RU2812855C1 - Способы и устройства для ортогонального пространственного мультиплексирования и формирования диаграммы направленности потока - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области связи. Технический результат заключается в увеличении пропускной способности беспроводных коммуникационных сетей связи. Для этого предусмотрен ввод потока данных в устройство передатчика, который разделяет, модулирует, пространственно мультиплексирует и формирует диаграмму направленности для его передачи, преобразуя его в n пространственных потоков, подаваемых на вход соответствующих антенн с управляемой кодом выбираемой поляризацией, каждая из которых излучает поток, поляризация которого ортогональна или некоррелирована с поляризацией остальных n-1 излученных потоков. Также предусмотрено обнаружение излученных потоков на устройстве приемника, содержащем n антенн с выбираемой поляризацией, соответственно управляемых теми же самыми кодами. Каждая приемная антенна согласовано фильтрует по поляризации падающее на нее множество излученных потоков для восстановления одного соответствующего пространственного потока. Эти n восстановленных пространственных потоков затем обрабатываются сформированной диаграммой направленности приема, пространственно демультиплексируются, демодулируются и объединяются в исходный поток данных. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Ссылка на родственные заявки

Эта заявка связана с одновременно рассматриваемой заявкой на выдачу патента США №16/379,962, поданной 9 апреля 2019 г., с тем же самым автором изобретения и с названием «СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОРТОГОНАЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ПОТОКА». Согласно заявке 16/379,962 согласно § 119 тома 35 кодекса законов США испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №62/812,295, поданной 1 марта 2019 г. под названием «СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОРТОГОНАЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ПОТОКА». Эти связанные заявки ссылкой полностью включены в настоящий документ.

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Приведенные в качестве примера (иллюстративные) варианты осуществления настоящего изобретения относятся к области телекоммуникационных систем. Более конкретно, приведенные в качестве примера (иллюстративные) варианты осуществления настоящего изобретения относятся к области работы беспроводных коммуникационных сетей.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Во время быстро развивающейся тенденции для использования мобильного и дистанционного доступа к данным по высокоскоростным беспроводным коммуникационным сетям увеличение числа пользователей, а также объема данных, которые потребляют такие пользователи, становится очень важным фактором. В сетях сотовой связи четвертого поколения (4G) согласно стандарту «Долгосрочное развитие сетей связи» (LTE), например, сейчас широко используется технология передачи и приема данных несколькими разнесенными антеннами (MIMO - «много входов, много выходов»), которая значительно увеличила пропускную способность мобильных сетей связи в сравнении с предшественниками, не использовавшими технологию MIMO. Однако ожидаемая потребность в ширине полосы пропускания мобильных сетей связи даже в относительно близком будущем намного превосходит то, что может фактически предоставить даже широко рекламируемая технология следующего пятого поколения (5G).

Поэтому чрезвычайно желательно разработать технологию, которая может значительно увеличить пропускную способность беспроводных коммуникационных сетей связи.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

В этом разделе описаны упрощенные варианты одной или нескольких особенностей настоящего изобретения. Целью этого раздела является изложение основных концепций упрощенным образом, поскольку более подробное описание будет приведено дальше.

В различных приведенных в качестве примера (иллюстративных) вариантах осуществления представлены способы и устройства для ортогонального пространственного мультиплексирования и формирования диаграммы направленности потока (OSSMBF), которые могут значительно повысить пропускную способность беспроводных сетей связи и, во многих случаях, дальность связи. В приведенном в качестве примера (иллюстративном) варианте осуществления «создаваемый поток данных», которому необходима беспроводная передача по методу прямой двухточечной связи на удаленный узел сети, подается в качестве входных данных на передатчик, способный работать по технологии OSSMBF. Поток цифровых данных затем разделяется и модулируется в n потоков радиосигналов для передачи (Тх), эти потоки затем пространственно мультиплексируются и передаются с формированием диаграммы направленности (ДН) в виде n пространственных потоков СВЧ для передачи с помощью передатчика MIMO. Пространственно разделенные потоки для передачи затем подаются на n соответствующих «устройств передатчиков OSSMBF», которые позволяют уникальным образом выполнить ортогональное пространственное мультиплексирование и формирование диаграммы направленности потока на стороне передатчика. «Способ передатчика OSSMBF» заставляет n различных устройств передатчиков OSSMBF переключать текущее состояние поляризации своих соответствующих пространственных потоков для передачи в определенные моменты времени различным образом, так что они являются взаимно ортогональными или некоррелированными с состоянием поляризации других пространственных потоков для передачи. Затем n получившихся «потоков OSSMBF» (каждый из которых передает различные данные, обладает уникальным изменяющимся во времени состоянием поляризации и при этом фаза несущей частоты ступенчато изменяется, но в остальном они имеют одинаковые амплитуды, модуляцию, ширину полосы и частотное разделение по каналам) одновременно передаются по радиосвязи в точном пространственном направлении в нужное место назначения. Таким образом, устройство передатчика OSSMBF и способ передатчика OSSMBF объединяются вместе для разделения, модуляции, пространственного мультиплексирования и формирования диаграммы направленности с преобразованием создаваемого потока данных во множество пространственных потоков для передачи и затем индивидуально поляризуют пространственные потоки для передачи во множество соответствующих потоков OSSMBF, чтобы можно было выполнить одновременную, многоканальную и не создающую взаимных помех направленную передачу в общее место назначения.

Эти n переданных в эфир потоков OSSMBF попадают на n соответствующих «устройств приемников OSSMBF» (которые позволяют уникальным образом выполнить ортогональное пространственное мультиплексирования и формирования диаграммы направленности потоков на стороне приемника) на способном работать по технологии OSSMBF приемнике в месте назначения. «Способ приемника OSSMBF» изменяет текущее состояние поляризации в каждом из n устройств приемников OSSMBF таким образом, который идентично согласован с методом работы одного конкретного устройства передатчика OSSMBF, чтобы получить n «согласованных поляризационных фильтров», причем каждый фильтр пропускает без подавления на приемник MIMO только один отфильтрованный по поляризации поток из n потоков OSSMBF, при этом n-1 остальных потоков подавляются. Это позволяет приемнику MIMO в месте назначения принять n частично разделенных и выделенных пространственных потоков принимаемых (Rx) сигналов, чтобы затем принять радиосигнал с формированием диаграммы направленности и пространственно демультиплексировать их в полностью разделенные и выделенные потоки радиосигналов для передачи и затем демодулировать и цифровым образом объединить их назад в исходный создаваемый поток данных. Таким образом, устройство приемника OSSMBF и способ приемника OSSMBF совместно индивидуально фильтруют по поляризации множество переданных в формате радиосигналов пространственно обнаруженных потоков OSSMBF в соответствующее множество пространственных потоков принимаемых (Rx) сигналов, которые затем принимаются с формированием диаграммы направленности и пространственно демультиплексируются, демодулируются и цифровым образом объединяются в исходный создаваемый поток данных, тем самым потребляя одновременную, многоканальную и не создающую взаимных помех направленную передачу данных по технологии OSSMBF из места источника.

Принципиальным преимуществом технологии OSSMBF является ее способность беспроводным образом передавать произвольное большое количество n пространственных потоков СВЧ радиосигналов (каждый из которых передает различные данные, но в остальном они имеют одинаковые амплитуды, модуляцию и ширину полосы) в том же самом частотном канале в то же самое место назначения, эффективно умножая на множитель n пропускную способность любого такого канала связи с фиксированной частотой, модуляцией и шириной полосы. Кроме того, когда в потоках используется надлежащим образом выполненный ступенчатый сдвиг фазы несущей частоты (то есть формирование диаграммы направленности с помощью фазированной антенной решетки), то можно также значительно увеличить дальность радиосвязи по вышеуказанному каналу связи.

Существующие технические решения пространственного мультиплексирования MIMO (обычно в зависимости от наземного многолучевого распространения для обеспечения частичного разделения и выделения переданных в эфир потоков, требуемых для последующего полного разделения и выделения отдельных потоков на приемнике MIMO) могут гарантировать только двухкратное увеличение скорости передачи данных (и на практике могут предоставить только максимум четырехкратное увеличение в очень специальных условиях) независимо от используемого в MIMO порядка n пространственного мультиплексирования. И что особенно важно, вышеуказанная зависимость на неодинаковых лучах распространения потока (и сопутствующая некогерентность фазы несущей частоты) делает невозможным применение технологии фазированной антенной решетки для увеличения дальности радиосвязи по каналу, как описано выше.

Согласно одному варианту осуществления, предложено устройство передатчика, которое состоит из передатчика MIMO и множество цепей передающей антенны. Передатчик MIMO получает на вход поток данных и выводит на выход соответствующее множество когерентных и ступенчато сдвинутых по фазе, но в остальном с одинаковой амплитудой, модуляцией, шириной полосы и на той же частоте пространственных потоков СВЧ радиосигналов для передачи и, аналогично этому, соответствующее множество цифровых двоичных изменяющихся во времени ортогональных или некоррелированных последовательных сигналов управления поляризацией, соответственно. Каждый пространственный поток для передачи ассоциирован с соответствующим сигналом управления состоянием поляризации. Каждая цепь передающей антенны содержит первый и второй элементы антенны с ортогональной поляризацией и коммутатор СВЧ, который избирательно подсоединяет свой входной пространственный поток для передачи к первому и второму элементам антенны с ортогональной поляризацией на основании соответствующего сигнала управления поляризацией, чтобы излучать в эфир поток OSSMBF с определенной зависящей от времени поляризацией. Аналогично вышеуказанному, это устройство передатчика содержит передатчик MIMO для преобразования потока данных во множество пространственно разделенных потоков для передачи и множество цепей антенны передатчика для индивидуальной поляризации этих пространственных потоков для передачи в переданные в эфир потоки OSSMBF для одновременной многоканальной и не создающей взаимных помех направленной передачи в дистанционно удаленное место.

