Устройство и способ для дуплекса с пространственным разделением (sdd) для системы связи миллиметрового диапазона

Устройство и способ для дуплекса с пространственным разделением (sdd) для системы связи миллиметрового диапазона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для дуплекса с пространственным разделением (SDD) для системы связи миллиметрового диапазона. В частности, настоящее изобретение относится к устройству и способу для системы связи на основе SDD, использующей миллиметровые электромагнитные волны для беспроводной связи между равноправными узлами (Р2Р).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последние годы мобильная связь продолжала свое развитие, причем количество абонентов услуг мобильной связи в настоящее время превышает 4,5 миллиарда и продолжает расти. В то же время, новые технологии и системы мобильной связи разработаны для удовлетворения возрастающих потребностей и предоставления пользователям мобильной связи большего числа приложений и услуг мобильной связи при их более высоком качестве. К примерам таких систем относятся системы Эволюционировавшей оптимизированной передачи данных (EvDO) Множественного доступа с кодовым разделением 2000 (CDMA2000), разработанные Проектом партнерства третьего поколения 2 (3GPP2), а также системы Широкополосного CDMA (WCDMA), Высокоскоростной пакетной передачи данных (HSPA) и Долгосрочного развития (LTE), разработанные Проектом партнерства третьего поколения (3GPP), и мобильные системы Глобального взаимодействия для доступа к микроволновым сетям (WiMAX), разработанные Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). По мере того, как все больше людей становятся пользователями систем мобильной связи и с помощью этих систем предоставляется больше услуг обогащенных данных, существует возрастающая потребность в системе мобильной связи с более высокой емкостью, большей пропускной способностью, меньшим запаздыванием и более высокой надежностью.

Миллиметровые волны представляют собой радиоволны с диапазоном радиочастот 30 ГГц-300 ГГц, которые обладают уникальными характеристиками распространения ввиду их меньших длин волн. Например, на небольшой площади может быть размещено большее число антенн, что обеспечивает антенну с высоким коэффициентом усиления при небольшом форм-факторе. Системы беспроводной связи миллиметрового диапазона достигли скоростей передачи данных 10 Гб/с на расстояниях в несколько километров. Однако современные технологии не вполне пригодны для коммерческой мобильной связи ввиду таких проблем, как стоимость, сложность, энергопотребление и форм-фактор. В последнее время проводились научно-исследовательские работы по использованию систем беспроводной связи миллиметрового диапазона для беспроводной связи ближнего действия. Например, был достигнут прогресс в разработке 60-гигагерцовых радиочастотных интегральных схем (RFIC) и вариантов построения антенн, однако 60-гигагерцовым RFIC в настоящее время по-прежнему присуща низкая эффективность и высокая стоимость, а миллиметровым волнам - потери при распространении.

С целью решения проблемы потерь при распространении миллиметровых волн может использоваться формирование диаграммы направленности. Формирование диаграммы направленности представляет собой метод обработки сигналов, используемый для направленной передачи или приема сигналов с помощью специальной избирательности благодаря использованию адаптивных диаграмм направленности приема/передачи для получения усиления сигнала. При передаче формирователь диаграммы направленности регулирует фазу и относительную амплитуду сигнала в каждой передающей антенне для формирования картины конструктивной и деструктивной интерференции в волновом фронте. При приеме информация от различных антенн объединяется, так что предпочтительно наблюдается ожидаемая диаграмма излучения.

Фиг. 1 иллюстрирует формирование диаграммы направленности передачи в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг. 1 изображен передатчик 100, имеющий множество передающих антенн 102 в передающей антенной решетке 101.

Весовой коэффициент формирования диаграммы направленности передачи gti, который показан на фиг. 1 как коэффициент усиления gt1-gtN, применяется к сигналу, передаваемому от отдельной i-й из передающих антенн 102 антенной решетки 101. Коэффициент усиления используется для коррекции фазы и относительной амплитуды сигнала, передаваемого от каждой из передающих антенн 102. Сигнал для передачи от каждой из передающих антенн 102 может быть усилен отдельно. В качестве альтернативы может использоваться один усилитель либо усилители, число которых меньше числа передающих антенн. Кроме того, весовые коэффициенты формирования диаграммы направленности или коэффициенты усиления могут применяться до усиления сигнала или после усиления сигнала.

