BR112015032154B1 - Antenas apontadas de rotação para redes de área ampla fixas sem fio - Google Patents

Abstract

ANTENAS APONTADAS DE ROTAÇÃO PARA REDES DE ÁREA AMPLA FIXAS SEM FIO. Um aparelho e método para combinar os sinais recebidos a partir de um sistema por satélite de broadcast direto com os sinais recebidos a partir de uma rede sem fio, inclui uma antena de satélite para a recepção dos sinais a partir do sistema por satélite de broadcast direto; e uma antena de rede sem fio, colocalizada com a antena de satélite, para receber os sinais a partir da rede sem fio. A antena da rede sem fio inclui uma unidade de antena que é girada por um controlador baseado em características dos sinais recebidos a partir da rede sem fio. O controlador energiza e desenergiza um motor para girar mecanicamente o conjunto de antena para alinhar corretamente a antena de rede sem fio para se comunicar com a rede sem fio. A antena da rede sem fio compreende um cilindro fechado, em que o conjunto de antena é montado rotativamente no interior do cilindro fechado, de tal modo que, após o comando do controlador, o motor engata no conjunto de antena para girar mecanicamente o conjunto de antena sobre um eixo central do cilindro fechado.

Description

FUNDAMENTOS 1. Campo Técnico

[001] A presente especificação refere-se genericamente a sistemas de comunicações sem fio, e em particular a um sistema de antena de banda larga sem fio direcional e orientável.

2. Descrição da Técnica Relacionada

[002] O uso de dispositivos sem fio para comunicação tem se tornado comum. Inúmeras redes sem fio, por exemplo, Verizon, Sprint, T-Mobile, AT & T, etc., oferecem voz, dados, vídeo e outros serviços de comunicações via serviços "celulares" terrestres, e outros provedores de serviços, por exemplo, Intelsat, Iridium, etc., proveem serviços sem fio via satélite.

[003] Serviços de voz e dados sem fio, no entanto, são limitados pela capacidade da rede sem fio de se comunicar onde seus sinais podem ser bloqueados ou não, onde há intensidade de sinal suficiente. Por exemplo, os dispositivos móveis normalmente têm antenas com ganho limitado e, portanto, a antena no dispositivo móvel não podem transmitir energia suficiente ou receber a intensidade de sinal suficiente para se comunicar em determinadas áreas.

[004] Outras limitações sobre redes sem fio incluem ambientes urbanos com a sua consequente interferência multipercurso, ambientes rurais, com sua falta de infraestrutura de rede e cobertura no interior de edifícios com sua atenuação de sinal que pode impedir a recepção ou degradar sinais na rede sem fio, impactando tanto cobertura quanto capacidade da rede sem fio. Em particular, as limitações de espectro disponível para os serviços de 4G forçam a reutilização de espectro atribuído, resultando em maiores níveis de interferência, afetando a prestação do serviço 4G.

[005] Pode ser visto, portanto, que existe uma necessidade na técnica para a melhoria da capacidade de acesso a redes sem fio, em vários ambientes, e para aumentar a capacidade e eficiência de redes sem fio.

SUMÁRIO

[006] Para minimizar as limitações da técnica anterior, e para minimizar outras limitações que se tornarão evidentes após a leitura, a presente especificação descreve um aparelho e um método para combinar sinais recebidos a partir de um sistema de satélite de broadcast direto com os sinais recebidos a partir de uma rede sem fio, incluindo um antena de satélite para receber os sinais a partir do sistema por satélite de broadcast direto; e uma antena de rede sem fio, opcionalmente colocalizada, com a antena de satélite, para receber os sinais a partir da rede sem fio.

[007] Em uma modalidade, a antena de rede sem fio inclui um conjunto de antena que é girada por um controlador baseado em características dos sinais recebidos a partir da rede sem fio. O controlador energiza desenergiza um motor para girar mecanicamente o conjunto de antena para alinhar corretamente a antena com rede sem fio para se comunicar com a rede sem fio. A antena da rede sem fio compreende um cilindro fechado, e o conjunto da antena é rotativamente montado no interior do cilindro fechado, de tal modo que, após o comando do controlador, o motor engata no conjunto de antena para girar mecanicamente o conjunto de antena sobre um eixo central do cilindro fechado. Como resultado, a antena de rede sem fio é omnidirecional durante a instalação, mas direcional durante a operação.

[008] A antena da rede sem fio pode ser montada com a antena de satélite, por exemplo, a antena de rede sem fio pode ser montada em um braço que está acoplado a um mastro da antena de satélite. Alternativamente, a antena de rede sem fio pode ser montada separadamente da antena de satélite.

[009] A presente especificação também descreve um aparelho para se comunicar com uma rede sem fio, que compreende uma carcaça; um conjunto de antena montada no interior da carcaça; e um motor que engata no conjunto de antena para orientar o conjunto de antena mecanicamente no interior da carcaça para se comunicar com a rede sem fio.

[0010] A carcaça é um cilindro fechado, o conjunto de antena é montada rotativamente no interior do cilindro fechado, e o motor gira mecanicamente o conjunto de antena sobre um eixo central do cilindro fechado.

[0011] O conjunto de antena é composto por uma ou mais placas de circuito impresso (PCBs) implementando uma antena e eletrônicos de um dispositivo de modem sem fio de banda larga. Em uma modalidade, tanto a antena quanto os componentes eletrônicos são girados sobre um eixo central da carcaça. Em outra modalidade, apenas a antena é girada sobre um eixo central da carcaça, e os componentes eletrônicos são montados e fixados em uma base da carcaça.

