Антенная система, обеспечивающая покрытие для связи с множеством входов и множеством выходов, mimo, способ и система



Антенная система, обеспечивающая покрытие для связи с множеством входов и множеством выходов, mimo, способ и система
Антенная система, обеспечивающая покрытие для связи с множеством входов и множеством выходов, mimo, способ и система
Антенная система, обеспечивающая покрытие для связи с множеством входов и множеством выходов, mimo, способ и система
Антенная система, обеспечивающая покрытие для связи с множеством входов и множеством выходов, mimo, способ и система

 


Владельцы патента RU 2634746:

ТЕЛЕФОНАКТИЕБОЛАГЕТ ЛМ ЭРИКССОН (ПАБЛ) (SE)

Изобретение относится, в целом, к области радиосвязи и, в частности, к антенным системам для обеспечения покрытия для связи с множеством входов и множеством выходов, MIMO. Антенная система для обеспечения покрытия системой связи MIMO с множеством входов и множеством выходов смешанного типа пространства, причем антенная система содержит излучающий кабель, выполненный с возможностью обеспечения покрытия в пространстве первого типа, и распределенную антенную систему, содержащую одну или более антенн и выполненную с возможностью обеспечения покрытия в пространстве второго типа. При этом каждая одна или более антенн распределенной антенной системы соединяется с излучающим кабелем через циркулятор и на обоих концах излучающего кабеля содержится соответствующее соединительное устройство для соединения с соответствующим антенным портом сетевого узла, выполненного с возможностью осуществления связи MIMO. Техническим результатом изобретения является равномерное покрытие и повышенная производительность антенной системы, обеспечивающей покрытие для связи с множеством входов и множеством выходов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Раскрытая здесь технология относится, в целом, к области радиосвязи и, в частности, к антенным системам для обеспечения покрытия для связи с множеством входов и множеством выходов, MIMO.

Уровень техники

Значительная часть нагрузки трафика в будущих системах беспроводной связи, как ожидается, должна приходиться на пользователей внутри помещений, например пользователей, находящихся в офисных зданиях, кафе, торговых центрах и т.д. Предоставление пользователям внутри помещений высокой скорости передачи и спектрально эффективной связи от базовых станций, находящихся вне помещений, является проблемным из-за потерь при прохождении, которые испытывают сигналы, проходящие через стены зданий. Одно из известных решений для улучшения покрытия внутри помещений состоит в использовании ретрансляторов между средой вне помещения и средой внутри помещения. Ретранслятор между средой вне помещения и средой внутри помещения имеет приемную антенну снаружи здания, соединенную через двунаправленный усилитель мощности с раздающей антенной внутри здания. Другим известным решением является развертывание чисто внутренних систем, например развертывание внутренней базовой радиостанции (RBS) и соединение ее с распределенной антенной системой (DAS), в которой антенны также располагаются внутри помещений и вблизи пользователей.

Излучающие (коаксиальные) кабели могут использоваться как для передачи, так и для приема электромагнитных волн, то есть могут обеспечивать двустороннюю связь. Типичными случаями использования излучающих кабелей являются развертывание внутри помещений и развертывание вдоль железнодорожных туннелей и т.д. Попросту говоря, излучающий кабель является коаксиальным кабелем, имеющим щели или разрезы вдоль всей его длины, которые позволяют кабелю "излучать" электромагнитные волны. Излучающий кабель может использоваться как для передачи, так и для приема электромагнитных волн, то есть он обеспечивает двустороннюю связь.

Технология связи с множеством входов и множеством выходов (MIMO) разработана и используется в системах беспроводной связи и была введена как важный признак в стандарты системы долгосрочного развития (LTE). MIMO обеспечивает более высокие скорости передачи данных за счет использования нескольких антенн для передачи и приема сигналов. За счет объединения сигналов должным образом в приемнике пользователю в рамках системы связи обеспечивается повышенное качество сигнала и/или повышенная скорость передачи данных.

Сущность изобретения

Беспроводная система MIMO может использоваться в различных типах сред, чтобы предоставлять покрытие и производительность. В сценариях внутри помещений потребности трафика могут быть неоднородными, например, из-за планировки здания и поведения пользователя. Это накладывает различные требования на бюджет линии радиосвязи в различных местах внутри здания.

Излучающие кабели демонстрируют свойства излучения, отличающиеся от свойств традиционной DAS, и обеспечивают почти постоянную локальную мощность сигнала вдоль кабеля лишь с небольшим затуханием напряженности поля в зависимости от расстояния. Это создает равномерное покрытие на заданном расстоянии от изучающего кабеля, установленного вдоль прямой линии, что делает излучающие кабели особенно пригодными для использования в коридорах, туннелях и других подобных пространствах цилиндрической формы, то есть пространствах, у которых один размер значительно больше двух других, поперечных размеров. Это показано на фиг. 1а, где пунктирная линия означает излучающий кабель. На фиг. 1b показано пространство, в котором размеры поперечного сечения меняются и излучающий кабель не может устанавливаться вдоль прямой линии, как в случае, например, туннеля (как показано на фиг. 1a). То есть маршрут прокладки излучающего кабеля (снова пунктирная линия, показывающая излучающий кабель) отклоняется от прямой линии и должен корректироваться, чтобы обеспечивать покрытие во всех зонах. Это делает установку кабелей более сложной и дорогостоящей как с точки зрения затрат труда, так и материалов. Поскольку излучающие кабели относительно дороги и сложны для установки из-за их веса и жесткого профиля, это создает большую проблему.

