[发明专利]一种短距离无线宽带通信方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种短距离无线宽带通信方法及短距离无线宽带通信系统。

背景技术

短距离无线宽带通信是最近成为研究热点的新型无线通信技术，其承载频段从30GHz到300GHz，其中两个被认为会在未来成为典型应用的频段是45GHz和60GHz。短距离无线宽带通信的传播波长从10毫米到1毫米，因此短距离无线宽带通信也通常等价地被称作毫米波通信。短距离宽带无线通信的优点是：1、可用频带极宽。2、方向性强，保密性好；3、干扰很小，几乎不受大气干扰和工业干扰的影响，因而通信稳定。但也正因为上述特性，毫米波在空间的传播近似于光波，其传播波束非常窄，而且无法穿透障碍物；短距离无线宽带通信典型的应用场景为室内环境。同时，毫米波通信的天线系统多采用天线阵列和波束赋形技术，使波束能够按照指定方向沿视距或沿反射路径绕开障碍物到达接收端。

传统技术实现中，无线通信中的波束赋形需要经过自适应的迭代运算才能在收发天线阵列之间建立最优的通信链路，这通常是通过通信终端复杂的信号搜索来自实现的。并且随着通信终端发生位移或通信链路受到遮挡时，需要重新调整天线阵列，完成波束赋形，而自适应地调整天线阵列完成波束赋形建立毫米波通信链路是较为耗时的，此外，波束赋形在大范围的扇区级搜索过程中有可能会对其他正在进行通信的设备造成干扰。在毫米波通信系统中由于天线数的大大增加，上述问题尤其凸显。

如图1A，1B，1C描述了在室内环境下用毫米波传输高清视频时，通信链路遭受到不同程度屏蔽的情形。

公开号为CN101867401的专利“一种遮挡躲避的60GHz多天线系统及其信号处理方法”即提供了一种在遮蔽物信息已知的情况下调整波束赋形的方法。可见如果能够快速、准确获知通信终端所处位置和通信链路中遮避情况的信息，省略大范围的扇区级搜索过程，帮助天线阵列波束快速对准，这无疑对毫米波通信收发端建立链路是有益处的。但该专利并没有公开如何或者接收、发送设备以及遮蔽物位置的信息，因而是不完整的。在室外场景下，通信终端可利用自身配置的GPS模块获取位置信息，辅助完成波束赋形，但对于室内环境中卫星导航信号非常微弱，定位无法实现。除此之外，一些研究文献指出可通过预先配置，记录终端位置信息，但此种方法对于终端或者遮蔽物产生位移的情况不能适用。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种短距离无线宽带通信方法及短距离无线宽带通信系统，采用辅助手段获取通信终端的位置坐标和通信链路上的遮避信息，通信终端从而调整天线阵列的波束赋形，优化通信链路的建立和维护过程。

本发明提出了一种短距离无线宽带通信方法，包括如下步骤：

S101，通信终端加入系统网络，并向网络注册；系统中的网络控制设备确认该通信终端加入并完成该通信终端的注册。

S102，摄像设备对室内进行拍照，并将拍摄的室内空间图像传送至网络控制设备。

S103，网络控制设备分析处理空间图像，计算通信终端位置坐标和链路中遮蔽物坐标以及遮蔽物空间信息，将上述坐标及信息发送给通信链路上的通信终端。

S104，通信终端依据坐标信息和遮蔽物空间信息，调整波束方向，进行波束赋形，建立或维护通信链路。

上述S102-S104步骤是每隔一定时间周期重复的。

在S104步骤中，由于通信终端知道其所在通信链路上遮蔽物的坐标和空间信息，其波束赋形可以在小范围的扇区级开始搜索、并作精细校准；在信息精准的情况下，甚至能够直接进行波束级定向。如果发现链路完全遮蔽时，则直接省略该链路的波束赋形过程，改用其他的路由节点建立链路。

更进一步地来说，在S103步骤中网络控制设备除了向通信终端发送坐标和屏蔽物信息之外，还向通信终端发送短距离无线宽带通信的控制信令。工程中比较适合通过低频通信(如Wi-Fi)来发送上述信息。

本发明同时提出了一种短距离无线宽带通信系统，系统中有一个网络控制设备，一个或者多个摄像设备和多个通信终端，其中：

网络控制设备上含有计算模块和低频通信模块，

计算模块根据拍摄的室内空间图像估算出室内各物体的坐标位置和物体的空间形状；

低频通信模块将通信终端的坐标、以及该通信终端的通信链路上遮蔽物的坐标和空间信息发送给通信终端，具体的低频通信模块如Wi-Fi的2.4GHz或5GHz通信模块，除了发送上述坐标信息之外，还在通信终端和网络控制设备之间传输通信终端注册信息以及其他控制短距离无线宽带通信的控制信令。