專利名稱：使用運動傳感器配置移動無線設(shè)備的天線陣列的制作方法
使用運動傳感器配置移動無線設(shè)備的天線陣列
發(fā)明背景
公開領(lǐng)域
本發(fā)明一般性涉及無線通信，尤其涉及使用運動傳感器來配置移動無線設(shè)備的天線陣列。
相關(guān)技術(shù)描述
無線通信正被用于眾多移動設(shè)備，諸如在膝上型計算機、蜂窩電話和其它通信設(shè)備中使用。一些移動無線設(shè)備經(jīng)由對等無線設(shè)備獲得到無線網(wǎng)絡(luò)的連通性，而其他移動無線設(shè)備依賴接入點(AP)來提供到無線網(wǎng)絡(luò)的連通性。然而，AP位置可能是分散的或稀疏的，由此限制了移動無線設(shè)備的接收范圍。一些移動無線設(shè)備以規(guī)律間隔監(jiān)視指示通信信道的接收范圍的參數(shù)。在移動無線設(shè)備的接收范圍較弱的情形中，該移動無線設(shè)備的天線的朝向可被變更到新朝向，藉此改善該設(shè)備的接收范圍。各種技術(shù)可被用來確定該天線的朝向的新配置。這些技術(shù)會消耗顯著的處理時間和功率，并且由此通常在周期性的基礎(chǔ)上執(zhí)行。然而，在其中移動無線設(shè)備正持續(xù)地且快速地運動的情形中，這些技術(shù)可能不能以及時的方式適應(yīng)于該設(shè)備朝向的突然變化以改善該設(shè)備的接收范圍。因此，需要移動無線通信中的改進。發(fā)明概要
本發(fā)明的實施例涉及移動無線設(shè)備，其包括用于接收和/或發(fā)射無線信號的天線陣列、耦合到該天線陣列的運動傳感器、和耦合到該天線陣列的第一電路系統(tǒng)。該運動傳感器被用來因檢測出的該天線陣列的運動上的變化而動態(tài)地實時調(diào)整該天線陣列的朝向。該第一電路系統(tǒng)將接收自該運動傳感器的新值與對應(yīng)于該天線陣列的最新近配置的存儲著的值相比較，并且響應(yīng)于該天線的運動來確定理想的天線配置。
在一些實施例中，該天線陣列是扇區(qū)化天線陣列。響應(yīng)于該運動傳感器檢測出朝向變化，該方法可響應(yīng)于所檢測出的朝向變化來選擇并且激活該扇區(qū)天線陣列中的扇區(qū)天線。在其他實施例中，該天線陣列是全向天線陣列。響應(yīng)于檢測出朝向變化，可作出關(guān)于所檢測出的變化是否達到或超過指定的閾值的確定。如果確定該朝向變化達到或超過該閾值，那么可響應(yīng)于所檢測出的朝向變化來重配置波束成形系數(shù)或其他波束參數(shù)以重校準(zhǔn)該天線陣列。
附圖簡要說明
在結(jié)合以下附圖閱讀以下實施例的詳細描述時可獲得對本發(fā)明更好的理解，其中:


圖1A和IB解說了根據(jù)一個實施例的與接入點通信的示例性移動無線設(shè)備；
圖1C解說根據(jù)一個實施例的移動無線設(shè)備和移動接入點之間的通信；
圖2A-2E解說根據(jù)一個實施例的對移動無線設(shè)備和接入點之間的通信使用波束幀；
圖3A和3B是根據(jù)若干個實施例的移動無線設(shè)備的示例性框圖4是解說根據(jù)一個實施例的用于使用運動傳感器來配置移動無線設(shè)備的天線陣列的方法的流程圖5是解說根據(jù)一個實施例的用于使用運動傳感器來配置移動無線設(shè)備的扇區(qū)天線陣列的方法的流程圖6是解說根據(jù)一個實施例的用于使用運動傳感器來配置移動無線設(shè)備的全向天線陣列的方法的流程圖；以及
圖7是根據(jù)一個實施例的解說用于使用運動傳感器在不重校準(zhǔn)天線的情況下配置移動無線設(shè)備的全向天線陣列的方法的流程圖。
雖然本發(fā)明很容易有各種修改和替換性形式，但是其特定實施例作為示例在附圖中示出并在本文中被詳細描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖和對此的詳細描述并不旨在將本發(fā)明限于所公開的具體形式，而是相反，其目的是要涵蓋落在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物、以及替換。
本發(fā)明實施例的詳細描述
本文所公開的移動無線設(shè)備的實施例可操作以基于由板載運動傳感器檢測出的該設(shè)備的朝向變化來重配置該設(shè)備的天線陣列。
在一些實施例中，該天線陣列是扇區(qū)化天線陣列。響應(yīng)于運動傳感器檢測出朝向變化，該方法可響應(yīng)于所檢測出的朝向變化來重配置該天線陣列。重配置該天線陣列可包括激活一個或更多個扇區(qū)天線，并且/或者抑活至少一個扇區(qū)天線。對理想扇區(qū)的確定可基于在朝向變化的基礎(chǔ)上檢測或接收最強信號，并且可選擇該扇區(qū)天線用以激活，有可能抑活具有較弱接收的任何其他活躍扇區(qū)天線。
在其他實施例中，該天線陣列是全向天線陣列。響應(yīng)于檢測出朝向變化，可作出關(guān)于所檢測出的變化是否達到或超過指定閾值的確定。此指定閾值指示表明有理由需要變更天線朝向的變化程度。該閾值可以是指定的角變化，諸如方位角、或有可能是三維角或諸如歐拉角之類的角集合，以及其他表達朝向變化的手段。如果確定了該朝向變化達到或超過該閾值，那么可通過響應(yīng)于所檢測出的朝向變化重校準(zhǔn)該天線陣列來確定新的波束成形系數(shù)或諸如相位關(guān)系之類的其他波束參數(shù)。