Согласно одному варианту осуществления, предложено устройство передатчика, которое состоит из передатчика MIMO, который принимает поток данных и создает множество пространственно разделенных потоков для передачи, которые пространственно закодированы для одновременной многоканальной передачи и передаются со сформированной диаграммой направленности в определенном точном направлении в пространстве. Устройство также содержит генератор кодов, который формирует множество различных сигналов управления состоянием поляризации. Устройство также содержит множество цепей передающей антенны, которые принимают множество пространственно разделенных потоков для передачи и множество сигналов управления состоянием поляризации и в результате создают множество различно поляризованных передаваемых в эфир потоков. Каждая цепь передающей антенны содержит первый и второй элементы антенны с ортогональной поляризацией и коммутатор СВЧ, который избирательно подсоединяет свой входной пространственный поток для передачи к первому и второму элементам антенны с ортогональной поляризацией на основании соответствующего сигнала управления поляризацией.

Согласно одному варианту осуществления, предложено устройство приемника, которое состоит из множества цепей приемной антенны и приемника MIMO. Каждая цепь антенны с учетом направления обнаруживает соответствующее множество одновременных многоканально передаваемых потоков OSSMBF, причем в каждом используется определенная взаимно ортогональная или некоррелированная изменяющаяся во времени поляризация и при этом ступенчато изменяется фаза несущей частоты, но в остальном они имеют одинаковые амплитуды, модуляцию и ширину полосы частот. Каждая цепь приемной антенны получает от приемника MIMO индивидуальный двоичный изменяющийся во времени сигнал управления поляризацией, идентичный одному определенному сигналу из сигналов управления поляризацией, создаваемых в соответствующем передатчике MIMO. Каждый отдельный поток OSSMBF ассоциирован с соответствующим сигналом управления состоянием поляризации. Каждая цепь приемной антенны содержит первый и второй элементы антенны с ортогональной поляризацией и коммутатор СВЧ, который избирательно подсоединяет к приемнику MIMO выходные сигналы с первого и второго элементов антенны с ортогональной поляризацией на основании соответствующего сигнала управления поляризацией, чтобы пропускать без подавления только один отфильтрованный по поляризации поток OSSMBF, ассоциированный с его конкретным сигналом управления поляризацией, при этом все другие потоки значительно подавляются. Аналогично вышеуказанному, это устройство приемника содержит множество цепей приемной антенны для уникальной фильтрации по поляризации множества потоков OSSMBF в соответствующее множество пространственно разделенных принимаемых потоков и содержит приемник MIMO для последующего преобразования пространственных принимаемых потоков назад в исходный создаваемый поток данных, чтобы потреблять одновременную многоканальную и не создающую взаимных помех направленную передачу данных по точному направлению в пространстве из дистанционно удаленного места.

Согласно одному варианту осуществления, предложено устройство приемника, которое содержит приемник MIMO, который создает множество сигналов управления состоянием поляризации, и множество цепей приемной антенны, каждая из которых обнаруживает множество одновременных многоканально переданных в эфир потоков с индивидуальной поляризацией и ступенчато изменяющейся фазой несущей частоты, принимает один определенный сигнал из множества сигналов управления поляризацией, и выдает на выход принятый пространственный поток, содержащий один неподавленный отфильтрованный по поляризации переданный в эфир поток. Каждая цепь приемной антенны содержит первый и второй элементы антенны с ортогональной поляризацией и коммутатор СВЧ, который избирательно подсоединяет выходные сигналы с первого и второго элементов антенны с ортогональной поляризацией к приемнику MIMO на основании соответствующего сигнала управления поляризацией. Приемник MIMO создает поток данных посредством пространственного декодирования и приема с точного направления в пространстве радиосигнала с формированием диаграммы направленности множество принятых пространственных потоков для потребления одновременной многоканальной передачи данных.

Согласно одному варианту осуществления, предложен способ, который предусматривает преобразование по технологии MIMO потока данных во множество одновременных, когерентных и использующих ступенчатый сдвиг фазы несущей частоты, многоканальных пространственных потоков СВЧ сигналов для передачи с одинаковой амплитудой, модуляцией и шириной полосы для ввода во множество передающих антенн с выбираемой поляризацией. Каждая передающая антенна применяет к своему соответствующему пространственному потоку для передачи изменяющуюся во времени поляризацию, которая взаимно ортогональна или некоррелирована с поляризацией других пространственных потоков для передачи для излучения в эфир соответствующего множества одновременных многоканальных потоков OSSMBF с различной поляризацией в некотором точном направлении в пространстве. Этот способ также предусматривает прием вышеупомянутого множества потоков OSSMBF на множестве приемных антенн с выбираемой поляризацией. На каждой приемной антенне к обнаруженному ей множеству потоков OSSMBF применяется фильтрация по поляризации для согласования изменяющейся по времени поляризации с одним выбранным потоком OSSMBF для того, чтобы пропустить без подавления в последующие цепи приемника только один этот поток и при этом значительно подавить все другие потоки. Получающееся в итоге множество отфильтрованных по поляризации пространственных потоков принимаемых сигналов затем преобразуется по технологии MIMO в поток принимаемых данных для последующего преобразования в исходный поток данных. Аналогично вышеуказанному, этот способ использует индивидуальную поляризацию переданного сигнала совместно с соответствующей фильтрацией по поляризации принятого сигнала для достижения одновременной многоканальной и не создающей взаимных помех хорошо направленной прямой двухточечной передачи произвольного большого количества пространственно мультиплексированных потоков с формированием диаграммы направленности в определенном направлении в пространстве, то есть, совместно, соответственно большого потока данных.

Дополнительные особенности и преимущества приведенных в качестве примера (иллюстративных) вариантов осуществления настоящего изобретения станут понятными согласно описанию, фигурам и формуле изобретения, которые изложены ниже.

Краткое описание фигур

Приведенные в качестве примера (иллюстративные) особенности настоящего изобретения можно более полно понять по приведенному ниже подробному раскрытию и по прилагаемым фигурам различных вариантов осуществления изобретения, которые, однако, не следует рассматривать как ограничивающие изобретение до некоторых конкретных вариантов осуществления, они приведены только для объяснения и обеспечения лучшего понимания.

На фиг. 1 показана коммуникационная сеть, содержащая приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления передатчика и приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления приемника, которые совместно осуществляют ортогональное пространственное мультиплексирование и формирование диаграммы направленности потоков.

На фиг. 2 подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления цепей передающей антенны.

На фиг. 3 подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления цепей приемной антенны.

На фиг. 4А подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления, по меньшей мере, части передатчика MIMO, показанного на фиг. 1.

На фиг. 4 В подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления, по меньшей мере, части передатчика с пространственным мультиплексированием и формированием диаграммы направленности (SMX BF), показанного на фиг. 4А.

На фиг. 5А подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления, по меньшей мере, части приемника MIMO, показанного на фиг. 1.

На фиг. 5В подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления, по меньшей мере, части приемника радиосигнала с формированием диаграммы направленности, выполняющей пространственное демультиплексирование (BF SDMX), показанного на фиг. 5 А.

На фиг. 6 показан способ выполнения передачи с ортогональным пространственным мультиплексированием и формированием диаграммы направленности потока, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7 показан способ выполнения приема радиосигнала с формированием диаграммы направленности с ортогональным пространственным мультиплексированием потока, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Особенности настоящего изобретения описаны в настоящем документе в контексте способов и/или устройств для ортогонального пространственного мультиплексирования и формирования диаграммы направленности потока.

Целью изложенного ниже подробного раскрытия является обеспечение полного понимания одного или нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения. Специалисты обычной квалификации в этой области техники осознают, что изложенное ниже подробное раскрытие являются только иллюстративным и не предназначено для какого-либо ограничения объема изобретения. Такие специалисты будут немедленно предлагать другие варианты осуществления, используя преимущества настоящего раскрытия и/или описания.

В интересах большей наглядности здесь показаны и описаны не все из имеющихся особенностей вариантов осуществления. Конечно, в процессе разработки любого такого фактического варианта осуществления станет понятным, что для достижения конкретных целей разработчика могут быть приняты многочисленные решения, зависящие от конкретного варианта осуществления, например, соблюдение накладываемых областью и характером применения ограничений, и такие конкретные цели разработчика могут быть разными у различных вариантов осуществления и у различных разработчиков. Более того, станет понятным, что хотя такие усилия по разработке могут быть сложными и занимающими длительное время, тем не менее, они окажутся стандартными инженерными задачами для таких специалистов обычной квалификации в этой области техники, использующих преимущества вариантов осуществления настоящего раскрытия изобретения.

