CN102647213A - 一种无线通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种无线通信系统及方法，所述系统包括：天线子系统，所述天线子系统包括至少一个天线单元，所述天线单元包括至少两个天线阵子；所述天线阵子用于辐射或接收无线通信信号；连接所述至少一个天线单元的至少一个功分/合路器，所述至少一个功分/合路器用于将所述天线单元包括的至少两个天线阵子辐射的无线通信信号合成一路，或者将接收到的一路无线通信信号平均分成至少两路无线通信信号；所述至少一个功分/合路器对应连接至少一个开关单元；所述至少一个开关单元用于对所述天线单元辐射或接收的无线通信信号进行开关控制。采用本发明实施例的方法或系统，可以节省开关单元的网络资源。

Description

一种无线通信系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线通信系统及无线通信方法。

背景技术

随着无线局域网络(Wireless Local Area Networks，WLAN)技术在移动性、速度、普及性、安全性、多媒体易用性和功能等其他各项的不断提升，WLAN已成为行业信息化、家庭信息化和个人信息化三大信息化市场的重要技术。且随着有线电视网络改造的不断深入，WLAN也开始进入数字电视和机顶盒等核心数字家庭设备，成为数字家庭组网的重要技术。更进一步，WLAN网络作为3G网络覆盖的最好补充，也显示出价格低和带宽高的竞争优势。

大量WLAN访问接入点(Access Point，AP)节点的部署，使得AP在其应用环境中遭遇越来越多的干扰，而WLAN设备包含多个天线阵子，该设备可以与无线连接的通信网络互通。其中，多个天线阵子可以通过开关单元选择性的与RF信号调制器耦合。现有技术中的抗干扰通过开关单元实现，假设第1个射频(RF)信号来到WLAN设备的第1个天线阵子，这个RF信号来自无线连接的通信网络，是有用信号；第2个RF信号来到无线局域网设备的第2个天线阵子，这个RF信号是无用信号，那么第2个信号就会对第1个信号造成干扰，通过第2个天线阵子连接的开关网络的断开就可以使第2个天线单元与RF调制器断开，这样无线局域网设备收不到第2个信号，就会减小干扰。

但是现有技术中的天线阵子与开关单元是一一连接的对应关系，这就要求每个天线阵子都有一个开关单元控制天线的打开与关闭，这样就会造成开关单元的成本较高，造成开关单元的网络资源浪费。

发明内容

本发明实施例提供一种无线通信系统及方法，以解决现有技术中开关单元的成本较高，造成开关单元的网络资源浪费。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种无线通信系统，包括：

天线子系统，所述天线子系统包括至少一个天线单元，所述天线单元包括至少两个天线阵子；所述天线阵子用于辐射或接收无线通信信号；

连接所述至少一个天线单元的至少一个功分/合路器，所述至少一个功分/合路器用于将所述天线单元包括的至少两个天线阵子辐射的无线通信信号合成一路，或者将接收到的一路无线通信信号平均分成至少两路无线通信信号；

所述至少一个功分/合路器对应连接至少一个开关单元；所述至少一个开关单元用于对所述天线单元辐射或接收的无线通信信号进行开关控制。

本发明实施例提供了一种无线通信方法，包括：

天线阵子辐射或接收无线通信信号；至少两个所述天线阵子组成天线单元，至少一个天线单元组成天线子系统；

连接所述至少一个天线单元的至少一个功分/合路器将所述天线单元包括的至少两个天线阵子辐射的无线通信信号合成一路，或者将接收到的一路无线通信信号平均分成至少两路无线通信信号；

与所述至少一个功分/合路器对应连接的至少一个开关单元对所述天线单元辐射或接收的无线通信信号进行开关控制。

本发明实施例具有以下优点：

在本发明实施例中，通过使用功分/合路器，使得多个天线阵子能够和一个开关单元相连接，从而节省了开关单元的成本，也节约了开关单元的网络资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的无线通信系统实施例的结构示意图；