這些波束成形系數(shù)可作為重校準(zhǔn)規(guī)程的一部分來確定。在各種實施例中，可使用根據(jù)IEEE802.11無線傳輸協(xié)議及其他等任何顯式或隱式技術(shù)來執(zhí)行對該天線陣列的重校準(zhǔn)。在一個實施例中，該方法可包括從AP接收信道狀態(tài)信息(CSI)，并且基于所接收到的CSI來重校準(zhǔn)天線。該信道狀態(tài)信息可包含通信鏈路的指定信息或?qū)傩裕淇捎脕碓u估傳送/接收條件，例如包括散射效應(yīng)、衰落、和/或隨距離的功率衰減，這可促成使天線陣列配置適應(yīng)于當(dāng)前信道條件。
在其他實施例中，當(dāng)朝向變化達到或超過閾值時，則可響應(yīng)于所檢測出的朝向變化在不重校準(zhǔn)天線陣列的情況下確定新的波束成形系數(shù)。對新的波束成形系數(shù)的確定可根據(jù)需要經(jīng)由不包括重校準(zhǔn)的各種技術(shù)中的任何技術(shù)來作出，包括簡單的內(nèi)插或外推、統(tǒng)計模型、試探法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、模糊邏輯、基于規(guī)則的系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)、查找表、等等。更一般而言，可根據(jù)需要使用將絕對或相對朝向變化與波束參數(shù)值相關(guān)的任何技術(shù)。以該方式確定新天線配置導(dǎo)至在時間、功耗、和計算帶寬上顯著的節(jié)省。還有較快響應(yīng)時間和對無線介質(zhì)的消耗減少的附加益處，因為設(shè)備不必請求新CSI并且等待其抵達。
圖1A和IB解說根據(jù)一個或更多個實施例的示例移動無線設(shè)備100A和100B。如所指示，此類移動無線設(shè)備可稱為STA (根據(jù)IEEE802.11無線通信標(biāo)準(zhǔn)的對“站”的縮寫)。STA可以是移動無線設(shè)備或以下所描述的圖1C中所示的AP。
如圖1A所示，在一些實施例中，移動無線設(shè)備100A可以是便攜式計算機或諸如平板計算機之類的其他移動計算設(shè)備。作為替換，如圖1B所示，移動無線設(shè)備100B可以是手持型通信設(shè)備。例如，移動無線設(shè)備100B可以是蜂窩電話或智能電話或其他類似移動無線設(shè)備。然而，應(yīng)當(dāng)注意，還預(yù)想到其它移動無線設(shè)備，諸如個人數(shù)字助理、(便攜式或駐定的)多媒體播放器、路由器、和/或可操作用于使用無線通信的其它移動移動設(shè)備/計算系統(tǒng)，例如包括車載無線通信設(shè)備。注意，如本文中所使用的，用諸如100AU00B等字母數(shù)字參考標(biāo)號來標(biāo)示的元素實施例可通過不用字母組成部分(例如，用100)來一般化地或共同地引述。如圖1A和IB所示，移動無線設(shè)備100可被配置成與諸如APlOl之類的無線收發(fā)機無線地通信。
移動無線設(shè)備100可包括可確定該設(shè)備或其天線陣列的朝向的運動傳感器。術(shù)語“運動傳感器”指代檢測設(shè)備的運動或其運動上的變化的組件，這可通過直接檢測朝向變化或通過確定位置變化上的相對差異來完成。運動傳感器的示例可包括一個或更多個加速計、一個或更多個磁性傳感器、一個或更多個光學(xué)傳感器、一個或更多個位置傳感器、一個或更多個朝向傳感器、和/或一個或更多個陀螺儀。可使用例如包括微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)等的任何期望技術(shù)來實現(xiàn)該運動傳感器。
注意，運動傳感器可包括朝向傳感器并且可被包括在移動設(shè)備中，諸如被包括在游戲設(shè)備、諸如GPS (全球定位系統(tǒng))設(shè)備之類的定位設(shè)備、和一些智能電話等之中以用于進行游戲、文本朝向等用途。如本文所描述，在一些實施例中，這些先前已有的運動傳感器可被用來檢測設(shè)備或設(shè)備的天線陣列的朝向。換言之，在一些實施例中，移動無線設(shè)備100可具有一個或更多個運動傳感器以出于原本可能與本文中所公開的功能性無關(guān)的目的為該設(shè)備執(zhí)行朝向功能性，并且這些運動傳感器可被用來實現(xiàn)本文中所描述的實施例。這些現(xiàn)有運動傳感器的使用可提供與設(shè)備的設(shè)計、操作和制造有關(guān)的節(jié)省。
圖1C解說其中諸如蜂窩電話之類的手持式移動無線設(shè)備作為移動AP來操作的實施例。更具體而言，圖1C解說移動無線設(shè)備(STA)IOOB與作為移動接入點來操作的另一無線設(shè)備IOlB通信。由此，在各種實施例中，本文所公開的技術(shù)可在包括STA到AP通信的任何STA到STA通信中使用。
