包括透镜的玻璃结构和包括透镜的接收器
阅读：1037发布：2020-06-14
专利汇可以提供包括透镜的玻璃结构和包括透镜的接收器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及一种用于将IoT技术与5G通信系统融合以支持比4G系统更高的数据传输速率的通信技术及其系统。具体地，本 发明 提供了一种玻璃结构，该玻璃结构包括：玻璃，该玻璃形成为 无线电波 可穿透；和以及透镜，该透镜布置在该玻璃的一侧，以改变无线电波入射到该玻璃的一侧的入射 角 。，下面是包括透镜的玻璃结构和包括透镜的接收器专利的具体信息内容。
1.一种玻璃结构，所述玻璃结构包括：
玻璃，所述玻璃形成为透射无线电波；以及
透镜，所述透镜布置在所述玻璃的一侧上，并且改变所述无线电波入射在所述玻璃的所述一侧上的入射角。
2.根据权利要求1所述的玻璃结构，所述玻璃结构还包括：
介电平板，所述介电平板布置在所述玻璃与所述透镜之间，并补偿当穿过所述透镜入射的所述无线电波透射过所述玻璃时引起的传输损耗。
3.根据权利要求2所述的玻璃结构，其中，所述介电平板的介电常数是基于所述玻璃的介电常数和所述玻璃的厚度来确定的。
4.根据权利要求1所述的玻璃结构，其中，当所述无线电波入射到所述透镜上的入射角超过预定基准值时，所述透镜改变所述无线电波的相位值，使得所述无线电波入射到所述玻璃上的入射角小于所述预定基准值。
5.一种接收从基站以预定辐射角辐射的无线电波的火车，所述火车包括：
透镜，所述透镜布置在火车的车窗的外表面上，并改变从所述基站入射的所述无线电波的入射角。
6.根据权利要求5所述的火车，所述火车还包括：
介电平板，所述介电平板布置在所述车窗与所述透镜之间，并补偿当穿过所述透镜入射的所述无线电波透射过所述车窗时引起的传输损耗。
7.根据权利要求6所述的火车，其中，所述车窗具有由玻璃制成的第一层、由保护膜制成的第二层和由玻璃制成的第三层沿从所述火车的内部到所述火车的外部的方向堆叠的结构，并且
其中，所述介电平板的介电常数是基于所述玻璃和所述保护膜中的每一个的介电常数来确定的。
8.根据权利要求5所述的火车，其中，所述透镜改变从所述基站辐射的所述无线电波的相位值，从而减小所述无线电波入射在所述车窗上的入射角。
9.根据权利要求5所述的火车，所述火车还包括：
接收器，所述接收器布置在所述火车的所述车窗的内表面上并接收来自所述基站的所述无线电波，
其中，所述透镜减小所述无线电波入射在所述车窗上的入射角，以将所述无线电波传输到所述接收器。
10.一种火车，所述火车包括：
接收器，所述接收器接收从至少一个基站以预定辐射角辐射的无线电波，其中，所述接收器包括：天线阵列，所述天线阵列能够发射和接收所述无线电波；以及透镜，所述透镜布置为以预定间隔与所述天线阵列间隔开，并且
其中，所述透镜改变从所述至少一个基站入射的所述无线电波的入射角。
11.根据权利要求10所述的火车，其中，所述接收器布置在所述火车的车顶上，并且所述透镜改变从所述至少一个基站辐射的所述无线电波的入射角，以将所述无线电波从所述多个基站传输到所述天线阵列。
12.根据权利要求10所述的火车，其中，所述接收器布置在所述火车的前车窗上，并且所述透镜改变从所述至少一个基站辐射的所述无线电波的入射角，以将所述无线电波从所述多个基站传输到所述天线阵列。
包括透镜的玻璃结构和包括透镜的接收器
技术领域
背景技术
[0002] 为了满足对自4G通信系统的部署以来已增加的无线数据业务的需求，已做出努力来开发改进的5G或pre-5G通信系统。因此，5G或pre-5G通信系统也被称作“Beyond 4G网络”或“Post LTE系统”。5G通信系统被认为实现在更高频率(mmWave)频带(例如，60GHz频带)中，以便实现更高的数据速率。为了减小无线电波的传播损失并且增加传输距离，在5G通信系统中讨论了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束赋形、大规模天线技术。另外，在5G通信系统中，针对系统网络改进的开发基于高级小型小区、云无线接入网(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协调多点(CoMP)、接收端干扰消除等进行。在5G系统中，已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)及滑动窗口叠加编码(SWSC)以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)。
