CN117712713A - 一种毫米波天线系统及基于该系统的通信方法 - Google Patents

一种毫米波天线系统及基于该系统的通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种毫米波天线系统及基于该系统的通信方法，系统包括毫米波智能天线以及信号反射装置，信号反射装置与毫米波智能天线相互配合，用于将天线发射的毫米波信号通过信号反射装置传输至被遮挡区域，通过系统的构建，采用信号反射装置作为毫米波信号的中继，实现将毫米波信号以折线路径方式避开障碍物传输至被遮挡区域，并通过毫米波智能天线进行方向图波束波形/增益及波束指向的调整以强化相应传输路径的信号强度与通信效果，实现毫米波信号对被遮挡区域的传输，避免毫米波信号在直线传输的过程中因为障碍物遮挡导致信号强度大幅度降低，相较于现有设置多个基站的方式，有效的降低系统搭建成本，且降低由基站增多带来电磁污染。

Description

一种毫米波天线系统及基于该系统的通信方法
技术领域
本发明涉及毫米波通信技术领域，具体而言，涉及一种毫米波天线系统及基于该系统的通信方法。
背景技术
毫米波技术是5G应用中一项重要的基础技术，毫米波与传统的移动通信无线频谱相比，具有高频率、高速率、高容量的特点，目前正逐步成为宽带卫星通信、5G乃至未来6G移动通信发展的“黄金频段”。
但毫米波的传输距离较短，且在信号传输路径中的障碍物遮挡(如：建筑物，树木等)会造成毫米波信号大幅度衰减，直接导致毫米波通信出现中断/不能通信等问题；目前，针对毫米波通信信号被遮挡的问题，常采用在通信区域内增加基站天线设备并通过对基站天线发射毫米波信号的传输方向进行调整，从而规避障碍物使毫米波信号能达到被遮挡区域，采用该种解决方式，会增加毫米波基站(天线)设备数量，在导致通信设施建设的成本增加的同时，由于区域内多个毫米波基站发射的电磁波信号相比单个基站设备电磁波辐射能量更强，容易引起环境的电磁污染。
有鉴于此，特此提出本申请。
发明内容
针对于上述问题，一方面，本发明实施例提供了一种毫米波天线系统，通过对毫米波天线系统的构建，采用专门的信号反射装置作为毫米波信号的传输中继，能够实现毫米波信号传输路径的变化，从而能够将毫米波信号以折线路径方式避开障碍物而无遮挡的传输至被遮挡区域，实现毫米波信号的有效传输，避免毫米波信号在直线传输的过程中因为障碍物的遮挡导致信号强度大幅度降低的问题，且相较于现有技术中采用的设置多个基站的方式，能够有效的降低系统搭建成本，并能降低由于基站增多带来的电磁污染；另一方面，本发明实施例还提供了一种通信方法，基于上述的毫米波天线系统，在不增加基站设备数量的前提下能够有效的实现被遮挡区域的毫米波通信，保证通信效果。本发明通过下述技术方案实现：
第一方面
本发明实施例提供了一种毫米波天线系统，包括，用于发射与接收毫米波信号的毫米波智能天线以及与所述毫米波智能天线相互配合的信号反射装置，所述信号反射装置对所述毫米波智能天线发射的毫米波信号进行反射及散射，从而将毫米波信号避开障碍物而无遮挡的传输至被遮挡区域；其中，所述毫米波智能天线能够实时调整天线方向图的波束波形/增益及波束指向，增强所述毫米波智能天线发射的毫米波信号经由所述信号反射装置到被遮挡区域的传输信号强度与通信覆盖效果。