图2、图3和图4为无线通信系统实施例中天线阵子的排列方式的示意图；

图5是无线通信系统实施例中定向天线的示意图；

图6为多个天线通道的天线阵子的立体结构示意图；

图7为六个全向辐射的天线阵子组成的新的360度的全覆盖的结构示意；

图8为本发明的无线通信方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

参考图1，在本发明实施例中，实现本发明实施例所提供的无线通信可以包括以下设备：

天线子系统10，所述天线子系统可以包括至少一个天线单元101，所述天线单元可以包括至少两个天线阵子1011；所述天线阵子1011具体可以用于辐射或接收无线通信信号。

连接所述至少一个天线单元的至少一个功分/合路器20，所述至少一个功分/合路器20可以用于将所述天线单元101包括的至少两个天线阵子1011辐射的无线通信信号合成一路，或者将接收到的一路无线通信信号平均分成至少两路无线通信信号。

所述至少一个功分/合路器20对应连接至少一个开关单元30；所述至少一个开关单元30可以对所述天线单元101辐射或接收的无线通信信号进行开关控制。

由于采用了功分/合路器20，因此，可以将多个天线阵子1011合为一路无线通信信号，从而能够减少该多个天线阵子1011组成的天线单元所连接的开关单元30的数量，进而节省了开关网络资源。

在实际应用中，天线子系统中每一个通道的天线单元可以放置在一个基板上。请参考图2所示，对于所述天线阵子1011围成一个圆形的排列方式。同时请参考图3所示，三个所述天线阵子1011按照三角形的方式排列。另外，多个天线通道的天线单元可以设计成平面结构，且多个通道的天线阵子位于同一平面，参考图4所示，白色背景的三个呈现倒三角的是天线阵子1011，同时黑色背景的三个呈现正三角形状的也是天线阵子，背景色不同的天线阵子1011是不同的通道。但是需要说明的是，天线阵子的排列方式并不限于图2、图3和图4所给出的几个形状，只需要满足天线子系统中所有的天线阵子保证在同一个平面，任何排列方式均可。

另外，天线子系统中的每个通道的天线单元上的天线阵子，可以采用任何一种线极化方式，天线阵子的极化方式也不影响本发明实施例的实现。

在实际应用中，每个通道上的天线单元或是天线阵子都可以连接寄生单元，所述寄生单元可以通过反射或者引向等技术，对天线阵子的性能进行优化。同时，天线子系统中的每一个天线阵子，可以采用如图5所示的定向天线，每个天线阵子之间都有一定的方向差异，多个天线阵子共同组成360度的全向覆盖。

需要说明的是，多个天线通道的天线单元可以呈现立体结构，即是多个通道的天线阵子应位于不同平面；请参考图6所示，为多个天线通道的天线阵子的立体结构示意图，当然，在实际应用中，实际的立体结构可以多种多样。

在天线子系统的具体实现中，天线子系统中每个通道的天线单元包括的天线阵子，都采用全向辐射方向，而多个全向辐射的天线阵子又能够形成新的360度的全覆盖。请参考图7所示，为六个全向辐射的天线阵子组成的新的360度的全覆盖的结构示意图。

对于所述至少一个开关单元30来讲，对所述天线单元101辐射或接收的无线通信信号进行开关控制时，需要从外部接收控制指令，例如，当某一个开关单元30连接的天线单元20上的有用信号和无用信号的比例大于一定阈值，或者某个开关单元30连接的天线单元20上辐射或者接收是无用信号，则向该开关单元30发送关闭指令，关闭该开关单元连接的天线单元的信号传输或者接收。

在本发明实施例中，上述公开的可以选择控制的指向性天线阵子，可以解决WLAN系统应用于家庭等有干扰存在的环境时，由于其他AP或STA的通信造成的干扰问题，可以避开干扰源方向的信号接收，降低其他系统干扰，从而提高WLAN网络室内系统容量。

其中，对于天线单元20上的有用信号和无用信号的比例获取，可以采用如下方式实现：

根据上层接收报文的包差错率(PER)和速率信息，可以获取对应天线单元上的吞吐量，当对应天线单元所接收上来的信号的吞吐量低于某个预先设定的阈值时，则判定该天线单元上的信号为无用信号。需要说明的是，在这种情况下，虽然将该天线单元上的信号判定为无用信号，但实际上是接收来的信号中无用信号多于有用信号，而使得上层解码出现误码时PER值会增加，进一步导致降低调制编码即速率，所以吞吐量会比较低。其中，吞吐量＝速率×(1-PER)。反之，如果吞吐量大于某个预先设定的阈值，则认为该天线单元接收上来的信号为有用信号，因为吞吐量越大，对应的天线单元与终端的通信质量越好。

