Радиопередатчики и радиоприемники свч-диапазона с компенсацией несовпадения плоскостей поляризации

Радиопередатчики и радиоприемники свч-диапазона с компенсацией несовпадения плоскостей поляризации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к радиопередатчикам и к системам радиосвязи и, в частности, к компенсации несовпадения плоскостей поляризации в радиопередатчике СВЧ-диапазона и/или в радиоприемнике СВЧ-диапазона.

Уровень техники

Для повышения спектральной эффективности радиопередач (например, линий радиосвязи СВЧ-диапазона) такие радиопередачи можно осуществлять с использованием взаимно ортогональных поляризаций. Для оптимального использования ортогональных поляризаций для радиопередач важно, чтобы не было просачивания информации или энергии сигнала между двумя поляризациями, т.е. чтобы эти поляризации не создавали взаимных помех. Для ограничения такого просачивания передающая антенна и приемные антенны должны быть должным образом ориентированы (по повороту) таким образом, чтобы сигнал, переданный от передатчика в первой поляризации, был принят только или главным образом антенной с соответствующей первой поляризацией в приемнике, и при этом не был бы принят антенной со второй поляризацией в приемнике.

Если имеет место просачивание некоторой доли энергии сигнала между поляризациями, подавление такого просачивания можно осуществить в приемнике. Это подавление влияния просачивания энергии между поляризациями иногда именуется подавлением кросс-поляризационных помех (cross-polarization interference cancellation, XPIC). Однако в процессе такого подавления XPIC помех некоторая доля энергии основного или искомого сигнала может быть потеряна, так что просачивание энергии между поляризациями все равно может происходить, что нежелательно.

Для выравнивания и совмещения поляризаций передающей и приемной антенн монтажнику обычно необходимо вручную поворачивать неправильно сориентированную антенну на одном конце канала связи с использованием обратной связи от другого монтажника, находящегося на другом конце этого канала связи. Антенны обычно устанавливают высоко на мачтах и/или в удаленных пунктах. Поэтому такое решение является обременительным и требует больших затрат времени. Подобное решение также требует проектирования и создания такого монтажного механизма для установки антенн, который позволит механически поворачивать антенну, что также увеличивает стоимость антенн.

Таким образом, есть потребность в технологии, которая позволила бы хотя бы частично решить изложенные выше проблемы, не требуя для этого ручного вмешательства.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является создание радиопередающих устройств СВЧ-диапазона, радиоприемных устройств СВЧ-диапазона, сетевых узлов и способов, позволяющих приглушить, снизить или полностью исключить указанные выше недостатки известных технических решений по отдельности или в комплексе.

Эта цель достигается использованием радиопередатчика СВЧ-диапазона (далее СВЧ-радиопередатчика) для осуществления радиопередач в адрес радиоприемника СВЧ-диапазона (далее СВЧ-радиоприемника). СВЧ-радиопередатчик содержит антенное устройство и модуль обработки сигналов основной полосы частот (далее – процессорный модуль основной полосы частот), соединенный с этим антенным устройством. Антенное устройство содержит антенну, имеющую некоторую поляризацию. Процессорный модуль основной полосы частот конфигурирован для приема индикации несовпадения поляризаций от СВЧ-радиоприемника. Эта индикация несовпадения поляризаций указывает несовпадение поляризации рассматриваемой антенны передатчика с поляризацией приемной антенны из состава СВЧ-радиоприемника. Процессорный модуль основной полосы частот конфигурирован для компенсации несовпадения поляризаций между антенной передатчика и приемной антенной путем регулирования радиопередачи на основе индикации несовпадения поляризаций.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает способ совмещения поляризаций между передающей и соответствующей приемной антеннами путем регулирования радиопередач на основе индикации несовпадения поляризаций, без необходимости механически регулировать установку антенн. Настоящее изобретение, таким образом, уменьшает просачивание сигнала между поляризациями, даже если фактические поляризации антенн не совпадают, т.е. когда поляризация передающей антенны не согласуется полностью с поляризацией соответствующей приемной антенны. Следовательно, предлагаемый способ позволяет сохранять улучшение характеристик, обеспечиваемое ортогональными поляризациями, такое как повышенная спектральная эффективность и увеличенная пропускная способность, по сравнению со связью, использующей единственную поляризацию.

