Устройство, система и способ управления мощностью передач для радиосвязи

Устройство, система и способ управления мощностью передач для радиосвязи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестные ссылки

Настоящая Заявка претендует на преимущества и приоритет предварительной Заявки на выдачу патента США No. 61/765,363 под названием «Разумное управление мощностью передач в системах связи MU-MIMO миллиметрового диапазона длин волн с ограничениями плотности потока мощности» ("Intelligent Transmit Power Control for mm Wave MU-MIMO Systems with Power Density Limitations"), которая подана 15 февраля 2013 г. и все содержание которой включено сюда посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Рассматриваемые здесь варианты в общем случае относятся к радиосвязи.

Уровень техники

Электронные устройства (например, портативные компьютеры, планшетные компьютеры, переносные компьютеры (ноутбуки), нетбуки, персональные цифровые помощники (PDA), персональные компьютеры, мобильные телефоны и т.п.) часто имеют разнообразные возможности радиосвязи. К таким возможностям может относиться связь в более высокочастотных диапазонах, таких как миллиметровый диапазон (миллиметровые волны), например частотный диапазон 60 ГГц. Эти более высокочастотные диапазоны предпочтительно способны обеспечить более высокие скорости передачи данных.

Распространение миллиметровых волн имеет ряд основных отличительных признаков по сравнению с более низкочастотными диапазонами, например, частотным диапазоном 2,4-5 ГГц. Например, потери при распространении миллиметровых волн могут превосходить потери при распространении волн более низкочастотных диапазонов, а само распространение миллиметровых волн может иметь квазиоптический характер.

Система связи миллиметрового диапазона может использовать направленные антенны с большим коэффициентом усиления для компенсации больших потерь при распространении сигнала и/или применять способы управления радиолучом. Проектирование подходящих антенных систем и/или дополнительной обработки сигнала может быть важным аспектом разработки систем связи миллиметрового диапазона.

Для реализации диаграммы направленности антенны, обладающей повышенной направленностью, могут быть использованы, например, многоэлементные фазированные антенные решетки. Фазированная антенная решетка может формировать диаграмму направленности антенны, обладающую повышенной направленностью, или радиолуч, которым можно управлять путем задания подходящих фаз сигналов на антенных элементах.

К передачам, осуществляемым в одном или нескольких частотных диапазонах, могут применяться разного рода нормы и ограничения, например, правительственные нормы и ограничения. Например, Федеральная комиссия по связи США (United States Federal Communications Commission (FCC)) нормирует предел пикового излучения в виде максимальной плотности потока мощности, равной S_max=18 мкВт/см² для излучения миллиметрового диапазона, например в диапазоне частот 59.05-64 ГГЦ, при измерении на расстоянии три метра от передающей антенны, а также суммарную предельную передаваемую мощность P_max=500 мВт. Аналогичные ограничения существуют в нормативных актах других стран и/или для других частотных диапазонов.

Краткое описание чертежей

Для простоты и ясности иллюстрации элементы, показанные на чертежах, необязательно изображены в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть увеличены относительно других элементов для большей ясности представления. Более того, цифровые позиционные обозначения могут повторяться на разных чертежах для индикации соответствующих или аналогичных элементов. Список чертежей приведен ниже.

Фиг. 1 представляет упрощенную блок-схему, иллюстрирующую систему согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Фиг. 2 представляет схематичную иллюстрацию плотности потока мощности сигнала при однопользовательских (Single-User (SU)) передачах и плотности потока мощности сигнала при многопользовательских (Multi-User (MU)) передачах согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Фиг. 3 представляет схематичную иллюстрацию устройства связи, содержащего контроллер мощности передач, согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Фиг. 4A, 4B и 4C представляют изометрическое изображение и виды сбоку и сверху диаграммы направленности антенного модуля согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Фиг. 4D схематично иллюстрирует сложный радиолуч, генерируемый антенной решеткой, а фиг. 4E и 4F схематично иллюстрирует первую схему формирования луча (bearnforming (BF)) и вторую схему формирования луча для управления сложным радиолучом согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Фиг. 5A и 5B представляют схематические иллюстрации зоны охвата антенной решетки согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Фиг. 5C схематично иллюстрирует тонкое формирование сложного радиолуча по азимуту согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Фиг. 5D схематично иллюстрирует первый и второй азимутальные секторы охвата согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Фиг. 6 представляет иллюстрацию упрощенной логической схемы способа управления мощностью передач для радиосвязи согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Фиг. 7 представляет схематичную иллюстрацию продукта согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Подробное описание

В последующем подробном описании приведены многочисленные конкретные детали с целью обеспечения полного понимания некоторых вариантов. Однако даже рядовому специалисту в рассматриваемой области должно быть понятно, что некоторые варианты могут быть практически реализованы и без этих конкретных деталей. В других примерах хорошо известные способы, процедуры, компоненты, модули и/или схемы не будут рассмотрены подробно, чтобы не затемнять и не загромождать обсуждение.

