CN103229587A - 用于移动通信设备的辐射方向图识别系统和方法 - Google Patents

用于移动通信设备的辐射方向图识别系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于无线用户设备(UE)设备的辐射方向图识别系统和方法，其中，基于无线UE设备的使用模式来匹配一组基准辐射方向图。在一个方面，无线UE设备包括适于与电信网络进行通信的一个或多个天线。提供了一种存储器，该存储器包括在与无线UE设备相关联的一个或多个使用模式中针对一个或多个天线中的每一个天线的基准辐射方向图的数据库。处理器被配置为至少部分地基于使用所匹配的一组基准辐射方向图来执行用于优化无线UE设备的性能的天线应用过程。

Description

用于移动通信设备的辐射方向图识别系统和方法
技术领域
本专利公开大体上涉及无线通信设备或用户设备(UE)设备，其示例包括移动手持设备，例如，寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、无线启用的便携式计算机等等。更具体而非任何限制性地，本专利公开涉及利用辐射方向图识别方案以用于无线通信设备上的天线应用。
背景技术
无线蜂窝网络在全世界快速地增长，并且这种趋势可能持续很多年。无线电技术的进步使新的服务和改进的服务成为可能。诸如语音传输、传真传输、数据传输、交互式多媒体服务(例如，视频点播)和互联网接入等的无线服务均在如今的网络中得到支持。无线网络必须在各种不同的环境中提供这些服务，这些环境跨越密集的市区、郊区和农村区域。还必须解决变化的移动性需要以及实现安全通信。
天线是无线UE设备的公知的组件。目前，在用于无线UE设备的天线领域中取得很多进步。尽管取得了当前的进步，但是仍然不断地追求额外的改进和提高。
附图说明
通过参照结合附图给出的以下详细描述，可以更全面地理解本专利公开的实施例，在附图中：
图1描绘了用于本专利申请的方法的示例实施例；
图2描绘了用于本专利申请的另一种方法的示例实施例；
图3A和图3B描绘了根据本专利申请的实施例的与针对移动通信设备(也称作无线用户设备(UE)设备)的每一个天线和每一个使用模式的基准辐射方向图和SAR参数有关的示例数据表示。
图4A至图4C描绘了无线UE设备的天线针对不同的使用模式的示例基准辐射方向图；
图5描绘了辐射方向图识别方案及其针对智能天线应用的使用的示例实施例；
图6描绘了无线UE设备中的可以被配置为使用辐射方向图信息、使用模式信息、天线参数等作为智能天线应用的一部分的部分的示例实施例；以及
图7描绘了根据本专利申请的一个实施例的示例无线UE设备的框图。
具体实施方式
本专利公开广泛地涉及在无线UE设备中提供辐射方向图识别方案以用于天线应用，由此可以改进设备的性能。在一个示例实现中，可以向无线UE设备提供“智能天线”应用，其中，UE设备的一个或多个智能天线可以被配置为识别UE设备在其中操作的环境并且因此适配UE设备的性能。
在一个方面，公开了一种可在无线UE设备上操作的方法的实施例。该实施例包括以下特征或动作中的一个或多个：识别当前使用模式，无线UE设备正在当前使用模式中被使用，无线UE包括适于与电信网络进行无线电通信的一个或多个天线；将当前使用模式与关联于一个或多个天线中的每一个天线一组基准辐射方向图进行匹配；以及向在无线UE设备上执行的天线应用提供所匹配的一组基准辐射方向图。在一个实现中，可以通过使用表示UE设备的环境的多元情景数据的至少一部分来识别无线UE设备的当前使用模式。
在另一个方面，公开了一种无线UE设备的实施例。该实施例包括以下特征中的一个或多个：用于识别当前使用模式的装置，无线UE设备正在当前使用模式中被使用，无线UE具有适于与电信网络进行无线电通信的一个或多个天线；用于将当前使用模式与关联于一个或多个天线中的每一个天线的一组基准辐射方向图进行匹配的装置；以及天线应用模块，被配置为使用所匹配的一组基准辐射方向图，由此天线应用模块可以例如通过提供增强的信号选择性和方向性来优化无线UE设备的性能。
本专利申请还公开了一种无线UE设备的附加实施例，该无线UE设备包括以下特征中的一个或多个：一个或多个天线，适于与电信网络进行无线电通信；存储器，包括在与无线UE设备相关联的一个或多个使用模式中针对一个或多个天线中的每一个天线的基准辐射方向图的数据库；以及处理器，被配置为至少部分地基于使用指示无线UE设备在其中操作的环境的所述一组基准辐射方向图来执行用于优化无线UE设备性能的天线应用过程。例如，天线应用可以被配置为优化天线本身(即，优化天线的性能)、数据处理、选择一个或多个天线的过程、控制适合的调制和编码方案(MCS)的过程或者控制发射功率电平的过程，或者其任意组合。