Фиг. 2 иллюстрирует формирование диаграммы направленности приема в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг. 2 изображен приемник 200, имеющий множество приемных антенн 202 в приемной антенной решетке 201.

Сигнал, принимаемый каждой из приемных антенн 202, усиливается малошумящим усилителем (LNA). Весовой коэффициент формирования диаграммы направленности приема gri, который показан на фиг. 2 как gr1-grN, применяется к сигналу, принимаемому и усиливаемому от отдельной i-й из приемных антенн 202. Коэффициент усиления используется для коррекции фазы и относительной амплитуды сигнала, принимаемого от каждой из приемных антенн 202. Весовым коэффициентом формирования диаграммы направленности приема может быть коррекция коэффициента усиления. Сигналы со скорректированной фазой и амплитудой объединяются для формирования принимаемого сигнала. Усиление приемной антенны обеспечивается за счет когерентного или конструктивного сложения сигналов от каждой из приемных антенн 202.

Фиг. 3 иллюстрирует динамическое формирование диаграммы направленности в соответствии с предшествующим уровнем техники.

В соответствии с фиг. 3 множество весовых коэффициентов gt1-gt5 применяется к исходящему сигналу s(t) для формирования эквифазного волнового фронта диаграммы направленности передачи ТхВ.

Весовые коэффициенты gt1-gt5 используются лишь для регулирования и/или коррекции фазы сигнала s(t). Сигнал s(t) подается на множество антенн А1-А5, при этом каждая антенна имеет соответствующий один из весовых коэффициентов gt1-gt5, и каждая из антенн А1-А5 располагается на определенном расстоянии d от каждой из соседних антенн А1-А5. Например, как показано на фиг. 3, сигнал s(t) подается на антенну А1, имеющую весовой коэффициент gt1, равный e^{+j(2π/λ)2dcosθ}, который применяется к сигналам, передаваемым через антенну А1, для управления сигналом s(t) по отношению к его фазе. Весовые коэффициенты gt2-gt5, соответственно, применяются к сигналу s(t) на антеннах А2-А5. Таким образом, каждая из антенн А1-А5 формирует сигнал фазовой коррекции s(t), который может управляться в определенном направлении, имеющем эквифазный волновой фронт, изображенный на фиг. 3. Фазовая коррекция, применяемая к антеннами А1-А5, использующим весовые коэффициенты gt2-gt5, может применяться как к передаче, так и к приему сигнала s(t), чтобы управление диаграммой направленности передачи и диаграммой направленности приема могло осуществляться в заданном направлении.

Фиг. 4 иллюстрирует пример цифрового формирования диаграммы направленности в соответствии с предшествующим уровнем техники.

В соответствии с фиг. 4 цифровое формирование диаграммы направленности может использоваться для достижения различных преимуществ, таких как производительность и гибкость, реализуемых приемопередатчиком 400. Как показано на фиг. 4, M сигналов, включающих в себя сигналы s₀(t)-s_(M-1)t, передается по соответствующим трактам передачи для передачи соответствующими антеннами приемопередатчика 400. Весовые коэффициенты передачи wt₀-wt_(M-1), соответственно, применяются к сигналам s₀(t)-s_(M-1)t по соответствующим трактам передачи, каждый из которых содержит соответствующий цифроаналоговый преобразователь (DAC) DAC1-DACM. Передаваемые сигналы s₀(t)-s_(M-1)t принимаются соответствующими антеннами приемника 200. Принимаемые сигналы r₀(t)-r_(N-1)t принимаются по соответствующим трактам приема, каждый из которых содержит малошумящий усилитель (LNA) и аналого-цифровой преобразователь (ADC) ADC1-ADCN. Весовые коэффициенты приема wr₀-wr_(N-1), соответственно, применяются к принимаемым сигналам r₀(t)-r_(N-1)t. Следовательно, за счет применения к цифровым сигналам цифрового формирования диаграммы направленности может быть достигнута оптимальная емкость канала даже при изменяющемся состоянии канала. Однако из-за наличия M или N полных приемопередатчиков при цифровом формировании диаграммы направленности используется большой объем оборудования. Таким образом, цифровое формирование диаграммы направленности увеличивает емкость канала при увеличении как сложности оборудования, так и энергопотребления.

