CN1808942A - 通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明申请涉及一种通信系统0，其包括具有第一窄波束天线31的第一台站1和包括第二窄波束天线41的第二台站2，其中，第一和第二台站1、2分别适于建立第一通信路径7a，用于分别经由所述第一和第二窄波束天线31，41进行无线通信。这种通信系统的一个缺点在于，经由所述第一通信路径的通信可受到随机出现的障碍的干扰。因而，数据传输速率被降低。根据本发明，所述第一和第二台站1、2适于自动建立至少一个替换通信路径7b，7c，用于经由所述第一和第二窄波束天线31，41进行无线通信，所述替换通信路径7b，7c在空间上不同于所述第一通信路径7a。

Description

通信系统和方法

技术领域

本发明涉及一种包括独立权利要求1前序部分特征的通信系统。而且，本发明涉及一种对应的通信方法。

背景技术

无线通信用在各种广阔的技术领域中。一般示例为移动电话、无线LAN、步话机、无线电系统以及点到点无线电系统。

各自的通信系统所覆盖的通信半径基本上取决于所采用的技术。然而，GSM和UMTS适于高达约10km的通信半径，无线LAN常常限于约100m，而蓝牙系统通常限于约20m。对通信技术通信范围的主要影响，是所使用的发射频率和输出功率。但是，GSM/UMTS使用的发射频率只在大气层中发生电磁波的少量吸收，而在60GHz的范围内发生严重的吸收。因此，60GHz的范围最适合小和中等的通信半径。

而且，各自的无线通信技术使用的天线种类取决于相应的应用领域而变化。

如果必须到达大量的接收机，或者，接收机的方位是未知的或经常变化，则使用宽波束天线。

另一方面，如果必须只到达一个或至少非常有限数量的接收机，并且相应一个(或多个)接收机是固定的或者至少是准固定的，则可使用窄波束天线。

宽波束天线在高速数据系统(例如，超过1Gbps)中的使用，由于多路径衰落效应而造成问题。此多路径衰落效应由相同发射的无线电波路径之间的传播时间差所引起，正如在接收台站所经受的。

多路径衰落效应如图12所示。

如图12所示，如果在发送侧的第一台站120和在接收侧的第二台站122都使用了宽波束天线121、123，例如半功率波束宽度(HPBW)为100°的宽波束天线121、123，并且视距12f(LOS)的通信路径受到障碍物124的阻挡，在第一台站120和第二台站122之间存在许多反射路径12a、12b、12c、12d和12e，这是因为存在多个反射面125、126、127、128和129。信道延迟扩展在数据传输速率高(例如，超过1Gbps)时，可能超过数十个码元周期，由于频率选择性深衰落，其导致严重的码间干扰(ISI)。

正如从图12中显现出的，多路径衰落效应大多可能在城市中心地区发生，或在存在多个反射面125、126、127、128和129(例如，墙壁)的室内环境中发生。

对于这种非视距(NLOS)(no-line-of-sight)用户情况，存在两种常规解决方法：

一种方法采用信道均衡器，信道均衡器包括线性均衡器、决策反馈均衡器或最大似然序列估计(MLSE)均衡器。在信道延迟扩展非常大于码元周期时，均衡器变得复杂并且需要大量的处理能力。

另一种解决方法是正交频分复用(OFDM)技术，其已经应用在无线LAN系统中。然而，由于其固有的线性调制和高的峰值/平均值比的问题，与OFDM技术一同使用的功率放大器(PA)的功率消耗非常高。

因此，两种解决方法都需要高速和复杂的信号处理电路。

为了降低信道失真，对于非视距(NLOS)用户的情况，已知在一侧采用宽波束天线123，在另一侧使用窄半功率波束宽度(HPBW)导向(steering)天线，如图13所示。

图12中的第一台站120的宽波束天线121用锐波束天线131替换。将所述锐波束天线131转到最佳方位(采用适宜的导向方法)，其可以与反射面127和128产生的强反射路径12b和12c相匹配。由于所述锐波束天线131的使用，没有产生图13中所示的反射信号12a、12d和12e，因而没有达到第二台站122的宽波束天线123。因此，信道延迟扩展被缩短。

而且，另一系统的概念在于，在发射第一台站120和接收第二台站122侧使用一对锐波束导向天线131和143，其可参见图14。

锐波束导向天线131和143都可被调到最佳方位，在该方位，由发射面128引起的强发射信号12c，都可以被第一台站120和第二台站122的锐波束导向天线131和143发射和接收。结果，没有产生图14中所示的反射信号12a，12b，12d和12e，并因而不能到达第二台站122。因此，信道延迟扩展可被进一步缩小。另外，考虑到两个锐波束天线131和143都获得的附加的天线增益，可获得强接收信号12c，其具有相对小的频率选择性衰落的信道。

如参照图13和14所述那样使用窄波束天线，具有以下缺点，即由于跟踪两个天线的窄波束天线发出的有限波束宽度而在非视距情况下使用非常困难。另一问题是在直接或间接通信路径损耗已经发生后，为保持各自的无线通信系统的数据速率，需要窄波束天线的快速导向。

总之，现有技术受到以下缺陷的限制：

使用宽波束天线的通信系统必须解决多路径衰落效应。此效应甚至在使用高数据速率时被放大。为了克服多路径衰落效应，需要复杂的均衡器或者复杂的调制方案，例如OFDM。

使用窄波束天线的通信系统具有较少的有关多路径衰落效应的问题。对于采用窄波束天线的通信系统，支持非视距条件下的通信是非常困难的。而且，在两侧都使用窄波束天线的通信系统中，对中断链路的替换非常费时，因为必须搜索新的合适通信路径。这导致数据传输速率显著地减少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，并且提供一种通信系统，其即使在室内非视距情形下也具有良好的可用性，并在具有简单便宜的结构的同时，保证高的数据速率。

上述目的通过独立权利要求1的特征部分的特征，在包含独立权利要求1前序特征的通信系统中得以实现。

此外，上述目的通过独立权利要求16的特征部分的特征，在包含独立权利要求16前序特征的通信方法中得以实现。

通信系统包括：包括第一窄波束天线的第一台站；以及包括第二窄波束天线的第二台站，其中所述第一和第二台站适于建立第一通信路径，用于经由所述第一和第二窄波束天线进行无线通信。根据本发明，所述第一和第二台站适于自动建立至少一个替换通信路径，用于经由所述第一和第二窄波束天线进行无线通信，所述替换通信路径在空间上不同于所述第一通信路径。

因此，保证如果现存通信受到干扰，就自动生成新的通信路径。

根据一个优选实施例，所述第一台站包括至少两个第一窄波束天线，而所述第二台站包括至少两个第二窄波束天线，其中，第一和第二台站适于建立至少一个其它通信路径，用于在保持所述第一通信路径的同时，经由所述其它的第一和第二窄波束天线进行无线通信，所述其它通信路径在空间上不同于所述第一通信路径。

因此，根据本发明，第一和第二台站在通信路径的两侧，都分别使用了窄波束天线。除可能的视距通信路径(链路)外，至少一个附加的间接通信路径(链路)用于增大在所有时间可以使用至少一个通信路径的概率。因此，可以保证高数据速率，因为至少一个通信路径是间接的。因此，本发明的通信系统甚至能够工作在非视距的条件下。此外，本发明的通信系统由于多个通信路径产生的最大组合速率的效应具有高信噪比(SNR)。尽管本发明的通信系统适用于足够大量反射面可用的任何环境，但是建议本发明的通信系统工作在室内环境下。

仅仅通过使用窄波束天线，本发明的通信系统就降低了多路径选择衰落的负面效应。此外，本发明的通信系统具有简单便宜的结构，因为它不需要复杂的均衡器或者调制方案，例如OFDM。

优选地，所述第一台站还包括第一宽波束天线和/或所述第二台站还包括第二宽波束天线。

因此，第一和/或第二台站适于建立到相应其它台站的具有低数据速率的至少一个初始通信路径，以便同意经由所述至少两个第一和第二窄波束天线，建立高数据传输速率的至少两个空间独立的通信路径。