Настоящее изобретение предлагает способ выравнивания и совмещения поляризаций без необходимости ручного вмешательства непосредственно на месте установки антенны. Таким образом, несовпадение поляризаций можно корректировать более часто, чем в технических решениях, требующих ручного вмешательства на месте установки. Несовпадение поляризаций можно также оценивать и компенсировать непрерывно или периодически, например, с целью определения таких несовпадений.

Согласно некоторым другим аспектам рассматриваемая антенна представляет собой первую антенну, имеющую первую поляризацию, а антенная система содержит также вторую антенну, имеющую вторую поляризацию. Здесь предполагается, что вторая поляризация отличается от первой поляризации, хотя и не обязательно ортогональна первой поляризации.

Согласно некоторым другим аспектам процессорный модуль основной полосы частот конфигурирован для приема от СВЧ-радиоприемника индикации несовпадения между второй поляризацией и соответствующей поляризацией второй приемной антенны, входящей в состав СВЧ-радиоприемника.

Далее, настоящее изобретение позволяет СВЧ-радиопередатчику обрабатывать первую индикацию несовпадения поляризаций (индикацию несовпадения первой поляризации передатчика и соответствующей первой поляризации в приемнике) и вторую индикацию несовпадения поляризаций (индикацию несовпадения второй поляризации передатчика и соответствующей второй поляризации в приемнике) с целью, например, усреднить эти несовпадения. СВЧ-радиопередатчик поэтому становится способен получить улучшенную индикацию несовпадения поляризаций. Более того, создание возможности приема этих двух индикаций несовпадения поляризаций обеспечивает устойчивость и надежность в случае сбоя одной из поляризаций.

Эта цель достигается посредством СВЧ-радиоприемника для приема радиопередач от СВЧ-радиопередатчика. Этот СВЧ-радиоприемник содержит антенное устройство и процессорный модуль основной полосы частот, соединенный с этим антенным устройством. Антенное устройство содержит антенну, имеющую некоторую поляризацию. Антенна конфигурирована для приема сигнала от СВЧ-радиопередатчика. Процессорный модуль основной полосы частот конфигурирован для определения индикации несовпадения поляризаций на основе принимаемого сигнала. Эта индикация несовпадения поляризаций показывает степень несовпадения между поляризацией указанной приемной антенны и соответствующей поляризацией передающей антенны, входящей в состав СВЧ-радиопередатчика. Антенное устройство конфигурировано для передачи индикации несовпадения поляризаций СВЧ-радиопередатчику.

Здесь настоящее изобретение предлагает упрощенную конфигурацию аппаратуры для СВЧ-радиоприемника, позволяющую осуществить компенсацию несовпадения поляризаций в СВЧ-радиопередатчике на основе индикации несовпадения поляризаций, переданной СВЧ-радиоприемником. Создание возможностей для компенсации несовпадения поляризаций в передатчике также способствует преодолению сложностей и затруднений, которые могут быть созданы неблагоприятным влиянием канала радиосвязи в процессе компенсации.

Здесь предложен также сетевой узел для системы радиосвязи СВЧ-диапазона, содержащий аппаратуру СВЧ-радиопередатчика согласно некоторым аспектам настоящего изобретения.

Здесь также предложен сетевой узел для системы радиосвязи СВЧ-диапазона, содержащий аппаратуру СВЧ-радиоприемника согласно некоторым аспектам настоящего изобретения.

Настоящее изобретение также относится к способу, реализуемому в СВЧ-радиопередатчике для осуществления радиопередач в адрес СВЧ-радиоприемника. СВЧ-радиопередатчик содержит антенное устройство и процессорный модуль основной полосы частот, соединенный с этим антенным устройством. Антенное устройство содержит антенну, имеющую некоторую поляризацию. Способ содержит прием индикации несовпадения поляризаций от СВЧ-радиоприемника. Эта индикация несовпадения поляризаций показывает несовпадение между поляризацией указанной антенны передатчика и соответствующей поляризацией приемной антенны, входящей в состав СВЧ-радиоприемника. Способ содержит компенсацию несовпадения поляризаций между антенной передатчика и приемной антенной путем регулирования радиопередач на основе индикации несовпадения поляризаций.

В дополнение к указанному выше способу предлагается компьютерный программный код, при выполнении которого в аппаратуре СВЧ-радиопередатчика этот СВЧ-радиопередатчик реализует способы согласно настоящему изобретению.