Фиг. 5 иллюстрирует пример аналогового формирования диаграммы направленности в соответствии с предшествующим уровнем техники.

В соответствии с фиг. 5 аналоговое формирование диаграммы направленности осуществляется приемопередатчиком 500. В соответствии с приведенным на фиг. 5 аналоговым формированием диаграммы направленности, число преобразователей данных, таких как DAC и ADC, показанных на фиг. 4, может быть сокращено. Как показано на фиг. 5, в приемопередатчике 500 передаваемый сигнал s(t) проходит через DAC 501 для преобразования цифровой формы передаваемого сигнала s(t) в аналоговую форму передаваемого сигнала s(t), который затем подается на множество передающих антенн 503 по соответствующим сигнальным трактам. Соответствующие весовые коэффициенты передачи wt₀-wt_(M-1) применяются к соответствующим аналоговым сигналам s(t), проходящим по соответствующим сигнальным трактам, в каждом из которых имеется смеситель, на передающие антенны. Приемопередатчик 500 принимает соответствующие аналоговые сигналы s(t), имеющие соответствующие весовые коэффициенты передачи wt₀-wt_(M-1), с помощью множества приемных антенн 504. Множество принимаемых сигналов проходит по соответствующим сигнальным трактам, в каждом из которых имеются LNA и смеситель, при этом к множеству принимаемых сигналов применяются соответствующие весовые коэффициенты wr₀-wr_(N-1). Затем взвешенные сигналы преобразуются в цифровой сигнал с помощью ADC 502 для формирования принимаемого сигнала r(t). В связи с этим, при приведенном на фиг. 5 аналоговом формировании диаграммы направленности в приемопередатчике 500 используются лишь один DAC 501 и один ADC 502, тем самым сокращая число преобразователей данных.

Фиг. 6 иллюстрирует пример радиочастотного (РЧ) формирования диаграммы направленности в соответствии с предшествующим уровнем техники.

В соответствии с фиг. 6 РЧ формирование диаграммы направленности осуществляется приемопередатчиком 600. Как показано на фиг. 6, РЧ формирование диаграммы направленности может сократить число смесителей, используемых для выполнения операций формирования диаграммы направленности. В приемопередатчике 600 передаваемый сигнал s(t) преобразуется из цифровой формы в аналоговую форму с помощью DAC 601. Затем аналоговый передаваемый сигнал s(t) проходит через смеситель 602 с целью подачи на множество передающих антенн 603 по соответствующим сигнальным трактам для передачи. Передатчик 600 принимает передаваемые сигналы с помощью множества приемных антенн 604, каждая из которых имеет соответствующий сигнальный тракт, содержащий LNA и соответствующие весовые коэффициенты приема wr₀-wr_(N-1), применяемые к множеству принимаемых сигналов. Взвешенные принимаемые сигналы суммируются сумматором 605, а затем смешиваются смесителем 606 и проходят через ADC 607 для формирования принимаемого сигнала r(t). Таким образом, смеситель не размещается в каждом из сигнальных трактов приемных антенн 604, при этом меньшее число смесителей приводит к снижению сложности оборудования и энергопотребления. Однако снижение гибкости управления формированием диаграммы направленности, уменьшение функциональной возможности множественного доступа и снижение числа пользователей множественного доступа приводит к ограниченным функциональным возможностям формирования диаграммы направленности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