現(xiàn)在將注意力轉(zhuǎn)向?qū)Σㄊ尚蔚挠懻?。IEEE802.1ln2009標(biāo)準(zhǔn)提供波束成形技術(shù)以創(chuàng)建形成聚焦在客戶端移動無線設(shè)備處的高增益波束的虛擬天線陣列。使波束聚焦具有增大范圍并且降低總體環(huán)境干擾的效力。具體而言，不是在所有方向上輻射能量，而是使發(fā)射能量被直接聚焦在目標(biāo)接收機處。此類經(jīng)聚焦波束確保所發(fā)射能量的大部分將到達恰當(dāng)?shù)慕邮諜C。另外，經(jīng)聚焦波束可降低在其他方向上發(fā)送的能量的量并且藉此導(dǎo)至對其他無線鏈路的干擾較少。
使這些波束的準(zhǔn)確性最大化對于達成最高有效吞吐量是重要的。除非信號從發(fā)射機到接收機能得到充分保持，否則誤差和噪聲可能消蝕吞吐量。例如，多個接收機之間的編碼損失、相位失準(zhǔn)和邊際解調(diào)導(dǎo)致更高誤比特率(BER)，這可能引向更多重傳、信號能量浪費、和更大干擾。
發(fā)射波束成形(TxBF)是通過允許發(fā)射機生成能被更好接收的信號來增強經(jīng)波束成形的鏈路的可靠性和性能的技術(shù)。波束成形可使用探通技術(shù)來將發(fā)射機與接收機對準(zhǔn)。發(fā)射機發(fā)送信號并且偵聽來自接收機的響應(yīng)。通過改變傳輸?shù)奶匦裕T如通過修改諸如波束系數(shù)或相位關(guān)系之類的波束參數(shù)，發(fā)射機就能瞄準(zhǔn)接收機的位置以將波束調(diào)諧成盡可能窄。該過程稱為校準(zhǔn)(或重校準(zhǔn))，并由此可包括確定傳送和/或接收條件。
利用開環(huán)波束成形技術(shù)，有效地強制發(fā)射機估計接收機在哪里并且改變將使信號接收改善還是降格。當(dāng)信號和反射同相到達時，它們加合其能量以產(chǎn)生盡可能最強的信號。然而，當(dāng)它們異相到達時，它們開始對彼此相消地干擾，從而降低到達接收機的信號能量。理想情況下，發(fā)射信號及其諸反射以相位對準(zhǔn)的方式到達接收天線處。開環(huán)波束成形的一個示例經(jīng)常稱為隱式波束成形。隱式波束成形使發(fā)射機承擔(dān)在假設(shè)互易通信信道的情況下并且通?；谟山邮諜C向發(fā)射機發(fā)送的一個或更多個信號來確定波束成形系數(shù)(即，相位、振幅和/或定時調(diào)整)的任務(wù)。
閉環(huán)TxBF技術(shù)通過使接收機能夠向發(fā)射機提供直接反饋以使信號及其諸反射的相位對準(zhǔn)最大化來改善準(zhǔn)確性。閉環(huán)TxBF向發(fā)射機開放允許接收機提供關(guān)于該接收機正接收信號的情況的良好程度的具體數(shù)據(jù)的信道。以此方式，發(fā)射機可更迅速且準(zhǔn)確地評估要使用的最優(yōu)波束。閉環(huán)TxBF的最后結(jié)果是可在發(fā)射之前應(yīng)用于信號的相對準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向矩陣。閉環(huán)波束成形的一個示例經(jīng)常稱為顯式波束成形。顯式波束成形使接收機承擔(dān)基于由發(fā)射機向該接收機發(fā)送的一個或更多個信號來確定波束成形系數(shù)的任務(wù)。這些系數(shù)然后被發(fā)送給發(fā)射機。
一般而言，天線陣列中的接收和發(fā)射天線可通過各自相應(yīng)的并行的接收和發(fā)射鏈來同時操作以執(zhí)行波束成形，其中來自多個全向天線的天線信號被組合以經(jīng)由確定或更新波束成形系數(shù)來使性能最大化。波束成形系數(shù)可將這些天線配置成相長和相消地發(fā)生干擾，結(jié)果得到有效的方向性天線輻射圖。
圖2A - 2E解說在全向天線陣列中使用波束成形以促成STA和AP之間的通信，盡管所示技術(shù)也一般性適用于STA-STA通信。圖2A解說具有全向天線覆蓋的AP以及一 STA。在該示例性系統(tǒng)中，該AP每IOOms發(fā)送出一全向信標(biāo)巾貞或信標(biāo)。
圖2B解說由STA從其相關(guān)聯(lián)AP接收信標(biāo)。該STA接收信標(biāo)并且確定從該AP接收傳輸?shù)淖罴逊绞?。例如，如圖2C所示，基于該STA與該AP的確定了的幾何或地理關(guān)系，該STA可調(diào)整其諸如波束成形系數(shù)之類的波束參數(shù)以將集體天線陣列聚焦在該AP的方向上，藉此改善與該AP的通信能力。該STA可然后基于其在全向信標(biāo)的基礎(chǔ)上演算出的波束參數(shù)來向該AP發(fā)射。
如圖2D和2E所解說，該技術(shù)可由STA和該AP兩者(或者，更一般而言，由兩個STA雙方)使用來改善這些設(shè)備之間的傳送和接收。換言之，STA和AP兩者皆可執(zhí)行波束成形技術(shù)以確定如何改善或優(yōu)化該STA和該AP之間的接收和傳送。由此，由STA接收到的每個信標(biāo)傳輸可導(dǎo)至對接收天線陣列輻射圖的調(diào)整。