根据教导，在适用的情况下，系统、方法、装置以及具有指令和有形计算机程序产品的关联有形计算机可读介质的实施例涉及由无线UE设备为了天线应用过程而进行的辐射方向图识别，现在将参照可以如何布置和使用这些实施例的各个示例来描述本专利公开。在本描述和附图的多个视图中使用类似的参考数字，以在可行的范围内指示类似或相应的部分，其中，各个元件可以不必按比例绘制。参照附图，并且更具体地参照图1，图1描绘了本专利申请的方案100的示例实施例，其中，可以将基于与无线UE设备相关联的使用模式的一组基准辐射方向图提供给在无线UE设备上执行的天线应用过程。为了本专利申请的目的，无线UE设备可以包括适于在多样化的无线电网络环境中操作的任何移动通信设备或者移动终端或移动站，该多样化的无线电网络环境是由以下各项组成：由相应的运营商使用任何已知的技术或者迄今为止未知的技术部署的一个或多个网络，例如，其包括但不限于：广域蜂窝网络、WiFi网络、Wi-MAX网络、电视(TV)广播网络、卫星通信网络等等。此外，在不同的网络技术中使用的射频可以包括不同的经授权的频带、未经授权的频带、共享的或合并的射频、其它容易授权的频带、固定的TV空白频带等等。此外，无线UE设备可以适于使用与以下各项兼容的射频在分组交换模式、电路交换模式或这两种模式中进行操作：全球移动通信系统(GSM)网络、增强的数据速率GSM演进(EDGE)网络、集成数字增强网络(IDEN)、码分多址(CDMA)网络、通用移动电信系统(UMTS)网络、任何第2代-第2.5代-第3代或者后续几代网络、长期演进(LTE)网络(即，增强的UMTS陆地无线电接入或E-UTRA网络)、具有高速下行链路分组接入(HSDPA)或者高速上行链路分组接入(HSUPA)能力的网络或者采用诸如以下各项等的标准的无线网络：电气与电子工程师协会(IEEE)标准(例如，IEEE802.11a/b/g/n标准)或者其它有关的标准(例如，HiperLan标准、HiperLan II标准、Wi-MAX标准、OpenAir标准和蓝牙标准)以及任何移动卫星通信技术(例如，地球移动无线电(GMR)-1和诸如GPS之类的其它基于卫星的技术)。因此，用于本专利公开的示例无线UE设备可以包括一个或多个天线，该一个或多个天线被配置为实现与诸如上文所阐述的网络等的任何电信网络的无线电通信。
如框102中所示，方案100包括：基于收集可以被称作“情景数据”的内容，来识别当前使用模式，手机(即，无线UE)设备正在当前使用模式中被使用。举例说明，这些情景数据可以包括、但不限于：无线UE设备的定向、与无线UE设备的用户的接近度、与无线UE设备相关联的运动或移动、对使用无线UE设备的键区的指示、对使用无线UE设备的触摸屏的指示、对使用无线UE设备的扬声器和/或麦克风的指示、无线UE设备的位置、任何障碍(例如，用户的手等)相对于无线UE设备的位置、障碍物(例如，诸如隧道、树、高层建筑、影响无线电通信的地形特征等)的位置、对使用无线UE设备的短程射频通信子系统(例如，蓝牙通信或WiFi通信等)的指示、全球定位信息、无线UE设备正在使用的一个或多个无线电接入技术(RAT)的标识、与对应于RAT的无线电信道相关联的信号/干扰电平、信道载荷等等。
可以给无线UE设备提供适合的硬件、软件和/或固件组件，这些组件被配置为以任意组合收集一个或多个前述情景数据。例如，可以提供加速计，该加速计检测无线UE设备在该设备的一个或多个轴上的移动。在一个实施例中，可以沿着无线UE设备的宽度来定义X轴，以右手方向上为正值；可以沿着无线UE设备的长度来定义Y轴，以“向下”方向上为正值；并且可以沿着无线UE设备的深度(即，通过设备的主体或屏幕)来定义Z轴。这种加速计可以通过感测在三个轴中的每一个轴上移动期间在加速计中出现的较小的电压改变，来检测三个轴上的移动。然后，可以处理这些电压改变，以确定或估计无线UE设备的用户是正在行走、骑自行车、跑步还是坐车等等。然后，可以结合其它收集的情景数据来处理此类信息，以确定、识别或者以其它方式估计无线UE设备的使用模式。举例说明，如果用户正在行走并且观看视频，则可以预测、预期、估计或者以其它方式确定用户很可能正用他的手拿着UE设备并且观看视频。然而，如果用户正在骑自行车并且听在线音乐，则UE设备更可能处于这样的使用模式，即，设备在用户的口袋中或者在用户的手臂上或者在用户的身体上的夹具、皮套或者夹子等中。
可以在无线UE设备中提供的与收集情景数据有关的另一种组件是陀螺仪，该陀螺仪可以用于通过沿着三个轴中的任意一个轴测量角移动来确定设备定向。当陀螺仪的感测元件摇动或倾斜时，陀螺仪改变水平面，由此产生相应的电压改变。然后，可以使用电压改变来计算运动对象的角度/定向。为了本公开，可以使用任何适合类型的陀螺仪来确定方向，例如，电机陀螺仪、电子或固态陀螺仪、激光陀螺仪、微机电系统(MEMS)陀螺仪等等。不论所使用的陀螺仪的类型如何，无线UE设备的角定向可以参照通用坐标系。基于这种情景数据，可以使用在无线UE设备上执行的适合的过程来确定或者以其它方式估计如何/是否以特定的方式来保持UE或使UE定向。
还可以在无线UE设备中提供诸如运动传感器、接近度传感器、位置传感器、基于生物统计学的传感器、热传感器、触觉传感器、光学传感器等的其它组件和技术，以用于收集一个或多个情景数据。除了收集与无线UE设备所处的物理环境有关的信息以外，这些技术例如还可以适于提供对是否正在使用无线UE设备的一个或多个子系统(例如，键区、扬声器/麦克风、短程通信系统等)的指示。