在本方案中，该毫米波天线系统包含的毫米波智能天线和信号反射装置是系统工作的主要技术核心部分。其中，所述信号反射装置能够与所述毫米波智能天线相互配合，利用信号反射装置对毫米波信号的反射及散射效应，改变毫米波信号的传输路径，从而形成以信号反射装置为中继的折线路径方式，将所述毫米波智能天线发射的毫米波信号避开障碍物传输至被遮挡区域，实现所述毫米波智能天线-信号反射装置-被遮挡区域的毫米波传输链路路径的无遮挡通信传输。同时，利用所述毫米波智能天线，实时调整天线方向图波束波形/增益及波束指向，可以进一步增强所述毫米波智能天线-信号反射装置-被遮挡区域的毫米波传输的信号强度与覆盖效果。本方案通过对毫米波天线系统的构建，采用专门的信号反射装置作为毫米波信号的传输中继，能够实现毫米波信号传输路径的变化，从而能够将毫米波信号以折线路径方式避开障碍物而无遮挡的传输至被遮挡区域，实现毫米波信号对被遮挡区域的有效传输，同时利用所述毫米波智能天线进行方向图波束波形/增益及波束指向的调整来强化相应路径的毫米波信号传输与通信效果，从而可避免毫米波信号在直线传输的过程中因为障碍物的遮挡而导致信号强度大幅度降低的问题，且相较于现有技术中采用的设置多个基站的方式，能够有效的降低通信系统设施的建设成本，并能降低由于基站增多带来的电磁污染。
进一步的，所述信号反射装置分散布置在障碍物四周，最低数量不少于两个，且所述信号反射装置相对于地面的高度为H满足：H≤h，其中h为障碍物相对于地面的高度。
进一步的，所述信号反射装置边缘到障碍物边缘的距离L满足：L≥0.5*R*θ*π/180，其中，R为所述毫米波智能天线到所述信号反射装置几何中心的距离，θ是天线方向图指向该信号反射装置的特定方向图波束的3dB波束宽度对应的角度。
进一步的，所述信号反射装置的一侧为反射面，其中，所述信号反射装置的一侧为反射面，其中，所述反射面使用金属良导体作为反射材料，且所述反射面为无源结构与所述毫米波智能天线相互配合实现所述毫米波信号的低损耗的反射及散射。
进一步的，所述信号反射装置的反射面为凸面结构，所述反射面面积不低于10倍波长X10倍波长，其中，所述波长为所述毫米波天线系统工作时的毫米波电磁信号最低工作频率对应的波长。
进一步的，所述反射面设置有多个反射单元，其中，多个反射单元成阵列分布在所述反射面上。
进一步的，所述毫米波智能天线包括分析控制单元与毫米波相控阵天线阵列，所述分析控制单元用于控制所述毫米波相控阵天线阵列发射的毫米波天线方向图的波束波形/增益及波束指向的调整，所述毫米波相控阵天线阵列为平面圆极化或线极化有源相控阵天线。
第二方面
本发明实施例还提供了一种通信方法，基于上述的毫米波天线系统，其中，包括如下步骤完成：
S1：确定所述毫米波智能天线及障碍物的位置及朝向，根据所述毫米波智能天线及障碍物的位置及朝向搭设信号反射装置；
S2：波束与增益初调，通过所述分析控制单元对所述毫米波相控阵天线阵列发射的毫米波波束波形/增益及波束指向进行调整，使得指向所述信号反射装置的毫米波波束增益强于指向障碍物方向的毫米波波束增益，从而增强毫米波信号经由所述信号反射装置对被遮挡区域的覆盖与传输，实现对被遮挡区域的毫米波通信。
进一步的，还包括如下步骤：
S3：预设不同区域能够保证通信要求的基本信号参数，其中，所述不同区域包括被遮挡区域以及未被遮挡区域；
S4：通过所述毫米波智能天线接收到终端发回的信号参数，确定被遮挡区域以及未被遮挡区域的信号参数情况，并分别与不同区域的所述基本信号参数进行比较；
S5；根据所述被遮挡区域信号参数、所述未被遮挡区域信号参数以及不同区域的所述基本信号参数对所述毫米波波束波形/增益及波束指向进行调整，以优化不同区域的毫米波信号通信覆盖，实现更好的毫米波通信效果；
其中，信号参数包括但不限于：信号强度，信噪比。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明涉及一种毫米波天线系统，包含毫米波智能天线和信号反射装置。其中，所述信号反射装置能够与所述毫米波智能天线相互配合，利用信号反射装置对毫米波智能天线发射的毫米波信号的反射及散射效应，改变毫米波信号的传输路径，从而以折线路径方式，将所述毫米波智能天线发射的毫米波信号(经由信号反射装置作为中继)避开障碍物传输至被遮挡区域，实现所述毫米波智能天线-信号反射装置-被遮挡区域的毫米波信号传输链路路径的无遮挡通信传输。从而可以避免毫米波信号在直线传输的过程中因为障碍物的遮挡导致信号强度大幅度降低的问题。同时，利用系统中的毫米波智能天线对天线方向图波束波形/增益及波束指向等进行调整，可进一步强化所述毫米波智能天线-信号反射装置-被遮挡区域的毫米波传输链路的信号强度与通信效果。由此，相比较于现有技术中采用的设置多个基站的方式，本发明的技术方案能够有效的降低通信系统设施的建设成本，并能降低由于基站增多带来的电磁污染；