[0003] 互联网正从人类生成和消费信息的以人为中心的连接网络演变为物联网(IoT)，在物联网中诸如事物的分布式实体在不需要人为干预的情况下交换或处理信息。通过与云服务器的连接将大数据处理技术与物联网技术相结合的万物互联(IoE)已经出现。为了实现物联网，需要诸如“感测技术”、“有线/无线通信和网络基础设施”、“服务接口技术”和“安全技术”的技术元素。因此，近来对传感器网络、机器到机器(M2M)和机器类型通信(MTC)进行了研究。这种IoT环境可以提供智能互联网技术(IT)服务，其通过收集和分析从连接的事物生成的数据来为人类生活创建新的价值。物联网可以通过现有的信息技术(IT)与各个工业应用之间的融合和组合而应用于各种领域，包括智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车或联网汽车、智能电网、医疗保健、智能家电和先进医疗服务。
[0004] 因此，正在进行将5G通信系统应用于IoT网络的各种尝试。例如，诸如传感器网络、机器到机器(M2M)通信和机器类型通信(MTC)的技术可以通过波束赋形、MIMO和阵列天线来实现。作为上述大数据处理技术的云无线接入网络(云RAN)的应用可以看作是5G技术和IoT技术之间的融合的示例。发明内容
[0005] 技术问题
[0006] 在5G通信系统使用的超高频带中，接收器的增益值可以根据接收到的无线电波的入射角而迅速变化。因此，为了实现流畅的5G通信，有必要在接收器处适当调整无线电波的入射角。
[0007] 特别地，在特快火车的情况下，基站的位置被限制在该火车的隧道中，并且接收器的位置也被限制在可以避免由于金属引起的无线电波劣化的位置。因此，从基站辐射到接收器的无线电波的入射角是固定的。
[0008] 因此，本公开提出了一种通过调节穿过透镜的固定角来改善接收器的增益值的方法。
[0009] 解决问题的方法
[0010] 根据本公开的实施例，一种玻璃结构可以包括：玻璃，所述玻璃形成为透射无线电波；以及透镜，所述透镜布置在所述玻璃的一侧上，并且改变所述无线电波入射在所述玻璃的所述一侧上的入射角。
[0011] 所述玻璃结构还可以包括介电平板，所述介电平板布置在所述玻璃与所述透镜之间，并补偿当穿过所述透镜入射的所述无线电波透射过所述玻璃时引起的传输损耗。
[0012] 所述介电平板的介电常数可以基于所述玻璃的介电常数和厚度来确定。
[0013] 当所述无线电波入射在所述透镜上的入射角超过预定基准值时，所述透镜可以改变所述无线电波的相位值，使得所述无线电波入射在所述玻璃上的所述入射角小于预定基准值。
[0014] 根据本公开的实施例，一种接收从基站以预定辐射角辐射的无线电波的火车可以包括：透镜，所述透镜布置在火车的车窗的外表面上，并改变从所述基站入射的所述无线电波的入射角。
[0015] 所述火车还可以包括介电平板，所述介电平板布置在所述车窗与所述透镜之间，并补偿当穿过所述透镜入射的所述无线电波透射过所述车窗时引起的传输损耗。
[0016] 所述车窗可以具有由玻璃制成的第一层、由保护膜制成的第二层和由玻璃制成的第三层在从所述火车的内部到所述火车的外部的方向上堆叠的结构，并且所述介电平板的介电常数可以基于所述玻璃和所述保护膜中的每一个的介电常数确定。
[0017] 所述透镜可以改变从所述基站辐射的所述无线电波的相位值，从而减小所述无线电波入射在所述车窗上的入射角。
[0018] 所述火车还可以包括：接收器，所述接收器布置在所述火车的所述车窗的内表面上并接收来自所述基站的无线电波，并且所述透镜可以减小所述无线电波入射在所述车窗上的入射角，以将所述无线电波传输到所述接收器。
[0019] 根据本公开的实施例，一种火车可以包括接收器，所述接收器接收从至少一个基站以预定辐射角辐射的无线电波。所述接收器可以包括：天线阵列，所述天线阵列能够发射和接收所述无线电波；以及透镜，所述透镜布置为以预定间隔与所述天线阵列间隔开。所述透镜可以改变从所述至少一个基站入射的所述无线电波的入射角。
[0020] 所述接收器可以布置在所述火车的车顶上，并且所述透镜可以改变从所述至少一个基站辐射的所述无线电波的入射角，以将所述无线电波传输到所述天线阵列。