可在本文中使用其他波束成形技術(shù)，諸如于2003年10月8日提交、題為“Apparatus and Method of Multiple Antenna Receiver Combining of High Data RateWideband Packetized Wireless Communication Signals (高數(shù)據(jù)率寬帶分組化無線通信信號的多天線接收機組合的裝置和方法)”的美國專利號7，366，089以及同樣于2003年 10 月 8 日提交、題為 “Apparatus and Method of Multiple Antenna TransmitterBeamforming of High Data Rate Wideband Packetized Wireless CommunicationSignals (高數(shù)據(jù)率寬帶分組化無線通信信號的多天線發(fā)射機波束成形的裝置和方法)”的美國專利號7，385，914中描述的那些技術(shù)，上述兩個專利均通過援引納入于此。
圖3A和3B是可包括設(shè)備電路系統(tǒng)120以執(zhí)行移動無線設(shè)備的各種功能的示例性移動無線設(shè)備100CU00D的框圖。移動無線設(shè)備100C、IOOD還可包括運動檢測電路系統(tǒng)130，運動檢測電路系統(tǒng)130可使用或?qū)崿F(xiàn)各種用于檢測天線陣列朝向的變化的技術(shù)中的任何技術(shù)。運動檢測電路系統(tǒng)130包括運動傳感器，諸如(諸)陀螺儀、(諸)加速計、(諸)磁性傳感器、(諸)光學(xué)傳感器、(諸)位置傳感器、(諸)朝向傳感器、諸微機電系統(tǒng)(MEMS)、提供GPS或基于蜂窩小區(qū)的三角測量功能性的(諸)位置組件、等等。
移動無線設(shè)備100C、100D還可包括天線控制電路系統(tǒng)140A、140B，天線控制電路系統(tǒng)140AU40B可被耦合到至少一個天線陣列，諸如圖3A所示的扇區(qū)天線陣列150或圖3B所示的天線陣列160。天線控制電路系統(tǒng)140可被配置成控制天線陣列150、160。具體而言，如本文所公開的，天線控制電路系統(tǒng)140可操作以重配置天線陣列150、160。
電路系統(tǒng)120、130、和/或140中的每一者可使用任何一種或更多種技術(shù)來實現(xiàn)，諸如模擬邏輯、數(shù)字邏輯、處理器和存儲器(諸如CPU、DSP、微控制器等)、ASIC (專用集成電路)、FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)、機械和/或電組件、致動器、伺服器、或上述各項的任何組入口 o
由此，移動無線設(shè)備100可包括用于接收和/或發(fā)射無線信號的天線陣列150、160，用于控制天線陣列150、160的天線控制電路系統(tǒng)140A、140B，和用于檢測移動無線設(shè)備100的朝向變化的運動檢測電路系統(tǒng)130。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將知曉的，移動無線設(shè)備100還可具有用于執(zhí)行該設(shè)備的各種其他功能的電路系統(tǒng)，例如，設(shè)備電路系統(tǒng)120。
天線控制電路系統(tǒng)140A、140B可使用檢測出的該無線設(shè)備的朝向變化來控制天線陣列的配置。換言之，來自(諸)運動傳感器的信息可被用來檢測移動無線設(shè)備或其天線陣列的朝向變化。該信息可被用來檢測對該移動無線設(shè)備的天線進行重配置的需要、觸發(fā)、或甚至確定該重配置。
例如，在其中天線陣列是扇區(qū)天線陣列150的實施例中，如圖3A所示，該重配置可涉及從扇區(qū)天線150內(nèi)選擇可被使用的一個或更多個扇區(qū)。天線控制電路系統(tǒng)140A控制要使用這些扇區(qū)天線中的哪個(些)扇區(qū)天線。在一些實施例中，不是僅知曉需要在天線配置上進行改變，而是還基于諸如天線位置、信號強度等各種因素知曉關(guān)于哪個天線最為適當(dāng)?shù)闹甘緯怯杏玫?。而且，在一些實施例中，如果移動無線設(shè)備知曉先前朝向以及朝向變化的相對程度，那么該移動無線設(shè)備可以能夠單從此變化程度來確定理想扇區(qū)。
在其中天線陣列包括多個全向天線的實施例中，諸如圖3B所示，重配置可涉及波束成形系數(shù)、和/或用于這些天線的其他配置參數(shù)(諸如這些天線之間的相位關(guān)系)上的改變。
對于運行在移動無線設(shè)備上的游戲應(yīng)用，經(jīng)常有移動無線設(shè)備的突然運動，這些突然運動經(jīng)常導(dǎo)致移動無線設(shè)備的天線發(fā)生快速的朝向變化。運動檢測電路系統(tǒng)130將檢測這些突然運動并且向天線控制電路系統(tǒng)140AU40B通知該朝向變化。該通知將允許天線控制電路系統(tǒng)140AU40B在朝向正快速地改變時更新天線陣列配置，而在朝向正在較緩慢地改變時允許將配置使用更久。
圖4是解說用于配置移動無線設(shè)備100的天線陣列150、160的方法400的示例性實施例的流程圖。方法400可協(xié)同以上附圖中所示的系統(tǒng)或移動無線設(shè)備以及其他移動無線設(shè)備之中的任何系統(tǒng)或設(shè)備來使用，其中，如上所指示，該移動無線設(shè)備可包括用于接收和/或發(fā)射無線信號的天線陣列、耦合到該天線陣列的運動傳感器、和耦合到該天線陣列和該運動傳感器的電路系統(tǒng)。在各種實施例中，所示的方法元素中的一些可被并發(fā)地執(zhí)行、以與所示次序不同的次序執(zhí)行、或者可被省略。還可根據(jù)需要執(zhí)行附加的方法元素。如圖所示，方法400可如下操作。