Показанные на прилагаемых фигурах различные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть изображены без соблюдения масштаба. Наоборот, размеры различных элементов могут быть расширены или уменьшили для улучшения наглядности. Кроме того, некоторые фигуры могут быть упрощены для большей наглядности. Следовательно, на фигурах могут быть показаны не все компоненты указанного устройства (например, аппарата) или способа. Те же самые справочные номера будут использоваться на всех фигурах и в изложенном ниже подробном раскрытии для указания тех же самых или аналогичных частей.

На фиг. 1 показана беспроводная коммуникационная сеть 100, содержащая приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления передатчика 102 OSSMBF («передатчик OSSMBF») и приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления приемника 104 OSSMBF («приемник OSSMBF»), которые совместно осуществляют ортогональное пространственное мультиплексирование и формирование диаграммы направленности потока. Дополнительную информацию о пространственном мультиплексировании потока читатель может найти в одновременно рассматриваемой заявке на выдачу патента США №16/379,962, поданной 9 апреля 2019 г., с тем же самым автором изобретения и с названием «СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРТОГОНАЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ПОТОКА».

Описание передатчика

Передатчик 102 OSSMBF содержит передатчик 106, способный выполнять пространственное мультиплексирование и формирование диаграммы направленности по технологии MIMO («передатчик МГМО») n-ого порядка (здесь n является целым числом больше 2) и множество из (n) цепей 108(1-n) (которые также называются здесь как «устройство передатчика OSSMBF»), которые содержит СВЧ коммутаторы 110(1-n) и передающие антенны 112(1-n) с двойной поляризацией. Например, каждая передающая антенна содержит элементы антенны для горизонтальной поляризации (HP) и вертикальной поляризации (VP). Согласно одному варианту осуществления, передатчик 106 MIMO принимает поток 118 данных для передачи со скоростью передачи данных (n × R) Мбит/с. Передатчик 106 MIMO разделяет, модулирует, пространственно мультиплексирует и формирует диаграмму направленности потока 118 данных для передачи в n одновременных многоканальных пространственных потоков 114(1-n) для передачи, каждый из которых переносит различные данные со скоростью передачи R Мбит/с, причем все они имеют идентичные амплитуду, модуляцию, ширину полосы и центральную частоту, а также ступенчато изменяющуюся фазу несущей частоты.

Передатчик 106 MIMO оснащен n портами передачи (PORT1-n), и каждый порт подсоединен к СВЧ коммутатору 110 соответствующей цепи 108 передающей антенны. Каждый СВЧ коммутатор 110 принимает от передатчика 106 MIMO соответствующий пространственный поток 114 для передачи на свой вход СВЧ и сигнал 116 управления поляризацией на своем входе управления. У СВЧ коммутатора 110 имеется два выхода СВЧ, на которые он избирательно передает входной сигнал СВЧ согласно сигналу 116 управления. Эти два выхода подключены соответственно к двум элементам с ортогональной поляризацией передающей антенны 112 с двойной поляризацией. Первый выход СВЧ коммутатора 110 подключен к элементу передающей антенны 112 с вертикальной поляризацией (VP). Второй выход СВЧ коммутатора 110 подключен к элементу передающей антенны 112 с горизонтальной поляризацией (HP). Таким образом, у каждого СВЧ коммутатора ПО вход подключен к передатчику 106 MIMO, а выходы подключены к элементам с вертикальной и горизонтальной поляризацией на их соответствующих передающих антеннах 112 с двойной поляризацией.

Во время операции передачи поток 118 данных для передачи поступает на вход передатчика 106 MIMO и затем разделяется и модулируется радиосигналом в n потоков передаваемых радиосигналов для передачи с одинаковой амплитудой, модуляцией и шириной полосы. Эти n потоков передаваемых радиосигналов затем пространственно мультиплексируются с выполнением регулировки фазы их несущей частоты (то есть с формированием диаграммы направленности для передачи) в n различных одновременных многоканальных и когерентных передаваемых пространственных потоков 114(1-n) для передачи со ступенчато измененной фазой несущей частоты. Каждый пространственный поток для передачи направляется на соответствующий СВЧ коммутатор 110 цепи 108 передающей антенны вместе с сигналом 116 управления поляризацией. Сигнал 116 управления поляризацией управляет тем, как СВЧ коммутатор 110 переключает пространственный поток для передачи со своего входа СВЧ на элементы с вертикальной и горизонтальной поляризацией на соответствующих передающих антеннах 112 с двойной поляризацией. Сигналы 116 управления поляризацией сконфигурированы для изменения во времени мгновенного состояния поляризации данного пространственного потока для передачи согласно либо а) определенному n-ому порядку системы ортогонального двоичного кода (например, кода Уолша или Голда), так что получающийся излучаемый в эфир поток обладает определенной зависящей от времени поляризацией, взаимно ортогональной по отношению к каждому другому излучаемому в эфир потоку, либо б) одному из некоррелированных кодов (например, PN (псевдошумовому)), так что получающийся излучаемый в эфир поток обладает определенной зависящей от времени поляризацией, взаимно некоррелированной по отношению к каждому другому излучаемому в эфир потоку. Аналогично вышеуказанному, передатчик 102 OSSMBF получает поток 118 данных для передачи и выдает на выход n имеющих либо ортогональную поляризацию, либо некоррелированную поляризацию, потоков 134 данных OSSMBF с одинаковой амплитудой, модуляцией, шириной полосы и центральной частотой, а также со ступенчато изменяющейся фазой несущей частоты (то есть для передачи с формированием диаграммы направленности) для одновременной многоканальной и не создающей взаимных помех направленной передачи на приемник 104 OSSMBF.

Описание приемника

Приемник 104 OSSMBF содержит аналоговый приемник 120, способный выполнять пространственное демультиплексирование и прием радиосигнала с формированием диаграммы направленности по технологии MIMO («приемник МГМО») n-ого порядка и множество из (n) цепей 122(1-n) приемной антенны (которые также называются здесь как «устройство приемника OSSMBF»), каждая из которых содержит СВЧ коммутатор 124(1-n) и приемную антенну 116(1-n) с двойной поляризацией. Каждая приемная антенна 126 обнаруживает с помощью своих элементов для вертикальной и горизонтальной поляризации сигналы СВЧ, представляющие собой множество одновременных многоканальных и когерентных пространственных потоков 134 данных OSSMBF со ступенчато измененной фазой несущей частоты, излучаемых в эфир передатчиком 102 OSSMBF. Каждый СВЧ коммутатор 124 получает на свои входы СВЧ соответствующим образом отфильтрованные по поляризации потоки 134 данных OSSMBF от вертикальных и горизонтальных элементов антенны, например, от антенны 126, входящей в устройство 122 приемника OSSMBF. Каждый СВЧ коммутатор 124 получает на свой вход управления соответствующий сигнал 130 управления полярностью приемника от приемника 120 MIMO. Первый вход СВЧ коммутатора 124 подключен к элементу приемной антенны 126 с вертикальной поляризацией (VP). Второй вход СВЧ коммутатора 124 подключен к элементу приемной антенны 126 с горизонтальной поляризацией (HP). Выход СВЧ коммутатора 124 подключен непосредственно к порту приемника (PORT1-n) приемника 120 MIMO. Аналогичным образом, у каждого СВЧ коммутатора в цепях 122(1-n) приемной антенны входы СВЧ подключены к элементам с вертикальной и горизонтальной поляризацией на соответствующих приемных антеннах с двойной поляризацией, а выход подключен к соответствующему порту принимаемого сигнала приемника 120 MIMO.

Во время операции приема приемник 120 MIMO подает различные сигналы управления поляризацией на каждую из n цепей 122(1-n) приемной антенны. Каждый сигнал 130 управления поляризацией цепи приемной антенны, создаваемый приемником 120 MIMO, идентичен соответствующему сигналу 116 управления поляризацией цепи передающей антенны, создаваемому передатчиком 106 MIMO. Таким образом, n различных сигналов управления поляризацией, используемых совместно устройством 108 передатчика OSSMBF и устройством 122 приемника OSSMBF, эффективно синтезируют n пар «согласованных поляризационных фильтров», которые работают сообща и каждый из которых пропускает на приемник 120 MIMO только один неподавленный отфильтрованный по поляризации поток OSSMBF, при этом значительно подавляя все другие потоки. Получающиеся n частично разделенных и выделенных принимаемых пространственных потоков 128 затем принимаются с формированием диаграммы направленности и пространственно демультиплексируются в полностью разделенные и выделенные потоки радиосигналов Rx и затем демодулируются и цифровым образом объединяются для образования окончательного потока 132 принимаемых данных (идентично соответствующего оригинальному потоку 118 данных для передачи), все это выполняется приемником 120 MIMO.

На фиг. 2 подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления цепи 200 передающей антенны. Например, цепь 200 передающей антенны пригодна для использования в качестве любой из цепей 108(1-n) передающей антенны, показанной на фиг. 1. Цепь 200 передающей антенны содержит СВЧ коммутатор 202, элемент 204 антенны для вертикальной поляризации и элемент 206 антенны для горизонтальной поляризации.