Содержащееся здесь обсуждение, использующее такие термины, как, например, «обработка», «вычисление», «расчет», «определение», «установление», «анализ», «проверка» или другие подобные термины, могут относиться к операциям и/или процессам в компьютере, компьютерной платформе, компьютерной системе или другом электронном вычислительном устройстве, которое манипулирует и/или трансформирует данные, представленные в виде физических (например, электронных) величин в компьютерных регистрах и/или запоминающих устройствах, в другие данные, аналогичным образом представленные в виде физических величин в компьютерных регистрах и/или запоминающих устройствах или на другом компьютерном носителе информации, который может сохранять команды для осуществления операций и/или процессов.

Термины «несколько» или «большинство», используемые здесь, охватывают, например, «множество» или «два или более». Например «несколько предметов» означает два или более предметов.

Ссылки на «один из вариантов», «какой-либо вариант», «демонстрационный вариант», «различные варианты» и т.д. указывают, что описываемый таким способом вариант(ы) может содержать конкретный признак, структуру или характеристику, но не каждый вариант должен обязательно содержать этот конкретный признак, структуру или характеристику. Далее, повторное использование фразы «в одном из вариантов» не обязательно относится к тому же самому варианту, хотя такое и возможно.

Как используется здесь, если не указано иное, применение порядковых числительных «первый», «второй», «третий» и т.д. для описания неоднократно встречающегося объекта, обозначает просто различные экземпляры или случаи подобных объектов и не имеют целью указать, что такие объекты должны быть в конкретной заданной последовательности, будь то временной, пространственной, ранговой или какой-либо еще последовательности.

Некоторые варианты могут быть использованы в сочетании с различными устройствами и системами, например, с персональным компьютером (PC), настольным компьютером, мобильным компьютером, портативным компьютером, переносным компьютером типа ноутбук, планшетным компьютером, компьютером Ultrabook™, серверным компьютером, ручным компьютером, ручным устройством, персональным цифровым помощником (PDA), ручным устройством типа PDA, встроенным устройством, внешним устройством, гибридным устройством, автомобильным устройством, неавтомобильным устройством, мобильным или портативным устройством, потребительским устройством, беспроводным устройством связи, беспроводной точкой доступа (Access Point (АР)), проводным или беспроводным маршрутизатором, проводным или беспроводным модемом, видео устройством, аудио устройством, аудио-видео (A/V) устройством, проводной или беспроводной сетью связи, беспроводной локальной сетью, беспроводной локальной сетью видеосвязи Wireless Video Area Network (WVAN), локальной сетью связи (Local Area Network (LAN)), локальной сетью радиосвязи (Wireless LAN (WLAN)), персональной сетью связи (Personal Area Network (PAN)), персональной сетью радиосвязи (Wireless PAN (WPAN)) и т.п.

Некоторые варианты могут быть использованы в сочетании с устройствами и/или сетями связи, работающими согласно существующим техническим условиям альянса (Wireless-Gigabit-Alliance (WGA)) (Wireless Gigabit Alliance, Inc WiGig MAC and PHY Specification Version 1.1, April 2011, Final specification) и/или будущим версиям и/или производным этих технических условий, с устройствами и/или сетями связи, работающими согласно существующим стандартам IEEE 802.11 (IEEE 802.11-2012, IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks-Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, March 29, 2012; task group ac (TGac) ("IEEE802.1 l-09/0308rl2 - TGac Channel Model Addendum Document"); IEEE 802.11 task group ad (TGad) (IEEE P802.11ad Standard for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange Between Systems - Local and Metropolitan Area Networks - Specific Requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications - Amendment 3: Enhancements for Very High Throughput in the 60GHz Band)) и/или будущим версиям и/или производным этих стандартов, с устройствами и/или сетями связи, работающими согласно существующим техническим условиям WirelessHD™ и/или будущим версиям и/или производным этих технических условий, с модулями и/или устройствами, являющимися частью перечисленных выше сетей связи, и т.д.