在步驟402中，可經(jīng)由運動檢測電路系統(tǒng)130中的運動傳感器來檢測天線陣列150,160的朝向變化。例如，在一個示例性實施例中，運動檢測電路系統(tǒng)130可監(jiān)視或輪詢運動傳感器。運動檢測電路系統(tǒng)130可將來自該運動傳感器的新值與存儲著的對應(yīng)于最新近重配置的值相比較，并且確定差異是否超過某個指定閾值。注意，天線陣列的朝向變化可能歸因于無線設(shè)備的各種運動類型中的任何運動類型。示例性運動類型包括移動無線設(shè)備的旋轉(zhuǎn)和/或平移。如另一示例，在非徑向方向上相對于信號源運動可在不旋轉(zhuǎn)的情況下改變設(shè)備的天線陣列相對于該信號源的朝向。
在步驟404中，天線陣列150、160可由天線控制電路系統(tǒng)140A、140B響應(yīng)于檢測出的朝向變化來重配置。在一個實施例中，第一電路系統(tǒng)可確定理想配置并且在該理想配置的可接受容限內(nèi)重配置天線陣列150、160、例如，在理想配置的10%、5%、2%、或1%內(nèi)，這取決于給定應(yīng)用的可接受容限。
圖5是根據(jù)一個實施例的用于配置移動無線設(shè)備的扇區(qū)化天線陣列的方法500的流程圖。圖5所示的方法可協(xié)同以上附圖中所示的系統(tǒng)或設(shè)備中的任何系統(tǒng)或設(shè)備來使用，其中該設(shè)備包括用于接收和/或發(fā)射無線信號的扇區(qū)化天線陣列。在各種實施例中，所示的方法元素中的一些可被并發(fā)地執(zhí)行、以與所示次序不同的次序執(zhí)行、或者可被省略。還可根據(jù)需要執(zhí)行附加的方法元素。如圖所示，方法500可如下操作。
在步驟502中，可經(jīng)由運動檢測電路系統(tǒng)130中的運動傳感器來確定扇區(qū)天線陣列150的朝向變化。運動檢測電路系統(tǒng)130可監(jiān)視或輪詢運動傳感器。運動檢測電路系統(tǒng)130可將來自該運動傳感器的新值與存儲著的對應(yīng)于最新近重配置的值相比較，并且可確定差異，諸如(諸)朝向角的差異。在一個實施例中，該運動檢測電路系統(tǒng)還可確定該差異是否超過指定閾值。由此，在一些實施例中，運動檢測電路系統(tǒng)130可檢測朝向變化，并且還可確定該變化的量。
在步驟504中，方法500可響應(yīng)于所檢測出的朝向變化來選擇并且激活扇區(qū)天線陣列150的扇區(qū)天線。由此，重配置該天線陣列可包括激活一個或更多個扇區(qū)天線，并且/或者抑活至少一個扇區(qū)天線。例如，該方法可確定這些扇區(qū)天線中的哪個扇區(qū)天線檢測到或接收到最強信號，并且可選擇該扇區(qū)天線用以激活。在一些情況下，該方法可抑活具有較弱接收的其他活躍扇區(qū)天線。在一些實施例中，天線控制電路系統(tǒng)140A可在不確定及執(zhí)行對當(dāng)前條件的分析的情況下為扇區(qū)天線陣列150確定經(jīng)改善配置。在一些實施例中，可以僅在若朝向差異或朝向變化量超過指定閾值的情況下才執(zhí)行該重配置。
圖6是解說根據(jù)一個實施例的用于通過基于天線陣列的朝向變化重校準(zhǔn)天線陣列來配置移動無線設(shè)備的具有兩個或更多個全向天線的陣列的方法600的流程圖。方法600可協(xié)同以上附圖中所示的系統(tǒng)或設(shè)備中的任何系統(tǒng)或設(shè)備來使用，其中設(shè)備包括用于接收和/或發(fā)射無線信號的全向天線陣列。移動無線設(shè)備100可包括耦合到天線陣列160的運動檢測電路系統(tǒng)130中的運動傳感器、和耦合到天線陣列160和運動傳感器130的天線控制電路系統(tǒng)140B。在各種實施例中，所示的方法元素中的一些可被并發(fā)地執(zhí)行、以與所示次序不同的次序執(zhí)行、或者可被省略。還可根據(jù)需要執(zhí)行附加的方法元素。如圖所示，方法600可如下操作。
在步驟602中，可由運動檢測電路系統(tǒng)130來確定天線陣列160的朝向變化。運動檢測電路系統(tǒng)130通知天線控制電路系統(tǒng)140B。在步驟603中，可作出關(guān)于所檢測出的變化是否達到或超過指定閾值的確定。例如，該閾值可以是指定的角變化，諸如方位角、或有可能是三維角或諸如歐拉角之類的角集合、以及其他表達朝向變化的手段。如果所檢測出的變化沒有達到或超過該閾值(步驟603-否)，那么方法可返回到602，并且繼續(xù)監(jiān)視所檢測出的朝向變化。否則，如果確定該朝向變化的確達到或超過該閾值(步驟603-是)，那么在步驟604中，可通過響應(yīng)于所檢測出的朝向變化重校準(zhǔn)該天線陣列來確定新的波束成形系數(shù)(或諸如相位關(guān)系之類的其他波束參數(shù))。