因此，基于前述内容，对情景数据的多元收集可以用于识别或者以其它方式估计无线UE设备的当前使用模式。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以基于该设备被设想使用的方式来针对无线UE设备定义任意数量的使用模式。举例说明，这些使用模式可以包括、但不限于：语音呼叫模式、视频呼叫模式、数据会话模式、多媒体呼叫模式、基于互联网协议的语音(VoIP)模式、免提模式、将无线UE设备置于用户的耳朵附近的模式、将无线UE设备放置在用户的皮套中的模式、将无线UE设备放置在托架中的模式、将无线UE设备放置在夹具中的模式、将无线UE设备放置在夹子上的模式、WiFi使用模式、蓝牙使用模式和将无线UE设备放置在远离用户身体的位置处的模式等等。额外的使用模式场景可以是：用两只手将设备保持在用户的身体前方，用特定的手(例如，左手)将设备保持在用户的头的一侧，用右手将设备保持在用户的身体一侧，将设备放置在用户的衣服的口袋中，将设备入坞在车舱(car pod)中等等。因此，在无线UE设备上执行的使用模式估计器可以使用任何启发式的过程、概率性的过程、确定性的过程、基于规则的过程、基于模糊逻辑的过程或者基于学习的过程，该过程可以对多元情景数据进行合成，并且实现使用模式确定或识别。
继续参照图1，在识别了无线UE设备所处的特定的使用模式时，方案100还包括将当前使用模式与关联于无线UE设备的天线中的每一个天线的一组基准辐射方向图进行匹配(如框104中阐述的)。在一个实施例中，这些基准辐射方向图可以由设备的制造商针对天线中的每一个天线和预期设备在其中操作的使用模式来预先确定。众所周知，天线的辐射方向图描述了来自天线的各个方向上的辐射场在远处的相对强度。辐射方向图也是接收方向图，这是因为它也描述了天线的接收特性。也即是说，不论是在发射(即，发射模式或上行链路模式)时还是在接收(即，接收模式或下行链路模式)时使用天线，天线的辐射方向图是相同的。该特性通常称作互易性。因此，为了本专利公开，除非另外专门说明，否则在天线的发射模式辐射方向图与接收模式辐射方向图之间没有任何区别。因此，在细节上做必要的修改的情况下，本公开的教导等同地适用于发射模式辐射方向图以及接收模式辐射方向图。
通常，辐射方向图是根据天线的场强随角度函数的变化来测量的，并且可以作为角度函数而在来自天线的辐射的分布的图形表示中示出。辐射方向图在水平面或垂直面上是三维的，其中，可以以直角坐标格式或极坐标格式来呈现方向图的测量值。也可以通过高度维度上的多个二维辐射方向图的集合来表示辐射方向图。如下面将进一步详细描述的，可以以逐个使用模式为基础来测量或以其它方式确定与无线UE设备的每一个天线相关联的辐射方向图。
在识别了与当前使用模式相对应的辐射方向图以后，可以将所识别的一组基准辐射方向图提供给在无线UE设备上执行的、用于优化UE设备的整体天线性能的天线应用(框106)。在另一个变型中，也可以将诸如与使用模式有关的信息、天线参数数据、天线的比吸收率(SAR)值之类的附加数据提供给期望的天线应用。例如，天线参数数据可以包括辐射效率、方向性、增益、阻抗、反射系数、品质因数、峰值/平均功率、带宽等等。因此，在无线UE设备上运行的天线应用可以结合或使用这些辐射方向图数据和附加数据，以用作可以增强无线UE设备的无线电通信能力的“智能”天线应用。举例说明，天线应用可以是以下各项中的一项：波束赋形过程、波束控制过程、针对多输入多输出(MIMO)天线应用的天线选择过程、针对加权多天线过程的天线选择过程、最小均方(LMS)加权过程、递归最小二乘(RLS)加权过程、恒定模数加权过程、恒定模数加权过程和遗传自适应天线选择过程。例如，天线应用因此可以确定适合的权重(即，不同的天线元件的幅度和相位)，以用于形成在一个优选的方向上具有大多数辐射能量的波束(即，主瓣)同时最小化任何旁瓣。在另一个示例中，可以执行天线选择过程，使得仅SAR值满足可应用的监管和环境保障措施的那些天线可以用于波束赋形或波束控制。在另一个示例中，天线应用可以被配置为结合适合的调制和编码方案(MCS)来优化发射功率电平，减小误比特率(BER)等等。
图2描绘了方法200的示例性实施例，由此可以提供一种无线UE设备，被配置用于为了本专利申请的辐射方向图识别。例如，设备制造商或者第三方供应商可以以使用模式为基础来测量或者以其它方式确定移动手机(即，无线UE设备)的每一个天线的辐射方向图(框202)。此外，可以测量或者以其它方式确定在每一个使用模式中与每一个天线相关联的各个参数数据和SAR值(框204)。在一个实现中，可以将所测量的辐射方向图和参数数据存储在无线UE设备中(例如，存储在非易失性存储器中)(框206)。在另一个实现中，可以由网络节点(例如，在制造后)将这种信息推送到无线UE设备，其中网络节点可以是无线UE设备的制造商的网站、电信网络(例如，GSM网络)的基站、电信网络(例如，LTE网络)的eNB节点或者被配置为更新无线UE设备的软件/固件的可信的设备管理节点。
