超高速无线USB连接器的制作方法

本发明属于连接器，具体涉及超高速无线usb连接器。

背景技术：

1、随着移动通信和数据传输需求的不断增长，对于更高速、更可靠的无线通信技术的需求也日益增加。传统的无线通信技术在大量用户同时连接时面临容量限制和干扰问题。为了解决这些问题，研究人员不断努力寻求新的技术突破，其中之一就是无线usb连接器技术。

2、在过去的几十年里，usb(universal serial bus)已经成为连接计算机和外部设备的标准接口。传统的有线usb连接方式具有简单、稳定、高速的特点，被广泛应用于各种设备，如打印机、键盘、鼠标、摄像头等。然而，有线连接方式在某些情况下存在一些限制，如连接距离受限和线缆管理不便。为了克服传统有线usb连接方式的限制，无线usb连接技术应运而生。这种技术允许用户在不需要物理连接线的情况下，通过无线方式传输数据和连接设备。它为用户提供了更大的灵活性和便利性，适用于各种场景，如家庭办公、娱乐、医疗设备等。

3、目前市场上存在多种无线usb连接器，它们采用不同的技术和协议，如wi-fi、蓝牙、红外线等。这些连接器通常需要外部适配器或特殊设备来实现无线连接，或者需要用户手动配置网络参数。尽管这些技术在某些方面取得了一些成功，但仍然存在一些问题：某些无线usb连接器在长时间使用或干扰环境下可能出现连接不稳定的问题，导致数据传输中断或速度降低。无线usb连接存在一定的安全隐患，可能会受到未经授权的访问或数据泄露的风险。不同厂家的无线usb连接器之间可能存在兼容性问题，使得用户在选择设备时受到限制。在高密度的无线环境中，多个设备之间的信号干扰可能会影响连接质量和速度。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供超高速无线usb连接器，本发明实现了高速、稳定、低干扰的无线usb连接，提供了更快速、可靠、灵活和安全的数据传输体验。

2、为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

3、超高速无线usb连接器，包括：无线usb连接器本体和设置于无线usb连接器本体内部的全向天线阵列；所述全向天线阵列中包括多个全向天线，每个全向天线具备一个初始三维坐标和初始方向向量；所述usb连接器本体首先基于预设的室内多径传播模型，计算每个全向天线到用户设备的信号强度，再通过最小均方误差的方法，计算每个全向天线的权重，基于计算出的权重，执行以下天线组合选择过程：从全向天线阵列中，筛选出多个全向天线，每个全向天线对应一个权重，所有筛选出的全向天线的权重构成权重向量；计算自适应波束的波束增益最大时，对应的最佳权重向量，将最佳权重向量中包含的权重对应的全向天线筛选出来，作为最佳天线组合；基于最佳天线组合为每个用户设备创建一个自适应波束，作为最佳自适应波束；针对每个最佳自适应波束，迭代执行以下全向天线角度选择过程：不断改变全向天线组合中每个全向天线的相位，在每次改变后，计算最佳自适应波束的信号强度；当迭代执行全向天线角度选择过程的次数达到设定的次数时，将信号强度最大时每个全向天线的相位作为最佳相位组合，使用最佳相位组合的最佳自适应波束，与用户设备进行数据传输。

4、进一步的，所述全向天线阵列中的全向天线的数量大于等于5且小于等于10。

5、进一步的，设全向天线的数量为n；其中，第i个全向天线的初始三维坐标为(xi，yi，zi)，初始方向向量为(θi，φi)；(xi，yi，zi)分别代表了全向天线在三个坐标轴，分别为x、y和z轴上的位置；θi表示与参考方向的仰角，而φi表示与参考方向的方位角；所述全向天线为套管全向天线、鞭状全向天线、全向饼式全向天线或全向扇形全向天线。