這些新的波束成形系數(shù)可作為重校準(zhǔn)規(guī)程的一部分來確定。在各種實施例中，對天線陣列的重校準(zhǔn)可使用本領(lǐng)域已知的各種顯式或隱式技術(shù)來執(zhí)行。例如，在一個實施例中，該方法可包括例如從AP接收信道狀態(tài)信息(CSI )，并且基于所接收到的CSI來重校準(zhǔn)天線。注意，如在本文中所使用的，術(shù)語“信道狀態(tài)信息”指代通信鏈路的可用來評估傳送/接收條件的指定信息或?qū)傩?，例如包括散射效?yīng)、衰落、和/或隨距離的功率衰減，這可促成使天線陣列配置適應(yīng)于當(dāng)前信道條件。
由此，在其中天線陣列包括兩個或更多個全向天線的實施例中，重配置天線陣列可包括基于所確定的條件經(jīng)由重校準(zhǔn)過程來修改該天線陣列中的兩個或更多個天線的波束成形系數(shù)、和/或調(diào)整這兩個或更多個天線之間的相位關(guān)系。
圖7是解說用于在不重校準(zhǔn)天線陣列的情況下基于該天線陣列的朝向變化來配置移動無線設(shè)備的具有兩個或更多個全向天線的陣列的方法700的示例性實施例的流程圖。圖7所示的方法700可協(xié)同以上附圖中所示的系統(tǒng)或設(shè)備中的任何系統(tǒng)或設(shè)備來使用，其中設(shè)備包括用于接收和/或發(fā)射無線信號的全向天線天線陣列。如圖6的方法的情形那樣，該設(shè)備可包括耦合到天線陣列的運動傳感器、和耦合到該天線陣列和該運動傳感器的電路系統(tǒng)。在各種實施例中，所示的方法元素中的一些可被并發(fā)地執(zhí)行、以與所示次序不同的次序執(zhí)行、或者可被省略。還可根據(jù)需要執(zhí)行附加的方法元素。注意，對以上已經(jīng)描述的方法元素的說明可能被縮略。如圖所示，方法700可如下操作。
在步驟702中，可經(jīng)由運動檢測電路系統(tǒng)130中的運動傳感器來確定全向天線陣列160的朝向變化。在步驟703中，可作出關(guān)于所檢測出的變化是否達到或超過指定閾值的確定。如果所檢測出的變化沒有達到或超過該閾值(步驟703-否)，那么方法700可返回到步驟702，并且繼續(xù)監(jiān)視所檢測出的朝向變化。否則，如果確定朝向變化達到或超過閾值(步驟703-是)，那么可在不重校準(zhǔn)天線陣列的情況下響應(yīng)于并且基于所檢測出的朝向變化來確定新的波束成形系數(shù)(步驟704)。例如，可經(jīng)由各種技術(shù)中的任何技術(shù)來作出對這些新的波束成形系數(shù)的確定，諸如包括內(nèi)插或外推、統(tǒng)計模型、試探法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、模糊邏輯、基于規(guī)則的系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)、查找表、等等。更一般而言，可根據(jù)需要使用將絕對或相對朝向變化與波束參數(shù)值相關(guān)的任何技術(shù)。以其中在不重校準(zhǔn)天線的情況下重配置天線陣列的該方式來確定新配置可導(dǎo)致在時間、功耗、和計算帶寬上的顯著節(jié)省。實施例
以下經(jīng)編號的段落描述具體實施例:
1.一種移動無線設(shè)備，包括:天線陣列，其用于接收和/或發(fā)射無線信號；耦合到該天線陣列的運動傳感器，該運動傳感器配置成檢測該天線陣列的朝向變化；以及耦合到該天線陣列的第一電路系統(tǒng)，該第一電路系統(tǒng)適配成響應(yīng)于由該運動傳感器檢測出的朝向變化來重配置該天線陣列。
2.如段落I所述的移動無線設(shè)備，其中，該天線陣列包括具有兩個或更多個扇區(qū)天線的扇區(qū)化天線，并且其中該第一電路系統(tǒng)被配置成:基于所檢測出的朝向變化來確定理想扇區(qū)，基于該理想扇區(qū)來激活扇區(qū)天線，以及/或者抑活至少一個扇區(qū)天線。
3.如段落I所述的移動無線設(shè)備，其中，該天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中該第一電路系統(tǒng)被配置成基于傳輸條件來重校準(zhǔn)該天線陣列。
4.如段落I所述的移動無線設(shè)備，其中，為了重配置該天線陣列，該第一電路系統(tǒng)被配置成為該天線陣列修改波束成形系數(shù)。
5.如段落I所述的移動無線設(shè)備，其中，該天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中該第一電路系統(tǒng)被配置成調(diào)整該天線陣列中的兩個或更多個天線之間的相位關(guān)系。
6.如段落I所述的移動無線設(shè)備，其中，該第一電路系統(tǒng)被進一步配置成確定變化的朝向的差異并且基于該變化的朝向的差異來重配置該天線陣列。
7.如段落I所述的移動無線設(shè)備，其中，該第一電路系統(tǒng)進一步配置成接收信道狀態(tài)信息(CSI)，并且基于所接收到的CSI來重配置該天線陣列。
8.如段落I所述的移動無線設(shè)備，其中，該運動傳感器包括以下一項或更多項:一個或更多個加速計；一個或更多個陀螺儀；一個或更多個磁性傳感器；一個或更多個光學(xué)傳感器；一個或更多個朝向傳感器；或者一個或更多個位置傳感器。
