CN101554036A - 用于控制无线设备的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于控制无线设备(200)的操作的方法和设备。该方法(500)包括，在初始模式中向控制器设备(120)发射初始信号(410)(505)；在发射初始信号之后，在初始模式中自控制器设备接收初始指令(420)(510)，该初始指令标识操作模式；将无线设备中的发射和接收电路设置为根据该操作模式发射和接收(515、520、525)；以及在该操作模式中发射操作信号(430)(530)。无线设备(200)包括用于实现该方法的天线控制器(290)和天线开关(225)。

Description

用于控制无线设备的系统和方法
技术领域
本发明通常涉及一种用于控制无线设备操作的系统和方法。特别地，其涉及一种考虑了变化的设备、网络、或者环境参数而动态改变远程无线设备的模式的系统和方法。
背景技术
在无线设备之间的任何数据传输中，传输参数必须以发射机和接收机都知道的方式设置。这些参数的特定配置可被称为传输模式或操作模式，其允许将设备设置为在特定操作模式中操作。在多种操作模式中，参数可以包括待发送数据的特定格式、传输速度、所使用的信号流的类型等。
信号格式意指可以使用的许多种信号标准。在蜂窝电话网络中，这可以包括第三代(3G)长期演进(LTE)标准、全球移动电话系统(GSM)标准、或者任何其他适当的蜂窝电话协议。在其他的无线环境中，可以使用其他信号标准来设置信号格式。
在某些实施例中传输速度可以改变。在该情况中，不同速度下的传输将被分类为分立的模式。这是因为，即使使用相同的数据格式风格，传输速度的不同也需要不同的处理。
信号流的类型将指示数据传输是单工的、半双工的、全双工(有时被简称为“双工”)、或其某种变化形式。在单工传输中，数据传输是单向的。换言之，当两个设备通信时，两个设备中仅有一个设备发送数据并且两个设备中仅有一个设备接收数据。发射设备必须具有某种发射机电路，并且接收机设备必须具有某种接收机电路。在全双工传输中，数据传输是双向的。换言之，当两个设备通信时，它们每一个均同时发送和接收数据。两个通信设备必须每一个均具有某种收发信机电路，其被配置来同时发射和接收信号。在半双工传输中，数据在两个方向中发送，但不是同时发送。换言之，系统允许串行单工传输，至于哪个设备将作为发射机和哪个设备将作为接收机，则是两个设备切换。类似于全双工，半双工要求每个设备包括收发信机电路。然而，由于设备不同时发射和接收，因此这些收发信机电路不需要被配置用于同时发射和接收。
随着不同的设备操作模式在市场中变得更加普遍，制造商不可避免地需要创建在一个以上的模式中运行的设备。目前，由设备操作者手动进行模式改变，或者由设备自身发起模式改变，需要强行关闭先前的通信，并且模式不再改变直至该过程再次发生。该种模式改变通常响应于覆盖问题，诸如在给定的多接入方案中缺乏覆盖或者在提供更好服务的新的多接入方案中存在覆盖。然而，在环境、网络、或者设备参数改变的特定的环境中，该受限制的响应可能是不利的，它可能不利于保持相同的操作模式。
附图说明
附图中相同的参考数字表示相同的或者功能相似的元件，并且附图连同下文的详细描述一起并入说明书并且形成其一部分，用于进一步说明示例性实施例和解释本发明的多种原理和优点。
图1是根据公开的实施例的无线网络的覆盖的示图；
图2是根据公开的实施例的移动设备的框图；
图3是根据公开的实施例的基站的框图；
图4是示出了根据公开的实施例的图2的移动设备和图3的基站之间的交互的消息序列图；
图5是根据公开的实施例的图2和4的移动设备的操作流程图；并且
图6是根据公开的实施例的图3和4的基站的操作流程图。
具体实施方式
本公开用于以使得能够实现的方式进一步解释执行本发明的一个或多个实施例的最佳方式。本公开进一步用于增强对本发明的原理及其优点的理解和认识，而并非以任何方式限制本发明。本发明仅由所附权利要求，包括在本申请的待决期间进行的任何修改，以及这些权利要求的所有等效物来限定。
应进一步理解，关系术语的使用，诸如第一和第二等，仅用于使一个实体、事项、或者动作区别于另一实体、事项、或者动作，而并没有必然要求或暗示这些实体、事项、或者动作之间的任何实际的这样的关系或顺序。应当注意，某些实施例可以包括多个处理过程或步骤，其可以以任何顺序执行，除非明确且必然地限于特定的顺序；即，那些没有如此限定的过程或步骤可以以任何顺序执行。
许多本发明的功能和许多本发明的原理在实现时，最佳地在集成电路(IC)中实现，并且特别地，通过使用包括CMOS晶体管的电路实现。可以预见，本领域的普通技术人员尽管可能付出一定的努力并且可能存在由例如可用时间、当前技术、和经济考虑所引出的许多设计选择，但是在此处公开的概念和原理的引导下，将能够容易地通过最少的实验生成该IC。因此，出于简明并且使可能混淆本发明的原理和概念的任何风险最小的目的，对该IC的进一步的讨论将限于对于示例性实施例所使用的原理和概念必要的一些内容。
