СИСТЕМА СВЯЗИ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ СВЧ-ДИАПАЗОНА С НЕСКОЛЬКИМИ ВХОДАМИ И ВЫХОДАМИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИИ Российский патент 2017 года по МПК H04B7/04 

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка претендует на преимущества Заявки на выдачу патента США no. 61/769,415, поданной 26 февраля 2013 г., все содержание этой заявки включено сюда посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем случае к системам связи внутри помещения и, в частности, к системам и способам связи с несколькими входами и несколькими выходами (multiple-input and multiple-output (MIMO)).

Уровень техники

В последние годы, в связи с появлением новых программных приложений, требующих высоких скоростей и объемов передачи данных, были разработаны способы передачи данных по кабельным линиям связи, позволяющие передавать данные со скоростями до 10 Гбит/с (Gbps). Протоколы радиосвязи, такие как, например, LTE и WiFi, обеспечивают высокие скорости передачи данных, но пока еще не могут сравниться с высокой пропускной способностью кабельных систем, таких как, например, Thunderbolt или FIDMI. Существует настоятельная необходимость разработки способов беспроводной передачи данных, способных удовлетворить высокие требования к передаче данных, предъявляемые приложениями, такими как беспроводное подключение персонального компьютера, беспроводная шина PCI-E, USB, FIDMI и т.п.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет иллюстративную упрощенную схему геометрического развертывания системы связи прямой видимости с несколькими входами и несколькими выходами (Line-of-Sight Multiple-Input Multiple-Output (LOS MIMO)) типа 2X2 с большой базой приемных антенн в соответствии с различными аспектами и принципами настоящего изобретения.

Фиг. 1А представляет иллюстративную упрощенную схему геометрического развертывания системы связи 2X2 LOS MIMO с большой базой приемных антенн в соответствии с различными аспектами и принципами настоящего изобретения.

Фиг. 1В представляет иллюстративную упрощенную схему геометрического развертывания системы связи 2X2 LOS MIMO, имеющей полно дуплексную конфигурацию, в соответствии с различными аспектами и принципами настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет результаты иллюстративного моделирования отношения сигнала к шумам и помехам (SINR) для системы LOS MIMO в различных режимах работы в соответствии с различными аспектами и принципами настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет пример синхронизации радиосвязи на малой дальности (sync-and-go) в соответствии с различными аспектами и принципами настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет альтернативный пример синхронизации радиосвязи на малой дальности (sync-and-go) в соответствии с различными аспектами и принципами настоящего изобретения.

Подробное описание

В последующем описании подобным компонентам присвоены одинаковые цифровые позиционные обозначения, несмотря на то что они показаны в разных вариантах. Для ясной и сжатой иллюстрации вариантов настоящего изобретения чертежи необязательно могут быть выполнены в масштабе, а некоторые элементы могут быть показаны в несколько упрощенной схематичной форме. Элементы, описываемые и/или иллюстрируемые применительно к одному из вариантов, могут быть использованы таким же и/или подобным способом в одном или нескольких других вариантах и/или в сочетании с, либо вместо элементов других вариантов.

Согласно различным вариантам настоящего изобретения предлагается система связи, содержащая передающее устройство, имеющее по меньшей мере две передающие антенны, так что каждая из этих по меньшей мере двух передающих антенн может быть конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления им, и приемное устройство, имеющее по меньшей мере две приемные антенны. Передающее устройство и приемное устройство конфигурированы и расположены таким образом, что размер облучаемых пятен в приемном устройстве, создаваемых лучами передающих антенн, меньше пространственного промежутка между приемными антеннами и/или размер разрешаемых пятен приемных антенн меньше пространственного промежутка между передающими антеннами.

В другом варианте устройство содержит по меньшей мере две передающие антенны, так что каждая антенна конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления этим радиолучом. Это устройство конфигурировано для связи с приемным устройством, имеющим такое же число приемных антенн, как число передающих антенн в рассматриваемом устройстве, и расположенным таким образом, что размер разрешаемых пятен, создаваемых приемными антеннами меньше пространственного промежутка между соседними передающими антеннами.

Еще в одном варианте устройство содержит по меньшей мере две приемные антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для приема направленных радиолучей. Устройство конфигурировано для связи с передающим устройством, имеющим такое же число передающих антенн, как число приемных антенн в рассматриваемом устройстве, и расположенным таким образом, что размер облучаемых пятен на приемном устройстве, создаваемых радиолучами передающих антенн, меньше пространственного промежутка между соседними приемными антеннами.

Еще в одном варианте способ связи содержит (i) создание передающего устройства, имеющего по меньшей мере две передающие антенны, конфигурированные для формирования направленного радиолуча и/или управления этим лучом, (ii) создание приемного устройства, имеющего по меньшей мере две приемные антенны, и (iii) передачу по меньшей мере двух направленных радиолучей от указанных по меньшей мере двух передающих антенн передающего устройства. Указанные по меньшей мере две передающие антенны расположены таким образом, что размер облучаемых пятен на приемном устройстве, создаваемых лучами передающих антенн, меньше величины пространственного промежутка между соседними приемными антеннами, и/или размер разрешаемых пятен, создаваемых приемными антеннами меньше величины пространственного промежутка между передающими антеннами.

Термины «сигнал несущей», «волна несущей» или просто «несущая» могут быть использованы здесь как взаимозаменяемые и обозначают волну, модулированную входным сигналом с целью передачи информации. Несущая может представлять собой электромагнитное излучение с частотой от примерно 1 кГц до примерно 10 ПГц (10×10¹⁵ Гц) (т.е. от низкочастотных радиоволн до оптических волн). В общем случае, максимальная возможная скорость передачи данных на частоте несущей возрастает по мере увеличения этой частоты. Таким образом, для достижения высоких скоростей передачи данных предпочтительно использовать более высокочастотные несущие. С другой стороны, поскольку длина волны обратно пропорциональна частоте, распространение волн более высокочастотных несущих подвержено нежелательному воздействию разного рода преград, а также такие более высокочастотные волны быстрее затухают. Таким образом, тогда как стены и здания непрозрачны для несущих в оптическом диапазоне, они в общем случае прозрачны для относительно более низкочастотных радиоволн. Поэтому в общем случае выбор подходящей частоты несущей для конкретного приложения является компромиссом между диапазоном и скоростью передачи данных.