Некоторые варианты могут быть использованы в сочетании с системами односторонней и/или двусторонней радиосвязи, системами сотовой радиотелефонной связи, мобильным телефоном, сотовым телефоном, радиотелефоном, устройством системы персональной связи (Personal Communication Systems (PCS)), персональным цифровым помощником (PDA), имеющим встроенное устройство радиосвязи, мобильное или портативное устройство системы глобального местоопределения (Global Positioning System (GPS)), устройством, содержащим встроенный приемник или приемопередатчик или кристалл GPS, устройством, содержащим встроенный радиоидентификационный элемент или кристалл (RFID), приемопередатчиком или устройством системы с несколькими входами и несколькими выходами (Multiple Input Multiple Output (MIMO)), приемопередатчиком или устройством системы с одним входом и несколькими выходами (Single Input Multiple Output (SIMO)), приемопередатчиком или устройством системы с несколькими входами и одним выходом (Multiple Input Single Output (MISO)), устройством, имеющим одну или несколько внутренних антенн и/или внешних антенн, устройствами или системами цифрового видео вещания (Digital Video Broadcast (DVB)), радио устройствами или системами, способными работать в соответствии с несколькими стандартами, проводным или беспроводным ручным устройством, например, смартфоном, устройством, использующим протокол беспроводных приложений (Wireless Application Protocol (WAP)), или другим подобным устройством.

Некоторые варианты могут быть использованы в сочетании с одним или несколькими типами сигналов и/или систем радиосвязи, например, высокочастотных (Radio Frequency (RF)), инфракрасных (Infra Red (IR)), с частотным уплотнением (Frequency-Division Multiplexing (FDM)), с ортогональным частотным уплотнением (Orthogonal FDM (OFDM)), с временным уплотнением (Time-Division Multiplexing (TDM)), многостанционного доступа с временным уплотнением (Time-Division Multiple Access (TDMA)), с расширенным TDMA (Extended TDMA (E-TDMA)), с общим сервисом пакетной передачи данных (General Packet Radio Service (GPRS)), с расширенным GPRS, многостанционного доступа с кодовым уплотнением (Code-Division Multiple Access (CDMA)), с широкополосным CDMA (Wideband CDMA (WCDMA)), CDMA 2000, CDMA с одной несущей, CDMA с несколькими несущими, с модуляцией разделенной несущей (Multi-Carrier Modulation (MDM)), с дискретной многотональной модуляцией (Discrete Multi-Tone (DMT)), Bluetooth®, с системой глобального местоопределения (Global Positioning System (GPS)), Wi-Fi, Wi-Max, ZigBee™, ультраширокополосными (Ultra-Wideband (UWB)), с глобальной системой мобильной связи (Global System for Mobile communication (GSM)), 2G, 2.5G, 3G, 3.5G, 4G, сетями мобильной связи пятого поколения (5G), стандартами 3GPP, долговременной эволюцией (Long Term Evolution (LTE)), усовершенствованной LTE (LTE advanced), технологией EDGE (повышенные скорости передачи данных для развитой GSM (Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE)) или другими подобными сигналами и/или системами. В разнообразных других устройствах системах и/или сетях могут быть использованы другие варианты.

Используемый здесь термин «устройство радиосвязи» включает, например, устройство, способное осуществлять радиосвязь, устройство связи, способное осуществлять радиосвязь, портативное или непортативное устройство, способное осуществлять радиосвязь, или другое подобное устройство. В некоторых демонстрационных вариантах устройство радиосвязи может представлять собой или может иметь в составе периферийное устройство, интегрированное с компьютером, или периферийное устройство, присоединенное к компьютеру. В некоторых демонстрационных вариантах термин «устройство радиосвязи» может также включать радиослужбу.

Термин «осуществление связи», используемый здесь применительно к сигналу радиосвязи, включает передачу сигнала радиосвязи и/или прием сигнала радиосвязи. Например, модуль радиосвязи, способный передавать и/или принимать (осуществлять связь) сигнал радиосвязи, может содержать радиопередатчик связи для осуществления передачи сигнала радиосвязи по меньшей мере одному другому модулю радиосвязи и/или радиоприемник связи для приема сигнала радиосвязи по меньшей мере от одного другого модуля радиосвязи.