LTE网络
本发明的一个示例性实施例有关长期演进(LTE)蜂窝电话网络。在该网络中，动态地将移动设备(即，蜂窝电话)的模式从全双工模式转移到半双工模式并且再次转移回来，这可能是有利的。之所以这是期望的，一个原因在于，允许基站基于多种网络标准，例如服务质量(QoS)标准，控制基站和移动设备之间的传输的可靠性。另一原因在于，允许移动单元基于其本地需要请求进入不同的模式。
出于公开的目的，将示出涉及在LTE蜂窝电话中在全双工模式和半双工模式之间改变的示例性实施例。然而，本发明不应限于该实施例。其通常适用于涉及任何标准的操作模式的动态选择，所述标准例如，网络使用的数据格式方案、传输速度、所使用的信号流类型、或者可能在操作模式之间改变的任何其他参数。如果提供多种模式作为可行的替换方案，则可替换的实施例还可以涉及在两个以上的模式之间选择。在该实施例中，设备可以动态地在所有可能模式之间切换。
图1是根据所公开的实施例的无线网络的覆盖的示图。该实施例以示例的方式示出了蜂窝电话网络。如图1中示出的，无线网络100的覆盖区域被分为多个相邻的六边形区域110。每个六边形区域110具有在其中心处的基站120，并且被平均分为围绕基站120的三个相邻的五边形区域130。每个五边形区域130由第一边缘140A、第二边缘140B、第三边缘140C、第四边缘140D、和第五边缘140E定义。
六边形区域110每一个均表示基站120的大致圆形的有效范围。它们被形成为六边形的形状，由此它们可以更紧密地交叠。六边形区域110的大小被选择为使得无线网络100中使用的移动设备具有足以到达六边形区域110的中心处的对应基站120的功率。换言之，该大小被选择为使得相关移动设备的有效广播长度不小于从基站120到对应六边形区域110的外角的长度。
基站120被形成在其各自的六边形区域110的中心，并且以足以到达在六边形区域110中操作的任何移动设备的功率广播。每个基站120通常协调在围绕它的六边形区域110中的许多移动设备的操作。结果，基站120应包括被配置来同时发送和接收多个信号的收发信机。
相邻的五边形区域130表示比整个六边形区域110小的覆盖区域。某些无线网络(例如，示例性的蜂窝电话网络)以该方式细分六边形区域110。在这样的网络中，相同的基站120服务于围绕它的三个五边形区域130的每一个。
尽管由相同的基站120控制，但是出于信号分离的目的，相邻的五边形区域130的每一个受到不同的对待。例如，可以通过使用不同的码、不同的频率、或者某些其他的分离机制来将每个五边形区域130和与其相邻的区域分离。这意味着，尽管一个五边形区域130中的蜂窝电话可能“收听”到来自邻近的五边形区域130的信号，但是由于码不匹配，因此它将知道不去收听它们。
然而，尽管由于使用不同的码，每个移动设备将能够忽略邻近的五边形区域130中的信号的内容，但是信号自身仍将保留，提供了信号干扰。换言之，尽管自基站120发送的用于邻近的五边形区域130的网络指令不能由分配给不同五边形区域130的移动单元读取，但是如果该移动设备足够接近邻近的五边形区域130，则意图用于邻近的五边形区域130的信号可能干扰用于当前的五边形区域130的信号。如果两个五边形区域130使用相同或相似的频谱用于数据传输，则更是如此。结果，用于邻近的五边形区域130的信号可能作为对当前的五边形区域130的噪声。
因此，第一～第五边缘140A～140E定义来自在邻近的五边形区域130中发起的信号中的最大潜在信号干扰的区域。移动单元越接近边缘140A～140E之一，则该移动设备越可能收听到作为噪声的相邻信号。出于该原因，边缘140A～140E附近的移动设备用户被称为小区边缘用户，并且被认为相比于非边缘用户处于更高的噪声干扰风险。对于随机噪声干扰，所有的用户机会相同。但是小区边缘用户仍有进一步的非常显著的风险，即恰好在设备使用的无线频率上存在另外的高强度干扰信号。
在该情况中，操作模式之间的动态切换可以改善性能。不同的操作模式提供了不同的优点和缺点。某些模式是快速而简单的，但是在面对强干扰时并非非常鲁棒。其他的模式是较慢的和较复杂的，但是可以处理较大的干扰，连接掉线的机会较小。
因此，一种解决边缘干扰(或者实际上，任何干扰)问题的方法是：使蜂窝电话用户缺省在优化用于非边缘操作的标准模式中操作，并且当用户接近边缘140A～140E并且变为小区边缘用户时将他们切换到鲁棒性更高的操作模式。然后，当他们离开边缘区域时，系统可以将他们切换回标准模式。
例如，在LTE蜂窝电话系统中，缺省操作模式可以是全双工LTE模式，而边缘模式可以是半双工LTE模式。这将需要每个移动设备在其接近边缘(或者其他干扰元件)时从全双工模式切换到半双工模式，并且然后在设备离开边缘(或者其他干扰元件)附近时从半双工模式切换回到全双工模式。这可能涉及用户接近边缘并且随后转向返回到相同的初始五边形区域130，或者可能涉及用户跨越边缘边界进入新的五边形区域130。在任一情况中，与边缘(或者其他干扰元件)的邻近度表示干扰的潜力，并且可能涉及需要模式改变。