Настоящее изобретение относится также к способу, осуществляемому в СВЧ-радиоприемнике при приеме радиопередач от СВЧ-радиопередатчика. Такой СВЧ-радиоприемник содержит антенное устройство и процессорный модуль основной полосы частот, соединенный с этим антенным устройством. Антенное устройство содержит антенну, имеющую некоторую поляризацию. Способ содержит прием сигнала от СВЧ-радиопередатчика на свою антенну приемника. Способ содержит также определение индикации несовпадения поляризаций на основе принятого сигнала. Эта индикация несовпадения поляризаций показывает несовпадение между поляризацией указанной антенны приемника и поляризацией соответствующей передающей антенны из состава СВЧ-радиопередатчика. Способ содержит передачу этой индикации несовпадения поляризаций СВЧ-радиопередатчику.

Далее, предложена компьютерная программа, содержащая компьютерный программный код, при выполнении которого в СВЧ-радиоприемнике этот СВЧ-радиоприемник осуществляет способы согласно настоящему изобретению.

Предлагаемые компьютерные программы, способы и сетевые узлы обеспечивают преимущества, соответствующие преимуществам, уже описанным применительно к СВЧ-радиопередатчикам и СВЧ-радиоприемникам соответственно.

Краткое описание чертежей

Все изложенное выше станет очевидно из последующего более конкретного описания примеров вариантов, иллюстрируемого прилагаемыми чертежами, на которых позиционные обозначения указывают те же самые части на различных видах. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе. Вместо этого на чертежах сделан упор на иллюстрируемые примеры вариантов.

Фиг. 1 представляет систему радиосвязи согласно некоторым аспектам настоящего изобретения и сетевой узел согласно аспектам этого изобретения.

Фиг. 2 представляет блок-схему, иллюстрирующую СВЧ-радиопередатчик согласно некоторым аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет блок-схему, иллюстрирующую СВЧ-радиоприемник согласно некоторым аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет блок-схему, иллюстрирующую СВЧ-радиопередатчик согласно некоторым аспектам настоящего изобретения и СВЧ-радиоприемник согласно некоторым аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 5 представляет логическую схему, иллюстрирующую способы, осуществляемые в СВЧ-радиопередатчике согласно некоторым аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 6 представляет логическую схему, иллюстрирующую способы, осуществляемые в СВЧ-радиоприемнике согласно некоторым аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 7 представляет блок-схему, иллюстрирующую СВЧ-радиопередатчик согласно некоторым аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 8 представляет блок-схему, иллюстрирующую СВЧ-радиоприемник согласно некоторым аспектам настоящего изобретения.

Подробное описание

Настоящее изобретение относится к уменьшению или полному исключению несовпадения поляризаций, оказывающего отрицательное воздействие на радиосвязь в СВЧ-диапазоне. Предлагаемая технология применима к любой аппаратуре или системе радиосвязи, где сигналы могут испытывать отрицательное воздействие несовпадения поляризаций.

Разнообразная аппаратура, работающая согласно различным аспектам изобретения, реализована по меньшей мере частично посредством, например, специализированной интегральной схемы (application-specific integrated circuit, ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (field-programmable logic array, FPGA) или процессора общего назначения.

Как отмечено в разделе о предпосылках к созданию изобретения, кросс-поляризационные помехи составляют проблему для радиосвязи в СВЧ-диапазоне и особенно в ситуации с использованием нескольких поляризаций. В системах с использованием нескольких поляризаций СВЧ-радиопередатчик передает на одной и той же частоте и в одно и то же время первый сигнал с использованием первой поляризации (далее, для краткости, – на первой поляризации) и второй сигнал с использованием второй поляризации (далее, для краткости, – на второй поляризации). Для повышения спектральной эффективности вторую поляризацию регулируют таким образом, чтобы она была ортогональной относительно первой поляризации. Благодаря использованию ортогональных поляризаций (например, вертикальной поляризации и горизонтальной поляризации) в одном и том же частотном диапазоне можно удвоить пропускную способность передачи по сравнению с передачами с использованием только одной поляризации. Первый сигнал должен быть принят СВЧ-радиоприемником на соответствующей первой поляризации, тогда как второй сигнал должен быть принят СВЧ-радиоприемником на второй поляризации. Однако если первая поляризация, использованная для передачи первого сигнала, не совпадает с соответствующей первой поляризацией, используемой для приема первого сигнала, из-за сильного ветра, из-за которого антенна наклонилась, или из-за таких различных воздействий на распространение сигнала в радиоканале, например, дождя, которые способны вызвать изменение поляризации сигнала, передача первого сигнала должна тогда создать помехи приему второго сигнала, так что ортогональность поляризаций не будет достигнута. Таким образом, несовпадение поляризаций, такое как обсуждалось выше, может привести к деградации характеристик радиосвязи в СВЧ-диапазона. Такая деградация характеристик может быть выражена, например, в терминах деградировавшего отношения сигнала к шумам и помехам (signal to interference and noise ratio, SINR), деградировавшей частоты битовых ошибок (bit error rate, BER) или деградировавшей частоты кадровых ошибок (frame error rate, FER).