Некоторые демонстрационные варианты могут быть использованы в сочетании с локальной сетью радиосвязи (WLAN). Другие варианты могут быть использованы в сочетании с какой-либо другой подходящей сетью радиосвязи, например, беспроводной локальной сетью связи, «пикосетью», персональной сетью радиосвязи (WPAN), беспроводной сетью видео связи (WVAN) или другой подобной сетью связи.

Некоторые демонстрационные варианты могут быть реализованы в сочетании с сетью радиосвязи, работающей в диапазоне частот 60 ГГц. Однако другие варианты могут быть реализованы с использованием каких-либо других подходящих частотных диапазонов для радиосвязи, например, диапазона крайне высоких частот (КВЧ) (Extremely High Frequency (EHF)) (диапазон миллиметровых волн), какого-либо частотного диапазона в пределах от 20 ГГц до 300 ГГц, диапазона локальных сетей WLAN, диапазона персональных сетей WPAN, диапазона согласно техническим условиям WGA или другого подходящего частотного диапазона.

Словосочетание «одноранговая (РТР или Р2Р) связь», используемое здесь, может относиться к связи между устройствами по линии радиосвязи («одноранговая линия») между двумя устройствами. Одноранговая (Р2Р) связь может представлять собой, например, радиосвязь по прямой линии в рамках базового набора сервисов для обеспечения качества обслуживания (QoS basic service set (BSS)), связь по линии для настройки туннельной прямой линии (tunneled direct-link setup (TDLS)), связь между двумя станциями (station-to-station (STA-to-STA)) рамках независимого базового набора сервисов (independent basic service set (IBSS)) или по другой подобной линии связи.

Термин «антенна», используемый здесь, может охватывать любую подходящую конфигурацию, структуру и/или систему из одного или нескольких антенных элементов, компонентов, модулей, сборок и/или решеток. В некоторых вариантах антенна может осуществлять функции передачи и приема с использованием раздельных передающих и приемных антенных элементов. В некоторых вариантах антенна может осуществлять функции передачи и приема с использованием общих и/или интегрированных приемопередающих элементов. Антенна может представлять собой, например, фазированную антенную решетку, одноэлементную антенну, группу антенн с переключаемыми лучами и/или другую подобную антенну.

Словосочетание «диапазон миллиметровых волн», используемое здесь, может относиться к диапазону частот свыше 20 ГГц, например, частотному диапазону между 20 ГГц и 300 ГГц.

Словосочетания «направленный многогигабитный» ("directional multi-gigabit (DMG)") и «направленный диапазон» ("directional band" (DBand)), используемые здесь, могут относиться к частотному диапазону, в котором начальная частота канала превышает 40 ГГц.

Словосочетания "DMG STA" и "mmWave STA (mSTA)" могут относиться к станции STA, имеющей радиопередатчик, работающий в канале, находящемся в миллиметровом диапазоне длин волн или диапазоне DMG.

Термин «формирование луча» ("beamforming"), используемый здесь, может относиться к механизму пространственной фильтрации, который может быть использован в передатчике и/или приемнике для улучшения одного или нескольких атрибутов, например, мощности принимаемого сигнала или отношения сигнал/шум (signal-to-noise ratio (SNR)) в целевом приемнике.

Термин «ячейка» ("cell"), используемый здесь, может обозначать совокупность сетевых ресурсов, например, ресурсов нисходящей линий и, в качестве опции, ресурсов восходящей линии. Этими ресурсами может управлять и/или их выделять узел радиосвязи (также именуемый «узел» или «базовая станция») или другой подобный объект. Связь между частотой несущей для ресурсов связи нисходящей линии и частотой несущей для ресурсов связи восходящей линии может быть указана в системной информации, передаваемой посредством ресурсов связи нисходящей линии.

Рассмотрим фиг. 1, схематично иллюстрирующий блок-схему системы 100 согласно некоторым демонстрационным вариантам.

Как показано на фиг. 1, в некоторых демонстрационных вариантах система 100 может содержать одно или несколько устройств радиосвязи, способных осуществлять передачу и/или прием контента, данных, информации и/или сигналов через среду, в которой могут распространяться радиоволны (wireless medium (WM)). Например, система 100 может содержать один или несколько узлов радиосвязи, например, включая узел 101, и одно или несколько мобильных устройств, например, включая мобильные устройства 140 и 150. Среда, где распространяются радиоволны, может содержать радиоканал, канал сотовой связи, высокочастотный (RF) канал, WiFi-канал (Wireless Fidelity), инфракрасный канал (IR) или другой подобный канал. Один или несколько элементов системы 100 может быть в качестве опции способен осуществлять связь по любым подходящим кабельным линиям связи.