[0012] O motor é ligado a uma placa de espaçamento do conjunto de antena, a armadura do motor serve como um suporte de rotação para o conjunto de antena, e uma haste serve como um ponto de articulação superior, em que a haste fica em uma bucha piloto pressionada para dentro da carcaça.

[0013] O motor é energizado e desenergizado em resposta aos comandos de um controlador para alinhar corretamente o conjunto de antena para se comunicar com a rede sem fio, com base nas características dos sinais recebidos a partir da rede sem fio, em que as características dos sinais compreendem um ou mais de Indicador de Intensidade de Sinal Recebido (RSSI), Potência Recebida de Sinal de Referência (RSRP), Qualidade Recebida de Sinal de Referência (RSRQ), Relação Interferência Sinal/Ruído (SINR), taxa de erro de bit (BER), e taxa de erro de bloco / apagamento (BLER).

[0014] Além disso, pode haver um mecanismo que impede o excesso de rotação do conjunto de antena, bem como um indicador de qualidade de link, provido na carcaça ou uma base para a carcaça, que provê um status visual da qualidade de link sem fio.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] Referindo-se agora aos desenhos em que números de referência iguais representam peças correspondentes ao longo de:

[0016] Figura 1 é um diagrama que ilustra um sistema que integra uma antena de satélite e uma antena de rede sem fio em instalações do assinante, de acordo com uma modalidade.

[0017] Figura 2 é um diagrama de blocos que descreve ainda os componentes de um sistema nas instalações do assinante, de acordo com uma modalidade.

[0018] Figura 3 é uma ilustração que mostra como uma antena em forma de lata pode ser montada sobre uma unidade exterior.

[0019] As figuras 4(a) e 4(b) são ilustrações que mostram exemplos de autónomo para a antena de montagem em forma de lata.

[0020] As figuras 5(a), 5(b), 5(c) e 5(d) são diagramas esquemáticos que ilustram os componentes da antena em forma de cano, de acordo com uma ou mais modalidades.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] Na descrição seguinte, é feita referência aos desenhos acompanhantes que formam uma parte do mesmo, e os quais são mostrados, a título de ilustração, várias modalidades. Entende-se que outras modalidades podem ser utilizadas e mudanças estruturais podem ser feitas sem se afastarem do âmbito da presente especificação.

Visão geral

[0022] A presente especificação descreve uma antena de rede sem fio para uso em implantação de serviços de rede sem fio. De preferência, a antena pode ser instalada rapidamente, sem necessidade de qualquer alinhamento manual com estação base ou antenas da rede sem fio, mas mais tarde a antena pode ser operada mecanicamente, alinhando-a com as estação base ou antenas da rede sem fio. Alinhamento da antena pode ser realizado mecanicamente por rotação de uma única face da antena, em que esta face da antena teria tipicamente elementos para duas polarizações ortogonais. Prevê-se que modalidades da antena de rede sem fio aqui descrito pode oferecer uma elevada fiabilidade e ainda tem baixos custos de fabricação.

Descrição de Sistema

[0023] Figura 1 é um diagrama que ilustra um sistema 10 que integra uma antena de satélite e uma antena de rede sem fio em instalações do assinante 12, de acordo com uma modalidade. Uma antena de satélite conhecida como uma Unidade Externa (ODU) 14 é combinada no mesmo hardware de montagem, geralmente localizado na parte externa das instalações do assinante 12, com uma antena de rede sem fio em forma de cano (também aqui referida como um "cantenna") 16, a fim de prover tanto recepção por satélite de broadcast direto quanto recepção de rede sem fio. Em outras modalidades, a ODU 14 e a cantenna 16 podem ser colocalizadas nas instalações do assinante 12, mas não estão combinadas no mesmo hardware de montagem.

[0024] Um sistema de satélite de broadcast direto (DBS) 18 transmite sinais a um ou mais satélites 20, e os satélites 20 emitem os sinais para a ODU 14. A ODU 14 recebe estes sinais e envia os sinais recebidos, através de um cabo coaxial 22, através de uma inserção de potência 24 e divisor coaxial 26, para um ou mais receptores / decodificadores integrados (IRDs) 28, também conhecidos como set-top boxes (STBs), que decodificam os sinais e separam os sinais em canais visualizadores, que são então passados para monitor 30 para a visualização por um usuário.

[0025] Uma rede sem fio 32 envia sinais para uma ou mais antenas 34, e as antenas 34 transmitem os sinais para a cantenna 16. A cantenna 16 recebe estes sinais e envia os sinais recebidos, através do cabo coaxial 22, através da inserção de alimentação 24 e divisor coaxial 26, para uma rede residencial 36, que pode compreender um ou mais dispositivos, tais como PCs, roteadores, etc., e podem incluir um percurso de comunicações sem fio local para uso com um ou mais dispositivos móveis 38.

[0026] Em uma modalidade, a rede sem fio 32 pode compreender uma rede móvel ou celular que provê voz e/ou dados sem fio, incluindo as redes 3G e 4G, embora outras redes sem fio 32 possam ser usadas também. Essas outras redes sem fio 32 podem compreender redes de banda larga sem fio (tais como redes Wi-Fi ou Wi-Max), redes locais sem fio (LANs), redes de longa distância sem fio (WANs) redes pessoais sem fio (PANs), redes metropolitanas sem fio (MAN), redes mesh sem fio e outras redes sem fio.

