接频移器的同一个点提取。在本发明的另 一个方面，除非功率信号之外还传载的功率信号使用不同的频带，用 适当的滤波器耦合到有线媒体或从有线媒体耦合。功率信号可以用来 为任何接到有线媒体上的设备供电。

在本发明的另一个方面，一个或多个频移器电连接到一个无线单 元(诸如WAP)上，形成一个整体部件，诸如将两者集成入一个单独 的盒内。或者，也可以是将频移器和它所连接的环境作为外部设备连 接到现有的或可得到的无线单元上。可以通过调整通路内信号电平的 衰减器接到无线单元上。可以在这两者之间附加一个分路器，以与天 线共享传导通路，从而保留无线单元的跨空无线通信。在一个有线媒 体上使用多个频移器的网络内，一个或多个频移器可以电连接到一个 无线单元上，从而允许与有线媒体的耦合是只有线的、只无线的或它 们的任何组合。

在本发明的另一个方面，使用多个不同的有线媒体。通过使用单 个频移器和分路器，在所有的有线媒体之间共享数据。分路器接到所 有的有线媒体上，因此所有的有线媒体共享单个频移器。频移器可以 如上面所讨论的那样无线或电导耦合到一个无线单元上。可以如上面 所说明的那样将这些设备分别连接到这样的各个有线媒体的另一端。 与以上类似地，有些或者所有的有线媒体可以使用FDM幻象信道、 对分抽头变压器或任何其他在这里所说明的或在该技术领域内已知的 方案同时传载功率或其他信号。

在本发明的另一个方面，提供了一种没有任何协议变换而忠实地 将第一扩频信号从第一频带频移到与第一频带不同的第二频带的设 备，所述设备包括：接收在第一频带内的第一扩频信号的第一端口； 耦合到所述第一端口上以从所述第一端口接收第一扩频信号的第一 I/Q解调器，用来得出第一扩频信号的I和Q分量信号；耦合到所述 第一I/Q解调器上以接收第一扩频信号的I和Q分量信号的第一I/Q 调制器，用来重建第一扩频信号和将第一扩频信号频移到第二频带； 以及耦合到所述第一I/Q调制器上以从所述第一I/Q调制器接收经频 移的信号的第二端口，用来输出在第二频带内的经频移的第一扩频信 号。这种设备还用来没有任何协议变换而忠实地将第二扩频信号从第 二频带频移到不同的第一频带，所述设备还包括：接收第二频带内的 第二扩频信号的第三端口；耦合到所述第三端口上以从所述第三端口 接收第二扩频信号的第二I/Q解调器，用来得出第二扩频信号的I和 Q分量信号；耦合到所述第二I/Q解调器上以接收第二扩频信号的I 和Q分量信号的第二I/Q调制器，用来重建被频移到第一频带的第二 扩频信号；以及耦合到所述第二I/Q调制器上以从所述第二I/Q调制 器接收经频移的信号的第四端口，用来输出在第一频带内的经频移的 第二扩频信号。

在本发明的另一个方面，提供了一种在第一与第二无线单元之间 进行在第一频带内传载的第一无线信号的无线通信的网络，所述网络 包括：与第一无线单元进行第一无线信号的无线通信的第一频移器， 用来在第一频带和与第一频带不同的第二频带之间频移第一无线信 号；以及与第二无线单元进行第一无线信号的无线通信的第二频移器， 用来在所述第一频带和所述第二频带之间频移所述第一无线信号。

在本发明的另一个方面，提供了一种在由无线媒体传载的无线频 带内的无线信号和由有线媒体传载的有线频带内的有线信号之间进行 没有任何协议变换的频移的设备，所述设备包括：接收和发送无线信 号的天线；连接到有线媒体上的布线连接器；将信号从无线频带下频 移到有线频带的下频移器；将信号从有线频带上频移到无线频带的上 频移器；耦合在所述天线、下频移器和上频移器之间的RF开关，所 述RF开关具有第一和第二状态，其中在第一状态所述天线耦合到所 述下频移器上，而在第二状态所述天线耦合到所述上频移器上；以及 耦合在所述布线连接器、下频移器和上频移器之间的有线频带开关， 所述有线频带开关具有第一和第二状态，其中在第一状态所述布线连 接器耦合到所述下频移器上，而在第二状态所述连接器耦合到所述上 频移器上；其中，所述设备可切换到不同的第一和第二状态，其中， 在所述设备的第一状态，所述RF开关处在它的所述第一状态和所述 有线频带开关处在它的所述第一状态，以从天线接收无线信号、对无 线信号进行下频移和将经频移的无线信号发送给布线连接器；而在所 述设备的第二状态，所述RF开关处在它的所述第二状态和所述有线 频带开关处在它的所述第二状态，以从所述布线连接器接收经频移的 无线信号、进行上频移从而重建无线信号和将无线信号发送给天线。 这种设备还可以包括：耦合到所述布线连接器上的第一信号检测器， 用来检测是否存在有线频带内的信号；以及耦合到所述天线上的第二 信号检测器，用来检测是否存在无线频带内的信号；其中，所述设备 在检测到存在第一频带内的信号时转到它的所述第一状态工作，而在 检测到存在第二频带内的信号时转到它的所述第二状态工作。

在本发明的另一个方面，提供了一种在多个无线单元之间进行在 无线频带内传载的无线信号的无线通信的网络，这些无线单元由传载 与无线频带不同、频率比无线频带低的有线频带内的有线信号的有线 媒体互连，所述网络包括多个各连接到有线媒体上的频移器，所述网 络具有两个不同的状态，其中：在第一状态，所述频移器中的一个频 移器用来从一个无线单元无线接收第一无线信号、将所接收的无线信 号下频移到有线频带和将经频移的无线信号耦合到有线媒体，而所有 其他频移器从有线媒体接收经频移的无线信号、将所接收的经频移的 无线信号上频移到无线频带以重建第一无线信号和发送所重建的第一 无线信号；以及在第二状态，所述频移器中的一个频移器用来从一个 无线单元无线接收第二无线信号、将所接收的无线信号下频移到有线 频带和将经频移的无线信号耦合到有线媒体，而所有其他频移器从有 线媒体接收经频移的无线信号、将所接收的经频移的无线信号上频移 到无线频带以重建第二无线信号和发送所重建的第二无线信号。

在本发明的另一个方面，提供了一种将无线信号耦合到多个有线 媒体的设备，用以与具有天线连接器和用来接收和发送无线频带内的 无线信号的无线单元和与多个不同的各用来传导有线频带内的信号的 有线媒体一起使用，所述设备包括：连接到无线单元的天线连接器上 的同轴连接器，用来接收和发送无线频带内的无线信号；分别连接到 不同的有线媒体上的多个布线连接器；被连接以在无线频带与有线频 带之间进行频移的频移器；耦合在所述同轴连接器与所述频移器之间 充分衰减无线频带内的信号的RF衰减器；以及连接到所述频移器上 并具有多个各连接到一个布线连接器上的端口的有线频带分路器，用 来与所有与它连接的设备共享有线频带内的信号。这种设备可以还与 第二无线单元进行无线通信，所述设备还包括：接收和发送无线频带 内的无线信号的天线；以及连接在所述天线、衰减器和同轴连接器之 间的RF分路器。

在本发明的另一个方面，提供了一种在由多个不同的有线媒体互 连的多个无线单元之间进行无线频带内的无线信号的无线通信的网 络，有线媒体提供与无线频带不同、频率低于无线频带的有线频带， 每个有线媒体都具有第一和第二终端，所述网络包括：耦合到所选无 线单元上和连接到每个有线媒体的第一终端上的中心设备，用来在无 线频带与有线频带之间频移无线信号；以及多个远程设备，各连接到 各自的有线媒体的第二终端上和耦合到各自的无线单元上，各用来在 无线频带与有线频带之间频移信号，其中：所述网络允许所述中心设 备从所选无线单元接收无线频带内的无线信号、将无线信号下频移到 有线频带和将经频移的无线信号发送给所有所连接的有线媒体；所述 远程设备各将来自所述中心设备的经频移的无线信号上频移到无线频 带、重建无线信号和将所重建的无线信号发送给各自的无线单元；所 述网络允许所述远程设备之一从与之耦合的无线单元接收无线频带内 的无线信号、将所接收的无线信号下频移到有线频带和将经频移的无 线信号发送给所连接的有线媒体；以及所述中心设备将所接收的经频 移的无线信号上频移到无线频带、重建无线信号和将所重建的第一无 线信号发送给所耦合的无线单元。

每个以上频移器可以是单向的，也可以允许半双工或双向工作以 及全双工的。在这样的配置中，门限检测器耦合到接收端口上。信号 流的方向由网络流动态确定。检测到在一个端口存在接收信号，频移 器就从这个端口(对于无线信号为天线而对于有线媒体为连接器)接 收信号和在另一个端口(对于无线信号为天线而对于有线媒体为连接 器)发送。

在每个以上提到的频移器内，以上提到的一个或多个I/Q调制器 和I/Q解调器可以是通常在市场上可得到的和通常在无线单元内所使 用的无线收发机组件的一部分。每个第一(和第二，适当的话)频带 可以是可由控制端口或用户可设置的机械开关从多个可能的频带中选 择的。

所有以上系统内的频移器可以使用任何频移方案，诸如混频器/ 滤波器、外差或超外差，或者使用如以上所说明的I/Q解调和调制。

每个以上信号可以是诸如多载波之类的扩频信号(例如OFDM、 DMT和CDMA信号)，或者是单载波信号(窄带信号)。每个以上 无线信号或无线通信链路可以是WPAN、WLAN、WMAN、WAN、 BWA、LMDS、MMDS、WiMAX、HIPERMAN、IEEE802.16、蓝牙、 IEEE802.15、IEEE802.11(诸如a、b和g)、UWB、ZigBee和诸如 GSM、GPRS、2.5G、3G、UMTS、DCS、PCS和CDMA之类的蜂 窝无线信号或无线通信链路。类似地，每个以上频带可以是ISM频带 的一部分。

其中，以上讨论到两个不同的频带，可以使用属于同一个频率分 配标准的两个不重叠信道。

任何以上设备、子系统和系统可以完全或部分封装在单独的盒 内。盒可以安装在墙上，还可以设计成可插入出口。此外，盒可以机 械固定到出口上(和从出口拆下)。盒也可以做成代替标准出口的形 式，以及可以被构造成具有基本与标准出口的形式类似的形式，或者 作为与标准墙上出口的基本类似的墙上安装元件，或者具有允许直接 安装在出口的开口或空腔内的形状，或者具有至少部分代替标准出口 的形式。

在所揭示的任何实施例中的有线媒体可以是任何两个导体或任 何两根导线。具体地说，有线媒体可以是UTP、STP、同轴电缆、电 话线对、CATV同轴电缆、AC电力线对和诸如类5或类6之类的LAN 电缆。有线媒体可以是户外、户内或接在户外与户内之间的，而且可 以是在建筑物内通过出口接入的。可以用适当的连接器连接到特定类 型的有线媒体上，诸如用同轴连接器连接到同轴电缆上和用电话连接 器连接到电话线对上。有线媒体可以是LAN电缆内单个未使用的双 绞线对或者两个并联的这样的线对。在本发明的另一个方面，有线媒 体使用在两个线对之间，诸如用于以太网10BaseT、100BaseTX或 1000BaseT的LAN电缆内的两个双绞线对之间，形成的幻象信道。类 似地，任何PAN、LAN、MAN或WAN布线都可以用作有线媒体。

此外，有线媒体的拓扑结构可以是只连接两个分别接在两端的设 备的点对点拓扑结构，也可以是诸如总线、“树形”、“星形”和点对多 点之类的任何多点拓扑结构。

在有线媒体上传载DC功率可以使用PoE方案(诸如遵从 IEEE802.3af或IEEE802.3at的)和组件。多路复用DC功率信号或 任何低频信号(诸如POTS模拟电话信号)可以使用如所说明的FDM 或对分抽头变压器。此外，使用与非DC有关的方法传载“挂机”和“摘 机”信号，诸如使用一些单音，可以在同样的两个导体上传载DC功率 和POTS。

在本发明的另一个方面，用属于或不属于LAN电缆的幻象信道 来传载基于无线的信号(诸如UWB或经频移的无线信号)，无论是 否还同时传载功率信号(诸如PoE或AC功率信号)。功率和其他信 号可以使用FDM在单个幻象信道上传载。

在本发明的另一个方面，一个或多个频移器非导电通路不是基于 无线电的跨空传播的无线信号。具体些说，可以考虑其他非导电媒体， 诸如光缆。此外，跨空通信(包括非导电通路)可以利用电磁无线电 波之外的物理现象，诸如在可见或非可见(例如，IR和UV)频谱内 的光，或者使用音频/语音频谱、超声或次声内的声波。在这些情况下 天线和其他有关组件代之以能利用所提到的物理现象接收或发送或者 接收和发送的器件。类似地，频移器和其他所连接的设备必须替换或 修改成支持所需的频带。

按照本发明的系统和网络可以户外使用，以增大自由空间传播覆 盖，也可以户内使用，以使建筑物内的房间之间和楼层之间可以进行 无线通信。类似地，这些配置可以允许在建筑物之间进行通信。此外， 所揭示的方法可以用来在户外与户内的通信之间进行桥接。此外，可 以在用作使用同一个频带的位置之间的干线的无线或有线媒体上传送 无线信号，从而忠实地完全恢复无线信号，或者系统可以用来在远程 位置之间频移无线信号。

以上概述并没有详尽地列举了本发明的所有方面。确实，发明者 预期，本发明包括所有可以根据以上所概述的各个方面的所有适当组 合和改型以及在下面的详细说明中所揭示的和在与本申请一起递交的 权利要求书中具体指出的那些实践的系统和方法。这样的组合具有在 以上概述中没有逐一陈述的具体优点。

可以理解，对于该技术领域内的专业人员来说，从以下对只是作 为例示所示出和揭示的实施例的详细说明就可以很容易看到本发明的 其他实施方式。如可以理解的那样，本发明能以其他不同的实施方式 具体实现，而本发明的一些具体情况可以根据不同环境加以修改，而 所有这些并不背离如由权利要求书给定的本发明的范围。因此，应将 附图和详细说明认为实质上是例示性的而不是限制性的。

从以下说明、附图和所附权利要求书可以更完全地看到，或者通 过如以下所提出的那样实践本发明可以体会到，本发明的上述和其他 一些特征和优点。所希望的是，所有这样的附加设备和优点都包括在 本说明书内、处在本发明的范围内和受所附权利要求书的保护。

附图说明

为了理解怎样获得本发明的上述和其他优点，下面将参考附图所 例示的本发明的一些具体实施例对以上简要说明的本发明的具体情况 进行详细说明。在这里通过只是非限制性的例子结合以同样的标志标 示同样的元件的附图对本发明进行说明。可以理解，这些附图只提供 涉及本发明的典型实施例的信息，因此不应认为是对本发明的范围的 限制。

图1示意性地例示了任意信号的频谱和它的经频移的复制品；

图2示意性地例示了现有技术的频移器的简明总体功能框图；

图3示意性地例示了现有技术的超外差频移器的简明总体功能框 图；

图4示意性地例示了现有技术的WLAN单元的简明总体功能框 图；

图5为示意性地例示现有技术的遵从IEEE802.11g标准的信道频 谱分配的示意图；

图6示意性地例示了现有技术的使用I/Q信号表示的扩频OFDM 调制解调器的简明总体功能框图；

图7示意性地例示了现有技术的WLAN收发机的简明总体功能 框图；

图8示意性地例示了现有技术的使用频移的WLAN无线/有线桥 接的一般原理的示意图；

图9示意性地例示了按照本发明的基于两个WLAN单元背靠背 连接的频移器的简明总体功能框图；

图10示意性地例示了按照本发明的频移器的简明总体功能框图；

图11示意性地例示了按照本发明的单向频移器的简明总体功能 框图；

图12示意性地例示了按照本发明的双向频移器的简明总体功能 框图；

图13、13a、13b和13c示意性地例示了按照本发明的频移器的 简明总体功能框图；

图14示意性地例示了按照本发明的频移器控制的总体功能的简 明流程图；

图15示意性地例示了按照本发明的覆盖得到增大的使用频移器 的网络的原理图；

图16示意性地例示了按照本发明的覆盖得到增大的使用多个频 移器的网络的原理图；

图17示意性地例示了按照本发明的包括两个建筑物和使用两个 频移器的网络的原理图；

图18示意性地例示了按照本发明的家内覆盖得到增大的使用频 移器的网络的原理图；

图19a、19b和19c例示了按照本发明的使用典型AC供电出口 插入单元的各个透视图；

图19d和19e例示了按照本发明的使用频移器的典型LAN出口 插入单元的各个视图；

图20示意性地例示了现有技术的包括有线和无线通信的网络的 原理图；

图21示意性地例示了按照本发明的在有线与无线链路之间使用 的频移器的简明总体功能框图；

图22示意性地例示了按照本发明的使用频移器的在点对点布线 上提供的网络的原理图；

图23示意性地例示了按照本发明的使用频移器的在多点布线上 提供的网络的原理图；

图24示意性地例示了按照本发明的支持远程供电和使用频移器 的在点对点布线上提供的网络的原理图；

图24a示意性地例示了按照本发明的支持远程供电和使用频移器 的在“星形”拓扑结构布线上提供的网络的原理图；

图25示意性地例示了按照本发明的使用频移器得到远距离覆盖 区域的网络的原理图；

图26示意性地例示了按照本发明的基于WLAN单元的频移器的 简明总体功能框图；

图27示意性地例示了按照本发明的覆盖得到增大的支持远程供 电和使用频移器的网络的原理图；

图27a示意性地例示了按照本发明的覆盖得到增大的支持远程供 电和使用频移器的网络的原理图；

图27b示意性地例示了按照本发明的用对分抽头变压器支持远 程供电和使用频移器的网络的原理图；

图28示意性地例示了按照本发明的覆盖得到增大的支持经改善 的远程供电和使用频移器的网络的原理图；

图29示意性地例示了按照本发明的用RF分路器支持远程供电 的在多个线对上提供的网络的原理图；

图30示意性地例示了按照本发明的用低频分路器支持远程供电 的在多个线对上提供的网络的原理图；

图31示意性地例示了现有技术的局域网的原理图；

图32和32a示意性地例示了按照本发明的在LAN布线上提供的 网络的原理图；

图33示意性地例示了按照本发明的使用幻象通路的在LAN布线 上提供的网络的原理图；

图34示意性地例示了使用电话线对的现有技术的热点配置的原 理图；

图35a和35b示意性地例示了按照本发明的支持远程供电的热点 网络的原理图；

图36示意性地例示了按照本发明的户内覆盖得到增大的网络的 原理图；

图37a、37b和37c例示了按照本发明的使用频移器的典型AC 电源出口插入单元的各个视图；

图37d、37e和37f例示了按照本发明的使用频移器的典型LAN 出口插入单元的各个视图；

图38示意性地例示了按照本发明的在电话线对上提供的网络的 原理图；

图39示意性地例示了按照本发明的在电话线对上的频谱分配情 况；

图40示意性地例示了按照本发明的在多个电话线对上提供的网 络的原理图；

图41示意性地例示了按照本发明的在电话线对上提供的有线和 无线网络的原理图；

图41a示意性地例示了按照本发明的在电话线对上提供的只有线 网络的原理图；

图42示意性地例示了按照本发明的使用对分中心抽头变压器的 在电话线对上提供的网络的原理图；

图43示意性地例示了按照本发明的使用RF分路器的在多个电 话线对上提供的网络的原理图；

图44示意性地例示了按照本发明的覆盖得到增大的使用低频分 路器的在多个电话线对上提供的网络的原理图；

图45示意性地例示了按照本发明的在电话线对上传载功率的配 置；

图46示意性地例示了按照本发明的在电话线对上传载功率、电 话和数据的网络的原理图；

图47示意性地例示了按照本发明的在电话线对上提供的通用热 点网络的原理图；

图48a、48b和48c示意性地例示了按照本发明的在建筑物内电 话线对上提供的网络的原理图；

图49、49a和49b示意性地例示了按照本发明的使用频移器的设 备的简明总体功能框图；

图50a和50b示意性地例示了按照本发明的使用DC供电方案的 频移器的简明总体功能框图；

图51示意性地例示了按照本发明的使用DC供电在电话线对上 提供的网络的原理图；

图52示意性地例示了按照本发明的使用AC供电方案的在多个 电话线对上提供的网络的原理图；

图53示意性地例示了按照本发明的使用DC供电方案的在多个 电话线对上提供的网络的原理图；

图54a和54b图示了按照本发明的使用频移器的典型电话出口插 入单元的各个视图；

图55示意性地例示了在CATV系统内现有技术的频谱分配；

图56示意性地例示了按照本发明的在CATV同轴电缆上提供的 网络的原理图；

图57示意性地例示了按照本发明的在AC电力线对上提供的网 络的原理图；

图58示意性地例示了按照本发明的在多个AC电力线对上提供 的网络的原理图；

图59示意性地例示了按照本发明的在AC电力线对上提供的有 线和无线网络的原理图；

图60示意性地例示了按照本发明的在AC电力线对上提供的只 有线网络的原理图；以及

图61a、61b和61c图示了按照本发明的使用频移器的典型AC 电源出口插入单元的各个视图。

具体实施方式

结合附图和所伴随的说明可以理解按照本发明的网络的原理和 工作情况，其中出现在不同的附图中的类似组件用相同的标号标示。 这些附图和说明只是概念性的。在实际实践中，单个组件可以执行一 个或多个功能，或者每个功能可以用多个组件和电路执行。在这些附 图和说明中，相同的标号表示对于不同的实施例或配置是共同的那些 组件。相同的数字标号(甚至在使用不同的尾标情况下，诸如45a、 45b和45c)所标的是相同的、基本上类似的或者具有类似功能的功能 或实际器件。很容易理解，本发明的组件，如在这里概括说明的和附 图中所例示的，可以安排和设计成多种不同的配置。因此，以下对本 发明的设备、系统和方法的实施例的详细说明，如在这里在附图中所 示出的，并不是限制如权利要求书中所给定的本发明的范围，而只是 表示本发明的一些实施例。