В некоторых демонстрационных вариантах узел 101, мобильное устройство 150 и мобильное устройство 140 могут составлять или осуществлять связь в качестве части одной или нескольких сетей радиосвязи. Например, узел 101 и мобильные устройства 140 и 150 могут составлять или осуществлять связь в качестве части ячейки радиосвязи, например, как описано ниже.

В некоторых демонстрационных вариантах узел 101 может иметь или может выполнять функции базовой станции (Base Station (BS)), макро станции BS, микро станции BS, точки доступа (Access Point (АР)), узла WiFi, узла Wimax, узла сотовой связи, например, развитого узла (Evolved Node В (eNB)), узла LTE, станции, хот-спота, контроллера сети и т.п.

В некоторых демонстрационных вариантах мобильное устройство 140 и/или 150 может представлять собой, например, пользовательский терминал (User Equipment (UE)), мобильный компьютер, портативный компьютер, переносной компьютер (ноутбук), планшетный компьютер, компьютер Ultrabook™, мобильное интернет-устройство, ручной компьютер, ручное устройство, запоминающее устройство, персональный цифровой помощник (PDA), ручной помощник PDA, встроенное устройство, внешнее устройство, гибридное устройство, (например, сочетание функций сотового телефона с функциями помощника PDA), потребительское устройство, автомобильное устройство, неавтомобильное устройство, портативное устройство, мобильный телефон, сотовый телефон, устройство системы персональной связи (PCS), мобильное или портативное устройство GPS, устройство цифрового видео вещания (DVB), относительно небольшое вычислительное устройство, ненастольный компьютер, устройство согласно концепции «меньше размеры, выше эффективность» ("Carry Small Live Large" (CSLL)), ультра мобильное устройство (Ultra Mobile Device (UMD)), ультра мобильный персональный компьютер (Ultra Mobile PC (UMPC)), мобильное интернет-устройство (Mobile Internet Device (MID)), устройство типа "Origami" или вычислительное устройство, видео устройство, аудио устройство, игровое устройство, медиа плеер, смартфон или аналогичное устройство.

В некоторых демонстрационных вариантах узел 101, мобильное устройство 150 и/или мобильное устройство 140 может содержать один или несколько модулей радиосвязи для осуществления радиосвязи между этими узлом 101, мобильным устройством 150 и/или мобильным устройством 140 и/или одним или несколькими другими устройствами радиосвязи, например, как описано ниже. Например, узел 101 может содержать модуль 102 радиосвязи, мобильное устройство 150 может иметь модуль 152 радиосвязи и/или мобильное устройство 140 может содержать модуль 142 радиосвязи.

В некоторых демонстрационных вариантах модули 102, 152 и 142 радиосвязи могут иметь или могут быть связаны с одной или несколькими антеннами. В одном из примеров, модуль 102 радиосвязи может быть связан с одной или несколькими антенными решетками 108; модуль 152 радиосвязи может быть связан с одной или несколькими антеннами 154; и/или модуль 142 радиосвязи может быть связан с одной или несколькими антеннами 144.

Антенны 108, 154 и/или 144 могут представлять собой антенны любого типа, подходящего для передачи и/или приема сигналов радиосвязи, блоков, кадров, передаваемых потоков, пакетов, сообщений и/или данных. Например, антенны 108, 154 и/или 144 могут иметь любую подходящую конфигурацию, структуру и/или организацию из одного или нескольких антенных элементов, компонентов, модулей, сборок и/или решеток. Антенны 108, 154 и/или 144 могут представлять собой, например, антенны, подходящие для направленной связи, например, с использованием способов формирования радиолуча (диаграммы направленности). Например, каждая из антенн 108, 154 и/или 144 может представлять собой фазированную антенную решетку, многоэлементную антенну, группу антенн с переключаемыми лучами и/или другую подобную антенну. В некоторых вариантах антенны 108, 154 и/или 144 могут осуществлять функции передачи и приема с использованием раздельных передающих и приемных антенных элементов. В некоторых вариантах эти антенны 108, 154 и/или 144 могут осуществлять функции передачи и приема с использованием общих и/или интегрированные приемопередающие элементы.

