采用有源相控阵天线的通信系统和方法技术方案

本主题公开了一种无线通信系统，该系统包括：用于传输和接收电子辐射的至少一个有源相控阵天线单元和用于驱动和控制所述至少一个相控阵天线单元的相控阵电路，其中所述至少一个相控阵天线单元包括至少四个一维辐射器阵列。本主题还公开了用于使用所描述的系统的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及宽带接入领域，尤其涉及采用应用于诸如WIMAX、WIFI、WPAN、蜂 窝通信等系统的有源相控阵天线的无线通信方法和系统。
技术介绍
存在着对宽带无线接入解决方案的日益增长的需求。术语WI-MAX被WI-MAX论坛 定义为微波存取全球互通，WI-MAX论坛正在采取行动来提高IEEE 802. 16标准的适应性和 互操作性。已经采取了若干方法和技术以使宽带接入能够符合IEEE 802. 16标准以及类似 的标准，支持该标准的最普通的技术称为MIM0——多输入多输出，MIM0是以若干天线的部 署为基础的一种技术。然而，MIM0技术主要因其相对高的成本而具有一些显著的缺点。此外，与用于 WIMAX、WIFI、WPAN和蜂窝通信的其他技术一样，MIM0也不提供用于应对需求带宽的动态改 变的系统和方法，并且也不提供有效的方法来使准确的定向传输和接收成为可能。虽然上面参照WIMAX进行了介绍，但是WI-FI标准(IEEE 802. 11)、WPAN(IEEE 802. 153C)、公共蜂窝通信协议以及其他的方法和协议也具有类似的问题。本专利技术被设计用 于为这些和其他已知的或者以后开发的通信方法和协议解决类似的问题。
技术实现思路
本专利技术的实施方式的一方面涉及通过借助于有源相控阵天线系统来传送和接收 电信号、在相距几米到几千米的对象之间执行无线通信的系统和方法。例如，蜂窝站和多个 蜂窝电话设备之间的通信，控制站和车辆控制单元之间的WIMAX、WIFI、WPAN、移动电话通 信，从TV机顶盒(STB)到HDTV接收器的HDTV传输等。在本专利技术的示例性实施方式中，包括四个一维相控辐射器阵的天线单元使得能够 与多个设备进行通信(传送和接收)，其中所述天线单元在多个辐射模式之间进行切换，从 而能够向特定的设备进行高效的传输(或接收)，所述特定的设备位于所述天线单元周围 的广阔的角度内。本专利技术的另一目的是提供使多个接收/传送对象之间能够进行高速率通信的低 成本系统。本专利技术的另一目的是提供一种系统和方法，用于室外及室内应用的高吞吐量通根据本专利技术的一个示例性实施方式提供了一种无线通信系统，该系统包括用于传 输和接收辐射的一个或多个相控阵天线单元、用于驱动和控制所述一个或多个相控阵天线 单元的相控阵电路，其中所述一个或多个相控阵天线单元包括四维或更多维的辐射器阵 列。在本专利技术的某些实施方式中，所述相控阵天线单元可以是有源的。在本专利技术的某些实施方式中，所述维度的辐射器阵列是线性的。在本专利技术的某些实施方式中，将所述相控阵天线单元在垂直方向上进行布置。在本专利技术的某些实施方式中，所述维度的辐射器阵列是对称的。在本专利技术的某些实施方式中，所述维度的辐射器阵列是线性和对称的。在本专利技术的某些实施方式中，将偶数维的辐射器阵列相对于奇数一维辐射器阵列 偏移大约两个邻近辐射器之间的距离的一半。在本专利技术的某些实施方式中，所述一个或多个相控阵天线单元包括四个或更多个 辐射器，其中将两个或更多个辐射器组中的其中一个组定义为参考组，以及四个或更多个 辐射器组中的两个或更多个组由所述相控阵电路控制，以用相对于所述参考组的可编程相 移进行传送和接收。在本专利技术的某些实施方式中，每个辐射器组都包括至少一维的辐射器阵列。在本专利技术的某些实施方式中，所述可编程相移是+180或-180度。在本专利技术的某些实施方式中，所述系统选择性地在三种或更多种辐射模式之间进 行切换，其中辐射模式是根据各自以不同的相移进行传送和接收的辐射器组的数目以及根 据与每个辐射器组相关联的可编程相移进行定义的。在本专利技术的某些实施方式中，在所述三种或更多种辐射模式之间的选择性地切换 使得能够与相当广阔的水平角上的对象进行通信。