尽管图1示出了大小相同且均匀安放的六边形区域110和五边形区域130，以及每一均位于各自的六边形区域的准确中心的基站120，但是应当理解，在实际的实现方案中，基站的安放以及不同六边形区域120和五边形区域130的形状可能极不规则，这是因为它们是由区域中的无线电传播环境所确定的，例如，每个基站站点和移动设备之间建筑物的数目。
此外，尽管上文的描述主要涉及源于进入小区边缘附近的用户的干扰，但是所描述的设备和过程适用于任何干扰源，或者可能需要动态改变移动设备的模式的任何其他原因。
移动设备
图2是根据所公开的实施例的移动设备的框图。该移动设备被配置为在GSM或LTE网络中操作。如图2中所示，移动设备200包括：天线205，接收机模块210，发射机模块215，双工器220，天线开关225，发射机开关230，接收机开关235，第一、第二、和第三带通滤波器240、245、和250，第一、第二、和第三接收机放大器255、260、265，第一和第二发射机放大器270和280，以及开关控制器290。更一般地，移动设备200可被称为远程设备。
天线205可以是用于发射和接收无线信号的任何适当的天线。在一个公开的实施例中，其是蜂窝电话天线。然而，在不同类型的移动设备中，其应被适当地实现。
接收机模块210是被配置来接收和处理来自天线205的进入信号(incoming signal)的电路集合，而发射机模块215是被配置来生成到天线205的适当外发信号(outgoing signal)的电路集合。
双工器220是被配置来允许天线205成功地同时发射和接收信号的电路。
天线开关225是用于响应于开关控制信号将多种电路元件连接到天线205的开关。在操作中，天线开关225基于当前的操作模式每次仅提供单个连接。
发射机开关230是用于将来自发射机模块215的信号连接到双工器220或天线开关225的开关，而接收机开关235是用于将来自双工器220或天线开关225的信号连接到接收机模块210的开关。
第一低通滤波器240和第一接收机放大器255串联连接在天线开关225和接收机模块210之间，并且被配置来提供用于第一GSM接收机路径的适当的前端处理。类似地，第二低通滤波器245和第二接收机放大器260串联连接在天线开关225和接收机模块210之间，并且被配置来提供用于第二GSM接收机路径的适当的前端处理。
第三低通滤波器250和第三接收机放大器265串联连接在接收机开关235和接收机模块210之间，并且被配置来提供用于LTE接收机路径的适当的前端处理。
第一发射机放大器270连接在发射机模块和天线开关225之间，并且被配置来提供用于GSM传输路径的放大。第二发射机放大器280连接在发射机模块和天线开关225之间，并且被配置来提供用于LTE传输路径的放大。
如本领域技术人员将理解的，可选择用于带通滤波器240、245和250、接收机放大器255、260和265、以及发射机放大器270和280的特定参数。在可替换的实施例中，可以消除任何或所有这些滤波器和放大器，或者在多种接收机和发射机路径中可以包括额外的前端/后端电路。
开关控制器290向天线开关225提供开关控制信号，向发射机开关230提供发射模式控制信号，并且向接收机开关235提供接收机模式控制信号，所有这些均响应于自接收机模块接收的模式控制信号。
图2的移动设备便于四个可能的连接：GSM模式接收连接、GSM模式发送连接、LTE全双工模式连接、LTE半双工模式发送连接、和LTE半双工模式接收连接。在GSM模式中，在要接收信号时，天线开关225将天线205连接到第一和第二带通滤波器240和245中的一个，而在要发送信号时，将天线205连接到第一发射放大器270。在LTE全双工模式中，天线开关225将天线205连接到双工器220，发射机开关230将第二发射机放大器280连接到双工器220，并且接收机开关235将第三带通滤波器250连接到该双工器。并且在LTE半双工模式中，在要发送数据时，天线开关225和发射机开关230将天线205连接到第二发射机放大器280，而在要接收数据时，天线开关225和接收机开关235将天线205连接到第三带通滤波器250。
如图2中所示，提供了一种多模式收发信机。该收发信机包括：天线开关，其被配置来将第一天线开关节点选择性地连接到第二天线开关节点、第三天线开关节点、或第四天线开关节点中的一个；接收机开关，其被配置来将第一接收机开关节点选择性地连接到第二接收机开关节点或第三接收机开关节点中的一个，该第二接收机开关节点连接到第三天线开关节点；发射机开关，其被配置来将第一发射机开关节点选择性地连接到第二发射机开关节点或第三发射机开关节点中的一个，该第二发射机开关节点连接到第四天线开关节点；接收机模块，其被配置来接收和处理进入信号并且基于进入信号生成模式控制信号，接收机模块连接到第一接收机开关节点；发射机模块，其被配置来生成外发信号，发射机模块连接到第一发射机开关节点；双工器，其被配置来同时传递进入信号和外发信号，该双工器具有连接到第二天线开关节点的天线发射/接收节点、连接到第三接收机开关节点的设备接收机节点、和连接到第三发射机开关节点的设备发射机节点；和控制器，其被配置来响应于模式控制信号，生成用于控制天线开关的操作的天线开关控制信号、用于控制接收机开关的操作的接收机开关控制信号、和用于控制发射机开关的操作的发射机开关控制信号。