Существующие стандарты беспроводной связи между равноправными узлами (Р2Р) в миллиметровом диапазоне, такие как технология WirelessHD, ЕСМА-387 И IEEE 802.15.3c, используют дуплекс с временным разделением (TDD), в котором в определенный момент времени только одно из двух осуществляющих связь устройств выполняет передачу или прием. TDD или дуплекс с частотным разделением (FDD) часто используются для разделения передаваемых сигналов и принимаемых сигналов базовых станций в традиционных сотовых или мобильных широкополосных системах. В традиционных системах с TDD базовые станции осуществляют передачу во временных интервалах нисходящей линии, а мобильные станции осуществляют передачу во временных интервалах восходящей линии. Следовательно, существующие стандарты для миллиметрового диапазона обеспечивают лишь полудуплексную связь. Иными словами, в существующих стандартах Р2Р в миллиметровом диапазоне для беспроводной связи одновременные операции передачи и приема невозможны.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

В вариантах настоящего изобретения рассматриваются, по меньшей мере, вышеупомянутые проблемы и/или недостатки и обеспечиваются преимущества, описываемые ниже. В связи с этим, в одном варианте настоящего изобретения предлагаются устройство и способ для дуплекса с пространственным разделением (SDD) для системы связи миллиметрового диапазона.

В соответствии с одним вариантом настоящего изобретения предлагается беспроводной терминал для дуплексной системы связи миллиметрового диапазона. Устройство содержит передающую антенную решетку, имеющую множество передающих антенн для формирования передающего луча с пространственно-формируемой диаграммой направленности, и приемную антенную решетку, имеющую множество приемных антенн для формирования приемного луча с пространственно-формируемой диаграммой направленности, при этом множество передающих антенн и множество приемных антенн используют одну и ту же частоту в одно и то же время для сигнала связи соответствующих передающего и приемного лучей, и при этом передающий луч с пространственно-формируемой диаграммой направленности и приемный луч с пространственно-формируемой диаграммой направленности пространственно не перекрываются.

В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения предлагается система мобильной связи на основе дуплекса с пространственным разделением (SDD) с использованием миллиметровых волн. Устройство содержит первый беспроводной терминал, содержащий первую передающую антенную решетку, имеющую множество первых передающих антенн для передачи первого передающего луча с пространственно-формируемой диаграммой направленности, и первую приемную антенную решетку, имеющую множество первых приемных антенн для формирования первого приемного луча с пространственно-формируемой диаграммой направленности, и второй беспроводной терминал, содержащий вторую передающую антенную решетку, имеющую множество вторых передающих антенн для передачи второго передающего луча с пространственно-формируемой диаграммой направленности, и вторую приемную антенную решетку, имеющую множество вторых приемных антенн для формирования второго приемного луча с пространственно-формируемой диаграммой направленности, направленного на передающий луч первого беспроводного терминала.

В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, предлагается способ обеспечения мобильной связи на основе дуплекса с пространственным разделением (SDD) с использованием миллиметровых волн. Данный способ включает в себя формирование первого передающего луча с помощью выбранных из множества передающих антенн передающей антенной решетки, передачу первого сигнала на первый беспроводной терминал посредством первого передающего луча в соответствии с заданной частотой в заданный момент времени, формирование первого приемного луча с помощью выбранных из множества приемных антенн приемной антенной решетки и прием второго сигнала от второго беспроводного терминала посредством первого приемного луча в соответствии с заданной частотой в заданный момент времени, при этом каждый из первого передающего луча и первого приемного луча имеет пространственно-формируемую диаграмму направленности, и при этом передающий луч с пространственно-формируемой диаграммой направленности и приемный луч с пространственно-формируемой диаграммой направленности пространственно не перекрываются.

Другие варианты, преимущества и отличительные признаки изобретения станут понятны специалистам из нижеследующего подробного описания, которое в совокупности с прилагаемыми чертежами раскрывает примеры осуществления изобретения.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как описано выше, в существующих стандартах Р2Р для миллиметрового диапазона для беспроводной связи возможны одновременные операции передачи и приема, при этом соседние базовые станции могут использовать одни и те же частотные и временные интервалы для соответствующей связи с двумя различными мобильными станциями.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеописанные и иные варианты, признаки и преимущества некоторых примеров осуществления настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего описания во взаимосвязи с прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг. 1 иллюстрирует формирование диаграммы направленности передачи в соответствии с предшествующим уровнем техники;