Настоящее изобретение имеет целью устранить такую деградацию, вызываемую несовпадением поляризации между СВЧ-радиопередатчиком и СВЧ-радиоприемником. Для уменьшения или полного устранения такой деградации поляризация, используемая для передачи, должна быть совмещена с соответствующей поляризацией, используемой для приема в СВЧ-радиоприемнике.

Сейчас будет дан обзор технологии уменьшения несовпадения поляризаций, не требующей ручного вмешательства монтажника, после чего будет приведен обзор предлагаемой технологии.

Система с использованием нескольких поляризаций обычно содержит антенную систему, имеющую в составе несколько антенн, каждая из которых обладает некоторой поляризацией. Однако такая система может иметь одну антенну с двумя поляризациями. Для совмещения поляризаций передачи и приема обычно монтажник должен корректировать несовпадение, поворачивая вручную антенну на одном конце канала связи с использованием обратной связи от другого монтажника, находящегося на другом конце канала связи. Поскольку антенны обычно устанавливают высоко на мачтах и/или в удаленных пунктах, такие решения требуют вмешательства монтажника непосредственно на объекте, где находится антенна, что является довольно обременительным и требует больших затрат времени. Кроме того, такое решение требует проектирования устройств для установки антенн, позволяющих механически поворачивать антенны. Однако это увеличивает стоимость антенны. Более того, такое решение не позволяет осуществлять непрерывную оценку и компенсацию несовпадения поляризации, например, периодически или при каждом обнаружении несовпадения.

Далее будет дан обзор предлагаемых сегодня способов выравнивания фаз. Как отмечено выше, известные способы имеют множество ограничений. Поэтому здесь предлагается корректировать несовпадение поляризаций в цифровой области вместо того, чтобы поворачивать антенну вручную. Для этого СВЧ-радиопередатчик принимает индикацию несовпадения поляризаций от СВЧ-радиоприемника. Эта индикация несовпадения поляризаций представляет собой, например, оценку угла, указывающую угол расхождения между поляризацией антенны в СВЧ-радиопередатчике и соответствующей поляризацией приемной антенны, входящей в состав СВЧ-радиоприемника, и/или индикацию наличия несовпадения поляризации и/или индикатор направления расхождения между плоскостями поляризации. Оценка угла выражена, например, в градусах со знаком, указывающим направление, в котором измеренный угол отклоняется от нулевой (опорной) плоскости, и, тем самым, направление, в котором следует осуществлять компенсацию. Индикатор наличия несовпадения указывает, существует ли несовпадение между двумя поляризациями. Индикатор направления расхождения представляет собой знак (“+” или “–“), указывающий, в каком направлении нужно повернуть плоскость поляризации. СВЧ-радиопередатчик компенсирует несовпадение поляризацией между своей антенной и приемной антенной путем регулирования своих передач в основной полосе частот на основе индикации несовпадения поляризаций.

Другими словами СВЧ-радиопередатчик компенсирует несовпадение поляризаций посредством цифрового поворота сигналов в части (блоке) основной полосы частот (например, вокруг оси постоянного тока (Direct Current, DC), перед передачей этого сигнала в высокочастотную (radio frequency, RF) часть (блок)). Это минимизирует просачивание между сигналами, передаваемыми на разных поляризациях даже тогда, когда фактические физические плоскости поляризации передающей антенны и соответствующих приемных антенн не совпадают одни с другими. Следовательно, предлагаемая технология позволяет поддерживать улучшенные характеристики, предоставляемые ортогональными поляризациями, такие как повышенная спектральная эффективность и увеличенная пропускная способность по сравнению с системами связи с единственной поляризацией.

