CN109075821A

CN109075821A - 无线接入桥接器

Info

Publication number: CN109075821A
Application number: CN201780025711.6A
Authority: CN
Inventors: S·沙赫拉姆伊恩; Y·贝延斯
Original assignee: Nokia USA Inc
Current assignee: Nokia USA Inc
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2018-12-21
Also published as: EP3449576A1; WO2017189672A1; US20190140732A1; WO2017189672A4

Abstract

实施例提供一种包含两个天线的设备，例如无线数据接入桥接器。第一天线经配置以经由第一信号以第一射频RF载波频率与无线数据接入点通信。第二天线经配置以经由第二信号以第二较低RF信号载波频率与无线网关装置通信。接口电路经配置以恢复来自所述第一信号的数据，且使用所述所恢复数据调制所述第二信号。在一些实施例中，在例如经处理窗表面的衰减阻挡物存在下，所述设备可作为微波频率网络接入点与住宅网关装置之间的桥接器而操作。

Description

无线接入桥接器

技术领域

本公开大体上涉及射频通信领域，且更明确地说但非排他性地，涉及可用于转换无线计算机网络信号以提供穿过障碍物的数据传播的方法和设备。

背景技术

本部分引入可帮助促进更好理解本发明的方面。因此，本部分的陈述应就此而论加以解读，且不应理解为对先前技术中的内容和不在先前技术中的内容的认可。

到计算机网络(例如因特网)的连接常规上可部分地依赖于有线连接(例如，缆线)、光学连接或经由移动电话网路的无线连接。此类连接各自具有与其相关联的相关联成本模型，这可能使得一个连接类型比其它连接类型更适合用于特定应用中。例如特定地区的地形、现有基础架构和社会经济状态等因素可能影响对任何特定地区提供的服务的经济性。

发明内容

本发明人公开可有益地应用于提供到例如具有RF衰减窗的结构的无线网络连接性的各种设备及方法。虽然此类实施例预期可相对于常规方法提供性能改善和/或成本降低，但除非在特定权利要求中明确地叙述，否则本发明不要求特定结果。

一个实施例提供一种设备，例如无线数据接入桥接器。所述设备包含两个天线。第一天线经配置以经由第一信号以第一射频(RF)载波频率与无线数据接入点通信。第二天线经配置以经由第二信号以第二较低RF信号载波频率与无线网关装置通信。接口电路经配置以恢复来自所述第一信号的数据，且使用所述所恢复数据调制所述第二信号。

在各种实施例中，所述第一天线位于室外单元内，且所述第二天线位于室内单元内。在此类情况下，所述设备进一步包括经配置以在所述第一单元与所述第二单元之间通信的中间收发器对。此类实施例还可包含多个磁性联接器以将所述室内单元与所述室外单元联接在阻挡物(例如，窗)的两侧上。所述磁性联接器可经定向以施行所述室内单元到所述室外单元的优选对准。所述设备的一些实施例包含经配置以远程接收操作电力的电感性电力接收器。

在一些实施例中，所述第一天线经配置以经由第一通信协议与所述无线数据接入点通信，且所述第二天线经配置以经由第二不同通信协议与所述无线网关装置通信。在一些实施例中，所述第一天线包含相控阵列天线。在一些实施例中，所述第一天线经配置而以微波频率与所述数据接入点通信。在一些实施例中，所述第二天线经配置以使用IEEE802.11标准与所述无线网关装置通信。

在一些实施例中，所述第一载波频率至少为所述第二载波频率的两倍。在一些实施例中，所述第一载波频率不小于约10GHz，且所述第二载波频率不大于约5GHz。

另一实施例，例如设备，包含天线和光学收发器。所述天线经配置以经由第一信号以微波载波频率与无线数据接入点通信。所述光学收发器经配置以经由光学载波信号与光学接口装置通信。接口电路经配置以恢复来自所述第一信号的数据，且使用所述所恢复数据调制所述光学载波信号。