无线到无线的频移

按照本发明的一个实施例，在IEEE802.11g信道之间频移信号。 图9中的系统90示出了在信道之间，作为一个非限制性的例子例如在 不重叠的信道1与11(与上面附图5的类似)之间，频移信号的典型 系统。系统90基于两个WLAN单元40a和40b的″背靠背″连接。 WLAN单元40b包括天线52b，并调谐成使用信道11。在端口41b接 收到的数字数据流(例如可以是以太网IEEE802.3 10/100BaseT)变 换为使用IEEE 802.11g标准的信道11的无线电信号，反之亦然。类 似地，在端口41a处的数字数据信号与天线52a可得到的使用信道1 的无线电信号之间由WLAN单元40a变换。两个数字数据端口41a 和41b相互连接，使得从天线52a接收到的处在信道1内的数据变换 为端口41a可用的数字数据流，通过连接91馈给端口41b，再变换为 按IEEE802.11g标准的信道11上的无线电信号。在相反方向也是这 样，天线52b在信道1上接收到的数据由WLAN单元40b变换为数 字信号，通过连接91馈入端口41a，由WLAN单元40a变换为使用 信道11的无线电信号。因此，系统90主要是在信道1与11之间频移 信号，基本上不改变在这些信道上传载的数据，从而实现信号频率(信 道)移动。

图9所示的系统90使用两个完整的WLAN单元40a和40b。因 而，这种解决方案是不经济的，耗电的和笨大的。此外，在每个WLAN 单元40a和40b的基带处理器和MAC处理器内执行的数字处理给系 统90引入相当大的等待时间，导致发送所接收的信号有所延迟。这样 的延迟对需要互动的诸如游戏之类的的对延迟敏感的应用或者在诸如 音频或视频之类的多媒体流式传输的情况下是有害的。特别是，这样 的延迟可以不利于增长中的WiFi上VoIP应用。

按照本发明的一个实施例，使用如图10所示的外差频移器30a 在IEEE802.11g信道之间频移信号。所示的系统100包括两个天线 52a、52b和基于外差的包括混频器/滤波器的频移器30a，可以按照现 有技术与如上面所说明的外差系统20或超外差系统30类似地实现。 然而，由于频移量相对信道的频率来说是比较小的，这样的实现需要 使用复杂的多组件的超外差技术，还需要不经济的精确滤波器和稳定 的精确频率源。

按照本发明的一个实施例，使用无线电信号的I/Q表示将无线电 信号从一个信道频移到另一个信道。将特定信道内的信号解调，得到 信号的I/Q分量，它们是频率较低的信号。然后，将这I/Q分量馈给 I/Q调制器，用不同的信道重建无线电信号。

这样的系统例示为图11的频率/信道移动系统110，信号由天线 52a接收，处在信道11，系统110将信号移动到信道1，从天线52b 输出。天线52a所接收的信道11的无线电信号经RF滤波器51a滤波 后馈给WLAN接收机112的端口61a。WLAN接收机112包括I/Q解 调器67a，它使用由晶体64a稳定的频率参考源25a。频率基准源25a 由所连接的控制单元111通过频率控制端口79a控制。控制单元111 (通过端口79a)将频率基准源25a设置到特定信道。在本例中，信 道11传载所关心的信号，因此控制单元111恰当地将WLAN接收机 112设置成处理这个信道。I/Q解调器67a从而处理所选信道，将“Q” 分量输出给端口65aa而将“I”分量输出给端口65ba。

I/Q分量信号馈入包括I/Q调制器68b的WLAN发送机113。I/Q 调制器68b使用由晶体64b稳定的频率源单元25b。频率基准源25b 由控制单元111通过端口79b设置，以选择特定信道。在这个非限制 性的例子中，控制单元111将基准源25b设置到信道1。I/Q调制器 68b分别通过端口66ab和66bb接收Q和I分量。然后，调制器68b 在信道1上重建所接收的无线电信号(由天线52a接收的)，将它通 过端口62b馈给RF滤波器51b。然后，无线电信号就由天线52b向 空中发送。这样，天线52a所接收的在信道11内的任何信号就作为信 道1从天线52b发送出去。因此，系统110的以上操作可以总结为包 括下列步骤：

a.将信道11设置为接收信道；

b.将所接收的在信道11内的信号解调成它的基带I/Q分量 信号；

c.将信道1设置为发送信道；

d.将所接收的基带I/Q分量信号重新调制成需在信道1上 发送的信号。

图11所示的系统110是单向的，只支持从接收天线52a通过I/Q 解调器67a和I/Q调制器68b至发送天线52b的“单向”信号通路。然 而，现在要求大多数网络为双向的。图12示出了双向频率/信道移动 器120。概括地说，两个类似的子系统A(图的右侧)和B(图的左 侧)示为以“背靠背”配置连接，其中每个子系统包括WLAN收发机 46、发送/接收开关49、RF滤波器51和天线52。系统120提供从天 线52a(信道11)至天线52b(信道1)的第一信号通路和从天线52b (信道1)至天线52a(信道11)的第二互逆通路，如下面所要说明 的那样。

与以上说明类似地，图12的系统120的控制单元111将A和B 两个子系统设置到合适的信道。I/Q解调器67a和I/Q调制器68a都 属于WLAN收发机46a，都使用基于晶体64a的频率源25a，并都通 过端口79a接受控制单元111的信道控制。类似地，I/Q解调器67b 和I/Q调制器68b都属于WLAN收发机46b，都使用基于晶体64b的 频率源25b，并都是通过端口79b接受控制单元111的信道控制。在 这个在信道1与11之间进行移动的非限制性例子中，控制器111将 WLAN收发机46a和46b分别设置到信道11和1。

参见图12，第一信号通路涉及将天线52a所接收的信道11移动 到天线52b所发送的信道1。与上面所说明的系统110类似地，天线 52a所接收的信号经RF滤波器51a滤波后通过发送/接收开关49a馈 给WLAN收发机46a的端口61a。I/Q解调器67a提供I/Q分量信号， 分别输出给端口65ba和65aa。属于WLAN收发机46b的I/Q调制器 68b分别通过端口66bb和66ab接收I和Q分量信号，并在信道1上 重建无线电信号，通过端口62b发送。无线电信号由发送/接收开关 49b传送，经RF滤波器51b馈给天线52b。

在互逆通路内，第二信号通路涉及将天线52b所接收的信道1移 动到天线52a所发送的信道11。与上面所说明的系统110类似地，天 线52b所接收的信号经RF滤波器51b滤波后通过发送/接收开关49b 馈给WLAN收发机46b的端口61b。I/Q解调器67b提供I/Q分量信 号，分别输出给端口65bb和65ab。属于WLAN收发机46a的I/Q调 制器68a分别通过端口66ba和66aa接收I和Q分量信号，并在信道 11上重建无线电信号，通过端口62a发送。无线电信号由发送/接收开 关49a传送，经RF滤波器51a馈给天线52a。

由于本质上这种无线电媒体是只允许一个发送机工作的“半双 工”的，因此图12所示的系统120每次只有其中一个信号通路起作用。 例如，可以提供两个状态，其中在第一状态可以将一个分组从信道11 移动到信道1，而在第二状态将下个分组从信道1移到信道11。图13 所示的系统130还示出了在控制频移器120的状态中的元件。

将无线信号从哪个信道和移动到哪个信道在系统内可以是固定 的，可以不是由用户或安装者选择的。然而，优选的是，频移器120 所涉及的信道可以在安装、配置和维护期间设置。在按照本发明的一 个实施例中，用户或安装者通过对分别控制子系统“A”和“B”的信道选 择的两个机械开关139a和139b的机械设置来选择信道。开关可以设 置到IEEE802.11g的11个有效信道中的任何一个信道，开关接到控 制单元111上，控制单元111读出开关的状态，据此配置WLAN收发 机46a和46b。除了系统120之外，还示出了带通滤波器(BPF)131a， 它接到检测器(DET)132a上。BPF 131a与从天线52a接收信号的 通路并联，只让信道1通过。信道1内的信号电平由通常是基于电平 门限检测器的DET 132a检验。一检测到在信道1内存在信号，DET 132a就通过连接134a通知控制单元111。类似地，BPF 131b与从天 线52b接收信号的通路并联，只让信道11通过。信道11内的信号电 平由通常基于电平门限检测器134b的DET 132b检验。一检测到在信 道11内存在信号，DET 132b就通过连接134b通知控制单元111。虽 然在系统130内所示出的是接收信号电平在RF滤波器51后而以发送 /接收开关49前测量，但其他实施方式可以使用在沿信号通路的其他 点诸如在I/Q 65a和65b的端口处的连接。此外，信号存在检测也可 以使用除了简单的穿过门限之外的更为复杂的机制。

除了前面所说明的控制单元111的功能，控制单元111还被连接 以用相应连接133a和133b控制发送/接收开关49a和49b。每个这样 的发送/接收开关49都有两个不同的工作状态；在“接收”状态，将来 自天线52a的信号传送给WLAN收发机46的端口61；而在“发送”状 态，将需在WLAN收发机46的端口62发送的信号传送给天线52。 典型的和作为默认的是，发送/接收开关49处在“接收”状态，除非得 到命令。

DET 132a一检测到天线52a有信道1的信号，控制单元111就 将发送/接收开关49b设置成转为“发送”状态。发送/接收开关49a保 持在它的“接收”状态。这样，就建立了信号从天线52a到天线52b的 通路。类似地，DET 132b一检测到天线52b有频道11的信号，控制 器111就将发送/接收开关49a设置成转为“发送”状态。发送/接收开 关49b保持在它的“接收”状态。这样，就建立了信号从天线52b到天 线52a的通路。

图14示出了控制单元111所执行的作为对系统130操作部分的 功能的流程图140。在这方面上，就所有的流程图来说，每个方框表 示代码的包括一个或多个实现所规定的功能的可执行指令的模块、步 骤、片段或组件。还应注意的是，在有些可替代的实现中，方框内所 标的这些功能可以按与图中所标的不同的次序出现。一加电(或启动 诸如自测试之类的例行程序后)，控制单元111就以方框141启动。 如方框141所示，将发送/接收开关49a和49b设置为常态的“接收” 状态，其中没有信号向空中发送。如方框142a所示，通过例如根据对 开关139a的读出情况通过端口79a对WLAN收发机46a进行设置， 设置子系统A的信道。如方框142b所示，通过例如根据对开关139b 的读出情况通过端口79b对WLAN收发机46b进行设置，设置子系 统B的信道。在上面这个非限制性的例子中，WLAN收发机46a将设 置到信道1，而WLAN收发机46b将设置到信道11。如方框143a所 示，对连接134a进行检验，以便检测在子系统A的所选信道内是否 存在接收信号。在确实检测到这样的信号的情况下，控制单元111命 令发送/接收开关49b进入“发送”状态(方框144a)。只要天线52a 有信号(在适当信道内)存在，系统将保持在这个状态(方框145a)。

一检测到信号消失，发送/接收开关49b将恢复到“接收”状态(方 框146a)，系统将恢复空闲状态，直到在A或B子系统内又检测到 信号。类似地，在步骤143b，对连接134b进行检验，以便在子系统 B内检测是否在所选信道内存在接收信号。在确实检测到这样的信号 的情况下，控制单元111命令发送/接收开关49a进入“发送”状态(方 框144b)。只要天线52b有信号(在适当信道内)存在，系统将保持 在这个状态(方框145b)。一检测到信号消失，发送/接收开关49a 将恢复到“接收”状态(方框146b)，系统将恢复空闲状态，直到在A 或B子系统内又检测到信号。

控制单元111可以基于离散逻辑或集成器件，诸如处理器、微处 理器或微计算机之类，可以包括通用器件，也可以是专用处理器件， 诸如ASIC、PAL、PLA、PLD、现场可编程门阵列(FPGA)、门阵 列或其他定制或可编程器件。在可编程器件的情况下以及在其他实现 中，还需要有存储器。存储器可以包括静态RAM、动态RAM、闪存 器、ROM或任何其他数据存储媒体。存储器可以存储数据、程序和/ 或处理器可执行的指令。

虽然图13所示的系统130以上就两个不同天线52a和52b分别 为子系统“A”和“B”服务、各用于与另一个子系统不重叠的信道的情况 进行说明，但显然也可以使用单个天线52为两个子系统服务。这样的 配置较为简单，因为在使用单个天线时可以大大降低成本以及机械设 计和由于存在两个天线而引起的其他复杂性。在两个对移的射频频带 相互接近的情况下，诸如在两个信道都在IEEE802.11g的2.4GHz频 带内时，特别可以考虑使用单个天线。使用单个天线的例子如图13a 的系统130a所示，天线52a(以及RF滤波器51a)由两个系统共享， 天线52a并行地接到系统“A”的BPF 131a和发送/接收开关49a上和 接到子系统“B”的BPF 131b和发送/接收开关49b上。

系统120与现有技术和典型的频移器相比具有许多优点，其中的 一些例子包括：

a.WLAN收发机46a和46b以及频移器120的其他部分使用与 广泛用于标准和普通的WLAN单元的相同的组件。因而，这样的一 些组件在市场上是可很容易得到的，而且由于WLAN单元大量制造 因此价格低廉。此外，这样的一些组件在今天是高度集成的，因此可 以使得部件最少、空间/重量要求低和功率消耗低，并且可靠性高。此 外，系统90在数据通路内涉及RF/模拟和数字硬件，需要专用的电压 和变换器，而这在频移器120的基本上是RF/只模拟的通路内是不需 要的。

b.在与系统90的实现相比较时，频移器120不包括任何数字处 理，从而不涉及任何WLAN或以太网MAC处理或者任何较高层的支 持。频移器120基本上是物理层单元，因而省去了涉及这样处理的硬 件。此外，由于有关配置，安装这样的系统是容易的；省去了监视、 管理和类似的处理。基本上唯一需配置的是设置需移动的信道。

c.由于没有MAC数字处理或任何其他对信号的数字处理，信号 流内就没有所关联的延迟，因此通过系统的延迟极小，几乎为零。这 样，频移器120可用于对等待时间敏感的应用，诸如流式传输音频或 视频以及诸如游戏之类的交互式应用。特别是，频移器120可以用来 传载已知对等待时间敏感的VoIP数据。此外，这样一些系统可以很 容易如下面所说明的那样串接起来，而对网络的总等待时间没有多少 影响。

d.在许多系统内，作为系统的如以上为系统40所示出的部分， 可以得到I/Q信号。从而使用这些现有信号比产生其他信号更为简单 和容易。

虽然以上是以在WLAN IEEE802.11g标准的两个信道之间频移 的情况为例对本发明进行说明的，但可以看到，这样的频移可适用于 将任何无线信号从任何频率频移到不重叠的任何其他频率，而与信道 边界或任何标准无关。此外，虽然以上说明与为DSSS(直接序列扩 频)或FHSS(跳频扩频)有关，但可以对任何类型的信号包括窄带 信号进行类似频移。这样的频移可以是单向的那样，如对图11的系统 110所说明的，也可以是双向的，如对图12的频移器120所说明的那 样。

频移以上是用信号的“I”和“Q”表示来说明的。类似地，同样可以 使用忠实地表示信号和可以用来产生信号的复制品的任何其他低频或 其他单个或多个类型的信号。优选的是，使用用作部分产生终了信号 的信号。这样的表示可以是与取决于频率的有关信号(诸如以上的I 和Q)或者表示信号的除了频率之外的任何特性。

按照本发明的一个实施例，频移用来增大无线网络的覆盖。图15 示出了覆盖得到改善的无线网络150，网络150含有两个WLAN单元 40d(包括天线52e)和40c(包括天线52f)。WLAN单元40d的覆 盖区域示为圆圈151c，而WLAN单元40c所覆盖的区域示为圆圈 151a。作为非限制性的例子，WLAN单元40d可以是IEEE802.11g 的接入点，而WLAN单元40c可以是相应的客户机设备，它们设置成 在信道1上进行通信。示为151a和151c的区域(在这里称为“通信岛”) 不重叠，因而在WLAN单元40d与40c之间没有直接无线通信。用频 移器可以将两个分开的通信岛151a和151c连接起来。频移器120b(包 括两个天线52c和52d)和120a(包括天线52a和52b)是所添加的。 与频移器120b的天线52d关联的子系统和与频移器120a的天线52a 关联的子系统设置到与信道1不同的信道，诸如信道11。频移器120b 和120a定位成使它们可以在使用信道11的无线通信链路152b上相互 通信，从而频移器120b和120a都处在覆盖圈151b内。与频移器120b 的天线52c关联的子系统设置到信道1，在区域151c内用来与WLAN 单元40d在无线通信链路152c上进行通信。类似地，与频移器120a 的天线52b关联的子系统设置到信道1，在区域151a内用来与WLAN 单元40c在无线通信链路152a上进行通信。

无线网络150有两个工作状态。在一个状态，WLAN单元40d 在信道1上进行发送。所发送的信号通过通信链路152c被天线52c接 收。频移器120b将信号频移到信道11，将经频移的信号用信道11在 通信链路152b上发送给天线52a。天线52d所接收的在信道11内的 信号由频移器120a频移到信道1，从而在原来发送的信道上重建原信 号。经频移的信号由天线52b在信道1上通过通信链路152a发送给 WLAN单元40c。在另一个状态，互逆数据通路起作用，WLAN单元 40c在信道1上发送的信号由频移器120a频移到信道11，通过链路 152b传送给频移器120b。频移器120b将信号移回信道1，通过通信 链路152c传送给WLAN单元40d。

由于在区域151b内两个频移器120a与120b之间通过通信链路 152b的通信使用与在区域151a和151b内所用的信道或频带(信道1) 不同的频带(信道11)，因此两个信号之间没有干扰。还应注意的是， 由于频移器120a和120b在操作中几乎没有延迟，因此网络150的总 性能没有降低，对于所有的实际用途和应用来说性能就恰如WLAN 单元40c和40d处在同一覆盖区域内相互直接通信的情况。应注意的 是，信号流的方向由WLAN单元40c和40d控制，使得这样的管理如 在这些单元处在相互直接无线通信链路内的情况下执行的那样。所添 加的频移器将自动适应网络状态，因此允许在无线网络150内实现无 缝操作，而不需要在WLAN单元40内增添任何管理能力或作任何其 他改变，从而可以使用标准和现有的设备。