Распределенная антенная система (DAS) использует для обеспечения покрытия дискретный набор антенн. Поскольку каждая антенна действует как точечный источник с точки зрения поведения потерь в тракте (игнорируя любое потенциальное дополнительное усиление за счет диаграммы направленности излучения), антенны должны распределяться по зоне покрытия. В коридорах, туннелях и других пространствах цилиндрической формы, то есть пространствах, имеющих один размер значительно больше двух других, поперечных размеров, многочисленные антенны DAS должны устанавливаться так, чтобы обеспечивать покрытие, даже в случае направленных антенн, у которых направление основного лепестка ориентировано вдоль большего размера. Это показано на фиг. 1c (точка означает антенну). При таком дискретном размещении антенн покрытие между антеннами будет меняться и для обеспечения желаемого минимального покрытия может потребоваться много антенн. Когда размеры поперечного сечения меняются, с другой стороны, антенны DAS являются наиболее подходящими, так как они могут предложить дополнительное покрытие либо за счет размещения в открытых пространствах, либо за счет ориентации направленных лучей в открытые пространства, с антеннами, помещенными в местах, которые могут выбираться на основе аспектов, не связанных с покрытием, таких как простота и стоимость установки. Это показано на фиг. 1d (требуемая кабельная разводка к антеннам не показана).

Среды внутри помещений часто являются смесью пространств, подобных коридорам, соединенных с открытыми пространствами. Это справедливо, например, для традиционных офисных зданий, где "области взаимодействия" пространственно распределены по зданиям. Подобные комбинации узких проходов и открытых областей являются обычными в подземных средствах общественного транспорта. Потребность беспроводного трафика связана с распределением людей в этих областях, с открытыми пространствами, часто связанными с высокими потребностями (когда большие группы людей являются стационарными), и коридорами, связанными с меньшей потребностью (где люди движутся или постоянно находятся в более мелких офисах вдоль коридоров). Может быть желательно обеспечить в рамках беспроводной системы, использующей MIMO, производительность на единицу площади, согласованную с зависящей от положения потребностью в трафике.

Задача изобретения состоит в решении или, по меньшей мере, в облегчении по меньшей мере одной из упомянутых выше проблем.

Задача, соответствующая первому аспекту, решается антенной системой для обеспечения покрытия для связи с множеством входов и множеством выходов, MIMO, в пространствах смешанного типа. Антенная система содержит излучающий кабель, выполненный с возможностью обеспечения покрытия пространства первого типа, и распределенную антенную систему, содержащую одну или более антенн и выполненную с возможностью обеспечения покрытия пространства второго типа. Каждая из одной или более антенн распределенной антенной системы соединяются с излучающим кабелем через циркулятор, и связь MIMO обеспечивается обоими концами излучающего кабеля, выполненными с возможностью соединения с соответствующим антенным портом сетевого узла, конфигурированного для осуществления связи MIMO.

Данная антенная система предоставляет улучшенное, более равномерное покрытие и улучшенную производительность для связи MIMO в средах, содержащих пространства смешанного типа. То есть в пространствах, имеющих различную геометрию, таких как пространства первого типа, содержащие, например, пространства цилиндрической формы, такие как коридоры и туннели, и пространства второго типа, содержащие пространства открытого вида, например, большую комнату. Производительность связи на единицу площади может быть сделана согласующейся с зависящей от положения потребностью в трафике, используя излучающий кабель как средство связи, или DAS как средство связи, или и то, и другое, в зависимости от ожидаемой потребности в трафике в пространствах различного типа.

Задача, соответствующая второму аспекту, решается способом обеспечения связи с множеством входов и множеством выходов, MIMO, с использованием антенной системы, которая описана выше. Способ содержит этапы, на которых соединяют конец излучающего кабеля с первым антенным портом сетевого узла, выполненного с возможностью осуществления связи MIMO, и соединяют противоположный конец излучающего кабеля со вторым антенным портом сетевого узла.

Задача, соответствующая третьему аспекту, решается системой, содержащей антенную систему, которая описана выше, в которой один конец излучающего кабеля соединяется с первым антенным портом сетевого узла, а противоположный конец излучающего кабеля соединяется со вторым антенным портом сетевого узла.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения станут понятны после прочтения последующего описания и рассмотрения сопроводительных чертежей.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1a, 1b, 1c, 1d - развертывание излучающих кабелей и распределенных антенн соответственно.

Фиг. 2 - вариант осуществления системы и антенная система, соответствующая изобретению и, в частности, средство обеспечения двунаправленноого запитывания антенны.

Фиг. 3 - вариант осуществления антенной системы в соответствии с изобретением.

Фиг. 4a, 4b, 4c, 4d - схематичное представление различных сценариев установки антенной системы в соответствии с изобретением.

Фиг. 5 - блок-схема последовательности выполнения операций способа в соответствии с изобретением.

Подробное описание

В последующем описании для целей объяснения, но не ограничения, излагаются конкретные подробности, такие как конкретная архитектура, интерфейсы, технологии и т.д., чтобы обеспечить полное понимание. В других случаях подробные описания известных устройств, схем и способов не приводятся, чтобы не загромождать описание ненужными подробностями. Одни и те же ссылочные позиции относятся к одним и тем же подобным элементам по всему описанию.

