通过从预定的多个天线权重向量中进行选择来在形成波束的系统中建立无线通信技术方案

在无线通信系统中的第一站(8)和第二站(9)之间建立无线通信，该第一站(8)具有波束形成网络(23)，该波束形成网络被配置为使用从预定的多个天线权重向量中选择的天线权重向量来形成连续波束。该波束的该取向布置在包括多行的网格中。每行的该波束在角位置上间隔开，使得相应行中的至少一个波束定位在相邻行的两个波束的该位置的中间。形成连续波束，以使用该天线权重向量的选择的第一子集来发送第一消息。如果在该第二站(9)接收到第一波束(38)中的第一消息，则使用被选择来形成与该第一波束(38)相邻的波束的该天线权重向量的第二子集来形成进一步的连续波束(39a，39b)。39b)。39b)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过从预定的多个天线权重向量中进行选择来在形成波束的系统中建立无线通信


[0001]本专利技术涉及在无线通信系统中的第一站和第二站之间建立无线通信，第一站具有包括天线元件的阵列的天线和波束形成网络，该波束形成网络被配置为使用从预定的多个天线权重向量中选择的天线权重向量来形成波束。

技术介绍

[0002]随着对增加带宽的需求的持续以及射频电子设备成本的下降，以越来越高的频率工作的无线系统的市场越来越大。特别是对于固定无线接入系统，要求无线电站具有高天线增益，以提供足够的系统增益来建立长距离通信，该距离可以是一千米或更远，在更高的频率，可以是20GHz或更高，并且高达60GHz或甚至更高。为了提供高增益天线波束，可以通常地提供天线元件的阵列，在该阵列中每个天线元件的幅度和/或相位由波束形成器控制以产生波束，该波束可以从预配置的波束中选择。然而，在此类系统中建立初始无线通信可能是困难的，部分原因是波束窄，特别是在不利的大气条件下(诸如下雨)，这可能引入另外的传输损耗。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的第一方面，提供了一种在无线通信系统中的第一站和第二站之间建立无线通信的方法，该第一站具有包括天线元件的阵列的天线和波束形成网络，该波束形成网络被配置为使用从预定的多个天线权重向量中选择的天线权重向量来形成波束，该方法包括：
[0004]在第一站提供预定的多个天线权重向量，预定的多个天线权重向量被配置为形成多个波束，多个波束的取向被布置在包括多行的网格中，每行的波束在第一轴线上的行中的角位置上被间隔开，使得相应行中的至少一个波束定位在第一轴线上相邻行上两个波束在第一轴线上的位置之间的中间；
[0005]选择预定的多个天线权重向量的第一子集用于在第一站使用；
[0006]在第一站使用预定的多个天线权重向量的第一子集在第一时间序列中形成连续波束以发送第一消息；
[0007]根据使用第一站的第一波束在第二站接收到第一消息，在第一站使用被选择来形成与第一波束相邻的波束的预定多个天线权重向量的第二子集来形成进一步连续波束。
[0008]提供预定的多个天线权重向量通过允许非实时计算权重向量来提供计算效率。提供有限数量的波束允许高效的搜索过程来找到用于第一站和第二站之间的通信的最佳波束。在包括多行的网格中布置多个波束的取向，每行的波束在第一轴线上的行中的角位置上间隔开，使得相应行中的至少一个波束定位在第一轴线上相邻行上的两个波束的第一轴线上的位置之间的中间，这提供了波束图案，该波束图案在波束之间的区域中具有比传统的矩形波束网格中提供的更大的增益。波束被布置成多个近似等边三角形。此类布置允许
建立对由于不利的大气条件(诸如下雨)造成的损失具有更大容忍度的通信。选择用于第一站使用的预定多个天线权重向量的第一子集允许以时间高效的方式进行波束的初始搜索。尤其是，如果第一站和第二站两者都在执行搜索，搜索时间可以近似地与在一个站的子集中的波束数量的平方成比例，这是当两个站同时形成到另一个站的波束的情况出现时平均花费的时间。在第一站使用预定的多个天线权重向量的第一子集来发送第一消息，在第一时间序列中形成的连续波束允许识别在第二站可以接收哪个波束子集。如果已经接收到第一消息，则第二站可以向第一站发回确认消息。在时分双工系统中，波束被形成为在时间序列中交替地传输和接收波束，可以使用用于传输第一消息的相同波束来传输确认消息。一旦已经从波束子集中选择了第一波束，则在第一站使用被选择来形成与第一波束相邻的波束的预定多个天线权重向量的第二子集来形成进一步的连续波束。这允许波束的精细搜索，以识别第二子集中的波束中的一个是否比第一波束与第二站具有更好的对准。这可以通过信噪比或接收信号强度的测量来确定。