Настоящее изобретение предлагает способ совмещения поляризаций без необходимости ручного вмешательства на месте установки антенны. Несовпадение поляризаций можно, таким образом, скорректировать дистанционно, «автоматически» и более часто, чем это достигается в технических решениях, требующих ручного вмешательства на месте установки антенны. Несовпадение поляризаций можно оценивать и компенсировать даже непрерывно, например, при каждом обнаружении несовпадения поляризаций или периодически.

Аспекты настоящего изобретения будут далее рассмотрены более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи. Аппаратура СВЧ-радиопередатчика, сетевой узел, система радиосвязи и способ, описываемый здесь, могут, однако, быть реализованы во множестве различных форм, которые не следует толковать в качестве ограничений для изложенных здесь аспектов. Подобные цифровые позиционные обозначения на всех этих чертежах присвоены подобным элементам.

Используемая здесь терминология предназначена только для целей описания конкретных аспектов настоящего изобретения и не имеет целью ограничить предлагаемую технологию. Как используется здесь, формы единственного числа (с артиклями "a", "an" и "the") включают в себя также формы множественного числа, если только контекст явно не указывает на обратное.

На фиг. 1 представлена система 100 радиосвязи, в которой могут быть реализованы СВЧ-радиопередатчик 101, 200, 200a согласно некоторым аспектам настоящего изобретения, СВЧ-радиоприемник 102, 300, 300a согласно некоторым аспектам настоящего изобретения, сетевой узел 121 согласно настоящего изобретению и сетевой узел 122 согласно настоящему изобретению. Система 100 радиосвязи содержит СВЧ-радиопередатчик 101, 200, 200a согласно аспектам настоящего изобретения и СВЧ-радиоприемник 102, 300, 300a согласно аспектам настоящего изобретения. СВЧ-радиопередатчик 101, 200, 200a конфигурирован для передачи сигналов какому-нибудь из СВЧ-радиоприемников 102, 300, 300a, например, в зоне 103 обслуживания. Система 100 радиосвязи также содержит, например, устройства 110, 111 и 112 радиосвязи.

Сетевой узел 121 для радиосвязи в СВЧ-диапазоне содержит аппаратуру СВЧ-радиопередатчика согласно некоторым аспектам настоящего изобретения. Сетевой узел 122 содержит СВЧ-радиоприемник согласно некоторым аспектам настоящего изобретения. Такой сетевой узел 121, 122 содержит, например, оборудование магистральной линии радиосвязи. Сетевые узлы 121, 122 осуществляют связь через сеть 120 связи.

Фиг. 2 представляет блок-схему, иллюстрирующую аспекты СВЧ-радиопередатчика 200. СВЧ-радиопередатчик 200 работает в СВЧ-диапазоне, например, на частотах между 3 ГГц и 140 ГГц, на частотах между 60 ГГц и 90 ГГц или на частотах между 7 ГГц и 40 ГГц. СВЧ-радиопередатчик 200 передает радиосигналы СВЧ-радиоприемнику, такому как СВЧ-радиоприемник 300, показанный на фиг. 3. СВЧ-радиопередатчик 200 принимает также радиосигналы от СВЧ-радиоприемника, такие как сигналы индикации несовпадения поляризаций. СВЧ-радиопередатчик 200 компенсирует несовпадение поляризаций, такое как угловое расхождение между поляризацией антенны в составе передатчика 200 и соответствующей поляризацией приемной антенны в составе СВЧ-радиоприемника 300, такой как антенна 321, показанная на фиг. 3. Угловое расхождение между двумя поляризациями представляет собой расхождение, являющееся результатом того, что плоскость поляризации передачи и плоскость поляризации приема образуют угол в плоскости, перпендикулярной направлению связи. Это угловое расхождение может быть компенсировано путем поворота передаваемых сигналов в цифровой области на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной направлению связи. СВЧ-радиопередатчик 200 содержит антенное устройство 220 и процессорный модуль 210 основной полосы частот, соединенный с этим антенным устройством 220. Соединение 240 между процессорным модулем 210 основной полосы частот и антенным устройством 220 конфигурировано в виде двунаправленного соединения с целью передачи отрегулированных передаваемых сигналов и приема индикаций расхождения поляризаций. Например, процессорный модуль 210 основной полосы частот обрабатывает сигналы в блоке основной полосы частот в составе передатчика, т.е. в области нулевой частоты (постоянного тока) прежде их поступления в высокочастотный блок (такой как высокочастотный входной блок). Этот процессорный модуль 210 основной полосы частот обрабатывает сигналы в цифровой области для модуляции этих сигналов, кодирования и т.д.