其它实施例包含一种方法，所述方法包含指导订户自助服务安装如上文所描述的设备中的任一者。

其它实施例提供制造例如根据上述实施例中的任一者的设备的方法。

附图说明

可参考结合附图进行的以下详细描述获得对本发明的更完整理解，在附图中：

图1A和1B分别说明根据例如应答器的多个实施例配置的第一设备(例如室外单元)的俯视图和仰视图，所述第一设备包含两个天线和一个电感性电力接收器；

图2说明根据多个实施例的第二设备，例如室内单元，其包含经配置以联接到图1B的电感性电力接收器的电感性电力发射器；以及

图3A和3B说明图1A和1B的设备利用处于第一频率的第一RF链路与提供商接入点以及利用处于第二不同频率的第二RF链路与订户网关装置的通信，其中图1A和1B的设备经由玻璃片联接到图2的设备，其中图3A表示通过图1A/1B的室外单元发射到网关，且图3B表示通过图2的室内单元发射到网关。

具体实施方式

现参看图式描述各种实施例，其中相同附图标记始终用以指代相同元件。在以下描述中，为达成解释的目的，阐述许多特定细节以便提供对一或多个实施例的透彻理解。然而，可显而易见，此(此些)实施例可在无此等特定细节的情况下得以实践。在其它情况下，以框图形式展示熟知的结构和装置以促进描述一或多个实施例。

微波中继至少从20世纪50年代起就已用于点对点通信。经由微波信号传达数据的一个优点是此类信号固有地具有比较低频率RF信号大的带宽。然而，此类信号通常限于视线通信，且可能由于各种影响(例如，雨)而衰减。尽管较大带宽使微波发射成为用于分配因特网连接性的有吸引力的选项，但衰减可能造成技术挑战。更具体地说，在住宅和商用建筑物的情况下，微波信号经由窗的衰减可能困难或不切实际，在所谓的高E玻璃的情况下尤其如此。此类玻璃通常是通过将透明金属层沉积在玻璃表面上而生产，使得短(例如，可见)波长可在衰减极少的情况下通过，而长(例如，红外线)波长被反射。在许多情况下，此类层还将有效阻挡微波传播。

在一个分布模型中，微波收发器可经定位以向在订户结构(例如，家或办公室)之间存在清透路径，但微波信号穿透所述结构的能力不可靠或未知的一个或多个订户提供服务。因此，需要一种解决方案来允许实现微波载波的优点(例如，高数据带宽)，同时提供到结构内部的可靠数据路径。

本文中描述的设备和方法的实施例可克服实际使用微波信号载波来将数据提供到结构和从结构接收数据的一些障碍。预期一些此类实施例与常规解决方案(例如位于每个被服务结构处的微波卫星接收天线)相比提供降低此类设备和方法的成本的特定优点。

为解决此类常规实施方案的不足，本文所描述的各种实施例提供两部分式装置。所述两个部分可共同地视为一个设备，且所述两个部分中的任一者可视为设备。在一些实施例中，有时称为但不限于“室外单元”的第一设备包含两个天线和一个电感性电力接收器。在一些实施例中，有时称为但不限于“室内装置”的第二设备包含电感性电力发射器。室内单元可用来以电感方式经由介电阻挡物(例如，窗玻璃)为室外单元供电，从而允许室外单元在住宅结构外部操作而无需接入带线电力供应器。室外单元可从提供到服务提供商网路和/或因特网的连接性的数据接入点接收数据且将数据发射到所述数据接入点，所述数据接入点例如安装在杆上的无线收发器。在一些实施例中，室外单元可从结构内部的本地网关装置(例如，无线局域网(LAN)装置)接收数据且将数据发射到所述本地网关装置。在其它实施例中，室外单元可包含与位于室内单元内的互补收发器通信以传送数据的短程收发器，且室内单元可与网关装置通信。在任一情况下，室外单元提供服务提供商网路和/或因特网与局部网关装置之间的桥接器。