Под связью прямой видимости (Line-of-sight (LOS)) понимают связь между передатчиком и приемником, которые «видят» один другого, так что между ними нет преград. Сигнал между передатчиком и приемником может быть дифрагирован, преломлен, отражен или поглощен атмосферой и материальными препятствиями и в общем случае не может распространяться за горизонт или сзади препятствий. Электромагнитное излучение распространяется по прямым линиям, вследствие чего вся беспроводная радиосвязь, использующая электромагнитное излучение, представляет собой, в общем случае, связь в пределах прямой видимости (LOS communication). Если оказывается, что сигналы не имеют ограничений прямой видимости (LOS), такие сигналы являются либо дифрагированными, либо отраженными, например, под воздействием кривизны земной поверхности или ионосферных эффектов, что ведет к распространению сигналов по квазикриволинейным трассам, что в свою очередь позволяет приемнику хорошо принимать эти сигналы и после того, как передатчик скрылся за горизонтом («упал» ниже горизонта).

Диапазон крайне высоких частот (КВЧ) представляет собой радиочастотный диапазон (обычно от 30 ГГц до 300 ГГц), где длина волны составляет от десяти до одного миллиметра (следовательно, он именуется диапазоном миллиметровых волн или мм-волн). Сигналы в этом диапазоне подвержены заметному затуханию в атмосфере, что ограничивает дальность распространения таких сигналов и возможности использования этих сигналов для разного рода приложений вне помещений. Более того, миллиметровые волны блокируются стенами зданий и ослабляются листвой. Однако такие миллиметровые волны могут быть использованы в приложениях связи малой дальности в пределах прямой видимости внутри помещений для улучшения степени использования спектра. Более того, небольшая длина волны, присущая миллиметровым волнам, позволяет осуществлять направленные передачи и управлять направлением передачи сигналов. Кроме того, более высокие частоты миллиметровых волн позволяют добиться более высоких скоростей передачи данных по сравнению с более длинноволновым излучением, применяемым, например, в сетях WiFi.

Технология MIMO или технология связи с несколькими входами и несколькими выходами (Multiple-Input and Multiple-Output) предусматривает использование нескольких антенн как для передатчика, так и для приемника с целью улучшить характеристики связи. Поскольку такая технология MIMO предоставляет повышение пропускной способности при передаче данных и дальности связи, не требуя для этого дополнительной полосы или увеличения мощности передач, эта технология MIMO является привлекательным кандидатом для использования в радиосвязи с высокой пропускной способностью при передаче данных.

Предлагаемые здесь варианты систем, устройств и способов, реализуют связь LOS MIMO в пределах прямой видимости с использованием миллиметровых волн. В одном из вариантов система содержит передающее устройство, имеющее по меньшей мере две передающие антенны, и приемное устройство, имеющее по меньшей мере две приемные антенны. Каждая из антенн конфигурирована для формирования направленного радиолуча, несущего сигналы данных, и управления направлением этого радиолуча. Передающее устройство и приемное устройство конфигурированы и расположены таким образом, что размер облучаемого пятна на приемном устройстве, создаваемого передающими антеннами, меньше величины пространственного промежутка между соседними приемными антеннами, и/или размер разрешаемого пятна, создаваемого приемной антенной, меньше величины пространственного промежутка между передающими антеннами.

На фиг. 1 представлена иллюстративная упрощенная схема геометрического развертывания системы связи 2X2 LOS MIMO с большой базой приемных антенн в соответствии с различными аспектами и принципами настоящего изобретения. Передающее устройство 110 содержит две передающие антенны 113 и 115, расположенные на расстоянии d1 одна от другой, и приемное устройство 120 содержит две приемные антенны 124 и 126, расположенные на расстоянии d2 одна от другой.

В различных вариантах эти антенны могут представлять собой антенные решетки. Здесь термин «антенная решетка» обозначает группу излучателей, так что токи, текущие в этих излучателях, имеют различные амплитуды и/или фазы. Данные, передаваемые или принимаемые с использованием антенной решетки, могут быть должным образом мультиплексированы для максимального увеличения скорости передачи данных.

Под направленной антенной здесь понимают устройство, конфигурированное для излучения в пространство электромагнитных волн таким образом, что более высокая мощность излучается в одном или нескольких направлениях. Направление, в котором излучается максимальная мощность, называется главным лепестком диаграммы направленности антенны. В некоторых вариантах направленная антенна может быть конфигурирована таким образом, что направление главного лепестка диаграммы направленности этой антенны можно изменять. В таких вариантах процесс изменения направления главного лепестка именуется «управление лучом». Управление лучом может быть реализовано, в некоторых вариантах, путем переключения антенных элементов или посредством изменения относительных фаз сигналов, возбуждающих эти элементы.

Под шириной луча антенны понимают ширину главного лепестка диаграммы направленности. Угол между точками главного лепестка, которым соответствует половинная (-3 дБ) мощность относительно максимальной излучаемой мощности в главном лепестке, называется шириной диаграммы направленности (или луча) по уровню половинной мощности.

Облучаемым пятном называется область, где может быть принят луч или сигнал от передающего устройства. Например, как показано на фиг. 1, передающая антенна 115 конфигурирована для передачи сигналов в конкретном направлении с шириной луча по уровню половинной мощности, определяемой углом θ_hpbw радиан, для образования облучаемого пятна 150, когда расстояние между устройствами 110 и 120 равно L.