[0027] Assim, o sistema 10 combina os sinais recebidos a partir do sistema de DBS 18 com os sinais recebidos a partir da rede sem fio 34, utilizando uma antena de satélite 14 para receber os sinais a partir do sistema de DBS 18, e uma antena de rede sem fio 16, colocalizada com a antena de satélite 14, para receber os sinais a partir da rede sem fio 32.

[0028] Como o sistema DBS 18 realiza broadcast de serviços adicionais e canais adicionais às instalações do assinante 12, os telespectadores irão gostar e esperar por serviços adicionais de rede sem fio 32 para serem entregues a um custo razoável, além dos serviços do sistema DBS 18. Da mesma forma, os usuários dos serviços de rede sem fio 32 vão gostar e esperar para ter acesso aos serviços do sistema DBS 18. A combinação de ODU 14 e cantenna 16 provê esse recurso, e integra os serviços do sistema DBS 18 com os serviços de rede sem fio 32 de uma forma rentável.

[0029] Note-se que um ou ambos os IRDs 28 e a rede residencial 36 podem se comunicar com um ou ambos do sistema DBS 18 e rede sem fio 32. Na verdade, os IRDs 28 podem se comunicar com a rede sem fio 32 para melhorar os serviços recebidos pelos IRDs 28 a partir do sistema DBS 18. Da mesma forma, a rede residencial 36 pode se comunicar com o sistema DBS 18 para melhorar os serviços recebidos pela rede residencial 36 a partir da rede sem fio 32.

[0030] Além disso, como mencionado acima, a cantenna 16 provê um meio para a rede sem fio 32 para se comunicar com o dispositivo móvel 38 através do percurso de comunicações local sem fio provido pela rede residencial 36. O dispositivo móvel 38 pode ser servido, por exemplo, por uma transformação para Wi-Fi ou algum outro formato para o percurso de comunicações sem fio local provido pela rede residencial 36.

[0031] Em alternativa, a cantenna 16 pode atuar como um repetidor de baixa latência ou retransmissor para a rede sem fio 32 para se comunicar com o dispositivo móvel 38 através do percurso de comunicações sem fio local provido pela rede residencial 36. Externamente, o dispositivo móvel 38 pode se comunicar com a antena 34 diretamente. Dentro de instalações do assinante 12, no entanto, o sinal da antena 34 pode ser atenuado para um nível que impede a comunicação direta entre a antena 34 e o dispositivo móvel 38. Sem o percurso de comunicações sem fio local provido pela rede residencial 36, e o ganho adicional provido pela cantenna 16, é possível que uma conexão não esteja presente no todo entre a rede sem fio 32 e o dispositivo móvel 38, ou que a conexão não suporte as velocidades de dados disponíveis com a cantenna 16. Note que, como o dispositivo móvel 38 se move de dentro das instalações do assinante 12 para fora, ou vice- versa, um handoff pode ocorrer entre a rede residencial 36 e a antena 34, mantendo ao mesmo tempo um percurso de comunicações com a rede sem fio 32.

Descrição de Instalações do Assinante

[0032] Figura 2 é um diagrama de blocos que descreve adicionalmente os componentes do sistema 10 encontrado nas instalações do assinante 12, de acordo com uma modalidade.

[0033] A ODU 14, que pode incluir um multicomutador (não mostrado), é acoplada através do cabo coaxial 22 com a cantenna 16. A cantenna 16 é acoplada através do cabo coaxial 22 com o dispositivo de inserção de energia 24. Os sinais provenientes tanto da ODU 14 quanto da cantenna 16 são roteados para o dispositivo de inserção de potência 24, e depois para o divisor coaxial 26, para entrega aos IRDs 28 e/ou à rede residencial 36.

[0034] Assim, uma ou ambas a ODU 14 e cantenna 16 podem se comunicar com cada um ou ambos o IRD 28 e a rede residencial 36, através do cabo coaxial 22, de forma a operar em conjunto com qualquer um ou ambos o sistema DBS 18 e a rede sem fio 32. Por exemplo, um IRD 28 pode ser ativado usando a cantenna 16 para acessar a rede sem fio 32. Da mesma forma, a rede residencial 36 pode ser ativada usando a ODU 14 para acessar o sistema DBS 18.

[0035] Em uma modalidade, a cantenna 16 compreende um dispositivo de modem sem fio de banda larga que inclui os seguintes módulos: antena 40, rádio 42, ponte / modem / rede 44, potência 46, gerenciamento / controle 48 e funcionamento em coaxial 50. Usando os módulos, a cantenna 16 habilita serviços de comunicações bidirecionais e entrega de sinais com a rede sem fio 32.

[0036] A antena 40 pode ser de qualquer projeto, por exemplo, placa, adesivo, omnidirecional, arranjo em fase, etc., que irá permitir a comunicação com essas redes 32, e pode transmitir e receber qualquer banda de frequência que desejar.

[0037] O módulo de rádio 42 é compatível com a antena 40, e permite a geração de codificação e frequência compatível com a rede sem fio 32. O módulo de rádio 42 pode ser projetado para ser compatível com uma única rede sem fio 32, ou para ser compatível com múltiplas redes sem fio diferentes 32, como desejado.