Вкратце, изобретение обеспечивает решение проблем, связанных с обеспечением хорошего покрытия и производительности для беспроводной системы MIMO в средах, содержащих смесь из цилиндрических зон (коридоры, туннели и т.д.) и открытых пространств, в частности в средах внутри помещений. Аспекты излучающих кабелей и распределенной антенной системы (DAS) используются для обеспечения разнородного развертывания как излучающих кабелей, так и антенн DAS. Антенная система, содержащая излучающие кабели и антенны DAS, может быть объединена в цепочку с использованием циркуляторов, соединенных с одной и той же фидерной линией (которая сама может быть излучающим кабелем), чтобы обеспечить покрытие и производительность по всей заданной зоне с помощью излучающих кабелей, обеспечивающих покрытие зон цилиндрической формы, и антенн DAS, обеспечивающих покрытие открытых пространств. Дополнительно антенная система питается от обоих концов единой фидерной линии, обеспечивая, таким образом, возможности MIMO.

На фиг. 2 показан вариант осуществления антенной системы в соответствии с изобретением и, в частности, конкретные средства обеспечения запитывания двунаправленной антенны. Антенная система 1 содержит излучающий кабель 2 и множество антенн 31, 32, 33, 34, соединенных с излучающим кабелем 2 посредством циркуляторов 41, 42, 43.

Излучающий кабель 2 может содержать коаксиальный кабель, например экранированный коаксиальный кабель. Излучающий кабель 2 содержит прорези или щели, позволяющие передавать сигналы, проходящие вдоль его длины, чтобы излучаться в окружающую среду. Следует отметить, что излучающий кабель 2 может быть приспособлен к использованию в конкретной среде, в которой он может иметь такие щели только на участках, где требуется передача, и не иметь никаких щелей там, где передача не требуется, например, поскольку такие участки среды покрываются антеннами 31, 32, 33, 34.

Излучающий кабель имеет два конца, причем один конец традиционно соединяется с сетевым узлом и используется для питания/считывания кабеля, тогда как другой конец заканчивается нагрузкой или оставляется открытым. В изобретении оба конца излучающего кабеля 2 соединяются с сетевым узлом 5 и, в частности, с соответствующими антенными портами 8, 9 сетевого узла 5. Сетевой узел 5 может, таким образом, питать/считывать излучающий кабель 2 через его антенные порты 8, 9 на обоих концах излучающего кабеля 2. Первый конец излучающего кабеля 2 соединяется с первым антенным портом 8, а второй конец излучающего кабеля 2 соединяется со вторым антенным портом 9.

Концы излучающего кабеля 2 могут подключаться к сетевому узлу 5. Излучающий кабель 2, таким образом, на его концах выполняется с возможностью соединения с сетевым узлом 5, выполненным с возможностью обеспечения беспроводной связи с одним или более устройствами связи (не показаны). В частности, излучающий кабель 2 может соединяться с сетевым узлом 5, например, с помощью того, что содержит на своих концах соответствующее соединительное устройство 7a, 7b, причем соединительные устройства 7a, 7b содержат, например, антенные соединители.

Сетевой узел 5 может, например, содержать базовую радиостанцию, например, улучшенный узел B (также обозначается как eNB и eNodeB). При запитывании излучающего кабеля 2 сигналы передаются от сетевого узла 5 через излучающий кабель 2, и сигналы могут приниматься устройствами связи (не показаны), расположенными в зоне покрытия сетевого узла 5. Запитывание излучающего кабеля, таким образом, делается в направлении нисходящей линии связи от сетевого узла 5 к устройствам связи. При считывании излучающего кабеля 2 сигналы, посланные устройствами связи, принимаются посредством излучающего кабеля 2. Считывание излучающего кабеля, таким образом, делается в направлении восходящей линии связи от устройства связи к сетевому узлу 5.

Антенная система 1 также содержит множество антенн 31, 32, 33, 34, которые могут рассматриваться как распределенная антенная система 3, в которой каждая антенна может рассматриваться как точечный источник. Ссылочная позиция 3 на фиг. 2 предназначена, чтобы, в целом, обозначать любую такую антенну 31, 32, 33, 34. Антенны могут быть, например, дипольными антеннами, полосковыми антеннами и т.д. Каждая из антенн 31, 32, 33, 34 соединяется с излучающим кабелем 2 через циркулятор 41, 42, 43. Циркулятор 41, 42, 43 может быть трехпортовым циркулятором (как показанные циркуляторы 41, 42) или четырехпортовым циркулятором (как показанные циркуляторы 43). Циркулятор 41, 42, 43 является пассивным устройством, в котором радиочастотный (RF) сигнал, входящий в любой порт, передается к следующему порту по кругу. На чертеже направление вращения обозначается стандартным способом стрелкой. Следует отметить, что хотя показаны и описываются всего несколько антенн и циркуляторов, антенная система 1 может содержать любое количество антенн и циркуляторов, и дополнительно следует отметить, что циркуляторы могут подключаться к излучающему кабелю 2 различными способами, то есть порты циркуляторов могут соединяться с излучающим кабелем 2 различными способами, чтобы обеспечить требуемую передачу сигнала.