2、本发明涉及一种通信方法，基于上述的毫米波天线系统，能够有效的实现被遮挡区域的毫米波通信，同时该方法通过调整所述毫米波智能天线的方向图波束波形/增益及波束指向，协调优化不同区域(被遮挡区域/未被遮挡区域)的毫米波信号传输与覆盖，确保不同区域的通信效果。
3、本发明涉及的毫米波天线系统与通信方法，一方面不会增加毫米波基站天线设备，同时采用的信号反射装置为无源结构，制造和维护成本低，从而可以有效降低毫米波通信系统在有障碍物遮挡情况下的建设和使用成本，对于5G/6G等大规模毫米波通信工程应用，具有现实意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图：
图1为现有技术中毫米波信号被遮挡示意图；
图2为现有技术中解决毫米波信号被遮挡的解决方案示意图；
图3为本发明实施例提供的毫米波天线系统的结构及应用示意图；
图4为本发明实施例提供的信号反射装置的侧视图；
图5为本发明实施例提供的毫米波智能天线、障碍物以及信号反射装置位置示意图；
图6为本发明实施例提供的信号反射装置的正面示意图(规则阵列)；
图7为本发明另一个实施例提供的信号反射装置的正面示意图(不规则阵列)；。
附图中标记及对应的零部件名称：
000-基站天线、100-毫米波智能天线、200-障碍物、210-被遮挡区域、300-信号反射装置、310-反射面、311-反射单元、320-支撑体、400-终端、500-供电模块。
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。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
如图1所示，在现有技术中，毫米波(基站)天线发射电磁波信号时，辐射方向上的障碍物200(树木，建筑物等)会形成对毫米波信号的遮挡效应。毫米波由于波长短，无法像常规的厘米波频段电磁波那样轻易穿透或者绕开树木，建筑物等的遮挡，即便是普通的树木遮挡也会造成毫米波信号急剧衰减，因此在被遮挡区域210由于没有信号或者信号太弱，导致无法进行正常的毫米波通信。
如图2所示，当前对于毫米波通信信号被遮挡的问题，通常采用的技术方式是在区域内，增加基站天线设备并让增加配置的天线发射信号的方向尽量避开障碍物200，从而使得毫米波信号能覆盖到被遮挡区域210。但是由于单个毫米波基站(天线)设备的覆盖区域很小(只有100米-300米)，通常情况为了达到毫米波信号覆盖效果，毫米波通信所需的基站(天线)设备的数量就已经很庞大了，如果再采用增加配置基站(天线)设备的方式来解决遮挡问题，这样需要的毫米波基站(天线)设备数量会成倍增加，这会极大的增加通信设施建设的成本，同时由于同样区域内的基站(天线)设备增多，则区域内多个毫米波基站发射的电磁波信号能量更强(相比单个基站设备)，也容易引起环境的电磁污染。
如图3所示，本发明实施例提供了一种毫米波天线系统，包括，用于发射与接收毫米波信号的毫米波智能天线100以及与所述毫米波智能天线100相互配合的信号反射装置300，所述信号反射装置300对所述毫米波智能天线100发射的毫米波信号进行反射及散射，从而将毫米波信号避开障碍物200而无遮挡的传输至被遮挡区域210；其中，所述毫米波智能天线100能够实时调整天线方向图的波束波形/增益及波束指向，增强所述毫米波智能天线100发射的毫米波信号经由所述信号反射装置300到被遮挡区域210的传输信号强度与通信覆盖效果。