СВЧ коммутатор 202 содержит входной порт (IN) СВЧ, цифровой порт (CTL) управления и два выходных порта (OUT1, OUT2) СВЧ. СВЧ коммутатор 202 принимает пространственный поток 208 для передачи на входной порт IN. Сигнал 210 управления поляризацией поступает на порт CTL управления. Сигнал 210 управления поляризацией содержит двоичный поток управляющих битов. Каждый бит определяет, будет ли входной порт IN подключен к первому выходному порту OUT1 или ко второму выходному порту OUT2. Например, когда бит управления поляризацией имеет высокое состояние или состояние логической единицы, входной порт IN будет подключен к первому выходному порту OUT1 и к последующему элементу 204 антенны для вертикальной поляризации. Когда бит управления поляризацией имеет низкое состояние или состояние логического нуля, входной порт IN будет подключен ко второму выходному порту OUT2 и к последующему элементу 206 антенны для горизонтальной поляризации. Таким образом, сигнал 210 управления поляризацией определяет текущую поляризацию пространственного потока 208 для передачи (то есть переключает ее между горизонтальной поляризацией и вертикальной поляризацией) для передачи в качестве потока OSSMBF.

На фиг. 3 подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления цепи 300 приемной антенны. Например, цепь 300 приемной антенны пригодна для использования в качестве любой из цепей 122(1-n) приемной антенны, показанной на фиг. 1. Цепь 300 приемной антенны содержит СВЧ коммутатор 302, элемент 304 антенны для вертикальной поляризации и элемент 306 антенны для горизонтальной поляризации.

СВЧ коммутатор 302 содержит выходной порт (OUT) СВЧ, цифровой порт (CTL) управления и два входных порта (INI, IN2) СВЧ. Элемент 304 антенны для вертикальной поляризации обнаруживает падающий на него СВЧ радиосигнал (например, потоки 134 OSSMBF) и отфильтровывает его по вертикальной поляризации для направления на первый входной порт IN1 СВЧ коммутатора 302. Элемент 306 антенны для горизонтальной поляризации обнаруживает тот же самый СВЧ радиосигнал, но отфильтровывает его по горизонтальной поляризации для направления на второй входной порт IN2 СВЧ коммутатора 302. Сигнал 310 управления поляризацией поступает на порт CTL управления. Сигнал 310 управления поляризацией содержит двоичный поток управляющих битов. Каждый бит определяет, будет ли первый входной порт IN1 или второй входной порт IN2 подключен к выходному порту OUT. Например, когда бит управления поляризацией имеет высокое состояние или состояние логической единицы, первый входной порт IN1 будет подключен к выходному порту OUT и отфильтрованные по вертикальной поляризации потоки OSSMBF будут пропущены на последующую схему приемника MIMO. Когда бит управления поляризацией имеет низкое состояние или состояние логического нуля, второй входной порт IN2 будет подключен к выходному порту OUT и отфильтрованные по горизонтальный поляризации потоки OSSMBF будут пропущены на последующую схему приемника MIMO.

Во время работы сигнал 310 управления поляризацией селективно подключает множество отфильтрованных по вертикальной поляризации потоков 134 OSSMBF с первого входного порту IN1 или множество отфильтрованных по горизонтальной поляризации потоков 134 OSSMBF со второго входного порта IN2 к выходному порту OUT. Поскольку сигнал 310 управления поляризацией идентичен соответствующему сигналу 116 управления поляризацией, использующемуся в передатчике MIMO 106, переключение между элементами антенны для вертикальной и горизонтальной поляризации синтезирует согласованный изменяющийся во времени поляризационный фильтр, который пропускает без подавления на приемник 120 MIMO только тот один из потоков 134 OSSMBF, который поляризован точно в соответствии сигналом 310 управления поляризацией, значительно подавляя при этом все остальные потоки OSSMBF. Следовательно, сигнал 310 управления поляризацией определяет, каким образом множество принятых потоков OSSMBF фильтруется по поляризации для частичного разделения и выделения только одного выбранного пространственного потока 128 Rx (соответствующего одному переданному пространственному потоку 114) с целью упрощения последующей надлежащей обработки в приемнике 120 MIMO.

На фиг. 4А подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления, по меньшей мере, части передатчика 106 MIMO, показанного на фиг. 1. Передатчик 106 MIMO содержит передатчик 402 с пространственным мультиплексированием и формированием диаграммы направленности (SMX BF), генератор 404 кодов и логику 406 синхронизации кодов.

Во время работы n пространственных потоков 114(1-n) для передачи, созданных передатчиком 402 SMX BF, выводятся через порт PORT(l-n) на СВЧ коммутаторы (не показаны) цепей 108 передающей антенны. Генератор 404 кодов создает n различных ортогональных (например, функции Уолша) или некоррелированных (например, псевдослучайные функции PN) цифровых двоичных кодов 116(1-n), которые выводится через порт PORT(l-n) на СВЧ коммутаторы цепей передающей антенны. Например, сигнал 1 116(1) управления поляризацией передатчика и пространственный поток 1 114(n) для передачи выводятся из порта PORT(l) передатчика 106 MIMO и подаются на входы СВЧ коммутатора первой цепи 108(1) передающей антенны. Сигнал n 116(n) управления поляризацией передатчика и пространственный поток 1 114(n) для передачи выводятся из порта PORT(l) передатчика 106 MIMO и подаются на вход СВЧ коммутатора n-ой цепи 108(n) передающей антенны. Таким образом, на СВЧ коммутатор каждой цепи передающей антенны подается отдельный код управления поляризацией, который направляет соответствующий пространственный поток для передачи на выбранный элемент вертикальной или горизонтальной поляризации антенны с двойной поляризацией, тем самым создавая один индивидуальный экземпляр из n ортогональных или некоррелированных излученных в эфир потоков OSSMBF с изменяющейся во времени поляризации.

Согласно одному варианту осуществления, синхронизация кодов управления поляризацией соответствует целой части скорости передачи символов в переданном потоке полезной информации. Согласно одному варианту осуществления, логика 406 синхронизации кодов инициализирует генератор 404 кодов передатчика таким образом, что любой и все переходы состояния поляризации цепи 108 передающей антенны точно совпадают с целым кратным переходов передачи символов пространственного потока для передачи.

На фиг. 4 В показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления, по меньшей мере, части передатчика Тх с пространственным мультиплексированием и формирования диаграммы направленности (SMX BF), показанного на фиг. 4А. Устройство 402 Тх SMX BF содержит преобразователь 452 последовательного кода в параллельный (S/P CNV), радиомодуляторы с MODI 454(1) до MODn 454(n), пространственный мультиплексор 456 (SMX) с технологией MIMO, формирователь 458 диаграммы направленности передачи Тх BF, цифро-аналоговые преобразователи с D/A1 460(1) до D/An 460(n) и повышающие СВЧ преобразователи с UPCNV1 462(1) до UPCNVn 462(n).

Во время работы поток данных (DATA) 118 данных для передачи поступает на вход преобразователя S/P CNV 452, который разделяет поток передаваемых данных (со скоростью передачи n х R Мбит/с) на n цифровых потоков со скоростью передачи R Мбит/с в каждом и передает их на n радиомодуляторов с MODI 454(1) до MODn 454(n).

Выходящие из модуляторов радиосигналов полученные n потоков радиосигналов для передачи затем поступают на пространственный мультиплексор SMX 456 с технологией MIMO для пространственного кодирования для осуществления одновременной многоканальной передачи. Полученные n пространственных потоков для передачи затем поступают на формирователь 458 диаграммы направленности передачи Тх BF для выполнения ступенчатой регулировки их отдельных фаз несущей частоты для направленной передачи. Полученные n пространственных потоков со сформированной диаграммой направленности затем поступают на отдельные цифро-аналоговые преобразователи с D/A1 460(1) до D/An 460(n) для перевода сигналов в аналоговую форму. Полученные n пространственных потоков в аналоговом формате со сформированной диаграммой направленности затем поступают на соответствующие повышающие СВЧ преобразователи с UPCNV1 462(1) до UPCNVn 462(n) для надлежащего повышения частоты до общей центральной частоты СВЧ передачи, что приводит к появлению пространственных потоков 114 для передачи.

На фиг. 5 А подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления, по меньшей мере, части приемника 120 MIMO, показанного на фиг. 1. Приемник 120 MIMO содержит приемник 502 с пространственным демультиплексированием и формированием диаграммы направленности (BF SDMX), генератор 504 кодов и логику 506 синхронизации кодов.

Во время работы генератор 504 кодов создает сигналы управления поляризацией, подаваемые на цепи 122 приемной антенны. Создаваемые генератором 504 кодов сигналы управления поляризацией точно соответствует сигналам управления поляризацией, создаваемым в передатчике 106 MIMO генератором 404 кодов. Поступающие с выхода генератора 504 кодов сигналы управляют тем, как каждая из n цепей 122 приемной антенны «согласовано фильтрует по поляризации» множество принимаемых ими потоков OSSMBF в частично разделенные и выделенные пространственные потоки 128 принимаемых сигналов для подачи на вход приемника 502 BF SDMX приемника 120 MIMO. В каждой цепи приемной антенны мгновенное состояние поляризации принимаемого сигнала изменяется соответственно идентичному коду, поступающей в соответствующую цепь передающей антенны. Таким образом, только m-ый принятый поток OSSMBF (излученный в эфир m-ой цепью передающие антенны с изменяющиеся во времени поляризацией согласно m-ому двоичному коду) будет проходить без подавления через m-ую цепь приемной антенны (поляризация которой также изменяется во времени согласно m-ому двоичному коду) и поступать на приемник 502 BF SDMX. Другие принятые m-1 потоков OSSMBF, попавшие в m-ую цепь приемной антенны, будут подавлены в процессе прохождения к приемнику 502 BF SDMX.