Аналогично разрешаемое пятно обозначает область, охватываемую на конкретном расстоянии шириной главного лепестка приемной антенны по уровню половинной мощности. Например, как показано на фиг. 1А, приемная антенна 116А конфигурирована для приема сигналов в своем главном лепестке, ширина которого по уровню половинной мощности составляет θ_hpbw радиан. Поэтому разрешаемое пятно приемной антенны 116А на передающем устройстве 120А может быть представлено областью 150А. Специалисту в рассматриваемой области должно быть ясно, что размеры и облучаемого пятна, и разрешаемого пятна пропорциональны расстоянию между приемным устройством и передающим устройством.

В некоторых вариантах система LOS MIMO реализована посредством физического отделения соседних передающих (и приемных) антенн одной от другой на основе геометрических ограничений. Например, обращаясь снова к фиг. 1, передающая антенна 113 устройства 110 передает данные посредством одного сигнала приемной антенне 124 устройства 120, а передающая антенна 115 устройства 110 передает данные посредством другого, отдельного сигнала приемной антенне 126 устройства 120. В этом варианте принцип MIMO может быть эффективно реализован, если сигнал от передающей антенны 113 принимает только приемная антенна 124 и не принимает приемная антенна 126, а сигнал от передающей антенны 115 принимает только приемная антенна 126 и не принимает приемная антенна 124. Таким образом, если передающие антенны 113 и 115 разделены промежутком величиной d₁, приемные антенны 124 и 126 разделены промежутком величиной d₂, и устройства 110 и 120 отстоят одно от другого на расстояние L, геометрические ограничения для эффективной реализации принципов LOS MIMO могут быть приблизительно выражены соотношением:

где θ_hpbw обозначает ширину луча по уровню половинной мощности в радианах для передающей антенны.

В различных вариантах антенны могут быть спроектированы для передачи (или приема) сигналов в конкретном направлении. Примерами таких антенн являются, не ограничиваясь этим: антенна Эдкока (Adcock antenna), антенна типа AS-2259, антенна типа AWX, Ж-образная антенна (Batwing antenna), антенна Бевереджа (Beverage antenna), антенна типа Cantenna, антенна Кассегрена (Cassegrain antenna), коллинеарная антенная решетка, конформная антенна, многовибраторная синфазная антенна (Curtain array), дипольная антенна, симметричная вибраторная антенна (Doublet antenna), свернутая инвертированная конформная антенна (Folded Inverted Conformal antenna), фрактальная антенна, антенна типа G5RV, антенна Gizmotchy, спиральная антенна, горизонтальная многовибраторная синфазная антенна (Horizontal curtain), рупорная антенна, антенна типа HRS, антенна типа «перевернутая V» (Inverted vee antenna), логопериодическая антенна, рамочная антенна, микрополосковая антенна, прямоугольная микрополосковая антенна (Patch antenna), фазированная антенная решетка, параболическая антенна, квадратная рамочная антенна (Quad antenna), антенна, не направленная по азимуту, (Reflective array antenna), регенеративная рамочная антенна (Regenerative loop antenna), ромбическая антенна, секторная антенна, короткая антенна обратного осевого излучения (Short backfire antenna), антенна с наклонными вибраторами (Sloper antenna), щелевая антенна, антенная решетка с чередующимися полуволновыми и четвертьволновыми вибраторами (Sterba antenna), турникетная антенна, плоскостная антенна бегущей волны (Vivaldi-antenna), антенна типа WokFi, антенна типа Yagi-Uda и т.д. Следует отметить, что выбор конкретного типа антенны зависит от целого ряда факторов, таких как, например, размер антенны, размеры устройства, направленность, ширина луча, доступность и потребление мощности, электрическая эффективность, резонансная частота (или частоты), скорость передачи данных, способы изготовления, масштабируемость и т.д.

Например, фазированные антенные решетки с небольшим форм-фактором (например, 1 см × 2.5 см) могут быть изготовлены в массовом производстве и имеют большой коэффициент усиления (около 15 дБ), а также способны управлять лучом. Иными словами, в случае использования фазированной антенной решетки типа 2×8 с шириной луча по уровню половинной мощности, равной 12°, эффективная дальность связи для приложений LOS MIMO будет примерно в пять раз больше расстояния между соседними антенными решетками. В различных вариантах такая реализация может обеспечить скорости передачи данных, эквивалентные частотам до 15-20 ГГц, по радио на расстояниях до 10 м.

На фиг. 1А и 1B показаны различные варианты системы связи типа 2×2 LOS MIMO. На фиг. 1А, в отличие от фиг. 1, передающие антенны 123А и 125А устройства 120А разделены промежутком величиной d₂, превосходящим расстояние d₁ между приемной антенной 114А и приемной антенной 116А в устройстве 110A. На фиг. 1В, с другой стороны, устройство 110В имеет передающую антенну 113В и приемную антенну 116В, осуществляющие связь с приемной антенной 124В и передающей антенной 125В, соответственно, в устройстве 120В.

В различных вариантах сигналы, передаваемые через передающую антенну, подвергают предварительной обработке перед тем, как их передать, с целью добавления необходимых метаданных (например, информации о состоянии канала связи, пространственных сигнатур и т.п.), так что соответствующая приемная антенна может понять, что сигнал был передан от конкретной передающей антенны. Такая предварительная обработка может дополнительно содержать разбиение сигнала на несколько сигналов (например, с более низкой скоростью передачи данных), так что сигнал может быть мультиплексирован, если это требуется в каком-то конкретном приложении. В некоторых вариантах предварительная обработка может содержать предварительное кодирование в видеодиапазоне.