9.一種用于無線通信的方法，該方法包括:提供具有用于接收和/或發(fā)射無線信號的天線陣列的至少一個移動無線設(shè)備，該移動無線設(shè)備具有耦合到該天線陣列的運動傳感器、和耦合到該天線陣列和該運動傳感器的第一電路系統(tǒng)；經(jīng)由該運動傳感器在實時的基礎(chǔ)上檢測該天線陣列的朝向變化；以及響應(yīng)于來自該運動傳感器的檢測出的朝向變化經(jīng)由該第一電路系統(tǒng)來重配置該天線陣列。
10.如段落9所述的方法，其中，該天線陣列包括具有兩個或更多個扇區(qū)天線的扇區(qū)化天線，并且其中所述重配置該天線陣列包括以下一項或更多項:基于所檢測出的朝向變化來確定理想扇區(qū)，基于該理想扇區(qū)來激活一個或更多個扇區(qū)天線，以及/或者抑活至少一個扇區(qū)天線。
11.如段落9所述的方法，其中，該天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中所述重配置該天線陣列包括基于傳輸條件來重校準(zhǔn)該天線陣列。
12.如段落9所述的方法，其中，該天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中所述重配置該天線陣列包括為該天線陣列修改波束成形系數(shù)。
13.如段落9所述的方法，其中，該天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中所述重配置該天線陣列包括調(diào)整該天線陣列中的兩個或更多個天線之間的相位關(guān)系。
14.如段落9所述的方法，還包括:確定所檢測出的朝向變化的差異，其中所述重配置步驟還包括:基于所確定的檢測出的朝向變化的差異來重配置該天線陣列并且在不執(zhí)行重校準(zhǔn)演算的情況下重配置該天線陣列。
15.如段落9所述的方法，還包括:接收信道狀態(tài)信息(CSI)，其中所述重配置步驟還包括基于所接收到的CSI來重配置該天線陣列。
16.如段落9所述的方法，其中，該運動傳感器包括以下一項或更多項:一個或更多個加速計；一個或更多個陀螺儀；一個或更多個磁性傳感器；一個或更多個光學(xué)傳感器；一個或更多個朝向傳感器；或者一個或更多個位置傳感器。
17.一種用于無線通信的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:多個無線設(shè)備，每個無線設(shè)備具有用于接收和/或發(fā)射無線信號的天線陣列，這些無線設(shè)備的第一子集，該第一子集包括一個或更多個移動無線設(shè)備，每個移動無線設(shè)備具有運動傳感器和第一電路系統(tǒng)；該第一移動無線設(shè)備的天線陣列和第二無線設(shè)備的天線陣列之間的通信鏈路，該第一移動無線設(shè)備的該天線陣列與第一位置相關(guān)聯(lián)并且該第二無線設(shè)備的該天線陣列與第二位置相關(guān)聯(lián)；其中該運動傳感器檢測該第一位置的變化；并且其中該第一電路系統(tǒng)基于來自該運動傳感器的檢測出的該第一位置的變化來將該第一移動無線設(shè)備的天線陣列重配置到第三位置。
18.如段落17所述的系統(tǒng)，其中，該第一電路系統(tǒng)基于該第一位置的變化超過閾值來重配置該第一移動無線設(shè)備的天線陣列。
19.如段落17所述的系統(tǒng)，其中，該第一電路系統(tǒng)基于所檢測出的朝向變化來確定理想配置以定位該移動無線設(shè)備的該天線陣列，并且其中該第一電路系統(tǒng)基于該理想配置的百分比來確定該第三位置。
20.如段落17所述的系統(tǒng)，其中，該第一電路系統(tǒng)基于對與該通信鏈路相關(guān)聯(lián)的一組傳輸特性的相對改變來確定該第三位置。
在一些實施例中，可使用以上描述的技術(shù)的組合。例如，為了快速優(yōu)化或改善、對于最高達某個累積最大值的小的朝向變化、對于其中朝向變化為18 0度的特殊幾何形態(tài)等，可以使用在不重校準(zhǔn)的情況下重配置的辦法。不然，重配置可包括重校準(zhǔn)天線。在其他實施例中，可指定各種條件中的任何條件以有可能動態(tài)地確定要使用哪個辦法。
盡管已相當(dāng)詳細地描述了以上各實施例，但一旦完全領(lǐng)會以上公開，眾多變型和修改就將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見。所附權(quán)利要求書旨在被解讀為涵蓋所有這些變型和修改。盡管已經(jīng)關(guān)于接入點討論了本文所描述的實施例，但是這些實施例可被應(yīng)用于其中沒有接入點的系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。例如，在自組織(ad hoc)網(wǎng)絡(luò)中，接入點的功能性可由一個或更多個對等移動無線設(shè)備來執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.一種移動無線設(shè)備，包括: 用于接收和/或發(fā)射無線信號的天線陣列； 耦合到所述天線陣列的運動傳感器，所述運動傳感器配置成檢測所述天線陣列的朝向變化；以及 耦合到所述天線陣列的第一電路系統(tǒng)，所述第一電路系統(tǒng)適配成響應(yīng)于由所述運動傳感器檢測出的所述朝向變化來重配置所述天線陣列。