фиг. 2 иллюстрирует формирование диаграммы направленности приема в соответствии с предшествующим уровнем техники;

фиг. 3 иллюстрирует динамическое формирование диаграммы направленности в соответствии с предшествующим уровнем техники;

фиг. 4 иллюстрирует пример цифрового формирования диаграммы направленности в соответствии с предшествующим уровнем техники;

фиг. 5 иллюстрирует пример аналогового формирования диаграммы направленности в соответствии с предшествующим уровнем техники;

фиг. 6 иллюстрирует пример радиочастотного (РЧ) формирования диаграммы направленности в соответствии с предшествующим уровнем техники;

фиг. 7 иллюстрирует дуплексную систему связи между равноправными узлами (Р2Р) миллиметрового диапазона в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 8 иллюстрирует дуплексную систему беспроводной связи миллиметрового диапазона в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 9 иллюстрирует систему мобильной связи на основе SDD миллиметрового диапазона в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10 иллюстрирует разделение передаваемых сигналов и принимаемых сигналов с помощью динамического формирования диаграммы направленности в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 11 представляет собой структурную схему, иллюстрирующую коррекцию весовых коэффициентов формирования диаграммы направленности передачи и приема в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 12 иллюстрирует систему на основе SDD в соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 13 иллюстрирует систему на основе SDD в соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 14 иллюстрирует систему на основе SDD в соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 15 иллюстрирует систему на основе SDD в соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 16 иллюстрирует размещение антенных элементов в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 17 иллюстрирует размещение антенных элементов в соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 18 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую базовую станцию в системе беспроводной связи в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 19 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую мобильную станцию в системе беспроводной связи в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения.

На всех чертежах одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одних и тех же или подобных элементов, признаков и структур.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеследующее описание со ссылкой на прилагаемые чертежи представлено, чтобы способствовать пониманию примеров осуществления изобретения, определенных формулой изобретения и ее эквивалентами. Оно включает в себя различные конкретные детали, чтобы помочь в этом понимании, но их следует рассматривать лишь в качестве примеров. В связи с этим, специалистам должно быть понятно, что возможны различные изменения описанных здесь вариантов осуществления в пределах объема и сущности изобретения. Кроме того, для ясности и краткости, описания общеизвестных функций и конструкций опускаются.

Термины и слова, используемые в нижеследующем описании и формуле изобретения, не ограничиваются библиографическими значениями, а лишь используются авторами изобретения для обеспечения ясного и непротиворечивого понимания изобретения. В связи с этим, специалистам должно быть ясно, что нижеследующее описание примеров осуществления настоящего изобретения представлено только для наглядности, а не с целью ограничения изобретения, определенного формулой изобретения и ее эквивалентами.

Следует понимать, что формы единственного числа включают в себя ссылки на множественное число, если контекст однозначно не требует иного толкования. Так, например, ссылка на «поверхность компонента» включает в себя ссылку на одну или более таких поверхностей.

Под термином «по существу» подразумевается, что упоминаемая характеристика, параметр или величина не обязательно должна быть достигнута в точности, но что отклонения и изменения, включая, например, допуски, ошибки измерений, ограничения точности измерений и прочие факторы, известные специалистам, могут возникать в количествах, не устраняющих эффект, который характеристика должна была оказывать.

Примеры осуществления настоящего изобретения могут описываться применительно к «мобильной станции». Однако следует понимать, что это всего лишь обобщенный термин и что изобретение в равной степени применимо к любому из мобильного телефона, портативного персонального компьютера (ПК), персонального цифрового помощника (PDA), карманного персонального компьютера (КПК), смартфона, терминала Международных мобильных телекоммуникаций 2000 (IMT-2000), терминала беспроводной локальной вычислительной сети (ЛВС), ретранслятора, приемопередатчика и любому иному подходящему устройству беспроводной связи, которое передает и/или принимает беспроводные или радиочастотные сигналы для связи. Кроме того, примеры осуществления настоящего изобретения могут описываться применительно к «базовой станции». Однако следует понимать, что это всего лишь обобщенный термин и что изобретение в равной степени применимо к любому из базовой станции, развитого узла В (eNB), ретранслятора, элемента беспроводной сети, приемопередатчика, точки доступа и любого иного подходящего устройства беспроводной связи, которое передает и/или принимает беспроводные сигналы или радиочастотные сигналы для связи. В связи с этим, термины «мобильная станция» и «базовая станция» не должны использоваться для ограничения применения настоящих идей изобретения любым определенным типов устройства или приспособления. Термин «беспроводной терминал» является обобщенным термином, который относится к любому из базовой станции и мобильной станция. Термины «беспроводной терминал» и «терминал» могут использоваться здесь на равных основаниях.