虽然以上是以在WLAN IEEE802.11g标准的两个信道之间的频 移为例对本发明进行说明的，但可以看到，这样的频移可适用于将任 何无线信号从任何频率频移到其他不重叠的任何频率，而与信道边界 或任何标准无关。只要通信链路152b使用的频带与通信链路152a和 152c使用的频带不重叠，网络就完全没有问题。此外，虽然以上是以 链路152a和152c使用相同的信道为例对本发明进行说明的，但链路 152a和152c同样也可以使用不同的信道或不同的频带。在这种情况 下，必须将频移器120b和120a设置到适当频带。此外，虽然以上是 以只有两个频移器120a和120b为例对本发明进行说明的，但应看到 可以增加附加的频移器，以得到附加的覆盖区域。

虽然网络150示为只有一个耦合两个不同的覆盖岛151a和151b 的“桥接”无线通信链路152b，但也可以使用多个不同的通信链路，以 耦合到更远的位置。使用两个不同的“桥接”无线通信链路的网络的非 限制性的例子示为图16的网络160。WLAN单元40d和40c示为处在 没有直接通信链路的远隔位置。添加了频移器120b、120a和120c， 就可以在假设是使用信道1的WLAN单元40c与40d之间进行无缝通 信。通信链路152b用来在信道6上无线耦合频移器120b和120a。类 似地，通信链路152a用来在信道11上无线耦合频移器120c和120a。 WLAN单元40d在信道1上发送的信号由频移器120b频移到信道6， 通过链路152b传送给频移器120a，再频移到信道11，通过链路152a 传送给频移器120c，由频移器120c将信号移回到原来的信道1，通过 链路152d与WLAN单元40c通信。虽然是以不重叠的信道1、6和 11为例进行说明的，但同样可以使用任何其他不重叠的频带。

虽然将系统150和160说成是使用频移器120，但可以看到也可 以使用诸如上面所说明的系统90和100内所用的那样的频移器。

建筑物已知对作为无线应用和设备的基础的射频是不利的。诸如 钢铁、厚的或镜式玻璃窗、混凝土、多个楼梯间和电梯井会恶化、降 低和阻塞无线信号，使得均匀覆盖成为主要难题。可以按照如图17 所示的本发明的实施例来克服这些障碍。图17示出了一个包括两个建 筑物171a和171b的网络。在建筑物171a和171b内各有一个无线网 络，具有各自的有限无线网络覆盖区域151c和151a。WLAN单元40d 和40c分别处在各自的建筑物171a和171b内，由于覆盖局限于建筑 物内，因此不能互连。与上面所说明的系统150类似地，在建筑物171b 和171a内分别添加频移器120a和120b，所涉及的WLAN单元40d 与40c之间就可以通过无线链路152b进行通信。虽然示为不同的建筑 物，但同样的方案可以适用于多个居住单元内的相邻套间或同一个建 筑物或套间内的不同房间。

以上说明了系统150和170使近程被隔离的区域互连的情况。按 照本发明的一个实施例，用WLAN通信链路来互连两个或更多个被 隔离的(W)PAN(无线个人区域网)系统。PAN的范围通常是几米， 因此这样的网络局限于有限空间，诸如室内通信。IEEE 802.15是IEEE  802的从事无线PAN(WPAN)标准的工作组。WPAN系统的一些非 限制性的例子有：

a.蓝牙，遵从IEEE 802.15.1标准，例如，工作在2.45GHz 的不需得到许可的ISM频带。使用蓝牙技术协议的计算设备的 自组(ad-hoc)网络称为微微网。

b.超宽带(UWB)，遵从IEEE 802.15.3标准，例如，使 用小波(有时称为无线USB)。

c.ZigBee，遵从IEEE 802.15.4标准，例如，具有低数据率 和低功耗。

d.IEEE 802.11a，通常认为是WLAN，但由于它工作在 5GHz频谱，它的范围显著有限，因此EEEE802.11a也认为是 WPAN。

可以将任何以上技术以及专用联网方案用于网络150内分别覆盖 区域151a和151c的通信链路152a和152c。互连所覆盖的区域可以 使用WLAN技术，用来实现网络150内的通信链路152b。当前流行 的WLAN技术(例如WiFi)基于IEEE 802.11，包括描述使用2.4GHz 频带和支持11Mb/s通信速率的通信的IEEE 802.11b，IEEE 802.11a 使用5GHz频带来传载54MB/s，以及IEEE 802.11g使用2.4GHz频 带来支持54Mb/s。

同样，这种用来耦合PAN的主干网可以基于诸如HIPERMAN 或WiMAX之类的MAN(城市区域网)，并且可以基于IEEE 802.16 或任何无线WAN(广域网)。通常，无线MAN和WAN技术用于宽 带无线接入(BWA)，一般基于使用工作在26GHz到29GHz频带之 间的微波信号支持直至5英里的点到多点服务的LMDS(本地多点分 布式服务)或使用从2GHz到3GHz的微波频带的MMDS(多信道多 点分布式服务)。

同样，可以用网络150或170来互连使用WAN或MAN技术的 WLAN系统。在这样的配置中，网络151a和151c表示基于WLAN 的系统，由使用可以基于LMDS或MMDS的在区域151b内提供通信 的WAN、MAN或BWA的链路152b互连。

有些无线技术，特别是在WAN和MAN领域内所用的微波信号， 使用无线电路径基本上没有反射或折射的高于2-3GHz的频率。以这 样的频率传播需要直视(LOS)，即在发送天线与接收天线之间要没 有障碍物。使用网络150的设想可以使NLOS(非直视)无线网络通 过基于LOS的通信链路互连。在图17的系统170这个非限制性例子 中，分别使用天线52a和52d的频移器120a和120b之间的通信链路 可以高于2-3GHz，因此这两个单元之间需要直视。然而，具有各自 频移器的建筑物171a和171b内的通信可以低于千兆赫频谱，因此允 许非直视通信。

无线技术已知使用需得到许可的频带或使用不需得到许可的频 带，诸如工业、科学和医疗(ISM)频谱内的这些频带。在美国，在 ISM频谱内的三个频带是902-928MHz的A频带、2.4-2.484GHz的 B频带(通常称为2.4GHz频带)和5.725-5.875GHz的C频带(通 常称为5GHz频带)。在诸如欧洲和日本之类的不同地区使用重叠和 /或类似的频带。按照本发明的一个实施例，用频移来桥接使用需得到 许可的频带的无线网络与使用不需得到许可的频带的无线网络。在图 17的系统170这个非限制性例子中，区域151a和151b内的无线网络 分别限制在各自建筑物171b和171a内，因而可以使用需得到许可的 频带，因为干扰其他有权使用同一个需得到许可的频谱的业务或受它 干扰的风险很小。然而，区域151b内的通信链路152b在建筑物外， 因而只可以使用(按照当地法律)不需得到许可的频带。类似地，建 筑物内网络可以使用诸如上面所说明的WLAN IEEE802.11g之类的 不需得到许可的频带，而建筑物之间的内部网络通信的无线信号可以 使用需得到许可的频谱，因此就较为稳固，对在同一个频带上的其他 信号也不大敏感。

按照本发明的一个实施例，用频移来改善通信塔对建筑物内部的 覆盖，诸如改善蜂窝电话机与基站之间的通信。这样的配置示为图18 的系统180。蜂窝电话机182示为处在建筑物171b内，通过通信链路 152e与通信塔181上的基站通信。为了改善建筑物内的接收，提供了 频移器120a，优选的是设置在建筑物内通过天线52a可以与塔181进 行良好通信的位置。最好，频移器120a设置在可清楚地直视塔181 的部位。塔181通过链路152e发来的信号被移到另一个频率，由覆盖 区域151e的天线发送到空中，从而通过链路152f与蜂窝设备182链 接。

衰减

无线系统的覆盖除了其他因素外通常是受发送信号的功率电平 和接收机的灵敏度这两方面的限制。无线发送机的设计目标是发送最 大可用功率，以便使远距离的接收机可以接收到经空气衰减后还相当 好的信号。发送功率通常受管理条例要求(诸如由美国的FCC规定 的)、由诸如EEEE802.11g之类的有关标准限定的最高功率和实际实 现限制(诸如可用以消耗的功率、天线的大小和发送机的散热等)的 限制。然而，高的无线电功率电平有以下缺点：

a.高的发送功率电平会干扰在同一或附近频带内工作的其 他无线电网络，增加总环境无线电污染；

b.无线电辐射可以对人和其他动物造成健康危害；

c.可能会出现不安全事件，因为所发送的无线电信号可以 通过窃听收到；

d.较高的发送功率需要用较不经济的、复杂的和大的组件 诸如功率放大器保证；以及

e.需发送的功率小，功耗也就小，类似地，也要求接收电 路小。这在移动或电池供电的设备内特别重要。

同样，无线电接收机的设计目标通常是增大灵敏度，以便增大覆 盖。然而，这样的低灵敏度可以导致受到不需要的远程无线电发送机 的较大干扰，而且还可以导致对无线电频带内的背景噪声较为敏感， 因此降低了通信性能。

在基于本发明的系统内，可以将无线电信号送到各个所需位置。 上面所说明的频移器可以设置在需要相互通信的通信台附近。作为一 个非限制性的例子，在具有多个房间的建筑物内，可以只在有无线设 备的房间内安装频移器，而且在每个这样的频移器内的有关子系统只 需要覆盖本房间和只与在本房间内的WLAN单元通信。这样，每个 房间内的无线电收发功能(不包括连接两个频移器的被频移的频带) 不需要具有大的覆盖区域，而是只需要有限的(在房间内)覆盖。对 试验性的系统的测试表明，使用发送功率有大于10dB的衰减(相对 作为在IEEE802.11g标准内和普通现有的WAP内最大值使用的额定 功率)以及接收灵敏度有10dB的恶化在建筑物或住宅的典型房间内 没有影响性能。在上面所说明的图15中所示的网络150这个非限制性 例子中，使WLAN单元40d与频移器120b耦合的通信链路152c和 覆盖区域151c可以不需要全距离，因为可以将它们设置成相互接近。 类似地，使WLAN单元40c与频移器120a耦合的通信链路152a和覆 盖区域151a可以不需要全距离，因为它们可以设置成相互接近。这可 以同样应用于在上面所说明的图17所示的系统170，其中在住宅内的 通信(诸如WLAN单元40d与频移器120b之间的链路151c)可以不 需要大的距离，因为设备可以设置成相互接近。

在这样的情况下，有益的是减小与设置在附近的设备通信所用的 标称发送功率电平。这样的频移器130b示于图13b，它基于图13所 示的频移器130。然而，在RF滤波器51a与发送/接收开关49a之间 插入了RF衰减器251a。衰减器251a衰减发送给天线52a的发送信号， 因此减小了从天线52a向空中发送的能量。类似地，天线52a从空中 接收到的信号将受到衰减，从而有效地减小了接收机灵敏度。显然， 这样的衰减器251a可以沿RF无线电信号通路以任何方式安装，诸如 安装在RF滤波器51a与天线52a之间。也可以使用其他衰减方式， 诸如失配和使天线结构受到机械影响。

在按照本发明的示为图13c的系统130c的另一个实施例中，使 用了两个衰减器251a和251b。衰减器251a接在WLAN收发机46a 的发送/接收开关49a与端口61a之间，影响接收通径，因此影响接收 机灵敏度，但对发送信号没有任何影响。显然，这样的衰减器可以沿 接收通路设置在任何地方。类似地，衰减器251b接在WLAN收发机 46a的发送/接收开关49a与端口62a之间，影响发送通路，因此影响 发送信号，但对接收机灵敏度没有任何影响。显然，这样的衰减器可 以设置在沿发送通路的任何地方。这样的配置允许为两个通路选择不 同的衰减，而不是如系统130b中所示的那样两个通路的衰减量是相同 的。在有些情况下，可以考虑只在一个通路内，例如只在接收通路内， 进行衰减。在这种情况下，就只使用衰减器251a，而省去了衰减器 251b。类似地，在只衰减发送能量的情况下，只要使用衰减器251b。 虽然衰减功能上面描述成使用衰减器251，但显然衰减功能也可以不 用实际衰减器251而通过控制放大器的增益或用在该技术领域所知的 其他方法实现。

在有些情况下，在少数几个衰减量之间进行选择甚至完全避免任 何衰减可能是有益的。这可以通过用并联的RF开关208来旁路RF 开关251来实现，如示出系统130b的图13b所示。RF开关208的触 点一闭合，衰减器251a就被旁路，从而没有衰减插入，保持以前的最 大发送功率和灵敏度。这样的开关208由端口203控制，可以本地或 远程对端口203进行操作，或者由安装者/用户/操作员机械控制。在 后一种情况下，RF开关208是机械开关。类似的旁路开关可以跨接 在系统130c内的251a和251b两端。

插入设备

给现有出口增添功能的一个途径是使用插入模块。这样的插入模 块可參見Smart等人的美国专利申请公开US 2002/0039388“高数据率 电力线网络系统和方法”(“High data-rate powerline network system  and method”)、Walbeck等人的美国专利申请公开US  2002/0060617“模块化电力线网络适配器”(“Modular power line  network adapter”)和Schaeffer，JR等人的美国专利申请公开US  2003/0062990“电力线桥接装置”(“Powerline bridge apparatus”)。 使用HomePlug^TM技术的模块可以从诸如Asoka美国公司(Asoka USA  Corporation of Sail Carlos，California，USA)的PlugLink^TM产品部 件之类的多个来源得到。HomePlug是HomePlug电力线联盟 (HomePlug Powerline Alliance，Inc.of San Ramon，California，USA) 的商标。在美国专利申请2005/0180561中也揭示了各种揿钮式设备。

可以将上面所说明的任何频移器，诸如系统20、30、90、110、 120和130以及它们的派生设备，安装成一个出口插入盒。在按照本 发明的一个实施例中，AC电出口的插入單元用作这样的盒。这样的 插入单元190的机械外形概括地示于图19a，图19b为它的透视后视 图，而图19c为它的前视图。图中示出了北美式的AC电源出口191， 它具有两个电源插口192a和192b。图中还示出了例如封装成插入模 块190的频移器130。插入模块190具有两个分别与插口192a和192b 匹配的电源插脚193a和193b，用来提供电连接和机械支持，使插入 单元190可以方便地插接到出口191上。图中还示出了天线52a和52b 以及两个相应的机械转动式信道选择开关139a和139b。信道选择开 关139a和139b各具有11个位置，用来从IEEE802.11g的11个信道 中选择一个信道。在所示的这个例子中，控制“B”子系统信道的转动 式开关139a设置到信道6，而控制“A”子系统信道的转动式开关139b 设置到信道11。通过插脚193a和193b的电源连接用来向单元190提 供AC功率，以便为单元190的内部电路供电。优选的是通过包括将 来自出口191的110VAC 60Hz电变换成DC电压或使频移器190正常 工作所需的电压的AC/DC变换器为单元190的内部电路供电。

虽然将频移器190说明为插入供电出口的插入模块，但显然频移 器可以同样插入作为AC供电、电话、CATV或LAN(诸如基于类5、 6或7布线的结构化布线)的出口的任何出口。虽然将频移器190说 明为由所接的AC供电出口供电和机械支持，但这样的连接可以只是 为了得到供电或只是为了得到机械支持。

安装到LAN出口上的插入单元190的机械外形概括地示于图 19d，它的透视后视图如图19e所示。图中还示出了典型的LAN出口 196，它包括诸如RJ-45插座之类的LAN连接器197。图中示出了例 如封装成插入模块195的频移器130。插入模块195具有与LAN连接 器197匹配的RJ-45插头198，用来提供电连接和机械支持，使插入 单元195可以方便地插接到出口196上。图中还示出了天线52a和52b 以及两个相应的机械转动式信道选择开关139a和139b。信道选择开 关139a和139b各具有11个位置，用来从IEEE802.11g的11个信道 中选择一个信道。在所示的这个例子中，控制“B”子系统信道的转动 式开关139a设置到信道6，而控制“A”子系统信道的转动式开关139b 设置到信道11。在按照本发明的一个实施例中，通过插座197接到出 口196上的LAN布线传载功率信号，例如遵从以下所说明的PoE(以 太网供电)IEEE802.3af标准。插入模块195用作PD(受供电设备)， 由LAN布线通常通过DC/DC变换器供电，如下面要说明的那样。

出口

术语“出口”在这里表示有利于方便迅速地将外部设备与设置在 建筑物内的布线连接和断开的机电装置。出口通常具有与布线固定的 连接，允许方便地通常通过在面板上的集成标准连接器按需要随意地 连接外部设备。出口通常机械固定或安装在墙壁或类似的表面上。普 通出口的非限制性例子包括：连接电话机和有关设备的电话出口；连 接电视机、VCR之类的CATV出口；用作LAN布线(即“结构化布 线”)的部件的出口；以及将电源接到电器上的供电出口。所谓“墙壁” 在这里是指建筑物的任何内表面或外表面，除了垂直的墙壁之外还包 括但不局限于天花板和地板。

功能出口途径

这种途径涉及用“网络”有源出口代替现有的业务出口。出口(包 括LAN结构化布线、供电出口、电话出口和有线电视出口)通常已 经演化为属于布线系统住宅基础设施和单独用来提供对墙内布线的接 入。然而，有着将有源电路嵌入出口以便将它们用作家庭/办公室网络 的部件、通常用来提供标准的数据通信接口这样的趋势。在大多数情 况下，所增添的电路可用来为原只具有基本无源连接功能的出口增添 数据接口连接功能。

Binder的美国专利6,549,616“在电话线路上实现局域网的电话出 口和使用这种出口的局域网”(“Telephone outlet for implementing a  local area network over telephone lines and a local area network using  such outlets”)揭示了一种用于电话布线的支持电话和数据接口的出 口。Dichter的美国专利6,216,160“可自动配置的计算机网络” (“Automatically configurable computer network”)揭示了另一种电 话出口。Cohen等人的2002年8月22日公开的WO 02/065229“在同 轴电缆上的电缆联网”(“Cableran Networking over Coaxial Cables”) 揭示了一种使用出口在CATV同轴电缆上家庭联网的例子。这样的出 口可作为HomeRAN^TM系统的部件从TMT公司(TMT Ltd.of  Jerusalem，Israel)得到。Alcock的美国专利申请公开 US2003/0099228“使用射频和同轴电缆的局域和多媒体网”(“Local  area and multimedia network using radio frequency and coaxial  cable”)揭示了与传载电话、数据和娱乐信号的布线一起使用的出口。 Schaeffer等人的美国专利申请公开US2003/0062990“电力线桥接装 置”(“Powerline bridge apparatus”)揭示了与用电力线的组合数据和 供电一起使用的出口。这样的供电出口可以作为PlugLAN^TM的部件从 Asoka USA公司(Asoka USA Corporation of San Carlos，CA USA) 得到。

虽然以上就在用于基本业务(例如电话、CATV和供电)的布线 上形成的网络对有源出口作了说明，但可以看到本发明同样也可以应 用于在使用专用布线的网络内使用的出口。在这种情况下，出口电路 用来为出口提供单个数据连接接口的基本业务以外的附加接口。例如， 在布线支持单个这样的数据连接的情况下，可以用出口电路来提供多 个数据接口。这种出口的一个例子是3Com^TM(3Com^TM of Santa  Clara，California，U.S.A)制造的网络插头(Network Jack^TM)产品 系列。此外，Thompson的美国专利6,108,331“建筑物内多信号分配的 单媒体布线方案及其接入口”(“Single Medium Wiring Scheme for  Multiple Signal Distribution in Building and Access Port Therefor”) 和McNamara等人在2003年6月19日公开的美国专利申请US  2003/0112965“有源墙上出口”(“Active Wall Outlet”)也揭示了这样 的一些出口。

虽然以上就基于诸如导线和电缆之类的导电媒体的出口和网络 对有源出口作了说明，但可以看到这种出口同样适用于网络媒体是诸 如光缆之类的非导电媒体的情况。Chu的在2002年10月10日公开的 美国专利申请US 2002/0146207“光纤变换器面板出口”(“Fiber  Converter Faceplate Outlet”)和Thompson的美国专利6,108,331“建 筑物内多信号分配的单媒体布线方案及其接入口”(“Single Medium  Wiring Scheme for Multiple Signal Distribution in Building and  Access Port Therefor”)揭示了支持数据接口和基于光缆的有源出口。 这样，在本申请和所附权利要求书中所使用的术语“布线”应该理解为 包括(但不局限于)基于诸如光缆之类的非导电媒体的网络。