有益地，所述第一和第二台站还包括第一和第二传感器，用于确定通过使用某个窄波束天线经由某个通信路径接收的信号的接收信号强度指示RSSI值。

因此，第一和第二台站适于检测各自的通信路径的质量和可用性。此外，通过使用确定的接收信号强度指示RSSI值，第一和第二台站适于确定各自的第一和第二窄波束天线是否适于在所述第一和第二台站之间建立通信路径。

有利地，所述第一和第二台站还包括第一和/或第二存储器，用于存储为某个通信路径的某对窄波束天线确定的，所述接收信号强度指示RSSI值。

通过在第一和/或第二存储器中存储所述接收信号强度指示RSSI值，检查(benchmark)第一和第二台站的所有第一和第二窄波束天线它们在各自的环境中建立通信路径的资格。因此，在所述第一和/或第二存储器中存储的预先调用的RSSI值，可以用于在所述第一和第二台站之间快速建立通信路径。

此外，优选为某个通信路径的某对窄波束天线确定的所述接收信号强度指示RSSI值，被分别存储在所述第一和/或第二存储器里的第一/第二RSSI矩阵中。

使用第一/第二RSSI矩阵存储所述接收信号强度指示RSSI值，允许给相应的第一或第二窄波束天线轻松分配相应的RSSI值。

优选地，所述第一台站和/或所述第二台站还包括区分装置，用于区分由一对第一和第二窄波束天线建立的直接通信路径与间接通信路径。

此外，在优选实施例中，如果所述第一台站和/或所述第二台站还包括区分装置，用于区分由一对第一和第二窄波束天线建立的直接通信路径以及由另一对第一和第二窄波束天线建立的间接通信路径，则是有益的。

通过使用区分装置，第一台站和/或第二台站还适于通过检测所述第一和第二台站之间的直接通信是否存在，自动区分视距情形和非视距情形。

优选地，所述第一和第二台站还包括确定装置，用于确定直接通信路径使用的相应窄波束天线与间接通信路径使用的相应窄波束天线之间的相对距离。

通过使用确定装置，第一台站和/或第二台站还适于保证所述第一和第二台站之间的所述至少两个通信路径的确是空间上不同的。因此，本发明的通信系统自动保证所有通信路径被突然出现的障碍物阻挡的概率是非常低的。此外，在所述第一和第二台站之间建立直接或间接通信路径时，可以使用所述确定的相对距离。

如果所述第一和第二台站还包括第一和第二控制器，用于通过使用第一和第二窄波束天线来替换受到干扰的直接通信路径，所述第一和第二窄波束天线具有高RSSI以及到受到干扰的直接通信路径使用的相应窄波束天线的低的相对距离，则是有益的。

优选地，所述第一和第二台站是固定的或准固定的。

因此，根据本发明，先前完成的RSSI测量数据用于快速恢复受到干扰的通信路径。考虑到对通信路径的干扰，大多可能因突然出现的障碍物和/或台站的移动触发，这及时保证了至少一个通信路径的非常良好的可用性。

优选地，所述第一和第二控制器还适于通过使用第一和第二窄波束天线来替换受到干扰的间接通信路径，所述第一和第二窄波束天线具有高RSSI以及到受到干扰的直接通信路径使用的相应窄波束天线的中等或较高的相对距离。

因此，本发明的通信系统自动确保不会错误地用与直接通信路径并行的通信路径来替换受到干扰的间接通信路径。

如果所述第一和/或第二台站都是固定的或准固定的，则可以在所述第一和第二台站之间建立可靠的间接通信路径，因为反射面不大可能移动。

优选地，所述第一和第二窄波束天线是切换波束天线或自适应天线阵或机械/手动导向天线。

根据一个优选实施例，所述通信系统是室内通信系统。

原因在于室内通信系统通常包括多个适于建立间接通信路径的反射面。大约60GHz的传输频率，通常由室内环境中存在的墙壁和其它反射面反射。

有益地，所述第一和第二台站适于经由所述通信路径，使用约60GHz的发射频率进行双向无线通信。

根据本发明，一种用于在第一台站和第二台站之间提供无线通信的通信方法包括下列步骤：

-建立经由所述第一台站的第一窄波束天线和所述第二台站的第二窄波束天线的主通信路径；以及

-建立经由所述第一台站的所述第一窄波束天线和所述第二台站的所述第二窄波束天线的至少一个替换通信路径，其中所述至少一个辅助通信路径在空间上不同于所述主通信路径。

因此，保证一旦现存通信受到干扰，就自动生成新的通信路径。

根据一个优选实施例，所述方法还包括下列步骤：

-建立经由所述第一台站的另一第一窄波束天线和所述第二台站的另一第二窄波束天线的至少一个辅助通信路径，其中以如此方式选择所述其它的第一和第二窄波束天线，即所述至少一个辅助通信路径在空间上不同于所述主通信路径；以及

-经由所述主通信路径和/或所述至少一个辅助通信路径，执行第一和第二台站之间的无线通信。

因此，根据本发明，在所述第一和第二台站之间同时保持至少两个空间上不同的通信路径。除可能的视距通信路径(链路)外，至少一个附加的间接通信路径(链路)被用于增大在所有时间可以使用至少一个通信路径的概率。由于至少存在一个通信路径，因此可以保证高数据速率。而且，本发明的通信方法甚至在没有视距通信路径可用时，能够保证非视距条件下的无线通信。此外，本发明的通信方法由于多个通信路径产生的最大组合速率的效应产生高信噪比(SNR)。尽管本发明的通信方法适用于足够大量反射面可用的任何环境，但是本发明的通信方法最好工作在室内环境下。

仅仅通过使用窄波束天线来建立通信路径，本发明的通信方法就降低了多路径衰落的负面效应。

根据本发明通信方法的一个优选实施例，建立主通信路径的步骤包括以下步骤：

-通过连续使用所述第一台站的所有第一窄波束天线，并且通过为所述第一台站的每个第一窄波束天线确定由所述第二台站接收的测试信号的单独接收信号强度指示RSSI值，从所述第一台站向所述第二台站发送测试信号；

-选择所述第一台站的相应第一窄波束天线，第一台站具有用于建立主通信路径的最佳接收信号强度指示RSSI值；

-通过使用所述第一台站的所述选择的第一窄波束天线，从所述第一台站向所述第二台站发送测试信号，并且通过连续使用所述第二台站的所有第二窄波束天线接收所述测试信号，其中，为每个第二窄波束天线确定由所述第二台站的相应第二窄波束天线接收的所述测试信号的单独接收信号强度指示RSSI值；以及

-选择所述第二台站的相应第二窄波束天线，第二台站具有用于建立主通信路径的最佳接收信号强度指示RSSI值。

通过使用相应第一和第二窄波束天线的接收信号强度指示RSSI值，本发明的方法以快速和简单的方法建立所述第一和第二台站之间的直接和间接通信路径。

在优选实施例中，有益的是从所述第一台站向所述第二台站发送测试信号的步骤通过下列步骤来执行：

-通过使用所述第一台站的第一窄波束天线和所述第二台站的第二宽波束天线，从所述第一台站向所述第二台站发送测试信号；

-确定从所述第一窄波束天线接收的所述测试信号的接收信号强度指示RSSI值；以及

-通过使用所述第一台站的另一第一窄波束天线，从所述第一台站向所述第二台站发送另一测试信号，所述测试信号由所述第二台站的所述第二宽波束天线接收，并且确定从所述其它第一窄波束天线接收的所述另一测试信号的另一接收信号强度指示RSSI值，直到已经为所述第一台站的每个第一窄波束天线确定了单独的接收信号强度指示RSSI值。

此外，优选地建立主通信路径的步骤由以下步骤来启动：经由所述第一台站的第一宽波束天线和所述第二台站的第二宽波束天线，在所述第一和第二台站之间建立初始通信路径，以便检测出相应的第一和第二台站的存在。