Сигналы, принимаемые приемной антенной, могут быть аналогичным образом подвергнуты постобработке с целью, например, идентифицировать, откуда был передан принятый сигнал, улучшить отношение сигнал/шум, обнаружить и отфильтровать нежелательные сигналы, такие как сигналы, порождаемые внутриканальными помехами, и т.п. Постобработка может содержать демультиплексирование, если принятый сигнал был мультиплексирован. В некоторых вариантах постобработка может содержать декодирование в видеодиапазоне.

Под помехами здесь понимают что-либо изменяющее, модифицирующее или прерывающее сигнал при его прохождении между источником (передатчиком) и приемником и могущее быть результатом, например, (i) электромагнитных помех от близлежащих источников, не являющихся частью канала связи, (ii) внутриканальных помех, являющихся следствием перекрестных связей между каналами, использующими одну и ту же несущую, (iii) помех от соседнего канала, являющихся следствием просачивания посторонней энергии из соседнего канала, использующего немного отличную частоту несущей, и т.п.

Для уменьшения или устранения помех могут быть использованы различные способы. Например, внутриканальные помехи могут быть уменьшены посредством физического разнесения соседних антенн на основе геометрических ограничений, использования соседних антенн, конфигурированных для передачи сигналов с разными поляризациями, использования различных способов мультиплексирования для передачи сигналов или использования способов предварительной обработки и постобработки для алгоритмического отделения полезных сигналов от помех.

Используемый здесь термин «поляризация» обозначает ориентацию вектора электрического поля в составе электромагнитного излучения, передаваемого и/или принимаемого антенной относительно опорной ориентации. Передача сигналов на несущих с разными поляризациями помогает улучшить отношение сигнал/шум (s/n) и уменьшить помехи между соседствующими антеннами. В различных вариантах для устранения помех могут быть применены и другие способы, такие как, например, мультиплексирование.

Как показано на фиг. 1, например, передающая антенна 113 осуществляет передачу сигналов на несущей с вертикальной поляризацией, принимаемых посредством приемной антенны 124, тогда как передающая антенна 115 осуществляет передачу сигналов на горизонтально поляризованной несущей, принимаемых посредством приемной антенны 126. В таком случае, даже если сигнал от передающей антенны 112 будет принят посредством приемной антенны 124, этот сигнал не будет распознан, как приходящий от антенны 112, из-за своей поляризации и может быть отфильтрован в ходе постобработки. В различных вариантах поляризация может быть вертикальной поляризацией, горизонтальной поляризацией, произвольной промежуточной поляризацией между вертикальной и горизонтальной поляризациями, круговой поляризацией с вращением плоскости поляризации против часовой стрелки, круговой поляризацией с вращением плоскости поляризации по часовой стрелке, эллиптической поляризацией и т.п.

В некоторых вариантах геометрические ограничения Соотношения 1 могут быть по меньшей мере частично ослаблены с использованием направленных антенн, конфигурированных для передачи и/или приема поляризованных сигналов и передачи сигналов с ортогональными поляризациями. В некоторых других вариантах геометрические ограничения согласно Соотношению 1 могут быть ослаблены посредством мультиплексирования. Еще в одной группе вариантов для эффективной реализации принципов системы LOS MIMO, как описано здесь, могут быть применены какие-либо сочетания направленных сигналов, поляризованных сигналов и мультиплексирования. Специалист в этой области должен понимать, что разнообразные варианты реализации системы LOS MIMO будут зависеть от конкретного приложения, для которого рассматривается необходимость передачи данных.

На фиг. 2 представлены результаты моделирования системы LOS MIMO с фазированной антенной решеткой типа 2×2 для приложения типа (Sync-and-Go). Здесь можно видеть, что геометрическое разнесение в высокочастотной (RF) части обеспечивает приемлемый уровень отношения сигнала к шумам и помехам (SINR) для установления канала связи и достижения максимальной скорости передачи данных. Однако обработка в видеодиапазоне в соответствии с принципами системы MIMO в дополнение к геометрическому разнесению в высокочастотной части может создать резерв по отношению SINR и тем самым позволить сберечь энергию посредством возможного снижения мощности передач на 10-15 дБ.

На фиг. 3 представлен сценарий использования радиосвязи с синхронизацией на малой дальности (Sync-and-Go) между портативным компьютером 310 и смартфоном 320, где каждое устройство содержит по две антенные решетки. Связь в системе LOS MIMO на основе, например, протокола WiGig, оказывается достаточно устойчивой для обеспечения соединения со скоростью передачи данных до 14 Гбит/с между портативным компьютером 310 и смартфоном 320.

На фиг. 4 представлен другой сценарий использования для высокоскоростной передачи потока видеоданных от видеоплеера в составе портативного компьютера 420 дисплею 410 высокой четкости (high-definition (HD)). Система 2×2 LOS MIMO (с 2 антенными решетками в каждом устройстве) позволяет осуществлять связь по радио.

Дополнительные варианты могут содержать реализацию принципов системы LOS MIMO для связи между несколькими устройствами, такой как, например, радиосвязь с центром обработки данных, ретрансляция и обратная передача на малой дальности и т.п. Такие варианты могут использовать схемы реализации LOS MIMO типа один-с-несколькими, несколько-с-одним и несколько-с-несколькими в соответствии с разнообразными принципами и аспектами, описываемыми здесь. Например, на фиг. 5 представлена упрощенная схема связи между несколькими серверами, каждый из которых имеет одну направленную передающую антенну и несколько приемных антенн, конфигурированных так, что каждая из приемных антенн принимает сигнал только от одного конкретного сервера.

В некоторых вариантах устройства связи, применяющие принципы системы LOS MIMO могут иметь больше чем по 2 антенны на устройство. Например, некоторые варианты могут иметь антенные решетки размером 3×3, 4×4 или 5×5. Например, на фиг. 6 представлена упрощенная схема связи между маршрутизатором и несколькими серверами. Маршрутизатор 610, как показано на фиг. 6, имеет 4 передающие антенны, каждая из которых конфигурирована для связи со своим конкретным сервером. Специалист в рассматриваемой области сможет реализовать и другие сочетания нескольких устройств и нескольких антенн для воплощения системы LOS MIMO согласно различным принципам и аспектам настоящего изобретения.