2.如權(quán)利要求1所述的移動無線設(shè)備，其中，所述天線陣列包括具有兩個或更多個扇區(qū)天線的扇區(qū)化天線，并且其中所述第一電路系統(tǒng)被配置成: 基于所檢測出的朝向變化來確定理想扇區(qū)， 基于所述理想扇區(qū)來激活扇區(qū)天線，以及/或者 抑活至少一個扇區(qū)天線。
3.如以上任一權(quán)利要求所述的移動無線設(shè)備，其中，所述天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中所述第一電路系統(tǒng)被配置成基于傳輸條件來重校準(zhǔn)所述天線陣列。
4.如以上任一權(quán)利要求所述的移動無線設(shè)備，其中，為了重配置所述天線陣列，所述第一電路系統(tǒng)被配置成為所述天線陣列修改波束成形系數(shù)。
5.如以上任一權(quán)利要求所述的移動無線設(shè)備，其中，所述天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中所述第一電路系統(tǒng)被配置成調(diào)整所述天線陣列中的兩個或更多個天線之間的相位關(guān)系。
6.如以上任一權(quán)利要求所述的移動無線設(shè)備，其中，所述第一電路系統(tǒng)被進一步配置成確定變化的朝向的差異并且基于所述變化的朝向的差異來重配置所述天線陣列。
7.如以上任一權(quán)利要求所述的移動無線設(shè)備，其中，所述第一電路系統(tǒng)被進一步配置成接收信道狀態(tài)信息(CSI)，并且基于所接收到的CSI來重配置所述天線陣列。
8.如以上任一權(quán)利要求所述的移動無線設(shè)備，其中，所述運動傳感器包括以下一項或更多項: 一個或更多個加速計； 一個或多個陀螺儀； 一個或更多個磁性傳感器； 一個或更多個光學(xué)傳感器； 一個或更多個朝向傳感 器；或者 一個或更多個位置傳感器。
9.一種用于無線通信的方法，該方法包括: 提供具有用于接收和/或發(fā)射無線信號的天線陣列的至少一個移動無線設(shè)備，所述移動無線設(shè)備具有耦合到所述天線陣列的運動傳感器、和耦合到所述天線陣列和所述運動傳感器的第一電路系統(tǒng)； 經(jīng)由所述運動傳感器在實時的基礎(chǔ)上檢測所述天線陣列的朝向變化；以及響應(yīng)于來自所述運動傳感器的檢測出的所述朝向變化經(jīng)由所述第一電路系統(tǒng)來重配置所述天線陣列。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述天線陣列包括具有兩個或更多個扇區(qū)天線的扇區(qū)化天線，并且其中所述重配置所述天線陣列包括以下一項或更多項: 基于所檢測出的朝向變化來確定理想扇區(qū)， 基于所述理想扇區(qū)來激活一個或更多個扇區(qū)天線，以及/或者 抑活至少一個扇區(qū)天線。
11.如權(quán)利要求9和10中任一項所述的方法，其中，所述天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中所述重配置所述天線陣列包括基于傳輸條件來重校準(zhǔn)所述天線陣列。
12.如權(quán)利要求9-11中任一項所述的方法，其中，所述天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中所述重配置所述天線陣列包括為所述天線陣列修改波束成形系數(shù)。
13.如權(quán)利要求9-12中任一項所述的方法，其中，所述天線陣列包括具有兩個或更多個全向天線的陣列，并且其中所述重配置所述天線陣列包括調(diào)整所述天線陣列中的兩個或更多個天線之間的相位關(guān)系。
14.如權(quán)利要求9-13中任一項所述的方法，還包括: 確定所檢測出的朝向變化的差異， 其中所述重配置步 驟還包括: 基于所確定的檢測出的朝向變化的差異來重配置所述天線陣列并且在不執(zhí)行重校準(zhǔn)演算的情況下重配置所述天線陣列。
15.如權(quán)利要求9-14中任一項所述的方法，還包括: 接收信道狀態(tài)信息(CSI)，其中所述重配置步驟還包括基于所接收到的CSI來重配置所述天線陣列。
全文摘要
描述了用于對移動無線設(shè)備的天線陣列進行實時運動檢測和重配置的設(shè)備和方法。該移動無線設(shè)備包括用于接收和發(fā)射無線信號的天線陣列、耦合到該天線陣列的運動傳感器、和耦合到該天線陣列和該運動傳感器的第一電路系統(tǒng)。該天線陣列的朝向變化由該運動傳感器實時地檢測并且由該第一電路系統(tǒng)識別。該天線陣列由該第一電路系統(tǒng)以迅捷的方式響應(yīng)于所檢測出的朝向變化來重配置。
文檔編號H01Q3/00GK103210542SQ201180043415
公開日2013年7月17日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者P·J·赫斯特德, J·L·史密斯 申請人:高通股份有限公司