[0038] O módulo de ponte / modem / rede 44 é usado para combinar, modular, demodular e distribuir sinais recebidos a partir da rede sem fio 32 e do sistema DBS 18, essencialmente provendo uma interface que se acopla do sistema DBS 18 com a rede sem fio 32. O módulo ponte / modem / rede 44 compreende tipicamente uma ponte ou um combinador para acoplar os dois sinais (sem fio e via satélite) juntos em frequências específicas, esquemas de codificação, etc., e para traduzir estes sinais em sinais que podem ser utilizados pelo IRDs 28 e/ou a rede residencial 36 (e outros dispositivos, como desejado). O módulo de ponte / modem / rede 44 provê um modem para modular e demodular os sinais em esquema de modulação desejado ou predeterminado para ser utilizado por vários dispositivos 28 e 36 (e outros dispositivos como desejado). O módulo de ponte / modem / rede 44 também permite o funcionamento em rede destes sinais para uso de vários dispositivos 28 e 36 (e outros dispositivos como desejado).

[0039] O módulo de fonte de energia 46 pode ser uma fonte de energia independente. Além disso, o módulo de fonte de energia 46 pode derivar energia do dispositivo de inserção de energia 24, ou a partir do IRD 28, ou a partir da rede residencial 36.

[0040] O módulo de gerenciamento / controle 48 é um controlador para a cantenna 16, e, geralmente, responde a comandos relacionados à rede sem fio 32, através da antena 40, IRDs 28 ou rede residencial 36. No entanto, os comandos relacionados com o sistema DBS 18, recebidos através da ODU 14, IRDs 28 rede residencial 36, podem ser enviados e interpretados pelo módulo de gerenciamento / controle 48 também.

[0041] O módulo de funcionamento em rede coaxial 50 lida com a interface para o cabo coaxial 22. Em uma modalidade, o módulo de funcionamento em rede coaxial 50 provê um conector de entrada coaxial (Sat LNB) para o cabo coaxial 22 a partir da ODU 14 e um conector de saída coaxial (Homerun "F") para o cabo coaxial 22 para o dispositivo de inserção de energia 24. Ambos os sinais recebidos via satélite 20 pela ODU 14 e sinais de antena 34 recebidos pela cantenna 16 são combinados para o único cabo coaxial 22 provido para o dispositivo de inserção de energia 24. O módulo de funcionamento em rede coaxial 50 utiliza uma banda de frequência para a rede sem fio 32 (recebida pela cantenna 16) que está situada além da banda de frequência utilizada pelo sistema DBS 18 (recebida pelo ODU 14). Em uma modalidade, a banda de frequência utilizada para a rede sem fio 32 (recebida pela cantenna 16) é banda de frequência coaxial da Rede Residencial DIRETV (MoCA), enquanto a banda de frequência utilizada para o sistema de DBS 18 (recebida pelo ODU 14) é a banda de frequência de banda Satellite "L".

Montagem da Cantenna

[0042] Figura 3 é uma ilustração que mostra a forma como a cantenna 16 é montada na ODU 14, de acordo com uma modalidade possível.

[0043] A ODU 14 compreende tipicamente tanto um prato refletor e um conjunto de corneta de alimentação para receber e redirecionar os sinais de downlink recebidos a partir do satélite 20. O conjunto de corneta de alimentação é tipicamente montado em um braço que se liga a parte inferior do prato refletor, e é composto de um ou mais de conversores de bloco de baixo ruído (LNB) que convertem descendentemente os sinais de downlink recebidos a partir do satélite 20 em frequências que são facilmente transmitidos pelo cabo coaxial 22. Os LNB estão ligados por meio de cabos coaxiais a um multicomutador, que pode ser localizado dentro do conjunto de corneta de alimentação, em outros lugares na ODU 14, ou no interior das instalações do assinante 12. O multicomutador é controlado pelos IRDs 28 e/ou a rede residencial 36 para se acoplar a sinais de satélite selecionados 20 no cabo coaxial 22 para o fornecimento às IRDs 28 e/ou a rede residencial 36.

[0044] A ODU 14 propriamente dita é geralmente montada no teto ou parede de instalações do assinante 12, por meio da placa de montagem 52, que suportam um mastro 54 para a montagem da ODU 14. Esta montagem permite o alinhamento da ODU 14 para recepção dos sinais de downlink a partir do satélite 20.

[0045] Na modalidade mostrada na Figura 3, a cantenna 16 está montada com a ODU 14. Especificamente, a cantenna 16 é montada ou suportada por um braço 56, que está acoplado ao mastro 54 da ODU 14 por um suporte 58. De preferência, a cantenna 16 está posicionada de tal modo que ela não interfere com o alinhamento ou operação da ODU 14.

[0046] No entanto, a cantenna 16 pode ser montada em vários locais e posições, por exemplo, no mastro 54, ou em qualquer outra parte na ODU 14, ou separada da ODU 14, como desejado, ou dependendo da embalagem da cantenna 16. Além disso, a cantenna 16 pode ser uma montagem independente, ou seja, separada da ODU 14, se desejado.

[0047] A montagem independente da cantenna 16 é ilustrada nas figuras 4(a) e 4(b). Figura 4(a) é uma ilustração de como a cantenna 16 está montada independente utilizando uma placa de montagem alternativa 60 e um braço alternativo 62, em relação à Figura 3. A Figura 4(b) é uma ilustração mostrando as várias orientações possíveis para a placa 60 e o braço alternativo de montagem alternativa 62, em que, em cada uma das várias orientações possíveis, a cantenna 16 pode ser posicionada na posição vertical. Mesmo quando montada independentemente, a cantenna 16 seria ainda acoplada a ODU 14 pelo cabo coaxial 22.