宽波束天线的使用增加了经由窄波束天线建立第一和第二台站之间的通信路径的速度，因为不必在通信路径的两侧都操控窄波束天线来建立所述第一和第二台站之间的第一通信路径。

有利地，为发送台站的每个窄波束天线确定由接收台站接收的测试信号的单独接收信号强度指示RSSI值的子步骤，包括从接收台站向发送台站传输确定的单独接收信号强度指示RSSI值。

因此，本发明的通信方法允许每个第一和第二台站存储属于各自台站的第一和第二窄波束天线的RSSI值。

有益地，为单独的第一和第二窄波束天线确定的单独接收信号强度指示RSSI值，分别存储在第一和第二RSSI表中。

优选地，建立至少一个辅助通信路径的步骤通过以下步骤来执行：

-确定所述主通信路径使用的相应第一/第二窄波束天线与未使用的第一/第二窄波束天线之间的相对距离；

-标识未使用的第一和第二窄波束天线，所述窄波束天线具有足够高的接收信号强度指示RSSI值以及相对于所述主通信路径使用的相应第一/第二窄波束天线的足够距离；以及

-通过利用所述标识的第一和第二窄波束天线，建立至少一个辅助通信路径。

在此方面，优选地执行通过利用所述标识的第一和第二窄波束天线建立至少一个辅助通信路径的步骤，直到没有另一未使用的第一和第二窄波束天线可被标识，所述未使用的第一和第二窄波束天线具有足够高的接收信号强度指示RSSI值以及相对于所述主通信路径使用的对应第一/第二窄波束天线的足够距离。

有益地，经由所述主和/或至少一个辅助通信路径执行所述第一和第二台站之间的无线通信的步骤包括以下步骤：

-确定主通信路径和至少一个辅助通信路径的可用性；

-使用主通信路径进行无线通信，并且如果主通信路径和至少一个辅助通信路径可用，则返回确定步骤；

-使用主通信路径进行无线通信，并且如果主通信路径可用，而至少一个辅助通信路径不可用，则建立至少一个新的辅助通信路径；

-使用辅助通信路径进行无线通信，并且如果主通信路径不可用，而至少一个辅助通信路径可用，则建立新的主通信路径；以及

-如果主通信路径和至少一个辅助通信路径都不可用，则返回建立主通信路径的步骤。

在此方面，如果在建立新的主通信路径的步骤中使用具有最高可用信号强度指示RSSI值的相应的第一和第二窄波束天线，则是有益的。

此外，在经由所述主和/或至少一个辅助通信路径执行所述第一和第二台站之间的无线通信的所述步骤中，执行使用大约60GHz的发射频率的双向无线传输。

上述目的通过一种可直接装载到电子设备微处理器的内部存储器中的计算机程序产品来进一步实现，其包括软件代码部分，当通过所述微处理器运行所述产品时，用于执行权利要求26-27之一的步骤。

在此方面，优选的是计算机程序产品包含在计算机可读介质上。

附图说明

下面，参照附图进一步阐述本发明的优选实施例，其中相同的参考标记表示类似的部分。

图1示意性地示出了本发明的通信系统的优选实施例；

图2A、2B分别示意性地示出了沿通过4个通信路径波束的轴S的截面的侧视图和前视图；

图3是示出了本发明的通信系统在初始建立通信路径时的不同状态的流程图。

图4A、4B示意性地示出如果采用了导向窄波束天线，本发明的通信系统在建立通信路径时的不同状态；

图5示意性地示出了根据优选实施例的本发明的通信系统的一般室内环境；

图6、7示意性地阐述了本发明通信系统的通信路径受到的典型干扰；

图8示出了本发明的通信系统的第一方面的流程图；

图9示出了本发明的通信系统的第二方面的流程图；

图10示出了本发明的通信系统的第三方面的流程图；

图11示出了根据本发明优选实施例使用的RSSI表的示例；

图12示意性地示出了采用根据现有技术的宽波束天线的通信系统；

图13示意性地示出了采用根据现有技术的宽波束与窄波束天线的通信系统；以及

图14示意性地示出了采用根据现有技术的窄波束天线的通信系统。

具体实施方式

下面，参照图1阐述本发明的通信系统的一个优选实施例。

通信系统0包括：第一台站1，包括3个第一窄波束天线31、32、33；以及第二台站2，包括3个第二窄波束天线41、42、43。

在本实施例中，第一和第二窄波束天线31、32、33、41、42、43都是智能天线。

第一和第二台站1、2适于建立至少一个第一通信路径7a和另一通信路径7b、7c，用于同时经由所述第一和第二窄波束天线31、32、33、41、42、43进行无线通信。

所述另一通信路径7b、7c在空间上不同于所述第一通信路径7a。

因此，根据本发明，建议台站1、2的发送侧和接收侧，都使用多对窄(锐)波束天线31、32、33、41、42、43。导引第一台站1的每个第一窄波束天线31、32、33的方向，使它们沿对应的通信路径7a、7b、7c与第二台站2的对应第二窄波束天线41、42、43相遇。因此，超过一对的窄波束天线31、32、33、41、42、43的使用，为没有提供静态通信路径7a、7b、7c的环境实现了路径分集。

在本实施例中，通信路径延迟扩展被缩短，从而通信路径变得平展(flat)以及相对的频率非选择性(frequency non-selective)。

正如从图1中显现出的，在所述第一和第二台站1、2之间的直接视距通信路径7d被障碍物6阻挡。

因此，所述通信路径7a、7b、7c是由反射面51、52、53、54、55引起的间接通信路径7a、7b、7c。每个间接通信路径7a、7b、7c可以被假设为是独立的。因此，每个间接通信路径7a、7b、7c可以被看作经过频率非选择性慢衰落信道。所有通信路径7a、7b、7c同时变弱或被完全阻断的概率很小。因此，可以实现通信路径分集增益。

如果一个强的视距(LOS)或非视距(NLOS)通信路径7a、7b、7c被阻断，则整体来看，另一通信路径7a、7b、7c仍旧可以用于保证通信系统0的功能性。

当通信路径7a、7b、7c的一个或多个通信路径的衰减很大时，即当通信路径7a、7b、7c的一个或多个通信路径处于深衰落时，在接收端出现误差并且使用分集技术来改进性能。

根据上述的本发明通信系统的优选实施例，通过独立衰落的通信路径7a、7b和7c向接收台站1、2传输相同信息信号的多个副本。因此，显著降低了信息信号的所有信号分量同时衰落的概率。

来自独立衰落的通信路径7a、7b和7c的那些信号可以被相关地组合来实现空间分集。

每对窄波束天线31、32、33、41、42、43可以被看作是扩频系统中RAKE接收机的一个手指，其可以基于动态无线环境进行调整。自本发明通信系统0的发射(Tx)侧(在本实施例中为台站1)起，只使用一个发射链路，并将其与多个发送窄波束天线31、32和33相连接。自接收(Rx)侧(在本实施例中为台站2)起，每个接收窄波束天线41、42、43直接或优选通过交换网络连接至一个接收链路。通过使用交换网络，所需接收链路的数量可被减少，并可以适于分集阶数(diversity order)。

与现有技术的智能天线的通信系统相比，本发明允许在通信路径的两侧、因而在发送和接收侧(台站1和2)都使用窄波束天线31、32、33、41、42、43。这降低了多路径衰落效应，并允许高数据速率的无线通信。此外，在普通的系统中，非视距条件下的通信仅仅通过使用宽波束天线来实现。本发明的通信系统0通过使用窄波束天线实现高数据速率的通信。

根据优选实施例，所述第一和第二台站1、2还包括第一和第二传感器10、11，用于确定通过使用某一窄波束天线31、32、33、41、42、43经由某个通信路径7a、7b、7c接收的信号的接收信号强度指示RSSI值。

由所述传感器10、11为某一通信路径7a、7b、7c的某一窄波束天线31、32、33、41、42、43确定各自的的接收信号强度RSSI值，被存储在第一和第二存储器12、13里的第一和第二RSSI矩阵14、15中。所述第一和第二存储器12、13分别连接所述第一和第二台站1、2的所述传感器10、11。