虽然以上所说明的出口使用有源电路来将数据与业务信号分开， 但无源实现也是可用的。Binder的PCT公开WO 02/25920“在局域网 布线上进行电话通信的系统和方法”(“Telephone communication  system and method over local area network wiring”)揭示了这种无源 出口的一个例子。这种出口可以作为etherSPLIT^TM系统的部件从 QLynk通信公司(QLynk Communication Inc.of College Station，TX  USA)得到。以上所说明的出口是完备和自足的设备。这样，它们就 可以方便地安装在新的房屋内代替常规的无源简单出口。

在本发明的一个实施例中，频移器至少或者部分安置在作为AC 供电、电话、CATV或LAN出口的出口内。

无线/有线

在电缆上传载无线信号在该技术领域内是已知的，如美国专利公 开′9245中所揭示的那样。图20示出了一种典型的现有技术的系统。 通常，在这样的系统200中，作为点对点方案，无线信号在两个无线 单元202a和202b之间在同轴电缆201上传载，其中无线单元202a 和202b分别连接在电缆201的两端。如所周知，同轴电缆特别与双绞 线对相比是不经济的，安装维护和检修都较为困难。Hazani等人的美 国专利申请公开2005/0249245“在布线上传载基于无线的信号的系统 和方法”(“System and Method for Carrying a Wireless based Signal  over Wiring”)揭示了在同轴电缆之外的诸如一对电话线之类的媒体 上传载无线信号的情况。然而Hazani等人所揭示的是使用基于超外差 的实现方式的频移。

按照本发明的一个实施例，经频移的无线信号在诸如导线之类的 金属媒体上传送。下面将对在双绞线对上传载IEEE802.11g信号的例 子进行说明。在这个非限制性的例子中，信道6移到8-30MHz频带 后在单个双绞线对上传载。

桥接在无线媒体(IEEE802.11g信道6)与有线(使用8-30MHz 频带)媒体之间的频移器示为图21的系统210。系统210的包括天线 52a、RF滤波器51a、WLAN收发机46a的子系统“A”以及控制单元 111的相应部分与上面分别结合图12和13所说明的系统120和130 的相应子系统相同或类似。子系统“A”由耦合到控制单元111上由控 制单元111用来通过端口79a进行设置的开关139a设置到信道6，因 此在频道6和它的I/Q分量信号之间进行变换。然而，“B”子系统修 改成适合工作在19MHz的中心频率附近，因此使经频移的22MHz带 宽信号处在8MHz到30MHz之间。

系统210的子系统“B”基本上与上面所说明的例如图13a所示的 子系统“B”类似地，然而修改成适合有线媒体接口。连接器214用来 耦合到线对上。连接器214例如可以是RJ-11。通过连接器214从线 对接收到的信号通过保护器215，保护器215用来抗电涌、过电压、 雷电，保证系统210工作安全和完好，以及满足美国UL/FCC和欧洲 CE/CENELEC规定的所需安全和ESD/EMC要求。保护器215可以 基于例如Littelfuse(Littelfuse of Des Plaines，IL，U.S.A)的 P3100SC“275V器件”。带通滤波器(BPF)216用来只 让所需的频带(在本例中为8-30MHz)通过而滤掉在这个频带之外的 任何噪声或信号。作为一个非限制性的例子，使用了一个基于串联连 接的4个各150pF的电容器和一个并联的1.8μHy的电感器的无源滤 波器，作为高通滤波器(HPF)，因此抑制了所有低频。通常基于变 压器217的隔离器218用来抑制共模信号和使在线对上传载的平衡信 号适合系统210内的非平衡内部电路。使用了与上面所说明的发送/ 接收开关49类似的发送/接收开关208，但修改成适合在接收状态与发 送状态之间切换8-30MHz信号。在“从线对接收”状态，接收信号通过 端口1和2传送给均衡器206。均衡器206用来补偿线对媒体的与频 率相关的特性，诸如频率倾斜。所得到的信号馈给具有AGC功能的 缓冲/放大器219，以便调节到通过端口61b连接的I/Q解调器212所 要求的适当信号电平。这样的AGC放大器219可以基于RF微型器件 公司(RF Micro Devices，inc.of Greensboro，NC U.S.A)的RF2637“接 收AGC放大器”。Q和I分量信号通过各自端口65ab和65bb输出给 WLAN收发机46a，如上面所说明的那样被频移到信道6后通过天线 52a发送出去。

从天线52a经连接器214到线对201的信号通路是与以上信号通 路互逆的。在信道6内接收的信号解调为它的Q和I分量信号，通过 各自端口66ab和66bb馈给I/Q调制器213。在目标频带8-30MHz内 的组合信号通过端口62b接到线路驱动器207上。线路驱动器207适 合将信号驱动到有线媒体上，可以基于Intersil公司(Intersil  Corporation headquartered in Milpita，California，U.S.A.)的 EL5130“500MHz低噪声放大器”。发送/接收开关208在“向线对发送” 状态通过端口3和1将信号传送给隔离器218。这样的开关可以基于 Texas仪器公司(Texas Instruments Incorporated of Dallas Texas， U.S.A)的TS5V33O“低通态电阻的四SPDT宽带视频开关”。经平衡 的信号由BPF 216滤波后通过保护器215，再经连接器214馈给线对 201。子系统“B”的中心频率由控制单元111通过端口79b发送给基准 频率源25b和有关晶体64b。

I/Q解调器212和I/Q调制器213可以实现为独立的电路，也可 以集成为单个组件211，可以基于Maxim集成产品公司(Maxim  Integrated Products of Sunnyvale，CA U.S.A)的Maxim MAX2450  3V“超低功率正交调制/解调器”。在有些情况下，也可以使用诸如收发 机46之类的WLAN收发机，如果支持所要求的有线频带的话。与以 上对系统120和130的讨论类似地，系统210在非空载时可以处于两 个状态。在第一状态，通过天线52a从空中接收的信号经下频移后通 过连接器214馈给线对。在第二状态，通过连接器214从线对201接 收的信号经上频移后通过天线52a向空中发送。这两个状态由控制单 元111以与上面所说明的类似的方式确定，使得通过连接203按要求 改变对发送/接收开关208的控制，以及由通过连接204接到控制单元 111上的检测器(DET)205确定在线对上是否存在信号。这样的检测 器205可以基于线性技术公司(Linear Technology Corporation of  Milpitas，CA，U.S.A)的LTC5507“100kHz到1GHz的RF功率检测 器”。

虽然是按支持双向操作对系统210进行说明的，但显然也可以实 现单向操作。单向操作可以涉及从空中到线对或者是从线对201到空 中。在这样的实施例中，各可以省去操作中用不到的功能和部件。

虽然以上是以WLAN IEEE802.11g标准的信道为例对本发明进 行说明的，但可以看到，这样的频移可适用于将任何无线信号从任何 频率频移到任何其他频率，而与信道边界或任何标准无关。类似地， 虽然以上是按在线对201上传载8-30MHz频谱内的信号对系统进行 说明的，但可以看到同样也可以使用这个频带。

用频移增大基于有线媒体作为干线的无线网络的覆盖示为图22 的系统220。作为系统220的部件，WLAN单元40b(包括天线52d) 处在远离WLAN单元40a(包括天线52c)的位置(或者无线通信受 到遮蔽的位置)，因而在这两个WLAN单元之间没有通信链路。为 此，配置了双绞线对201，它的两个终端分别处在这两个WLAN单元 附近。具有天线52a的频移器210a连接在双绞线对201的一端，而另 一个频移器210b(包括天线52b)连接在双绞线对201的另一端。 WLAN单元40b通过天线52d发送的无线电信号被频移器210a的天 线52a接收，从而在两个无线连接的设备之间可以建立无线通信链路 152b。所接收的信号经下频移后发送给双绞线对201。信号通过双绞 线对201传播，在另一端被频移器210b接收，频移器210b通过上频 移信号在无线通信链路152a上重建从天线52b越空发送给天线52c 的原始信号。相反方向是互逆的，从天线52c发送的无线信号经在双 绞线对201上传送后在链路152b上重建。

由于通过频移器210a、210b和线对201的等待时间是很小的， 几乎可以忽略，因此WLAN单元40b和40a实际上可以认为是处于 直接无线通信的状态。系统220可以处在各由信号流的方向定义的状 态中的一个状态，这些状态由WLAN单元40控制成似乎WLAN单 元40在直接无线通信，而所附加的干线(包括线对201和频移器210a、 210b)自动适应支持所需的配置。这样，就不需要对WLAN单元40 进行变动或修改，因此可以使用标准和现有的设备。

双绞线对201可以是UTP(无屏蔽双绞线对)、FTP(箔屏蔽双 绞线对)、S/STP(网屏蔽双绞线对)或STP(屏蔽双绞线对)，以 及在诸如“结构化布线”的有线LAN电缆布线中所使用的任何其他类 型的双绞线对。而且，这样的电缆布线可以遵从EIA/TIA-568，诸如 类1、2、3、4、5或6。此外，线对201的两根导线可以是印刷电路 板(PCB)上的导电通路。类似地，可以使用同轴电缆，诸如RG-59/U。 此外，也可以使用任何两个导体或任何两根导线，即使它们不是为传 载数据或任何通信特别制造的，诸如供电电缆。无线网络通常支持大 的动态范围，以便补偿通过大气时的衰落、损耗和衰减。此外，可以 用扩频来适应与基于无线电的跨空通信媒体关联的干扰及其他缺陷。 例如，IEEE802.11g使用OFDM调制，通常支持90dB以上的动态范 围。这样，就允许在有线媒体上传载无线信号有大的衰减和失真，从 而可以在传输能力差的有线媒体上传载信号，而仍然提供大的可及范 围和稳定可靠的操作。而且，这些优点是在不使用任何专用调制解调 器或特殊处理的情况下得到的。例如，业已构建了一个实验系统220， 在没有任何均衡器206的情况下在比较低级的类3双绞线201上具有 1500英尺以上的可及范围。线对201每侧的连接各使用一个连接器， 优选的是使用基于标准连接器的连接器。

无线系统通常构建成能适应对信号导致结构性和破坏性干扰以 及相移的多路径效应。通常使用强大的算法和复杂的诸如扩频之类的 线路码调制，以便即使在严重的多路径环境下也能提供可靠的通信。

虽然图22的系统220示为只包括两个以点对点拓扑结构连接在 双绞线对201的两端的频移器210a和210b，但可以使用任意多个以 任何拓扑结构通过有线媒体互连的频移器210。一个非限制性的例子 是图23所示的系统230。系统230用单个线对201互连分别包括天线 52a、52b和52c的频移器210a、210b和210c。虽然频移器210a接在 电缆或线对201的一端，但频移器210b和210c沿线对201连接在不 同的点，而留下线对201的另一端不接。同样也可以使用包括“星形”、 “树形”的其他“总线”拓扑结构和任何其他共享媒体或点对多点的拓扑 结构。在点对点之外的任何具有适当定义和端接的终端的有线网内， 在特性阻抗沿信号传播路径不连续的所有各点处会发生反射。这里， 至少在线对201的没有被端接/没有被连接的这端会产生反射信号。在 没有端接频移器210a的情况下，它的连接点也将引起反射。这样的反 射在它们的特性方面基本上等于上面所说明的多路径现象。由于系统 230使用无线信号和构建成适应这样的缺陷的无线终端单元(诸如系 统220内的40b和40a)，因此系统性能基本上不会比无反射的系统 220有多少恶化。于是，不必为频移器210增添任何专为适应任何特 定拓扑结构的硬件或功能。

无线通信认为是共享的媒体环境。类似地，在系统230内，线对 201对于所连接的频移器210来说用作共享的通信媒体。在这两种情 况下，使用一种一时只让一个发送机可向共享的物理通信媒体发送以 处理冲突的信道接入方法机制。在IEEE802.11g(即，WiFi)网络内， 使用带有避碰的载波监听多路接入(CSMA/CA)方案。由于基于频 移器的包括频移器210a、210b、210c和互连线对201的有线干线对于 所耦合的WLAN单元40几乎是“透明的”(由于等待时间少和信号得 到忠实重现)，因此不必以任何方式修改频移器210来支持CSMA/CA 或任何其他信道接入方法。由WLAN单元和有线干线实现的无线网 络起着使所有的WLAN单元似乎都处在相互可直接通信链接的范围 之内的作用。

虽然以上都是以只传载经频移的无线信号为例对本发明进行说 明的，但在同一个线对201上可以同时传载其他信号。例如，可以使 用TDM(时分/时域多路复用)，另一个信号可以在没有信号通过有 线媒体传播的空闲时间内使用线对201。在这种情况下，这另一个信 号可以使用与经频移的无线信号所使用的相同或部分相同的频谱。或 者，可以使用FDM(频分/频域多路复用)，另一个信号使用与经频 移的无线信号所使用的不同的频带。

如上所述，通常，特别是按照本发明，频移可以增大无线网络的 覆盖和将一些被无线分隔的区域连接起来，这具有部件最少、可靠性 高、集成度高和功耗低的优点。此外，在很多情况下，在户外环境中 或者在另一个需要加固实现的位置，诸如在宽的温度范围内、在易受 振动或震动影响的机械应力下工作之类，需要这种无线覆盖。类似地， 这样的远程位置可以在空间内受到限制，而且附近没有电源。频移器 210功耗低就允许在同一个线对上对频移器210进行远程供电。图24 示出了这样的系统240，它用FDM传载DC(实际上为0Hz)功率信 号和处于较高频带(例如为8-30MHz)的经频移的无线信号。虽然远 程供电在该技术领域内是已知的，但通常使用高的电压，以便补偿布 线阻抗引起的电压降。例如，用120VDC来对一些DSL设备进行远程 供电。使用这样的电压电平可能是有问题的，因为诸如UL/IEC 60950 和EN60950之类的许多安全标准将许多应用中的电压电平限制在 60VDC。频移器功耗低就允许使用比60VDC低的电压电平，这样就 可以使用常用的48VDC电压电平，而仍能支持长的布线以及直径小/ 阻抗大的导线。

系统240基于图22所示的系统220，其中WLAN 40b和40a通 过包括线对201和互连的频移器210a和210b的有线干线进行通信。 两个HPF(高通滤波器)221a和221b分别连接在频移器210a和210b 与线对201的相应终端之间。HPF 221让经频移的无线信号频带(在 上面这个例子中为8-30MHz)通过而不让在线对201上可得到的DC 信号通过，这样系统220的工作就完全恢复，不会受到影响。HPF 221 可以用简单串联的电容器228aa和228ba来实现，因为信号的较低频 率分量(8MHz)显著高于DC信号。在有些情况下，可以使用BPF， 只让频移器的无线信号通过。类似地，HPF 221b包括串联连接的电容 器228ab和228bb。可以使用其他类型的滤波器，诸如上面所说明的 滤波器216。在有些情况下，滤波器221可以代替频移器210内的滤 波器216，因此滤波器216可以省去。LPF 222a和222b分别连接在 线对201的终端，与HPF 221a和221b的连接并行。滤波器222用来 只让DC通过，它可以包括两个串联的电感器，诸如LPF 222a内的电 感器223aa和223ba以及LPF 222b内的电感器223ab和223bb。电 源224通常由AC电力线(在美国为115VAC/60Hz，在欧洲为 220VAC/50Hz)供电，它一般包括AC/DC变换器。DC功率信号通过 LPF 222a馈给线对201。处在线对201另一端的系统242连接到线对 201的另一端上。系统242包括DC/DC变换器225、LPF 222b、负载 227、HPF 221b和频移器210b。DC/DC变换器225被连接以通过LPF 222b接收来自线对201的DC功率信号，提供DC功率输出，为任何 负载供电。总负载227可以接到DC/DC变换器225的输出端上，从 输出端得到供电。在一个实施例中，DC/DC变换器225的DC输出端 被连接以通过连接226a和226b向频移器210b供电，因此就不用将 线对201这侧接到任何当地电源上。在另一个实施例中，DC/DC变换 器225向负载227和频移器210b双方供电。

虽然系统240在图24中示为具有单个处在线对201的另一端、 包括负载227和/或频移器210b的被供电位置，但显然可以如图23所 示那样沿电缆201连接多个这样的远程位置，而并不局限于点对点的 拓扑结构。每个这样的连接位置必须具有LPF 222b和诸如DC/DC变 换器225之类的电源变换器，以将从线对201得到的输入电压变换成 应用工作电压。此外，也可以采用有些位置由线路供电和有些位置由 本地供电的组合。有些被供电的位置可以只有被供电的频移器210， 或者有其他被供电的负载227，或者频移器210和负载227都需远程 供电。在示出系统245的图24a中示出了具有“星形”或“点对多点”拓 扑结构的网络的一个非限制性例子。系统245示出了三个远程位置 242a、242b和242c，分别包括天线52a、52b和52c，分别通过线对 201a、201b和201c连接到中心位置的HPF 221a和LPF 222a上。可 以为所有或部分远程位置242远程供电，而一个或多个这样的远程位 置242可以包括被远程供电的负载227。此外，各个线对201可以是 不同类型的线对，例如线对201a可以是UTP，线对201b可以是同轴 电缆，而线对201c可以是STP。

虽然系统240示为DC供电，但也可以使用AC供电。在这种情 况下，电源224将产生AC信号，并将包括AC/AC变换器，而DC/DC 变换器225将用AC/DC变换器代替。在这种情况下，AC供电使用低 频频带信号，而LPF 222a和222b将修改成适合让这个低频通过。在 使用较高频率的情况下，LPF 222a和222b将用适合充分让在线对201 上传载的AC功率信号的频率通过的BPF代替。

在一些WLAN单元内使用不同类型的天线52(或任何其他无线 电端口)。其中有PCB印刷天线、芯片天线以及平板和圆顶天线。此 外，天线可以是全向或定向的。通常，天线用匹配的同轴连接器，诸 如SMA、N型和IPX之类，耦合到WLAN单元的盒上，以提供电连 接和机械固定。在很多情况下，天线连接可以通过揿钮或螺钉轻易脱 开和连接。天线52d和52c与各自的WLAN单元40b和40a的耦合 分别标为端口241b和241a，如在系统240(图24)和系统245(图 24a)中所示。对于频移器210来说可以使用任何类型的天线，类似地， 也可以使用任何天线连接(无论是电连接还是机械连接)。特别是， 适合WLAN单元40从而适合在适当频率范围内工作的任何类型的天 线同样也适合频移器210用来在同样的频带上进行通信。例如，任何 用于IEEE802.11g WLAN单元的天线工作在2.4GHz频带，因而频移 器210可以用它来与这样的WLAN单元进行无线通信。天线52a和 52b与各自的频移器210a和210b的耦合分别标为端口241c和241d， 如在系统240(图24)和系统245(图24a)中所示。

以上就频移器(120或210)与WLAN单元40之间的无线通信 链路152对本发明作了说明。然而，也可以使用直接导电连接。在一 个非限制性的例子中，在WLAN单元的天线端口与频移器之间有直 接连接。图25就示出了这样的系统250。概括地说，系统250基于图 24所示的系统240。然而，与WLAN单元40b和频移器210a通过各 自的天线52d和52a在无线链路152b上无线连接的系统240相反， 在系统250内这两个单元之间有金属(或任何其他导电)连接。天线 52d和52a被撤除(或旁路)，在WLAN单元40b的端口241b到频 移器210a的端口241c之间有有线连接，因此在WLAN单元40b的位 置没有无线电辐射，因为WLAN单元40b和频移器210a双方都没有 任何天线。由于通常无线接收机设计成接收由于通过空气传播而受到 衰减的信号，因此直接连接可能使接收单元损坏或饱和。为了避免这 种现象，在双方天线端口241b与241c之间接有衰减器251。衰减器 251应该对这两个端口是阻抗匹配的，因为它为所连接的单元模拟天 线，而且至少应该将发送信号衰减到满足可适当操作的最大接收信号。 另一方面，衰减器251应不使信号衰减到会恶化所连接的单元之间的 通信。通常，可以使用任何在所需频带内工作和适当匹配的衰减器。 所推荐的是衰减量至少为10dB而最大为80dB。可以使用基于有源和 无源方案的衰减器方案。也可以使用单级或多级基于电阻的简单的 “PI”或“T”形拓扑结构，以满足成本低和占空小的要求。图25中示出 了简单的单级“T”形衰减器，它含有两个串联的电阻器253a和253b 和一个并联的电阻器253c。在实验性的50Ω阻抗匹配系统中，通过使 用标称阻值为49Ω的电阻器253a和253b和使用标称阻值为1ω的电 阻器253c实现了40dB的衰减量。