图3A和图3B描绘了根据本专利申请的实施例的与针对移动通信设备(即，无线UE设备)的每一个天线和每一个使用模式的基准辐射方向图和SAR参数有关的示例数据表示。参考数字300A是指被设想为在多个使用模式中使用的无线UE设备的多个天线的辐射方向图的表示。参考数字302是指N个使用模式，而参考数字304是指M个天线。因此，针对这种场景的辐射方向图的数据理论上可以包括M×N个方向图，可以以多种方式和粒度来提供数据。例如，可以将辐射方向图的数据作为图形或图片的极坐标格式或直角坐标格式的3D或2D表示来存储。辐射方向图的数据可以是欠采样数据或全方向图数据，这取决于存储需要和能力。举例说明，Rad Pat(1，1)是指在使用模式1中针对天线1所测量的辐射方向图。同样，Rad Pat(M，N)是指在使用模式N中针对天线M所测量的辐射方向图。因此，如果基于所收集的情景数据针对无线UE设备识别或以其它方式估计特定的使用模式I，则可以将一组M个辐射方向图{Rad Pat(1，I)；Rad Pat(2，I)，……，Rad Pat(M，I)}作为输入提供给在无线UE设备上执行的智能天线应用。
参考数字300B是指与被设想在多个使用模式中使用的无线UE设备的多个天线相关联的SAR数据的表示。类似于图3A，图3B中的表示300B是指针对具有M个天线的UE设备设想N个使用模式的场景。举例说明，SAR(1，1)是指在使用模式1中与天线1相关联的SAR值。同样地，SAR(M，N)是指在使用模式N中针对天线M的SAR值。因此，如果基于所收集的情景数据针对无线UE设备识别或者以其它方式估计特定的使用模式J，则也可以将一组M个SAR值{SAR(1，J)；SAR(2，J)，……，SAR(M，J)}作为输入提供给在无线UE设备上执行的智能天线应用。此外，如上文所提到的，在M个天线之中，天线子集可能具有可能大于所允许的极限的SAR值，因此针对天线应用可以不考虑该天线子集。
本领域技术人员将认识到，并非所有M×N个辐射方向图或M×N个SAR值都能被占据，这是因为这些数据可能不适用于某些使用模式。此外，在UE设备动态地确定其使用模式并且将该信息发送到网络节点的情况下，只可以下载适用的辐射方向图、SAR值和其它天线参数，以与天线应用一同使用。在另一个变型中，如果所估计的使用模式未与任何预定的使用模式完全匹配，则可以基于与所估计的使用模式最接近的使用模式来确定经推测的一组辐射方向图。在另一个变型中，无论是以什么方式和在什么时候识别新的使用模式，无线UE设备都可以构造其内部的辐射方向图，因此，可以将适用的辐射方向图的数据下载到设备中。
图4A至图4C描绘了无线UE设备402的特定的天线针对不同的使用模式的示例基准辐射方向图。图4A中的参考数字400A是指与可以在这样的使用模式中应用的无线UE设备402相关联的自由空间天线辐射方向图，即，在该使用模式中，UE设备402位于远离用户的位置处的平面上。参考数字404是指辐射方向图沿着设备402的Z轴的主瓣。图4B中的参考数字400B是指在相对于设备402具有特定的接触和俯仰角的语音使用场景中的天线辐射方向图。参考数字410和412是指针对该特定的使用模式的辐射的两个主瓣。图4C中的参考数字400C是指在针对相对于设备402的特定的握法和俯仰角的数据会话模式中的天线辐射方向图。参考数字420和422是指针对该使用模式的辐射的两个主瓣。与图4A至图4C中所示的三个辐射方向图类似，可以针对无线UE设备的每一个天线相对于其它使用模式来测量或以其它方式确定其它辐射方向图。
现在参照图5，在图5中描绘了辐射方向图识别方案500及其针对智能天线应用的使用的示例实施例。情景数据收集和使用场景识别模块502被配置为如上文所描述的收集多元情景数据。方向图存储模块504被配置为根据应用，以不同的格式并且以不同的粒度水平来存储辐射方向图的数据。匹配模块506(例如，第一匹配模块)被配置为将当前使用模式/情景与方向图库和SAR数据进行匹配。基于使用/情景数据和要使用的特定类型的天线应用，可以由天线选择和参数计算模块510来确定最佳的天线子集。此外，对于所选择的天线子集，可以根据期望的天线应用来计算各个权重或系数。可替换地或者此外，另一个匹配模块508(例如，第二匹配模块)被配置为将由场景识别模块502所确定的当前使用模式/情景与例如无线UE设备上的参数库进行匹配。针对每一个天线，参数库可以包括一组参数数据，这组参数数据可以包括包含权重/系数的各个天线参数。智能天线应用模块512可以接收由天线选择和参数计算模块510所产生的输出或者匹配的天线参数以及辐射方向图的数据，以在期望的天线应用算法或过程(例如，波束控制、波束赋形、多天线加权、自适应天线选择、波束切换应用等，如上文所描述的)中应用。