[0009]在示例中，网格的每行的波束在该行中的角位置被第一轴线上的第一角间隔间隔开，每行的波束的角位置在第一轴线上相对于相邻行中的波束的角位置偏移第一角间隔的一半。
[0010]与在一行的中间相比，通过沿着该行的恒定角间隔来间隔一行上的波束提供了在朝向一行的末端的波束之间的区域中增益的略微减小的下降，因为朝向该行的末端的波束的波束宽度可以更大，但是波束之间的角间隔保持恒定。这有利于抵消此影响，该影响为朝向行末端的波束中心的增益可能低于朝向行中心的波束的增益。
[0011]在示例中，每行与相邻行在垂直于第一轴线的第二轴线上间隔开第一角间隔乘以余弦30度，借以将多个波束中的每个波束布置成与两个相邻波束成为等边三角形。这在波束之间的区域提供了比传统的矩形波束网格更大增益的波束图案。
[0012]在示例中，选择第一子集以在网格的交替行上形成选择的波束，每个交替行的选择的波束在第一轴线上的角位置间隔两倍的第一角间隔，并且每个交替行的选择的波束的角位置在第一轴线上偏移第一角间隔，借以将每个选择的波束布置成与两个相邻选择的波束成为等边三角形。
[0013]波束子集的选择允许用于建立初始通信的时间高效的过程。等边三角形的布置允许波束图案在波束子集的波束之间的区域中具有比传统的矩形波束网格中提供的更大的增益。
[0014]在示例中，如果第一波束或第二波束不在网格的边缘，则选择第二子集以形成围绕相应的第一波束和第二波束的至少六个波束的环。
[0015]这提供了用于在建立初始通信之后选择最佳波束以供使用的高效过程。
[0016]在示例中，第一轴线是方位角。天线元件的阵列可以具有8个元件列和8个元件行，每个元件行和每个元件列中的天线元件之间的间距基本上是无线通信系统工作频率下的半个波长。每个预定的天线权重向量可以为每个天线元件提供相应的相移，波束网格可以包括布置成8行的120个波束。预定的多个天线权重向量被配置为在第一站形成基本上在方位角上+/
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40度延伸并且在仰角上+/
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20度延伸的波束网格中的多个波束。
[0017]在示例中，第一站的天线元件的阵列被布置成向偏置格里高利天线布置的副反射器馈送，从而从偏置格里高利天线布置的主反射器盘形成多个波束。预定的多个天线权重
向量可以被配置为通过从天线元件的阵列形成多个馈送波束来从格里高利天线布置的主反射器盘形成多个波束，每个馈送波束对应于来自主反射器盘的多个波束中的对应一个波束。
[0018]提供偏置格里高利天线布置提供了一种增加由天线元件的阵列提供的波束增益的便利方法。副反射器可以在竖直轴线上相对于主反射器盘的中心偏移，以允许波束在宽范围的方位角上形成，而不会被副反射器或阵列阻挡。通过允许在形成波束之前执行权重向量的计算，提供预定的多个权重向量在计算上是高效的。在包括多行的网格中布置多个波束的取向允许在不同的方位角和相同的仰角上形成连续波束，这允许形成试验波束的方便方法，例如在订户模块和无线通信系统的接入点之间建立初始通信。这也允许重新选择波束以跟踪由于风载荷引起的订户模块的移动的便利方法，例如，如果订户模块安装在订户房屋上方的杆上。提供预定的多个权重向量，使得每个馈送波束的方位角和仰角方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在无线通信系统中的第一站和第二站之间建立无线通信的方法，所述第一站具有包括天线元件的阵列的天线和波束形成网络，所述波束形成网络被配置为使用从预定的多个天线权重向量中选择的天线权重向量来形成波束，所述方法包括：在所述第一站提供预定的多个天线权重向量，所述预定的多个天线权重向量被配置为形成多个波束，所述多个波束的取向被布置在包括多行的网格中，每行的所述波束在第一轴线上的所述行中的角位置上被间隔开，使得相应行中的至少一个波束定位在所述第一轴线上相邻行上两个波束在所述第一轴线上的位置之间的中间；选择所述预定的多个天线权重向量的第一子集用于在所述第一站使用；在所述第一站使用所述预定的多个天线权重向量的所述第一子集在第一时间序列中形成连续波束以发送第一消息；根据使用所述第一站的第一波束在所述第二站接收到第一消息，在所述第一站使用被选择来形成与所述第一波束相邻的波束的所述预定多个天线权重向量的第二子集来形成进一步连续波束。