单元40b和210a之间的金属连接，由于单元40b和210a通常很 接近，因此可以设想将WLAN单元40b和频移器210a两者以及连接 电缆和衰减器251安置在单独的盒252内，如图25中所示。

这样的系统250可以用于WLAN单元40b(诸如WAP无线接入 点)设置在一个地方而需要对别处的远程位置进行无线覆盖的许多情 况。在一个非限制性的例子中，只在一个地方可得到电源，而需覆盖 的其他地方不在这个地方附近。在这种情况下，可以将WLAN单元 40b设置在可得到电源的地方(例如，AC供电出口)，而由于在远程 位置只需要一小部分功率，因此可以在线对上与经频移的无线信号一 起传载到需要实际无线覆盖的远程位置。例如，可以将一个WAP设 置在建筑物的地下室，被连接以从附近的AC供电出口得到供电，而 线对使得在诸如建筑物的另一部分的天花板之类的优选位置可以进行 实际无线通信，这个天线位置由于可提供宽的覆盖或对特定部位的覆 盖可以是最佳的。类似地，由于空间限制，也可能要将硬件比频移器 210多从而通常比频移器210大的WAP设置在远离需要实际无线覆盖 区域的位置。其他考虑可以涉及将WLAN单元40b设置在配置、安 装和维护方便的可够及之处，而将无线天线从实际出发保持在别处。 此外，WLAN单元40b可以与需要接到附近电话出口的其他器件诸如 ADSL调制解调器之类集成在一起。

设备252以上在图25中示为系统250的一部分，包括WLAN单 元40b、衰减器251和频移器210a。在工作期间，在WLAN单元40b 的端口41接收到的数据经I/Q变换后调制和上频移到2.4GHz无线电 信号，如以上结合图4以IEEE 802.11g系统为例所说明的那样。无线 电信号经衰减器251衰减后馈给频移器210a，无线电信号在那里经解 调和下频移为I/Q信号后重新调制到需在线对201上传载的信号。由 于不需要在设备252附近进行无线电通信，因此不必产生2.4GHz无 线电信号，从而可以在端口41所接收的有线数据信号与在线对201 上传载的信号之间进行直接变换。图26示出了进行这样的直接变换的 系统260。

图26所示的系统260提供与设备252至少类似甚至是相同的功 能，但较为简单而且使用较少的硬件。系统260的“B”子系统与以上 对图21的系统210所说明的“B”子系统相同或至少类似地，用来在连 接器214处的信号和它的在单元211的端口65和66处的I/Q分量信 号之间进行变换。“A”子系统与以上在图4中所示的WLAN单元40 的有关部分相同或至少类似地，含有I/Q调制器/解调器45、发送机/ 接收机44、MAC层处理器43以太网10/100BaseT PHY 42和有线端 口41。这个“A”子系统用来在端口41处的数据信号(诸如IEEE 802.3  10/100BaseT)和它们的在I/Q调制器/解调器45的端口65和66处的 I/Q分量信号之间进行变换。与上面所说明的类似地，表示在端口41 处的数据信号与在端口214处的有线信号的两个I/Q分量信号以“背靠 背”配置连接，用来在两个端口214与41之间通过信号的I/Q表示来 变换信号。因此，系统260可以代替图25中所示的单元252。

图25中示为包括在作为系统250的一部分的系统252内的在 WLAN单元40b与频移器210a之间的直接金属连接具有多个优点。 第一，这样的配置允许将诸如WAP之类的无线单元40b的物理位置 与链路152a所需覆盖的区域分开。第二，与诸如系统240内的152b 之类的无线连接相比，这样的有线/导电连接允许在所连接的两个单元 的接收机的输入端提供受控制的信号电平，而且使连接更为稳定和高 度不受无线干扰和外部噪声的影响。这样，可以设想即使在所需的无 线覆盖区域在WLAN单元40b附近的情况下也可使用基于这样的直 接和金属的连接。图27所示的系统270考虑了在不排除或损害WLAN 单元40b的无线通信功能的情况下WLAN单元40b与频移器210a之 间的导电连接。概括地说，系统270基于系统240，其中在WLAN单 元40b的天线端口241b与天线52a之间增添了一个分路器271。分路 器271允许信号在WLAN单元40b的天线52a与天线端口241b之间 通过，从而充分保留了系统240的全部功能，使WLAN单元40c可以 用无线通信链路152b跨空与WLAN单元40b无线通信。此外，分路 器271的第三端口通过衰减器251与频移器210a连接，从而形成与为 系统250所示出的连接类似的直接金属连接。在有些实施例中，分路 器271的内部衰减可以足够大，因此可以不用衰减器251。在另一些 实施例中，考虑到衰减器251在这个通路内的衰减，只对衰减量进行 修正(通常是减小)。因此，基本上保留了系统240和250两者的功 能。

图24的系统240示出了在两个位置的无线耦合152a和152b。 图25的系统250示出了在一个位置的通过衰减器251的有线耦合和在 另一个位置的无线通信链路152a。图27的系统270示出了在一个位 置的复合式无线链路152b和有线连接(通过衰减器251)和在另一个 位置的跨空无线通信链路152a。应该看到的是，每个位置与另一个位 置无关，而每个这样的位置可以是任何以上任选项，与另一个或另一 些位置无关。一个非限制性的例子示为图27a的系统275，其中两个 位置都组合了有线和无线两个链路。在供电位置(图的左侧)，配置 与图27中所示的类似地，WLAN单元40b通过分路器271a和衰减器 251a与频移器210a金属连接。WLAN单元40b与WLAN单元40c 之间的无线通信通过耦合到分路器271a上的天线52a得到保留。类似 地，被供电/远程位置组合了有线和无线两个耦合，WLAN单元40a 通过分路器271b和衰减器251b与频移器210b金属连接。WLAN单 元40a与WLAN单元40d之间的无线通信通过耦合到分路器271b上 的天线52b得到保留。同样，在所有连接位置，无论是供电位置还是 被供电位置，可以独立实现其他任选方案，当然在完全不实现线路供 电的情况下也可以这样。

虽然以上就一组包括用来组合和分离DC(或AC)功率信号和 经频移的无线信号的LPF 222和HPF 221对实施例作了说明，但也可 以使用基于对分中心抽头变压器的实施例，如在图27b中对系统279 所示出的那样。变压器278a和电容器276a代替了系统275的HPF  221a和LPF 222a连接在线对201的一端。类似地，变压器278b和电 容器276b代替了系统275的HPF 221b和LPF 222b连接在线对201 的另一端。这样的对分中心抽头变压器配置在该技术领域内是已知的， 通常只用于电话应用。变压器278a包括连接到频移器210a上的初级 绕组277a，而次级绕组对分成两个分开的次级绕组277c和277b，通 过与DC电源224连接的电容器276a相互连接。次级绕组277c和277b 连接到线对201上。电容器276a在经频移的无线信号的频带(例如， 如以上那样为8-30MHz)内基本上是低阻抗的，因此发给和来自频移 器210a的经频移的无线信号可以透明地传送给线对201。电容器276a 对于DC信号呈现为高阻抗，因此允许DC电流通过次级绕组277c和 277b流入线对201。

类似地，在线对201的另一端，变压器278b包括连接到频移器 210b上的初级绕组277d，而两个分开的次级绕组277f和277e通过与 DC/DC变换器225连接的电容器276b相互连接。次级绕组277f和277e 连接到线对201。电容器276b在经频移的无线信号的频带(例如，如 以上那样为8-30MHz)内基本上是低阻抗的，因此发给和来自频移器 210b的经频移的无线信号可以透明地传送给线对201。电容器276b 对于DC信号呈现高阻抗，因此允许DC电流从线对201通过次级绕 组277f和277e流入DC/DC变换器225。

现在参见图28，图中示出了基于图27a所示的系统275的系统 280。在系统280内，在电源224与LPF 222a之间增添了限制/传感器 281。限制/传感器281包括限流器和其他保护装置，用来限制线对201 内例如在线对201的两根导线短路情况下的电流。限制/传感器281可 以使用保险丝，无论是可重新设置的还是一次性的，也可以使用在该 技术领域内所知的限流器有源电路。这样的限流是例如为满足安全标 准所需的。限制/传感器281还可以包括可以例如由处理器或其他控制 装置控制的开关，无论是机械的还是电子的。开关可以按照预先规定 的逻辑或规则使电源接到线对上或与线对断开。在一个实施例中，限 制/传感器281包括电流检测/测量功能，允许在供电处识别远程位置 是否接有远程负载。如果不存在这样的负载，开关可以断开电源，以 免线对201上加有不必要的DC电压。

远程站点284示为包括与线对201的远程侧导电连接的所有硬 件，包括处理经频移的无线信号的功能，诸如HPF 221b、具有天线端 口241d的频移器210b、衰减器251b、耦合到天线52b上的分路器271b 和通过天线端口241a耦合到分路器271b上的WLAN单元40a。类似 地，远程位置284包括所有的电源处理功能，诸如LPF 222b、二极管 电桥282、标记/隔离器283和DC/DC变换器225，也可以包括由DC 供电的负载227。供电站点/位置285示为包括与线对201的另一侧导 电连接的所有硬件，包括对经频移的无线信号的处理功能，诸如HPF 221a、具有天线端口241c的频移器210a、衰减器251a、耦合到天线 52a上的分路器271a和通过天线端口241b耦合到分路器271a上的 WLAN单元40b。类似地，供电位置285包括所有的电源处理功能， 诸如LPF 222a、限制/传感器281和通过AC插头229得到AC供电的 电源224。

添加在LPF 222b与DC/DC变换器225之间的二极管电桥282 用来适应可能会出现的导致DC电压极性反向的线对反接。二极管电 桥282通常包括四个二极管，即使在输入电压极性反向的情况下也输 出极性正确的DC电压。标记/隔离器283添加在二极管电桥282与 DC/DC变换器225之间。这样的标记/隔离器283通常包括一个特殊 负载，用来向限制/传感器281表示在远程位置存在需供电的设备。此 外，这个功能也可以用来例如就远程位置284的功耗对远程位置284 进行分类。在标记/隔离器283内还可以包括隔离功能，使得只是在对 电源进行检测和分类后才允许供电，以保证这样的DC供电不会损坏 所连接的单元。这样的隔离功能可以用基于FET晶体管的开关实现。 所添加的限制/传感器281、二极管电桥282和标记/隔离器283这些单 元可以遵从以下还要详细说明的PoE(以太网供电)标准。

以上在图24a中所示的系统245示出了多个远程位置242a、242b 和242c分别用各自的线对201a、201b和201c接到“中心”位置的网络。 这样的配置具有以下缺点：

1.由于所有的线对201a、201b和201c相互连接，因此任 何一个线对201短路就会导致整个系统瘫痪，因为在这些线对上 既传载频移器的无线信号又传载DC功率。

2.作为通信媒体，已知这样的拓扑结构不及“点对点”拓扑 结构，由于不能适当使用正常端接，因此形成阻抗失配和反射。

3.较难对系统内的故障进行定位和隔离，因此这样的配置 维护复杂。

长时间来已知，点对点拓扑结构克服了以上缺点，提供了较好的 进行DC供电和传送经频移的无线信号的媒体。按照本发明的一个实 施例，在每个远程位置都配置一个图24所示的系统240、图28所示 的系统280或任何其他类似的系统，从而为每个远程位置或每个线对 201都形成一个完整和独立的完全相同的系统。这样的系统复杂、不 经济，占用大量空间，而且功耗大。一个可替代的解决方案示为图29 的系统290。在这样的系统290内，只使用一个WLAN单元40b，优 选的是一个接入点，由所有位置共享。这样的配置可以使用单个 WLAN单元40b，因此减小了总的复杂性、成本、空间和功耗而且降 低了安装和维护要求。与以上讨论(例如对图27所示的系统270的讨 论)类似地，在WLAN单元40b的天线端口241b与天线52a之间添 加有分路器271a。这个连接考虑了在WLAN单元40b附近的本地无 线通信。在这个位置并不需要这样的无线覆盖的情况下，天线52a(以 及分路器271a的相应端口)可以省去。与示为图27的系统270的一 部分的三端口分路器271相比，分路器271a为每个所需的远程位置提 供了一个端口。系统290例示为包括三个远程位置284a、284b和284c， 分别通过线对201a、201b和201c再经各自的连接291a、291b和291c 连接到分路器271a的相应端口上。为了支持三个远地位置以及天线 52a和WLAN单元40b的端口，总共需要五个端口(在不用天线52b 的情况下为四个端口)。显然，只要简单地增加分路器271a的端口和 提供适当的系统就同样可以支持任意多个远地位置284。衰减器251a 提供对远程位置284a的支持，衰减器251a连接在连接291a与频移器 210a之间，频移器210a与以上所说明的类似通过HPF 221a连接到线 对201a上。类似地，衰减器251b提供对远程位置284b的支持，衰 减器251b连接在连接291b与频移器210b之间，频移器210b通过 HPF 221b接到线对201b上。类似地，衰减器251c提供对远程位置 284c的支持，衰减器251c连接在连接291c与频移器210c之间，频移 器210c通过HPF 221c接到线对201c上。虽然示出的是三个衰减器 251a、251b和251c，但显然是可以使用单个衰减器251，连接在WLAN 单元40b的天线端口241b与分路器271a之间，从而可以不必分别为 每个远程位置284都提供一个衰减器。从图29可以看到，所有的通信 链路基于独立的线对201，各以点对点拓扑结构连接，从而可以得到 诸如长途电话之类的优良通信特性，稳定地进行工作。

在按照本发明的一个实施例中，不使用远程供电，每个位置由本 地供电。在另一个实施例中，如在图29所示的系统290中那样，可以 将一些通用功能集成入单个器件或功能。用单个AC主电源连接229 为单个电源224供电。然而，电源224现在应能为所有需得到远程供 电的位置284远程供电。电源224的DC功率信号馈给限制/传感器 281a，限制/传感器281a通过LPF 222a连接到线对201a上。类似地， 远程位置284b由通过LPF 222b连接到线对201b上的限制/传感器 281b供电。远程位置284c由通过LPF 222c接到线对201c上的限制/ 传感器281c供电。如从图29可以看到的那样，所有的供电链路都基 于独立的线对201，各以点对点拓扑结构连接和受到独立控制，使得 一个线对201内的短路只影响一个接到这个被短路的线对上的特定远 程位置的通信和供电，而所有的其他远程位置完全正常继续工作。

系统290在图29中示为基于对诸如IEEE802.11g应用的2.4GHz 频带之类的射频频带内的RF信号进行分路。此外，为每个远程位置 284各提供一个频移器210和衰减器251。较为简单的使用单个频移器 210和单个衰减器251的配置示为图30的系统300。与系统270类似 地，WLAN单元40b通过天线端口241b与三路分路器271连接。分 路器271的另一个端口与天线52a连接，而第三个端口与接到单个频 移器210a上的衰减器251连接。然而，与上面所说明的实施例相反， 频移器210a不是被连接以与单个远程位置284连接，而是与多端口分 路器301连接。与分路器271不同，分路器301处理与要在线对201 上传载的实际无线频移器信号有关的低得多的频率。在以上所说明的 例子中，要求分路器271支持的频带只是8-30MHz。为每个远程位置 提供一个分路器端口，接到为这个远程位置284设置的HPF 221上。 在分路器端口与HPF 221之间可能需要缓冲器或放大器，以便提供适 当的信号电平。

LAN布线

图31示出了典型的现有技术的LAN环境310的一部分。这样的 网络通常使用10BaseT或100BaseTX以太网IEEE802.3接口和拓扑 结构，特征为以集线器/交换机311作为集中设备，所有设备都连接到 这个集中设备上。数据终端设备(DTE)312通过通常含有四对分别 标为313a、313b、313c和313d的线对的直通LAN电缆和通过各含 有一个插头和一个插座的连接器314a和314b连接到集线器/交换机 311上。通信链路内可能还存在附加的中间连接，诸如接线板和墙上 出口。这些线对可以是UTP或STP。数据连接器314a和314b可以 是例如RJ-45型连接器，而线对313可以是例如属于类5电缆布线。 类似地，同样可以使用类3、4、5e、6、6e和7电缆。例如，在EIT/TIA-568 和EIA/TIA-570中揭示了这样的配置。虽然图31所示的是以集线器 311作为集中设备，但可以理解可以使用任何类型的具有多个网络接 口和支持适当连接的设备，非限制性的例子包括共享的集线器、交换 机(交换集线器)、路由器和网关。于是，术语“集线器”在这里非限 制性地指任何这样的设备。此外，网络310可以是任何LAN或任何 基于分组的网络，无论是建筑物内的还是分布的，诸如LAN或因特 网之类。

基于10BaseT和100BaseTX标准的以太网通信链路需要两个线 对(四根导线)进行通信，各传载单向的数字数据。由于大多数电缆 包括四个线对，因此其中的两对313c和313d虽然通常是接上的但并 不用来通信，如图31所示。在按照本发明的一个非限制性的例子中， 用一个或两个线对313c和313d来将经频移的无线信号在这现有的或 新的LAN电缆布线上从集线器/交换机311位置(通常的通信室或通 信间)传载到DTE 312位置。图32示出了这样的系统320。线对313c 是在连接器314a和314b的LAN电缆连接插脚/电路4和5内的备用 线对，示为有线媒体。以上示为属于系统280的供电位置系统285a 在集线器/交换机311同一侧接到电缆上，而上面示为属于系统280的 远程位置284a在DTE 312的电缆终端侧接到电缆上。在这样的配置 中，保留了系统280的全部功能，其中线对313c用作系统280的线对 媒体201。以类似的方式，线对313c可以含有在这里所说明的所有系 统内的线对201。虽然供电位置285a示为连接在集线器/交换机311 侧而远程位置284a示为接在DTE 312侧，但显然这些单元可以对换 成远程位置284a处在集线器/交换机311侧而供电位置285a处在DTE  312侧。此外，可以同样使用另一个备用线对313d的插脚7和8，如 图32所示，其中线对313d将供电位置285b与远程位置284b连接起 来。在按照本发明的一个非限制性的例子中，使用了两个线对313c 和313d，各独立地连接一对位置，使得线对313c和313d分别将供电 位置285a和285b连接到各自的远程位置284a和284b。在这样的配 置中，将两个不同无线信号的两不同信道传载到远程位置，从而增加 了两个信号或两个信道在远程站点的覆盖。

在按照本发明的一个实施例中，两个备用线对313c和313d一起 使用，以改善对单个经频移的无线信号的传载。这样的系统325示于 图32a，图中示出了在电缆的各侧将插脚4和5连接在一起的情况。 类似地，插脚7和8相互连接，从而每个这样的线对提供单个导电通 路，这两个线对因此提供了使用两个线对的通信/供电通路。由于是并 联，充分减小了由于导线的阻抗而引起的对经频移的无线信号的衰减 和DC功率的下降，因此改善了电缆的通信和DC供电。在有些实施 例中，DTE 312通过附加连接器314c，优选的是RJ-45插座或插头， 接到LAN电缆313上。

虽然以上根据系统280对系统320作了说明，其中线对313c(或 313d，或者313c和313d)通过在两侧各使用一组LPF 222和HPF 221 传载DC功率信号和经频移的无线信号，但同样也可以使用以上对系 统279所说明的对分抽头变压器的配置。此外，虽然系统320以上是 根据系统280进行说明的，其中线对313c(或313d，或者313c和313d) 传载DC功率信号和经频移的无线信号，但显然可以不传载DC功率 信号，而只传载经频移的无线信号，如以上对系统220所说明的那样。 虽然系统320以上示为具有两个完全独立的供电/远程位置组，但显然 同样可采用如以上对系统290和系统300所说明的共享供电站点内的 硬件的构思，其中，或者一些线对313共享同一个电缆(诸如图32 中的313c和313d)或者这样一些线对在配置中各属于不同或分开的 电缆。