Циркуляторы 41, 42, 43 обеспечивают одновременное запитывание антенн 31, 32, 33, 34 энергией, поступающей с обоих направлений вдоль излучающего кабеля 2. Упомянутые направления являются, таким образом, восходящей линией связи, то есть сигналами, принимаемыми антеннами (или излучающим кабелем 2) для передачи сетевому узлу 5, и нисходящей линией связи, то есть сигналами, поступающими от сетевого узла 5, которые должны приниматься устройствами связи. Таким образом, обеспечивается двунаправленное запитывание. Также обеспечиваются функциональные возможности системы MIMO, то есть несколько из антенн 31, 32, 33, 34 могут, например, принимать сигнализацию от конкретного устройства связи, которое передает сигнализацию сетевому узлу 5. Сетевой узел 5 может затем обрабатывать сигналы, чтобы обеспечивать улучшенное качество сигнала. Функциональные возможности MIMO в отношении пространственного мультиплексирования также поддерживаются антенной системой 1, что обеспечивает повышенную пропускную способность передачи данных.

Каждый циркулятор 41, 42, 43 выполнен с возможностью передачи определенного количества энергии к антенне, с которой он соединяется. В частности радиочастотная энергия, переданная вдоль излучающего кабеля 2, достигает одного порта циркулятора и проходит к следующему за ним порту. Каждая антенна 31, 32, 33, 34 рассогласована с излучающим кабелем 2, так чтобы антенной излучалось только сконфигурированное количество энергии. То есть, рассматривая самую левую антенну на фиг. 2, антенну 32, в качестве примера: если она имела импеданс, согласованный с линией передачи (то есть с излучающим кабелем), то она излучала бы всю энергию, принимаемую от сетевого узла 5 в нисходящей линии связи, и желаемое покрытие не было бы получено. Поэтому антенны 31, 32, 33, 34 рассогласованы, что обеспечивает передачу/прием желаемой части падающей мощности соответствующей антенной. Антенны могут, таким образом, подключаться к фидерной линии (то есть к излучающему кабелю 2), используя, например, рассогласующие компоненты, например, делители мощности, используемые в качестве средства управления величиной мощности, излучаемой через антенну. Такое рассогласование может быть выполнено путем настройки импеданса антенн, которые должны рассогласовываться, под импеданс излучающего кабеля 2, обеспечивая, таким образом, желаемую часть энергии, которая должна передаваться/приниматься соответствующей антенной. Величина мощности, излучаемой в различных местоположениях, может управляться путем выбора необходимых комбинаций из коэффициента затухания излучающего кабеля 2, коэффициента усиления антенн 31, 32, 33, 34 или с использованием других рассогласующих компонентов, например, путем выбора линии передачи на основе импеданса, например, с использованием линии передачи с импедансом, отличным от импеданса антенны.

Рассогласование антенн 31, 32, 33, 34 может регулироваться, чтобы обеспечивать одинаковое покрытие как по восходящей линии связи, так и по нисходящей линии связи. Для иллюстрации этого, допустим, в качестве конкретного примера, что обеспечиваются две антенны, подключенные к соответствующему трехпортовому циркулятору. Для обеих антенн, чтобы иметь одну и ту же мощность передачи (по нисходящей линии связи), первая антенна (упоминаемая как крайняя левая трехпортовая антенна 32 на фиг. 2) может иметь коэффициент отражения при передаче таким, что половина энергии, падающей на ее крайний левый порт, проходит к следующему порту (как указано стрелкой, обозначающей направление вращения) и излучается антенной, и остальная энергия затем проходит к последующему порту и далее ко второй антенне, которая имеет ту же самую конфигурацию портов, что и первая антенна. Вторая антенна при наличии полного согласования импедансов затем передает остающуюся энергию, и одна и та же мощность по нисходящей линии связи передается через обе антенны. Однако наличие полного согласования импедансов для второй антенны должно означать, что вся энергия, принятая первой антенной для восходящей линии связи, должна передаваться второй антенной. Таким образом, в варианте осуществления, рассогласование выполняется таким образом, что импеданс для восходящей линии связи отличается от импеданса для нисходящей линии связи. Это подходящий вариант осуществления для дуплексных систем с частотным разделением каналов (FDD), использующих разные несущие частоты в восходящей линии связи и в нисходящей линии связи и требующих, чтобы антенны были выполнены с возможностью иметь инвертируемое рассогласование в отношении величины передаваемой/принимаемой мощности. В качестве конкретного числового примера, обеспечиваемого исключительно чтобы улучшить понимание, а не для того, чтобы рассматривать его в качестве ограничения объема изобретения, можно заметить следующее. Для трех последовательно запитанных антенн с соединением коаксиальным кабелем без потерь с коэффициентом отражения при передаче S11_tx={-1,8, -3, -бесконечность} дБ соответственно все антенны передадут одну и ту же мощность. Чтобы все антенны принимали одну и ту же мощность (принимая одинаковой падающую удельную мощность), антенны должны иметь коэффициент отражения при приеме S11_rx={-бесконечность,-3, 1,8} дБ соответственно.

Антенны 31, 32, 33, 34 могут быть расположены так, чтобы обеспечивать перекрывающееся покрытие, обеспечивая антенны, имеющие различную ортогональную поляризацию. Антенны могут, таким образом, иметь двойную поляризацию, то есть быть способны работать как с горизонтальной поляризацией, так и с вертикальной поляризацией.