Согласно одному варианту осуществления, логика 506 синхронизации кодов работает для синхронизации кодов управления поляризацией между передатчиком 102 OSSMBF и приемником 104 OSSMBF. Согласно одному варианту осуществления, в логике 506 синхронизации кодов синхронизация соответствует целой части скорости передачи символов полезной информации в принимаемых потоках OSSMBF. Во время работы приемник 120 MIMO точно восстанавливает скорость передачи символов полезной информации, что называется «синхронизацией символов». После того, как приемник MIMO достигает синхронизации символов, он также немедленно достигает синхронизации кодов управления поляризацией с помощью логики 506 синхронизации кодов. Следовательно, согласно одному варианту осуществления, логика 506 синхронизации кодов выполняет синхронизацию генератора 504 кодов таким образом, что сигналы 130 управления поляризацией принимаемых сигналов (Rx) точно отражают и повторяют временную последовательность сигналов 116 управления поляризацией сигналов для передачи (Тх), так что любой и все переходы состояния поляризации цепи 122 приемной антенны точно совпадают с целым кратным переходов символов принятого потока 134 OSSMBF.

На фиг. 5 В подробно показан приведенный в качестве примера (иллюстративный) вариант осуществления, по меньшей мере, части приемника 502 с формированием диаграммы направленности, выполняющего пространственное демультиплексирование (BF SDMX), показанного на фиг. 5А. Устройство 502 приемника BF SDMX содержит n понижающих СВЧ преобразователей с DNCNV1 552(1) до DNCNVn 552(n), n аналого-цифровых преобразователей с A/D1 554(1) до A/Dn 554(n), формирователь диаграммы направленности приема Rx BF 556, пространственный демультиплексор SDMX 558 MIMO, n радиодемодуляторов с DMOD1 560(1) до DMODn 560(n) и сумматор 562 цифровых данных с преобразованием параллельного кода в последовательный (P/S CNV).

Во время работы n частично разделенных и выделенных пространственных потоков 128 принимаемых сигналов (Rx) поступают на n соответствующих понижающих СВЧ преобразователей DNCNV(l-n) 552 внутри устройства приемника 502 BF SDMX, где их частота из фактической частоты рабочего канала преобразуется в базовую частоту. Получающиеся n пространственных потоков на базовой частоте затем поступают в соответствующие аналого-цифровые преобразователи с A/D(l-n) 554 для преобразования сигналов в цифровой формат. Получающиеся n пространственных потоков принимаемых цифровых сигналов поступают на формирователь диаграммы направленности приемника 556 BF, где их отдельные фазы несущей частоты регулируются для достижения приема с максимальным отношением сигнал/шум (SNR) с определенного точного направления в пространстве перед поступлением в пространственный демультиплексор 558 SDMX MIMO. Пространственный демультиплексор 558 SDMX декодирует принятые с формированием диаграммы направленности пространственные потоки в полностью разделенные и выделенные потоки принимаемых радиосигналов за счет полного удаления сопровождающих их подавленных во время фильтрации по поляризации потоков OSSMBF для того, чтобы добиться максимального значения их индивидуального отношения сигнал/помеха (SIR) перед подачей их на соответствующие радиоде модуляторы 550 DMOD. Отношение сигнал/шум, а также отношение сигнал/помеха достигают максимума перед выполнением приема с формированием диаграммы направленности и пространственного демультиплексирования, отдельные потоки принимаемых радиосигналов демодулируются в потоки цифровых данных и поступают на преобразователь 562 параллельного кода в последовательный (P/S CNV) для объединения в выходные принятые данные 132.

На фиг. 6 показан способ 600 выполнения передачи с ортогональным пространственным мультиплексированием и формированием диаграммы направленности потока, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Например, в приведенном в качестве примера (иллюстративном) варианте осуществления, способ 600 пригоден для использования в передатчике 102 OSSMBF, который показан на фиг. 1.

В блоке 602 передаваемый поток данных со скоростью передачи данных n х R Мбит/с подается на вход передатчика, поддерживающего технологию OSSMBF. Например, поток 118 данных для передачи поступает на передатчик 106 MIMO устройства 102 передатчика OSSMBF.

В блоке 604 передаваемый поток данных разделяется на n отдельных потоков цифровых данных с одинаковой скоростью передачи. Отдельные потоки цифровых данных затем модулируются, пространственно мультиплексируются по технологии MIMO для получения возможности вести одновременную многоканальную передачу, фаза несущей частоты регулируется (то есть формируется диаграмма направленности передачи) для получения возможности направленной передачи, преобразуются из цифрового формата в аналоговый, и затем их частота СВЧ преобразуется с повышением до частоты рабочего канала в n отдельных пространственных потоков для передачи. Например, передатчик 402 SMX BF преобразует поток 118 данных для передачи в n отдельных пространственных потоков 114 для передачи, которые затем цифровым образом разделяются преобразователем 452 S/P CNV, радиомодулируются модуляторами 454 MOD, пространственно мультиплексируются мультиплексором 456 SMX, у них формируются диаграммы направленности блоком 458 Тх BF, они преобразуются в аналоговый формат преобразователями ЦАП 460 D/A и затем их частота повышается для передачи преобразователями 462 UPCNV, как показано на фиг. 4А и фиг. 4 В.

В блоке 606 n отдельных пространственных потоков для передачи направляются на соответствующие цепи передающих антенн. Например, как показано на фиг. 1, каждый пространственный поток 114 для передачи направляется на соответствующее устройство 108 передатчика OSSMBF, которое содержит однополюсный двухпозиционный (SPDT) СВЧ коммутатор ПО, на вход СВЧ которого поступает пространственный поток с устройства 106 передатчика MIMO, и 2 выхода СВЧ которого подключены к ортогонально поляризованным излучающим элементам антенны 112 с выбираемый поляризацией.

В блоке 608 синтезируются n отдельных изменяющихся во времени двоичных кодов, и они подаются на входы управления каждой цепи передающей антенны. Например, генератор кодов 404 создает n изменяющихся во времени цифровых двоичных ортогональных или некоррелированных кодов 116, которые подаются на соответствующие цепи 108 передающей антенны. Согласно одному варианту осуществления, коды синхронизированы с передаваемой полезной информации с помощью логики 406 синхронизации кодов.

В блоке 610 текущая поляризация n пространственных потоков для передачи, проходящих по n цепям 108 передающей антенны переключается согласно соответствующему коду 116 управления поляризацией, чтобы создать n отдельных потоков 134 OSSMBF с взаимно ортогональной или некоррелированной изменяющейся во времени поляризацией для одновременной многоканальной и не создающей помех направленной передачи на приемник, поддерживающий технологию OSSMBF.

Таким образом, способ 600 предусматривает выполнение передачи с ортогональным мультиплексированием и формированием диаграммы направленности потока, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что описанные стадии способа 600 являются приведенными в качестве примера (иллюстративными) и не являются исчерпывающими. Согласно различным вариантом осуществления стадии можно переупорядочивать, модифицировать, удалять, добавлять или изменять другими способами согласно вариантам осуществления.

На фиг. 7 показан способ 700 выполнения приема радиосигнала с формированием диаграммы направленности с ортогональным пространственным мультиплексированием потока, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Например, в приведенном в качестве примера (иллюстративном) варианте осуществления, способ 700 пригоден для использования в устройстве 104 приемника OSSMBF, который показан на фиг. 1.

В блоке 702 n различных одновременных многоканальных и когерентных потоков OSSMBF со ступенчато измененной фазой несущей частоты и с ортогональной или некоррелированной изменяющейся во времени поляризацией попадают в каждую из n цепей приемной антенны в приемнике, поддерживающим технологию OSSMBF. Например, n потоков 134 OSSMBF, созданных устройством 102 передатчика OSSMBF, принимаются каждой из n цепей 122 приемной антенны устройства 104 приемника OSSMBF.

В блоке 704 n различных изменяющихся во времени двоичных кодов, созданных в генераторе кодов передатчика MIMO, идентично воспроизводятся в генераторе кодов приемника MIMO и вводятся в n цепей приемной антенны. Кроме того, выполняется процесс синхронизации для координирования временной диаграммы кодов приемника MIMO с временной диаграммой кодов передатчика MIMO. Например, логика 506 синхронизации кодов и генератор 504 кодов внутри устройства 120 приемника MIMO совместно работают для получения n изменяющихся во времени двоичных ортогональных или некоррелированных кодов 130 (идентичных с n кодами 116, создаваемых генератором 404 кодов в устройстве 106 передатчика MIMO, и синхронизированных с ними) для ввода в соответствующие цепи 122 приемной антенны.

В блоке 706 n изменяющихся во времени кодов поляризации из генератора кодов приемника MIMO переключают текущую поляризацию своих соответствующих цепей приемной антенны, тем самым создавая n различных «согласованных поляризационных фильтров», каждый из которых пропускает без подавления на приемник MIMO только один принятый поток OSSMBF, обладающий идентичным изменением во времени поляризации, как у этой конкретной цепи приемной антенны, при этом подавляя все другие потоки OSSMBF. Например, если n принимаемых потоков 134 OSSMBF одновременно попадают на цепь 122(1) приемной антенны, и если сигнал 130(1) управления поляризацией принимаемых сигналов (что означает код 1 управления поляризацией) задает изменяющиеся во времени характеристики фильтрации по поляризации для цепи 122(1) приемной антенны, то только поток OSSMBF, переданный из устройства 1 108(1) передатчика OSSMBF (также поляризация, изменяющаяся во времени согласно коду 1 управления поляризацией) пройдет через устройство 122(1) приемника OSSMBF без подавления, и будет передан как частично разделенный и выделенный пространственный поток 128(1) принимаемых сигналов на приемник 120 MIMO. Все остальные n-1 потоков OSSMBF, содержащиеся в потоках 134, будут подавлены внутри цепи 112(1) приемной антенны.