在按照本发明的一个实施例中，经频移的无线信号在LAN电缆 的幻象信道上传载，如图33的系统330所例示的那样。专利′303揭示 了在这样的幻象信道上传载电话信号的情况。幻象信道使用线对313a 与313b之间的差动电位，通过在集线器/交换机311与连接器314a之 间增添两个变压器331a和331b以及在连接器314b与DTE 312之间 增添两个变压器331c和331d形成。变压器331a包括初级绕组332a 和具有中心抽头连接333a的中心抽头次级绕组332b。类似地，变压 器331b包括初级绕组332d和具有中心抽头连接333b的中心抽头次 级绕组332c。变压器331c包括初级绕组332g和具有中心抽头连接 333c的中心抽头次级绕组332h。类似地，变压器331d包括初级绕组 332e和具有中心抽头连接333d的中心抽头次级绕组332f。所有的变 压器都允许集线器/交换机311与DTE 312之间的数字数据信号通常 经RJ-34插座314c和和匹配插头透明通过，于是全部保留了以太网通 信链路(无论是基于10BaseT还是100BaseTX的)功能。在一侧的中 心抽头连接333a和333b与相应的中心抽头连接333c和333d之间形 成幻象通路。这个通路由分别处在和接在电缆两端的供电位置285a 和远程位置284a使用。

虽然系统330内的变压器331示为独立的，添加给集线器311和 DTE 312，但这样的变压器可以与这些单元一起集成在同一个盒内。 此外，由于大多数这样的设备具有接到媒体上的内建隔离变压器，也 可以用这些变压器来形成幻象信道，从而不必增添任何附加的变压器。 虽然幻象信道以与在LAN上使用幻象信道有关的情况为例，但显然 可以使用任何类似的幻象信道。虽然系统330以上是根据系统280进 行说明的，其中幻象信道通过在两侧各使用一组LPF 222和HPF 221 来传载DC功率信号和经频移的无线信号，但同样也可以使用以上对 系统279所说明的对分抽头变压器配置。此外，虽然系统330以上是 根据系统280进行说明的，其中幻象信道传载DC功率信号和经频移 的无线信号，但显然可以不传载DC功率信号，而只传载经频移的无 线信号，如以上对系统220所说明的那样。虽然系统330以上示为具 有两个完全独立的供电/远程位置组，但显然同样也可采用如以上对系 统290和系统300所说明的在供电站点内共享硬件的构思在一些分开 的电缆上传载多个幻象信道。

称为以太网供电(PoE)(即，LAN-PoL供电)和按照IEEE802.3af 标准化的最近技术揭示了使用备用线对和幻象机制在LAN布线上供 电的方法，这种技术在Lehr等人的美国专利6,473,609“结构电缆布线 系统”(“Structure Cabling System”)也有所说明。这样的技术以及其 他技术在用适当的电缆布线作为有线媒体的情况下可以用来为以上所 说明的任何调制解调器/适配器供电。以上所说明的供电方案可以使用 标准的供电方案也可以使用非标准的专用供电方案。

在十亿比特以太网1000BaseT系统内，LAN电缆内的四个线对 都用来传载数据信号。在这样的配置中，每两个线对可以用作单个幻 象信道，于是允许传载两个不同的经频移的无线信号。可以类似地实 现供电方案。

虽然本发明以上是以使用幻象信道传载两个或更多个双绞线对 之间的差动信号为例进行说明的，但显然使用这样的幻象配置可以应 用于在这里所提到的任何类型的布线或者应用于使用两对导线的任何 配置。此外，虽然本发明以上是以使用FDM在幻象低频频带上传载 DC或AC功率信号及其他与供电有关的信号和在高于这个频带上传 载经频移的无线信号，但显然任何类型的信号，无论是模拟的还是数 字的也无论是基于有线的还是基于无线的，都可以代替经频移的无线 信号在较高频带上传载。在一个非限制性的例子中，在幻象信道上传 载UWB。此外，可以在不存在功率信号幻象信道上传载任何所述信 号，特别是基于无线的信号，因此不需要上述滤波器。

热点(Hot spot)

热点为向诸如膝上型和PDA(个人数字助理)之类的移动计算 机提供对因特网的无线接入的位置。无线接入通常基于诸如 IEEE802.11g之类的WiFi。往往在饭店、火车站、机场、咖啡馆、图 书馆、大学、校园、学校、旅馆及其他公共场所内或附近都可以发现 这样的热点。在有些位置接入因特网需要付费，而在其他位置提供免 费接入。然而，在大多数情况下，需要某种验证。

在很多情况下，热点应用使用现有的布线。在很多情况下，用原 来主要为传载模拟电话信号(普通老式电话业务(POTS))安装的 现有电话线对将数据传载到所需的位置。典型的系统340示于图34， 图中示出了通过这样的电话线对341连接的远程站点位置347和中心 站点348位置。在一个实施例中，电话线对是将用户站点347接到电 话交换机(例如，中心局、电话交换中心)站点348的“用户线”(即 本地环路、用户环路、“最后线路”)线对。这样的线对作为电缆束布 在地下或者通过电话线杆架在地上，通过通常安装在建筑物的外墙内 或地下室内的接线盒/分线箱进入用户建筑物。在另一个实施例中，电 话线对通常在建筑物(例如，企业、工厂、旅馆、医院、宿舍、校园、 大学、住宅、办公楼、多层建筑物、仓库、多居住单元(MDU)等) 内部接在中心位置348(通常为通信室或通信间)与建筑物内的房间 之间。在许多应用中，中心位置348还包括PBX或PABX，与这建筑 物外的诸如PSTN或CATV之类的网络(WAN或LAN)进行普通通 信。通常，出口用来接到建筑物内的电话线对上。在一个实施例中， 远程站点347为诸如公用电话亭之类的面向电话的位置。

为了能在电话线对上进行数字数据通信，通常要使用专用DSL (数字用户线)技术诸如ADSL(异步数字用户线)。已知ADSL技 术在该技术领域内用来在单个电话线对341上传载数字数据(例如使 用遵从ANSI T1.413的ADSL、遵从ITU G.992.1的G，DMT、遵从ITU  G.992.2的G.Lite、遵从ITU G.992.3的ADSL2和遵从ITU G.992.5 标准的ADSL2+)。同样也可以使用其他ADSL派生技术、诸如VDSL (极高比特率数字用户线)之类的其他DSL技术、HDSL和SHDSL 以及它们的派生和衍生技术。在大多数DSL系统内，DSL调制解调 器344(诸如ATU-C(ADSL终端单元-CO)之类)接到线对341的 中心侧，而匹配的DSL调制解调器345(诸如ATU-R(ADSL终端单 元-远程)之类)接到点对点连接的另一端。由AC电网通过AC电源 插头229a馈电的内部(或外部)电源向ATU-R单元345供电。发给 和来自线对341的数字数据通常由以太网(诸如10BaseT或100BaseT) 连接耦合到WAP单元346。在远程站点347内的无线通信由包括用作 无线电接口的天线52的无线接入点(WAP)单元346提供。类似地， 可以使用任何其他类型的WLAN单元40。由AC电网通过AC电源 插头229b馈电的内部(或外部)电源向WAP单元346供电。

中心站点348通过宽带单元343接到因特网342上，宽带单元343 用诸如有线或无线之类的任何类型的媒体诸如通过PSTN5 CATV、光 纤或BWA接到因特网上。发给和来自因特网的数据用可以属于 DSLAM(DSL接入多路复用器)的DSL调制解调器344耦合到线 对341。

上面所说明的那些缺点也适用于在图34所示的配置340。可以从 ADC电信公司(ADC Telecommunications Inc.from Minneapolis， Minnesota USA)得到的名为“LoopStar^TM Span-Powered G.SHDSL  Wi-Fi解决方案”的产品系列提供了一种得到改善的解决方案，电话线 对同时传载为远程站点347远程供电的DC功率信号，从而不需要通 过AC插头229a和229b进行本地AC供电。然而，为了在电话线对 341上通过足够长的距离对大功耗的DSL调制解调器345和WAP单 元346馈电，需要用危险的130VDC电压对远程站点347进行远程供 电(“大跨度供电”)。

对于这样的热点应用也可以实现任何以上所揭示的使用线对的 系统，其中线对201(或者多个这样的线对)代替之以电话线线对， 诸如线对341。这样的实现一般说来可以只需要将系统260的均衡器 206修改成适应电话线对的特性，或者具体地说修改成适合所使用的 电话线对341。类似地，可以要求系统260的保护器215适应特定的 环境。作为一个非限制性的例子，长的和露天的线对341可以需要硬 性的雷电防护(称为主要雷电防护)，而建筑物内(户内)应用可以 只需要辅助雷电防护。图35a所示的系统350为将图25所示的系统 250修改成适应热点应用的一个例子。作为普通线对201的具体例子， 使用了电话线对341。WAP单元346从远程站点347移到中心站点 348，代替普通的WAN单元40b。更为通用的系统355示于图35b， 图中示出了通用供电位置285a和通用远程位置284，由作为线对201 的特定例子的电话线对341连接。如以上所说明的，这样的配置允许 使用较低的供电电压，诸如48VDC。

蜂窝应用

按照本发明的一个实施例，用频移来改善建通信塔对筑物内的覆 盖，诸如蜂窝电话机与基站之间的通信，与上面所说明的系统180类 似地，然而在频移器之间使用了有线连接。系统220对于这样的应用 的修改情况示为图36的系统360。蜂窝电话机182示为在建筑物171b 内，在通信链路152e上与通信塔181上的基站通信。为了改善建筑物 内的接收，配置了两个频移器210，分别连接在线对201的两端。频 移器210a优选的是设置在建筑物内通过天线52a可与塔181进行良好 的通信、得到适当信号的位置。最好，频移器120a应该设置在可清楚 地直接看到塔181的地方。从塔181通过链路152e发来的信号频移到 另一个频率后，在建筑物内线对201上转发给具有覆盖区域151e的天 线52b、通过链路152f与蜂窝设备182链接的频移器210b。同样可以 将以上所说明的任何一个系统，诸如230、240、245、270、275、279、 280、290、300、320和325之类，以及它们派生系统用于这样的蜂窝 应用，以便在具有差的甚至没有蜂窝通信覆盖的位置可以进行蜂窝接 收和覆盖。在这样的配置中，使用的是蜂窝频带而不是以上所例举的 IEEE802.11g频带。

插入

与以上对将系统封装成插入形式或者封装为出口的讨论类似地， 连接到线对201上的一侧或两侧，作为以上所说明的系统和它们的派 生系统的部件，可以安装成一个出口插入盒。在按照本发明的一个实 施例中，插入AC供电出口的插入單元用作这样的插入盒。这样的插 入单元370的机械外形概括地示于图37a，图37c为它的透视后视图， 而图37b为它的前视图。图中还示出了北美型的AC供电出口191， 它具有两个供电插口192a和192b。例如，封装成插入模块370的频 移器210示为具有两个分别与插口192a和192b匹配的供电插脚193a 和193b，用来提供电连接和机械支持，使插入单元370可以方便地插 接到出口191上。图中还示出了天线52a和机械转动式的信道选择开 关139a，开关139a具有11个位置，用来从11个IEEE802.11g信道 中选择一个信道。在所示的这个例子中，控制“A”子系统信道的转动 式开关139b设置到信道6上。通过插脚193a和193b的供电连接用 作上述AC插头229，用来向单元370提供AC功率，以便为它的内 电路供电，优选的是通过包括将来自出口191的110VAC 60Hz变换 成DC电压或使频移器210正常工作所需的电压的AC/DC变换器的电 源为它的内电路供电。

虽然作为插入AC供电出口的插入模块对频移器210作了说明， 但显然频移器可以同样插入作为AC供电、电话、CATV或LAN(诸 如基于类5、6或7布线的结构化布线)的出口的任何出口。虽然将频 移器210描述为由所连接的AC供电出口供电和机械支持，但这样的 连接可以只是为了得到供电或只是为了得到机械支持。

安装到LAN出口上的插入单元375的机械外形概括地示于图 37d，它的透视后视图如图37e所示。图中还示出了典型的LAN出口 196，它包括诸如RJ-45插座之类的LAN连接器197。频移器284， 例如封装成插入模块375，示为具有与LAN连接器197匹配、提供电 连接和机械支持的RJ-45插头198，使插入单元375可以方便地插接 到出口196上。图中还示出了天线52a和机械转动式信道选择开关 139a，开关139a具有11个位置，用来从11个IEEE802.11g信道中 选择一个信道。在所示的这个例子中，控制“A”子系统信道的转动式 开关139a设置到信道6上。在按照本发明的一个实施例中，通过插口 197与出口196连接的LAN布线使用专用的实现或例如按照PoE(以 太网供电)IEEE802.3af标准传载功率信号，如上所述。插入模块375 用作PD(被供电设备)，由LAN布线通常通过DC/DC变换器供电， 如上所述。

由于RJ-45插座可以覆盖LAN插座197，从而省去了对其他LAN 设备的连接，实现上述连接器312c的RJ-45插座378可以用作保留将 LAN单元接到电缆上的能力的透明“通过”通路。这样的插入模块376 示于图37f。

电话

所谓“电话”在这里概括地指任何型式的电话业务，包括模拟和数 字业务，诸如综合业务数字网(ISDN)。

模拟电话，俗称“普通老式电话业务”(“POTS”)，已经存在了 100多年，在传输和交换音频频谱的300-3400Hz部分(或者说“语音 频带”或“电话频带”)内的语音信号上设计和工程实现都是很好的。所 熟悉的POTS网络支持实时、小等待时间、高可靠性、适度逼真的语 音电话，能够在两个各使用模拟电话机的终点之间建立会话。

所谓“电话”、“电话机”和“电话设备”在这里都是指(但不局限于) 任何可以接到包括模拟和数字电话设备的公共电话交换网(“PSTN”) 上的设备，非限制性的例子是模拟电话、数字电话、传真(“fax”)机、 自动电话应答机、语音(例如拨号)调制解调器和数据调制解调器。

所谓“数据单元”、“计算机”和“个人计算机”(“PC”)在这里可 互换地用来包括工作站、个人数字助理(PDA)和其他具有接到局域 网上的接口的数据终端设备(DTE)以及用作数据源和/或数据宿的数 据站的任何其他功能单元。

户内电话业务通常使用两根或四根线，电话机通过电话出口连接 到这些线上。

虽然本发明以上以用FDM在同一个线对上传载功率信号和经频 移的无线信号，但显然可以在线对上传载任何其他类型的频率多路复 用信号，诸如模拟或数字信号之类。在按照本发明的一个实施例中， 所传载的信号是建筑物内的业务信号，诸如在建筑物内主要为传载电 话信号而安装的电话线对上传载的模拟电话信号(POTS)。

图38所示的系统380基于图24所示的系统240，但修改成适合 在媒体上传载模拟电话信号而不是功率信号。媒体382是代替通用线 对201的电话线对，无论是新的还是现有的，可以主要是为传载模拟 电话信号而安装的。然而，本发明也适用于线对382是任何其他双线 或两根导线的情况，诸如以上就线对201所作的说明。在经频移的无 线信号通路内，用来阻塞DC功率信号的HPF 221a和221b分别用 HPF 385a和385b代替。HPF 385a和385b用来让经频移的无线信号 393透明通过而阻止或抑制可以共享同一个线对382的其他信号，诸 如模拟电话信号391和ADSL信号392。在一个实施例中，使用了无 源滤波器385a，它包括两对电容器，一对包括电容器228ba和228ca， 而另一对包括电容器228da和228ea，这两对电容器分别与传载信号 的两根导线串联。与信号通路并联的电感器223ea连接到电容器对的 连接点上。在一个典型的实现中，电容器228都选为150pF，电感器 223ea选为1.8μHy。类似地，使用了匹配的无源滤波器385b，它包括 两对电容器，一对包括电容器228bb和228cb，而另一对包括电容器 228db和228eb，这两对电容器分别与传载信号的两根导线串联。与 信号通路并联的电感器223eb接到电容器对的连接点上。在一个典型 的实现中，电容器228都选为150pF，电感器223eb选为1.8μHy。

模拟电话信号可以由任何类型的诸如PBX、PABX、交换机或 PSTN网络之类的模拟电话信号源提供，也可以是从VoIP或基于数字 的电话通过适当的网关或适配器发来。与媒体382的连接可以涉及连 接器388，诸如电话插头388d和插座388b。在一个例子中，用通常 在北美使用的RJ-11型作为连接器388。然而，同样也可以使用任何 标准或非标准的连接器。LPF 383a和383b用来代替DC滤波器222a 和222b，设计成能让模拟电话信号391(和ADSL信号392，如果需 要的话)通过，而阻止或抑制经频移的无线信号393。在一个实施例 中，使用无源滤波器383a，它包括两对电感器，一对包括电感器223aa 和223ba，而另一对包括电感器223ca和223da，这两对电感器分别与 两根传载信号的导线串联。电容器228aa与信号通路并联，接到电感 器对的连接点上。在一个典型的实现中，电容器228aa选为560pF， 电感器223aa和223ca选为2.2μHy，而电感器223ba和223da选为 3.9μHy。类似地，使用了匹配的无源滤波器383b，它包括两对电感器， 一对包括电感器223ab和223bb，而另一对包括电感器223cb和223db， 这两对电感器分别与两根传载信号的导线串联。电容器228ab与信号 通路并联，接到电感器对的连接点上。在一个典型的实现中，电容器 228ab选为560pF，电感器223ab和223cb选为3.9μHy，而电感器223db 选为2.2μHy。电话业务终止于电话机384，电话机384可以表示任何 能连接模拟电话信号的设备，非限制性的例子是传真机、拨号调制解 调器和电话应答机。与电话机384的连接可以使用电话连接器组388， 诸如电话插头388c和电话插座388a。在一个实施例中，在接到PBX 381上的位置(“中心”位置/站点)内的所有功能封装或集成入单个功 能或单个盒386内。这样的单元386包括频移器210a、HPF 385a、 LPF 383a和电话连接器388b。类似地，远程站点可以认为是包括频 移器210b、HPF 385b、LPF 383b和电话连接器388a的单个功能或盒 387。

虽然系统380和其他系统在这里描述为基于只涉及两个分别连接 在线对382的两端的单元的点对点系统，但显然是任何拓扑结构和任 意多个单元可以共享同一个线对382，如对系统230所说明的。

图39示出了各种信号和它们相应的频带的图形390。由于北美的 与辐射的电磁发送有关的FCC条例，可使用的频带认为延伸到30MHz 为止。于是，可以将8MHz到30MHz(以19MHz为中心)的频谱 分配给占用22MHz的基带信号，如例示沿频率轴394的功率电平分 布的图39中的曲线393所示。这样的分配考虑了使用100KHz(或 25KHz)到1.1MHz的ADSL信号392和POTS信号391。

图24a所示的系统245可以类似地修改成适合传载模拟电话信号 而不是DC功率信号。这样的系统400示于图40，它基于三个电话线 对382a、382b和382c。线对382a、382b和382c使中心位置分别与 远程位置387a、387b和387c(以上示为系统380的一部分)连接， 各远程位置是分别与各自的模拟电话机384a、384b和384c连接或可 连接的。在中心位置，系统245内的HPF 221a代之以HPF 385(以 上所说明的)，而与DC供电有关的单元，诸如插头229、电源224 和LPF 222a代之以通过以上所说明的LPF 383接到线对382上的 PBX 381。

图27a所示的系统275可以类似地修改成适合传载模拟电话信号 而不是DC功率信号。这样的系统410示于图41，它基于使中心位置 与远程位置连接的电话线对382。与以上类似地，HPF 221a和221b 分别替换为HPF 385a和385b，而与DC供电有关的部分省去，替换 为中心位置内的PBX 381(或与之的连接)LPF 383a和远程位置内的 LPF 383b和电话机384。以类似的方式，系统279修改成图42所示 的系统420，使用线对382传载模拟电话信号而不是DC功率信号。

虽然图41所示的系统410描述为主要是为了改善覆盖，但显然 是系统也在线对382上传载WLAN单元40a与40b之间的有线数据。 显然，这样的系统以及任何类似的基于有线媒体的系统只可以用来在 两个有线远程数据单元之间交换数据，而不涉及任何无线电通信链路。 这样的系统415示于图41a，可以认为是系统410的简化版本。两个 例示为个人计算机但可以是任何DTE(数据终端设备)的数据单元 416a和416b分别通过WLAN单元有线端口41a和41b(例如遵从 IEEE802.3或USB的以太网10/100BaseT)连接到各自的WLAN单元 40b和40a上。两个计算机416可以在线对382上进行通信。显然， 这样的通信也可以在系统410内进行。这样的系统可以代替通常在布 线上特别是在的电话线对上传载数据的其他技术，诸如DSL和VDSL 之类。