Другой вариант осуществлен в виде программного продукта для реализации систем и способов, описываемых здесь. Некоторые варианты могут быть реализованы в полностью аппаратной форме, в полностью программной форме или в виде сочетания элементов аппаратуры и программного обеспечения. Некоторые варианты могут быть реализованы посредством программного обеспечения, включая, но не ограничиваясь, встроенное программное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микрокоды и т.п.

Более того, некоторые варианты могут иметь форму компьютерного программного продукта (или машинодоступного продукта), доступного с используемого компьютером или читаемого компьютером носителя, предоставляющего программный код для использования посредством или в соединении с компьютером или какой-либо другой системой исполнения команд. Для целей настоящего описания используемый компьютером или читаемый компьютером носитель может представлять собой любое устройство, способное содержать, сохранять, передавать, распространять или транспортировать программу для использования посредством или в соединении с системой, аппаратурой или устройством для исполнения команд.

Носитель может представлять собой электронную, магнитную, оптическую, электромагнитную, инфракрасную или полупроводниковую систему (или аппаратуру или устройство). К примерам такого читаемого компьютером носителя относятся полупроводниковое или твердотельное запоминающее устройство, магнитная лента, сменная компьютерная дискета, запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ (RAM)), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ (ROM)), жесткий магнитный диск и оптический диск. К современным примерам оптических дисков относятся ПЗУ на компакт-диске (CD-ROM), перезаписываемые компакт-диски (CD-R/W) и универсальные цифровые диски DVD.

Система обработки данных, подходящая для хранения и/или выполнения программного кода, содержит по меньшей мере один процессор, соединенный непосредственно или через промежуточные элементы с элементами памяти посредством системной шины. Такие элементы памяти могут представлять собой локальное запоминающее устройство, используемое при реальном выполнении программного кода, запоминающее устройство большой емкости и кэш-память, обеспечивающую временное хранение по меньшей мере части программного кода, чтобы уменьшить число раз, когда код необходимо вызывать из запоминающего устройства большой емкости во время выполнения.

Описанная выше логика может быть частью конструкции кристалла интегральной схемы. Эта конструкция кристалла может быть создана на компьютерном языке графического программирования и записана на компьютерном носителе записи (таком как диск, лента, физический накопитель на жестком диске или виртуальный накопитель на жестком диске, такого типа, как сеть с доступом к распределенной памяти). Если проектировщик не изготавливает сам кристаллы интегральных схем или фотошаблоны, используемые для изготовления таких кристаллов, он передает созданную им конструкцию (документацию) или физическими средствами (например, путем создания копии носителя записи, на котором записана эта конструкция), или электронным способом (например, через Интернет) производителям напрямую или через промежуточные инстанции. Записанную конструкцию затем преобразуют в подходящий формат (например, формат GDSII) для изготовления.

Изготовленные кристаллы интегральных схем могут распространяться изготовителем в форме пластин (например, в виде одной пластины, имеющей несколько бескорпусных кристаллов), в виде отдельных бескорпусных кристаллов или в корпусированной форме. В последнем случае такой кристалл монтируют в однокристальном корпусе (например, на пластмассовом носителе с выводами, прикрепляемыми к материнской плате или к другому носителю более высокого уровня) или в многокристальном корпусе (например, на керамическом носителе, имеющем соединения для поверхностного монтажа и/или скрытые соединения)). В любом случае рассматриваемый кристалл затем интегрируют с другими кристаллами, дискретными схемными компонентами и/или другими устройствами обработки сигналов в качестве части либо (а) промежуточной продукции, такой как материнская плата, либо (b) конечной продукции.

Варианты в пределах объема настоящего изобретения могут дополнительно содержать компьютерный носитель записи для транспортировки или хранения записанных на этом носителе исполняемых компьютером команд или структур данных. Такой компьютерный носитель записи может представлять собой любой доступный носитель, к которому может обращаться и получать доступ компьютер общего или специального назначения. Такой компьютерный носитель записи может представлять собой, не ограничиваясь этим, ЗУПВ (RAM), ПЗУ (ROM), ЭСППЗУ (EEPROM), CD-ROM, или другое запоминающее устройство на основе оптического диска, запоминающее устройство на основе магнитного диска или другое магнитное запоминающее устройство, либо носитель какого-либо другого типа, который может быть использован для транспортировки или хранения нужного программного кода в форме выполняемых компьютером команд или структур данных. Когда информацию передают или предоставляют через сеть связи или другие средства связи (будь то проводные, беспроводные или сочетание тех и других средств связи), компьютер должным образом рассматривает такое соединение как компьютерный носитель. Таким образом, любое подобное соединение правильно называть компьютерным носителем. Сочетания перечисленных выше элементов также следует включать в понятие компьютерного носителя.

В понятие выполняемых компьютером команд входят, не ограничиваясь этим, команды и данные, в соответствии с которыми компьютер общего назначения, компьютер специального назначения или процессорное устройство специального назначения осуществляет определенную функцию или группу функций. Совокупность выполняемых компьютером команд содержит также программные модули, выполняемые компьютером автономно или в сетевой среде. В общем случае, такие программные модули содержат подпрограммы, программы, объекты, компоненты, структуры данных и т.п., выполняющие конкретные задачи или реализующие конкретные абстрактные типы данных. Выполняемые компьютером команды, ассоциированные структуры данных и программные модули представляют примеры программного кода для выполнения этапов рассматриваемых здесь способов. Конкретная последовательность таких выполняемых команд или ассоциированных структур данных представляет примеры соответствующих действий для реализации функций, описываемых на таких этапах.