В некоторых демонстрационных вариантах узел 101 может также содержать, например, один или несколько следующих компонентов - процессор 120, модуль 122 памяти, и модуль 124 запоминающего устройства. Узел 101 может в качестве опции содержать другие подходящие аппаратные компоненты и/или программные компоненты. В некоторых демонстрационных вариантах некоторые или все компоненты узла 101 могут быть заключены в общем кожухе или корпусе и могут быть соединены или оперативно связаны посредством одной или нескольких кабельных или беспроводных линий связи. В других вариантах компоненты узла 101 могут быть распределены между несколькими раздельными устройствами.

Процессор 120 представляет собой, например, центральный процессор (CPU), цифровой процессор сигнала (Digital Signal Processor (DSP)), одно или несколько процессорных ядер, одноядерный процессор, двухядерный процессор, многоядерный процессор, микропроцессор, главный процессор, контроллер, несколько процессоров или контроллеров, кристалл, микрочип, одну или несколько схем, логический модуль, интегральную схему (Integrated Circuit (IC)), специализированную интегральную схему (Application-Specific IC (ASIC)) или какой-либо другой подходящий многоцелевой или специализированный процессор или контроллер. Процессор 120 выполняет команды, например, операционной системы (Operating System (OS)) узла 101 и/или одного или нескольких подходящих приложений.

Модуль 122 памяти содержит, например, запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ (Random Access Memory (RAM)), постоянное запоминающее устройство (Read Only Memory (ROM)), динамическое ЗУПВ (Dynamic RAM (DRAM)), синхронное динамическое ЗУПВ (Synchronous DRAM (SD-RAM)), флэш-памяти, энергозависимое запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство, кэш-память, буфер, модуль кратковременной памяти, модуль долговременной памяти или другие подходящие модули памяти. Модуль 124 запоминающего устройства содержит, например, накопитель на жестком диске, дисковод для дискет, накопитель на компакт-диске (Compact Disk (CD)), накопитель CD-ROM, накопитель на DVD, или другие подходящие съемные или несъемные модули запоминающих устройств. Модули 122 памяти и/или модули 124 запоминающих устройств могут, например, сохранять данные, обрабатываемые узлом 101.

В некоторых демонстрационных вариантах антенная решетка 108 может содержать несколько антенных элементов, например, как описано ниже. Эти несколько антенных элементов, составляющих антенную решетку, могут быть конфигурированы, например, для создания нескольких диаграмм направленности, обладающих высокой направленностью. Решетка может иметь, например, 16-36 антенных элементов или какое-либо другое число антенных элементов, которые могут быть размещены в заданной геометрической конфигурации. Эти несколько антенных элементов могут быть конфигурированы для создания нескольких диаграмм направленности, обладающих высокой направленностью или радиолучей, которыми можно управлять путем задания подходящих фаз сигналов этих антенных элементов, например, как описано ниже.

В некоторых демонстрационных вариантах, модуль 102 радиосвязи может быть конфигурирован для управления антенной решеткой 108 с целью генерации нескольких радиолучей и управления этими лучами для нацеливания их на несколько других устройств, например, в том числе на мобильные устройства 140 и 150. Модуль 102 радиосвязи может осуществлять связь с несколькими другими устройствами по нескольким линиям радиосвязи посредством нескольких радиолучей, формируемых антенной решеткой 108, как подробно описано ниже.

В некоторых демонстрационных вариантах один или несколько элементов системы 100 могут использовать связь в миллиметровом диапазоне для обеспечения возможностей радиосвязи в относительно большой области охвата. В одном из примеров элементы системы 100 могут быть развернуты, например, вне помещений, например, на улице, на стадионе и т.п. и/или в больших пространствах внутри помещений, например, в конференц-зале или в другом подобном помещении.

Например, система 100 может содержать несколько малых ячеек, например, большое число таких малых ячеек, которые могут быть развернуты так, чтобы охватывать связью большую область. Ячейка может содержать узел радиосвязи, например точку доступа (АР) или базовую станцию (BS), который может быть конфигурирован для охвата и/или обслуживания относительно небольшого числа пользователей, например, мобильных устройств, таких как пользовательские терминалы (UE) или другие подобные устройства. Развертывание небольших ячеек может обеспечить, например, высокоскоростной радио доступ для связи большого числа пользователей, например, одновременно.