应当理解，对于由使用场景识别模块502所确定的经选择的使用场景，可以基于是否针对指定的智能天线应用将(例如，由模块508所执行的)参数库搜索与(例如，由模块506所执行的)方向图库搜索结合起来执行，来提供两种实现。一种实现是通过方向图库搜索来识别要使用的最佳的天线或最佳的一组天线元件。例如，这种识别可以包括集成到无线UE设备的前面、背面、顶面或侧面的元件，或者这种识别可以包括(例如，构建到车架内或者与远程(例如，蓝牙)扬声器相关联的)外部天线元件，或者这二者。识别还可以基于测量的SAR值。也即是说，当在用户的头旁边使用某些天线时，这些天线可能必须被禁用，这是因为这些天线可能超过了SAR极限。然而，可以在数据模式中或者在身体旁边使用这些天线。可以进行计算以确定(例如，实际计算或者经由查找表)在所选择的天线元件上实现期望的辐射方向图或者实现具体的智能天线应用目标所需的一组参数(天线元件权重)。因此，如果无线设备上的用于计算所指定的智能天线应用的参数的计算负荷不严重，则可以使用直接的方向图库搜索。在另一种实现中，例如，作为模块508的匹配过程的一部分，不是计算无线UE设备上的天线参数，而是可以使用存储在手机上的预先计算的天线参数以用于一些应用。如果可应用的天线权重/参数是与环境无关的并且因此可以预先获得这些天线权重/参数，则该实现是有益的。因此，在期望的智能天线应用在计算上开销很高的情况下，预先存储的天线参数库实现可以提供更快速的解决方案。不论使用哪一种实现，都可以将这组天线元件加权参数作为输入提供给天线应用，以用于使用所选择的这组天线元件来实现期望的天线辐射方向图。
图6描绘了无线UE设备中的可以被配置为使用辐射方向图信息、使用模式信息、天线参数等作为智能天线应用的一部分的部分600的示例实施例。举例说明，图6中所示的实施例涉及在接收模式操作中采用智能天线应用。然而，如前面的部分中所讨论的，也可以在无线UE设备的发射模式操作中采用类似的实施例。多个天线602-1至602-M中的每一个天线连接到相应的转换器604-1至604-M，以用于将所接收的无线电信号下变频为适合的输出，然后，经由模数转换器(ADC)608-1至608-M对这些输出进行采样和数字化。应当理解，可以根据实现，在硬件中将各个RF信号处理元件(例如，转换器604-1至604-M以及ADC608-1至608-M)实现为一个或多个电路。然而，不论精确的硬件实现如何，RF信号处理被配置为产生信号输出X1至XM606-1至606-M，这些信号输出被提供给智能天线应用模块610(例如，波束赋形器)。信号X1至XM606-1至606-M通常包含期望的信号和干扰信号，可以通过一组复增益参数W1至WM614-1至614-M(也称作增益向量或权重向量)来适当地按比例缩放期望的信号和干扰信号。组合器616被配置为将权重向量参数W1至WM614-1至614-M与信号X1至XM606-1至606-M进行组合，以产生阵列输出信号Y618。在操作中，将输出信号Y618提供给解调器620，以向无线UE设备的剩余部分提供适合的信号(例如，以用于在上层中进行进一步的处埋)。
还可以在误差信号发生器622中将来自组合器616的阵列输出Y618与期望的信号或信号特性(也即是说，参考信号630)进行比较，以产生可以作为控制输入进行操作的误差信号624。自适应过程612可以被配置为自适应地最小化误差信号624，从而根据某种最大/最小标准来改变或调制权重向量W1至WM614-1至614-M。可以将这些经调制的权重向量W1至WM614-1至614-M反馈回去，以与信号X1至XM606-1至606-M进行组合从而用于对按比例缩放过程进行调制。此外，自适应过程612还可以接收使用/场景模式信息626、匹配的辐射方向图信息628以及SAR和天线参数(其包括例如已知的天线权重或系数)627，从而进一步精炼按比例缩放过程。
图7描绘了根据本专利申请的一个实施例的示例无线UE设备700的框图。无线UE设备700可以配备有通信子系统704，该通信子系统704包括(具有一个或多个天线的)天线部件708、可以利用一个或多个RAT进行操作的适合的收发机电路706、以及附加硬件/软件组件(例如，信号处理器、A/D转换器和D/A转换器、振荡器等等)。提供对设备700的整体控制的微处理器702可操作地耦合到通信子系统704，该通信子系统704可以与各个接入技术、操作频带/频率和网络一起操作(例如，以实现语音、数据、媒体或其任意组合方面的多模式通信)。对于通信领域中的技术人员显而易见的是，通信子系统/模块704的特定设计可以取决于设备旨在与其一起操作的通信网络(例如，由基础设施元件799和797所例示的通信网络)。
微处理器702还与附加设备子系统进行接口，该附加设备子系统例如是：输入/输出(I/O)718、串行端口720、显示器722、键盘或键区724、扬声器726、麦克风728、随机存取存储器(RAM)730、可以包括例如短程通信子系统的其它通信设施732、和总体标记为参考数字733的任何其它设备子系统。示例附加设备子系统可以包括被配置为有利于收集多元情景数据的加速计、陀螺仪、运动传感器、位置传感器、温度传感器等。为了支持接入以及认证和密钥生成，还提供了与微处理器702和具有适合的SIM/USIM应用的UICC731进行通信的SIM/USIM接口734(也被概括为可移除用户标识模块(RUIM)接口)。