虽然在以上所说明的这些实施例中同一个模拟电话信号分发给 所有的远程位置，但显然是以类似方式可以将多个不同的模拟电话信 号传载到多个位置。这样的配置适合于多个不同的电话线对从单个中 心位置分布到多个远程位置的任何环境，诸如通常在使用PABX/PBX 的旅馆、多单元居住处、公寓大楼、宿舍和住宅内所发现的任何PBX 环境。这样的系统430示于图43，它基于图29所示的系统290。系统 430基于三个分别使远程位置387a、387b和387c与中心位置连接从 而允许使电话机384a、384b和384c分别通过远程位置387与中心位 置连接的电话线对382a、382b和382c。经频移的无线信号与上面的 系统290类似地传载，其中HPF 385a、385b和385c分别用来连接到 电话线对382a、382b和382c上。然而，三个不同的电话业务信号由 PBX 431通过端口432a、432b和432c发出。这些端口分别连接到LPF 383a、383b和383c上，使得三个不同的电话信号能传送给电话机384a、 384b和384c。例如，每个这样的电话机可以被连接以与其他电话机独 立地进行不同的电话会话。图44所示的系统440根据按图30所示的 系统300对经频移的无线信号的处理提供了同样的电话功能。

在以上实施例中，使用FDM在单个线对201或382上传载电话 信号391和经频移的无线信号393。在示为图45的系统450部分的一 般情况下，与线对382的耦合涉及中心站点的具有与PBX 381连接的 端口455a的LPF 383a和远程站点的具有与电话机384连接的端口 455b的LPF 383b。类似地，频移器210a和210b分别用中心站点的 具有与频移器210a连接的端口的HPF 385a和远程站点的别具有与频 移器210b连接的端口456b的HPF385b与线对耦合。在许多应用中， 诸如上面所说明的热点环境内，有益的是在同一个线对上还同时传载 功率信号，为部分或所有的远程位置供电。按照示为图45的系统450 的实施例，FDM还用来传载功率信号。′353专利揭示了这样的供电系 统，它涉及将功率信号作为AC功率信号在不同频带上传载。例如， AC供电可以使用高于电话频带391而低于ADSL频带392的 10KHz-100KHz频带内的少数几个频率中的任何一个频率。例如，可 以使用20KHz的AC功率信号。系统450示出了这样的配置，其中 AC电用AC电源插头229a从AC电网取得，馈给AC/AC变换器， 产生20KHz的AC功率信号。AC功率信号经端口457a通过BPF(带 通滤波器)451a馈给线对382a。BPF 451a和451b设计成能让AC功 率信号通过而阻止/抑制模拟电话信号和经频移的无线信号。在存在 ADSL信号392或任何类似信号的情况下，LPF 383a和383b可以让 ADSL信号，而所有其他滤波器不让这个频带通过。在远程侧，BPF 451b提取AC功率信号，将它馈给AC/DC变换器453，由AC/DC变 换器453变换成DC功率信号，经端口457b输出。所得到的DC功率 信号馈给负载227，负载227可以包括频移器210和远程位置内的任 何其他设备。中心站点内负责接入线对382a的功能形成滤波器组458， 它包括BPF 451a、HPF 385a和LPF 383a。类似地，远程站点内负责 接入线对382a的功能形成组件459，它包括BPF 451b、HPF 385b、 AC/DC 453和LPF 383b。

热点(Hot-Spot)

以上分别在图35a和35b中示出的系统350和355揭示了在单个 电话线对341上传载DC功率信号和经频移的无线信号的热点应用。 图46所示的系统460还考虑了将功率信号在同一个电话线对382上从 中心传载给远程站点。使用在系统450(图45)中所揭示的AC供电 机制，允许将AC功率从电源229a和AC/AC变换器454通过BPF 451a 传送给与远程位置的BPF 451b连接的线对382。所提取的AC功率由 AC/DC变换器453进行DC变换，所得到的DC功率信号为诸如WLAN 单元40a和频移器210b之类的耗电元件以及任何附加的有源电路供 电。

系统460的处在供电位置的部分可以组合成图49所示的单个设 备490。连接器491用来连接到线对382上，而电话连接器492用来 连接到PSTN 381上。宽带单元343通过连接器493连接到因特网342 上，用电源连接器494来得到AC供电。AC/DC电源224由AC电源 馈电，用来为设备490内的所有电路供电。

虽然系统460示为通过不同的连接与因特网342(或任何其他数 据网)和PSTN 381对接，但有些热点和其他应用中可以将单个连接 用于数据和模拟电话，例如用单个电话对传载ADSL和模拟电话，如 在该技术领域内所知。图47所示的系统470就是这样的配置。系统 470通过使用如图形390所示的FDM传载如ADSL那样的数据和模 拟电话的电话线连接到PSTN网471上。ADSL滤波器472(通常为 HPF)将ADSL信号传送给ADSL调制解调器345，再由ADSL调制 解调器345与WAP 346交换数据。模拟电话信号由LPF 383a滤出后 耦合到电话线对382(与线对473不同的)。在远程侧，模拟电话信 号由LPF 383b滤出后通过电话连接器388a、388c和连接455b耦合 到电话机384。

系统470的处在供电位置的这些部件可以组合成图49a所示的单 个设备495。连接器491用来与线对382连接，而电话连接器492用 来与PSTN 381连接。宽带单元343通过电话连接器492连接到因特 网342上，用电源连接器494来得到AC供电。AC/DC电源224由 AC电源馈电，用来为设备495内的所有电路供电。

虽然以上就电话线对对本发明作了说明，但显然是也可以以与以 上在系统320、325和330内所说明的类似的方式将LAN电缆内的备 用线对或使用幻象信道作为有线媒体。与供电有关的电路应该以与上 面所说明的系统类似的方式代之以模拟电话信号处理。

建筑物内电话

电话线对382还可以含有建筑物内电话线对。通常这样的建筑物 内电话布线包括单线对或双线对(用来支持两个不同的电话线路/号 码)。一个例子示为图48a的系统480，其中建筑物内电话布线含有 三个串联的电话线对484a、484b和484c(称为“菊链”配置)。其他 诸如星形(即内部全连)之类的拓扑结构和其他混合拓扑结构也是常 见的。可以通过包括电话连接器的电话出口接入电话线对484。在系 统480的这个例子中，示出了三个北美式电话出口485a、485b和485c， 分别装有电话连接器(通常是RJ-11插座)489a、489b和489c。电话 线线对段484c连接出口485c和485b。类似地，电话线线对段484b 连接出口485a和485b。建筑物内布线与接到PSTN 471上(通常是 接到附近中心局上)的外部布线483(“本地环路”或“用户线路”)之 间的连接在称为接续箱的连接装置或NID(网络接口装置)482内执 行，NID 482通常用作电话服务提供方与建筑物业主之间的分界点。 在独门独户的情况下，NID 482通常安装在建筑物外部的墙上或者地 下室内。在多单元住房、办公楼和工厂的情况下，NID 482可以安装 在专用通信室或通信间内。电话线对484a示为将出口485a连接到NID 482上。

在建筑物内的电话线对484用作以上所说明的实施例中的电话线 对382的情况下，连接到布线上通常就是连接到安装在墙上的出口485 内的电话连接器495上。在系统480内，示出了两个远程位置387a 和387b，每个远程位置包括上面对属于系统380的相应子系统所说明 的那些功能。远程位置387a和387b分别包括天线52a和52b，示为 接到各自的电话机384a和384b上，以及用各自的端口481a和481b 接到电话出口上。在这样的系统480中完全保留了电话业务功能，因 为电话机384实际就接到PSTN 471上，似乎没有增添什么硬件。然 而，建筑物内电话布线也用作将经频移的无线信号从建筑物内的一个 点(例如，一个房间)传载到另一个点(例如另一个房间)的干线。 于是，与以上面所说明的系统的效益类似地，增大了无线信号的有效 覆盖，并且可以消除“死角”或无线接收差的区域。在另一个实施例中， 远程位置387之一设置在对诸如蜂窝信号之类的外部无线信号接收最 佳的住房内，如上面对系统360说明的那样，其中建筑物内的电话线 对484用作连接媒体201。与以上类似地，系统480改善了建筑物内 的蜂窝覆盖；然而，由于使用现有的电话线对484，就不需要安装新 的电缆布线。

虽然系统480示为系统380在建筑物内环境的应用，其中建筑物 内的电话线对484用作电话线对382和通过出口连接，但也可以类似 地实现所有以上所说明的其他系统。例如，可以实现系统460，将在 中央位置的接到线对382一端(图的左侧)的所有单元集成为单个盒， 接到一个出口上，而将所有的远程位置的部件集成为一个要接到建筑 物内另一个出口上的第二设备。

虽然系统480改善了从建筑物内的一个位置到建筑物内的另一个 位置的无线通信和覆盖，但所说明的机制也可以支持使外部无线通信 可以可靠地与建筑物内的单元通信，从而克服上面所说明的至少一些 障碍。这样的优点可以通过在NID本身内安装频移器得到，如图48b 的系统486所示出的那样。在系统486内，中心位置386(上面在图 38中示为系统380的一部分)安装在通过端口388c连接的建筑物内 的电话线线对484a与通过连接483连接的PSTN 471之间的NID 482 内。中心位置386包括与例如可以是一个热点的WLAN单元40b的 外部天线52d通信的天线52c。通过无线通信链路152b接收到的无线 电信号经下频移后在建筑物内电话线对上发送到远程位置387a和 387b，反之对于远程位置387之一接收到的和传送到外部中心位置386 的无线电信号亦成。这样，无线电信号就不需要穿透建筑物的墙，而 是通过房屋的电话布线穿过房间。类似地，可以显著地改善与蜂窝塔 或蜂窝天线181(通过无线电通信链路152e)的蜂窝通信，如图48c 的系统488所示出的和以上对图36的系统360所讨论的那样。设置在 NID内的中心位置386可以组合成图49b所示的单个设备496。

显然，可以以类似的方式实现系统460和470，其中系统的一部 分设置在NID内，接收有线数字数据(例如，通过光纤通过光纤、ADSL 或VDSL)，并包括进行无线发送和接收的WAP 346。然而，实际的 无线电发送和接收是在建筑物内使用连接到电话出口上的设备。在这 个配置中，电话服务提供方可以访问、安装和远程管理设置在NID内 的设备，但仍能用现有电话线对无线覆盖屋内。此外，建筑物内设备 还可以由NID供电。

DC供它

POTS系统涉及使用在电话线对上的DC功率信号发送“摘机”和 “挂机”信号以及由CO或PBX/PABX为电话机供电。于是，在同一个 电话线对上传载附加的功率需要使用高于模拟电话信号(通常为 0-4KHz)的不同频带，因此可以设想使用AC功率信号，如上面在配 置450中所说明的。这种配置示为使用两个滤波器组，在供电位置的 标为458，而在远程被供电站点的标为459。

美国专利申请公开′1305揭示了一种在电话线对上传载DC功率 信号而不与“挂机/摘机”信令相干扰的系统和方法。这种构思基于不是 以DC信号传送“摘机/挂机”信号，而是将“摘机/挂机”信号变换成诸如 单音之类的非DC信号，因此可以用DC频率传送DC功率。表示“挂 机/摘机”信号的单音在电话机接口产生，在电话线对上传载，而在接 到CO或PBX上的端口再变换回DC信号，因此是在系统上透明传载 的。通常，在公开′1305中所揭示的实施例可以与本发明一起使用，其 中用来在电话线对上收发数字数据的电话线调制解调器PNC(在公开 ′1305中标为数字93)代之以耦合发给和来自线对的经频移的无线信 号的频移器210。

按照美国专利申请公开′1305实现的DC供电方案的系统的远程 位置配置示为图50b的DC宿配置505，它可以用来代替图45的配置 459。配置505提供了连接模拟电话机384的端口455b。DC功率信号 和与电话有关的信号从线对382a通过LPF 383b和主要包括限流器的 电话耦合器509(在公开′1305中标为数字36)。摘机检测器498(在 公开′1305中标为数字41)检测接到端口455b上的电话机的钩键状态， 将这个状态(或它的改变)通知摘机发送器499(在公开′1305中标为 数字42)，再由摘机发送器499用诸如单音之类的非DC信号将这个 状态信息发送给线对382a。负载耦合器508(在公开′1305中标为数字 31)将DC功率信号传送给DC/DC变换器225(在公开′1305中标为 数字76)，由DC/DC变换器225将DC功率信号变换为远程位置内 所需的电压，通过端口457b馈给负载227。与以上类似地，HPF 385b 分离出数据信号，而充分阻塞功率信号和模拟电话信号。

按照美国专利申请公开′1305实现的DC供电方案的系统的中心/ 供电位置配置示为图50a的DC源配置501，它可以用来代替图45的 配置458。配置501提供了连接CO PBX 381的端口455a。端口内的 电话信号的非DC分量通过AC通过/DC阻塞单元506(在公开′1305 中标为数字34)传至和得自电话线对382。来自远程位置505的表示 钩键状态的信号(例如为单音)在线对382a上传载，由摘机接收器 502(在公开′1305中标为数字44)接收。状态馈给摘机仿真器503(在 公开′1305中标为数字43)，通过DC通过/AC阻塞单元504(在公开 ′1305中标为数字35)后表示适当的DC负载。DC功率通过端口457a 从AC/DC电源454(由AC插头229a馈电)得到，通过电源耦合器 507(在公开′1305中标为数字33)和LPF 383a注入电话线对382a。 经频移的无线信号在端口456a与线对382a之间通过HPF 385a耦合。

用单元501和505分别代替系统450的单元458和459可以实现 在单个线对上传载功率信号、电话信号和经频移的无线信号的同样功 能，然而使用的是在媒体上进行DC供电的方案。在上面所说明的任 何系统内都可以实现这样的替换。一个非限制性的例子是图51所示的 系统510，它基于以上图46所示的系统460。在供电站点，AC/AC电 源454代之以DC电源224。含有滤波器BPF 451a、HPF 385a和LPF 383a的滤波器组458代之以DC源501，因此可以将DC功率注入远 端511a。在远程站点511a内，含有LPF 383b、HPF 385b和BPF 451b 的信号分离滤波器组459以及AC/DC 453代之以DC宿装置505。

供电和多个远程位置

上面所说明的系统440用分路器301使一个集中频移器210a支 持多个远程位置。这样的多远程位置环境也可以用来还通过线对为这 些远程位置供电。这样配置的AC供电方案示为图52的系统520。与 以上对配置450的说明类似地，每个电话线对382还使用FDM同时 传载AC功率信号。AC功率信号由AC/AC电源454通过端口457a 提供，分别通过BPF 451a、451b和451c耦合到线对382a、382b和 382c。远程位置521a、521b和521c分别连接到各自的线对382a、382b 和382c上，并且分别与各自的电话机384a、384b和384c连接(或可 连接)。每个这样的远程位置521包括与示为图46所示的系统460 的一部分的远程站点类似的电路，包括BPF 451、HPF 385和LPF 383， 分别接到各自的线对382上。频移器210、衰减器251、分路器271、 天线52和WLAN单元40都耦合到HPF 385上。被连接以从BPF 451 得到供电的AC/DC电源453(见图47)为远程位置的耗电元件供电。 电话机384接到LPF 383上。

类似地，可以采用DC供电方案，如对系统510内的单个远程位 置所说明的那样。这样的系统530示于图53。在供电站点，DC源单 元501代替了包括HPF 385、LPF 383和BPF 451的滤波器组。类似 地，在每个远程站点531内，DC宿单元505(见图51)代替了相应 的滤波器组。

电话插入单元

在电话线对382是通过电话出口可接入的建筑物内布线的情况 下，远程位置设备或中心/供电设备可以如上所述封装成插入形状。这 样的插入单元540示于图54a，图中还示出了具有接到墙内电话线对 上的RJ-11插座542的典型北美式电话出口541。单元540可以封装 部分或所有任何上述要接到电话线对382上的系统或子系统。单元540 通过图54b中所示的RJ-11插头544与出口541电连接。单元540还 可以机械固定到出口541上。天线52a和转动式开关139a示为插入单 元540的一部分。为了允许电话机384耦合在线对382上传载的电话 信号，提供了RJ-11插座连接器543，用来实现例如连接器388a或端 口455b。

CATV/同轴电缆

虽然以上是以使用面向POTS的电话线对382和传载面向POTS 的模拟电话信号391为例对本发明进行说明的，但显然同样也可以使 用包括任何PAN、LAN和WAN布线的其他布线类型和传载其他业务 信号。在按照本发明的一个或多个实施例中，用同轴电缆568作为导 电媒体。同轴电缆的优良通信特性可以导致比其他布线媒体更长的距 离和更好的通信性能。在按照本发明的一个或多个实施例中，与经频 移的无线信号一起传载的业务信号是面向CATV的信道的业务信号。 用于北美同轴电缆的CATV环境的典型频带分配示为图55的图形 550，图中沿频率轴551示出了频率分配情况。从5MHz到40MHz 的频带552专供CATV返回信道或DOCSIS(电缆数据业务接口规范) 业务用。视频信道作为广播业务传送，使用从50MHz到860MHz每 6MHz一个的信道。

在传载CATV业务的同轴电缆上传载经频移的无线信号，以单 个22MHz的IEEE802.11信道为例，可以使用三个不同的频带。在一 个实施例中，DOCSIS/返回信道552部分或全部用来传送经频移的无 线信号。而在另一个实施例中，从视频内容中腾出视频分配频带553 内四个相邻的6MHz信道，形成可以传载经频移的无线信号的单个 24MHz(4乘6MHz)信道。然而，使用以上这些CATV频带可以导 致服务质量降低。在另一个实施例中，经频移的无线信号在高于 860MHz的频带内传载，这样就不与同轴电缆上的其他CATV业务信 号重叠。使用任何以上用于经频移的无线信号的频带通常涉及让分配 给传送经频移的无线信号的频带通过而充分抑制在同一个电缆上同时 传送的其他与CATV有关的信号的带通滤波器561。类似地，可以用 单个BPF 562来让CATV信号通过和充分阻塞分配给经频移的无线信 号的频带。取决于各个频带的位置，BPF 561和562各可以实现为LPF 或HPF。

图56的系统560示出了基于同轴电缆568的网络，它基于以上 图38所示的系统380，但修改成适合CATV而不是电话环境。同轴电 缆568用作布线媒体(取代以上的电话线对382)。系统380的HPF 385a 和385b分别代之以设计成只让分配给经频移的无线信号的频带通过 的BPF 561a和561b。类似地，示为系统380的一部分和用来让模拟 电话信号通过的LPF 383a和383b分别代之以BPF 562a和562b。电 话连接器388代之以与CATV有关的连接器564，通常为F型、BNC 和类似的RF连接器。接入在同轴电缆568上的CATV业务信号通过 CATV单元566a和566b实现，这些单元各可以是DOCSIS电缆调制 解调器、机顶盒或在与CATV业务连接中常用的任何其他设备。电视 机567a和567b示为分别连接到CATV单元562a和562b上，表示 CATV的终端单元，诸如电视机和个人计算机或任何其他视频接收机。

以类似的方式，所有的以上系统都可以修改成适合使用同轴电缆 568作为对电话线对382或对任何其他有线媒体的替代。滤波器385 代之以滤波器561，而滤波器383代之以滤波器562。类似地，需要使 用同轴连接器564而不是上面所说明的电话连接器388。与以上对安 置频移器210的讨论类似地，所连接的功能和电路可以嵌入(部分或 全部)CATV出口内或可与CATV出口机械和电连接/分开的模块内。

AC电力线

虽然以上是以使用面向POTS的电话线对382和传载面向POTS 的模拟电话信号391以及使用同轴电缆568传载CATV业务信号为例 对本发明进行说明的，但显然是同样也可以使用其他布线类型以及传 载其他业务信号。在按照本发明的一个或多个实施例中，使用电网的 用来分配AC电的配电布线部分作为导电媒体。由于在经频移时保留 的无线信号的优良通信特性，即使在原主要是为传载AC高功率信号 安装的这样的供电布线上也可形成通信通路。在按照本发明的一个或 多个实施例中，涉及低压布线，在北美常见的是传载110VAC/60Hz 的AC功率信号的，而在欧洲常见的是传载240V AC/50Hz的。