收发信机可以进一步包括接收机放大器和与接收机放大器串联连接的带通滤波器。接收机模块可以通过该带通滤波器和接收机放大器连接到第一接收机开关节点。类似地，收发信机可以进一步包括发射机放大器。发射机模块可以通过发射机放大器连接到第一发射机开关节点。该设备可以在集成电路设备中实现。
作为示例，这里示出了四个可能的模式。然而，所需要的是存在两个可能的模式即可。事实上，在某些实施例中，可以具有多个模式，可以仅动态切换这些模式的子集。为了易于解释，下面的描述仅涉及在两个模式之间切换。这仅出于描述的目的，不应被视为限制性的。
基站
图3是根据所公开的实施例的基站的框图。这可以是图1中示出的基站类型。如图3中所示，基站120包括天线305、双工器320、接收模块310、发送模块315、测量电路340、和控制电路350。更一般地，基站120可被称为控制器设备。
天线305可以是用于发射和接收无线信号的任何适当的天线。在一个所公开的实施例中，其是蜂窝电话基站天线。然而，在不同类型的基站120中，其应被适当地实现。
双工器320是被配置来允许天线205成功地同时向发送模块320和接收模块310发射信号和从发送模块320和接收模块310接收信号的电路。
接收模块310是被配置来接收和处理进入信号的电路集合，而发送模块315是被配置来生成适当的外发信号的电路集合。
测量电路340是被设计来测量进入信号的特定信号度量的电路。这可以是信噪比(SNR)、信号干扰比(SIR)、信号对干扰加噪声比(SINR)、信号功率、服务质量(QoS)要求的测度，或者信号质量的某些其它测度。在可替换的实施例中，可以进行信号质量以外的属性的确定，条件是该属性与模式改变相关。例如，在某些实施例中，基站120可以考虑与给定移动设备200的剩余电池电力相关的数据，以确定移动设备200是否应转换到低功率操作模式。在其他的实施例中，基站120可以考虑网络上的业务量水平，例如，在非高峰时段将网络中的所有用户切换到半双工模式。
控制电路350是被配置来响应于直接自接收模块310接收的信号或者自测量电路340接收的信号度量信息中的任一或两者生成模式控制指令集合的电路。这些模式控制指令被转发到发送模块，用于到移动设备200的传输。
模式选择处理过程
图4是示出了根据所公开的实施例的图2的移动设备和图3的基站之间的交互的消息序列图。特别地，图4示出了消息如何在移动设备200和基站120之间传递使得基站120可以设置移动设备200的模式。
出于该示例的目的，所描述的网络将是LTE网络，移动设备能够在全双工模式或半双工模式中操作。可替换的实施例可以使用具有不同类型和不同模式数目的不同类型的网络。
如图4中所示，当移动设备200向基站发送初始请求410时，消息传递开始。该请求将在移动设备200和基站120都知道的缺省模式(即模式A)下发送。
在一个实施例中，初始请求410可以是移动设备200连接到基站120的首次尝试。在该情况中，模式A将是针对这种初始关联请求在网络中预先确定的缺省操作模式。然而，在可替换的实施例中，初始请求410可以表示已建立的通信流中的在移动设备200和基站120之间的通信。在该情况中，模式A是基站120预先已指令移动设备200使用的任何模式。在某些实施例中，初始获取的模式将是半双工模式，这是因为其将提供较好的随机接入信道覆盖。
基站120可以通过第一模式控制指令420响应初始请求410，其指令移动设备200切换到新的操作模式而不需要任何信号质量确定。这可以根据设定的模式控制方案完成。例如，如果初始请求是用于与基站120通话的新的移动设备200的第一个消息，则初始请求可以在半双工模式中发送，并且基站120显然可以指令所有新的移动设备200在恰当地连接到网络时切换到全双工模式。
在某些实施例中，第一模式控制指令420可以仅在操作模式改变(例如，从模式A变为模式B)时发送。在其他实施例中，第一模式控制指令420可以总是被发送以指示当前操作模式，而不管是否涉及操作模式改变。
在图4中公开的实施例中，第一模式控制指令420指令移动设备200将操作模式变为模式B。然而，由于移动设备200仍操作于模式A，因此第一模式控制指令420仍以模式B发送。
一旦移动设备200已接收第一模式控制信号420，则移动设备200和基站120进行数据传输，使用新指令的模式(在该实施例中，即模式B)传递多种数据和控制信号430。