操作系统的软件和其它系统软件可以体现在持久性存储模块735(即，非易失性存储子系统)中，可以使用闪存或者另一种适合的存储器来实现该持久性存储模块735。在一种实现中，可以将持久性存储模块735分隔为不同的区域，例如，传输栈745、针对计算机程序的存储区域736、以及数据存储区，例如设备状态737、地址簿739、其它个人信息管理器(PIM)数据741、以及总体标记为参考数字743的包括IT策略模块和其它数据存储区域在内的连接模块管理器。此外，持久性存储器可以包括适合的软件/固件750，需要这些适合的软件/固件750来连同本文所阐述的一个或多个子系统一起在微处理器702或专用电路的控制下完成一个或多个无线电信道感测操作过程、滤波过程、使用模式估计过程、辐射方向图/参数匹配过程和智能天线应用过程等。通电的组件可以从任何电源(图7中未示出)接收电能。电源可以是例如电池，但是电源还可以包括到无线UE设备700外部的电源(例如，充电器)的连接。此外，可以提供板上存储模块或可移除存储模块795作为用于存储基准辐射方向图的数据(即，方向图库)、天线参数(即，参数库)等的数据库，以用于完成在本专利公开中阐述的辐射方向图识别。
基于前述描述，应当认识到，在本公开的示例实施例中，可以使用已知的和/或迄今为止未知的技术来执行适合的情景数据收集。一旦基于所收集的情景数据识别了使用模式，数据库中的搜索就可以开始，其中，数据库可以包括预先存储的天线辐射方向图和预先计算的天线参数。方向图库部分可以包含M×N个预先测量的辐射方向图，其中，每一个辐射方向图描述了在给定的使用场景中天线之一的方向图。根据辐射方向图识别技术可供使用的智能天线应用，可以以不同的格式来存储方向图库中的数据。这些格式的示例可以包括详细的高分辨率数据、欠采样的数据、方向图图形或图片等。如果给定的天线应用在计算上开销过高，则天线参数库部分可以包含针对这些天线应用预先计算的天线参数。在一种变型中，这种参数库可以用作方向图库的替代，并且可以为某些在计算上开销很高的天线应用提供更有效的解决方案。数据搜索过程被配置为对识别UE设备在其中操作的环境做出响应，因此匹配过程可操作用于选择最匹配UE设备在其中工作的模式的“最佳的”天线和方向图。这种增加的智能被配置为增强选择天线应用以执行其指定的功能。本领域技术人员将进一步认识到，现有4G技术中针对智能天线应用的增加的智能可以增强移动设备以及相关联的蜂窝系统的能力，从而可以实现更快的比特速率、多用户干扰的减小、范围的增加、多径抑制以及由于多径衰落引起的误差的减小等等。此外，可以高度安全地实施无线电通信，这是因为其它天线不能容易地跟踪或接收由具有增强的信号选择性和方向性的智能天线所发送的无线电信号。
上文详细阐述的(具体地说，与使用/场景识别过程、辐射方向图识别和匹配过程以及天线应用过程及其子过程相关联的)各个过程、结构、组件和功能可以体现在软件、固件、硬件或其任意组合中，并且因此可以包括用于本公开的适合的计算机实现的方法或系统。在过程体现在软件中的情况下，该软件可以包括形成计算机程序产品的程序指令、计算机可存取介质上的指令、可上传的服务应用软件或者可以从远程站下载的软件等等。此外，在过程、数据结构或这二者被存储在非瞬时计算机可存取存储设备中的情况下，这种存储设备可以包括半导体存储器、内部和外部计算机存储介质，并且包含、但不限于：非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质可以包括CD-ROM、磁带、PROM、闪存或者光学介质。易失性介质可以包括动态存储器、缓存、RAM等。如本文所使用的，短语“计算机可存取介质”涵盖“计算机可读介质”以及“计算机可执行介质”。
应当认为，通过上文阐述的详细描述，本专利申请的实施例的操作和构造将是显而易见的。虽然已经示出和描述了示例实施例，但是应当容易理解的是，可以在不偏离所附权利要求中阐述的本公开的范围的情况下进行各种改变和修改。

Claims (32)

1.一种能够在无线用户设备(UE)设备上操作的方法，所述方法包括：
识别当前使用模式，所述无线UE设备正在当前使用模式中被使用，所述无线UE具有用于与电信网络进行无线电通信的一个或多个天线；
将所述当前使用模式与关联于所述一个或多个天线中的每一个天线的一组基准辐射方向图进行匹配；以及
向在所述无线UE设备上执行的天线应用提供所匹配的一组基准辐射方向图。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前使用模式是通过收集情景数据来识别的，所述情景数据包括以下各项中的至少一项：所述无线UE设备的定向、与所述无线UE设备的用户的接近度、与所述无线UE设备相关联的运动、对使用所述无线UE设备的键盘的指示、对使用所述无线UE设备的触摸屏的指示、对使用所述无线UE设备的扬声器和麦克风的指示、所述无线UE设备的位置、障碍相对于所述无线UE设备的位置、对使用所述无线UE设备的短程射频通信子系统的指示、全球定位信息、所述无线UE设备正在使用的一个或多个无线电接入技术(RAT)的标识、以及与对应于所述RAT的无线电信道相关联的干扰电平。