[0048] Como resultado, a cantenna 16 pode ser rapidamente instalada quer no mastro 54 da ODU 14 ou em outro lugar nas instalações do assinante 12. Tal abordagem permite que a cantenna 16 se beneficie de um ou mais ativos principais que a ODU 14 provê nas instalações do assinante 12, ou seja, um ponto de montagem no mastro 54, energia proveniente do cabo coaxial 22 usado pela ODU 14, e um percurso de comunicações em instalações do assinante 12 como também provido pelo cabo coaxial 22. Estes fatores reduzem significativamente o custo de uma antena exterior fixa 16 para recepção de rede sem fio 32.

[0049] Em ambos os casos, co-localizar a cantenna 16 com ODU 14 provê ganho maior no percurso de comunicação com a antena 34, a eliminação de construção de perda de penetração no interior das instalações do assinante 12, e a praticidade de maior potência de transmissão a partir de uma fonte de energia fixa. Além disso, desempenho de ligação melhorado é obtido posicionando a cantenna 16 acima do solo, o que resulta em menores perdas de propagação, interferência e diminui a partir de antenas adjacentes 34, resultando em um ambiente de interferência inferior. Como resultado, existe uma utilização mais eficiente do espectro pela rede sem fio 32.

[0050] Além disso, o orçamento de link melhorado permite a operação com um formato de modulação de ordem superior (por exemplo, 64 QAM, em vez de QPSK), permitindo desse modo velocidades de conexão superior e/ou recursos de tempo inferior requeridos na rede sem fio 32 para conseguir uma velocidade de conexão desejada. Isto leva a uma maior eficiência da rede sem fio 32, tornando viável oferecer serviço de banda larga fixa residencial pela rede sem fio 32.

[0051] Como tal, quando montada o telhado ou as paredes laterais de instalações do assinante 12, a cantenna 16 pode não só ampliar a área de cobertura útil do sistema sem fio 32 para esse usuário, ela pode estender a área de cobertura útil do sistema sem fio 32 para outros usuários. Por exemplo, a cantenna 16 pode ser utilizada como um nó de retransmissão da rede sem fio 32, em que uma primeira cantenna 16 montada nas instalações de um primeiro assinante 12 que está a uma distância mais próxima da antena 34 da rede sem fio 32 atua como um retransmissor para uma segunda cantenna montada nas instalações de um segundo assinante 12 que constitui uma nova distância a partir da antena 34 da rede sem fio 32, estendendo-se assim a área de cobertura da rede sem fio 32 sem a necessidade de antenas adicionais 34.

Componentes Cantenna

[0052] As figuras 5(a), 5(b), 5(c) e 5(d) são diagramas esquemáticos que ilustram os componentes da cantenna 16 de acordo com várias modalidades. Os componentes da cantenna 16 representado nos esquemas que incluem uma caixa 64, uma base 66, um motor 68, as placas de espaçamento 70a e 70b, um conjunto de antena composta por uma ou mais placas de circuito impresso (PCB) 72, 74 montadas dentro da carcaça 64 e implementando a antena 40 e os componentes eletrônicos 44, 46, 48 e 50 do dispositivo de modem de banda larga sem fio, um cabo de dados e energia 76, e um indicador de qualidade de link 78.

[0053] Figura 5(a) é uma vista lateral em seção transversal da cantenna 16, de acordo com uma primeira modalidade. Como mostrado, a cantenna 16 é um cilindro fechado composto da carcaça 64 montada na base. 66, o conjunto de antena é montado rotativamente no interior do cilindro fechado, e o motor 68 gira mecanicamente o conjunto de antena sobre um eixo central do cilindro fechado.

[0054] A carcaça 64 é tipicamente transparente para as frequências de interesse sendo transmitidas e recebidas pela antena 40. Em uma modalidade, estas frequências são em intervalos de 700, 1900, ou 1700/2100 MHz, mas podem ser de qualquer gama de frequência sem sair do âmbito da presente especificação.

[0055] A base 66 é um elemento estrutural que suporta os outros elementos da cantenna 16. De preferência, a base 66 engata com a carcaça 64 de uma maneira que inclui todos os outros componentes da cantenna 16 em uma embalagem à prova de intempéries

[0056] Como mostrado na Figura 5(a), o conjunto de antena pode ser composto por dois PCBs 72 e 74, em que o PCB 72 implementa a antena 40 e PCB 74 implementa o sistema eletrônico 42, 44, 46, 48 e 50. Em alternativa, o conjunto da antena pode ser composto de um único PCB implementando a antena 40 e os componentes eletrônicos 42, 44, 46, 48 e 50, ou mais de dois PCB implementando a antena 40 e os componentes eletrônicos 42, 44, 46, 48 e 50.

[0057] Uma das vantagens do conjunto de antena é que ela permite que a antena 40 seja aproximadamente a área em corte transversal da caixa 64. Para alcançar isto, o PCB 72 implementando a antena 40 deve estar perto de uma interseção do eixo central do "cano" compreendendo a carcaça 64, que lhe permite ter a maior área para um determinado tamanho da carcaça.

[0058] Alternativamente, a antena 40 pode ser de qualquer dimensão, e de qualquer projeto, com um ou mais elementos de recepção e transmissão de uma ou mais polarizações. Por exemplo, a antena 40 pode ser implementada como uma placa plana, ou "remendo" estilo de antena 40, tal como um painel de cobre, em vez de um PCB.

[0059] No conjunto da antena mostrada na Figura 5(a), as duas placas 72 e 74 estão espaçadas entre si por placas 70a e 70b, de tal modo que a rotação do motor de acionamento 68 pode ser colocada entre o PCB 72 e 74. O conjunto de antena é girado, por ação do motor 68, em torno do eixo central da carcaça 64, com baixa carga lateral, e completamente contido dentro da carcaça 64.