Двунаправленное запитывание антенны может обеспечиваться введением двух или более трехпортовых циркуляторов 41, 42 или введением одного или более четырехпортовых циркуляторов 43. На фиг. 3 показаны два трехпортовых циркулятора 41, 42, где крайний левый трехпортовый циркулятор 42 соединяется своим первым портом P1 с линией передачи, то есть излучающим кабелем 2, своим вторым портом P2 соединяется с антенной 32 и своим третьим портом P3 снова соединяется с излучающим кабелем 2. Крайний правый трехпортовый циркулятор 41 соединяется своим первым портом P1 с излучающим кабелем 2, своим вторым портом P2 соединяется с излучающим кабелем 2 и своим третьим портом P3 соединяется с антенной 31. Два трехпортовых циркулятора 41, 42 обеспечивают двунаправленную связь. Для нисходящей линии связи (обозначенной стрелкой Tx) сигналы подаются от первого антенного порта 8 сетевого узла 5 (фиг. 2), крайний левый трехпортовый циркулятор 42 принимает сигнал в своем первом порту P1, передает его к антенне 32, которая передает сконфигурированную часть энергии принятого сигнала и передает остальную часть энергии к его третьему порту P3. Самый правый трехпортовый циркулятор 41 принимает эту энергию в своем первом порту P1, передает ее ко второму порту P2 и далее вдоль излучающего кабеля 2, передающего энергию вдоль своей длины. Циркуляторы могут также принимать сигналы нисходящей линии связи от другого антенного порта 9 и затем передавать сигнал соответствующим образом. В восходящей линии связи (обозначенной стрелкой Rx) крайний правый трехпортовый циркулятор 41 принимает сигнал в антенне 31, которая передает принятую энергию сигнала к своему первому порту P1. Крайний левый трехпортовый циркулятор 42 принимает эту энергию в своем третьем порту P3, передает ее первому порту P1 и далее вдоль излучающего кабеля 2 к сетевому узлу 5. Хотя часть энергии сигнала, принятой антенной 31, излучается или может излучаться излучающим кабелем 2 (в зависимости от расположения щелей излучающего кабеля), сигналы, принятые в сетевом узле 5, могут быть обработаны удовлетворительным способом. Дополнительно, как замечено ранее, излучающий кабель 2 может быть выполнен с возможностью "излучения" на некоторых участках вдоль его длины и выполнен с возможностью отсутствия "излучения" на других участках его длины, обеспечивая ранее упомянутые щели только на соответствующих участках. В зоне, имеющей форму, подобную туннелю, излучающий кабель 2 должен быть выполнен с возможностью обеспечения связи, то есть быть "излучающим", тогда как в зонах, имеющих большое открытое пространство, связь может обеспечиваться антеннами 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы, и излучающий кабель 2, находящийся в таких зонах, является "неизлучающим", то есть не снабжается щелями.

Возвращаясь снова к фиг. 2, двунаправленное запитывание антенны может быть обеспечено размещением одного четырехпортового циркулятора 43. Как показано на чертеже, четырехпортовый циркулятор 43 своим крайним левым портом соединяется с излучающим кабелем 2, своим верхним портом соединяется с первой антенной 33, своим нижним антенным портом соединяется со второй антенной 34 и своим крайним правым портом соединяется с излучающим кабелем 2. В нисходящей линии связи энергия принимается в его крайнем левом порту и передается к антенне 34, которая излучает сконфигурированную для этого величину, передавая остаток к самому правому порту циркулятора 43 и далее вдоль излучающего кабеля 2. В восходящей линии связи, когда первая антенна 33 принимает сигналы от устройств связи, она передает их в крайний левый порт циркулятора 43, затем далее вдоль излучающего кабеля 2 с целью приема сетевым узлом 5 в его втором антенном порту 9. Когда вторая антенна 34 принимает сигналы от устройств связи, она передает их самому правому порту циркулятора 43 и затем далее вдоль излучающего кабеля 2, с целью приема сетевым узлом 5 в его первом антенном порту 8. Как отмечалось ранее, часть энергии сигнала излучается через излучающий кабель 2 и в зависимости от конфигурации циркуляторов также через некоторые из антенн вдоль пути к сетевому узлу 5.

Антенная система 1 выполнена с возможностью обеспечения покрытия посредством излучающего кабеля 2 в сочетании с распределенной антенной системой (DAS), содержащей одну или более антенн 31, 32, 33, 34. Антенная система 1 обеспечивает повышенную производительность и покрытие в разнородных средах распространения для работы MIMO, используя различные передающие/приемные средства. Обеспечивается сконфигурированная величина мощности, излучаемой и принимаемой в зависимости от положения в пространстве. За счет использования излучающего кабеля 2 там, где среда является однородной, и DAS-антенны там, где среда открыта (в том числе внутри помещения), достигается улучшенное техническое решение, при котором величиной мощности, излучаемой в различных местоположениях, можно управлять, выбирая требуемые комбинации из коэффициента затухания излучающего кабеля, коэффициента усиления антенны и делителей мощности.

На фиг. 4a, 4b, 4c, 4d схематично показаны различные сценарии установки антенной системы 1 в соответствии с изобретением. Фиг. 4a показывает сценарий, в котором излучающий кабель 2 покрывает зоны коридоров, как указано пунктирной линией. В открытых зонах излучающий кабель 2 не является излучающим (как указано сплошной линией), то есть в этой зоне это неизлучающий питающий коаксиальный кабель. В этом открытом типе зон для покрытия используются всенаправленные антенны (обозначенные кружками, соединенными с излучающим кабелем 2).

На фиг. 4b показан подобный сценарий, но в котором излучающий кабель 2 используется также для маршрутизации сигнала через открытые зоны. Любой из этих двух вариантов осуществления (фиг. 4a, 4b) может быть предпочтительным в зависимости от затрат на кабель и установку, размера и формы открытой зоны и т.д.

