CN110383941B - 通过障碍物的毫米波通信 - Google Patents

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Abstract

公开了允许毫米波通信信号高效且可靠地通过障碍物的装置、系统和方法。一种装置包括第一无线收发器和耦合到第一无线收发器的第一相控阵天线。第二相控阵天线也耦合到第一无线收发器。该装置另外包括第二无线收发器和耦合到第二无线收发器的第三相控阵天线。第三相控阵天线适于发射通过障碍物的第三毫米波束。第四相控阵天线也耦合到第二无线收发器。第四相控阵天线适于接收通过障碍物的第四毫米波束。控制器被包括在装置中用于管理第一无线收发器和第二无线收发器之间的数据传输，使得在天线之间可获得全双工通信路径。

Description

通过障碍物的毫米波通信
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月27日提交的美国临时专利申请序列号62/464,302的权益，该临时专利申请通过引用整体并入本文，并且本申请还要求于2017年2月27日提交的美国临时专利申请序列号62/464,308的权益，该临时申请也通过引用整体并入本文。本申请还涉及于2018年2月27日提交的题为“High Speed Wireless Data Network”、代理人案卷号为AV-001-NPUS00的美国专利申请_/_，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开一般而言涉及无线通信，更具体而言，涉及能够在毫米波频谱中操作的无线通信网络。
背景技术
毫米波频谱是30GHz和300GHz之间的频谱频带。该频谱可以用于高速无线通信，正如最新的IEEE 802.1lad Wi-Fi标准(工作频率为60GHz)所见。
V波段(V-Band)是用于通信的一组毫米波频率。一些国家的监管机构允许未许可的V波段操作。在美国允许无执照的V波段操作的这组频率目前是57至71GHz。适用于V波段通信的标准包括IEEE 802.1lad(2012年12月28日发布)和IEEE 802.Hay(目前正在开发)。
E波段(E-Band)是另一组可用于通信的毫米波频率。监管机构，例如联邦通信委员会(FCC)，通常允许在该频带中进行轻度许可的操作。在美国，允许以下频带中的E波段操作：71-76、81-86和92-95GHz。
FCC还监管许多其它未许可波段，包括在大约2GHz和6GHz以及其它频率的工业、科学和医疗(ISM)波段。近年来，ISM波段和其它轻度许可或未许可波段的一些增长最快的用途是用于短距离、低功率无线通信系统，通常称为WiFi。
一些无线网络，特别是那些在毫米波频率下工作的无线网络的问题是无线信号穿透障碍物的能力，障碍物诸如建筑物内的墙壁或地板或其它屏障。虽然毫米波信号可以并确实通过一些障碍物，但它们通常会因此而降级。降级可能是由于障碍物引起的衰减、反射和其它物理过程。随着传送频率的增加，来自障碍和自由空间的衰减也增加。结果是接收功率降低，从而限制了信号范围和穿透障碍物的能力。
发明内容
本文公开了一种或多种装置、系统和方法，其允许毫米波信号高效且可靠地通过诸如墙壁、屏障、自由空间等障碍物，而性能显著提高。这些装置、系统和方法可以极大地提高建筑物或其它结构内的无线毫米波通信的可靠性和性能。
所公开的能够通过一个或多个障碍物进行毫米无线通信的示例性装置包括第一无线收发器和耦合到第一无线收发器的第一相控阵天线。第一相控阵天线适于在第一频带内发射第一毫米波束。第二相控阵天线也耦合到第一无线收发器。第二相控阵天线适于在第二频带内接收第二毫米波束。该装置另外包括第二无线收发器和耦合到第二无线收发器的第三相控阵天线。第三相控阵天线适于发射通过障碍物的第三毫米波束。第三毫米波束可以在第二频带内。第四相控阵天线也耦合到第二无线收发器。第四相控阵天线适于接收通过障碍物的第四毫米波束。第四毫米波束可以在第一频带内。控制器被包括在装置中用于管理第一无线收发器和第二无线收发器之间的数据传输。
所公开的能够通过一个或多个障碍物进行毫米无线通信的示例性系统包括具有与第二侧相对的第一侧的第一面板、安装到第一面板的第一无线收发器、可操作地耦合到第一无线收发器并且也安装到第一面板的第一侧的第一相控阵天线。第一相控阵天线适于发射第一毫米波束。第二相控阵天线也安装到第一面板的第一侧并可操作地耦合到第一无线收发器。第二相控阵天线适于接收第二毫米波束。第二无线收发器也安装到第一面板。第三相控阵天线安装到第一面板的第二侧并且可操作地耦合到第二无线收发器。第三相控阵天线适于发射第三毫米波束。第四相控阵天线也安装到第一面板的第二侧并且可操作地耦合到第二无线收发器。第四相控阵天线适于接收第四毫米波束。
未附接到第一面板的第二单独面板也被包括在系统中。第三无线收发器安装到第二面板并且可操作地耦合到第二无线收发器。第五相控阵天线安装到第二面板的第一侧并且可操作地耦合到第三无线收发器。第五相控阵天线适于发射第五毫米波束。第六相控阵天线也安装到第二面板的第一侧并且可操作地耦合到第三无线收发器。第六相控阵天线适于接收第二毫米波。第四无线收发器还安装到第二面板。可操作地耦合到第四无线收发器的是第七相控阵天线，其安装到第二面板的第二侧。第七相控阵天线适于将第四毫米波束发射到第一面板。第八相控阵天线可操作地耦合到第四无线收发器并且还安装到第二面板的第二侧。第八相控阵天线适于从第一面板接收第三毫米波束。
还公开了一种无线通信的示例方法。该方法包括：在第一相控阵天线处接收携带数据的第一毫米波束；通过第一收发器将数据传输到第二相控阵天线；使用第二相控阵天线将携带数据的第二毫米波束传送通过障碍物；在位于障碍物的相对侧的第三相控阵天线处从第二相控阵天线接收第二毫米波束；通过第二收发器将数据传输到第四相控阵天线；以及从第四相控阵天线传送携带数据的第三毫米波束。
前述发明内容并未定义所附权利要求的限制。对于本领域技术人员来说，在研究以下各图和具体实施方式之后，其它方面、实施例、特征和优点将显而易见或将变得显而易见。旨在所有这些附加特征、实施例、方面和优点都被包括在本说明书中并受所附权利要求保护。
附图说明
应该理解的是，附图仅用于图示的目的，并不限定所附权利要求的限制。此外，图中的组件不一定按比例绘制。在图中，相同的附图标记在不同视图中表示相应的部分。
图1是第一示例性无线通信系统的第一示意性透视图。
图2a是包括所公开的无线通信系统的企业环境中的第一示例性无线通信网络的上下文示意图。
图2b是包括所公开的无线通信系统的企业环境中的第二示例性无线通信网络的上下文示意图。
图3是图1的第一示例性无线通信系统的第二示意性透视图，该无线通信系统可包括在本文公开的无线网络中。