[0060] O motor 68 opera em resposta aos comandos do módulo de gerenciamento / controle 48 implementado no PCB 74. Especificamente, o módulo de gerenciamento / controle 48 energiza e desenergiza o motor 68 para girar mecanicamente o conjunto de antena a uma distância especificada para apropriadamente alinha a cantenna 16 para se comunicar com a rede sem fio 32, com base nas características dos sinais recebidos a partir da rede sem fio 32, em que as características dos sinais podem compreender uma ou mais de Indicador de Intensidade de Sinal Recebido (RSSI), Potência Recebida de Sinal de Referência (RSRP), Qualidade Recebida de sinal de Referência (RSRQ), Relação de Interferência sinal/ruído (SINR), taxa de erro de bit (BER), taxa de erro de bloco / apagamento (BLER), etc.

[0061] O motor 68 em si está ligado ao fundo da placa de espaçamento 70b, do conjunto de antena, em que a armadura do motor 68 serve como uma rotação inferior que suporta o conjunto de antena. A placa de espaçamento superior 70a tem uma haste que serve como um ponto de articulação superior, em que a haste fica em uma bucha piloto pressionada para dentro da carcaça 64. Modalidades alternativas são possíveis, por exemplo, quando o motor 68 está ligado à placa de espaçamento superior 70a, a armadura do motor 68 serve como um suporte de rotação superior, e a placa de espaçamento superior do fundo 70b tem uma haste que serve como um ponto de articulação inferior, em que a haste fica em uma bucha piloto pressionada para dentro da carcaça 64.

[0062] Note-se que outras configurações podem ser usadas para girar o conjunto de antena. Por exemplo, o motor 68 pode ser montado em outro local dentro da cantenna 16, e utilizar outros mecanismos, tais como eixos, engrenagens, rolamentos, etc., para girar a placa 70 e com ela, o conjunto de antena. Qualquer mecanismo capaz de girar o conjunto de antena pode ser usado.

[0063] Além disso, pode haver um mecanismo, tal como um poste, brecha, pino ou paragem, ou meramente a programação do módulo de gerenciamento / controle 48, que impede o excesso de rotação do conjunto de antena e danos aos componentes da cantenna 16, tal como o cabo de energia e de dados 76. Especificamente, o cabo de energia e dados 76 é de um comprimento finito, e assim rotação continuada de antena 40 pode danificar o cabo de energia e de dados 76, fazer tensão adicional sobre o motor 68, ou causar outros efeitos deletérios sobre a cantenna 16.

[0064] O cabo de energia e de dados 76 liga os componentes da cantenna 16 aos outros elementos do sistema, e inclui uma ou mais conexões com o cabo coaxial 22. Em alternativa, o cabo de energia e de dados 76 pode ser substituído por uma ou mais conexões sem fio, ou o cabo de energia e de dados 76 pode ser substituído por uma junta deslizante coaxial ou anel deslizante entre a base estacionária 66 e o conjunto da antena rotativa.

[0065] O indicador de qualidade de link 78, que é um elemento opcional, pode compreender um díodos emissores de luz (LED) de única cor ou de múltiplas cores que provê um estado visual da qualidade da link sem fio, por exemplo, as características dos sinais acima mencionados. O indicador de qualidade de link 78 pode ser provisionado na base 66 ou carcaça 64. O indicador de qualidade de link 78 pode ser eletricamente conectado e controlado pelo módulo de gerenciamento / controle 48.

[0066] Como notado acima, na primeira modalidade da Figura 5(a), o motor 68, PCB 72 e 74 são de PCB "girados" sobre o eixo central da carcaça 64. No entanto, em modalidades alternativas, apenas a antena PCB 72 pode ser girado em torno do eixo central da carcaça 64, e um ou ambos o PCB 74 e o motor 68 podem ser fixos. Há vantagens para ambas as abordagens, mas há vantagens concretas para o conjunto da antena rotativa ser o mais leve possível, em comparação a ter a antena 40 e componentes eletrônicos 42, 44, 46, 48, 50 montados juntos em um submódulo.

[0067] Figura 5(b) é uma vista lateral em seção transversal da cantenna 16, de acordo com uma segunda modalidade. Nesta modalidade, os módulos 42, 44, 46, 48 e 50 são executadas em um único PCB 74 que é montado sobre e fixado à base 66 da carcaça 64, em que apenas o PCB 72 implementando a antena 40 é girado. Do mesmo modo, o motor 68 é também montado na e fixado à base 66.

[0068] Figura 5(c) é uma vista frontal em corte transversal da cantenna 16, de acordo com a segunda modalidade. Uma vista semelhante existiria para a primeira modalidade, exceto que o PCB 74 implementando os módulos 42, 44, 46, 48, 50 estaria escondido, porque seria montado no lado oposto da placa de circuito impresso 72 implementando a antena 40, em vez de na base 66.

[0069] Figura 5(d) é uma vista de topo em corte transversal da cantenna 16, de acordo com a primeira modalidade. As setas semicirculares dentro da carcaça 64, em lados opostos do conjunto de antena rotativa compostas da placa 70a, PCB 72, PCB e 74, destinam-se a indicar uma possível direção de rotação para o conjunto de antena dentro da carcaça 64.