其中，需要说明的是，作为本领域技术人员应当知晓，所述被遮挡区域210是指所述毫米波智能天线100发射的电磁波向空间直线传输遇到障碍物200遮挡而形成的，毫米波智能天线100发射的电磁波不能直接直线传输覆盖到的区域；反之，未被遮挡区域即所述毫米波智能天线100发射的电磁波能够直接直线传输覆盖到的区域。
具体的，所述信号反射装置300与所述毫米波智能天线100相互配合，用于将所述毫米波智能天线100发射的毫米波信号通过所述信号反射装置300传输至被遮挡区域210；为了将所述毫米波智能天线100发出的毫米波信号传输至被障碍物200遮挡区域，通过所述信号反射装置300对毫米波信号进行反射和/或散射，其中，所述信号反射装置300设置在所述障碍物200的四周。
其中，为了保证所述信号反射装置300的反射效果，所述信号反射装置300的数量一般为双数个，具体的，两个所述信号反射装置300组成一组，一组的所述信号反射装置300相对于所述障碍物200成对称设置，可以从不同方向引入毫米波信号传输路径，深入覆盖被遮挡区域210的中心区域，从而进一步保证信号反射装置300的反射覆盖效果。
在本方案中，该毫米波天线系统包含的毫米波智能天线100和信号反射装置300是系统工作的主要技术核心部分。其中，所述信号反射装置300能够与所述毫米波智能天线100相互配合，利用信号反射装置300对毫米波信号的反射及散射效应，改变毫米波信号的传输路径，从而形成以信号反射装置300为中继的折线路径方式，将所述毫米波智能天线100发射的毫米波信号避开障碍物200传输至被遮挡区域210，实现所述毫米波智能天线100-信号反射装置300-被遮挡区域210的毫米波传输链路路径的无遮挡通信传输。同时，利用所述毫米波智能天线100，实时调整天线方向图波束波形/增益及波束指向，可以进一步增强所述毫米波智能天线100-信号反射装置300-被遮挡区域210的毫米波传输的信号强度与覆盖效果。本方案通过对毫米波天线系统的构建，采用专门的信号反射装置300作为毫米波信号的传输中继，能够实现毫米波信号传输路径的变化，从而能够将毫米波信号以折线路径方式避开障碍物200而无遮挡的传输至被遮挡区域210，实现毫米波信号对被遮挡区域210的有效传输，同时利用所述毫米波智能天线100进行方向图波束波形/增益及波束指向的调整来强化相应路径的毫米波信号传输与通信效果，从而可避免毫米波信号在直线传输的过程中因为障碍物200的遮挡而导致信号强度大幅度降低的问题，且相较于现有技术中采用的设置多个基站的方式，能够有效的降低通信系统设施的建设成本，并能降低由于基站增多带来的电磁污染。
在一些实施例中，所述信号反射装置300分散布置在障碍物200四周，最低数量不少于两个，且所述信号反射装置300相对于地面的高度为H满足：H≤h，其中h为障碍物200相对于地面的高度。
其中，需要说明的是，当所述信号反射装置300的安装高度高于所述障碍物200的最高高度时，其直接反射及散射的毫米波信号容易被障碍物200遮挡。
在一些实施例中，所述信号反射装置300边缘到障碍物200边缘的距离L满足：L≥0.5*R*θ*π/180，其中，R为所述毫米波智能天线100到所述信号反射装置300几何中心的距离，θ是天线方向图指向该信号反射装置300的特定方向图波束的3dB波束宽度对应的角度。
其中，需要说明的是，当所述毫米波天线100指向信号反射装置300的方向图波束需要尽可能集中照射到反射面310上且同时要避免照射到附近的障碍物200，才能有效增强所述毫米波智能天线100-信号反射装置300--被遮挡区域210的毫米波传输路径的信号传输与通信效果，为了保证反射效果并避免相关波束照射到障碍物200引起毫米波信号能量浪费，故对所述信号反射装置300边缘到障碍物200边缘的距离L进行设计。