В блоке 708 n частично разделенных и выделенных пространственных потоков принимаемых сигналов, полученных с выходов n устройств приемников OSSMBF, преобразуется по частоте вниз до базовой частоты, и оцифровываются для обработки в приемнике MIMO. Обработка в приемнике MIMO включает в себя формирование диаграммы направленности отдельных принятых пространственных потоков радиосигналов (например, регулировка фазы несущей частоты), что позволяет достичь максимального значения отношения сигнал/шум (SNR) посредством хорошо направленного приема, а также пространственное демультиплексирование, что позволяет достичь максимального значения отношения сигнал/помеха (SIR) посредством устранения всех оставшихся следов сопровождающих потоков OSSMBF, подавленных поляризационным фильтром. Получающиеся n полностью разделенных и выделенных потоков принятых радиосигналов с максимальными значениями отношения сигнал/шум (SNR) и отношения сигнал/помеха (SIR) затем демодулируются в цифровые потоки и преобразуются из параллельного кода в последовательный код для объединения в единственный выходной поток принятых данных (Rx Data). Например, приемник 502 BF SDMX получает на вход n пространственных потоков 128 принимаемых сигналов и перерабатывает их в единственный поток 108 принятых данных (Rx Data), как показано на фиг. 5А и фиг. 5 В. Например, приемник 502 BF SDMX перерабатывает пространственные потоки 128 принимаемых сигналов в выходные данные посредством понижения частоты (552), аналого-цифрового преобразования (554), формирования диаграммы направленности приема (556), пространственного демультиплексирования (558), демодуляции (560) и преобразования параллельного кода в последовательный (P/S) (562), как показано на фиг. 5А и фиг. 5 В.

В блоке 710 принятый поток данных со скоростью передачи данных n × R Мбит/с выводится с выхода приемника, поддерживающего технологию OSSMBF. Например, принятые данные 132 (Rx Data) выводится из приемника 120 MIMO, находящегося внутри приемника 104 OSSMBF.

Таким образом, способ 700 предусматривает выполнение приема с ортогональным пространственным мультиплексированием и формированием диаграммы направленности потока, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что описанные стадии способа 700 являются приведенными в качестве примера (иллюстративными) и не являются исчерпывающими. Согласно различным вариантом осуществления стадии можно переупорядочивать, модифицировать, удалять, добавлять или изменять другими способами согласно вариантам осуществления.

Согласно различным вариантом осуществления, поскольку имеется огромное множество возможных физически переключаемых типов поляризационных элементов антенны, каждый из них, возможно, с немного различными технологиями для переключения между ортогональными поляризациями (горизонтальной - вертикальной (H-V) или правой круговой - левой круговой (RHCP-LHCP)), то имеется бесчисленное число методов для изменения или замены конкретных физических компонентов без изменения базовых стадий способа, как описано в настоящем документе.

Приводимые в качестве примера (иллюстративные) варианты осуществления Согласно различным приводимым в качестве примера (иллюстративным) вариантам осуществления внедрение описанных в настоящем документе способов и устройств OSSMBF в устаревшие каналы радиосвязи MIMO с n-ым порядком пространственного мультиплексирования и формированием диаграммы направленности позволяет увеличить скорости передачи данных до n раз по отношению к скорости одного потока и во многих случаях увеличить дальность связи также в зависимости от п.

Беспроводные локальные компьютерные сети по IEEE 802. Пах Согласно одному варианту осуществления, способы и устройства для существенного увеличения скорости передачи данных и дальности связи в появляющихся беспроводных локальных компьютерных сетях (WLAN) по стандарту IEEE 802. Пах (называемые также «WiFi 6») содержат и предусматривают:

А. Два приемопередатчика WiFi 6, каждый из которых включает в себя пространственный мультиплексор / демультиплексор 8×8 MIMO и формирователь диаграммы направленности («WiFiTRX8»), который может обработать 8 × 1201=9608 Мбит/с данных для передачи в, а также для приема из 8 когерентных пространственных потоков со ступенчатым изменением фазы и методом кодирования MCS11 (то есть 1024 QAM) с шириной полосы 160 МГц на частоте 5 ГГц, и еще генератор кода Уолша 8-го порядка; и

Б. Две плоские антенные решетки структуры 2H×4W на 5 ГГц с антенными элементами выбираемой двойной поляризации (горизонтальной и вертикальной - H/V) с шагом элементов 0,47λ («АА2×4»), выполненные с возможностью работать в качестве устройств передатчика/приемника OSSMBF, как описано в настоящем документе, причем:

В. Приемопередатчик WiFiTRXS и антенна АА2×4 выполнены с возможностью работать в качестве показанного на фиг. 1 устройства 102 передатчика OSSMBF точки доступа WLAN, и совместно они работают согласно способу передачи, показанному на фиг. 6, и

Г. Приемопередатчик WiFiTRX8 и антенна АА2×4, выполненные с возможностью работать в качестве показанного на фиг. 1 устройства 104 приемника OSSMBF клиента сети WLA, и совместно они работают согласно способу приема, показанному на фиг. 7.

В качестве конкретного примера улучшения эксплуатационных характеристик OSSMBF в канале передачи данных по IEEE 802. Пах, вышеуказанное устройство и способ передачи могут преобразовать данные 108 для передачи (Тх Data) со скоростью передачи 9608 Мбит/с в 8 потоков 134 OSSMBF на частоте 5 ГГц с коэффициентом усиления направленной передающей антенны 13 дБ и, в то время как соответствующие устройство и способ приема могут преобразовать упомянутые потоки OSSMBF назад в принимаемые данные 112 (Rx Data) со скоростью передачи 9608 Мбит/с, добавляя при этом еще 13 дБи к коэффициенту усиления направленной приемной антенны. Подобный устаревший канал связи по стандарту WiFi 6 (то есть содержащий идентичное устройство OSSMBF, но не использующий способы OSSMBF) может быть способен передавать только 2 × 1201=2402 Мбит/с с полным коэффициентом усиления направленной антенны 0 дБи. Таким образом, применение способа OSSMBF для устройства 8×8 WiFi 6 само по себе предоставляет увеличенную в (9608 / 2402=) 4 раза скорость передачи данных при увеличенной в почти (10^26/20=) 20 раз дальности связи по сравнению с устаревшим каналам связи 8×8 WiFi 6.

Мобильные сотовые сети 5G mmW

Согласно одному варианту осуществления, способы и устройства для существенного увеличения скорости передачи данных в появляющихся мобильных сотовых сетях 5G mmW (миллиметровых волн) содержат:

А. Приемопередатчик базовой станции 5G mmW, содержащий пространственный мультиплексор 32×32 MIMO и повторитель-формирователь диаграммы направленности 32×8 и генератор кода Уолша 32-го порядка («5GgNB32×8»). Каждое устройство 5GgNB32×8 может преобразовать поток данных для передачи 1848 Мбит/с в один пространственный поток с модуляцией 256-QAM 400 МГц на частоте 28 ГГц, создать 32 таких независимых пространственных потока, 8-кратно повторить каждый поток и независимо и произвольно когерентно сместить фазу несущей частоты каждого получившегося потока для создания в общем 256 когерентных и многоканальных потоков для передачи со ступенчатым изменением фазы, с одинаковой амплитудой, модуляцией и шириной полосы для передатчика MIMO на частоте 28 ГГц (которые передают до 32 х 1848=59136 Мбит/с данных для передачи (Тх Data)) для передачи на оборудование пользователя;

Б. Плоская антенная решетка структуры 16H×16W на 28 ГГц с антенными элементами выбираемой двойной поляризации (горизонтальной и вертикальной - H/V) с шагом элементов 0,47Х («АА16х16»), выполненная с возможностью работать в качестве устройства передатчика OSSMBF, как описано в настоящем документе;

В. Приемник оборудования пользователя 5G mmW, содержащий пространственный мультиплексор 32x32 MIMO и повторитель-формирователь диаграммы направленности 32×8 и генератор кода Уолша 32-го порядка («5GUE32»). Каждый приемник 5GUE32 может направленно принимать и демодулировать 32 пространственных потока с модуляцией 256-QAM, шириной полосы 400 МГц на частоте 28 ГГц для объединения в принимаемые данные (Rx Data); и

Г. Плоская антенная решетка структуры 4H×8W на 28 ГГц с антенными элементами выбираемой двойной поляризации (горизонтальной и вертикальной - H/V) с шагом элементов 0,47Х («АА4×8»), выполненная с возможностью работать в качестве устройства приемника OSSMBF, как описано в настоящем документе; причем:

Д. Устройства 5GgnB32×8 и АА16×16 выполнены с возможностью работать в качестве показанного на фиг. 1 передатчика 102 OSSMBF базовой станции сотовой сети, и совместно работать согласно способу передачи, показанному на фиг. 6, и

Е. Устройства 5GUE32 и АА4×8 выполнены с возможностью работать в качестве показанного на фиг. 1 устройства 104 приемника OSSMBF оборудования пользователя сотовой сети, и совместно работать согласно способу приема, показанному на фиг. 7.