Operação Cantenna

[0070] Como mencionado acima, pelo menos, a antena 40 pode ser girada por ação do motor 68 como comandado pelo módulo de gerenciamento / controle 48. A este respeito, o módulo de gerenciamento / controle 48 seleciona e determina as características de sinal, por exemplo, Indicador de intensidade do sinal Recebido (RSSI), Potência Recebida de Sinal de Referência (RSRP), Qualidade Recebida de Sinal de Referência (RSRQ), Relação de Interferência sinal/ruído (SINR), taxa de erro de bit (BER), taxa de erro de bloco / apagamento (BLER), etc., para a antena 40, a fim de determinar se o motor 68 deve ser envolvido para girar ou não a antena 40 para se comunicar corretamente com a antena 34 da rede sem fio 32.

[0071] Se as comunicações com a antena 34, ou outro alvo de comunicações, requer uma orientação diferente da antena 40, o módulo de gerenciamento / controle 48 energiza e desenergiza o motor 68 para girar a antena 40 para uma orientação correta com base nas características do sinal. Retorno e oscilação podem ser utilizados para determinar o posicionamento da antena 40, em que as características do sinal são controladas conforme a antena 40 é movida repetidamente, a fim de alinhar corretamente a antena 40.

[0072] Para algumas modalidades da cantenna 16, os múltiplos sinais podem ser recebidos, o que pode exigir que o módulo de gerenciamento / controle 48 determine uma posição de "compromisso", tal como uma posição que determina um melhor local de funcionamento ajustado para a antena 40 para transmitir e/ou receber múltiplos sinais, sem maximizar a intensidade do sinal ou outra característica de qualquer sinal único, enquanto que em outros momentos, o módulo de gerenciamento / controle 48 pode maximizar uma ou mais das características do sinal para a exclusão de outras com base em vários fatores, como por exemplo, prioridade de transmissão, manutenção de um dos percursos de comunicações de sinal, etc. Determinação da posição da antena 40 pode ser baseada em qualquer característica de sinal, seja optimizada, maximizada, minimizada, ou de outra forma controlada.

[0073] Por exemplo, a antena 40 recebe um sinal, que é analisado pelo módulo de gerenciamento / controle 48 para uma ou mais características de sinal. Para ver se as características podem ser optimizadas para um sinal particular, o módulo de gerenciamento / controle 48 envia um comando para o motor 68 para girar a antena 40 em uma direção específica para uma determinada distância, por exemplo, no sentido horário 5 graus, e as características do sinal recebido podem ser analisadas de novo para ver a mudança nas características do sinal recebido. Uma vez que as características do sinal foram otimizadas, maximizadas, minimizadas ou de outra forma controladas, pelo módulo de gerenciamento / controle 48, a antena 40 está posicionada corretamente para recepção e/ou transmissão do sinal no link de comunicação sem fio particular.

[0074] Embora aqui descrito em relação a uma única antena 40, qualquer número de antenas 40 pode ser utilizado com a cantenna 16. Além disso, o sistema de cantenna 16 pode girar as várias antenas 40 em diferentes posições de forma independente. Outras modalidades podem incluir antenas 40 que giram em padrões não circulares ou axiais, por exemplo, elípticos, em arco, ou de movimento linear. Qualquer combinação de movimento e do número de antenas 40 dentro da cantenna 16 está previsto.

[0075] Uma vez que o módulo de gerenciamento / controle 48 pode determinar as características do sinal recebido na antena 40, e girar ou mover a antena 40 com base nestas características de sinal, a cantenna 16 pode ser orientada em uma variedade de instruções durante e após a instalação. Com efeito, durante a instalação, a cantenna 16 pode ser apontada virtualmente em qualquer direção, e depois apontada na direção desejada, em vez de apontar a cantenna 16 em uma direção particular durante a instalação para receber sinais a partir da antena 34, o que exigiria um procedimento de instalação mais complicado para a cantenna 16.

[0076] Essa liberdade de instalação torna a cantenna 16 "omnidirecional" durante a instalação, mas "direcional" durante a operação, por causa do controle provido pelo movimento da antena 40. Por exemplo, uma vez que o módulo de gerenciamento / controle 48 pode determinar que direção a antena 40 deve ser apontada por um determinado tempo e, através de cálculo, qual sentido os sinais são recebidos, o módulo de gerenciamento / controle 48 pode energizar e/ou desenergizar o motor 68 para permitir que a antena 40 receba o sinal com base nas características do sinal.

[0077] Além disso, a cantenna 16 pode ser reconfigurada após a instalação deve alterar as características do sinal. Por exemplo, se mais antenas 34 são adicionadas na área pela rede sem fio 32, ou se mais a energia for aplicada por uma das antenas 34 já na área pela rede sem fio 32, que pode mudar a direção e/ou características dos sinais sendo recebidos pela cantenna 16, a antena 40 pode ser girada conforme necessário para tirar proveito dessas mudanças. Como tal, periódica ou continuamente, o módulo de gerenciamento / controle 48 pode reavaliar as características do sinal sendo recebido pela antena 40 e reposicionar a antena 40 comandando o motor 68 para girar a antena 40, se necessário. Nenhum realinhamento físico da cantenna 16, ou reinstalação da cantenna 16, será tipicamente requerido, porque o módulo gerenciamento / controle 48 reconfigura a antena 40 movendo a antena 40 para o "ponto" em uma ou mais das antenas 34 da rede sem fio 32.

Vantagens da Cantenna

[0078] A cantenna 16 oferece uma série de vantagens sobre abordagens relacionadas. Por exemplo, os elementos de matriz faseada e sistemas de controle para criar feixes de matriz faseada permitem a colocação omnidirecional de antenas de matriz faseada de um modo semelhante ao utilizado para a cantenna 16. No entanto, tais elementos de matriz faseada e sistemas de controle são caros de produzir e de manter.