Эти и другие признаки и характеристики, равно как и принципы действия и функции соответствующих элементов структуры и сочетания частей и экономических принципов производства, станут более понятными из последующего описания и прилагаемой Формулы изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, тоже составляющие часть настоящего описания, где подобные цифровые позиционные обозначения указывают соответствующие части на разнообразных чертежах. Также должно быть со всей очевидностью понятно, что эти чертежи служат только для целей иллюстрации и описания и не направлены на ограничение объема Формулы изобретения. В настоящем описании и в Формуле изобретения форма единственного числа "a", "an" и "the" охватывает также множественное число, если только контекст не диктует явным образом иное.

После такого описания базовых принципов специалистам в рассматриваемой области должно быть очевидно, что предшествующее подробное описание предназначено только для представления примеров и не является ограничением. Специалисты в этой области могут найти разнообразные изменения, усовершенствования и модификации, хотя они и не представлены здесь в явном виде. Эти изменения, усовершенствования и модификации считаются предполагаемыми настоящим описанием и находятся в пределах смысла и объема примеров вариантов настоящего изобретения.

Более того, для описания вариантов реализации настоящего изобретения была использована определенная технология. Например, термины «один из вариантов», «какой-либо вариант» и/или «некоторые варианты» означают, что конкретный признак, структура или характеристика, описываемые в соединении с этим вариантом, входят в состав по меньшей мере одного из вариантов настоящего изобретения. Поэтому, подчеркивается и должно быть понятно, что две или более ссылки на «какой-либо вариант», или «один из вариантов» или «альтернативный вариант» в различных местах настоящего описания совсем не обязательно относятся к одному и тому же варианту. Более того, конкретные признаки, структуры или характеристики могут сочетаться подходящим образом в одном или нескольких вариантах настоящего изобретения. Кроме того, термин «логика» обозначает аппаратуру, встроенное программное обеспечение, загружаемое программное обеспечение (или какое-либо сочетание этих компонентов) для осуществления одной или нескольких функций. Например, совокупность возможных примеров «аппаратуры» содержит, но ограничивается этим, интегральную схему, конечный автомат или даже комбинаторное логическое устройство. Интегральная схема может иметь форму процессора, такого как микропроцессор, специализированная интегральная схема, цифровой процессор сигнала, микроконтроллер или другое подобное устройство.

Более того, указанный здесь порядок обработки элементов или последовательности или использование цифровых, буквенных или других обозначений не имеют целью ограничить заявляемые процессы и способы каким-либо порядком за исключением того порядка, какой может быть задан в Формуле изобретения. Хотя в приведенном выше описании обсуждаются различные примеры, которые на текущий момент считаются разнообразными реализуемыми вариантами настоящего изобретения, должно быть понятно, что такие подробности предназначены исключительно для иллюстрации, и что прилагаемая Формула изобретения не ограничивается описанными здесь вариантами, а напротив, предназначена для охвата модификаций и эквивалентных конфигураций, которые находятся в пределах духа и объема рассмотренных вариантов.

Аналогично должно быть понятно, что в приведенном выше описании вариантов настоящего изобретения разнообразные признаки иногда сгруппированы вместе в одном варианте, на чертеже или его описании с целью упрощения описания, чтобы способствовать пониманию одного или нескольких вариантов изобретения. Такой способ описания, однако, не следует интерпретировать как отражение намерения представить дело так, что заявляемый предмет изобретения требует для описания больше признаков, чем явным образом указано в каждом пункте Формулы. Наоборот, как отражает приведенная далее Формула изобретения, варианты изобретения содержат не все признаки одного из описанных выше вариантов. Таким образом, Формула, следующая за подробным описанием, настоящим явным образом включена в это подробное описание.

Примеры

Последующие примеры подчеркивают неограничивающие характеристики и атрибуты различных аспектов и принципов настоящего изобретения.

Пример 1 представляет систему связи, содержащую передающее устройство, имеющее по меньшей мере две передающие антенны, так что каждая из этих по меньшей мере двух передающих антенн конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления этим лучом, и приемное устройство, имеющее по меньшей мере две приемные антенны. Эти передающее устройство и приемное устройство конфигурированы и расположены таким образом, что размер облучаемых пятен на приемном устройстве, создаваемых радиолучами передающих антенн, меньше величины пространственного промежутка между соседствующими приемными антеннами и/или размер разрешаемых пятен, создаваемых приемными антеннами, меньше величины пространственного промежутка между передающими антеннами.

Пример 2 представляет систему связи согласно примеру 1, отличающуюся тем, что передающие антенны и приемные антенны дополнительно конфигурированы для передачи и/или приема сигналов миллиметровых волн.

Пример 3 представляет систему связи согласно какому-либо из примеров 1-2, отличающуюся тем, что соседствующие антенны имеют ортогональные поляризации.

Пример 4 представляет систему связи согласно какому-либо из примеров 1-3, отличающуюся тем, что передающее устройство и/или приемное устройство могут применять обработку в видеодиапазоне для системы с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) к передаваемому и/или принимаемому сигналу.

Пример 5 представляет систему связи согласно какому-либо из примеров 1-4, дополнительно содержащую несколько передающих устройств, имеющих по меньшей мере по две передающие антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления таким радиолучом.

Пример 6 представляет систему связи согласно какому-либо из примеров 1-5, дополнительно содержащую несколько приемных устройств, каждое из которых имеет по меньшей мере две приемные антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для приема направленного радиолуча.

Пример 7 представляет устройство, содержащее по меньшей мере две передающие антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления таким радиолучом. Это устройство конфигурировано для связи с приемным устройством, имеющим такое же число приемных антенн, как число передающих антенн в рассматриваемом устройстве, и расположенным таким образом, что размер разрешаемых пятен, создаваемых приемными антеннами, меньше величины пространственного промежутка между соседствующими передающими антеннами.