另外，在本发明实施例中的功分/合路器可以采用印制在电路板上的微带线来实现，即是功分器/合路器与多个通道上的天线单元中的天线阵子的连接采用微带线形式。当然，该功分/合路器可以是一分二的模式，也可以是任何一种一分多的模式。并且，功分器/合路器与后端的开关单元集成为一个元器件实现，即是功率分配器采用单独的元器件来实现，可以是一分二，也可以是任何一种一分多的模式。功分器/合路器与多个通道上的天线阵列中的天线阵子的连接可以采用同轴电缆，或者功分器/合路器与后端的开关控制网络之间也可以采用同轴电缆连接。

参考图8所示，示出了本发明的一种无线通信方法实施例的流程图，该方法可以包括：

步骤801：天线阵子辐射无线通信信号；至少两个所述天线阵子组成天线单元，至少一个天线单元组成天线子系统。

需要说明的是，天线阵子也可以从功分/合路器接收无线通信信号。

步骤802：连接所述至少一个天线单元的至少一个功分/合路器将所述天线单元包括的至少两个天线阵子辐射的无线通信信号合成一路。

需要说明的是，当所述天线阵子接收无线通信信号时，功分/合路器需要将接收到的一路无线通信信号平均分成至少两路无线通信信号传给每一个天线单元。

步骤803：与所述至少一个功分/合路器对应连接的至少一个开关单元对所述天线单元辐射无线通信信号进行开关控制。

需要说明的是，所述与所述至少一个功分/合路器对应连接的至少一个开关单元也可以对所述天线单元接收的无线通信信号进行开关控制。

需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法类实施例而言，由于其与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种无线通信系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例的方法及其思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种无线通信系统，其特征在于，包括：

天线子系统，所述天线子系统包括至少一个天线单元，所述天线单元包括至少两个天线阵子；所述天线阵子用于辐射或接收无线通信信号；

连接所述至少一个天线单元的至少一个功分/合路器，所述至少一个功分/合路器用于将所述天线单元包括的至少两个天线阵子辐射的无线通信信号合成一路，或者将接收到的一路无线通信信号平均分成至少两路无线通信信号；

所述至少一个功分/合路器对应连接至少一个开关单元；所述至少一个开关单元用于对所述天线单元辐射或接收的无线通信信号进行开关控制。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，各个天线单元内的天线阵子采用平面结构，所述同一平面结构表示不同天线单元内的所有天线阵子在一个平面上；

或者各个天线单元内的天线阵子采用立体结构，所述立体结构表示不同天线单元内的至少两个天线阵子分别位于不同平面。

3.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述天线阵子的极化方式为线极化方式。

4.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述天线阵子还与寄生单元相连。

5.根据权利要求4述的无线通信系统，其特征在于，所述天线阵子与相连的寄生单元印制在同一个基板上。

6.根据权利要求4述的无线通信系统，其特征在于，所述天线阵子与相连的寄生单元焊接在同一个基板上。

7.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述天线阵子为全向天线。

8.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述天线阵子为固定指向的天线，所述天线子系统为所述固定指向的天线共同组成的一个全覆盖天线系统。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功分/合路器与开关单元采用分离元器件实现。

10.一种无线通信方法，其特征在于，包括：

天线阵子辐射或接收无线通信信号；至少两个所述天线阵子组成天线单元，至少一个天线单元组成天线子系统；

连接所述至少一个天线单元的至少一个功分/合路器将所述天线单元包括的至少两个天线阵子辐射的无线通信信号合成一路，或者将接收到的一路无线通信信号平均分成至少两路无线通信信号；

与所述至少一个功分/合路器对应连接的至少一个开关单元对所述天线单元辐射或接收的无线通信信号进行开关控制。

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