如图5所述，在一些具体的实施例子中，如，针对覆盖距离为150m的毫米波智能天线100，将所述信号反射装置300布置在其覆盖范围的中间位置，即所述毫米波智能天线100与所述信号反射装置300的几何中心距离为75m，当指向该信号反射装置300的毫米波智能天线100方向图波束的3dB波束宽度θ为3度时，其对应的方向图波束覆盖到信号反射装置300几何中心附近范围的弦长约为R*θ*π/180，弦长的1/2约为1.9625m，故在信号反射装置300侧面附近距离其几何中心1.9625m左右范围内，都会被天线波束(3dB波瓣)照射，为了防止毫米波天线100的3dB波瓣照射到障碍物200上面造成毫米波能量浪费，需要将信号反射装置300边缘与障碍物200边缘保持一定距离，为了便于工程实施和预留工程余量，我们把这个距离L直接按照所述弦长的1/2来取值，从而可以在实际应用时确保指向信号反射装置300的毫米波波束能避免照射到障碍物200上引起毫米波信号能量的浪费。
如图4所示，所述信号反射装置300的一侧为反射面310，其中，所述信号反射装置300的一侧为反射面310，其中，所述反射面310使用金属良导体作为反射材料，且所述反射面310为无源结构与所述毫米波智能天线100相互配合实现所述毫米波信号的低损耗的反射及散射。
具体的，本方案通过信号反射装置300对毫米波信号进行反射，采用无源结构，无需供电，无需控制，成本较低，且在信号反射装置300后期出现性能明显降低或者损坏的情况，只需要更换即可，因此维护成本也低。
其中，需要说明的是，作为本领域技术人员应当知晓，毫米波频率较高容易被物体大量吸收衰减能量，如常规的混凝土，树木，玻璃等均会对毫米波信号的传输产生明显损耗，故，为了保证所述反射面310的反射效果，所述反射面310采用金属反射材料，优选的，采用电阻率小的金属良导体材料，如：银，铜，铝等中任何一种或者组合。
进一步的，基于成本考量，毫米波信号其实质为电磁波，具有趋肤效应，由于毫米波频率高，趋肤深度浅，故所述反射面310的金属只需要很薄的厚度(um级)即可达到效果，可以采用薄层金属箔/电镀等方式，在常规非金属材料基材上制造反射器的金属反射面310，故，所述信号反射装置300包括支撑体320，其中，所述支撑体320用于实现所述反射面310的支撑，所述支撑体320可使用多种常规非金属材料，如：塑料，防水硬纸板，竹纤维，木质材料等。
在一些实施例中，所述信号反射装置300的反射面310为凸面结构，所述反射面310面积不低于10倍波长X10倍波长，其中，所述波长指所述毫米波天线系统工作时的毫米波电磁信号最低工作频率对应的波长。
具体的，将所述反射面310设置为凸面结构，即如图4所示，采用凸面结构，在对毫米波信号产生反射/散射效应的同时，可适当扩大反射/散射毫米波电磁波的照射范围，更利于毫米波信号的区域覆盖。
作为进一步降低成本的一个技术方案，所述反射面310设置有多个反射单元，其中，多个反射单元成阵列分布在所述反射面上，此时金属反射材料制作在反射单元上，设置多个反射单元的反射面作为支撑面不使用金属反射材料。
具体的，直接设置多个反射单元，能够在保证反射效果的前提下，通过大量灵活应用较小的多个反射单元，节省制造成本；在维护时，只需更换失效的个别反射单元而不需要更换整个反射面，从而降低维护成本。
如图6及图7所示，其中，多个反射单元成阵列分布在所述反射面上，具体的，可采用规则阵列也可采用不规则阵列。
作为一种可拓展的实施方式，所述反射单元与反射面310可拆卸连接，其中，所述反射面310上设置多个用于连接反射单元的固定装配结构，通过有针对性的连接固定装配结构与反射单元，实现反射面310反射结构的构建，进一步降低成本。