[0021] 所述接收器可以布置在所述火车的前车窗上，并且所述透镜可以改变从至少一个基站辐射的无线电波的入射角，以将无线电波传输到所述天线阵列。
[0022] 发明的有益效果
[0023] 根据本公开的实施例，即使基站以固定角发射无线电波，也可以通过透镜在接收器处调节无线电波的入射角。因此，可以防止接收器的增益值的损失。
[0024] 另外，允许通过火车的车窗进行基站与接收器之间的通信。这可以防止无线电波被金属散射，从而提高接收器的增益值。
[0026] 图1a是示出当基站布置在火车隧道内并且接收器布置在火车的车顶上时接收器的无线电波的入射角的图。
[0027] 图1b是示出当基站布置在火车隧道内并且接收器布置在火车的车窗上时接收器的无线电波的入射角的图。
[0028] 图2是示出基站布置在火车隧道内并且接收器布置在火车的车窗上的情况的图。
[0029] 图3是示出根据本公开的透镜和介电平板布置在火车的侧车窗上的结构的图。
[0030] 图4是比较根据本公开的当应用透镜时和根据现有技术的当不应用透镜时的接收器的增益值的曲线图。
[0031] 图5是比较根据本公开的当应用介电平板时和根据现有技术的当不应用介电平板时的接收器的增益值的曲线图。
[0032] 图6是示出根据本公开的接收器布置在火车的车顶上的结构的图。
[0033] 图7是示出根据本公开的布置在火车的车顶上的接收器的结构的图。
[0034] 图8是比较根据本公开的当将透镜应用到接收器时和根据现有技术的当不应用透镜时接收器的增益值的曲线图。
[0035] 图9a和图9b是示出根据本公开的接收器通过火车的前车窗接收基站的无线电波的情况的图。
[0036] 图10a、图10b和图10c是示出根据本公开的透镜布置在基站中的情况的图。
[0037] 图11是示出根据本公开的透镜结构和根据现有技术的透镜结构的比较的图。
具体实施方式
[0038] 在以下实施例的描述中，省略了本领域中公知的并且与本发明不直接相关联的技术的描述。这是为了通过省略任何不必要的解释来清楚地传达本发明的主题。
[0039] 出于相同的原因，附图中的一些元件被放大、省略或示意性地示出。另外，每个元件的大小并不能完全反映实际的大小。在附图中，相同或相应的元件由相同的附图标记表示。
[0040] 参考以下详细描述的实施例并参考附图，本公开的优点和特征以及其实现方式将变得显而易见。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例仅仅是为了使得本公开将是彻底和完整的，并且能够向本领域技术人员充分传达本公开的范围。为了向本领域技术人员充分地公开本公开的范围，本公开仅由权利要求的范围限定。在本公开中，相似的附图标记用于表示相似的组成元件。
[0041] 将理解的是，流程图图示的每个框以及流程图图示中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器动作，从而使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令产生用于实现在一个或更多个流程图的框中指定的功能的方法。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可用或计算机可读的存储器中，该计算机可用或计算机可读的存储器可以指导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式起作用，从而使得存储在计算机可用或计算机可读的存储器中的指令产生包括指令方法的制品，该指令方法实现一个或更多个流程图的框中指定的功能。该计算机程序指令也可以加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，以使一系列操作步骤在计算机或其他可编程装置上执行，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在一个或更多个流程图的框中指定的功能的步骤。
[0042] 此外，流程图图示的每个框可以表示代码的模块、片段或一部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或更多个可执行指令。还应注意的是，在一些替代实施方式中，在框中指出的功能可以不按顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序执行这些框。