图4是图1的第一示例性无线通信系统的第三示意性透视图。
图5是图1的第一示例性无线通信系统的第四示意性透视图。
图6是涉及第一示例性无线通信系统的无线通信的示意图。
图7是包括在所公开的无线通信系统中的面板的某些组件的示意图。
图8是包括可选传感器模块的第二示例性无线通信系统的示意性透视图。
图9是包括所公开的无线通信系统的企业环境中的第三示例性无线通信网络的上下文示意图。
图10是无线系统的面板的某些示例性电源组件的示意图。
图11是可包括在本文公开的无线网络中的第二示例性无线通信系统的第一示意性透视图。
图12是第二示例性无线通信系统的第二示意性透视图。
图13是第二示例性无线通信系统的第三示意性透视图。
具体实施方式
参考并结合附图的以下详细描述描述并图示了无线通信系统和方法的一个或多个示例，以及这些无线通信系统的示例性组件。不是为了限制而提供，而是仅为了举例说明和教导组件、系统和方法的实施例的这些示例以足够的细节示出和描述，以使本领域技术人员能够实践所要求保护的内容。因此，在适当时为了避免模糊本发明，描述可以省略本领域技术人员已知的某些信息。本文的公开内容是不应被理解为不当地限制基于本申请可能最终被授予的任何专利权利要求的范围的示例。
在整个本申请中使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或图示”。本文中描述为“示例性”的任何系统、方法，装置、设备、组件、技术、特征等不必被解释为比其它特征优选或有利。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非内容另有明确说明。
此外，除非另有说明，否则“或”的使用意味着“和/或”。类似地，“包括”和“包含”是可互换的而不是限制性的。
所公开的无线通信系统可以在毫米频谱中操作，并且使用具有波束赋形器的相控阵天线(PAA)来向终端设备和从终端设备提供非常高的数据速率。
图1是示例性无线通信系统100的示意图。系统100包括两个装置(例如，面板102、104)，每个装置被配置为经无线链路发送毫米波无线信号通过一个或多个障碍物，诸如墙壁、屏障、其它结构，通过无阻碍的空气等。毫米波信号可以并确实通过某些障碍物，诸如建筑物墙壁，但信号强度或质量可能会降低。障碍物和无线信号之间发生的衰减、反射和/或其它物理过程可以引起降级。同样，空气中的水分含量(湿度)也会使接收信号功率降低。无线通信系统100允许毫米波信号高效且可靠地穿过一个或多个障碍物，其中减少了降级。因此，系统100可以在增加的视线范围内改善无线毫米波通信的可靠性并且通过障碍物，诸如在建筑物或其它人造结构内发现的那些障碍物。
在图1所示的示例中，第一面板102安装在墙壁108的一侧(未示出)，第二面板104安装在墙壁108的相对侧。第一和第二面板102、104可以大致彼此对准。面板102、104每个可以包括用于附接到墙壁108的任何合适的部件，包括钩子、粘合剂、支架、诸如螺钉或钉子之类的紧固件、孔眼、线等。此外，面板102或104可以从顶部安装，诸如从天花板安装，或者安装在地板支架的顶上(在任一种情况下都没有墙壁接触)。
第一面板102包括第一组天线，其具有指向墙壁108的第一接收相控阵天线(PAA)126，以及也指向墙壁108的第一传送PAA 128。第一PAA 126、128每一个与包括在第一面板102中的第一毫米波收发器130通信。第一PAA 126、128被配置为分别接收和传送通过墙壁108来自和去往包括在第二面板104上作为第一组天线的对应第一PAA 148、150的毫米波信号144、146。类似于第一面板102，第一PAA 148、150每一个指向墙壁108并与包括在第二面板104中的第一毫米波收发器152通信。毫米波信号144、146可以在两个面板102、104之间携带数据，诸如通信信息。
虽然穿过墙壁108的无线链路的信号144、146可以是任何合适的频带，但是在所示的示例中，第一信号144位于65-71GHz之间的V波段的上部，第二信号146位于57-64GHz之间的V波段的下部。在给定无线链路内使用多个通信波段的优点在于它可以增加可靠性、增加可用带宽并改善系统100的兼容性。
面板102、104可以通过使用毫米波无线信号将数据无线传输到位于附近的其它类似配置的无线系统来与其它联网面板通信。在图1所示的示例中，这通过分别在房间1101和房间2106内无线传送和接收毫米波束114、116、160、162来完成。为了实现这一点，第一面板102包括第二组天线，其具有指向房间2 106的第二传送PAA 122，以及也指向房间2 106的第二接收PAA 124。第二PAA 122、124每一个与包括在第一面板102中的第二毫米波收发器134通信。第二PAA 122、124被配置为在房间2106中分别传送和接收毫米波束114、116。毫米波束114、116可以在第一面板102和其它联网设备(未示出)之间携带数据，诸如通信信息。包括在第一面板102中的控制器可以适于管理第一无线收发器130和第二无线收发器134之间的数据传输和流动。第一面板102的一条或多条数据总线可以耦合收发器130、134和其它组件。
虽然穿过房间2106的无线链路的波束114、116可以是任何合适的频带，但是在所示的示例中，传送波束114位于65-71GHz之间的V波段的上部，并且接收波束116位于57-64GHz之间的V波段的下部。
为了允许房间1 110中的毫米波通信，第二面板104包括第二组天线，其具有指向房间2110的第二传送PAA 156和也指向房间1 110的第二接收PAA 154。第二PAA 154、156每一个与包括在第二面板104中的第二毫米波收发器158通信。第二PAA 154、156被配置为在房间1 110中分别接收和发送毫米波束160、162。毫米波束160、162可以在第二面板104和其它联网设备(未示出)之间携带数据，诸如通信信息。包括在第二面板104中的控制器可以适于管理第一无线收发器152和第二无线收发器158之间的数据传输和流动。第二面板104的一条或多条数据总线可以耦合收发器152、158和其它组件。
虽然穿过房间1 110的无线链路的波束160、162可以是任何合适的频带，但是在所示的示例中，发射波束162位于57-64GHz之间的V波段的下部，并且接收波束160位于65-71GHz之间的V波段的上部。
每个面板102、104中的控制器可以被配置为使得经由天线122、124、126、128、148、150、154、156和面板收发器130、134、152、158，可获得通过墙壁108和房间106、110的全双工无线通信路径112。在某些操作模式中，每个面板102、104中的控制器可以被配置为使得系统100充当能够在房间1和2之间通过墙壁108无线传递信息的无线中继器。