В одном из примеров ячейка может содержать узел 101, который может обслуживать одного или нескольких пользователей, и в том числе, например, мобильные устройства 140 и 150.

В некоторых демонстрационных вариантах узел 101 радиосвязи может осуществлять связь с мобильными устройствами 140 и 150 первой ячейки через несколько линий радиосвязи («линий доступа»). Например, узел 101 радиосвязи может осуществлять связь с мобильным устройством 140 по радиолинии 103 доступа и с мобильным устройством 150 по радиолинии 119 доступа. Радиолиния 103 доступа может содержать нисходящий канал для передачи нисходящих данных от узла 101 радиосвязи мобильному устройству 140 и/или восходящий канал для передачи восходящих данных от мобильного устройства 140 узлу 101 радиосвязи. Радиолиния 119 доступа может содержать нисходящий канал для передачи нисходящих данных от узла 101 радиосвязи мобильному устройству 150 и/или восходящий канал для передачи восходящих данных от мобильного устройства 150 узлу 101 радиосвязи.

В некоторых демонстрационных вариантах узел 101 может быть соединен с опорной сетью. Например, узел 101 радиосвязи может содержать по меньшей мере один сетевой интерфейс 130, конфигурированный для связи по меньшей мере с одной опорной сетью, например, с сетью телефонной связи, Интернет, локальной сетью связи (Local Area Network (LAN)) или другой подобной сетью связи через одно или несколько кабельных и/или беспроводных соединений. Например, сетевой интерфейс 130 может содержать модулятор-демодулятор (модем), кабельный модем, маршрутизатор или другое подобное устройство.

В некоторых демонстрационных вариантах опорная сеть может быть в качестве опции конфигурирована для обеспечения связи между одним или несколькими элементами сети радиосвязи, например, несколькими узлами, через кабельное соединение.

Некоторые демонстрационные варианты рассматриваются здесь применительно к устройству, например, узлу 101, использующему одну антенную решетку, например, антенную решетку 108, для связи с несколькими мобильными устройствами, например, мобильными устройствами 140 и 150. Однако в других вариантах устройство, например, узел или какое-либо другое подходящее устройство, может иметь несколько антенных решеток.

В некоторых демонстрационных вариантах радиолинии 103 и/или 119 доступа могут представлять собой линии радиосвязи миллиметрового диапазона, например, диапазона DMG.

В некоторых демонстрационных вариантах узел 101, мобильное устройство 150 и/или мобильное устройство 140 могут выполнять функции станций миллиметрового диапазона, например, станций диапазона DMG ("DMG STA"). Например, узел 101, мобильное устройство 140 и/или мобильное устройство 150 могут быть конфигурированы для осуществления связи в диапазоне DMG.

В некоторых демонстрационных вариантах радиолиния 103 и/или 119 доступа может представлять собой линию радиосвязи с использованием формирования радиолуча.

В некоторых демонстрационных вариантах радиолиния 103 и/или 119 доступа может представлять собой линию радиосвязи со скоростью передачи данных порядка нескольких Гбит/с (WiGig). Например, радиолиния 103 и/или 119 доступа может представлять собой линию радиосвязи с использованием формирования радиолуча в диапазоне частот около 60 ГГц.

В других вариантах радиолиния 103 и/или 119 доступа может представлять собой какую-либо другую подходящую линию радиосвязи и/или может использовать какую-либо другую подходящую технологию радиосвязи.

В некоторых демонстрационных вариантах модуль 102 радиосвязи может управлять антенной решеткой 108 для формирования нескольких направленных радиолучей, и в том числе, например, лучей 147 и 157, для связи по нескольким линиям доступа, и в том числе, например, линиям 103 и 119 доступа, с одним или несколькими мобильными устройствами, например, мобильными устройствами 140 и 150, как это описано, например, ниже.

В некоторых демонстрационных вариантах модуль 102 радиосвязи может управлять антенной решеткой 108 для осуществления связи по линиям 103 и 119 доступа в соответствии с многопользовательской схемой с несколькими входами и несколькими выходами (Multi-User (MU) Multi-Input-Multi-Output (MIMO)). Например, этот модуль радиосвязи может управлять антенной решеткой 108 для осуществления связи в режиме MIMO с использованием нескольких радиолучей, и в том числе лучу 157, направленному на мобильное устройство 150, и лучу 147, направленному на мобильное устройство 140.