在本专利技术的某些实施方式中，所述广阔的水平角大于90度。在本专利技术的某些实施方式中，在所述三种或更多种辐射模式之间的选择性地切换 依赖于在所述三种或更多种辐射模式中接收到的信号水平。在本专利技术的某些实施方式中，所述相控阵电路控制所述相控阵天线单元来通过垂 直射束孑L径(vertical beam aperture)进行福射。在本专利技术的某些实施方式中，根据可编程方向图(pattern)来垂直地操控 (steer)窄的垂直射束孔径。在本专利技术的某些实施方式中，所述相控阵电路包括两级PSIPP0;并且所述窄的垂 直射束孔径根据可编程方向图通过向所述两级PSIPP0提供控制信号而被垂直操控。在本专利技术的某些实施方式中，通信系统用于室外通信。在本专利技术的某些实施方式中，通信系统用于室内通信。 在本专利技术的某些实施方式中，所述用于传输和接收辐射电信号的一个或多个相控 阵天线单元传送和接收各种如今已知的或者以后开发的通信协议和方法。这可以包括例 如，符合WIMAX或WIFI或HDTV或蜂窝通信的数据信号、或者它们的任何组合。 在本专利技术的某些实施方式中，所述系统包括四个相控阵天线，所述四个相控阵天 线以基本上矩形结构进行放置，以覆盖环绕所述天线的360度区域。附图说明从下面结合附图的详细描述中，将能够更全面地理解和意识到本专利技术。在不止一 幅图中出现的相同的结构、元件或部件通常在它们所出现的所有图形中用相同或类似的标 号进行标记，其中图1A是根据本专利技术的示例性实施方式的相控阵天线单元的示意图；图1B是根据本专利技术的示例性实施方式的位于垂直杆上的、包括四个相控阵天线 单元的相控阵天线系统的示意图；图2A是根据本专利技术的示例性实施方式的处于第一操作模式中的相控阵天线单元 的辐射方向图的图示描述(极化图和笛卡尔图)；图2B是根据本专利技术的示例性实施方式的处于第二操作模式中的相控阵天线单元 的辐射方向图的图示描述(极化图和笛卡尔图)；图2C是根据本专利技术的示例性实施方式的处于第三操作模式中的相控阵天线单元 的辐射方向图的图示描述(极化图和笛卡尔图)；图2D是根据本专利技术的示例性实施方式，概括了三种操作模式的相控阵天线单元 的辐射方向图的图示描述(极化图和笛卡尔图)，其中根据服务需求，每个模式在不同的时 刻进行操作；图2E是根据本专利技术的示例性实施方式，概括了三种操作模式的相控阵天线单元 的辐射方向图的极化图示描述，其中四个相控阵天线单元位于单个杆的四个面上；图3A是根据本专利技术的示例性实施方式，用于实施相控阵天线电路的电路基础的 示意图，该相控阵天线电路支持三种操作模式的组合；图3B是根据本专利技术的示例性实施方式的收发机前端的示意图，该前端连接到图 3A的混频器的高频端口以实施支持三种操作模式的组合的相控阵天线电路；图4是根据本专利技术的示例性实施方式的与三个传送/接收端点进行通信的360度 相控阵天线系统的图示。具体实施例方式在其公开内容通过引用被合并到本文的、2006年10月3日提交的PCT/ IL2006/001144和2006年9月6日提交的PCT/IL2006/001039中，描述了用于提供低成本 和轻量型(light weight)分布式有源相控阵天线的元件和电路设计。这些申请描述了可 被实现为低成本和小尺寸电路或者被制造为集成芯片以产生并控制由相控阵天线所传送 和检测到的信号的电路。本申请实施了上述申请描述的思想以提供适当的有源相控阵天线 来实施下面进一步描述的本专利技术。图1A示出了有源相控阵天线(AP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线通信系统，该无线通信系统包括：用于传输和接收电子辐射的至少一个有源相控阵天线单元；用于驱动和控制所述至少一个相控阵天线单元的相控阵电路，其中所述至少一个相控阵天线单元包括至少四个一维辐射器阵列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A米拉诺，H温斯坦，
申请(专利权)人：光束网络有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]