面板102、104中的每一个还可以包括本地无线和/或电缆接口，例如，分别为接入控制单元(ACU)142、174，用于分别与房间2和1中的一个或多个终端联网设备通信。每个本地接口可以包括接入控制单元(ACU)，其包括用于管理和递送从无线通信路径112到面板位置的本地房间1和2(房间110和106)中的终端的信息的数据分组(例如，以太网分组)的某些功能和组件。类似地，ACU功能和组件用于从本地终端接收信息，并经无线通信路径112将信息的分组插入到信息流中。
第一面板102的ACU的组件可以包括以太网分组管理器136和一个或多个接入模块，例如，无线接入模块140和有线接入模块(cable access module)138。第二面板104的ACU的组件可以包括以太网分组管理器166和一个或多个接入模块，例如，无线接入模块164和有线接入模块168。软件/固件也可以用于经相应的数据总线控制每个面板102、104中的模块和分组管理器之间的通信。以太网分组管理器136、166可以每一个使用商用以太网交换机来实现，诸如可从Cavium公司获得的以太网交换机。每个面板102、104中的接入模块138、140、164、168可以每一个包括实现基于标准的本地通信协议(诸如IEEE 802.11 Wi-Fi标准或1EEE 802.3以太网电缆标准中的一个或多个)的商用芯片组和/或软件/固件。每个ACU还可以包括一个或多个天线和/或电缆端口。
如图1所示，每个以太网分组管理器136、166通过一条或多条数据总线耦合到其相应的面板102或104中的收发器130、134、152、158。
每个面板中的ACU的功能可以包括1)以太网交换机和相关联的分组管理缓冲器、总线和存储器，2)遵循IEEE 802.11协议(取决于面板配置遵循802.11的各种版本)的无线模块(收发器)，以及3)用于电缆连接的以太网端口。在每个面板102、104中，从上部两个收发器130、134、152、158从总线传送和接收的数据是以基带频率封装的以太网分组信息。每个分组管理器136、166中的以太网处理器对数据进行解封装、确定其目的地是否在其相应房间的本地区域内(基于分组中包含的目的地地址信息)。如果不是，则分组管理器将分组发送回收发器130、134、152、158，使得分组在无线通信路径112上继续其行程。如果数据的目的地是本地区域，则包括在相应分组管理器136、166中的控制器确定数据是要经无线接入模块发送还是要发出有线接入模块的以太网端口。相反，来自本地终端设备的入站信息(数据分组)由ACU封装到一个或多个以太网数据分组中，并且然后被放置在到上部收发器的路上，使得它可以在无线通信路径112上传输。
虽然图1示出了包括无线和有线接入模块的ACU，但是可以在每个面板中使用任何合适的接入模块配置。例如，在一些面板配置中可能仅包括一个无线接入模块而没有有线接入模块。其它面板配置可能仅包括一个或多个有线接入模块而没有无线接入模块，而其它面板配置可能包括三个或更多个或者有线或者无线接入模块。
虽然本地接入通信路径118、120每一个可以是任何合适的频带或协议，但是在所示的示例中，本地无线路径132、170可以每一个是IEEE 802.11 Wi-Fi信号(任何合适版本的Wi-Fi)、蓝牙，等等；并且本地有线路径133、172可以每一个是IEEE 802.3以太网信号，等等。可替代地，本地通信路径118、120可以符合任何合适的FCC和国际机构无线和有线标准。
在系统100的一些配置中，可以从第一和第二面板102、104省略无线接口142、174。
包括在每个面板102、104中的控制器可以是用于控制相应面板以及系统100的操作的任何合适的部件。例如，控制器可以包括用于执行指令或代码的一个或多个处理器，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其它等效的集成或离散逻辑电路系统。控制器还可以包括存储器。存储器和处理器可以组合为单个芯片。
控制器的功能可以用硬件、软件、固件或其任何合适的组合来实现。如果用软件实现，则功能可以被存储为计算机可读介质(例如，存储器)上的一条或多条指令或代码，并由基于硬件的处理单元(例如，处理器)执行。计算机可读介质可以包括任何计算机可读存储介质，包括数据存储介质，其可以是可以由一个或多个计算机或一个或多个处理器访问以检索用于实现本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用介质。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。
作为示例而非限制，这种计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光碟存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存或可以用于以指令或数据结构的形式存储所需程序代码并且可以由计算机访问的任何其它介质。如本文所使用的，盘和碟包括紧凑碟(CD)、激光碟、光碟、数字通用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘通常磁性地再现数据，而碟利用激光光学地再现数据。上述的组合也应该被包括在计算机可读介质的范围内。
本文描述的数据总线可以是由商用组件(包括商用硬件、软件和/或固件)构成的高速数字总线。可替代地/附加地，一条或多条数据总线可以包括用于提供高速数据传输的定制组件。
图2a是企业环境中的示例性无线通信网络的上下文示意图，该企业环境包括所公开的无线通信系统中的一个或多个无线通信系统。该网络包括两个无线系统4000、5000，每个无线系统被配置为提供通过示例性企业中的障碍物(诸如墙壁)的无线毫米波通信。系统4000安装在内墙上。系统5000安装在外墙上。系统4000、5000中的每一个可以包括本文公开的任何双面板无线通信系统，例如，结合图1公开的系统100或下面进一步详细描述的系统4000。
如图2a所示，系统4000安装在房间1和房间2之间的内墙上。安装不需要在墙上实际切孔。这在墙含有石棉或在切割、钻孔或磨损时产生有害粉尘的其它材料的情况下特别有利。可以通过简单地将包括系统4000的两个面板附接到墙壁的任一侧来实现安装。面板与墙壁的附接可以使用任何合适的部件进行，例如，通过粘合剂或使用钉子、螺钉、钩子、孔眼等。可以对准两个面板以便实现最佳性能。可以通过使用包括在系统4000的面板中的内置自动对准电路系统或者通过被开发用于辅助对准过程的便携式仪器来实现面板对准。