转到图1A和1B，显示可作为到无线数据接入点的RF桥接器而操作的设备100(例如，室外单元)的实施例。(例如，提及图3中的接入点350)。图1A展示前视图，而图1B展示后视图。应了解，名称“前”和“后”是任意的，且在此论述中用于参考而非限制。所述前视图包含第一天线110、电路120、调制解调器130、无线网络接口140和第二天线150。所述后视图包含电感线圈160、控制电子件170和安装定位元件180。优选地，设备100包含用于保护元件的耐候性外壳。出于论述的目的而不隐含限制，天线110、电路120和调制解调器130可统称为“主级收发器”，而无线网络接口140和天线150可统称为“次级收发器”。

天线110可为适合于与无线接入点通信的任何类型。其说明性地展示为相控阵列天线但不限于相控阵列天线，相控阵列天线可尤其适合于一些应用，例如用于在接入点的位置不直接面向室外单元100时与无线接入点对准。电路120可与天线110协作以将数据发射到无线接入点且从无线接入点接收数据。

接入点和主级收发器将通常以大于次级收发器和本地网关装置的RF频率的RF频率操作。尽管实施例不限于任何特定操作频率，但除非另有明确陈述，否则预期本文中所描述的实施例可特定地用于以下情境中：接入点的发射频率被室外单元100附接到的结构的外部显著衰减。此类频率可为有时包含于电磁(EM)频谱的“微波”部分中的频率，电磁频谱可包含在约300MHz与约300GHz之间的频率。在一些实施例中，接入点和主级收发器使用频率至少约7GHz的RF信号发射和接收，且天线110对应地经配置以在此频率范围中操作。此类频率可位于ITU频带10和11的部分内。在一些实施例中，天线110经配置以在mm(毫米)频带中操作，其出于此论述的目的而被限定为包含长达10mm(1cm)的波长，这对应于约30GHz的频率。在各种实施例中，天线110、电路120和调制解调器130经配置而以高于网络接口140和天线150经配置以操作的第二频率的第一频率操作。在一些实施例中，第一频率为至少约7GHz，且第二频率不大于约5GHz。在一些实施例中，第一频率至少为第一频率的约两倍，例如第一频率为至少10GHz且第二频率不大于约5GHz。此类实施例可有利地限制天线110与天线150之间的交叉耦合。

网络接口140可经配置而以与适合于与订户网关装置通信的通信协议一致的方式操作，所述通信协议说明而不隐含地限制为IEEE 802.11标准协议的修订级(例如，802.11a/b/g/n)中的任一者的标准协议。天线150经配置而以网络接口140经配置以操作的任何频率操作。所属领域的技术人员将了解，802.11标准包含若干操作协议。许多消费者级无线LAN经配置以支持的“n”协议可以2.5GHz(ITU频带9)和/或5GHz(ITU频带10)发射。然而，一些协议(例如，“ad”协议)可以60GHz发射。尽管设备100的实施例不限于支持任何特定协议，但一些实施例在住宅应用的情况下提供有利的实用性。下文更详细地描述此方面。

参考图1B，设备100包含线圈160和控制电子件170。线圈160经配置以从合适发射器(例如，在下文且在图2中描述的设备200)无线地接收电力。控制电子件170从线圈160接收未经调节的力，且将所述电力转换成操作模型130和网络接口140所需的任何合适形式。所属领域的技术人员熟悉此类装置，因此此处不进一步描述所述装置。定位元件180可为或可包含磁性偏振材料(例如，铁磁体)或适合于联接到铁磁体的铁磁性材料中的一或两者。优选地，此类铁磁体为稀土磁体，其中的一些有利地具有高顽磁(B_r)，或通俗地说，具有高磁化。尽管展示为位于设备100的拐角处，但定位元件可位于需要联接到设备200的任何位置。在下文进一步描述此方面。