根据一个替换实施例(图中未示出)，这两个台站都只使用一个公共的存储器。

通过利用存储在各自的第一和第二存储器12、13里的相应第一和第二RSSI矩阵14、15中的RSSI值，第一和第二台站1、2适于区分由一对第一和第二窄波束天线31、41建立的直接通信路径7d以及由另一对第一和第二窄波束天线32、33、42、43建立的间接通信路径7a、7b、7c。

而且，第一和第二台站1、2适于确定直接通信路径7d使用的相应窄波束天线31、32、33、41、42、43与间接通信路径7a、7b、7c使用的相应窄波束天线31、32、33、41、42、43之间的相对距离。这也通过使用存储在第一和第二存储器12、13中的相应第一和第二RSSI矩阵14、15来执行。

此外，第一和第二台站1、2还包括第一和第二控制器16、17，用于通过使用第一和第二窄波束天线31、32、33、41、42、43来替换受到干扰的直接通信路径7d，所述第一和第二窄波束天线具有高RSSI以及到受到干扰的直接通信路径7d使用的各自的窄波束天线的低相对距离。

通过使用所述第一和第二控制器16、17，第一和第二台站1、2还适于通过使用第一和第二窄波束天线31、32、33、41、42、43来替换受到干扰的间接通信路径7a、7b、7c，所述第一和第二窄波束天线31、32、33、41、42、43具有高RSSI以及到受到干扰的直接通信路径7d使用的各自的窄波束天线31、32、33、41、42、43的中等或高的相对距离。在此方面，可以定义最小参考距离来区分“低”和“中等较高”的距离。对受到干扰或阻断的通信路径的替换，将参照本发明的通信方法详细阐述。

图2A、2B分别示意性地示出了沿通过4个通信路径波束7a、7c、7d、7e的轴S的截面的侧视图和前视图。

正如从图2A和2B中显现出的，由第一台站1的多个第一窄带天线31、32发射出的波束不必完全分开，而可以重叠。这用图2B的参考数字7ac表示。

图3是示出了本发明的通信系统在初始建立通信路径7a，7b，7c和7d时的不同状态的流程图。

而且对于上述优选实施例，第一宽波束天线8被连接至第一台站1，而第二宽波束天线9被连接至第二台站2。

在本发明中，自适应天线阵用作第一和第二窄波束天线31、32、33、34、41、42、43、44。

根据图4A、4B示出的替换实施例，导向天线被用作第一和第二窄波束天线31、32、33、34、41、42、43、44。为了寻找所有的足够的直接与间接通信路径，有必要搜索第一和第二窄波束天线31、32、33、34、41、42、43、44的位置的所有可能组合。例如，如果扫描范围为100°，并且窄波束导向天线31、32、33、34、41、42、43、44的半功率波束宽度为20°，则从第一台站1侧和第二台站侧的选择数为5×5＝25，并且两侧的组合总数为25×25＝625。

为了初始建立通信路径，第一和第二台站1、2的第一和第二宽波束天线8、9用于寻找各自的相对台站1、2，并用于同意建立初始通信路径LDR。此初始通信路径LDR只有低的数据速率。因为数据速率低，所以信道失真可以忽略。

在第一和第二台站1、2的第一和第二宽波束天线8、9之间建立了初始通信路径LDR以后，第一台站用它的每个第一窄波束天线31、32、33、34连续发射测试信号。同时，只使用第一台站1的一个第一窄波束天线31、32、33、34。

相对的第二台站2确定每个测试信号的接收信号强度指示RSSI值。这些确定的接收信号强度指示RSSI值由第二台站2通过使用第二宽波束天线9以及各自的第一窄波束天线31、32、33、34反馈回第一台站1。

在使用导向窄波束天线的情况下如图4A、4B所示，导引所述天线的波束方向，直到第二台站2确定了最高接收信号强度指示RSSI值。如果扫描范围为100°，并且窄波束天线的半功率波束宽度为20°，则选择数为5×5＝25。

基于所述接收信号强度指示RSSI值，第一台站1生成第一RSSI矩阵14，其中，每个RSSI值属于第一台站的第一窄波束天线31、32、33、34。所述第一RSSI矩阵14被存储在第一台站1的第一存储器12中。

然后，第一台站1选择第一窄波束天线31，其通过使用所述第一RSSI矩阵14先前向第二台站2提供最强的测试信号。

如图4A、4B所示，如果第一台站1使用导向窄波束天线，则依照先前向第二台站2提供最强测试信号的位置，选择所述导向窄波束天线的波束位置。

通过使用选择的第一窄波束天线31，第一台站1适于向/从第二台站2发射并接收数据。因此，第一和第二宽波束天线8、9不再是必需的。

然后，第二台站2开始通过转换它的窄波束天线41、42、43、44，来接收由第一台站1经由所述选择的第一窄波束天线31发送的测试信号。

第二台站2确定从第一台站1接收的每个测试信号的接收信号强度指示RSSI值。基于这些RSSI值，第二台站2生成第二RSSI矩阵15，并在第二存储器13中存储所述第二RSSI矩阵15。因此，在过程的这个阶段中，除了测试信号外，不需要在第一台站1和第二台站2之间进行信息交换。

如图4A、4B所示，如果第二台站2使用导向窄波束天线，则旋转所述导向窄波束天线的波束位置，直到第二台站2确定了最高接收信号强度指示RSSI值。如果扫描范围为100°，并且窄波束天线的半功率波束宽度为20°，则选择数为5×5＝25。

可替换地，第二台站2自己通过转换它的第二窄波束天线41、42、43、44，可以向第一台站1发送测试信号。相对的第一台站1确定每个测试信号的接收信号强度指示RSSI值，并通过使用选择的第一窄波束天线31，向第二台站2反馈所述RSSI值。基于接收到的RSSI值，第二台站2生成第二RSSI矩阵15，并在第二存储器13中存储所述第二RSSI矩阵15。

根据第二RSSI矩阵15，第二台站2选择具有最佳RSSI值的第二窄波束天线41，来建立到第一台站1的第一高数据速率(HDR)(优选超过1Gpbs)的通信路径7a。

除在视距情形下最可能是直接通信路径的此第一(主)通信路径7a外，第一和第二台站1、2通过分别使用获得的第一和第二RSSI矩阵14、15以及另一第一和第二窄波束天线32、33、42、43，自动建立至少一个另一(辅助)通信路径7b、7c。以如此方式选择所述另一通信路径7b、7c，即它们在空间上不同于所述第一通信路径，并且也彼此不同。

只要已经建立了足够数量的第一与第二台站1、2之间的通信路径，本发明的通信系统0就转换到跟踪状态。由于第一和/或第二台站1、2或者反射面51、52、53、54、55的移动，一些强通信路径7a、7b、7c可能受到干扰或受到阻挡，因而下降到预定RSSI阈值以下。

优选地连续或有规律地使用第一和第二台站1、2的至少一对窄波束天线来更新第一和第二RSSI矩阵，以便检测出新的强通信路径。如果检测出新的强通信路径，则本发明的通信系统0自动替换现存的较弱的通信路径。

图4A、4B基本上相当于图3。

图4A、4B示意性地示出如果第一和第二台站1、2的第一和第二天线31、41是手动或机械导向窄波束天线的话，本发明通信系统的不同状态。注意，在图4A、4B只示出了每个第一和第二台站1、2的一个导向窄波束天线31、32。虽然如此，仍然可以从本发明中显而易见每个台站1、2装备有至少两个窄波束天线。