К примерам осуществления настоящего изобретения относятся устройство и способ для системы связи на основе дуплекса с пространственным разделением (SDD), которая использует миллиметровые электромагнитные волны для беспроводной связи.

Системы и способы связи на основе SDD различных описываемых здесь вариантов осуществления представлены применительно к беспроводной связи с использованием миллиметровых волн. Однако настоящее изобретение этим не ограничивается, и системы и способы связи на основе SDD применимы к другим подходящим средам передачи данных, таким как радиоволны с частотами 10 ГГц-30 ГГц, иным подобным средам передачи данных, обладающим свойствами, аналогичными миллиметровым волнам, либо к электромагнитным волнам с терагерцовыми частотами, инфракрасному, видимому излучению и иным оптическим средам. В настоящих примерах осуществления термин «диапазон сотовой связи» относится к частотам приблизительно от нескольких сотен мегагерц до нескольких гигагерц, а «диапазон миллиметровых волн» относится к частотам приблизительно от нескольких десятков гигагерц до нескольких сотен гигагерц.

Миллиметровые волны претерпевают более высокие потери при распространении, чем радиоволны, имеющие более низкие частоты. Более высокие потери при распространении могут стать более выраженными при использовании миллиметровых волн для связи в локальной зоне, например, в диапазоне от 10 м до 100 м, либо для связи в зоне широкого охвата в диапазоне свыше 100 м. С целью уменьшения указанных более высоких потерь при распространении при связи на миллиметровых волнах используются антенны, имеющие высокие коэффициенты усиления. Ввиду малой длины волны миллиметровых волн (например, λ=5 мм для несущей частоты 60 ГГц) в антенной решетке, имеющей множество антенн, размер антенн и разнос между антеннами могут быть малыми, например, размер антенн и разнос между антеннами могут составлять λ/2 для цели формирования диаграммы направленности. Малый размер антенн и разнос между антеннами миллиметровых волн обеспечивают большое число антенн на малой площади. Большое число малых антенн на малой площади обеспечивает высокий коэффициент усиления лучей антенн на относительно малой площади. Большое число антенн и высокий коэффициент усиления лучей антенн обеспечивают узкие антенные лучи. Эти характеристики антенн миллиметровых волн позволяют реализовать такие технологии, как Множественный доступ с пространственным разделением (SDMA) и пространственное повторное использование.

Фиг. 7 иллюстрирует дуплексную систему связи между равноправными узлами (Р2Р) миллиметрового диапазона в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с фиг. 7 дуплексная система связи между равноправными узлами (Р2Р) миллиметрового диапазона 700 содержит терминалы 705 и 706, каждый из которых имеет передающую антенную решетку 701, содержащую множество передающих антенн 702, и приемную антенную решетку 703, содержащую множество приемных антенн 704. Терминал 705 осуществляет двустороннюю связь с терминалом 706. Иными словами, как терминал 705, так и терминал 706 передает и принимает данные одновременно на одной и той же частоте в один и тот же момент времени. Однако настоящее изобретение этим не ограничивается, и терминал 705 и терминал 706 могут передавать и принимать данные на различных частотах в различные моменты времени либо связываться с помощью иных подходящих способов.