系统5000用作企业建筑物的网关，因为它允许经由外部设备(例如企业服务器或远程基站6000)从企业到互联网云的通信。在这个示例中，毫米波束5211和5212包括经由远程基站6000的企业网络的第一系统5000和互联网云之间的频分双工(FDD)连接。虽然系统5000和基站6000之间的无线链接的波束5211、5212可以是任何合适的频带，但是在所示的示例中，传送波束(上行链路)5212可以在81-86GHz之间的E波段中，并且接收波束(下行链路)5211可以在71-76GHz之间的E波段中。
系统5000和系统4000之间的第二无线链路允许两个系统4000、5000之间的通信。在这个示例中，第二链路的毫米波束4211、4212提供第一系统5000和第二系统4000之间的双工FDD连接。虽然第二无线链路的波束4211、4212可以是任何合适的频带，但是在所示的示例中，从第二系统4000到第一系统5000的传送波束4212可以在81-86GHz之间的E波段中，并且从第一系统5000到第二系统4000的接收波束4211可以在71-76GHz之间的E波段中。
第二系统4000的第一面板(在房间1中)向第二房间中的一个或多个终端设备4301提供附加链路4115。终端设备4301可以是任何启用无线的设备，例如，诸如膝上型电脑之类的计算机、智能电话、有线电视盒、游戏控制台或配备有标准以太网接口端口的非无线终端。
图2b是企业环境中的示例性无线通信网络的上下文示意图，该企业环境包括所公开的无线通信系统中的一个或多个无线通信系统。该网络包括两个无线系统4000、5001，每个无线系统被配置为提供通过示例性企业中的障碍物(诸如墙壁)的无线毫米波通信。类似于图2a，系统4000安装在内墙上。但是，在图2b的示例中，系统5001也安装在内墙上并且以标准以太网交换机6001的配置连接到网关。以这种方式，交换机6001用作企业基础设施的网关，因为它允许经由交换机6001从企业到互联网云的通信。
系统4000、5001中的每一个可以包括本文公开的任何双面板无线通信系统，例如，结合图1公开的系统100或下面进一步详细描述的系统4000、7000。
图3是可以在本文公开的无线网络(例如，图2a-b中所示的网络)中包括的示例性无线通信系统4000的第二示意性透视图。系统4000可以包括图1中所示的系统100的相同组件和功能。系统4000可以被复制并用作图2b中描绘的网络的两个系统4000、5001。
系统4000包括两个单独的面板4100、4200，它们每一个分别安装在使房间1和房间2分开的墙壁的相对侧。面板4100、4200基本上彼此对准，使得毫米波信号可以成功地通过墙壁在面板4100、4200之间传输数据。系统4000可以安装在使房间1和房间2分开的墙壁的两侧。安装的高度可以高出地板7英尺，但安装高度不限于任何高度。
系统4000的安装、对准和配置可以由与面板4100、4200无线通信的单独的探测器(wand)或手持式设备控制。探测器可以包括用户界面、显示器和可以与每个面板4100、4200配对的蓝牙接口。例如，探测器可以是具有操作系统和用于与面板4100、4200接口的应用软件的智能电话。
面板4100、4200在墙壁上的安装和对准可以使用以下方法完成：1)面板4100附接到墙壁，并连接到电源(墙壁插座)并打开；2)使用蓝牙链接，面板4100和探测器进行配对；3)将第二面板4200临时附接到墙壁的另一侧，并连接到电源(墙壁插座)并打开；4)第二面板4200在墙壁上移动，直到探测器显示绿色的“对准OK”指示器；5)然后将第二面板4200永久地附接到墙壁上；6)在探测器上按下“加入网络”按钮，使第一和第二面板4100、4200经无线链路在彼此和其它网络元件之间建立通信；以及7)一旦面板4100、4200经蓝牙链路与探测器通信，它们已成功连接到网络，探测器就显示“安装OK”消息。
一旦安装，面板4100和4200就构成系统4000。
系统4000可以以V波段或E波段频率向/从房间1和房间2传送和接收信息。系统4000还可以经由无线或有线接入控制单元(ACU)4260、4160在房间1和房间2内传送和接收以太网分组流量。
在这个示例中，面板4100、4200中的每一个包含两个相控阵天线电路，其具有嵌入式收发器和控制电子器件(PAAX)以及一个ACU。随着深亚微米CMOS技术的出现，具有嵌入式收发器和控制电子器件(PAAX)的相控阵天线已成为实用的实现方式。
第一面板4100包括第一PAAX 4140(其可以包括图1的组件154、156、158)、第二PAAX 4150(其可以包括图1的组件148、150、152)以及ACU 4160(其可以包括图1的ACU 174的组件)。第一PAAX 4140在面板4100的一侧上具有两个指向房间1的相控阵天线。第二PAAX4150在面板4100的面向墙壁的另一侧上具有两个相控阵天线。ACU 4160具有以太网分组管理、无线和有线接口模块，用于链接到房间内的终端，如结合图1所描述的。
同样，第二面板4200包括第一PAAX 4240(其可以包括图1的组件122、124、134)、第二PAAX 4250(其可以包括图1的组件126、128、130)以及ACU 4260(其可以包括图1的ACU142的组件)。第一PAAX 4240在面板4200的一侧具有指向房间2的两个相控阵天线。第二PAAX 4250在面板4200的面向墙壁的另一侧具有两个相控阵天线。ACU 4260具有以太网分组管理、无线和有线接口模块，用于链接到房间内的终端。
系统4000可以被配置为使得第一面板4100在房间1中使用第一PAAX 4140在V波段或E波段频率上提供全双工FDD；以及通过墙壁使用第二PAAX 4150在V波段或E波段频率上提供全双工FDD。并且第二面板4200在房间2中使用其第一PAAX 4240在V波段或E波段频率上提供全双工FDD；以及通过墙壁使用第二PAAX 4250在V波段或E波段频率上提供全双工FDD。
每个PAAX具有用于电设置波束赋形器参数的控制电路系统。波束赋形器参数可以控制波束的宽度，或波束赋形器指向的方向，或两者。可以通过以下部件来确立(assert)控制：1)在PAA内嵌入开关并使用这些开关来重新配置包括PAA的导电元件；2)对发送到PAA的元件或从PAA的元件接收的信号进行相移；和/或3)数字地产生发送到各个天线元件的信号之间的增量延迟。
通过以下方式减少波束之间的串扰。首先，面板的物理设计最小化由Rx PAA看见的Tx场的水平。其次，毫米波辐射的反射器可以嵌入在面板4100、4200内。反射器的厚度被优化和模拟，以便确保由此获得的效率益处不会被由所述反射器引入的多径传播引起的信号降级而抵消。第三，衰减器可以嵌入在面板内。衰减器可以被实现为超材料或通过常规有损材料实现。