数据传输430的持续时间可以是固定的或变化的，这取决于实施例。然而，有时基站120将进行对自移动设备200接收的信号的信号质量确定440。这可以是信噪比(SNR)、信号干扰比(SIR)、信号对干扰加噪声比(SINR)、信号功率、服务质量(QoS)要求的测度，或者信号质量的某些其它测度。在可替换的实施例中，可以进行信号质量以外的属性的确定，条件是该属性与模式改变相关。例如，在某些实施例中，基站120可以考虑与给定移动设备200的剩余电池电力相关的数据，以确定移动设备200是否应转换到低功率操作模式。在其他的实施例中，其可以考虑当前网络拥塞水平以确定移动设备200是否应转换到不同的操作模式。
一旦信号质量确定440(或者其他参数确定)完成，则基站120将确定适当的新模式应为何种模式(即，是否保持当前操作模式或者是否切换到不同的操作模式)，并且发送第二模式控制指令450，其指示新的操作模式应为何种模式。再一次地，由于移动设备200仍然操作于当前操作模式(即，在操作中此时处于模式A)，因此第二模式控制指令450必须处于当前操作模式，而不管其指令移动设备200使用何种模式。
如同第一模式控制指令420，在某些实施例中，第二模式控制指令450仅在操作模式改变(例如，从模式B变为模式A)时发送。在其他实施例中，第二模式控制指令450可以总是被发送以指示当前操作模式，而不管是否牵涉操作模式改变。
如上文所述的，在一个实施例中，模式A是半双工模式而模式B是全双工模式。半双工操作模式(模式A)由移动设备200使用以确保与基站120的初始联系，之后移动设备转移到全双工操作模式(模式B)用于后面的传输。
一旦移动设备200已接收到第二模式控制信号450，则移动设备200和基站120进行数据传输，使用新指令的模式(在该实施例中即模式A)传递多种数据和控制信号430。
该信号质量确定和模式控制指令传递的过程可以在设备操作过程中按照需要重复多次。
在某些可替换的实施例中，初始请求或者数据/控制信号430的某部分可以包括来自移动设备的改变操作模式的特定请求。在该情况中，第一或第二模式控制指令420和450可以完全地或部分地是对来自移动设备200的该显式(explicit)请求的响应。然而，移动设备200也可能仅请求特定的操作模式，而基站120出于基站120已知的原因决定不允许该模式。在该情况中，基站120将不提供任何模式控制指令，或者指令使用不同的操作模式。
移动设备的操作
图5是根据所公开的实施例的图2的移动设备的操作流程图。
如图5中所示，当移动设备200向基站120发送初始通信请求时，模式控制过程500开始(505)。例如，当移动设备200在由给定基站120控制的区域(例如，五边形小区区域130)中首次开机时，该初始请求出现。该请求通常将在初始模式中发送，该初始模式是预先设置的并且是基站120和所有潜在的移动设备200已知的。
在已发送初始通信请求(505)之后一些时间，移动设备200将接收到来自基站120的模式控制指令(510)。这对应于图4的第一模式控制指令420，并且向移动设备200提供关于应在什么模式下进行操作的指令。
然后移动设备200将读取该模式控制指令并且确定新指定的操作模式(515)。如果其是第一模式，则移动设备200将设备设置为在第一模式中操作(520)。如果其是第二模式，则移动设备200将设备设置为在第二模式中操作(525)。在图2中公开的实施例中，将设备设置为在适当的模式中操作(520或525)涉及使开关控制器290提供适当的开关控制信号、发射机模式控制信号、和接收机模式控制信号，以控制天线开关225、发射机开关230、和接收机开关235的操作，以提供用于指定的操作模式的适当连接。如果指定的模式出于某种原因是当前模式，则不需要额外的动作。
在具有额外的操作模式的实施例中，将执行指定模式的更加复杂的确定(515)，并且将提供用于根据指定的操作模式配置设备的额外过程。
一旦设置了操作模式(520、525)，则移动设备200在其当前指定的操作模式中进行发射和接收数据(530)。该数据可以包括从移动设备200发送到基站120的请求，其请求向移动设备200指定不同的模式。
随着移动设备200在其当前指定的操作模式中发射和接收(530)，其将继续确定是否已接收到新的模式控制指令(535)以及设备是否完成传输(540)。这两个操作可以以任何顺序执行，并且甚至可以并行执行。
如果已接收到新的模式控制指令(535)，则移动设备200将再一次接收和处理这些指令(510)，确定新模式(515)，并且从此处继续操作。
如果传输未完成(540)，则移动设备继续在当前模式中发射和接收数据(530)。如果传输完成(540)，对于移动设备200处理结束。
在一个实施例中，初始通信请求(505)在半双工模式中发送，并且模式控制指令(510)指令移动设备200切换到全双工模式。