Пример 8 представляет устройство согласно примеру 7, отличающееся тем, что передающие антенны конфигурированы для передачи сигналов миллиметровых волн.

Пример 9 представляет устройство согласно одному из примеров 7-8, отличающееся тем, что это устройство способно применять обработку в видеодиапазоне для системы MIMO к передаваемому сигналу.

Пример 10 представляет устройство согласно одному из примеров 7-9, отличающееся тем, что соседствующие передающие антенны имеют ортогональные поляризации.

Пример 11 представляет устройство согласно одному из примеров 7-10, отличающееся тем, что это устройство дополнительно конфигурировано для связи с несколькими приемными устройствами.

Пример 12 представляет устройство, содержащее по меньшей мере две приемные антенны, так что каждая из этих приемных антенн конфигурирована для приема направленных радиолучей. Устройство конфигурировано для связи с передающим устройством, имеющим такое же число передающих антенн, как число приемных антенн в рассматриваемом устройстве, и расположенным таким образом, что размер облучаемых пятен на приемном устройстве, создаваемых радиолучами передающих антенн, меньше величины пространственного промежутка между соседствующими приемными антеннами.

Пример 13 представляет устройство согласно примеру 12, отличающееся тем, что приемные антенны конфигурированы для приема сигналов миллиметровых волн.

Пример 14 представляет устройство согласно одному из примеров 12-13, отличающееся тем, что это устройство способно применять постобработку в видеодиапазоне для системы MIMO к принимаемому сигналу.

Пример 15 представляет устройство согласно одному из примеров 12-14, отличающееся тем, что соседствующие приемные антенны дополнительно конфигурированы для приема ортогонально поляризованных сигналов.

Пример 16 представляет устройство согласно одному из примеров 12-15, отличающееся тем, что это устройство дополнительно конфигурировано для связи с несколькими передающими устройствами.

Пример 17 представляет способ связи, содержащий (i) создание передающего устройства, имеющего по меньшей мере две передающие антенны, конфигурированные для формирования направленного радиолуча и/или управления таким радиолучом, (ii) создание приемного устройства, имеющего по меньшей мере две приемные антенны, и (iii) передачу сигналов в направленных радиолучах по меньшей мере от двух передающих антенн передающего устройства. Указанные по меньшей мере две передающие антенны расположены таким образом, что размер облучаемых пятен на приемном устройстве, создаваемых радиолучами передающих антенн, меньше величины пространственного промежутка между соседствующими приемными антеннами, и/или размер разрешаемых пятен, создаваемых приемными антеннами, меньше величины пространственного промежутка между передающими антеннами.

Пример 18 представляет способ согласно примеру 17, отличающийся тем, что передающие антенны и приемные антенны дополнительно конфигурированы для передачи и/или приема сигналов миллиметровых волн.

Пример 19 представляет способ согласно одному из примеров 17-18, отличающийся тем, что соседствующие антенны имеют ортогональные поляризации.

Пример 20 представляет способ согласно одному из примеров 17-19, отличающийся тем, что передающее устройство и/или приемное устройство способны применять обработку в видеодиапазоне для системы с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) к передаваемому и/или принимаемому сигналу.

Пример 21 представляет компьютерный носитель записи, имеющий физически записанный на нем компьютерный код, при выполнении которого процессором этот процессор осуществляет способ согласно одному из примеров 17-20.

Пример 22 представляет компьютерный носитель записи, содержащий читаемые компьютером команды, при выполнении которых происходит осуществление способа согласно одному из примеров 17-20.

Пример 23 представляет электронное устройство, содержащее средства для осуществления способа согласно одному из примеров 17-20.

Пример 24 представляет систему связи согласно примеру 1, отличающуюся тем, что соседствующие антенны имеют ортогональные поляризации.

Пример 25 представляет систему связи согласно примеру 1, отличающуюся тем, что передающее устройство и/или приемное устройство способны применять обработку в видеодиапазоне для системы с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) к передаваемому и/или принимаемому сигналу.

Пример 26 представляет систему согласно примеру 1, дополнительно содержащую несколько передающих устройств, имеющих по меньшей мере по две передающие антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления таким лучом.

Пример 27 представляет систему согласно примеру 1, дополнительно содержащую несколько приемных устройств, каждое из которых имеет по меньшей мере две приемные антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для приема направленного радиолуча.

Пример 28 представляет устройство согласно примеру 7, отличающееся тем, что это устройство способно применять обработку в видеодиапазоне для системы MIMO к передаваемому сигналу.

Пример 29 представляет устройство согласно примеру 7, отличающееся тем, что соседствующие передающие антенны имеют ортогональную поляризацию.

Пример 30 представляет устройство согласно примеру 7, отличающееся тем, что это устройство дополнительно конфигурировано для связи с несколькими приемными устройствами.

Пример 31 представляет устройство согласно примеру 12, отличающееся тем, что это устройство способно применять постобработку в видеодиапазоне для системы MIMO к принимаемому сигналу.

Пример 32 представляет устройство согласно примеру 12, отличающееся тем, что соседствующие приемные антенны дополнительно конфигурированы для приема ортогонально поляризованных сигналов.

Пример 33 представляет устройство согласно примеру 12, отличающееся тем, что это устройство дополнительно конфигурировано для связи с несколькими передающими устройствами.

Пример 34 представляет способ согласно примеру 17, отличающийся тем, что соседствующие антенны имеют ортогональные поляризации.

Пример 35 представляет способ согласно примеру 17, отличающийся тем, что передающее устройство и/или приемное устройство способны применять обработку в видеодиапазоне для системы с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) к передаваемому и/или принимаемому сигналу.