Терминалы 705 и 706 используют пространственное формирование диаграммы направленности при передаче и приеме данных с целью разделения сигналов передачи и приема. Каждая из соответствующих передающих антенн 702 и соответствующих приемных антенн 704 терминала 705 и терминала 706 имеет L антенн, упорядоченных в первом направлении, и имеет N антенн, упорядоченных во втором направлении, перпендикулярном первому направлению, для формирования матрицы из L на N антенн. Кроме того, соответствующие передающие антенны 702 и соответствующие приемные антенны 704 терминала 705 и терминала 706 отделены друг от друга для передачи и приема раздельных сигналов передачи и приема. Терминал 705 передает данные на терминал 706 с помощью передающего луча ТхВ1, который формируется по направлению к приемным антеннам 704 терминала 705. Терминал 706 принимает данные посредством активирования приемного луча RxB2, который формируется по направлению к передающим антеннам 702 терминала 705 для приема сигнала передающего луча ТхВ1.

Терминалы 705 и 706 могут представлять собой, по меньшей мере, одно из беспроводной базовой станции, либо беспроводного сетевого ретранслятора, либо иного элемента беспроводной сети, мобильного терминала, приемопередатчика или иного подходящего устройства беспроводной связи, которое передает и принимает радиосигналы или радиочастотные сигналы для связи.

Одновременно с передачей сигнала передающего луча ТхВ1 с терминала 705 на терминал 706 передаваемый сигнал может передаваться с терминала 306 на терминал 705 посредством передающего луча ТхВ2, как показано на фиг. 7. Терминал 706 передает данные на терминал 705 посредством передающего луча ТхВ2, формируемого по направлению к приемным антеннам 704 терминала 705. Терминал 706 принимает данные посредством активирования приемного луча RxB1, формируемого по направлению к передающим антеннам 702 терминала 704 для приема передающего луча ТхВ2.

С целью обеспечения дуплексной связи Р2Р передающие антенны 702, а также прочие схемы и элементы передачи, такие как усилитель мощности, смеситель с повышением частоты и иные схемы и элементы передачи, и приемные антенны 704, а также прочие схемы приема, такие как LNA, смеситель с понижением частоты или иные схемы и элементы приема в соответствующих терминалах 705 и 706 должны быть отделены друг от друга. Например, в терминале 705, как показано на фиг. 7, схемы передачи и схемы приема отделены друг от друга. В связи с этим, при формировании диаграммы направленности передачи и приема, благодаря разделению, помехи между схемами передачи и схемами приема терминала 705 могут быть подавлены. Подавление помех позволяет терминалу 705 использовать одни и те же временные и частотные ресурсы для передающего луча ТхВ1 и приемного луча RxB1 и их соответствующих передаваемых и принимаемых сигналов. Однако настоящее изобретение этим не ограничивается, и ввиду разделения между схемами передачи и приема при выполнении формирования диаграммы направленности передачи и приема может использоваться одно и то же распределение интервалов времени с использованием соседних частот или двух наборов частот, очень близких друг к другу.

Фиг. 8 иллюстрирует дуплексную систему беспроводной связи миллиметрового диапазона в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с фиг. 8 дуплексная система 400 связи Р2Р миллиметрового диапазона содержит терминалы 805 и 806, каждый из которых имеет передающую антенную решетку 801, содержащую множество передающих антенн 802, и приемную антенную решетку 803, содержащую множество приемных антенн 804. Подобно примеру осуществления, описываемому со ссылкой на фиг. 7, терминал 805 осуществляет двустороннюю связь с терминалом 806 с использованием пространственного формирования диаграммы направленности при передаче и приеме данных с целью разделения сигналов передачи и приема по соответствующим лучам передачи и приема. Соответствующие передающие антенны 802 и соответствующие приемные антенны 804 терминалов 805 и 806 отделены друг от друга с целью передачи и приема раздельных сигналов передачи и приема. Терминалы 805 и 806 передают и принимают данные друг другу и друг от друга способом, аналогичным описанному выше со ссылкой на фиг. 7.