每个PAAX可以包括波束成形控制电路、传送器-驱动电路、RF透镜和外壳元件。
现在讨论在PAAX内使用的V波段和E波段天线的设计。在一些配置中，不需要Tx/Rx开关，因为Tx和Rx天线元件在每个PAAX内被实现为子阵列。消除Tx/Rx开关可以消除与开关相关联的损耗和寄生效应。因此，链路余量得到改善。
每个PAAX可以是自适应阵列系统，其使用自适应归零、波束成形和波束控制。因为天线元件以及收发器元件嵌入在每个PAAX内，因此在Tx天线阵列中可能不需要功率组合器或传输线。因此可以避免与功率组合器和所述传输线相关联的经济成本和性能降级。每个天线可以是如由欧洲电信标准协会(ETSI)定义的专用整体相控阵天线。它具有动态自动对准和安装对准的特征。天线不需要是独立天线或可选择的波束天线。但是，系统4000的一些配置可以使用可选择的波束天线或独立天线来构建。
在其它实施例中，每个面板4100、4200可以具有更多或更少数量的PAAX，并且每个面板4100、4200可以具有与另一个面板不同数量的PAAX。
图4和5分别是示例性无线通信系统4000的附加示意性透视图。这些视图显示了无线波束数据流和系统4000的结构的进一步细节。表1通过图4和5中所示的元件编号以及相应的毫米波束的元件编号总结了面板及其传送(Tx)和接收(Rx)组件。
Figure BDA0002180069010000151
Figure BDA0002180069010000161
表1.面板的Rx和Tx组件。
在图3、4和5中所示的示例系统4000中，存在三个无线链路，每个无线链路具有一对波束。如图4所示，在第一链路中，无线波束4111和4112携带在系统4000和位于房间1内的(一个或多个)其它无线通信系统之间流动的包括数据和控制信息的流量。在这个示例中，在V波段频率下传送和接收流量，例如，表1中所示的那些频率。同样在V波段频率下，第二链路的波束4113和4214携带在位于房间1和房间2中的面板4100和4200之间流过墙壁的信息。第三链路的波束4212和4211携带在系统4000和房间2中的(一个或多个)其它系统之间流动的流量。由第一、第二和第三无线链路携带的流量可以在V波段频率下传送和接收，如表1所示。在这个示例中，第四链路的信号4115和4116携带在第一面板4100的PAAX 4160和房间1内的终端接入点之间流动的本地有线或无线波段频率下的流量。同样在这个示例中，第五链路的信号4215和4216携带在PAAX 4260和房间2内的终端接入点之间流动的本地有线或无线波段频率下的流量。如上面结合图1所述，本地接入通信路径4115、4116、4215、4216可以是任何合适的频带或协议，例如，本地无线4116、4215每一个可以是IEEE 802.11 Wi-Fi信号(任何合适版本的Wi-Fi)、蓝牙，等等；并且本地有线路径4115、4216每一个可以是IEEE802.3以太网信号等等。可替代地，本地通信路径可以符合任何合适的FCC和国际机构无线和有线标准。
面板4100、4200中的每一个包括多个毫米波接收器(Rx)和多个毫米波传送器(Tx)。每个面板4100、4200的相控阵天线可以分别永久性地电连接到Rx或Tx RF前端电路系统。RF电路4101-4106和4201-4206与面板的面积之间的对应关系在图3、4和5中示出并在表1中给出。
Rx电路4101、4104、4106、4203、4202、4205中的每一个产生相应的数字比特流，其对应于入射在相应天线阵列上的毫米波信号(波束)的波形。可以对与包含Rx电路的PAAX相关联的收发器内的每个比特流执行纠错。
通过墙壁的数据流使用表示为波束4113和4214的第二无线链路。为了减少衰减和其它形式的信号降级，波束4113、4214通常垂直于墙壁的表面。面板4100、4200的每个PAAX4150、4250的PAA元件对准以确保每个Rx PAA捕获由相对面板的相应Tx PAA发射的最大可能比例的能量。接收到的能量的比例可取决于由面板4100、4200上的Rx和Tx PAA产生的波束的确切形状。可以通过修改Rx PAA的天线增益、功率和噪声系数以及相应的Tx PAA来调整链路余量。例如，通过在给定波束路径的任一或两个相应PAA内使用更多数量的元件，可以增加天线增益。穿过墙壁的数据可以使用V波段或在其它配置中使用E波段无线传送。
系统4000包含用于管理各种Rx电路的比特流和Tx电路的数字输入之间的数据流的数字电路系统。该数字电路系统还提供波束成形活动和系统功率的叶级管理。该数字电路系统可以包括每个面板4100、4200中的一个或多个控制器，诸如结合图1描述的控件。
所公开的无线系统(包括系统100、4000)提供了某些优点。例如，系统4000提供的优点是消除传统网络用于携带通信信号的电线和电缆，因为系统4000允许毫米无线通信链路穿过墙壁。使用系统4000允许毫米波无线链路替换电线和电缆。这极大降低了在商业环境中部署最新的高速数字通信技术的安装成本。波束赋形器可以在网络中的节点之间建立连接，而不是电线或电缆。具有嵌入式收发器电子器件的相控阵天线，诸如本文公开的PAAX，改善了波束赋形器的安全性、经济性和性能。
所公开的系统提供的第二个优点是极大提高了传统无线网络中可用的数据速率。由于无线信号可以是窄波束，因此所公开的系统提供的第三个优点是窃听的减少以及安全性。由所公开的系统提供的第四个优点是快速且可扩展的通信路径跟踪，其可以提高网络速度。由所公开的系统提供的第五个优点是极大地改善了墙壁穿透，并且当与其它类似系统组合到网络中时，穿透在诸如建筑物之类的商业企业环境中通常遇到的多个墙壁和屏障。否则，这些墙壁和障碍物可能共同地导致信号的路径损耗增加到信号故障点。所公开的系统还便于实现软件定义网络和自组织网络。
图6是涉及无线系统4000的无线通信的示意图。更特别地，图6示出了在房间1中可能是启用WiFi的移动电话的终端4301和房间2中可能包括标准以太网交换机的无线通信系统5000之间的通信。
面板4100和4200可以是物理上等同的，具有基本相同的组件和结构。终端设备4301可以向PAA 4106发送和接收无线信号4116。因此，在设备4301和系统4000的面板4100之间实现全双工通信。
房间1中的终端设备4301可以使用系统4000作为中继，以便与房间2中的网关系统5000通信。为了将设备4301无线连接到网关系统5000，可以进行以下处理(返回参考图3)：1)建立设备4301中的收发器和PAAX 4160中的收发器之间的无线连接；2)经面板4100中的一条或多条内部总线将数据从PAAX 4160发送到PAAX 4150(这是有线连接)；3)使用PAAX4150和PAAX 4250无线地发送数据通过墙壁；4)经面板4200中的一条或多条内部总线将数据从PAAX 4250发送到PAAX 4240(另一个有线连接)；以及5)将数据从PAAX 4240无线地发送到包含在网关系统5000中或附近的PAAX。通过上述方法，在终端设备4301和网关系统5000之间无线传送数据，并且可以在设备4301和系统5000之间建立连接会话。