[0043] 如本文所使用的，术语“单元”是指执行某些任务的软件或硬件组件或设备，例如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。单元可以被配置为驻留在可寻址存储介质上，并且可以被配置为在一个或更多个处理器上执行。因此，例如，模块或单元可以包括组件，例如，软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件、进程、功能、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动程序、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列和变量。可以将在组件和单元中提供的功能组合为更少的组件和单元，或者进一步分离为其他组件和模块。另外，可以将组件和单元实现为操作设备或安全多媒体卡中的一个或更多个中央处理单元(CPU)。另外，在实施例中，该单元可以包括一个或更多个处理器。
[0044] 用于5G通信的无线电波具有很强的平直度，因此重要的是创建一个尽可能靠近视线(LOS)环境的通信环境。因此，如上所述，已经引入诸如FD-MIMO的技术来执行流畅的5G通信，并且波束赋形技术也是5G通信中的重要技术之一。
[0045] 通常，波束赋形技术是通过调整多个天线元件的相位来人为地调整波束方向。根据期望方向的相位值被预先存储在存储器中，并且通过将用于通信方的方向的合适的相位值应用到天线元件来产生波束。
[0046] 因此，基站能够以各种角产生波束。基站从所生成的波束中确定与接收器具有最佳信道环境的波束，从而与接收器进行通信。
[0047] 然而，在诸如隧道内部的特殊情况下，上述波束赋形技术可能没有效果。例如，在火车行驶的隧道的情况下，该隧道的回转半径不大。
[0049] 因此，可以在位于隧道中的基站与布置在火车中的接收器之间创建特殊的通信环境。现在，将参考图1a和图1b描述这样的通信环境。
[0050] 图1a是示出当基站被布置在火车隧道内并且接收器被布置在火车的车顶上时接收器的无线电波的入射角的图。
[0051] 具体地，图1a示出了在XY平面上观察基站发射的波束时在接收器处的无线电波的入射角，以及在XZ平面上观察波束时在接收器处的无线电波的入射角。
[0052] 如图1a所示，无论从哪个平面观察基站，从基站辐射的大部分波束都沿火车前进的前向(即，X轴方向)入射。
[0053] 此外，即使改变了通过基站的波束扫描操作辐射的波束的发射角，无线电波在接收器处的入射角也没有很大的变化。
[0054] 图1b是示出当基站布置在火车隧道内并且接收器布置在火车的车窗上时接收器的无线电波的入射角的图。
[0055] 图1b所示的无线电波的入射角通常类似于图1a所示的无线电波的入射角。
[0056] 也就是说，不管接收器位于火车的车顶还是车窗上，在接收器处接收到的无线电波的入射角都将保持恒定的角。另外，无论基站辐射波束的发射角如何，入射到接收器上的无线电波的入射角都会具有相似的值。
[0057] 也就是说，由于接收器总是在回转半径小的隧道中以相似的角从基站接收无线电波，因此基站可能不需要执行波束扫描操作来找到具有更好信道环境的波束。另外，接收器可能不需要分析关于从基站接收到的波束的信息，然后将所分析的信息发送回基站。
[0058] 也就是说，基站总是在隧道内以固定角发射波束，并且接收器可以接收波束并由此与基站通信。因此，基站与在隧道内的火车之间的通信中不需要诸如波束扫描的操作，从而与现有技术相比，可以更加简化基站与火车之间的通信过程。
[0059] 但是，因为如参考图1a和图1b所描述的，基站仅在隧道内沿一个固定方向辐射无线电波，所以接收器可能需要改变其结构以接收无线电波。
[0060] 因此，本公开考虑了这种特殊情况(即，基站仅以固定或预定的辐射角辐射波束的情况)而提出了接收器的一些结构。
[0061] 具体地，接收器的第一建议结构是考虑将接收器布置在火车的侧车窗上的情况。另外，接收器的第二建议结构是考虑将接收器布置在火车的车顶上的情况。最后，接收器的第三建议结构是考虑将接收器布置在火车的前车窗上的情况。
[0062] 尽管本公开提出了布置在火车中的接收器的一些结构，但是本公开的范围不限于此。本公开的接收器结构可以应用于基站可以与接收器通信的任何通信环境，即使基站以固定角辐射波束而不执行如上所述的波束扫描操作。