在某些实施例中，初始通信请求(505)或者在当前模式中发射的数据(530)可以包括来自移动设备200的在特定模式下操作的请求。例如，移动设备200可能希望节省电池电力并且进入功耗更小的操作模式，而不考虑当前信号质量可能允许更高功率模式。在该实施例中，基站120在确定新模式时将考虑这些请求并且可以允许或不允许模式切换。
如图5中所示，提供了一种用于控制无线设备的操作的方法。该方法包括，在第一操作模式中向控制器设备发送初始信号；在发送初始信号之后，在第一操作模式中自控制器设备接收初始指令，该初始指令标识第二操作模式；将无线设备中的发送和接收电路设置为根据第二操作模式发送和接收；以及在第二操作模式中发送操作信号。
该初始信号可以包括对指定特定模式的请求。第二操作模式可以是全双工模式或半双工模式之一。
该方法可以进一步包括：确定第二操作模式是否不同于第一操作模式。在该情况中，将无线设备中的发送和接收电路设置为根据第二操作模式发送和接收的操作可以仅在确定第二操作模式不同于第一操作模式时执行。
该方法可以进一步包括，在发送操作信号之后，在第二操作模式中自控制器设备接收新指令，该新指令标识第三操作模式；将无线设备中的发送和接收电路设置为根据第三操作模式发送和接收；以及在第三操作模式中发送新信号。
接收新指令、设置发送和接收电路、和发送新信号可以周期性地重复，来自前一次重复的第三操作模式被视为对于新的重复的第二操作模式。该方法可以在集成电路设备中实现。
基站的操作
图6是根据所公开的实施例的图3和4的基站的操作流程图。
如图6中所示，基站120首先自移动设备200接收初始通信作为进入信号(605)。该初始通信可以是加入网络的初始请求或者某些其他类型的通信信号。
基站120随后确定进入信号的信号度量(610)。在图3的电路中，这可以在测量电路340中执行。示例性信号度量包括SNR、SIR、SINR、信号功率、QoS要求、或者任何所需的信号度量。在可替换的实施例中，可以进行信号度量以外的不同的操作度量的确定，条件是该操作度量与模式改变相关。例如，在某些实施例中，基站120可以考虑与给定移动设备200的剩余电池电力相关的设备度量，以确定移动设备200是否应转换到低功率操作模式。在其他的实施例中，基站120可以考虑网络度量，诸如网络中的拥塞水平。例如，在非高峰时段，网络可以请求移动设备200操作于半双工模式，而在高峰时段，移动设备200可以操作于全双工模式。
在确定信号度量(610)之后，基站120随后确定信号度量位于何处(615)。如果其位于第一范围值内，则基站120确定移动设备200应操作于第一操作模式(620)；而如果其位于第二范围值内，则基站120确定移动设备200应操作于第二操作模式(625)。如果使用不同的度量用于模式确定，则该操作将分析这些属性。
基站120然后确定进入信号是否包括对于不同操作模式的请求(630)。如果进入信号确实包括这样的请求，则基站120随后确定该请求是否是可接受的(635)。该可接受性的确定可以基于信号度量确定(即，对于所请求的模式，信号是不是太弱)、网络参数(即，对于所请求的模式，网络是不是太繁忙)、或者任何其他所需标准进行。
如果既存在对特定模式的请求(630)并且又确定该模式是可接受的(635)，则基站将其模式确定改变为移动设备200所请求的模式(640)。在某些情况中，这可能不牵涉改变，因为移动设备200可能请求了与基站基于信号度量分析所确定的模式相同的模式。
不论新操作模式是如何确定的，基站120随后向移动设备200发送指令集合以使其操作于所确定的模式(645)。
基站120和移动设备200随后可以暂时在所确定的模式中发送和接收数据(650)。基站120周期性地检查是否需要更新模式(655)。该确定可以基于时间(即，根据特定的周期完成更新)，基于来自移动设备200的请求，或者基于任何其他所需标准。
如果模式应被更新(655)，则基站再一次确定最近的进入信号的信号度量(610)并且重复该确定之后的那些步骤。
如果模式不需要更新(655)，则基站120确定传输是否完成(660)。如果传输完成，则过程结束(665)。如果传输未完成，则基站120继续与移动设备200发送和接收(635)直至再一次确定是否应更新模式(640)。
尽管确定传输是否完成(660)被示出为是在确定是否应更新模式(655)之后执行的，但是并不必须以该顺序执行这些操作。事实上，在某些实施例中，它们可以并行执行。
同样地，尽管处理远程请求的步骤被示出为在信号度量确定(615～625)之后立刻进行，但是其可以按照需要在信号处理过程中的不同时间处执行。在其中移动设备200不曾进行模式请求的替换的实施例中，可以移除处理该远程请求的步骤。
尽管上文示出的系统和方法具有基于信号度量的特定固定阈值或范围而改变的多种操作模式，但是在某些实施例中，模式切换可能具有某种滞回性(hysteresis)。换言之，用以改变模式的阈值可以根据模式改变进行的方向(即，从模式A变为模式B或者从模式B变为模式A)而略有不同，以防止在信号度量接近阈值或边界时的多次快速模式改变(multiple rapid mode changes)。