在一些实施例中，所述毫米波智能天线100包括分析控制单元与毫米波相控阵天线阵列，所述分析控制单元用于控制所述毫米波相控阵天线阵列发射的毫米波天线方向图的波束波形/增益及波束指向的调整，所述毫米波相控阵天线阵列为平面圆极化或线极化有源相控阵天线。
其中，作为本领域技术人员应当知晓的是，所述毫米波智能天线100为现有技术，在本方案中，毫米波智能天线通过分析控制单元控制并调整毫米波相控阵天线阵列的激励信号幅度与相位，可实现快速的天线方向图多波束合成与角度扫描，并可由分析控制单元实时控制调整方向图各波束波形/增益及波束指向，基于此，毫米波智能天线100能够实时生成合适的天线方向图波束，使得天线方向图多个波束指向与波束增益尽可能匹配信号反射装置300和障碍物200的分布情况，以便增强经由信号反射装置300反射/散射后达到被遮挡区域210的毫米波信号强度，从而进一步改善被遮挡区域210的毫米波通信效果。
需要说明的，作为本领域技术人员应当知晓，如图3所示，还应当包括供电模块500，用于对所述毫米波智能天线100进行供电，且所述供电模块500可连接外部电源系统获取电能，为毫米波智能天线100供电。
本发明实施例还提供了一种通信方法，基于上述的毫米波天线系统，其中，包括如下步骤完成：
S1：确定所述毫米波智能天线100及障碍物200的位置及朝向，根据所述毫米波智能天线100及障碍物200的位置及朝向搭设信号反射装置300；
S2：波束与增益初调，通过所述分析控制单元对所述毫米波相控阵天线阵列发射的毫米波波束波形/增益及波束指向进行调整，使得指向所述信号反射装置300的毫米波波束增益强于指向障碍物200方向的毫米波波束增益，从而增强毫米波信号经由所述信号反射装置300对被遮挡区域210的覆盖与传输，实现对被遮挡区域210的毫米波通信。
其中，通过波束与增益初调，一方面对应多个信号反射装置300配置多个天线波束分别指向这些信号反射装置300，并对这些指向信号反射装置300的天线波束增益进行整体加强，同时对于这些天线方向图波束按照信号反射装置300与毫米波智能天线100的距离进行波束增益的初步优化调节；另一方面同时对指向障碍物200的天线方向图波束增益进行减弱，使得指向信号反射装置300方向的天线波束增益强于指向障碍物200方向的天线方向图波束增益；需要说明的，由于对应信号反射装置300方向波束增益增高，在毫米波智能天线100总功率不变情况下，毫米波智能天线100发射的毫米波经由信号反射装置300反射(及散射)达到被遮挡区域210的传输信号明显增强；同时随着波束增益增强促使对应毫米波通信链路增益升高，可改善被遮挡区域210通信效果。
在一些实施例中，还包括如下步骤：
S3：预设不同区域能够保证通信要求的基本信号参数，其中，所述不同区域包括被遮挡区域210以及未被遮挡区域；
S4：通过所述毫米波智能天线100接收到终端400发回的信号参数，确定被遮挡区域210以及未被遮挡区域的信号参数情况，并分别与不同区域的所述基本信号参数进行比较；
S5；根据所述被遮挡区域210信号参数、所述未被遮挡区域信号参数以及不同区域的所述基本信号参数对所述毫米波波束波形/增益及波束指向进行调整，以优化不同区域的毫米波信号通信覆盖，实现更好的毫米波通信效果；
其中，信号参数包括但不限于：信号强度，信噪比。
具体的，采用毫米波智能天线100实时调整方向图波束波形/增益及波束指向，可以进一步改善毫米波信号的空间区域分布，在不降低未被遮挡区域的毫米波通信性能的前提下，增强被遮挡区域210的毫米波信号并改善通信效果。
需要说明的是，作为本领域技术人员应当知晓，在方向图的各波束宽度不变的情况下，当指向信号反射装置300的相关波束增益上升之后，其他方向波束增益则会相应减弱，在采用毫米波智能天线100总功率不变情况下，对应未被遮挡区域的毫米波信号覆盖能力将会减弱，同时对应毫米波通信链路增益会下降，从而影响未被遮挡区域通信效果，基于此，通过对信号参数进行对比并调节方向图波束/增益等，从而能够兼顾被遮挡区域210和未被遮挡区域的毫米波通信效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种毫米波天线系统，其特征在于，包括：