В некоторых демонстрационных вариантах антенная решетка 108 может иметь архитектуру модульной антенной решетки (Modular Antenna Array (МАА)) с очень большой апертурой, например, как это подробно описано ниже.

В некоторых демонстрационных вариантах антенная решетка 108 может содержать несколько антенных модулей 194.

Термин «антенный модуль», используемый здесь, может обозначать антенную подрешетку, соединенную с высокочастотным (RF) трактом.

Термин «антенная подрешетка», используемый здесь, может обозначать несколько антенных элементов, соединенных с общим ВЧ-трактом.

В некоторых демонстрационных вариантах каждый из антенных модулей 194 может содержать, например, несколько антенных элементов, соединенных с общим высокочастотным (RF) трактом. Этот ВЧ-тракт может быть использован, например, для формирования радиолуча.

В некоторых демонстрационных вариантах несколько антенных модулей 194 могут быть соединены с центральным процессором 197 для формирования диаграммы направленности (радиолуча), который может быть реализован, например, как часть процессора видеодиапазона (baseband (ВВ)), процессора промежуточной частоты (ПЧ (Intermediate Frequency (IF))) или высокочастотного процессора. Процессор 197 для формирования луча может быть конфигурирован для применения одного или нескольких способов MIMO с целью осуществления связи через антенную решетку 108. Обработка сигналов по способу MIMO может быть конфигурирована, например, для повышения пропускной способности системы посредством обработки сигналов по схеме MU-MIMO с целью обслуживания конкретного пользователя, когда вся антенная решетка может быть использована для достижения очень высокого коэффициента усиления антенны в направлении рассматриваемого одного пользователя и/или для какой-либо другой цели.

В некоторых демонстрационных вариантах антенная решетка 108 может одновременно осуществлять связь посредством нескольких направленных лучей, например, лучей 147 и 157, для одновременного осуществления связи по радиолиниям 103 и 119 доступа, как составляющей связи по схеме MIMO, например, передач по схеме MU-MIMO, направленных мобильным устройствам 140 и 150.

В некоторых демонстрационных вариантах узел 101 радиосвязи может подчиняться разнообразным нормативным документам и ограничениям, например, правительственным нормативным документам и ограничениям, регламентирующим передачи, осуществляемые в одном или нескольких частотных диапазонах. Например, Федеральная комиссия по связи США (United States Federal Communications Commission (FCC)) устанавливает предел пиковой мощности излучения в виде максимальной плотности потока мощности, равной S_max=18 мкВт/см² (µW/cm²) для миллиметрового диапазона длина волн, например, для частотного диапазона 59.05-64 ГГц, при измерении на расстоянии три метра от передающей антенны, и предельную общую мощность передач, равную P_max=500 мВт (mW). Аналогичные ограничения существуют в нормативных документах других стран.

В некоторых демонстрационных вариантах плотность потока мощности сигнала, передаваемого антенной, может быть вычислена, например, следующим образом:

где S обозначает плотность потока мощности в соответствующих единицах, например, мВт/см² (mW/cm)²; Р обозначает мощность на входе антенны в соответствующих единицах, например, мВт (mW); G обозначает коэффициент усиления антенны в направлении передачи; R обозначает расстояние до центра излучения антенны в соответствующих единицах, например, см (cm); и EIRP обозначает эквивалентную изотропно излучаемую мощность.

В некоторых демонстрационных вариантах, общая (суммарная) мощность передачи антенной решетки 108 и/или плотность потока мощности передач, осуществляемых антенной решеткой 108, может быть связана с числом антенных модулей, используемых антенной решеткой 108, например, если каждый антенный модуль использует заданную мощность передач.

В некоторых демонстрационных вариантах суммарная мощность Р используемая антенной решеткой 108 для передач, может возрастать при увеличении числа антенных модулей, и/или коэффициент усиления G по мощности антенной решетки 108 может возрастать при увеличении числа антенных модулей, например, поскольку увеличенное число антенных модулей может привести к увеличению апертуры антенны, что в свою очередь может привести к более высокому коэффициенту усиления антенны. Антенная решетка 108 может быть также ограничена максимально допустимой мощностью передач, которая обозначена Ро и в которую может входить сумма максимальных мощностей передачи, используемых несколькими антенными модулями из состава антенной решетки 108.

В одном из примеров мощность