如图6中所示，提供了一种用于控制无线设备的操作的方法。该方法包括，自处于第一操作模式中的远程设备接收初始的进入信号；确定第一操作度量；如果第一操作度量在第一范围内，则确定第二操作模式将是第一可能模式；如果第一操作度量在第二范围内，则确定第二操作模式将是第二可能模式；以及向处于第一操作模式中的该远程设备发送指令以使其在第二操作模式中发送和接收。
第一操作度量可以是初始的进入信号的信号度量，更具体地，可以是初始信号的信噪比、初始信号的信号干扰比、初始信号的信号对干扰加噪声比、初始信号的信号功率之一。第一操作度量还可以是指示网络拥塞水平的网络度量。
该方法可以进一步包括：在将指令发送到远程设备之后自处于第二操作模式中的远程设备接收进入的操作信号；确定初始的进入信号的第二操作信号度量；如果第二操作信号度量在第一范围内，则确定第三操作模式将是所述第一可能模式；如果第二操作信号度量在第二范围内，则确定第三操作模式将是所述第二可能模式；以及向处于第二操作模式中的远程设备发送指令以使其在第三操作模式中发送和接收。
接收进入的操作信号、确定第二操作信号度量、如果第二操作信号度量在第一范围内则确定第三操作模式将是所述第一可能模式、如果第二操作信号度量在第二范围内则确定第三操作模式将是所述第二模式、以及向远程设备发送指令被周期性重复，来自前一次重复的第三操作模式被视为用于新的重复的第二操作模式。
该方法可以进一步包括，在向远程设备发送指令之后自处于第二操作模式中的远程设备接收进入的操作信号，该进入的操作信号包括对指定所请求的模式的请求；确定所请求的模式是否是适当的模式；如果所请求的模式是适当的则将第三操作模式设置为所请求的模式；如果所请求的模式不是适当的则将第三操作模式设置为替换的模式；以及向处于第二操作模式中的远程设备发送指令以使其在第三操作模式中发送和接收。
提供了用于控制无线设备的操作的另一种方法。该方法包括：自处于第一操作模式中的远程设备接收初始的进入信号，该初始的进入信号包括对指定所请求的模式的请求；确定所请求的模式是否是适当的模式；如果所请求的模式是适当的则将第二操作模式设置为所请求的模式；如果所请求的模式不是适当的则将第二操作模式设置为替换模式；以及向处于第一操作模式中的远程设备发送指令以使其在第二操作模式中发送和接收。
确定所请求的模式是否是适当的模式可以基于初始的进入信号的信号度量来执行。
结论
通过在移动设备中动态地切换模式，上文描述的系统方法可以有效地增加移动设备的反向链路上的增益，并且可以有效地增加天线的功率。特别地，在上文所公开的LTE实施例中，其中双工器动态地切入和切离操作，该系统和方法可以在反向链路上提供1.5dB的增益并且在天线上提供1.5dB的增益。而且，模式切换可以通过使移动设备中的实现损耗减少1.5dB而延长移动设备的电池寿命。
本公开的目的在于解释如何形成和使用根据本发明的多种实施例，而非限制本发明的真实的、预期的、和公平的范围和精神。前面的描述意图并非是穷举或者将本发明限于所公开的精确形式。根据上文的教导，多种修改或变化是可能的。选择并描述了实施例，以提供对本发明的原理及其实践应用的最佳说明，并且使本领域的普通技术人员能够以多种实施例和多种修改利用本发明，以使之适用于特定的预期用途。在基于公平、合法、和公正的原则解释本发明的范围时，所有该修改方案和变化方案被涵盖于附属权利要求及其所有等效物确定的本发明的范围内，该附属权利要求可能在专利申请的待决期间进行修改。上文描述的多种电路可以按照实现方案的需要以分立电路或集成电路实现。

Claims (20)

1.一种多模式收发信机，包括：
天线开关，其被配置来将第一天线开关节点选择性地连接到第二天线开关节点、第三天线开关节点、或第四天线开关节点中的一个；
接收机开关，其被配置来将第一接收机开关节点选择性地连接到第二接收机开关节点或第三接收机开关节点中的一个，第二接收机开关节点被连接到第三天线开关节点；
发射机开关，其被配置来将第一发射机开关节点选择性地连接到第二发射机开关节点或第三发射机开关节点中的一个，第二发射机开关节点被连接到第四天线开关节点；
接收机模块，其被配置来接收和处理进入信号并且基于进入信号生成模式控制信号，接收机模块被连接到第一接收机开关节点；
发射机模块，其被配置来生成外发信号，发射机模块被连接到第一发射机开关节点；
双工器，其被配置来同时传递进入信号和外发信号，双工器具有连接到第二天线开关节点的天线发射/接收节点、连接到第三接收机开关节点的设备接收机节点、和连接到第三发射机开关节点的设备发射机节点；和
控制器，其被配置来响应于模式控制信号，生成用于控制天线开关的操作的天线开关控制信号、用于控制接收机开关的操作的接收机开关控制信号、和用于控制发射机开关的操作的发射机开关控制信号。
2.如权利要求1所述的多模式收发信机，进一步包括：