Фиг. 4c показывает, что излучающий кабель 2 снова используется для покрытия в коридорах (пунктирная линия), в то время как однолучевые направленные антенны используются в открытых зонах. Фиг. 4d показывает, что излучающий кабель 2 снова используется для покрытия в коридорах (пунктирная линия), тогда как многолучевые направленные антенны используются в открытых зонах. В обоих сценариях излучающий кабель 2 выполнен с возможностью быть стандартным коаксиальным кабелем в открытых пространствах (то есть неизлучающим).

Снова обращаясь к фиг. 2, изобретение обеспечивает в одном из вариантов также систему 10, содержащую антенную систему 1, соответствующую любому из вариантов осуществления, который был описан, и сетевой узел 5. Один конец излучающего кабеля 2 соединяется с первым антенным портом 8 сетевого узла 5, а противоположный конец излучающего кабеля 2 соединяется со вторым антенным портом 9 сетевого узла 5, причем сетевой узел 5 образует часть системы 10.

Изобретение, таким образом, раскрывает, как один из вариантов, антенную систему 1 для обеспечения равномерного покрытия для связи с множеством входов и множеством выходов, MIMO, для пространств смешанного типа. Антенная система 1 содержит:

- излучающий кабель 2, выполненный с возможностью обеспечения покрытия в пространстве первого типа, и

- распределенную антенную систему 3, содержащую одну или более антенн 31, 32, 33, 34 и выполненную с возможностью обеспечения покрытия в пространстве второго типа, причем каждая из одной или более антенн 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 соединяется с излучающим кабелем 2 через циркулятор 41, 42, 43 и причем связь MIMO обеспечивается на обоих концах излучающего кабеля 2, выполненного с возможностью соединения с соответствующим антенным портом 8, 9 сетевого узла 5, выполненного с возможностью осуществления связи MIMO.

Производительность связи на единицу площади может быть согласована с потребностью трафика в зависимости от положения путем использования излучающего кабеля как средства связи, или DAS как средства связи, или и того, и другого, в зависимости от ожидаемой потребности в трафике. В зависимости от планировки пространства или зоны, в которых должно обеспечиваться покрытие беспроводной связью, и таким образом, ожидаемой потребности в трафике, излучающий кабель 2 и/или распределенная антенная система 2 антенной системы 1 устанавливается в соответствующем пространстве или зоне. Антенная система 1, таким образом, выполнена с возможностью обеспечения равномерного покрытия для связи MIMO в пространствах смешанного типа, например, путем выполнения приемного/передающего средства таким образом, чтобы оно соответствовало ожидаемой потребности в трафике в пространстве заданного типа.

В варианте осуществления каждая антенна 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 выполнена с возможностью передачи сконфигурированной величины энергии, принятой от излучающего кабеля 2 через циркулятор 41, 42, 43, с которым она соединяется, и выполнена с возможностью приема энергии и передачи излучающему кабелю 2 сконфигурированной величины энергии через циркулятор 41, 42, 43, с которым она соединяется.

В варианте осуществления каждая антенна 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 выполнена с возможностью передачи и приема сконфигурированной величины энергии с использованием отношения импеданса к импедансу излучающего кабеля 2, обеспечивающем соответствующую сконфигурированную величину энергии.

В варианте упомянутого варианта осуществления каждая антенна 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 выполнена с возможностью передачи сконфигурированной первой величины энергии с использованием отношения импеданса к импедансу излучающего кабеля на первой частоте, и каждая антенна 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 выполнена с возможностью приема сконфигурированной второй величины энергии с использованием отношения импеданса к импедансу излучающего кабеля на второй частоте.

В варианте осуществления каждая антенна 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 не согласована с излучающим кабелем 2.

В варианте осуществления каждая антенна 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 содержит импеданс, не согласованный с импедансом излучающего кабеля 2.

В варианте осуществления по меньшей мере одна антенна 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 является антенной с двойной поляризацией. Перекрывающееся покрытие может обеспечиваться такими антеннами, которые способны работать при вертикальной, а также при горизонтальной поляризации.

В варианте осуществления величина излучаемой мощности в различных местоположениях антенной системы 1 конфигурируется на основе любой комбинации из коэффициента затухания излучающего кабеля, коэффициента усиления антенны, количества и расположения щелей в излучающем кабеле 2 и/или обеспечиваемых делителей мощности.

В варианте осуществления каждый из двух концов излучающего кабеля 2 содержит соответствующий соединитель 6, 7, посредством которого излучающий кабель 2 выполнен с возможностью соединения с соответствующим портом антенны 8, 9.

В варианте осуществления пространство первого типа содержит удлиненное пространство, в котором один размер значительно больше, чем два других размера поперечного сечения, такое как цилиндрическое пространство (например, туннели или коридоры здания), и в котором пространство второго типа содержит открытое пространство (например, платформы железнодорожного вокзала или места встреч, такие как конференц-залы в здании).

В варианте осуществления отношение между длиной и шириной или высотой первого пространства значительно больше, чем отношение между длиной и шириной или высотой второго пространства. Изобретение, таким образом, применимо к средам, имеющим смесь пространств (зон) различных типов. Такие пространства различного типа могут быть определены или описаны по-разному, и упомянутые выше два варианта осуществления предназначены служить примерами этого.

В варианте осуществления каждый циркулятор 41, 42, 43 соединяется с излучающим кабелем 2 и выполнен с возможностью передачи сконфигурированной величины энергии к антенне, соединенной с ним.