现参考图2，说明设备200(例如，室内单元)的实施例。设备200包含电感线圈210和控制电子件220。控制电子件220从有线源(例如，未提及的住宅AC(交流电)电源适配器)接收电力。控制电子件220调节所述电力以供经由线圈210发射到室外单元100的线圈160。定位元件230在位置上对应于室外单元100的定位元件180。这些元件230还可为或可包含磁性偏振材料(例如，铁磁体)或适合于联接到铁磁体的铁磁性材料中的一或两者。大体而言，每个连接元件230经配置以磁性地联接到联接元件180中的一个对应联接元件。参考联接元件180中的一者与联接元件230中的一者的对应对，所述对中的两个元件皆可为磁体，或仅一个可为磁体，而另一个为未经磁化的铁磁性材料，例如铁合金。在对应元件对包含两个磁体的情况下，所述磁体经定向而使得室内单元200呈现的磁极与室外单元100呈现的磁极互补，例如N(北)对S(南)，或S(南)对N(北)。

参考元件180和230的图案，磁级的定向可经配置以促进或施行室内单元200到室外单元100的特定定向。使用正方形图案的所说明非限制性实例，元件180/230的对应对中的三个可定向在一个方向上，例如使得N-S磁向量指向外部单元100，而元件180/230的其余对应对可定向于其它方向，例如使得N-S磁向量指向内部单元200。因此，在内部单元200与外部单元100对准时，恰当定向将显而易见。因此，例如，可施行线圈160到线圈210的优选对准。

同时参考图1和2，在一些实施例中，次级收发器(包含无线网络接口140和天线150)可位于室内单元200而非室外单元100中。在此类实施例中，室内单元100和室外单元200中的每一者可包含合适接口，使得数据可在两个单元之间传送。此类接口可包含例如使用不同于主级收发器和次级收发器两者的载波频率的RF接口、光学接口或超声声学接口。此类选项将各自根据所使用的信号载波的类型而(例如，RF、光学或声学)需要位于室外单元100和室内单元200中的每一者处的发射器/接收器对。

现参考图3A，展示对于室外单元100包含主级收发器与次级收发器(分别示意性地展示为310与320)两者的实施例，室外单元100和室内单元200的使用实例。在此实例中，单元100/200经由联接元件180/230经由玻璃片330(例如，窗玻璃)联接。电力以电感方式从室内单元200耦合到室外单元100，如先前所描述。室外单元100经由链路340与无线数据接入点350且经由链路360与订户网关装置370双向通信，如先前所描述。

如本文中所使用，接入点为例如因特网服务提供商(ISP)等网络服务提供商的节点，且通常能够为多个网络服务订户提供服务。接入点可通过任何合适的通信协议标准提供连接性。不作为隐含限制，接入点350可支持TDMA(时分多址接入)、CDMA(分码多址接入)、FDMA(分频多址接入)、IEEE 802.16(有时称为WiMAX)、ITU 4G、LTE和/或当前正在开发的5G标准。

说明性地，网关装置370为无线路由器，其可经由任何合适的通信协议标准提供连接性。不作为隐含限制，网关装置经配置以支持IEEE 802.11标准的现有或未来开发形式中的任一者中的标准，例如802.11a/b/g/n/ad/ax WLAN(无线LAN)标准。

室外单元100从接入点350接收信号，恢复来自所接收信号的数据，且使用所接收数据调制第二信号以与网关装置370通信。处理是双向的，使得室外单元100还可从网关装置370接收所发射信号，恢复来自所述信号的数据，且使用所接收数据将信号重新发射到接入点350。

如先前所描述，链路340可使用频率通常大于链路360的载波的频率的载波。在所说明非限制性实例中，链路340为毫米波链路，例如属于30GHZ到300GHz的范围内。也在此所说明非限制性实例中，链路360为WiFi链路，例如具有约2.5GHz和/或约5GHz的频率。