Пример 36 представляет систему, содержащую по меньшей мере одно электронное устройство, имеющее процессор, поддерживающий связь с запоминающим устройством, для выполнения команд с целью осуществления способа согласно одному из примеров 17-20.

Пример 37 представляет компьютерный программный продукт, содержащий компьютерный носитель записи с записанной на нем компьютерной логической программой, предназначенной для осуществления способа согласно одному из примеров 17-20.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи (MIMO). Технический результат состоит в повышении надежности связи. Для этого система может содержать передающее устройство, имеющее по меньшей мере две передающие антенны, так что каждая из этих по меньшей мере двух передающих антенн конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления таким радиолучом, и приемное устройство, имеющее по меньшей мере две приемные антенны. Эти передающее устройство и приемное устройство конфигурированы и расположены таким образом, что размер облучаемых пятен на приемном устройстве, создаваемых радиолучами передающих антенн, меньше величины пространственного промежутка между соседствующими приемными антеннами и/или размер разрешаемых пятен, создаваемых приемными антеннами, меньше величины пространственного промежутка между передающими антеннами. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система связи, содержащая:

передающее устройство, имеющее по меньшей мере две передающие антенны, так что каждая из этих по меньшей мере двух передающих антенн конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления этим лучом; и

приемное устройство, имеющее по меньшей мере две приемные антенны,

отличающаяся тем, что эти передающее устройство и приемное устройство конфигурированы и расположены таким образом, что размер облучаемых пятен на приемном устройстве, создаваемых радиолучами передающих антенн, меньше величины пространственного промежутка между соседствующими приемными антеннами, при этом каждое из облучаемых пятен ассоциировано с конкретной шириной диаграммы направленности радиолучей, и/или размер разрешаемых пятен, создаваемых приемными антеннами, меньше величины пространственного промежутка между передающими антеннами.

2. Система связи по п. 1, отличающаяся тем, что передающие антенны и приемные антенны дополнительно конфигурированы для передачи и/или приема сигналов миллиметровых волн.

3. Система связи по п. 1, отличающаяся тем, что соседствующие антенны имеют ортогональные поляризации.

4. Система связи по п. 1, отличающаяся тем, что передающее устройство и/или приемное устройство могут применять обработку в видеодиапазоне для системы с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) к передаваемому и/или принимаемому сигналу.

5. Система связи по п. 1, дополнительно содержащая несколько передающих устройств, имеющих по меньшей мере по две передающие антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления таким лучом.

6. Система связи по п. 1, дополнительно содержащая несколько приемных устройств, каждое из которых имеет по меньшей мере по две приемные антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для приема направленного радиолуча.

7. Устройство, содержащее:

по меньшей мере две передающие антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для формирования направленного радиолуча и/или управления таким радиолучом,

отличающееся тем, что это устройство конфигурировано для связи с приемным устройством, имеющим такое же число приемных антенн, как число передающих антенн в рассматриваемом устройстве, и расположенным таким образом, что размер разрешаемых пятен, создаваемых приемными антеннами, меньше величины пространственного промежутка между соседствующими передающими антеннами, при этом каждое из разрешаемых пятен ассоциировано с областью, охватываемой на конкретном расстоянии лепестком диаграммы направленности приемной антенны.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что передающие антенны конфигурированы для передачи сигналов миллиметровых волн.

9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что это устройство способно применять обработку в видеодиапазоне для системы MIMO к передаваемому сигналу.

10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что соседствующие передающие антенны имеют ортогональные поляризации.

11. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что это устройство дополнительно конфигурировано для связи с несколькими приемными устройствами.

12. Устройство, содержащее:

по меньшей мере две приемные антенны, так что каждая из этих антенн конфигурирована для приема направленных радиолучей,

отличающееся тем, что это устройство конфигурировано для связи с передающим устройством, имеющим такое же число передающих антенн, как число приемных антенн в рассматриваемом устройстве, и расположенным таким образом, что размер облучаемых пятен на приемном устройстве, создаваемых радиолучами передающих антенн, меньше величины пространственного промежутка между соседствующими приемными антеннами, при этом каждое из облучаемых пятен ассоциировано с конкретной шириной диаграммы направленности радиолучей.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что приемные антенны конфигурированы для приема сигналов миллиметровых волн.

14. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что это устройство способно применять постобработку в видеодиапазоне для системы MIMO к принимаемому сигналу.

15. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что соседствующие приемные антенны дополнительно конфигурированы для приема ортогонально поляризованных сигналов.

16. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что это устройство дополнительно конфигурировано для связи с несколькими передающими устройствами.

17. Способ связи, содержащий:

создание передающего устройства, имеющего по меньшей мере две передающие антенны, конфигурированные для формирования направленного радиолуча и/или управления таким радиолучом;

создание приемного устройства, имеющего по меньшей мере две приемные антенны; и

передачу сигналов в направленных радиолучах по меньшей мере от двух передающих антенн передающего устройства,

отличающийся тем, что указанные по меньшей мере две передающие антенны расположены таким образом, что размер облучаемых пятен на приемном устройстве, создаваемых радиолучами передающих антенн, меньше величины пространственного промежутка между соседствующими приемными антеннами, при этом каждое из облучаемых пятен ассоциировано с конкретной шириной диаграммы направленности радиолучей, и/или размер разрешаемых пятен, создаваемых приемными антеннами, меньше величины пространственного промежутка между передающими антеннами.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что передающие антенны и приемные антенны дополнительно конфигурированы для передачи и/или приема сигналов миллиметровых волн.

19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что соседствующие антенны имеют ортогональные поляризации.

20. Способ по п. 17, отличающийся тем, что передающее устройство и/или приемное устройство способно применять обработку в видеодиапазоне для системы с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) к передаваемому и/или принимаемому сигналу.

21. Компьютерный носитель записи, имеющий физически записанный на нем компьютерный код, при выполнении которого процессором этот процессор осуществляет способ по п. 17.