图7是包括在无线通信系统4000中的面板4100的某些组件的示意图。面板4100和4200都可以包括图7中所示的组件。方框4140、4150和4160包括PAAX，每个PAAX具有上面已结合图2-6描述的功能。方框4170是诊断电路，其通过连接器4175提供接入。控制器4181控制面板4100的整体操作。控制器4181可以包括结合图1描述的控制器。高速数字总线4182耦合到控制器4181并允许控制器4181管理PAAX块4140、4150、4160和诊断电路4170之间的数字数据流。
端口4141、4151、4161、4171允许控制器4181分别向PAAX块4140、4150、4160和诊断电路4170中的每一个发送控制信息，以控制PAAX和诊断电路的配置和操作。端口4142、4152、4162、4172分别允许每个PAAX和诊断电路向控制器4181发送状态信息和中断请求。
端口4143、4153、4163、4173分别允许PAAX块4140、4150、4160和诊断电路4170中的每一个经高速总线4182发送数据。端口4144、4154、4164、4174分别允许PAAX块4140、4150、4160和诊断电路4170中的每一个从高速总线4182接收数据。
图8是无线通信系统4000的示意性透视图，其中面板4100和4200中的每一个分别包括可选的传感器模块4190、4290。可选模块4190可以嵌入在面板4100内；并且可选模块4290可以嵌入在面板4200内。传感器模块4190、4290可以具有相同的功能、结构或组件。例如，传感器模块4190可以包括处理器，诸如一个或多个微处理器，以及执行诸如以下功能的传感器和/或致动器：1)监视面板的位置；2)监视与其它无线系统和/或终端设备的距离；3)监视环境参数，诸如温度、湿度等；4)感测与保险和安全相关的活动，诸如存在烟雾或危险气体或入侵者在房间内移动。模块4190可以包括辅助无线接口，诸如Wi-Fi组件，例如IEEE802.1lac收发器和/或IEEE 802.11az定位元件。模块4190还可以包括蓝牙收发器。模块4190可以连接到面板4100并经由端口4175与控制器4181通信。
图9是企业环境中的第三示例性无线通信网络的上下文示意图，该企业环境包括与第二无线系统5000通信的第一无线通信系统1000。系统1000、5000在示例性企业内提供高速连接。系统1000在功能上类似于上述系统4000，但不同之处如下：1)系统1000仅具有单个面板，安装在墙壁2000的房间3侧；2)系统1000通过将V波段波束无线传递通过墙壁2000进入到房间4中与系统5000通信；3)系统1000使用以太网电缆2110和以太网供电(POE)连接器2120连接到辅助电源和通信。墙壁2000可以是玻璃，或者它可以是任何其它建筑材料。
在这种场景中，可以将系统1000放置在任一侧墙壁2000上。链路余量的不对称通常可以确定哪一侧是最佳选择。在到终端设备4301的弱链路余量和到系统5000的强V波段链路余量的情况下，将系统1000放置在墙壁2000的房间3侧可能更好。一旦确定了链路放置，系统1000内的配置和校准电路系统和算法就可以将链路功率降低到最低满意水平。因此，可以降低系统功率。
在给定内部环境内应用的特定条件下求解麦克斯韦(Maxwell’s)方程产生对给定通信系统的链路余量的有用估计。墙建筑材料的相关属性可以用于计算网络中系统和设备之间的无线通信路径的链路余量。用于这种计算的相关建筑材料属性可以包括：厚度、复介电常数、衰减、损耗角正切和散射系数。
为了获得足够的链路余量，通常希望使用具有窄波束的大阵列。但是，在某些情况下，窄波束可能会加剧波束未对准的问题。
图10是包括可选的有线通信模块1090的面板1100的某些组件的示意图。图10示出了可以如何使用POE(以太网供电)电路1093以便高效地向系统1100提供功率和数据。在该配置中，POE电路1093与标准RJ45连接器1095一起被包括在模块1090内。电缆2110插入到RJ45连接器1095中并插入到房间3的墙壁2000中的POE连接器2120中。
图11是可包括在本文公开的无线网络(例如图2a-b和9中所示的网络)中的第二示例性无线通信系统7000的第一示意性透视图。系统7000可以被复制并用作图2a-b和9中描绘的网络的系统1000、4000、5000、5001中的任何一个。系统7000与其它公开的无线系统100、4000之间的主要区别在于系统7000包括到终端设备的E波段或V波段本地通信接口。
系统7000包括两个单独的面板7100、7200，它们每一个分别安装在使房间1和房间2分开的墙壁的相对侧。面板7100、7200基本上彼此对准，使得相对窄的毫米波束可以成功地通过墙壁在面板7100、7200之间传输数据。系统7000可以安装在使房间1和房间2分开的墙壁的两侧。安装高度可以高出地板7英尺，但安装高度不限于任何高度。
系统7000的安装、对准和配置可以由与面板7100、7200无线通信的单独的探测器控制。探测器可以包括用户界面、显示器和可以与每个面板7100、7300配对的蓝牙接口。例如，探测器可以是具有操作系统和用于与面板7100、7200接口的应用软件的“具有根权限的(rooting)”Nexus 6智能电话。
面板7100、7200在墙壁上的安装和对准可以使用以下方法完成：1)面板7100附接到墙壁，并连接到电源(墙壁插座)并打开；2)使用蓝牙链接，面板7100和探测器进行配对；3)将第二面板7200临时附接到墙壁的另一侧，并连接到电源(墙壁插座)并打开；4)第二面板7200在墙壁上移动，直到探测器显示绿色的“对准OK”指示器；5)然后将第二面板7200永久地附接到墙壁上；6)在探测器上按下“加入网络”按钮，使第一和第二面板7100、7200经无线链路在彼此和其它网络元件之间建立通信；以及7)一旦面板7100、7200经蓝牙链路与探测器通信，它们已成功连接到网络，探测器就显示“安装OK”消息。
一旦安装，面板7100和7200就构成系统7000。
系统7000可以以E波段频率向/从房间1和房间2传送和接收信息。系统7000还可以在房间1和房间2内传送和接收V波段流量。
在这个示例中，面板7100、7200中的每一个包含具有嵌入式收发器和控制电子器件(PAAX)的三个相控阵天线电路。随着深亚微米CMOS技术的出现，具有嵌入式收发器和控制电子器件(PAAX)的相控阵天线已成为实用的实现方式。