[0063] 例如，根据本公开的接收器结构还可以应用于进入具有较小的回转半径的隧道的车辆。
[0064] 图2是示出基站布置在火车隧道内并且接收器布置在火车的车窗上的情况的图。
[0065] 如上所述，基站220可以布置在隧道内部的两侧上。(但是，这仅是示例性的。或者，基站可以位于隧道顶部的中心，或者仅布置在隧道内部的一侧上)。
[0066] 接收器210可以布置在火车200的侧面的车窗上。如图2所示，接收器可以仅布置在火车的一个车厢中，并且也可以布置在火车的两个或更多个车厢中。
[0067] 但是，因为火车200的车框通常包括金属，所以从提高接收器210的增益值的角度来考虑，优选在避开火车车框的同时布置接收器210。
[0068] 如图2所示，当接收器210布置在火车200的侧车窗上时，从基站辐射的无线电波到达车窗的角将接近于如图1a和图1b所示的大约90度。
[0069] 在这种情况下，由于作为形成车窗的主要材料的玻璃的特性，从基站辐射的大多数无线电波可以被反射而不会透射通过车窗。通常来说，当入射角超过50度时，入射在玻璃上的毫米波不能透射过玻璃。(然而，这仅是示例性的以用于帮助理解本公开，因此，本公开的范围不限于此。允许无线电波透射过玻璃的入射角可以根据无线电波的长度或构成玻璃的材料而变化。)
[0070] 因此，为了解决这样的问题，本公开提供了一种将透镜布置在火车的车窗上的方案，并且在下文中将参照图3对其进行详细描述。
[0071] 图3是示出根据本公开的透镜和介电平板布置在火车的侧车窗上的结构的图。
[0072] 通常来说，在火车或车辆中形成的车窗可以包括两个玻璃层310和330以及一个保护膜层320，如图3所示。
[0073] 保护膜层320不仅将两个玻璃层310和330彼此粘附，而且还增加了车窗的硬度。另外，即使玻璃层由于冲击而破裂，保护膜层320也可以防止玻璃碎片散落在火车的内部或外部。通常，保护膜层320可以由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或聚乙烯醇(PVA)形成。
[0074] 如上所述，入射在车窗的外表面上的无线电波的入射角约为85度。但是，如上所述，由于形成车窗的玻璃的物理特性，大多数以85度的入射角入射的无线电波不能穿透玻璃。
[0075] 因此，本公开提出一种透镜350，该透镜350布置在车窗的外表面上，并且能够改变从基站接收到的无线电波的入射角，使得无线电波可以透射车窗然后到达布置在车窗的内表面上的接收器。
[0076] 具体地，如果无线电波的入射角超过预定基准值，则透镜350通过改变无线电波的相位值来改变无线电波的入射角，使得无线电波入射在车窗上的入射角小于预定基准值。
[0077] 在以上示例中，如果基站辐射的无线电波以85度的入射角入射到透镜350上，则透镜350可以将入射的无线电波的入射角改变为大约50度或更小。
[0078] 通过透镜350的入射角减小得越多，透射玻璃的无线电波量就可以增加的越多。相反，当入射角减小时，偶尔反射的无线电波的大小会减小。因此，可能需要根据无线电波的入射角考虑无线电波的振幅的变化来减小无线电波的入射角。
[0079] 透镜350中形成有图案以改变入射在透镜350上的无线电波的相位值，从而能够自由地改变无线电波的入射角。也就是说，可以根据设计者的需要调整图案大小或图案间隔，从而可以自由地改变通过透镜350入射的波束的入射角。具体地，根据本公开，可以在透镜350中形成具有不同程度的相位补偿的多个图案单元，以改变入射在透镜上的无线电波的入射角。
[0080] 图11示出了根据现有技术的透镜结构与根据本公开的透镜结构之间的比较。
[0081] 根据现有技术，透镜具有对称抛物线结构的透镜相位曲线形状，并且透镜的中心与天线的中心一致。因此，透射透镜之后的波束角保持与天线波束角相同的角度。
[0082] 相反，根据本公开的透镜具有非对称抛物线结构的透镜相位曲线形状，并且透镜的中心不同于天线的中心。因此，透射透镜之后的波束角不同于天线波束角。由此，可以改变波束的入射角。
[0083] 因此，仅将透镜350布置在车窗上允许改变入射在车窗上的无线电波的入射角，使得无线电波可以透射车窗并且被发射到布置在车窗的内侧的接收器。因此，可以在基站与接收器之间形成通信网络。
[0084] 同时，本公开还提出了一种介电平板340，该介电平板340布置在车窗与透镜350之间，以补偿由于构成车窗的玻璃层310和330以及保护膜层320的介电常数导致的无线电波的增益值的损失。