В качестве конкретного примера улучшения эксплуатационных характеристик OSSMBF в появляющихся мобильных сотовых сетях 5G mmW, описанные выше устройства и способ передачи могут преобразовать 59136 Мбит/с данных 108 для передачи (Тх Data) в 32 8-кратно повторенных и сдвинутых по фазе пространственных потоков для передачи с ортогональной изменяющейся во времени поляризацией и далее в 256 потоков 134 OSSMBF, передаваемых как тысячи последовательных отдельных остронаправленных волновых пучков на частоте 28 ГГц, в то время как соответствующая совокупность из тысяч приемных устройств и способа будут разделять каждый отдельный остронаправленный волновой пучок на 32 пространственных пучка принимаемых сигналов для восстановления (снова в совокупности) 59136 Мбит/с принимаемых данных 132 (Rx Data). Обратите внимание, что рассматриваемая в настоящее время технология пространственного мультиплексирования 5G, в которой используется идентичные оборудование OSSMBF, но не используются способы OSSMBF, может предоставить только максимум 2 × 1848=3696 Мбит/с совокупной скорости передачи данных, в точности 1/16 от скорости передачи данных этой конкретной конфигурации OSSMBF.

Глобальные вычислительные сети по IEEE 802.1 lax

Согласно одному варианту осуществления способы и устройство для обсуждаемых глобальных вычислительных сетей на основе высокоэффективного WiFi 6 для предоставления доступа к Интернет содержат:

A. Два приемопередатчика WiFi 6, каждый из которых включает в себя пространственный мультиплексор / демультиплексор 32x32 MIMO и формирователь диаграммы направленности («WiFiTRX32»), которые могут обработать 32 х 1201=38432 Мбит/с данных для передачи в, а также для приема из 32 когерентных пространственных потоков со ступенчатым изменением фазы и методом кодирования MCS11 с шириной полосы 160 МГц на частоте 5 ГГц, и также генератор кода Уолша 32-го порядка; и

Б. Две плоские антенные решетки структуры 4H×8W на 5 ГГц с антенными элементами выбираемой двойной поляризации (горизонтальной и вертикальной - H/V) с шагом элементов 0,47Х («АА4×8»), выполненные с возможностью работать в качестве устройств передатчика/приемника OSSMBF, как описано в настоящем документе, причем:

B. Одно устройство WiFiTRX32 и одно устройство АА4×8 выполнены с возможностью работать в качестве показанного на фиг. 1 передатчика 102 OSSMBF базовой станции глобальной вычислительной сети (ГВС), и совместно работать согласно способу передачи, показанному на фиг. 6, и

Г. Приемопередатчик WiFiTRX832 и антенна АА4×8 выполнены с возможностью работать в качестве показанного на фиг. 1 устройства 104 приемника OSSMBF клиентского оборудования глобальной вычислительной сети, и совместно они работают согласно способу приема, показанному на фиг. 7.

В качестве конкретного примера эксплуатационных характеристик OSSMBF в базовой станции ГВС на основе WiFi 6 при передаче в каналы клиентского оборудования, вышеупомянутые устройства и способы могут синтезировать 32 потока OSSMBF со скоростью передачи данных 1201 Мбит/с (что в сумме дает скорость передачи данных 38432 Мбит/с), которые передаются вместе с коэффициентом усиления почти 42 дБ направленных передающей и приемной антенн. Такие эксплуатационные характеристики могут поддержать работу городских беспроводных сетей, содержащих базовые станции, круглосуточно предоставляющие доступ к Интернет со скоростью 20 Мбит/с для 2000 пользователей в пределах площади 20 км² всего за долю той суммы оплаты, которые они платят сейчас для доступа по кабелю или DSL.

Низкоорбитальные системы спутниковой связи

Согласно варианту осуществления, способы и устройства для существенного увеличения скорости передачи данных в появляющихся низкоорбитальных системах спутниковой связи содержат:

A. Спутниковый передатчик низкоорбитальной системы спутниковой связи, содержащий пространственный мультиплексор 128 × 128 MIMO и повторитель-формирователь диаграммы направленности 128×8 и генератор кода Уолша 128-го порядка («LEOSTX128×8»), которые могут обработать 1440 Мбит/с данных для передачи в 1 сигнал с модуляцией 64-APSK с шириной полосы 250 МГц на частоте 40,0 ГГц, создать 128 таких независимых пространственных потоков, 8-кратно повторить каждый пространственный поток, независимо когерентно сместить фазу несущей частоты каждого получившегося пространственного потока для создания в общем 1024 пространственных потоков для передачи (которые передают до 128 × 1440=184,3 Гбит/с) для передачи по нисходящему каналу на расстояние до 470 км на наземные терминалы пользователя;

Б. Приемник наземной станции низкоорбитальной системы спутниковой связи, содержащий повторитель-формирователь диаграммы направленности 1024/8 и пространственный демультиплексор 128x128 MIMO и генератор кодаУолша 128-го порядка («LEOSRX 1024/8»), которые могут направленно принять 1024 пространственных потоков с модуляцией 64-APSK с шириной полосы 250 МГц на частоте 40,0 ГГц с низкоорбитального спутника для восстановления в его конкретный поток принимаемых данных (Rx Data); и

B. Две плоские антенные решетки структуры 32H×32W на 40,0 ГГц с антенными элементами выбираемой двойной поляризации (левой круговой и правой круговой поляризацией - LHCP/RHCP) с шагом элементов 0,47Х («АА32х32»), выполненные с возможностью работать в качестве устройства передатчика/приемника OSSMBF, как описано в настоящем документе, причем

Г. Одно устройство LEOSTX128×8 и одно устройство АА32×32 выполнены с возможностью работать в качестве показанного на фиг. 1 устройства 102 спутникового передатчика OSSMBF, и совместно работать согласно способу передачи, показанному на фиг. 6, и

Д. Приемник LEOSRX1024/8 и одна антенна АА32×32, выполненные с возможностью работать в качестве показанного на фиг. 1 устройства 104 наземного приемника OSSMBF, и совместно они работают согласно способу приема, показанному на фиг. 7.

В качестве конкретного примера эксплуатационных характеристик OSSMBF в таких рассматриваемых каналах связи с низкоорбитального спутника на наземные станции, описанные выше устройства и способы могут позволить создать низкоорбитальной систему спутниковой связи из 7518 орбитальных спутников, на каждом из которых установлены 18 описанных выше устройств LEOSTX128 для круглосуточного предоставления доступа к Интернет со скоростью 20 Мбит/с для 2 миллиардов наземных станций с устройствами LEOSRX128, расположенных в любом месте на поверхности Земли при гораздо меньшей себестоимости, чем у текущих кабельных или DSL систем связи.

Приведенные в качестве примера (иллюстративные) особенности настоящего изобретения можно более полно понять по подробному раскрытию и по прилагаемым фигурам различных вариантов осуществления изобретения, которые, однако, не следует рассматривать как ограничивающие изобретение до некоторых конкретных вариантов осуществления, они приведены только для объяснения и лучшего понимания. Например, во многих описанных в настоящем документе вариантах осуществления упоминаются только состояния вертикальной и горизонтальной поляризации. Однако все особенности изобретения осуществляется точно также без каких-либо ограничений при использовании вместо них состояний правой и левой круговой поляризации света (то есть RHCP и LHCP).

Раскрыты способы и устройства для ортогонального пространственного мультиплексирования и формирования диаграммы направленности потока («OSSMBF») в беспроводных системах связи. Согласно одному варианту осуществления, способ OSSMBF предусматривает стадии разделения, модуляции, пространственного мультиплексирования MIMO и формирования диаграммы направленности для передачи создаваемого потока данных с преобразованием его в n пространственных потоков для передачи и соединения их с соответствующими антеннами с выбираемой поляризацией, управляемые посредством двоичных ортогональных или некоррелированных кодов в устройстве передатчика OSSMBF для осуществления одновременной многоканальной не создающей взаимных помех направленной передачи, причем каждый такой переданный поток OSSMBF обладает изменяющейся во времени поляризацией, которая ортогональна или некоррелирована с остальными n-1 потоками OSSMBF, а также имеет когерентную с ними ступенчато изменяющуюся фазу несущей частоты. Выполнение этого способа завершается при приеме n потоков OSSMBF в устройстве приемника OSSMBF в месте назначения с использованием n соответствующих антенн с выбираемой поляризацией, управляемых тем же самым набором различных двоичных кодов. Таким образом, каждый из n принятых потоков OSSMBF согласовано фильтруется по поляризации и частично разделяется и выделяется из всех остальных потоков после приема на его соответствующей антенне для последующего формирования диаграммы направленности приема и пространственного демультиплексирования в полностью разделенные и выделенные потоки для демодуляции и цифрового объединения назад в исходный создаваемый поток данных. Описанные в настоящем документе способы и устройства применяются для произвольно больших значений п, это означает, что n пространственных потоков MIMO, исходящих из общего источника и имеющих одинаковые амплитуду, модуляцию и ширину полос, но несущих различные данные и обладающих взаимно ортогональной изменяющиеся во времени поляризацией и когерентной фазой несущей частоты со ступенчатыми изменениями, будут распространяться одновременно и без появления взаимных помех в том же самом частотном канале по одинаковому направлению в пространстве в одно место назначения. Другими словами, способ и устройство OSSMBF n-го порядка могут увеличить скорость передачи данных по беспроводному каналу связи с неизменной частотой, модуляции и шириной полосы в n раз, а дальность связи по такому каналу связи также может увеличиться пропорционально n.