图5示意性地示出了根据上述优选实施例的本发明的通信系统0的一般室内环境。

图5中，第一台站1是数字非光学的投影器，用于向是LCD监视器的第二台站2发射图像和声音数据。因此，数字非光学投影器1是向LCD监视器2的无线内容提供者。

数字非光学投影器1和LCD监视器2都是准固定的。只有非光学投影器1可以偶尔移动。LCD监视器2固定到墙上。

在此情形下，出现的障碍物6例如走动的人员，最可能引起通信路径7a、7c、7d的丢失，如图6和7所示。

提供一个直接通信路径7d和两个间接通信路径7a、7c，以保证第一台站1与第二台站2之间的无线通信。因此，所有的通信路径7a、7c、7d不可能由于出现障碍物6而同时被阻断。

图5中，第一和第二台站1、2分别执行使用发射频率大约为60GHz的双向无线通信。

从图5中可以显而易见的是，本发明的通信系统0在室内环境下工作得非常好，这是由于极多的反射面以及由此产生的尽可能多的空间上分离的通信路径。

图6、7示意性地阐述了本发明通信系统的通信路径在图5所示的一般性室内环境中受到的一般性干扰。

图6中，人6进入室内环境，然后引起间接通信路径7a的丢失。受到干扰的间接通信路径7a立即被本发明的通信系统0用新的间接通信路径7b替换。如果受到干扰的间接通信路径7a无法被替换，则仍然有两个工作的通信路径7d、7c可用。因此，避免了通信的阻断以及数据传输速率的降低。

图7示出了当人6在第一和第二台站1、2之间走动时发生的非视距情况。因此，只提供间接通信路径7a、7b、7c。尽管直接通信路径7d丢失，但是由于还存在间接通信路径7a、7b和7c，数据传输速率仍然得以保持。

虽然根据上述优选实施例的通信系统0包括第一台站1和第二台站2，其中，第一台站1包括3个第一窄波束天线31、32、33，第二台站2包括3个第二窄波束天线41、42、43，但是每个台站都处于本发明的范围内，即第一台站1和第二台站2每个都包括一个单个的第一和第二窄波束天线41、31。

在此情况下，所述第一和第二台站1、2适于自动建立至少一个替换通信路径7b、7c，用于经由所述第一和第二窄波束天线31、41进行无线通信，其中，所述替换通信路径7b、7c在空间上不同于所述第一通信路径7a。

通过改变所述第一和第二窄波束天线31、41的相应导向方向(方位)，执行所述替换通信路径的建立。因此，所述第一和第二窄波束天线31、41必须分别是可导向的天线(例如，天线阵、智能天线，或者具有马达的天线)。

因此，这保证了如果第一通信路径7a受到干扰，则自动产生新的通信路径7b或7c。

图8、9和10示出了本发明的通信方法的优选实施例的不同方面。

通常，用于提供第一台站1与第二台站2之间的无线通信的本发明通信方法包括下列步骤：

建立经由所述第一台站1的第一窄波束天线31和所述第二台站2的第二窄波束天线41的主通信路径7a、7d；建立经由所述第一台站1的另一第一窄波束天线32、33；32、33、34、3n和所述第二台站2的另一第二窄波束天线42、43；42、43、44、4n的至少一个辅助通信路径7b、7c，其中，所述其它第一和第二窄波束天线32、33；42、43；32、33、34、3n、42、43、44、4n这样选择，即所述至少一个辅助通信路径7b、7c在空间上不同于所述主通信路径7a、7d；以及，经由所述主通信路径7a、7d和/或所述甚少一个辅助通信路径7b、7c执行所述第一和第二台站1、2之间的无线通信。

建立主通信路径7a、7d的步骤和建立至少一个辅助通信路径7b、7c的步骤，已经参照图3详细描述过。

图8显示了在通信路径7a、7b、7c、7d失效(go down)时发生的替换算法。

根据替换算法，在第一步81，检查所有的通信路径(链路)是否失效。

如果所有的通信路径失效，则在步骤82开始初始通信路径的建立过程，并结束替换算法。此初始通信路径建立过程已经参照图3、4A和4B进行了详细阐述。

如果保持了至少一个通信路径，则在下面的步骤83中检查间接通信路径是否失效。

如果失效，则在下面的步骤85开始间接通信路径的替换算法，并结束该替换算法。

如果没有间接通信路径失效，则在步骤84开始直接通信路径的替换算法，并结束该替换算法。

因此，如果通信路径在一个时间点失效(例如由于出现障碍物6)，则替换算法检查阻断的通信路径是间接还是直接通信路径，以便执行适宜的子算法。

因此，此替换算法的两个主要部分，是间接通信路径替换子算法85和直接通信路径替换子算法84。这些替换子算法分别在图9和10中详细示出。

在本实施例中，只要在定期的RSSI测量期间检测到链路损失，上述替换算法就自动开始。

在图9中更加详细地示出了间接通信路径替换子算法85。

在间接通信路径替换子算法85的第一步851，对存储在第一和第二RSSI矩阵14、15中的RSSI值应用加权函数来建立替换矩阵。加权函数的目的在于避免相邻的波束到达直接通信路径，即附加的视距通信路径。

例如，在图2A、2B中，显示了由窄波束天线31、32、34、35发出的4个相邻波束。为了覆盖整个区域，通常存在相应窄波束天线31、32、34、35的通信路径7a、7c、7d和7e的一些重叠。这种重叠例如是区域7ac。4个通信路径7a、7c、7d和7e的截面，示出了存在这些重叠中的多个重叠。如果第二台站2位于这些重叠中的一个，则相邻通信路径7a、7c、7d、7e的相邻波束的RSSI测量值，将具有几乎同样高的RSSI值。因此，具有最高RSSI值的所有窄波束天线可能基本上属于一个视距通信路径。如果障碍物6在第一和第二台站1、2之间移动，则存在高风险，即所有视距通信路径同时受到干扰。

因此，为了寻找用来建立间接通信路径即非视距通信路径的窄波束天线，只考虑RSSI值是不够的。

为了解决此问题，使用了加权函数。加权函数给RSSI测量值添加了某个附加值，而附加值取决于有关窄波束天线到直接通信途径使用的窄波束天线的相对距离。那些窄波束天线利于建立新的间接通信路径，它们都在相应第一和第二RSSI矩阵中具有高RSSI值，并且还具有到所述直接通信路径使用的所述窄波束天线的某段距离。因此，加权函数基于直接(主)通信路径使用的相应第一/第二窄波束天线与计划用于建立新的间接通信路径的未使用的第一/第二窄波束天线之间的相对距离。

显然，通过对第一和第二RSSI矩阵14、15交替应用加权函数来创建替换矩阵，可以在间接通信路径失效之前执行。因为优选第一和第二台站1、2通过对RSSI值的测量，逐渐更新它们的对应第一和第二RSSI矩阵14、15，所以还优选同时更新替换矩阵。RSSI矩阵与替换矩阵的并行更新，明显加快了对新的间接和直接通信路径的后续搜索。

在下面的步骤852中，选择替换矩阵中值最高的一对第一和第二窄波束天线。

然后，在步骤853，试图经由所述选择的那对窄波束天线建立通信路径。这通过在步骤854更新所述选择的窄波束天线在各自的第一/第二RSSI矩阵14、15中的对应RSSI值来执行。

在步骤855，判断RSS I测量值是否到达预定的阈值、继而是否高得足以证明使用选择的那对窄波束天线来建立新间接通信路径是正确的。

如果RSSI测量值到达所述预定阈值，则通过使用所述选择的那对窄波束天线来建立新的间接通信路径，并结束该方法。

如果一个或两个RSSI测量值都低于所述预定阈值，则在步骤856将各自的替换矩阵中的对应值设成“0”，以将此先前选择的那对窄波束天线标识为不合格。

在下面的步骤857，判断是否仍然存在在替换矩阵中值＞0的窄波束天线(单元)。

如果存在，则该方法返回到步骤852，并选择替换矩阵中值最高的那对窄波束天线。因此，算法测试剩余的窄波束天线，按照它们的值在替换矩阵中的顺序，直到找到那对合适的窄波束天线，或者不存在其它合适的窄波束天线。