[0085] 具体地，介电平板340可以用于补偿由于通过改变经由透镜入射的无线电波的介电常数来透射车窗而引起的增益损失。介电平板340的介电常数可以基于构成车窗的玻璃层和保护膜层中的每一个的介电常数和厚度来确定。
[0086] 图4是比较根据本公开的当应用透镜时和根据现有技术的当不应用透镜时的接收器的增益值的曲线图。
[0087] 根据图4中所示的曲线图，当车窗上的入射角为85度并且当将透镜应用到车窗上时，与不应用透镜的情况相比，增益值提高了约10dB或更大。
[0088] 而且，如图5所示，当入射角在大约40度到大约50度之间时，与其他不应用介电平板的情况相比，在应用了介电平板的情况中会产生大约5dB或更大的增益值损失的补偿。(在图5中确认40度至50度之间的入射角的原因是当无线电波入射在玻璃上的入射角在如上所述的40度至50度的范围内时，可以期望获得最佳增益值。)
[0089] 因此，根据本公开，当将透镜和介电平板布置在车窗上时，即使接收器布置在火车的侧车窗上，也可以平稳地进行与基站的通信。特别地，根据本公开的接收器结构同样适用于使用具有强直度的毫米波的5G通信系统。
[0090] 具体地，如果根据本公开能够将接收器布置在火车的侧车窗的内表面上，则可以考虑将接收器布置在火车的每个车厢的车窗上并且还将以有线或无线方式连接到接收器的路由器布置在每个车厢中，以便为乘客提供无线网络。
[0091] 此外，可以考虑将接收器仅布置在火车的一个车厢的车窗上，并且还将以有线或无线方式连接到接收器的路由器布置在每个车厢中。这可以为火车上的所有乘客提供无线网络，同时使接收器的数量最少。
[0093] 图6是示出根据本公开的接收器布置在火车的车顶上的结构的图。
[0094] 在该结构中，与上述的接收器布置在车窗的内表面上的结构相反，无线电波不必穿透玻璃。另外，如图1a所示，因为接收器所接收到无线电波的入射角可能接近零度，所以可能不需要用于改变无线电波的入射角的透镜。
[0095] 同时，如图6所示，用于上行线路的基站620和用于下行线路的基站630可以一起布置在隧道内。在这种情况下，布置在火车600的车顶上的接收器610也可以使用布置成与火车的行进方向相反的方向的基站。
[0096] 例如，即使火车600在上行线路上行驶，它也可以从下行线路基站630和上行线路基站620接收无线电波。也就是说，使用上行线路基站620和下行线路基站630两者的无线电波可以提高接收器610的增益值。
[0097] 但是，由于上行线路基站620和下行线路基站630布置在隧道内的不同位置，因此接收器610可以从上行线路基站620和下行线路基站630以不同的入射角接收无线电波。
[0098] 因此，为了与上行线路基站620和下行线路基站630通信，布置在火车600的车顶上的接收器610应该能够接收形成在上行线路基站620与下行线路基站630之间的角度θ内的无线电波。
[0099] 图7是示出根据本公开的布置在火车的车顶上的接收器的结构的图。接收器可以由天线阵列710和透镜720组成。天线阵列710可以包括多个天线单元，并且可以通过多个天线单元接收从基站辐射的无线电波。
[0100] 图7中所示的透镜720可以具有与图3中所示的透镜类似的结构。也就是说，可以通过在透镜720上形成的图案来改变通过透镜入射的无线电波的入射角，从而可以通过透镜720加宽天线阵列710处的无线电波的可接收角。
[0101] 期望通过透镜720加宽的接收器的可接收角具有与上述值θ相对应的最大值。如果可接收角的值超过了值θ，则接收器的增益值可能会降低。
[0102] 图8是比较根据本公开的当将透镜应用到接收器时和根据现有技术的当不应用透镜时的接收器的增益值的曲线图。
[0103] 当根据现有技术不应用透镜时，不可能从上行线路基站和下行线路基站两者接收无线电波。因此，与仅从一个基站接收电波的情况相比，接收器的增益值不变。
[0104] 相反，根据本公开，将透镜布置在接收器中以通接收器的可接收角允许接收器接收来自上行线路基站和下行线路基站两者的无线电波。因此，如图8所示，可以整体上提高接收器的增益值。
[0105] 因此，如果根据本公开可以将接收器布置在火车的车顶上，则可以考虑将包括透镜的接收器布置在火车的每个车厢的车顶上，并且还将以有线或无线方式连接到接收器的路由器布置在每个车厢中，以便为乘客提供无线网络。