图3B说明先前描述的第二实施例，其中次级收发器320位于室内单元200内。位于室外单元100内的中间收发器380经由玻璃片330与室内单元内的另一中间收发器390通信。次级收发器200与网关装置370通信，如先前所描述，但链路360完全含于由网关装置370服务的结构的内部之内。在一实施例中，链路360可为光学链路，在此情况下，网关装置370可由任何合适的光学收发器包含或替换。此类实施例可例如用于已经包含用于其它目的(例如计算装置和/或工业设备互连性)的光学数据收发系统的工业设施中。

在一些情况下，玻璃片330包含所谓的“低E”玻璃。低E，或称低发射率，玻璃可包含减小红外光穿过其的透射以减小玻璃(窗)为其部分的结构上的热负载的各种涂层。此类涂层还可显著衰减频率为接入点350操作的频率的RF信号。因此，在使用低E玻璃时，提供从网关装置370到接入点350的直接链路在一般情况下可能是困难的，且在一些情况下是不可能的。接入点350可位于电线杆或铁塔上，且因此由玻璃片330造成的任何信号衰减加剧了由距离造成的衰减。由典型(例如，消费者级)无线路由器提供的相对较低电力一般来说不足以可靠地与集中式服务提供商收发器直接通信。

然而，借助于天线110，室外单元100经配置以有效地与此类集中式服务提供商收发器直接通信。通过恢复经由链路340来自接入点350的数据且经由单独链路360与网关装置370(来自室外单元100或室内单元200)通信，室外单元100可以不被玻璃片330显著衰减的频率与接入点350通信，因此充当接入点350与网关装置370之间的桥接器。

此外，单元100和200可非常适合于由消费者(居民)安装。服务提供商可将单元100/200发送到订户以进行自助服务安装。磁性支架提供简单的无工具安装，且可经配置以确保两个单元的恰当定向，如先前所描述。因此，因特网服务提供商(ISP)可将单元100和200运送到消费者(居民)，同时简单地指导自助安装。当然，所描述的实施例不限于住宅使用或自助安装。

设备100可任选地包含电池(未展示)以为室外单元100供电，使其在不从设备室内单元200接收电力的情况下操作足够的时间周期。因此，室外单元100可在丢失到室内单元200的线路电源的情况下操作短时间周期。电池还可允许室外单元100在安装工从接入点350寻求足够强信号的同时操作。室内单元200还可包含电池以在不存在线路电源的情况下操作短周期。以此方式，室内单元200可在AC电力服务的有限中断期间继续提供电力。

此外，在一些实施例中，室内单元100可包含信号强度的视觉指示器，例如，在信号强度充足时点亮的绿色LED，或点亮数目与信号强度成比例的若干LED。任选地，由一或多个LED以视觉方式传送的信息可例如通过音高取决于信号强度而改变的音调以听觉方式提供。此类听觉信号可作为视觉信号的补充或替代而提供。

尽管本发明的多个实施例已在附图说明中说明且在前述具体实施方式中描述，但应理解，本发明并不限于所公开的实施例，而是在不脱离如所附权利要求中所阐述和限定的本发明的情况下，能够具有许多重新布置、修改和替代。

除非另有明确陈述，否则每个数值和范围应解释为近似值，如同词“约”或“大致”在所述值或范围的值之前一样。

应进一步理解，在不脱离如在所附权利要求中表达的本发明的范围的情况下，所属领域的技术人员可对已描述并说明以便解释本发明的性质的各部分的细节、材料和布置进行各种改变。

在权利要求中使用附图编号和/或附图参考标记意欲识别所要求的主题的一个或多个可能实施例，以便促进对权利要求的解释。此类使用不应解释为将那些权利要求的范围必然限制于对应图中所示的实施例。

尽管在所附方法权利要求(如果存在)中的元件按对应标记以特定顺序叙述，但除非权利要求叙述另外暗示用于实施那些元件中的一些或全部的特定顺序，否则那些元件不一定意欲限于以所述特定顺序实施。