接收机放大器；和
带通滤波器，其与接收机放大器串联连接，
其中接收机模块通过所述带通滤波器和接收机放大器连接到第一接收机开关节点。
3.如权利要求1所述的多模式收发信机，进一步包括发射机放大器，其中所述发射机模块通过发射机放大器连接到第一发射机开关节点。
4.如权利要求1所述的多模式收发信机，其中所述收发信机在集成电路设备中实现。
5.一种用于控制无线设备的操作的方法，包括：
在第一操作模式中向控制器设备发送初始信号；
在发送初始信号之后，在第一操作模式中自控制器设备接收初始指令，所述初始指令标识第二操作模式；
将无线设备中的发送和接收电路设置为根据第二操作模式发送和接收；以及
在第二操作模式中发送操作信号。
6.如权利要求5所述的用于控制无线设备的操作的方法，其中所述初始信号包括对指定特定模式的请求。
7.如权利要求5所述的用于控制无线设备的操作的方法，其中所述第二操作模式是全双工模式或半双工模式之一。
8.如权利要求5所述的用于控制无线设备的操作的方法，进一步包括：
确定第二操作模式是否不同于第一操作模式；
其中将无线设备中的发送和接收电路设置为根据第二操作模式发送和接收的操作仅在确定第二操作模式不同于第一操作模式时执行。
9.如权利要求5所述的用于控制无线设备的操作的方法，进一步包括：
在发送操作信号之后，在第二操作模式中自控制器设备接收新指令，所述新指令标识第三操作模式；
将无线设备中的发送和接收电路设置为根据第三操作模式发送和接收；以及
在第三操作模式中发送新信号。
10.如权利要求5所述的用于控制无线设备的操作的方法，其中接收新指令、设置发送和接收电路、和发送新信号周期性地重复，来自前一次重复的第三操作模式被视为新的重复的第二操作模式。
11.一种用于控制无线设备的操作的方法，包括：
自处于第一操作模式中的远程设备接收初始的进入信号；
确定第一操作度量；
如果第一操作度量在第一范围内，则确定第二操作模式将是第一可能模式；
如果第一操作度量在第二范围内，则确定第二操作模式将是第二可能模式；以及
向处于第一操作模式中的远程设备发送指令以使其在第二操作模式中发送和接收。
12.如权利要求11所述的用于控制无线设备的操作的方法，
其中所述第一操作度量是所述初始的进入信号的信号度量，以及
其中所述第一操作度量是该初始信号的信噪比、该初始信号的信号干扰比、该初始信号的信号对干扰加噪声比、以及该初始信号的信号功率之一。
13.如权利要求11所述的用于控制无线设备的操作的方法，其中所述第一操作度量是指示网络拥塞水平的网络度量。
14.如权利要求11所述的用于控制无线设备的操作的方法，其中所述第一可能模式是全双工模式而所述第二可能模式是半双工模式。
15.如权利要求11所述的用于控制无线设备的操作的方法，其中所述第一操作模式是半双工模式。
16.如权利要求11所述的用于控制无线设备的操作的方法，进一步包括：
在将指令发送到远程设备之后从处于第二操作模式中的远程设备接收进入的操作信号；
确定进入的操作信号的第二操作信号度量；
如果第二操作信号度量在第一范围内，则确定第三操作模式将是所述第一可能模式；
如果第二操作信号度量在第二范围内，则确定第三操作模式将是所述第二可能模式；以及
向处于第二操作模式中的远程设备发送指令以使其在第三操作模式中发送和接收。
17.如权利要求16所述的用于控制无线设备的操作的方法，其中接收进入的操作信号、确定第二操作信号度量、如果第二操作信号度量在第一范围内则确定第三操作模式将是所述第一可能模式、如果第二操作信号度量在第二范围内则确定第三操作模式将是所述第二可能模式、以及向远程设备发送指令被周期性重复，来自前一次重复的第三操作模式被视为新的重复的第二操作模式。
18.如权利要求11所述的用于控制无线设备的操作的方法，进一步包括：
在向远程设备发送指令之后从处于第二操作模式中的远程设备接收进入的操作信号，所述进入的操作信号包括对指定所请求的模式的请求；
确定所请求的模式是否是适当的模式；
如果所请求的模式是适当的则将第三操作模式设置为所请求的模式；
如果所请求的模式不是适当的则将第三操作模式设置为替换的模式；以及
向处于第二操作模式中的远程设备发送指令以使其在第三操作模式中发送和接收。
19.一种用于控制无线设备的操作的方法，包括：
自处于第一操作模式中的远程设备接收初始的进入信号，所述初始的进入信号包括对指定所请求的模式的请求；
确定所请求的模式是否是适当的模式；
如果所请求的模式是适当的则将第二操作模式设置为所请求的模式；
如果所请求的模式不是适当的则将第二操作模式设置为替换的模式；以及
向处于第一操作模式中的该远程设备发送指令以使其在第二操作模式中发送和接收。
20.如权利要求19所述的用于控制无线设备的操作的方法，其中确定所请求的模式是否是适当的模式是基于所述初始的进入信号的信号度量执行的。
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