На фиг. 5 показана блок-схема последовательности осуществления операций способа в соответствии с изобретением. В частности, изобретение обеспечивает в одном из вариантов способ 20 связи с множеством входов и множеством выходов, MIMO, с использованием антенной системы 1, которая описана ранее. В конкретном варианте осуществления антенная система 1 содержит излучающий кабель 2, выполненный с возможностью обеспечения покрытия в пространстве первого типа, и распределенную антенную систему 3, содержащую одну или более антенн 31, 32, 33, 34 и выполненную с возможностью обеспечения покрытия пространства второго типа, причем одна или более антенн 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 соединяются с излучающим кабелем 2 через циркулятор 41, 42, 43 и причем связь MIMO обеспечивается с обоих концов излучающего кабеля 2, выполненных с возможностью соединения с соответствующим антенным портом 8, 9 сетевого узла 5, выполненного с возможностью осуществления связи MIMO. Следует отметить, однако, что способ 20 может использоваться в любом и для любого из описанных вариантов осуществления антенной системы 1.

Способ 20 содержит этап соединения 21 конца излучающего кабеля 2 с первым антенным портом 8 сетевого узла 5, выполненного с возможностью осуществления связи MIMO, и этап соединения противоположного конца излучающего кабеля 2 со вторым антенным портом 9 сетевого узла 5.

В варианте осуществления способ 20 содержит этап рассогласования 22 каждой антенны 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 с излучающим кабелем 2 посредством выбора импеданса каждой антенны 31, 32, 33, 34, который рассогласуется с импедансом излучающего кабеля 2. Рассогласование может регулироваться в зависимости, например, от среды, в которой должна быть установлена антенная система 1.

В варианте осуществления способ 20 содержит выбор величины мощности, которая должна излучаться в различных местоположениях антенной системы (1), посредством выбора любой комбинации из коэффициента затухания излучающего кабеля, коэффициента усиления антенны, количества и размещения щелей в излучающем кабеле 2 и/или обеспечиваемых делителей мощности.

В варианте осуществления способ 20 содержит запитывание излучающего кабеля 2 с обоих его концов.

Изобретение в еще одном аспекте обеспечивает систему 10, содержащую антенную систему 1, как она была описана, в которой один конец излучающего кабеля 2 соединяется с первым антенным портом 8 сетевого узла 5, а противоположный конец излучающего кабеля 2 соединяется со вторым антенным портом 9 сетевого узла 5, причем сетевой узел 5 является частью системы 10.

Система 10, таким образом, содержит антенную систему 1 и сетевой узел 5. В конкретном варианте осуществления антенная система 1 содержит излучающий кабель 2, выполненный с возможностью обеспечения покрытия в пространстве первого типа, и распределенную антенную систему 3, содержащую одну или более антенн 31, 32, 33, 34 и выполненную с возможностью обеспечения покрытия в пространстве второго типа, причем каждая из одной или более антенн 31, 32, 33, 34 распределенной антенной системы 3 соединяется с излучающим кабелем 2 через циркулятор 41, 42, 43 и причем связь MIMO обеспечивается с обоих концов излучающего кабеля 2, выполненного с возможностью соединения с соответствующим антенным портом 8, 9 сетевого узла 5, выполненного с возможностью осуществления связи MIMO. Следует отметить, однако, что система 10 может содержать любой из описанных вариантов осуществления антенной системы 1.

Как упоминалось ранее, сетевой узел 5 системы 10 может быть, например, улучшенным узлом B, также обозначаемым eNB и eNodeB, выполненным с возможностью осуществления связи с устройствами связи.

1. Антенная система (1) для обеспечения покрытия системой связи MIMO с множеством входов и множеством выходов смешанного типа пространства, причем антенная система (1) содержит:

- излучающий кабель (2), выполненный с возможностью обеспечения покрытия в пространстве первого типа, и

- распределенную антенную систему (3), содержащую одну или более антенн (31, 32, 33, 34) и выполненную с возможностью обеспечения покрытия в пространстве второго типа, в которой каждая одна или более антенн (31, 32, 33, 34) распределенной антенной системы (3) соединяется с излучающим кабелем (2) через циркулятор (41, 42, 43) и в которой на обоих концах излучающего кабеля (2) содержится соответствующее соединительное устройство (7а, 7b) для соединения с соответствующим антенным портом (8, 9) сетевого узла (5), выполненного с возможностью осуществления связи MIMO.

2. Антенная система (1) по п. 1, в которой каждая антенна (31, 32, 33, 34) распределенной антенной системы (3) выполнена с возможностью передачи определенной величины энергии, принятой от излучающего кабеля (2) через циркулятор (41, 42, 43), с которым она соединена, и выполнена с возможностью приема энергии и передачи излучающему кабелю (2) определенной величины энергии через циркулятор (41, 42, 43), с которым она соединена.

3. Антенная система (1) по п. 2, в которой каждая антенна (31, 32, 33, 34) распределенной антенной системы (3) выполнена с возможностью передачи и приема определенной величины энергии посредством обеспечения отношения импеданса к импедансу излучающего кабеля (2), обеспечивающего соответствующую определенную величину энергии.