[0079] Por outro lado, a cantenna 16 é relativamente econômica de se produzir e manter, e ainda provê a colocação omnidirecional durante a instalação.

[0080] Além disso, a cantenna 16 é direcional durante a operação, como um resultado da rotação mecânica da antena 40.

[0081] A cantenna 16 adicionalmente provê fiabilidade mais elevada, menores custos de fabricação e desenvolvimento, e melhoria da rede de acesso sem fio 32 para novas instalações ODU pré-existente 14 e para sistemas de DBS 18. A cantenna 16 também coloca bastante requisitos construtivos sobre as conexões de sinal e de energia providas pela ODU 14.

Conclusão

[0082] A descrição anterior de uma ou mais modalidades foi apresentada para efeitos de ilustração e descrição. Não pretende ser exaustiva ou limitar a especificação para a forma precisa divulgada. Muitas modificações e variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima, fundamentalmente, sem se desviar da essência da presente invenção.

Claims (18)

1. Aparelho para combinação de sinais recebidos a partir de um sistema por satélite de broadcast direto (18) com sinais recebidos a partir de uma rede sem fio (32), caracterizado por compreender: uma antena de satélite (14) para a recepção dos sinais a partir do sistema por satélite de broadcast direto (18); e uma antena de rede sem fio (16), colocalizada com a antena de satélite (14), para receber os sinais a partir da rede sem fio (32) e para enviar sinais para a rede sem fio (32), em que a antena de rede sem fio (16) inclui um cilindro fechado e um conjunto de antena montado no interior do cilindro fechado que é girada por um controlador baseado em características dos sinais recebidos a partir da rede sem fio (32); em que a antena de satélite (14) e antena de rede sem fio (16) se comunicam com uma ou ambas de uma rede residencial (36) para a rede sem fio (32) e um receptor / decodificador (28) do sistema por satélite de broadcast direto (18) usando um cabo coaxial (22) único.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as características dos sinais compreendem um ou mais de Indicador de Intensidade de Sinal Recebido (RSSI), Potência Recebida de Sinal de Referência (RSRP), Qualidade Recebida de Sinal de Referência (RSRQ), Relação de Interferência Sinal/Ruído (SINR), taxa de bit de erro (BER), e taxa de erro de bloco / apagamento (BLER).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador energiza ou desenergiza um motor (68) para girar mecanicamente o conjunto de antena para alinhar corretamente a antena de rede sem fio (16) para se comunicar com a rede sem fio (32).

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o conjunto de antena é montado rotativamente no interior do cilindro fechado, de tal modo que, após o comando do controlador, o motor (68) engata no conjunto de antena para girar mecanicamente o conjunto de antena em torno de um eixo geométrico central do cilindro fechado.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é instalada sem ser alinhada, e, assim, é omnidirecional durante a instalação, mas é posteriormente alinhada pelo controlador e, portanto, é direcional durante a operação.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é montada com a antena de satélite (14).

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é montada sobre um braço que é acoplado a um mastro (54) da antena de satélite (14).

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é montada separadamente da antena de satélite (14).

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é um repetidor para um dispositivo móvel (38) que se comunica com a rede residencial (36) utilizando um percurso de comunicações sem fio local.

10. Método de combinação de sinais recebidos a partir de um sistema por satélite de broadcast direto (18) com sinais recebidos a partir de uma rede sem fio (32), caracterizado por compreender: receber os sinais a partir do sistema por satélite de broadcast direto (18) em uma antena de satélite (14); e receber os sinais a partir da rede sem fio (32) e enviar sinais para a rede sem fio (32) em uma antena de rede sem fio (16) colocalizada com a antena de satélite (14), em que a antena de rede sem fio (16) inclui um cilindro fechado e um conjunto de antena montado no interior do cilindro fechado que é girado por um controlador com base em características dos sinais recebidos da rede sem fio (32); em que a antena de satélite (14) e antena de rede sem fio (16) se comunicam com uma ou ambas de uma rede residencial (36) para a rede sem fio (32) e um receptor / decodificador (28) do sistema por satélite de broadcast direto (18) usando um cabo coaxial (22) único.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as características dos sinais compreendem um ou mais de Indicador de Intensidade de Sinal Recebido (RSSI), Potência Recebida de Sinal de Referência (RSRP), Qualidade Recebida de Sinal de Referência (RSRQ), Relação de Interferência Sinal/Ruído (SINR), taxa de bit de erro (BER), e taxa de erro de bloco / apagamento (BLER).

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o controlador energiza ou desenergiza um motor (68) para girar mecanicamente o conjunto de antena para alinhar corretamente a antena de rede sem fio (16) para se comunicar com a rede sem fio (32).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o conjunto de antena é montado rotativamente no interior do cilindro fechado, de tal modo que, após o comando do controlador, o motor (68) engata no conjunto de antena para girar mecanicamente o conjunto de antena em torno de um eixo geométrico central do cilindro fechado.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é instalada sem ser alinhada, e, assim, é omnidirecional durante a instalação, mas é alinhada posteriormente pelo controlador e, portanto, é direcional durante a operação.

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é montada com a antena de satélite (14).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é montada sobre um braço que é acoplado a um mastro (54) da antena de satélite (14).

17. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é montada separadamente da antena de satélite (14).

18. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a antena de rede sem fio (16) é um repetidor para um dispositivo móvel (38) que se comunica com a rede residencial (36) utilizando um percurso de comunicações sem fio local.