如果在步骤857判断出在替换矩阵中不存在值＞0的窄波束天线，则目前不可能替换中断的间接通信路径，并且在步骤858推迟替换。

如果在定期逐渐更新RSSI矩阵的期间，显现出用于替换的可能窄波束天线或一对窄波束天线，即具有RSSI值高于某一阈值，则通过上述的间接通信路径替换子算法85，立即建立通信路径。

图10中更详细地示出了直接通信路径替换子算法84。

此直接通信路径替换子算法84工作略微不同于间接通信路径替换子算法85。直接使用RSSI矩阵14、15来代替替换矩阵。

在第一步841，检查靠近中断的直接通信路径正式使用的各自的窄波束天线的一个窄波束天线，是否可以用作替换。因此，选择RSSI值最高的那对相邻第一和第二窄波束天线(倘若RSSI值高于预定最小阐值)。

然后，在步骤842，试图建立新的直接通信路径。

在此过程期间，测量选择的那对窄波束天线的RSSI值，并在步骤843更新各自的第一/第二RSSI矩阵14、15。

在步骤844，判定测量的RSSI值是否到达了预定的最小阈值。

如果测量的RSSI值到达预定的最小阈值，则使用选择的那对窄波束天线来建立新的直接通信路径，并结束该子算法。

如果测量的RSSI值都低于预定的最小阈值，则在步骤845测试是否存在其它合格的窄波束天线，其邻近受到干扰的直接通信路径正式使用的窄波束天线。

如果存在其它合格的窄波束天线，其邻近受到干扰的直接通信路径先前使用的窄波束天线，则方法返回到步骤841，并选择对应RSSI表14、15中RSSI值最高的那对相邻的第一和第二窄波束天线。

如果不存在其它合格的窄波束天线，其邻近受到干扰的直接通信路径先前使用的窄波束天线，则目前不可能用与旧的直接通信路径相邻的新的直接通信路径替换中断的直接通信路径。

因此，在步骤846进入间接通信路径替换子算法85，并且结束直接通信路径替换子算法84。

根据另一优选实施例，为了建立新的直接通信路径，受到干扰的直接通信先前使用的一对窄波束天线，比第一和第二台站的其它第一和第二窄波束天线受到更频繁地测试。

如果在定期更新RSSI矩阵14、15的期间显现出可能的新的直接通信路径，即测量的RSSI值或窄波束天线显薯高于RSSI矩阵中其它窄波束天线的RSSI值，则间接通信路径自动被新的直接通信路径替代。

图9、10的通信路径替换算法基于如下事实，即在准静态的室内环境下，间接通信路径几乎在所有时间内都将工作，因为反射面51、52、53、54、55以及第一和第二台站1、2将不会十分经常地移动。

此外，损失的通信路径7a、7b、7c、7d，通常可以通过使用先前存储在第一和第二RSSI矩阵14、15中的RSSI值不久被替换。

如前所述，在第一和第二RSSI矩阵14、15中，每个单元分别属于第一和第二台站1、2的第一和第二窄波束天线31、32、33、34，3n、41，42、43、44、4n。

如已经参照图3详细阐明的，RSS I矩阵14、15在初始链路建立过程82期间创建，并在通信期间逐渐更新。当检测到通信路径7a、7b、7c、7d的损失时，本发明的通信方法就窄波束天线31、32、33、34，3n、41，42、43、44、4n存储在相应RSSI矩阵14、15的对应RSSI值而论，自动检查合格(未用)的窄波束天线31、32、33、34，3n、41，42、43、44、4n，以便替换受到干扰的通信路径。

由于所述RSSI值存储在所述第一和第二RSSI矩阵中，所以对适宜的新的通信路径的搜索明显加快。

在此方面，假设直接通信路径使用的窄波束天线的测量的RSSI值显著高于间接通信路径使用的窄波束天线的测量的RSSI值。根据本发明，此情况用于区分直接通信路径与间接通信路径。

总之，获取和跟踪算法都被建议以便于窄波束天线在获取通信路径期间的导向。通过使用这些算法，计算复杂度明显降低。

图11示出了根据图4A、4B的实施例替换中断的通信路径7a、7b、7c、7d(链路)所用的RSSI表14、15、14’、15’的示例。

每个RSSI表14、15、14’、15’包括相应台站1、2的每个窄波束天线31、32、33、34，3n、41，42、43、44、4n的接收信号强度指示值。

因此，根据图11中示出的RSSI表14、15、14’、15’，第一和第二台站1、2都包括16个可以区分的窄波束天线。

根据在附图中未示出的替换实施例，第一和第二台站包括不同数量的窄波束天线。因此，相应的第一和第二RSSI表具有不同的大小。

在本实施例中，RSSI表14、15、14’、15’的一些值涉及“虚拟的”窄波束天线，并因而涉及一个单独窄波束天线的不同导向位置，如图4A、4B所示。

可替换地，RSSI表的所有值可以涉及“真实的”窄波束天线，如图3所示。

在本实施例中，第一台站1包括4个第一导向窄波束天线31、32、33、34。所述第一窄波束天线31、32、33、34成正方形布置，并且每个可以手动导引到4个相邻位置。因此，每个分部14a、14b、14c和14d的4个RSSI值分别涉及第一台站1的一个窄波束天线31、32、33、34。

此外，在本实施例中，第二台站2包括4个导向窄波束天线41、42、43、44。所述窄波束天线41、42、43、44布置在一条水平线上，并且可以分别机械导引到4个垂直位置。因此，每列15a、15b、15c和15d的4个RSSI值分别涉及第二台站2的一个窄波束天线41、42、43、44。

切换波束天线或自适应天线阵，可以替换用作导向天线。对于图11示出的实施例，第一和第二台站的自适应天线阵都由4×4个窄波束天线组成。

这些RSSI表14、15、14’、15’存储在相应第一和第二台站1、2的存储器12和13中，因而处于通信路径的两侧。

正如从图11中显而易见的，RSSI表14和15的部分14b和15b分别示出最高的RSSI值“39”和“40”。这些RSS I值明显高于RSSI表14和15中的其它RSSI值。因此，假设这些值属于直接通信路径。因此，直接通信路径经由涉及部分14b的第一窄波束天线32和涉及部分15b的第二窄波束天线42而建立。

可以在RSSI表14和15中标识另外两对高RSSI值：在RSSI表14和15的部分14c和15d中发现第一对RSSI值“15”和“15”。这些RSSI值明显低于RSSI表14和15中的RSSI最高值。而且，对应第一和第二窄波束天线33和44的导向方向到直接通信路径使用的第一和第二窄波束天线32和42的导向方向的相对距离，高于预定的参考值，因而是高的。因此，假设这些值属于间接通信路径。因此，第一间接通信路径经由涉及部分14c的第一窄波束天线33和涉及部分15d的第二窄波束天线44建立。

在RSSI表14和15的部分14d和15a中发现第二对高RSSI值“13”和“12”。基于上述判断标准，假设这些值属于另一间接通信路径。因此，第二间接通信路径经由涉及部分14d的第一窄波束天线34和涉及部分15a的第二窄波束天线41而建立。

总之，RSSI表14和15示出本发明的通信系统0的状态，其中，一个直接通信路径和两个间接通信路径已经建立，以连接第一和第二台站1、2。

例如，如果直接通信路径失效(例如，由于出现障碍物6)，则对应的RSSI值变成“0”，如RSSI表14’和15’所示。因为保持了间接通信路径，所以信息传输速率不会由于缺乏直接通信路径而降低。

为了用新的通信路径替换受到干扰的直接通信路径，第一台站1的RSSI表14与第二台站2的RSSI表15进行比较，以便标识出几对高RSSI值。

首先，标识出RSSI表14’和15’的部分14’d和15’d的一对RSSI值“9”和“10”(见“测试1”)。因为对应的第一和第二台站1、2的窄波束天线31和44目前用于建立强的间接通信路径，所以此测试略过。