图57所示的系统570构思上与图38所示的系统380类似地，然 而修改成适合使用AC电力线对(通常称为电力线)573而不是电话 线对382。经频移的无线信号通过HPF 572a和572b耦合到AC线对 573和从AC线对573耦合。HPF 572设计成能让经频移的无线信号 通过和充分阻塞与AC电源有关的信号，包括它的谐波、寄生信号和 可能在电力线对573上存在的其他信号。从电力线对573接收AC功 率信号涉及使用LPF 571。LPF 571让AC功率信号通过而抑制在经 频移的无线信号的频带内的信号。LPF 571还用来阻塞插入电力线的 噪声和其他不希望有的信号。系统570示出了两个都被连接以通过电 力线573通信和由电力线573供电的位置575a和575b。接收到的AC 功率信号经LPF 571滤波后馈给AC/DC电源453，AC/DC电源453 的DC功率输出可以用来通过DC电源总线或连接457为该位置的诸 如频移器210之类的耗电元件供电。经滤波的AC信号也可以通过常 见的AC电源插头577b和AC电源插座577a接到任何需得到AC供 电的器具576a上。类似地，经滤波的AC信号也可以通过常见的AC 电源插头577d和AC电源插座577c接到任何需得到AC供电的器具 576b上。图58所示的系统580与以上图40所示的系统400类似地， 然而修改成适合使用被连接成“星形”拓扑结构的电力线段573a、573b 和573c。类似地，系统590和600(分别示于图59和60)基于相应 系统410和415(分别示于图41和41a)。

在AC电力线对573是通过常见的AC电源插座接入的建筑物内 布线的情况下，诸如575a(图57)之类的设备或任何包括部分或全部 所连接或耦合到电力线573上的组件可以如上所述封装成可插接形 状。这样的插入单元610示于图61a的透视图，图中还示出了具有两 个电源插口192a和192b的典型北美式AC电源出口191。插入单元 610的前视图和后视图分别示于图61b和61c。例如，设备575a(57) 或任何其他包括频移器210的设备封装成插入模块610，示为具有两 个分别与插口192a和192b匹配的电源插脚193a和193b(图61c)， 用来提供电连接(接收AC功率和用经频移的无线信号通信)和机械 支持，使插入单元610可以方便地插接到插座191上。图中还示出了 天线52a和机械转动式信道选择开关139a，开关139a具有11个位置， 用来从11个IEEE802.11g信道中选择一个信道。在所示的这个例子 中，转动式开关139b设置到信道6上。

与以上提到的类似地，无论是普通双绞线对、电话线对382、AC 供电布线573还是同轴电缆568的有线媒体201都可以用来耦合 WLAN、(W)PAN、诸如HIPERMAN或WiMAX的(W)MANs (城市区域网)，并且都可以基于IEEE 802.16或任何无线WAN(广 域网)。

与以上所讨论的类似地，在无线电接收通路和/或发送通路内可 以插入衰减器，如以上对系统130b和130c的子系统“A”所说明的那 样，以便克服部分或所有以上所说明的缺点。

无线单元包括任何用非导电媒体接收或发送(或者接收和发送) 信息(模拟或数字信息)的设备。举例来说，无线单元可以包括诸如 膝上型计算机、手持遥控器和个人数字助理(PDA)之类的移动单元， 以及任何其他无线手持设备，诸如蜂窝电话手机和无绳电话机之类。

频移器120和210(以及系统260)以上都描述为只支持物理层 的设备，沿信号通路不进行诸如协议变换或格式改变之类的较高OSI 层处理。显然，沿信号通路任何地方都可以增添诸如协议变换之类的 功能和其他较高OSI层处理。

按照本发明的系统和网络可以户外使用，以增大自由空间传播覆 盖，也可以户内使用，以使建筑物内的房间之间和楼层之间可以进行 无线通信。类似地，这些配置可以使建筑物之间进行通信。此外，所 说明的方法还可以用来桥接户外与户内的通信。在这种情况下和其他 实施例中，系统的一部分可以安置在NID内或固定到建筑物的外墙 上。

虽然以上是以使用标准的IEEE 802.11g技术、信号和组件为例 对本发明进行说明的，但可以理解，本发明同样适用于任何其他基于 无线的技术，无论是使用单个还是多个载波信号来实现扩频或窄带， 无论是使用不需得到许可的频带(诸如ISM)还是需得到许可的频谱。 这样的技术可以属于IEEE 802.11(诸如IEEE 802.11b或IEEE  802.11a)、ETSI HiperLAN/2或任何用于WLAN、家庭联网或PAN (个人区域网)的技术。一个非限制性的例子是使用基于CCK(补偿 编码键控)的IEEE 802.11b。其他非限制性的例子是蓝牙 (BlueTooth^TM)、ZigBee、UWB和HomeRF^TM。此外，同样还可以 使用WAN(广域网)及其他无线技术，诸如蜂窝技术(例如，GSM、 GPRS、2.5G、3G、UMTS、DCS、PCS和CDMA)和诸如WiMAX、 WCDMA之类的面向本地环路的技术(WLL(无线本地环路))， 以及其他包括基于微波的技术的固定无线技术。类似地，同样也可以 使用基于卫星的技术和组件。虽然以上提到的这些技术都是基于标准 的技术，但按照本发明同样也可以使用专用的和非标准的技术。此外， 本发明同样可以适用于使用在基于非无线电的跨空无线系统(诸如基 于光(例如红外)或声(例如超声波)的通信系统)内所使用的技术 和组件。

频移器120和210(以及系统260)以上描述为使用I/Q解调和 调制，如以上对系统110和120所说明的那样。显然，在所有以上系 统内的这种频移器同样可以使用任何频移方案，诸如混频器/滤波器、 外差或超外差，或者在该技术领域内所知的任何其他频移方案。具体 地说，同样可以使用任何不需要对无线信号所传载的数字数据编码和 解码的或任何不涉及数字数据变换的频移方案。

以上参考使用无线干线(诸如系统150)或使用有线媒体(诸如 系统220和230)将在无线频带上的无线信号传载到另一个位置、在 该位置重建无线信号和恢复同一频带上的同一无线信号的情况对本发 明作了说明。然而，本发明同样可以应用于使用不同的频带(诸如不 同的信道)的任何配置，其中系统还用来将无线信号从在一个位置的 一个频带频移到在另一个位置的另一个频带(诸如另一个信道)。

类似地，系统可以用蜂窝通信作为无线干线。举例来说，形成覆 盖区域151b的无线通信链路152b可以使用蜂窝联网，无论是作为专 用链路还是作为蜂窝网络的一部分。或者，可以用诸如201的有线干 线来互连由以上图22所示的系统220内的链路152a和152b表示的蜂 窝覆盖区域。在这两种情况下所用的蜂窝技术可以是模拟或数字的。 这样的数字技术包括GSM(全球移动通信系统)、GPRS(普通分组 无线电业务)、CDMA(码分多址)、EDGE(GSM增强型数据业务)、 3GSM、DECT(数字增强型无绳电信)、数字AMPS(例如，遵从 IS-136/TDMA)和iDEN(综合数字增强型网络)。在蜂窝网上传载 的业务可以是语音、视频或数字数据，诸如最近引入的EVDO(增强 的只数据型)

在按照本发明的一个优选实施例中，将一些使用近程无线技术的 被隔离或分开的区域使用具有较长程的有线或无线媒体连接起来。例 如，两个或更多个不重叠的PAN或WPAN网可以通过干线(无论是 有线还是无线的)用LAN或WLAN方案互连。类似地，两个或更多 个不重叠的LAN或WLAN网可以通过干线(无论是有线还是无线) 用WAN或MAN方案互连。在按照本发明的另一个优选实施例中， 一些被隔离或分开的区域用直视通信(诸如光传输或频谱高于3GHz 的电磁传输)互连。类似地，一些在所在地内进行直视通信的被隔离 或分开的区域可以用非直视通信方式互连。

无线媒体

以上结合一个或多个使用辐射在空间中传播的电磁波或无线电 信号的无线通信链路152对本发明作了说明。然而，本发明同样可以 应用于任何其他类型的非导电或跨空的通信媒体、技术和频率。在这 里所说明的替代基于无线电的通信的方案可以代替单个无线通信链路 152。在说明两个或更多个诸如图15所示的系统150内的链路152a、 152b和152c之类的无线通信链路的情况下，可以代替一个、两个或 所有这些链路。

在按照本发明的一个实施例中，非导电和跨空通信用光作为通信 信号。可以将光认为是使用很高的电磁频谱的电磁传输。系统可以使 用可见光也可以使用诸如IR(红外)或UV(紫外线)之类的非可见 光。可以设想，使用光通信要用到诸如LED(发光二极管)和激光二 极管之类的光发送器和诸如光电二级管之类的光接收器或传感器，来 代替天线52和部分或全部所连接的组件和功能。通常，基于光的通信 以直视(LOS)为本，而使用上面所说明的实施例可以适当地克服直 视的限制。

在按照本发明的一个实施例中，非导电媒体基于波导而不是基于 自由空间传播。光纤媒体可以是一个例子。在这样的配置中，天线52 代之以光纤连接器，加上向媒体发送的激光二极管和从媒体接收的光 电二级管或光电池。

类似地，可以用基于声音或音频的通过空气的通信代替上面所说 明的通信。通信链路可以使用可闻声(通常为20-20,000Hz)、非可 闻声(高于20,000Hz的超声波)和次声(低于20Hz)。在这种情况 下，天线52将代之以将声信号变换成电信号的麦克风或类似器件和产 生声信号将它向空中发送的扬声器或类似器件。也可以使用将扬声器 和麦克风功能组合入单个器件的传感器。

虽然就传载数字数据的IEEE802.11g无线信号和系统对本发明 作了说明，但可以看到本发明同样适用于其他用无线信号(和系统) 来传载模拟信号的实施方式。一个非限制性的例子涉及无绳电话。已 知，无绳电话用ISM频带在空间传载电话(和控制)信号。

虽然以上是以使用标准的IEEE 802.11g技术、信号和组件为例 对本发明进行说明的，但可以理解，本发明同样适用于任何其他基于 无线的技术，无论是使用单个还是多个载波信号来实现扩频或窄带， 无论是使用不需得到许可的频带(诸如ISM)还是需得到许可的频谱。 这样的技术可以属于IEEE 802.11(诸如IEEE 802.11b或IEEE  802.11a)、ETSI HiperLAN/2或任何用于WLAN、家庭联网或PAN (个人区域网)的技术。一个非限制性的例子是使用基于CCK(补偿 编码键控)的IEEE 802.11b。其他非限制性的例子是蓝牙 (BlueTooth^TM)、ZigBee、UWB和HomeRF^TM。此外，同样还可以 使用WAN(广域网)及其他无线技术，诸如蜂窝技术(例如，GSM、 GPRS、2.5G、3G、UMTS、DCS、PCS和CDMA)和诸如WiMAX、 WCDMA之类的面向本地环路的技术(WLL(无线本地环路))， 以及其他包括基于微波的技术的固定无线技术。类似地，同样也可以 使用基于卫星的技术和组件。虽然以上提到的这些技术都是基于标准 的技术，但按照本发明同样也可以使用专用的和非标准的技术。此外， 本发明同样可以适用于使用在基于非无线电的跨空无线系统(诸如基 于光(例如红外)或声(例如超声波)的通信系统)内所使用的技术 和组件。

虽然以上是以使用在无线媒体上传送分组的标准IEEE 802.11g 技术为例对本发明进行说明的，但可以看到本发明同样也适用于连续 信号，无论是数字的还是模拟的。举例来说，本发明可以适用于无绳 电话系统，允许座机单元与移动手机相互远离但仍可为它们提供适当 的无线通信。

安置

按照本发明的位置通常包括在两个无线信号之间进行桥接的频 移器120或在无线信号与有线信号之间进行桥接的频移器210。类似 地，系统260以上描述为在两个有线信号之间进行桥接。这样的位置 还包括所有与频移器120或210(以及系统260)电导耦合的功能。这 样的附加功能可以涉及供电和传载诸如CATV和电话信号之类的附加 业务信号。包括整个或部分频移器和其他所连接的电路和功能的设备 可以封装或安置和/或集成在一个盒内(部分或全部)，如本申请所保 证的那样。在有些实施例中，设备可以安置为一个独立封装的单独设 备。这样的单个盒可以是一个独立单元，可以配置为桌面或墙上安装 的单元。在有些实施例中，设备可以与所连接的或所耦合的诸如 WLAN单元或数据单元之类的设备集成在一起。在这样的设备要用于 户外环境的情况下，通常要考虑加固的机械设计。

在许多情况下，设备在建筑物环境内(户内)使用。由于在大多 数情况下设备与WLAN单元(诸如WAP和客户机)无线耦合，因此 为了节省桌面空间和避免不美观和不安全的电缆布线，将设备安装在 墙上可能是有益的。特别是，为了在本场地得到最佳的无线覆盖，可 能需要将设备安装在天花板内或墙上。

按照本发明的一个方面，用隐藏在墙内的供电导线或线对为设备 供电。这样的电缆布线含有AC供电布线或其他原来主要为供电安装 的布线，诸如车内供电导线。或者，可以在原来传载模拟业务信号或 数字数据信号的布线上传载功率。例如，可以考虑传载PoE(例如， 遵从IEEE802.3af)的LAN电缆或电话线对传载功率信号。在′353专 利中揭示了在电话线对上与电话信号一起传载AC功率的方案的例 子。

按照本发明的一个方面，隐藏在墙内的线对可以包括电话、AC 供电或CATV布线的基础设施。线对可以传载业务信号(诸如电话、 AC电源或CATV信号)，并可以通过出口(诸如电话、AC供电或 CATV出口)接入。

在以上通过出口连接到墙内布线上的情况下，可以考虑将设备封 装成单个可插接到适当出口上的盒，用来接收或注入功率和/或耦合业 务信号和/或耦合经频移的无线信号。在该技术领域内已知这样的插入 模块包括专用调制解调器(诸如电力线调制解调器或电话线调制解调 器)，然而没有揭示包括频移功能。这种插入设备可以简单地插接到 有时称为“墙瘤”的出口上(仅由匹配的连接器支持)，或者可以考虑 包括一个机械扣紧装置，以便能可靠和安全地机械固定到出口上以及 允许可靠和安全地与插入模块连接。专利申请′0561提出了这样的插入 单元的多个设计，这些设计都可适用于按照本发明的设备。在一个或 多个实施例中，专利申请′0561中的媒体调制解调器254代之以上面所 说明的频移器210(或者120或260)。

出口(包括LAN结构化布线、供电出口、电话出口和有线电视 出口)通常传统上已经发展为作为布线系统住宅基础设施一部分的无 源器件，可单独用来提供对墙内布线的接入。然而，存在着将有源电 路嵌入出口以便将它们用作家庭/办公室网络的一部分、典型的是提供 标准的数据通信接口的倾向。在大多数情况下，所附加的电路用来使 出口在它的基本无源连接功能上再增添数据接口连接功能。

Binder的美国专利6,549,616“在电话线路上实现局域网的电话出 口和使用这样的出口的局域网”(“Telephone outlet for implementing a  local area network over telephone lines and a local area network using  such outlets”)揭示了一种用于电话布线的支持电话和数据接口的出 口。Dichter的美国专利6,216,160“可自动配置的计算机网络” (“Automatically configurable computer network”)揭示了另一种电 话出口。Cohen等人的美国专利申请公开2002/0194383“在同轴电缆上 的同轴电缆联网”(“Cableran Networking over Coaxial Cables”)揭 示了使用出口在CATV同轴电缆上家庭联网的例子。这样的出口可作 为HomeRAN^TM系统的部件从TMT公司(TMT Ltd.of Jerusalem， Israel)得到。Alcock的美国专利申请公开2003/0099228“使用射频和 同轴电缆的局域和多媒体网”(“Local area and multimedia network  using radio frequency and coaxial cable”)揭示了与传载电话、数据和 娱乐信号的布线一起使用的出口。Schaeffer等人的美国专利申请公开 2003/0062990“电力线桥接装置”(“Powerline bridge apparatus”)揭 示了一起使用电力线的组合数据和供电使用的出口。这样的供电出口 可以作为由Asoka美国公司(Asoka USA Corporation of San Carlos， CA USA)生产的PlugLAN^TM的部件得到。

虽然以上就在用于基本业务(例如电话、CATV和供电)的布线 上形成的网络对有源出口作了说明，但可以看到本发明同样也可以应 用于在使用专用布线的网络内所使用的出口。在这种情况下，出口电 路用来为出口提供单纯的数据连接接口的基本服务以外的附加接口。 作为一个非限制性的例子，可以用来提供多个数据接口，其中布线支 持单个这样的数据连接。这种出口的一个例子是3Com^TM公司 (3ComTM of Santa Clara，California，U.S.A)制造的网络插头 (Network Jack^TM)产品系列。此外，Thompson的美国专利 6,108,331“建筑物内多信号分配的单媒体布线方案及其接入端口” (“Single Medium Wiring Scheme for Multiple Signal Distribution in  Building and Access Port Therefor”)和McNamara等人在2003年6 月19日公开的美国专利申请2003/0112965“有源墙上出口”(“Active  Wall Outlet”)也揭示了这样的一些出口。

按照本发明的一个方面，将在一个位置的设备部分或全部封装成 一个出口。在这种情况下，单个盒做成形状与标准出口的相同或基本 相同，或者具有可直接安装在出口的接纳腔或开口内的形状。这样的 盒可以做成完全或部分代替标准出口，并且可以包括基本上与标准的 墙上出口的类似的墙上安装元件。专利申请′0954提出这样的包括电子 线路的出口的多个设计，这些设计都可适用于按照本发明的设备。在 一个或多个实施例中，专利申请′0954中的媒体调制解调器54代之以 上面所说明的频移器210(或者120或260)。

熟悉该技术领域的技术人员可以理解，结合在这里所揭示的实施 例揭示的各个例示性的逻辑单元、模块和电路可以用许多方式实现， 包括用电子硬件、计算机软件或两者的组合。各个例示性的组件、功 能单元、模块和电路按照它们的功能作了说明。功能是用硬件还是用 软件实现取决于具体应用和对整个系统施加的设计限制。专业技术人 员可以认识到，在这些环境下下硬件和软件的可互换情况和怎样为每 个具体应用最佳地实现所说明的功能。

虽然以上对本发明的典型实施例作了说明，但不应将这视为对所 附权利要求书的范围的限制。该技术领域内的专业技术人员可以理解， 可以对所说明的这些实施例进行各种修改。此外，对于不同技术领域 内的专业技术人员，本发明本身在这里将对其他任务和适应其他应用 的解决方案有所提示。因此，应将所给出的这些实施例在各方面都认 为是例示性的而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求书而不 是以上的说明给出。

可以理解，上面所提到的特征和优点是单独举例介绍的。因此， 无论如何不应将以上说明视为或解释为对本发明的实施例的特征和优 点的穷举。

本发明可以体现为其他具体形式，这并不脱离本发明的精神或基 本特征。所说明的这些实施例在各方面都应认为是例示性的而不是限 制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由以上说明给 出。所有在与权项等效的意义和范围内的改变都应包括在这些权项所 给出的范围之内。

关于本发明和权利要求书的范围的公告

虽然以上就优选实施例和一般关联的方法对本发明作了说明，但 发明者预期对这些优选实施例和方法的各种改变和置换对于该技术领 域内的专业人员来说在阅读了本说明书和研究了附图后将成为显而易 见的。

因此，既不是以上对典型优选实施例的说明也不是摘要定义或限 制本发明，而是所发布的各个权项在多方面定义了本发明。本发明的 每个变型仅由它的相应权项的所列限制及其等效项限制，而不由在该 权项内不存在的其他项限制。此外，在权利要求书中使用发明者认为 具有最宽泛的合理解释的词汇具体指出本发明的一些情况；仅在实际 陈述术语“装置”的那些场合才要35U.S.C.第112(6)节的更为具体的 解释。词“包括”和“具有”为开放性术语，意指“至少包括”和“至少具 有”。