本文中提及“一个实施例”或“一实施例”是指结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性可包含于本发明的至少一个实施例中。本说明书中各个位置中的短语“在一个实施例中”的出现未必完全是指同一实施例，也未必是与其它实施例相互排斥的单独或替代实施例。同样的情况适用于术语“实施方案”。

在本申请案中由权利要求涵盖的实施例限于(1)由本说明书实现的实施例和(2)对应于法定主题的实施例。未实现的实施例和对应于非法定主题的实施例被明确地宣布弃权，即使其在形式上属于权利要求的范围内。

描述和图式仅说明本发明的原理。因此，将了解，所属领域的技术人员将能够设计各种布置，尽管本文中未明确地描述或展示所述布置，但所述布置体现本发明的原理且包含在其精神和范围内。此外，本文中所叙述的所有实例主要明确地希望只用于教学目的以辅助读者理解本发明的原理以及由本发明人所提供的概念，从而深化本领域，且所有实例应解释为不限于此类特定所叙述实例和条件。此外，本文中叙述本发明的原理、方面和实施例的所有陈述以及其特定实例希望涵盖其等效内容。

Claims

1.一种设备，其包括：

第一天线，其经配置以经由第一信号以第一射频RF载波频率与无线数据接入点通信；

第二天线，其经配置以经由第二信号以第二较低RF信号载波频率与无线网关装置通信；以及

接口电路，其经配置以恢复来自所述第一信号的数据，且使用所述所恢复数据调制所述第二信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一天线位于室外单元内且所述第二天线位于室内单元内，且所述设备进一步包括经配置以在所述第一单元与所述第二单元之间通信的中间收发器对。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述室内单元和/或所述室外单元包含经定向以施行所述室内单元到所述室外单元的优选对准的多个磁性联接器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二天线经配置以使用IEEE 802.11标准与所述无线网关装置通信。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一天线包含相控阵列天线。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一天线经配置而以微波频率与所述数据接入点通信。

7.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括经配置以远程接收操作电力的电感性电力接收器。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一载波频率不小于约10GHz，且所述第二载波频率不大于约5GHz。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一载波频率至少为所述第二载波频率的两倍。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一天线经配置以经由第一通信协议与所述无线数据接入点通信，且所述第二天线经配置以经由第二不同通信协议与所述无线网关装置通信。

11.一种方法，其包括指导订户自助服务安装根据权利要求1所述的设备。

12.一种方法，其包括：

配置第一天线以经由第一信号以第一射频RF载波频率与无线数据接入点通信；

配置第二天线以经由第二信号以第二较低RF信号载波频率与无线网关装置通信；以及

配置接口电路以恢复来自所述第一信号的数据，且使用所述所恢复数据调制所述第二信号。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一天线位于室外单元内且所述第二天线位于室内单元内，且所述方法进一步包括配置中间收发器对以在所述第一单元与所述第二单元之间通信。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述室内单元和/或所述室外单元包含经定向以施行所述室内单元到所述室外单元的优选对准的多个磁性联接器。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二天线经配置以使用IEEE 802.11标准与所述无线网关装置通信。

16.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一天线包含相控阵列天线。

17.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一天线经配置而以微波频率与所述数据接入点通信。

18.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括配置电感性电力接收器以远程接收操作电力。

19.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一载波频率至少为所述第二载波频率的两倍。

20.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括配置所述第一天线以经由第一通信协议与所述无线数据接入点通信，且配置所述第二天线以经由第二不同通信协议与所述无线网关装置通信。

21.一种设备，其包括：

天线，其经配置以经由第一信号以微波载波频率与无线数据接入点通信；

光学收发器，其经配置以经由光学载波信号与光学接口装置通信；以及

接口电路，其经配置以恢复来自所述第一信号的数据，且使用所述所恢复数据调制所述光学载波信号。