第一面板7100包括第一PAAX 7140、第二PAAX 7150和第三PAAX 7160。第一和第三PAAX 7140、7160每一个在面板7100的一侧上具有两个指向房间1的相控阵天线。第二PAAX7150在面板7100的面向墙壁的另一侧上具有两个相控阵天线。同样，第二面板7200包括第一PAAX 7240、第二PAAX 7250和第三PAAX 7260。第一和第三PAAX 7240、7260每一个在面板7200的一侧上具有两个指向房间2的相控阵天线。第二PAAX 7250在面板7200的面向墙壁的另一侧上具有两个相控阵天线。
系统7000可以被配置为使得第一面板7100在房间1中使用第一PAAX 7140在E波段频率上提供全双工FDD；在房间1中使用第三PAAX 7160在V波段频率上提供全双工FDD；以及通过墙壁使用第二PAAX 7150在V波段频率上提供全双工FDD。并且第二面板7200在房间2中使用其第一PAAX 7240在E波段频率上提供全双工FDD；在房间2中使用第三PAAX 7260在V波段频率上提供全双工FDD；以及通过墙壁使用第二PAAX 7250在V波段频率上提供全双工FDD。
每个PAAX具有用于电设置波束赋形器参数的控制电路系统。波束赋形器参数可以控制波束的宽度，或波束赋形器指向的方向，或两者。可以通过以下部件来确立控制：1)在PAA内嵌入开关并使用这些开关来重新配置包括PAA的导电元件；2)对发送到PAA的元件或从PAA的元件接收的信号进行相移；和/或3)数字地产生发送到各个天线元件的信号之间的增量延迟。
通过以下方式减少波束之间的串扰。首先，面板的物理设计最小化由Rx PAA看见的Tx场的水平。其次，毫米波辐射的反射器可以嵌入在面板7100、7200内。反射器的厚度被优化和模拟，以便确保由此获得的效率益处不会被由所述反射器引入的多径传播引起的信号降级而抵消。第三，衰减器可以嵌入在面板内。衰减器可以被实现为超材料或通过常规有损材料实现。
每个PAAX可以包括波束赋形控制电路、传送器-驱动电路、RF透镜和外壳元件。
现在讨论在PAAX内使用的V波段和E波段天线的设计。在一些配置中，不需要Tx/Rx开关，因为Tx和Rx天线元件在每个PAAX内被实现为子阵列。消除Tx/Rx开关可以消除与开关相关联的损耗和寄生效应。因此，链接余量得到改善。
每个PAAX可以是自适应阵列系统，其使用自适应归零、波束成形和波束控制。因为天线元件以及收发器元件嵌入在每个PAAX内，因此在Tx天线阵列中可能不需要功率组合器或传输线。因此可以避免与功率组合器和所述传输线相关联的经济成本和性能降低。每个天线可以是如由欧洲电信标准协会(ETSI)定义的专用整体相控阵天线。它具有动态自动对准和安装对准的特征。天线不需要是独立天线或可选择的波束天线。但是，系统7000的一些配置可以使用可选择的波束天线或独立天线来构建。
在其它实施例中，每个面板7100、7200可以具有更多或更少数量的PAAX，并且每个面板7100、7200可以具有与另一个面板不同数量的PAAX。
图12和13分别是第二示例性无线通信系统7000的第二和第三示意性透视图。这些视图显示了无线波束数据流和系统7000的结构的进一步细节。表2通过图12和13中所示的元件编号以及相应的毫米波束的元件编号总结了面板及其传送(Tx)和接收(Rx)组件。
Figure BDA0002180069010000241
表2.面板的Rx和Tx组件。
在图12和13中所示的示例系统7000中，存在六个无线链路，每个无线链路具有一对波束。每个房间有两个链路，并且两个链路通过墙壁。如图12所示，在第一链路中，无线波束7111和7112携带在系统7000和位于房间1内的(一个或多个)其它无线通信系统之间流动的包括数据和控制信息的流量。在这个示例中，在E波段频率下传送和接收流量，例如，表2中所示的那些频率。同样在E波段频率下，第二链路的波束7113和7214携带在位于房间1和房间2中的面板7100和7200之间流过墙壁的信息。第三链路的波束7212和7211携带在系统7000和房间2中的(一个或多个)其它系统之间流动的流量。由第一、第二和第三无线链路携带的流量可以在E波段频率下传送和接收，如表2所示。在这个示例中，第四链路的波束7115和7116携带在第一面板7100的PAAX 7160和房间1内的终端接入点之间流动的V波段频率下的流量。同样在这个示例中，第五链路的波束7215和7216携带在PAAX 7260和房间2内的终端接入点之间流动的V波段频率下的流量。
面板7100、7200中的每一个包括多个毫米波接收器(Rx)和多个毫米波发射器(Tx)。每个面板7100、7200的相控阵天线可以分别永久性地电连接到Rx或Tx RF前端电路系统。RF电路7101-7106和7201-7206与面板的面积之间的对应关系在图12和13中示出并在表2中给出。
Rx电路7102、7103、7106、7203、7202、7205中的每一个产生相应的数字比特流，其对应于入射在相应天线阵列上的毫米波信号(波束)的波形。可以对与包含Rx电路的PAAX相关联的收发器内的每个比特流执行纠错。
通过墙壁的数据流使用表示为波束7113和7214的第二无线链路。为了减少衰减和其它形式的信号降级，波束7113、7214通常垂直于墙壁的表面。面板7100、7200的每个PAAX7150、7250的PAA元件对准以确保每个Rx PAA捕获由相对面板的相应Tx PAA发射的最大可能比例的能量。接收到的能量的比例可取决于由面板7100、7200上的Rx和Tx PAA产生的波束的确切形状。可以通过修改Rx PAA的天线增益、功率和噪声系数以及相应的Tx PAA来调整链路余量。例如，通过在给定波束路径的任一或两个相应PAA内使用更多数量的元件，可以增加天线增益。穿过墙壁的数据可以使用E波段无线传送。
系统7000包含用于管理各种Rx电路的比特流和Tx电路的数字输入之间的数据流的数字电路系统。该数字电路系统还提供波束成形活动和系统功率的叶级管理。该数字电路系统可以包括每个面板7100、7200中的一个或多个控制器，诸如结合图1描述的控件。
所公开的无线系统的其它配置是可能的。例如，每个面板中的PAAX以及其它组件可以放置在面板上的不同物理布置中。例如，PAAX可以被布置为使得它们的天线对垂直堆叠，而不是如图所示水平堆叠。
应该理解的是，取决于示例，本文描述的任何方法的某些动作或事件可以以不同的顺序执行、可以被添加、合并或完全省略(例如，并非所有描述的动作或事件都是实践该方法所必需的)。此外，在某些示例中，动作或事件可以同时执行，而不是顺序执行。此外，虽然为了清楚起见，本公开的某些方面被描述为由单个模块或组件执行，但是应该理解的是，本公开中描述的功能可以通过与无线通信网络相关联的组件或模块的任何合适组合来执行。