其次，标识出RSSI表14’和15’的部分14’a和15’d的一对RSSI值“5”和“5”(见“测试2”)。对应的第一和第二台站1、2的窄波束天线31和42未被使用。对应的第一和第二窄波束天线31和42的各自的导向方向，邻近第一和第二窄波束天线32和42的各自的导向方向，所述第一和第二窄波束天线32和42已经为阻断的直接通信路径所用。因此，到直接通信路径先前使用的各自的窄波束天线32和42的相对距离非常短。因此，假设这些RSSI值属于受到干扰的直接通信路径。虽然如此，仍然测试该通信路径。如果RSSI值的测试结果低于预定阈值，则不建立通信路径。如果达到预定阈值，则建立新的直接通信路径。

然后，标识出RSSI表14’和15’的部分14’a和15d的一对RSSI值“4”和“3”(见“测试3”)。因为第一和第二台站1、2对应的窄波束天线31和44目前用于建立其它间接通信路径，所以此测试略过。

因此，分别根据第一和第二RSSI矩阵中第一和第二窄波束天线的渐减RSSI值测试可能的替换通信路径。

如果所有测试是否定的，则假设第一或第二台站1、2的位置已经明显改变。如果所有的通信路径都失效，则有必要重新开始初始通信路径建立过程。

因为由于使用RSSI表14、15而不必测试所有可能的天线配置，所以存在以非常快速简单的方法寻找新的通信路径的高概率。

在本发明方法的上述优选实施例中，除所述主通信路径7a、7d之外，提供第二对第一和第二窄波束天线32、33、34、3n、42、43、44、4n，来建立所述至少一个辅助通信路径7b、7c。在所述第一和第二台站1、2之间的无线通信，经由所述主通信路径7a和/或所述至少一个辅助通信路径7b、7c来执行。

尽管只通过使用所述第一对的第一和第二窄波束天线31、41来建立所述辅助通信路径7b、7c，但是其仍处于本发明的范围内。因此，不需要另外的窄波束天线。

在此情况下，经由所述第一台站1的所述第一窄波束天线31和所述第二台站2的所述第二窄波束天线41建立所述至少一个替换通信路径7b、7c。与上述实施例类似，所述至少一个辅助通信路径7b、7c必须在空间上不同于所述所述主通信路径7a；7d。因此，所述第一和第二窄波束天线31、41必须是可导向的天线。

在此方面，可以显而易见的是，优选地在所述至少一个替换通信路径7b、7c被建立之前，检测到主通信路径7a；7d的中断。原因在于，替换通信路径7b、7c的建立，自动阻断了主通信路径7a；7d。因此，优选地替换通信路径7b、7c只有当所述主通信路径7a；7d不再可用时才被建立。优选地如果检测到主通信路径7a；7d的阻断，就自动建立所述替换通信路径7b、7c。

优选地上述方法被实现成一种可直接装载到电子设备微处理器的内部存储器中的计算机程序产品。优选地所述计算机程序产品包括软件代码部分，当通过所述微处理器运行所述产品时，用于执行上述方法的步骤。

在此方面，优选地计算机程序产品包含在计算机可读介质上。

总之，本发明公开了一种尤其适于室内近距离应用的无线通信系统和方法。本发明的通信系统和方法保证了高数据速率，甚至在非视距(NLOS)用户的情形下也是如此。

与现有技术相比，主要优点在于，本发明的通信系统和方法通过使用窄波束，降低了多路径传播路径衰落的负面效应，并允许高数据速率的无线通信不被经常中断，甚至在非视距的条件下也是如此。由于在通信路径的两侧都使用窄波束天线，所以不必使用复杂昂贵的均衡器。

此外，与现有技术相比，最大比率组合效应产生更高的信噪比(SNR)。而且，本发明通信方法的跟踪算法提供了对中断链路的快速和高效的替换。

Claims (29)

1.通信系统(0)，包括：

包括第一窄波束天线(31)的第一台站(1)；以及

包括第二窄波束天线(41)的第二台站(2)；

其特征在于：

所述第一和第二台站(1，2)适于建立第一通信路径(7a；7b)，用于经由所述第一和第二窄波束天线(31，41)进行无线通信；以及

所述第一和第二台站(1，2)适于自动建立至少一个替换通信路径(7b，7c；7c)，用于经由所述第一和第二窄波束天线(31，41)进行无线通信，所述替换通信路径(7b，7c；7c)在空间上不同于所述第一通信路径(7a；7d)。

2.根据权利要求1的通信系统(0)，其特征在于：

所述第一台站(1)包括至少两个第一窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n)；以及

所述第二台站(2)包括至少两个第二窄波束天线(41，42，43；41，42，43，44，4n)；

其中，第一和第二台站(1，2)适于建立至少一个其它通信路径(7b，7c；7c)，用于在保持所述第一通信路径(7a；7d)的同时，经由所述其它的第一和第二窄波束天线(32，33，42，43；32，33，34，3n，42，43，44，4n)进行无线通信，所述其它通信路径(7b，7c；7c)在空间上不同于所述第一通信路径(7a；7d)。

3.根据权利要求1或2的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一台站(1)还包括第一宽波束天线(8)和/或所述第二台站(2)还包括第二宽波束天线(9)。

4.根据权利要求1、2或3的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一和第二台站(1，2)还包括第一和第二传感器(10，11)，用于确定通过使用一个确定的窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)经由一个确定的通信路径(7a，7b，7c；7a，7c，7d)接收的信号的接收信号强度指示(RSSI)值。

5.根据权利要求4的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一和第二台站(1，2)还包括第一和/或第二存储器(12，13)，用于存储为一个确定的通信路径(7a，7b，7c；7a，7c，7d)的确定的一对窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)确定的所述接收信号强度指示(RSSI)值。

6.根据权利要求5的通信系统(0)，其特征在于，

为一个确定的通信路径(7a，7b，7c；7a，7c，7d)的确定的一对窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)确定的所述接收信号强度指示(RSSI)值，被分别存储在所述第一和/或第二存储器(12，13)中的第一/第二RSSI矩阵(14，15；14’，15’)中。

7.根据前述权利要求之一的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一台站(1)和/或所述第二台站(2)还包括区分装置，用于区分由一对第一和第二窄波束天线(31，41，32，33，42，43；32，33，34，3n；42，43，44，4n)建立的直接通信路径(7d)与间接通信路径(7a，7b，7c)。

8.根据权利要求2-7之一的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一台站(1)和/或所述第二台站(2)还包括区分装置，用于区分由一对第一和第二窄波束天线(31，41)建立的直接通信路径(7d)与由另一对第一和第二窄波束天线(32，33，42，43；32，33，34，3n；42，43，44，4n)建立的间接通信路径(7a，7b，7c)。

9.根据权利要求2-7之一的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一和第二台站(1，2)还包括确定装置，用于确定直接通信路径(7d)使用的相应窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)与间接通信路径(7a，7b，7c)使用的相应窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)之间的相对距离。

10.根据权利要求9的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一和第二台站(1，2)还包括第一和第二控制器(16，17)，用于通过使用第一和第二窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)来替换受到干扰的直接通信路径(7d)，所述第一和第二窄波束天线具有高RSSI以及到受到干扰的直接通信路径(7d)使用的相应窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)的低的相对距离。

11.根据权利要求10的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一和第二控制器(16，17)还适于通过使用第一和第二窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)来替换受到干扰的间接通信路径(7a，7b，7c)，所述第一和第二窄波束天线具有高RSSI以及到受到干扰的直接通信路径(7d)使用的相应窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)的中等或高的相对距离。

12.根据前述权利要求之一的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一和第二台站(1，2)是固定的或准固定的。

13.根据前述权利要求之一的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一和第二窄波束天线(31，32，33，41，42，43；31，32，33，34，3n，41，42，43，44，4n)是切换波束天线或自适应天线阵或机械/手动导向天线。