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网格的每行的所述波束在所述行中的角位置上被第一轴线上的第一角间隔间隔开，每行的所述波束的角位置在第一轴线上相对于相邻行的波束的所述角位置偏移所述第一角间隔的一半。3.根据权利要求2所述的方法，其中，每行与相邻行的间隔是所述第一角间隔乘以第二轴线上的余弦30度，第二轴线垂直于所述第一轴线，借以将所述多个波束中的每个波束布置成与两个相邻波束成为等边三角形。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，选择所述第一子集以在所述网格的交替行上形成选择的波束，每个交替行的所述选择的波束在所述第一轴线上的角位置间隔两倍的所述第一角间隔，并且每个交替行的所述选择的波束的所述角位置在所述第一轴线上偏移所述第一角间隔，借以将每个选择的波束布置成与两个相邻选择的波束成为等边三角形。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，如果所述第一波束或第二波束不在所述网格的边缘，则选择所述第二子集以形成围绕相应的所述第一波束和第二波束的至少六个波束的环。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一轴线是方位角。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，天线元件的所述阵列具有8个元件列和8个元件行，每个元件行和每个元件列中的天线元件之间的间距基本上是所述无线通信系统工作频率下的半个波长。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，每个预定天线权重向量为每个天线元件提供相应的相移。9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述波束的网格包括布置成8行的120个波束。10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述预定的多个天线权重向量被配置为在所述第一站形成波束网格中的所述多个波束，所述波束基本上在方位角上+/
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40度延伸并且在仰角上+/
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20度延伸。11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述第一站的天线元件的所述阵列被布置以向偏置格里高利天线布置的副反射器馈送，从而从所述偏置格里高利天线布置的
主反射器盘形成所述多个波束。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定的多个天线权重向量被配置为通过从天线元件的阵列形成多个馈送波束来从格里高利天线布置的主反射器盘形成所述多个波束，每个馈送波束对应于来自所述主反射器盘的所述多个波束中对应的一个波束。13.根据权利要求12所述的方法，其中，每个馈送波束的所述方位角和仰角方向与来自所述主反射器盘的对应的所述波束的所述方位角和仰角方向之间的关系是方位角和仰角的非线性函数。14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述预定的多个天线权重向量被配置为形成所述多个馈送波束，使得所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：奈杰尔，
申请(专利权)人：新生组织网络有限公司，
类型：发明
国别省市：