Хотя в этом документе показаны и описаны предпочтительные осуществления настоящего изобретения, специалистам в этой области техники на основе приведенных в этом документе идей очевидно, что можно вносить изменения и модификации без отклонения от таких приведенных в качестве примеров (иллюстративных) вариантов осуществления данного изобретения и его особенностей в широком смысле. Следовательно, приложенная формула изобретения предназначена для охватывания в пределы своего объема всех таких изменений и модификаций, которые входят в пределы истинной сути и объема таких приведенных в качестве примеров (иллюстративных) вариантов осуществления данного изобретения.

Claims (42)

1. Устройство передатчика, содержащее:

передатчик MIMO, который получает поток данных и создает множество пространственно разделенных потоков СВЧ-сигналов для передачи, которые пространственно закодированы для одновременной многоканальной передачи и передаются со сформированной диаграммой направленности в определенном точном направлении в пространстве;

генератор кодов, который формирует множество отдельных сигналов управления поляризацией; и

множество цепей передающей антенны, которые получают множество пространственных потоков для передачи и множество сигналов управления поляризацией, и в результате создают множество различно поляризованных передаваемых в эфир потоков, причем каждая цепь передающей антенны содержит:

первый и второй элементы передающей антенны с ортогональной поляризацией; и

коммутатор СВЧ, который избирательно подсоединяет свой входной пространственный поток для передачи к первому и второму элементам антенны с ортогональной поляризацией на основании соответствующего сигнала управления поляризацией.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передатчик MIMO содержит делитель потока данных, радиомодуляторы, пространственный мультиплексор MIMO и формирователь диаграммы направленности для передачи.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что делитель потока данных и радиомодуляторы синтезируют из потока данных множество потоков радиосигналов для передачи с одинаковой амплитудой, модуляцией и шириной полосы.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что пространственный мультиплексор MIMO пространственно кодирует множество потоков радиосигналов для передачи во множество пространственных потоков для передачи, которые можно передать без появления взаимных помех, одновременно и по тому же самому каналу.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что формирователь диаграммы направленности для передачи регулирует фазу несущей частоты каждого пространственного потока для передачи таким образом, что их можно излучать в эфир в точном направлении в пространстве.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор кодов синтезирует множество различных цифровых двоичных изменяющихся во времени ортогональных или некоррелированных последовательных сигналов управления поляризацией, причем передатчик MIMO дополнительно содержит логику синхронизации, которая синхронизирует множество сигналов управления поляризацией со скоростями передачи символов пространственных потоков для передачи.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй элементы передающей антенны с ортогональной поляризацией в цепях передающей антенны выполнены с возможностью предоставить одну из ортогональностей - ортогональность горизонтальной и вертикальной поляризации или ортогональность правой круговой поляризации (RHCP) и левой круговой поляризации (LHCP).

8. Устройство приемника, содержащее:

множество цепей приемной антенны, каждая из которых обнаруживает множество одновременных многоканальных излученных потоков СВЧ-сигналов, с когерентной ступенчато изменяющейся фазой несущей частоты и различно поляризованных, принимает один определенный сигнал из множества сигналов управления поляризацией и выдает на выход принятый пространственный поток, содержащий один неподавленный при фильтрации по поляризации поток, причем каждая цепь приемной антенны содержит:

первый и второй элементы приемной антенны с ортогональной поляризацией; и

коммутатор СВЧ, который избирательно подсоединяет выходные сигналы с первого и второго элементов антенны с ортогональной поляризацией к приемнику MIMO на основании соответствующего сигнала управления поляризацией; и

приемник MIMO, который создает множество сигналов управления поляризацией и поток данных из множества принимаемых пространственных потоков, которые пространственно декодируются для потребления одновременной многоканальной передачи данных и приема с точного направления в пространстве радиосигнала с формированием диаграммы направленности приема.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что первый и второй элементы приемной антенны с ортогональной поляризацией выполнены с возможностью предоставить одну из ортогональностей - ортогональность горизонтальной и вертикальной поляризации или ортогональность RHCP и LHCP.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что приемник MIMO содержит: генератор кодов, который синтезирует множество различных цифровых двоичных изменяющихся во времени ортогональных или некоррелированных последовательных сигналов управления поляризацией, причем каждый сигнал управления поляризацией ассоциирован с соответствующим принятым излученным потоком; и

логику синхронизации, которая синхронизирует множество сигналов управления поляризацией со скоростями передачи символов в соответствующих им излученных потоках.

11. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что приемник MIMO содержит формирователь диаграммы направленности приема, пространственный демультиплексор MIMO, радиодемодуляторы и сумматор цифровых данных.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что формирователь диаграммы направленности приема регулирует фазу несущей частоты каждого принимаемого пространственного потока таким образом, что каждый поток можно принимать из точного направления в пространстве.

13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что пространственный демультиплексор MIMO пространственно декодирует множество принимаемых пространственных потоков во множество принимаемых потоков радиосигналов для последующей демодуляции и цифрового объединения в поток данных.

14. Способ передачи и приема данных, предусматривающий следующие стадии:

стадия операции передачи, которая преобразует поток данных во множество одновременных многоканальных и когерентных направленно излученных потоков СВЧ-сигналов со ступенчато измененной фазой несущей частоты, причем каждый излученный поток обладает поляризацией, отличающейся от поляризации других излученных потоков, и

стадия операции приема, которая направленным образом обнаруживает множество одновременных многоканальных и когерентных излученных потоков СВЧ-сигналов с различной поляризацией и со ступенчато измененной фазой несущей частоты, причем множество обнаруженных излученных потоков фильтруется по поляризации для последующего преобразования в поток данных.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что:

стадия операции передачи предусматривает испускание множества излученных потоков в определенном направлении в пространстве из соответствующего множества передающих антенн, причем каждая передающая антенна придает различную изменяющуюся во времени ортогональную или некоррелированную последовательность поляризации своему соответствующему излученному потоку; и

стадия операции приема предусматривает обнаружение множества излученных потоков из определенного направления в пространстве на каждой из множества приемных антенн, причем каждая приемная антенна применяет к обнаруженному ей множеству излученных потоков различную изменяющуюся во времени ортогональную или некоррелированную последовательность фильтрации по поляризации, идентично соответствующую поляризации одного выбранного излученного потока.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что стадии операции передачи и операции приема предусматривают создание выбираемой вертикальной и горизонтальной поляризации или правой круговой поляризации (RHCP) и левой круговой поляризации (LHCP) на основании сигнала управления поляризацией.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что:

стадия операции передачи предусматривает поляризацию множества пространственных потоков для передачи на основании соответствующего множества различных изменяющихся во времени двоичных ортогональных или некоррелированных последовательных сигналов управления поляризацией на соответствующем множестве передающих антенн и превращение их во множество излученных потоков; и

стадия операции приема предусматривает применение фильтрации по поляризации для множества обнаруженных излученных потоков на соответствующем множестве приемных антенн с использованием тех же самых сигналов управления поляризацией, которые ассоциированы с операцией передачи, так что каждая приемная антенна работает в качестве индивидуально согласованного поляризационного фильтра, который выдает на выход частично разделенный и выделенный принятый пространственный поток, содержащий один неподавленный отфильтрованный по поляризации излученный поток и оставшееся множество подавленных при фильтрации по поляризации излученных потоков.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что:

стадия операции передачи дополнительно предусматривает разделение и модуляцию входного потока данных во множество потоков радиосигналов для передачи, и затем пространственное мультиплексирование MIMO и формирование диаграммы направленности потоков для передачи и превращение их во множество одновременных многоканальных и когерентных пространственных потоков для передачи со ступенчато измененной фазой несущей частоты и одинаковой амплитудой, модуляцией и шириной полосы; и

стадия операции приема дополнительно предусматривает прием со сформированной диаграммой направленности, пространственным демультиплексированием MIMO, радиодемодулированием и цифровым объединением множества принимаемых пространственных потоков для создания выходного потока данных.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что:

стадия операции пространственного мультиплексирования MIMO предусматривает пространственное кодирование множества потоков радиосигналов для передачи во множество пространственных потоков для передачи, которые можно передать без появления взаимных помех, одновременно и по тому же самому каналу; и

стадия операции пространственного демультиплексирования MIMO предусматривает пространственное декодирование множества одновременных многоканальных принимаемых пространственных потоков (каждый из которых содержит один неподавленный отфильтрованный по поляризации излученный поток и оставшееся множество подавленных при фильтрации по поляризации излученных потоков) и превращение их во множество частично или полностью разделенных и выделенных принимаемых потоков радиосигналов для последующей демодуляции во множество цифровых потоков.

20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что:

стадия операции формирования диаграммы направленности для передачи предусматривает создание во множестве пространственных потоков для передачи ступенчатого изменения когерентной фазы несущей частоты, что позволяет направить излучение по точному направлению в пространстве; и

стадия операции формирования приемной диаграммы направленности предусматривает создание во множестве принимаемых пространственных потоков ступенчатого изменения когерентной фазы несущей частоты, что позволяет принимать сигнал из точного направления в пространстве.