Антенное устройство 220 содержит антенну 221, обладающую некоторой поляризацией. Согласно некоторым аспектам антенна 221 конфигурирована для передачи и/или приема сигналов. Эта антенна 221 имеет некоторую поляризацию, т.е. ориентацию электрического поля, создаваемого антенной 221 при возбуждении этой антенны. Эта поляризация может быть, например, горизонтальной поляризацией, вертикальной поляризацией. Поляризация считается горизонтальной, если абсолютная величина угла между плоскостью поляризации и нулевой (опорной) плоскостью (например, горизонтальной опорной плоскостью) имеет величину 0 градусов +/- 5% или величину 180 градусов +/-5%. Поляризация считается вертикальной, если абсолютная величина угла между плоскостью поляризации и нулевой (опорной) плоскостью имеет величину 90 градусов +/- 5% или величину 270 градусов +/-5%. Например, если нулевая (опорная) плоскость определена относительно поверхности Земли, горизонтальная поляризация создает электрическое поле, параллельное (по существу) поверхности Земли, а вертикальная поляризация создает электрическое поле, перпендикулярное (по существу) поверхности Земли. Однако согласно некоторым аспектам опорная плоскость может быть определена относительно другой системы отсчета, отличной от поверхности Земли. Например, горизонтальная опорная плоскость может быть определена как плоскость, ориентированная под углом 45 градусов +/-5% относительно поверхности Земли. Опорная плоскость, используемая для определения несовпадения поляризаций в приемнике, должна быть той же самой или совпадающей с опорной плоскостью, используемой в передатчике.

Согласно некоторым аспектам антенна 221, 222 конфигурирована так, чтобы иметь две поляризации, такие как первая поляризация и вторая поляризация. Например, антенна 221, 222 поляризована и вертикально, и горизонтально. Здесь такая антенна с двумя поляризациями представлена как две раздельные и расположенные в одном месте антенны 221, 222, имеющие соответственно первую поляризацию и вторую поляризацию.

Из-за сильного ветра или других факторов внешней среды антенна 221 в составе СВЧ-радиопередатчика 200 или приемная антенна 321 в составе СВЧ-радиоприемника 300 перемещается, поворачивается или наклоняется, что может в результате привести к несовпадению поляризаций с приемной антенной в составе СВЧ-радиоприемника 300. Несовпадение поляризаций, рассматриваемое здесь, представляет собой несовпадение поляризаций, проявленное в плоскости, перпендикулярной направлению связи или направлению распространения радиоволны. Чтобы быть способным скорректировать несовпадение поляризаций, процессорный модуль 210 основной полосы частот конфигурирован для приема индикации несовпадения поляризаций от СВЧ-радиоприемника 300. Процессорный модуль 210 основной полосы частот принимает индикацию несовпадения поляризаций через антенное устройство 220, например, через антенну 221. Эта индикация несовпадения поляризаций указывает расхождение между поляризацией антенны 221 и соответствующей поляризацией приемной антенны 321, входящей в состав СВЧ-радиоприемника 300. Такая индикация несовпадения поляризаций содержит, например, оценку β углового расхождения (такую как величина угла, имеющая положительный или отрицательный знак и значение в пределах между 0 градусов и 180 градусов, так что этот угол образован между плоскостью поляризации антенны 221 и соответствующей плоскостью поляризации приемной антенны 321) и/или индикацию наличия несовпадения поляризации и/или индикатор направления расхождения между плоскостями поляризации. Например, СВЧ-радиопередатчик 200 передает на одной и той же частоте и в одно и то же время первый сигнал с использованием первой поляризации и второй сигнал с использованием второй поляризации. Например, оценку β углового расхождения между первой поляризацией и соответствующей ей первой поляризацией первой приемной антенны 321 можно рассматривать как оценку угла β между ориентацией передающей антенны и соответствующей ориентацией приемной антенны, а знак указывает направление расхождения (например, по часовой стрелке, против часовой стрелки относительно опорной плоскости). В качестве альтернативы или в дополнение индикация несовпадения поляризаций представляет собой индикацию наличия расхождения (такую как двоичная индикация: «ИСТИННО» (TRUE) для указания наличия расхождения и «ЛОЖНО» (FALSE) для указания совпадения), и/или индикатор направления расхождения (такой как знак, например, “+” может указывать направление против часовой стрелки, “-“ может указывать направление по часовой стрелке или наоборот). Например, СВЧ-радиопередатчик 200 интерпретирует индикацию несовпадения поляризаций “+1” в качестве наличия расхождения плоскостей поляризации в направлении против часовой стрелки и компенсирует это несовпадение плоскостей поляризации путем цифрового поворота передаваемых сигналов в направление против часовой стрелки на некоторый шаг (такой как шаг, заданный на стадии инициализации).