4. Антенная система (1) по п. 3, в которой каждая антенна (31, 32, 33, 34) распределенной антенной системы (3) выполнена с возможностью передачи определенной первой величины энергии посредством обеспечения отношения импеданса к импедансу излучающего кабеля на первой частоте и в которой каждая антенна (31, 32, 33, 34) распределенной антенной системы (3) выполнена с возможностью приема определенной второй величины энергии посредством обеспечения отношения импеданса к импедансу излучающего кабеля на второй частоте.

5. Антенная система (1) по п. 1, в которой каждая антенна (31, 32, 33, 34) распределенной антенной системы (3) рассогласована с излучающим кабелем (2).

6. Антенная система (1) по п. 1, в которой каждая антенна (31, 32, 33, 34) распределенной антенной системы (3) содержит импеданс, рассогласованный с импедансом излучающего кабеля (2).

7. Антенная система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой величина излучаемой мощности в различных местах антенной системы (1) сконфигурирована, основываясь на произвольной комбинации затухания излучающего кабеля, коэффициента затухания, усиления антенны (31, 32, 33, 34), количества и размещения щелей в излучающем кабеле (2) и/или обеспеченных делителей мощности.

8. Антенная система (1) по любому из пп. 1-6, в которой пространство первого типа содержит удлиненное пространство, в котором один размер значительно больше двух других размеров поперечного сечения, такое как пространство, подобное цилиндру, и в которой пространство второго типа содержит открытое пространство.

9. Антенная система (1) по любому из пп. 1-6, в которой отношение между длиной и шириной или высотой первого пространства значительно больше, чем отношение между длиной и шириной или высотой второго пространства.

10. Антенная система (1) по любому из пп. 1-6, в которой каждый циркулятор (41, 42, 43) соединен с излучающим кабелем (2) и выполнен с возможностью передачи определенной величины энергии антенне, соединенной с ним.

11. Способ (20) обеспечения связи MIMO с многочисленными входами, многочисленными выходами, используя антенную систему (1) по любому из пп. 1-10, причем способ (20) содержит этап, на котором:

- соединяют (21) конец излучающего кабеля (2) с первым антенным портом (8) сетевого узла (5), выполненного с возможностью связи MIMO, и соединяют противоположный конец излучающего кабеля (2) со вторым антенным портом (9) сетевого узла (5).

12. Способ (20) по п. 11, содержащий рассогласование (22) каждой антенны (31, 32, 33, 34) распределенной антенной системы (3) с излучающим кабелем (2), выбирая импеданс для каждой антенны (31, 32, 33, 34), рассогласованный с импедансом излучающего кабеля (2).

13. Способ (20) по п. 11 или 12, содержащий выбор величины мощности, которая должна излучаться в разных местах антенной системы (1), выбирая произвольную комбинацию затухания излучающего кабеля, коэффициента затухания, усиления антенны (31, 32, 33, 34), количества и размещения щелей в излучающем кабеле (2) и/или обеспеченных делителей мощности.

14. Способ (20) по п. 11 или 12, содержащий запитывание излучающего кабеля (2) с обоих его концов.

15. Система (10), содержащая антенную систему (1) по любому из пп. 1-10 и сетевой узел (5), выполненный с возможностью осуществления связи MIMO, в которой один конец излучающего кабеля (2) соединен с первым антенным портом (8) сетевого узла (5) и противоположный конец излучающего кабеля (2) соединен со вторым антенным портом (9) сетевого узла (5).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приводным механизмам и может быть использовано в качестве приводов антенн, локаторов и других устройств, установленных на военной или иной специализированной технике.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антеннам приемо-передающих устройств. Антенна содержит полотно антенны, разъем, подсоединенный в основании к полотну антенны, емкостный элемент, излучающий элемент полотна антенны, выполненный из спирали, и несимметричный вибратор, ориентированный вертикально.

Изобретение относится к антенной технике. Антенный модуль, применяемый в мобильном терминале, содержит первую антенну и вторую антенну.

Изобретение относится к широкополосным антеннам с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и может использоваться в приемопередающих устройствах систем передачи информации.

Изобретение относится подъемно-мачтовым устройствам (ПМУ), преимущественно к автоматическим системам развертывания подъемно-мачтовых устройств мобильных антенных установок.

Изобретение относится к сверхширокополосным сверхвысокочастотным антеннам, в частности для применения в бесконтактных сверхширокополосных подповерхностных радарах, для 3D или 2D визуализации подповерхностных структур.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в системах судовой радиолокации. Технический результат состоит в повышении помехозащищенности системы управления от заградительных активных помех, в том числе от активных помех, совпадающих по углам и дальности с целью, а также от пассивных помех, в оптимизации частот для обнаружения целей и их сопровождения и обеспечении одновременной и независимой работы антенн разных частотных диапазонов.

Группа изобретений относится к средствам метеорологического обеспечения и применяется в СВЧ устройствах метеорадиолокаторов, предназначенных для получения информации о параметрах атмосферы на высотах зондирования и у поверхности земли.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к стационарной, и может быть использовано в подъемно-мачтовых устройствах (ПМУ), устанавливаемых на фундамент бетонный, свайный или свайно-винтовой, для подъема оборудования на заданную высоту, с лебедкой в комплекте для подъема мачты с плоскопараллельным поворотом верхней площадки, и опускания для обслуживания, ремонта и при наступлении форс-мажорных обстоятельств.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике. Заявленная передающая туннельная антенна (ПТА) относится к классу подземных антенн (ПА) и может быть использована в качестве передающей низкочастотной (НЧ) антенны, размещенной в туннеле, пробуренном в полупроводящем грунте (ППГ).
Наверх