Одновременно со связью между терминалами 805 и 806 терминал 806 может связываться с беспроводным терминалом 807. Терминал 806 передает данные на беспроводной терминал 807 посредством передающего луча ТхВ3, который формируется по направлению к беспроводному терминалу 807. Терминал 806 принимает данные от беспроводного терминала 807 посредством активирования приемного луча RxB3, формируемого по направлению к беспроводному терминалу 807 с целью приема данных, передаваемых беспроводным терминалом 807. Беспроводным терминалом 807 может быть устройство конечного пользователя системы беспроводной связи, такое как мобильный или беспроводной телефон, беспроводной персональный цифровой помощник, мобильный компьютер или иные подобные беспроводные электронные устройства.

Терминал 806 может осуществлять связь с беспроводным терминалом 807 с использованием тех же частоты и времени, которые использовались для связи с терминалом 805. Терминал 806 выполняет операцию формирования диаграммы направленности по передающему лучу ТхВ3 и приемному лучу RxB3. Операция формирования диаграммы направленности, выполняемая терминалом 806, осуществляет пространственное разделение передающего луча ТхВ2 и передающего луча ТхВ3 при одновременной передаче обоих лучей с терминала 806 соответствующим получателям, на терминал 805 и на беспроводной терминал 807.

Терминал 806 может использовать лишь выбранные отдельные из соответствующих передающих антенн 802 для выполнения операции формирования диаграммы направленности для передачи. Например, различные отдельные из передающих антенн 802, которые пространственно отделены друг от друга, могут использоваться для соответствующего формирования передающих лучей ТхВ2 и ТхВ3. Аналогичным образом, отобранные отдельные из соответствующих приемных антенн 804 используются для формирования приемных лучей RxB2 и RxB3 для выполнения операции формирования диаграммы направленности для приема. Различные и пространственно разделенные отдельные из приемных антенн 804 могут использоваться для соответствующего формирования приемных лучей RxB2 и RxB3. Однако настоящее изобретение этим не ограничивается, и пространственное формирование диаграммы направленности может не использоваться, при этом могут использоваться иные подходящие средства передачи и приема данных с терминала 806 и на него.

Фиг. 9 иллюстрирует систему мобильной связи на основе SDD миллиметрового диапазона в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с фиг. 9 система мобильной связи на основе SDD миллиметрового диапазона или, иными словами, система 900 беспроводной связи изображена на фиг. 9. Система 900 беспроводной связи на основе SDD содержит три базовые станции BS1, BS2 и BS3 и шесть мобильных станций MS1, MS2, ..., MS6. Каждая из трех базовых станций BS1, BS2 и BS3 имеет соответствующую зону связи или соты 101-103, в которых размещаются мобильные станции MS1-MS6. Однако настоящее изобретение этим не ограничивается, и система 400 беспроводной связи на основе SDD может иметь различное число базовых станций и мобильных станций.

Как показано на фиг. 9, базовая станция BS1 осуществляет связь с мобильными станциями MS1 и MS2, базовая станция BS2 осуществляет связь с мобильными станциями MS3 и MS4, а базовая станция BS3 осуществляет связь с мобильными станциями MS5 и MS6. Базовая станция BS1 одновременно передает данные на мобильную станцию MS1 и принимает данные с мобильной станции MS2 на одной и той же частоте в одно и то же время. Иными словами, базовая станция BS1 использует одну и ту же частоту для связи с двумя различными мобильными станциями MS1 и MS2 одновременно. Однако для связи с мобильной станцией MS1 одновременно со связью с мобильной станцией MS2 базовая станция BS1 должна разделять соответствующие сигналы передачи и приема.

Разделение между сигналами передачи и приема достигается с помощью пространственного формирования диаграммы направленности, тем самым обеспечивая беспроводную связь на основе SDD. Для выполнения пространственного формирования диаграммы направленности каждая из базовых станций BS1-BS2 снабжена набором передающих антенн, который отделен от набора приемных антенн. Передающие антенны, а также другие схемы и элементы передачи, такие как усилитель мощности, смеситель с повышением частоты и прочие схемы и элементы передачи, а также другие схемы и элементы приема, такие как LNA, смеситель с понижением частоты или прочие схемы и элементы приема каждой из базовых станций BS1-BS3, должны быть отделены друг от друга в каждой из базовых станций BS1-BS3. Например, в базовой станции BS1 схемы передачи и схемы приема отделены друг от друга. В связи с этим, при о