[0106] 此外，可以考虑将包括透镜的接收器仅布置在火车的一个车厢的车顶上，并且还将以有线或无线方式连接到接收器的路由器布置在每个车厢中。这可以为火车上的所有乘客提供无线网络，同时使接收器的数量最少。
[0107] 同时，除了上述之外，可以以各种方式形成通信网络，因此，本公开的范围不限于上述实施例。本公开的范围将扩展到本领域技术人员可以适当地进行的任何修改。
[0108] 图9a和图9b是示出根据本公开的接收器通过火车的前车窗接收基站的无线电波的情况的示图。
[0109] 具体地，图9a示出透镜和介电平板彼此分离的接收器结构，并且图9b示出透镜和介电平板彼此组合的接收器结构。
[0110] 图9a和图9b所示的结构基本上类似于上述接收器布置在火车的侧车窗上的结构。
[0111] 因此，在图9a所示的接收器结构中，通过火车的前车窗930入射的无线电波可以补偿由于玻璃穿透而导致的增益值的损失，因为无线电波透射介电平板920，并且透射了介电平板920的无线电波将通过位于接收器900前方的透镜910被传输到接收器900。因此，在如图9a所示的结构中，可以如上述结构那样将增益值提高大约10dB或更大。
[0112] 另一方面，在图9b所示的接收器结构中，透镜910和介电平板920的组合与火车的前车窗930进行组合。在该结构中，透镜910和介电平板920可以如图9b所示分别形成，并且可选地，介电平板920还可以通过添加到介电平板920的金属图案来执行透镜910的功能。
[0113] 如果根据上述结构，可以将接收器布置在火车的前车窗上，则可以考虑在火车的每个车厢中布置与接收器有线或无线连接的路由器，以便为火车中的所有乘客提供无线网络。
[0114] 同时，可以以除了上述之外的各种方式来形成通信网络，因此本公开的范围不应限于上述实施例。本公开的范围将扩展到本领域技术人员可以适当地进行的任何修改。
[0115] 图10a、图10b和图10c是示出根据本公开的透镜布置在基站中的情况的图。
[0116] 根据本公开，可以将透镜布置在基站以及接收器中。具体地，图10a示出了透镜1020沿着波束辐射方向布置在其中嵌入了天线1010的基站1000外部的情况。
[0117] 图10b示出了透镜1020布置在基站1000内部以面对从天线1010辐射的波束的情况。此外，图10c示出了透镜1020布置在基站1000的一侧以面对从天线1010辐射的波束的情况。
[0118] 如上所述，根据透镜1020中形成的图案，透镜1020可以自由地调节通过透镜1020辐射的无线电波的辐射角和增益值。因此，适当地利用透镜1020可以在维持从天线1010辐射的波束的辐射角的同时仅改善增益值。
[0119] 因此，根据本公开，可以通过将透镜布置在基站中来扩展基站的覆盖范围。这可以减少安装的基站的数量，这在基站的维护和安装成本方面是有利的。
[0120] 同时，根据本公开的某个实施例，可以在隧道内部布置多个基站。例如，可以从隧道的入口到隧道的出口布置第一基站、第二基站和第三基站。
[0121] 也就是说，布置在进入隧道的火车中的接收器可以首先与第一基站通信，然后依次与第二基站和第三基站通信。
[0123] 此后，当接收器与第二基站通信时，第二基站也可以发送包含第二基站与接收器之间的信道信息的类似的准备请求信息。因此，第二基站和第三基站可以在与接收器进行通信之前准备进行通信。
[0124] 同时，如图2和图6所示，根据本公开的基站可以朝向隧道的入口和出口两者发射无线电波。也就是说，当火车移动的同时接收器存在于第一基站与第二基站之间时，火车的接收器可以接收来自第一基站和第二基站中的每个基站的无线电波。
[0125] 在这种情况下，接收器的增益值大于接收器仅从一个基站接收无线电波的其他情况。因此，可以构建有利的通信环境。
[0126] 虽然已经参考特定实施例详细描述了本公开，但是应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，本公开的范围不限于本文描述的实施例，而应由所附权利要求及其等同物的范围来确定。另外，如果需要，上述每个实施例可以彼此组合。例如，本公开的这种实施例可以至少部分地结合以用于基站和接收器的操作。尽管基于LTE系统描述了以上实施例，但是这样的实施例及其任何修改也可以在诸如5G或NR系统的其他系统中实现。
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