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述情景数据的至少一部分是由所述无线UE设备的加速计来确定的。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述情景数据的至少一部分是由所述无线UE设备的陀螺仪来确定的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前使用模式包括以下各项中的至少一项：语音呼叫模式、视频呼叫模式、数据会话模式、多媒体呼叫模式、基于互联网协议的语音(VoIP)模式、免提模式、将所述无线UE设备置于用户的耳朵附近的模式、将所述无线UE设备放置在用户的皮套中的模式、将所述无线UE设备放置在托架中的模式、将所述无线UE设备放置在夹具中的模式、将所述无线UE设备放置在夹子上的模式、WiFi使用模式、蓝牙使用模式和将所述无线UE设备放置在远离用户身体的位置处的模式。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述将所述当前使用模式与一组基准辐射方向图进行匹配包括：将所述使用模式与在多个使用模式中针对所述一个或多个天线中的每一个天线所确定的辐射方向图的数据库进行比较。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述辐射方向图的数据库被本地存储在所述无线UE设备上。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，对所述辐射方向图的数据库进行以下操作中的至少一个：由网络节点将所述辐射方向图的数据库更新到所述无线UE设备，以及由网络节点将所述辐射方向图的数据库推送到所述无线UE设备，所述网络节点包括以下各项中的一项：所述无线UE设备的制造商的网站、所述电信网络的基站、所述电信网络的eNB节点和可信的设备管理节点。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述辐射方向图的数据库包括多个发射模式辐射方向图。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述辐射方向图的数据库包括多个接收模式辐射方向图。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个天线适于使用从以下各项中选择的无线电接入技术来进行无线电通信：IEEE802.11a技术、IEEE802.11b技术、IEEE802.11g技术、IEEE802.11n技术、GSM/EDGE无线电接入网络(GERAN)技术、通用移动电信系统(UMTS)技术、演进数据优化(EVDO)技术、码分多址(CDMA)技术、时分多址(TDMA)技术、长期演进(LTE)技术、HiperLan技术、HiperLan II技术、Wi-MAX技术、OpenAir技术、蓝牙技术和GMR-1技术。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述当前使用模式与在所述当前使用模式中同所述一个或多个天线中的每一个天线相关联的一组比吸收率(SAR)参数进行匹配，并且将所匹配的一组SAR参数提供给所述天线应用。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天线应用包括以下各项中的至少一项：波束赋形过程、波束控制过程、针对多输入多输出(MIMO)天线应用的天线选择过程、针对加权多天线过程的天线选择过程、最小均方(LMS)加权过程、递归最小二乘(RLS)加权过程、恒定模数加权过程、恒定模数加权过程和遗传自适应天线选择过程。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述当前使用模式来确定一组天线参数；以及
将所述一组天线参数提供给所述天线应用。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一组天线参数是通过搜索参数库来确定的。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一组天线参数是通过基于所述天线应用进行计算来确定的。
17.一种无线用户设备(UE)设备，包括：
用于识别当前使用模式的装置，所述无线UE设备正在所述当前使用模式中被使用，所述无线UE具有用于与电信网络进行无线电通信的一个或多个天线；
用于将所述当前使用模式与关联于所述一个或多个天线中的每一个天线的一组基准辐射方向图进行匹配的装置；以及
天线应用模块，被配置为使用所匹配的一组基准辐射方向图，所述天线应用模块用于优化所述无线UE设备的性能。
18.根据权利要求17所述的无线UE设备，其中，所述用于识别所述当前使用模式的装置对收集情景数据做出响应，包括用于收集以下各项中的至少一项的装置：所述无线UE设备的定向、与所述无线UE设备的用户的接近度、与所述无线UE设备相关联的运动、对使用所述无线UE设备的键盘的指示、对使用所述无线UE设备的触摸屏的指示、对使用所述无线UE设备的扬声器和麦克风的指示、所述无线UE设备的位置、障碍相对于所述无线UE设备的位置、对使用所述无线UE设备的短程射频通信子系统的指示、所述无线UE设备正在使用的一个或多个无线电接入技术(RAT)的标识、以及与对应于所述RAT的无线电信道相关联的干扰电平。