6、进一步的，室内多径传播模型使用如下公式进行表示：

7、

8、其中，ai是第i个全向天线的辐射面积；pi是第i个全向天线到用户设备的信号强度；p是发射功率；gi是第i个全向天线的全向天线增益；λi是第i个全向天线的信号波长；ei(θi，φi)是第i个全向天线的方向性辐射；d为无线usb连接器本体到用户设备的距离；ωi是第i个全向天线的立体角元素。

9、进一步的，第i个全向天线的方向性辐射ei(θi，φi)使用如下公式进行计算：

10、

11、其中，k是波数；所述立体角元素使用如下公式进行表示：

12、dωi＝sin(θi)dθidφi。

13、进一步的，通过最小均方误差的方法，计算每个全向天线的权重的方法包括：设wi是第i个全向天线的权重，ri＝是从第i个全向天线接收到的信号，s是期望的信号，均方误差mse表示为：

14、

15、要最小化均方误差，通过对mse关于权重wi的偏导数等于零来求解，这将导致一个线性方程组，其中每个方程对应于一个全向天线的权重：

16、

17、其中，re[·]表示取复数的实部，*表示复数的共轭，求解线性方程组得到每个全向天线的权重wi。

18、进一步的，计算自适应波束的波束增益的方法包括：从全向天线阵列中，随机选择m个全向天线组成全向天线组合；其中，m是大于等于1，小于等于n的整数；使用波束形成算法，为每个用户设备创建一个自适应波束；定义自适应波束的权重向量w＝[w1，w2，...，wm]；定义信号的协方差矩阵r，其中元素＝rij＝表示从天线i到天线j的信号协方差；另外，定义期望波束方向矢量ades；考虑最大化自适应波束的波束增益，使用拉格朗日乘子法，构建一个拉格朗日函数：

19、

20、其中，λ是拉格朗日乘子；wh表示求权重向量w的厄米共轭；要最大化波束增益，需要对拉格朗日函数关于权重向量w求导数，并令导数等于零：

21、

22、解这个方程得到最优权重向量w：

23、w＝λr-1ades；

24、最后，最大的波束增益g表示为：

25、

26、进一步的，最佳自适应波束的信号强度等于最佳自适应波束中每个全向天线到用户设备的信号强度的总和值再乘以最大的波束增益g。

27、进一步的，迭代执行时的设定的次数满足以下约束条件：

28、

29、其中，为组合运算，表示从n个全向天线中，选择两个全向天线的可能的组合数；num为设定的次数。

30、本发明的超高速无线usb连接器，具有以下有益效果：本发明的一个显著优势是提供了高速数据传输能力。传统的无线usb连接技术在高密度用户环境下容易面临容量限制，导致连接速度下降。而本发明引入了全向天线阵列和自适应波束成形技术，可以有效提高数据传输速度。通过优化信号传输路径，降低信号干扰，用户可以获得更快的数据传输速度，满足高带宽需求，如高清视频流、大文件传输等。本发明的连接器采用室内多径传播模型和信号强度计算，帮助确定最佳信号传输路径。这有助于提高连接的稳定性，减少连接中断和数据包丢失。在复杂的无线环境中，连接器可以自动调整信号的传输路径，以确保稳定的连接。这对于需要可靠通信的应用场景，如医疗设备、远程办公等，具有重要意义。本发明的连接器具有自适应性，可以根据不同的通信场景和用户需求进行调整。通过自适应波束成形技术，连接器可以聚焦信号，提高通信质量，同时抑制干扰信号。这种自适应性和灵活性使得连接器适用于各种应用场景，从家庭办公到大型会议室，都能提供出色的无线连接性能。信号干扰是无线通信中常见的问题，特别是在高密度用户环境下。本发明的权重计算和波束成形技术可以帮助降低信号干扰。通过选择最佳天线组合和调整波束方向，连接器可以有效地抑制干扰信号，提高通信信号质量。这对于提供清晰的音频通信、视频会议和实时数据传输非常重要。