Процессорный модуль 210 основной полосы частот конфигурирован для компенсации несовпадения плоскостей поляризации между антенной 221 передатчика и приемной антенной 321 путем регулирования радиопередач на основе индикации несовпадения поляризаций. Следовательно, процессорный модуль 210 основной полосы частот содержит модуль 211 компенсации. Например, процессорный модуль 210 основной полосы частот конфигурирован для обработки и/или предварительного кодирования сигнала с целью устранить и/или ослабить эффект несовпадения поляризаций. Выполнение компенсации несовпадения поляризаций в СВЧ-радиопередатчике 200 является предпочтительным, поскольку никакие воздействующие факторы канала связи, такие как замирания (фединг), аддитивный белый шум, фазовые шумы и другие подобные факторы, не могут вмешаться в процесс компенсации.

Согласно некоторым аспектам процессорный модуль 210 основной полосы частот дополнительно конфигурирован для компенсации несовпадения поляризаций посредством генерации выходного сигнала для радиопередачи на основе входных сигналов s1, s2 и принимаемой индикации несовпадения поляризаций. Следовательно, согласно некоторым аспектам модуль 211 компенсации содержит генераторный модуль 2111. Например, этот генераторный модуль 2111 или процессорный модуль 210 основной полосы частот конфигурирован для умножения или смешивания входных сигналов s1, s2 с применением коэффициентов умножения согласно матрице поворота на основе принятой индикации несовпадения поляризаций (т.е. на основе оценки β углового расхождения в этом примере). Можно представить, что процессорный модуль 210 основной полосы частот вычисляет следующие выходные сигналы y1, y2:

(1)

В этом примере сигналы s1 и s2 хорошо выровнены по времени и по фазе, так что зависимость этих сигналов от времени (s1(t), s2(t)) можно для краткости опустить. Процессорный модуль 210 основной полосы частот передает затем полученные компенсированные сигналы в антенное устройство 220 для передачи. Если эти сигналы s1 и s2 не выровнены по времени и фазе, тогда процессорный модуль основной полосы частот конфигурирован для выравнивания таких сигналов по времени и фазе.

Согласно некоторым аспектам антенна 221 представляет собой первую антенну 221, имеющую первую поляризацию, а антенное устройство 220 дополнительно содержит вторую антенну 222, имеющую вторую поляризацию. Первая поляризация ортогональна или почти ортогональна второй поляризации с целью минимизации кросс-поляризационных помех. Например, первая поляризация является вертикальной поляризацией, тогда как вторая поляризация является горизонтальной поляризацией или наоборот. Согласно некоторым аспектам первая антенна 221 и вторая антенна 222 образуют одну антенну двойной поляризации или действуют как такая антенна.

Согласно некоторым аспектам the процессорный модуль 210 основной полосы частот конфигурирован для приема от СВЧ-радиоприемника 300 индикации несовпадения поляризаций, указывающей несовпадение между второй поляризацией и соответствующей поляризацией второй приемной антенны 322, входящей в состав СВЧ-радиоприемника 300. Процессорный модуль 210 основной полосы частот принимает, согласно некоторым аспектам, вторую индикацию несовпадения поляризаций, указывающую несовпадение между второй поляризацией и соответствующей поляризацией второй приемной антенны 322, и/или первую индикацию несовпадения поляризаций, указывающую несовпадение между поляризацией первой антенны 221 и соответствующей поляризацией первой приемной антенны 321. Согласно некоторым аспектам вторая индикация несовпадения поляризаций, указывающая несовпадение между второй поляризацией и соответствующей поляризацией второй приемной антенны 322, по существу равна первой индикации несовпадения поляризаций. Процессорный модуль 210 основной полосы частот компенсирует несовпадение поляризаций на основе принятых индикаций несовпадения поляризаций. Это, далее, позволяет СВЧ-радиопередатчику обрабатывать обе индикации несовпадения поляризаций с целью, например, усреднить их. Поэтому СВЧ-радиопередатчик способен вывести усовершенствованную индикацию несовпадения поляризаций. Более того, создание возможности принимать две индикации несовпадения поляризаций обеспечивает устойчивость и надежность в случае потери одной из этих поляризаций.