19.根据权利要求18所述的无线UE设备，还包括用于收集所述情景数据的至少一部分的加速计和陀螺仪中的至少一个。
20.根据权利要求17所述的无线UE设备，其中，所述当前使用模式包括以下各项中的至少一项：语音呼叫模式、视频呼叫模式、数据会话模式、多媒体呼叫模式、基于互联网协议的语音(VoIP)模式、免提模式、将所述无线UE设备置于用户的耳朵附近的模式、将所述无线UE设备放置在用户的皮套中的模式、将所述无线UE设备放置在托架中的模式、将所述无线UE设备放置在夹具中的模式、将所述无线UE设备放置在夹子上的模式、WiFi使用模式、蓝牙使用模式和将所述无线UE设备放置在远离用户身体的位置处的模式。
21.根据权利要求17所述的无线UE设备，其中，所述用于将所述当前使用模式与一组基准辐射方向图进行匹配的装置包括：用于将所述使用模式与在多个使用模式中针对所述一个或多个天线中的每一个天线所确定的辐射方向图的数据库进行比较的装置。
22.根据权利要求21所述的无线UE设备，其中，所述辐射方向图的数据库被本地存储在所述无线UE设备上。
23.根据权利要求21所述的无线UE设备，其中，对所述辐射方向图的数据库进行以下操作中的至少一个：由网络节点将所述辐射方向图的数据库更新到所述无线UE设备，以及由网络节点将所述辐射方向图的数据库推送到所述无线UE设备，所述网络节点包括以下各项中的一项：所述无线UE设备的制造商的网站、所述电信网络的基站、所述电信网络的eNB节点和可信的设备管理节点。
24.根据权利要求17所述的无线UE设备，其中，所述一个或多个天线适于使用从以下各项中选择的无线电接入技术来进行无线电通信：IEEE802.11a技术、IEEE802.11b技术、IEEE802.11g技术、IEEE802.11n技术、GSM/EDGE无线电接入网络(GERAN)技术、通用移动电信系统(UMTS)技术、演进数据优化(EVDO)技术、码分多址(CDMA)技术、时分多址(TDMA)技术、长期演进(LTE)技术、HiperLan技术、HiperLan II技术、Wi-MAX技术、OpenAir技术、蓝牙技术和GMR-1技术。
25.根据权利要求17所述的无线UE设备，还包括：用于将所述当前使用模式与在所述当前使用模式中同所述一个或多个天线中的每一个天线相关联的一组比吸收率(SAR)参数进行匹配并且用于将所匹配的一组SAR参数提供给所述天线应用模块的装置。
26.根据权利要求17所述的无线UE设备，其中，所述天线应用模块被配置为执行以下各项中的至少一项：波束赋形过程、波束控制过程、针对多输入多输出(MIMO)天线应用的天线选择过程、针对加权多天线过程的天线选择过程、最小均方(LMS)加权过程、递归最小二乘(RLS)加权过程、恒定模数加权过程、恒定模数加权过程和遗传自适应天线选择过程。
27.根据权利要求17所述的无线UE设备，还包括：
用于基于所述当前使用模式来确定一组天线参数的装置；以及
用于将所述一组天线参数提供给所述天线应用的装置。
28.根据权利要求27所述的无线UE设备，其中，所述一组天线参数是通过搜索参数库来确定的。
29.根据权利要求27所述的无线UE设备，其中，所述一组天线参数是通过基于所述天线应用进行计算来确定的。
30.一种无线用户设备(UE)设备，包括：
一个或多个天线，适于与电信网络进行无线电通信；
存储器，包括在与所述无线UE设备相关联的一个或多个使用模式中针对所述一个或多个天线中的每一个天线的基准辐射方向图的数据库；以及
处理器，被配置为至少部分地基于使用所述一组基准辐射方向图来执行用于优化所述无线UE设备的性能的天线应用过程。
31.根据权利要求30所述的无线UE设备，其中，所述一个或多个天线适于使用从以下各项中选择的无线电接入技术来进行无线电通信：IEEE802.11a技术、IEEE802.11b技术、IEEE802.11g技术、IEEE802.11n技术、GSM/EDGE无线电接入网络(GERAN)技术、通用移动电信系统(UMTS)技术、演进数据优化(EVDO)技术、码分多址(CDMA)技术、时分多址(TDMA)技术、长期演进(LTE)技术、HiperLan技术、HiperLan II技术、Wi-MAX技术、OpenAir技术、蓝牙技术和GMR-1技术。
32.根据权利要求30所述的无线UE设备，其中，所述天线应用过程包括以下各项中的至少一项：波束赋形过程、波束控制过程、针对多输入多输出(MIMO)天线应用的天线选择过程、针对加权多天线过程的天线选择过程、最小均方(LMS)加权过程、递归最小二乘(RLS)加权过程、恒定模数加权过程、恒定模数加权过程和遗传自适应天线选择过程。
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