前面的描述是说明性的而非限制性的。虽然已经描述了某些示例性实施例，但是鉴于前述教导，本领域普通技术人员将容易地想到涉及本发明的其它实施例、组合和修改。因此，当结合以上说明书和附图阅读时，本发明仅受所附权利要求的限制，所述权利要求覆盖一个或多个所公开的实施例，以及所有其它这样的实施例和修改。

Claims (15)

1.一种用于通过障碍物的双向毫米波无线通信的装置，所述障碍物包括至少一个建筑物材料，所述建筑物材料使穿过所述建筑物材料的无线毫米波信号降级，所述装置包括：
面板；
可操作地耦合到面板的第一毫米波发射器电路；
安装在面板上的第一相控阵天线，其远离所述障碍物进行指向，可操作地耦合到第一毫米波发射器电路，并且适于发射第一频带内的第一毫米波束；
可操作地耦合到面板的第一毫米波接收器电路；
安装在面板上的第二相控阵天线，其远离所述障碍物进行指向，可操作地耦合到第一毫米波接收器电路，并且适于接收第二频带内的第二毫米波束；
可操作地耦合到面板的第二毫米波发射器电路；
可操作地耦合到面板和第二毫米波发射器电路的第三相控阵天线，其在所述障碍物处进行指向，并且适于发射通过所述障碍物的第三毫米波束，第三毫米波束在第二频带内；
可操作地耦合到面板的第二毫米波接收器电路；
可操作地耦合到面板和第二毫米波接收器电路的第四相控阵天线，其在所述障碍物处进行指向，并且适于接收通过所述障碍物的第四毫米波束，第四毫米波束在第一频带内；以及
至少一个控制器，适于在第二毫米波接收器电路和第一毫米波发射器电路之间传输数据以及在第一毫米波接收器电路和第二毫米波发射器电路之间传输数据；
其中第一频带和第二频带每一个都高于30GHz；
其中第三相控阵天线和第四相控阵天线各自被配置为分别减少第三毫米波束和第四毫米波束穿过所述建筑物材料所经历的衰减和信号降级，使得由第三毫米波束和第四毫米波束携带的数据成功地穿过所述建筑物材料。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述面板包括用于将所述面板安装到墙壁的部件。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述面板基本上是平的。
4.如权利要求1所述的装置，还包括：
接入控制单元(ACU)，其可操作地耦合到控制器和面板，ACU包括被配置为在一个或多个本地终端设备与由第一毫米波束、第二毫米波束、第三毫米波束以及第四毫米波束建立的数据通信路径之间传送数据的以太网分组管理器和一个或多个接入模块。
5.如权利要求4所述的装置，还包括适于管理控制器和无线收发器之间的数据传输的分组管理器。
6.如权利要求1所述的装置，还包括适于衰减毫米波信号的衰减器。
7.如权利要求1所述的装置，还包括适于反射毫米波信号的反射器。
8.如权利要求1所述的装置，还包括适于为第一、第二、第三和第四相控阵天线中的至少一个设置波束赋形参数的控制电路系统。
9.如权利要求1所述的装置，还包括适于向所述装置提供电力的以太网供电(POE)电路系统。
10.一种用于通过障碍物的双向毫米波无线通信的系统，所述障碍物包括至少一个建筑物材料，所述建筑物材料使穿过所述建筑物材料的无线毫米波信号降级，所述系统包括如权利要求1所述的装置，所述系统还包括：
第二面板，其未附接到所述面板并且位于所述障碍物相对于所述面板的相对侧；
可操作地耦合到第二面板的第三无线收发器；
第五相控阵天线，其远离所述障碍物进行指向，可操作地耦合到第三无线收发器并安装到第二面板，第五相控阵天线适于发射第五毫米波束；
第六相控阵天线，其远离所述障碍物进行指向，可操作地耦合到第三无线收发器并安装到第二面板，第六相控阵天线适于接收第六毫米波束；
可操作地耦合到第二面板的第四无线收发器；
第七相控阵天线，其在所述障碍物处进行指向并且朝着第四相控阵天线进行指向，第七相控阵天线可操作地耦合到第四无线收发器和第二面板，第七相控阵天线适于发射第四毫米波束以减少第四毫米波束穿过所述建筑物材料所经历的衰减和信号降级，使得由第四毫米波束携带的数据从第二面板到所述面板成功地穿过所述建筑物材料；以及
第八相控阵天线，其在所述障碍物处进行指向并且朝着第三相控阵天线进行指向，第八相控阵天线可操作地耦合到第四无线收发器和第二面板，第八相控阵天线适于接收第三毫米波束以减少第三毫米波束穿过所述建筑物材料所经历的衰减和信号降级，使得由第三毫米波束携带的数据从所述面板到第二面板成功地穿过所述建筑物材料。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述面板包括用于将所述面板安装到墙壁的第一侧的部件，并且所述第二面板包括用于将第二面板安装到墙壁的第二侧的部件。
12.如权利要求10所述的系统，还包括：
安装到第二面板的第五无线收发器；
第一天线，其可操作地耦合到第五无线收发器，适于发射第一无线信号；以及
第二天线，其可操作地耦合到第五无线收发器，适于接收第二无线信号。
13.如权利要求10所述的系统，还包括：
安装到所述面板的第一控制器，适于管理第一无线收发器和第二无线收发器之间的数据传输。
14.如权利要求13所述的系统，还包括：
安装到第二面板的第二控制器，适于管理第三无线收发器和第四无线收发器之间的数据传输。
15.一种通过障碍物的毫米波无线通信的方法，所述障碍物包括至少一个建筑物材料，所述建筑物材料使穿过所述建筑物材料的无线毫米波信号降级，所述方法包括：
在第一相控阵天线处接收携带数据的第一毫米波束，所述第一相控阵天线安装在第一面板的第一侧上并且远离所述障碍物进行指向；
通过第一收发器将数据传输到安装在第一面板的第二侧上并且在所述障碍物处进行指向的第二相控阵天线；
使用第二相控阵天线通过所述建筑物材料传送携带数据的第二毫米波束，其中第二相控阵天线被配置为减少第二毫米波束穿过所述建筑物材料所经历的衰减和信号降级，使得由第二毫米波束携带的数据成功地穿过所述建筑物材料；
在位于所述障碍物相对于第二相控阵天线的相对侧并且在所述障碍物处进行指向的第三相控阵天线处接收第二毫米波束，所述第三相控阵天线安装在第二面板的第一侧上，其中第三相控阵天线也被配置为减少第二毫米波束穿过所述建筑物材料所经历的衰减和信号降级，使得由第二毫米波束携带的数据成功地穿过所述建筑物材料；
通过第二收发器将数据传输到安装在第二面板的第二侧上并且远离所述障碍物进行指向的第四相控阵天线；以及
从第四相控阵天线传送携带数据的第三毫米波束；
其中第一毫米波束、第二毫米波束和第三毫米波束每一个都高于30GHz。
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