Согласно некоторым аспектам антенное устройство 220 конфигурировано для передачи сигнала с использованием по меньшей мере одной поляризации для обеспечения возможности обнаруживать несовпадение в СВЧ-радиоприемнике 300. Для того чтобы можно было обнаружить несовпадение поляризаций в СВЧ-радиоприемнике 300, и, таким образом, принять индикацию несовпадения поляризаций в СВЧ-радиопередатчике 200, СВЧ-радиопередатчик 200 должен передавать сигнал СВЧ-радиоприемнику 300 с использованием по меньшей мере одной поляризации антенны в составе антенного устройства 220. Например, СВЧ-радиопередатчик 200 передает первый сигнал СВЧ-радиоприемнику 300 с использованием первой поляризации антенны 321. При таком подходе СВЧ-радиоприемник 300, принимающий сигнал, может определить индикацию несовпадения поляризаций на основе принятого сигнала (например, посредством измерения мощности принимаемого сигнала с другой, непредусмотренной поляризацией, или посредством оценки кросс-корреляции между сигналами, принимаемыми с использованием двух поляризаций).

Согласно некоторым аспектам антенное устройство 220 содержит по меньшей мере два смесительных модуля 223, 224, такие как смеситель, ассоциированный с антенной 221. Согласно некоторым аспектам антенное устройство 220 содержит общий генератор 225, ассоциированный с первой антенной 221 и второй антенной 222. Согласно некоторым аспектам антенное устройство 220 содержит генератор, ассоциированный с каждой антенной 221, 222.

На фиг. 3 показан СВЧ-радиоприемник 300 согласно аспектам настоящего изобретения. Этот СВЧ-радиоприемник 300 конфигурирован для приема радиопередач от СВЧ-радиопередатчика. Этот СВЧ-радиоприемник 300 работает на частотах СВЧ-диапазона, таких как частоты между 3 ГГц и 140 ГГц, таких как частоты между 60 ГГц и 90 ГГц или таких как частоты между 7 ГГц и 40 ГГц. СВЧ-радиоприемник 300 содержит антенное устройство 320 и процессорный модуль 310 основной полосы частот, соединенный с этим антенным устройством 320. Например, процессорный модуль 310 основной полосы частот обрабатывает сигналы в части (блоке) основной полосы частот в приемнике, т.е. на частотах около постоянного тока (нуля), прежде радио части (блока) приемника 300 (или высокочастотного входного блока). Процессорный модуль 310 основной полосы частот обрабатывает сигналы в цифровой области, например, для демодуляции, декодирования и т.п. Рассматриваемый процессорный модуль 310 основной полосы частот содержит, таким образом, цифровой процессорный модуль основной полосы частот.

Антенное устройство 320 содержит антенну 321, имеющую некоторую поляризацию. Антенна 321 конфигурирована для приема сигнала от СВЧ-радиопередатчика, такого как передатчик 200, показанный на фиг. 2. Поляризация означает ориентацию электрического поля, создаваемого антенной 321 при возбуждении, в соответствии, например, с конструкцией антенны. Несовпадение поляризаций, рассматриваемое здесь, представляет собой несовпадение поляризаций, наблюдаемое в плоскости, перпендикулярной направлению связи или распространения сигнала. Опорная (нулевая) плоскость, используемая для определения индикации несовпадения поляризаций в приемнике 300, должна быть такой же или выровненной с опорной плоскостью, используемой в передатчике 200. Сигнал принимают с использованием поляризации антенны 321, которая соответствует (или предполагается выровненной с) поляризации передающей антенны 221, показанной на фиг. 2. Например, когда поляризация, используемая в передающей антенне, такой как антенна 221, показанная н