14.根据前述权利要求之一的通信系统(0)，其特征在于，

所述通信系统(0)是室内通信系统(0)。

15.根据前述权利要求之一的通信系统(0)，其特征在于，

所述第一和第二台站(1，2)适于双向无线通信，所述双向无线通信经由所述通信路径(7a，7b，7c，7d)，使用约60GHz的传输频率。

16.用于在第一台站(1)和第二台站(2)之间提供无线通信的通信方法，所述方法包括下列步骤：

-建立经由所述第一台站(1)的第一窄波束天线(31)和所述第二台站(2)的第二窄波束天线(41)的主通信路径(7a；7d)；以及

-建立经由所述第一台站(1)的所述第一窄波束天线(31)和所述第二台站(2)的所述第二窄波束天线(41)的至少一个替换通信路径(7b，7c)，其中所述至少一个辅助通信路径(7b，7c)在空间上不同于所述主通信路径(7a；7d)。

17.根据权利要求16的通信方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤：

-建立经由所述第一台站(1)的另一第一窄波束天线(32，33；32，33，34，3n)和所述第二台站(2)的另一第二窄波束天线(42，43；42，43，44，4n)的至少一个辅助通信路径(7b，7c)，其中如此选择所述其它的第一和第二窄波束天线(32，33，42，43；32，33，34，3n，42，43，44，4n)，即所述至少一个辅助通信路径(7b，7c)在空间上不同于所述主通信路径(7a；7d)；以及

-经由所述主通信路径(7a；7d)和/或所述至少一个辅助通信路径(7b，7c)，执行所述第一和第二台站(1，2)之间的无线通信。

18.根据权利要求16或17的通信方法，其特征在于，建立主通信路径(7a；7d)的步骤包括以下步骤：

-通过连续使用所述第一台站(1)的所有第一窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n)，并且通过为所述第一台站(1)的每个第一窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n)确定由所述第二台站(2)接收的测试信号的各个接收信号强度指示RSSI值，从所述第一台站(1)向所述第二台站(2)发送测试信号；

-选择所述第一台站(1)的相应第一窄波束天线(31)，其具有用于建立主通信路径(7a；7d)的最佳接收信号强度指示RSSI值；

-通过使用所述第一台站(1)的所述选定的第一窄波束天线(31)，从所述第一台站(1)向所述第二台站(2)发送测试信号，并且通过连续使用所述第二台站(2)的所有第二窄波束天线(41，42，43；41，42，43，44，4n)接收所述测试信号，其中，为每个第二窄波束天线(41，42，43；41，42，43，44，4n)确定由所述第二台站(2)的相应第二窄波束天线(41，42，43；41，42，43，44，4n)接收的所述测试信号的各个接收信号强度指示RSSI值；以及

-选择所述第二台站(2)的相应第二窄波束天线(41)，其具有用于建立主通信路径(7a；7d)的最佳接收信号强度指示RSSI值。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于，从所述第一台站(1)向所述第二台站(2)发送测试信号的步骤通过下列步骤来执行：

-通过使用所述第一台站(1)的第一窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n)和所述第二台站(2)的第二宽波束天线(9)，从所述第一台站(1)向所述第二台站(2)发送测试信号；

-确定从所述第一窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n)接收的所述测试信号的接收信号强度指示RSSI值；以及

-通过使用所述第一台站(1)的另一所述第一窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n)，从所述第一台站(1)向所述第二台站(2)发送另一测试信号，所述测试信号由所述第二台站(2)的所述第二宽波束天线(9)接收，并且确定从所述其它第一窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n)接收的所述另一测试信号的另一接收信号强度指示RSS I值，直到已经为所述第一台站(1)的每个第一窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n)确定了各个的接收信号强度指示RSSI值。

20.根据权利要求16、17、18或19的通信方法，其特征在于，建立主通信路径(7a；7d)的步骤由以下步骤来启动：

经由所述第一台站(1)的第一宽波束天线(8)和所述第二台站(2)的第二宽波束天线(9)，在所述第一和第二台站(1，2)之间建立初始通信路径(LDRS)，以便检测出相应的第一和第二台站(1，2)的存在。

21.根据权利要求18、19或20的通信方法，其特征在于，

为发送台站(1；2)的每个窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n；41，42，43；41，42，43，44，4n)确定由接收台站(2；1)接收的测试信号的各个接收信号强度指示RSSI值的子步骤，包括从接收台站(2；1)向发送台站(1；2)传输确定的各个接收信号强度指示RSSI值。

22.根据权利要求18、19、20或21的通信方法，其特征在于，

为各个第一和第二窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n；41，42，43；41，42，43，44，4n)确定的各个接收信号强度指示RSSI值，被分别存储在第一和第二RSSI表(14，15；14’，15’)中。

23.根据权利要求16-22之一的通信方法，其特征在于，建立至少一个辅助通信路径(7b，7c)的步骤通过以下步骤来执行：

-确定所述主通信路径(7a；7d)使用的相应第一/第二窄波束天线(31，41)与未使用的第一/第二窄波束天线(32，33；32，33，34，3n；42，43；42，43，44，4n)之间的相对距离；

-标识未使用的第一和第二窄波束天线(32，33；32，33，34，3n；42，43；42，43，44，4n)，所述未使用的第一和第二窄波束天线(32，33；32，33，34，3n；42，43；42，43，44，4n)具有足够高的接收信号强度指示RSSI值以及相对于所述主通信路径(7a；7d)使用的相应第一/第二窄波束天线(31，41)具有足够的距离；以及

-通过利用所述标识的第一和第二窄波束天线(32，33；32，33，34，3n；42，43；42，43，44，4n)，建立至少一个辅助通信路径(7b，7c)。

24.根据权利要求23的通信方法，其特征在于，

执行通过利用所述标识的第一和第二窄波束天线(32，33；32，33，34，3n；42，43；42，43，44，4n)建立至少一个辅助通信路径(7b，7c)的步骤，直到没有另外未使用的第一和第二窄波束天线(32，33；32，33，34，3n；42，43；42，43，44，4n)可被标识，所述另外未使用的第一和第二窄波束天线(32，33；32，33，34，3n；42，43；42，43，44，4n)具有足够高的接收信号强度指示RSSI值以及相对于所述主通信路径(7a；7d)使用的相应第一/第二窄波束天线(31，41)具有足够的距离。

25.根据权利要求16-24之一的通信方法，其特征在于，经由所述主和/或至少一个辅助通信路径(7a，7b，7c；7a，7b，7c，7d)执行所述第一和第二台站(1，2)之间的无线通信的步骤包括以下步骤：

-确定主通信路径(7a；7d)和至少一个辅助通信路径(7b，7c)的可用性；

-使用主通信路径(7a；7d)进行无线通信，并且如果主通信路径(7a；7d)和至少一个辅助通信路径(7b，7c)可用，则返回确定步骤(S31)；

-使用主通信路径(7a；7d)进行无线通信，并且如果主通信路径(7a；7d)可用，而至少一个辅助通信路径(7b，7c)不可用，则建立至少一个新的辅助通信路径(7b，7c)；

-使用辅助通信路径(7b，7c)进行无线通信，并且如果主通信路径(7a；7d)不可用，而至少一个辅助通信路径(7b，7c)可用，则建立新的主通信路径(7a；7d)；以及

-如果主通信路径(7a；7d)和至少一个辅助通信路径(7b，7c)都不可用，则返回建立主通信路径(7a；7d)的步骤。

26.根据权利要求25的通信方法，其特征在于，

建立新的主通信路径(7a；7d)的步骤，通过使用具有最高可用信号强度指示RSSI值的相应的第一和第二窄波束天线(31，32，33；31，32，33，34，3n；41，42，43；41，42，43，44，4n)来执行。

27.根据权利要求16-26之一的通信方法，其特征在于，

在经由所述主和/或至少一个辅助通信路径(7a，7b，7c；7a，7b，7c，7d)执行所述第一和第二台站(1，2)之间的无线通信的所述步骤中，执行使用大约60GHz的传输频率的双向无线传输。

28.一种可直接装载到电子设备微处理器的内部存储器中的计算机程序产品，包括软件代码部分，当通过所述微处理器运行所述产品时，用于执行权利要求26-27之一的步骤。

29.根据权利要求28的计算机程序产品，其特征在于，

所述计算机程序产品包含在计算机可读介质上。

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