用于发射与接收毫米波信号的毫米波智能天线；以及
与所述毫米波智能天线相互配合的信号反射装置，所述信号反射装置对所述毫米波智能天线发射的毫米波信号进行反射及散射，从而将毫米波信号避开障碍物而无遮挡的传输至被遮挡区域；
其中，所述毫米波智能天线能够实时调整天线方向图的波束波形/增益及波束指向，增强所述毫米波智能天线发射的毫米波信号经由所述信号反射装置到被遮挡区域的传输信号强度与通信覆盖效果。
2.根据权利要求1所述的一种毫米波天线系统，其特征在于，所述信号反射装置分散布置在障碍物四周，最低数量不少于两个，且所述信号反射装置相对于地面的高度为H满足：H≤h，其中h为障碍物相对于地面的高度。
3.根据权利要求1所述的一种毫米波天线系统，其特征在于，所述信号反射装置边缘到障碍物边缘的距离L满足：L≥0.5*R*θ*π/180，其中，R为所述毫米波智能天线到所述信号反射装置几何中心的距离，θ是天线方向图指向该信号反射装置的特定方向图波束的3dB波束宽度对应的角度。
4.根据权利要求1所述的一种毫米波天线系统，其特征在于，所述信号反射装置的一侧为反射面，其中，所述反射面使用金属良导体作为反射材料，且所述反射面为无源结构与所述毫米波智能天线相互配合实现所述毫米波信号的低损耗的反射及散射。
5.根据权利要求4所述的一种毫米波天线系统，其特征在于，所述信号反射装置的反射面为凸面结构，所述反射面面积不低于10倍波长X10倍波长，其中，所述波长为所述毫米波天线系统工作时的毫米波电磁信号最低工作频率对应的波长。
6.根据权利要求4所述的一种毫米波天线系统，其特征在于，所述反射面设置有多个反射单元，其中，多个反射单元成阵列分布在所述反射面上。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种毫米波天线系统，其特征在于，所述毫米波智能天线包括分析控制单元与毫米波相控阵天线阵列，所述分析控制单元用于控制所述毫米波相控阵天线阵列发射的毫米波天线方向图的波束波形/增益及波束指向的调整，所述毫米波相控阵天线阵列为平面圆极化或线极化有源相控阵天线。
8.一种通信方法，其特征在于，基于权利要求7所述的毫米波天线系统，其中，包括如下步骤完成：
S1：确定所述毫米波智能天线及障碍物的位置及朝向，根据所述毫米波智能天线及障碍物的位置及朝向搭设信号反射装置；
S2：波束与增益初调，通过所述分析控制单元对所述毫米波相控阵天线阵列发射的毫米波波束波形/增益及波束指向进行调整，使得指向所述信号反射装置的毫米波波束增益强于指向障碍物方向的毫米波波束增益，从而增强毫米波信号经由所述信号反射装置对被遮挡区域的覆盖与传输，实现对被遮挡区域的毫米波通信。
9.根据权利要求8所述的一种通信方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S3：预设不同区域能够保证通信要求的基本信号参数，其中，所述不同区域包括被遮挡区域以及未被遮挡区域；
S4：通过所述毫米波智能天线接收到终端发回的信号参数，确定被遮挡区域以及未被遮挡区域的信号参数情况，并分别与不同区域的所述基本信号参数进行比较；
S5；根据所述被遮挡区域信号参数、所述未被遮挡区域信号参数以及不同区域的所述基本信号参数对所述毫米波波束波形/增益及波束指向进行调整，以优化不同区域的毫米波信号通信覆盖，实现更好的毫米波通信效果；
其中，信号参数包括但不限于：信号强度，信噪比。
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