CN103986508B - 模式切换方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种模式切换方法及装置。一种模式切换方法包括：获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在定向发射模式；响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式。本发明实施例提供了一种移动设备的天线方案。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种模式切换方法及装置。
背景技术
目前在移动通信领域中，智能天线大多部署在基站侧。智能天线实现定向发射的必要前提就是，实现对接收到的信号的到达角(Angle of Arrival，简称AOA)的估计，根据估计得到的AOA，确定来自主传播路径(简称主径)的方向，即信号的到达方向(Directionof Arrival，简称DOA)，将此DOA作为预期的发射方向。
智能天线同样可实现在移动设备上，好处至少包括：减低电磁波对人体的辐射、降低设备功耗、提高通信私密性、提高系统容量。尽管在移动设备上实现智能天线是可行的，但会面临各种新的技术挑战。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的一个目的在于提供一种移动设备的天线方案。
为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供一种模式切换方法，包括：
获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在定向发射模式；
响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式。
为实现上述目的，根据本发明实施例的又一个方面，提供一种模式切换方法，包括：
获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在全向发射模式；
响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式。
为实现上述目的，根据本发明实施例的又一个方面，提供一种模式切换装置，包括：
获取模块，用于获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在定向发射模式；
切换模块，用于响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式。
为实现上述目的，根据本发明实施例的又一个方面，提供一种模式切换装置，包括：
获取模块，用于获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在全向发射模式；
切换模块，用于响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式。
以上多个技术方案中的至少一个技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例通过获取一工作在定向发射模式的移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式，提供了一种移动设备的天线方案，解决了在移动设备的姿态快速变化的情况下发射的信号可能无法到达通信对端设备的问题。
附图说明
图1a为本发明提供的一种模式切换方法实施例一的流程示意图；
图1b为为到达方向上的接收信号功率密度随到达角变化的一种曲线示意图；
图2为本发明提供的一种模式切换方法实施例二的流程示意图；
图3a为本发明提供的一种模式切换装置实施例一的结构示意图；
图3b～3d为分别图3a所示实施例的一种实现方式的结构示意图；
图4a为本发明提供的一种模式切换装置实施例二的结构示意图；
图4b～4d为分别图4a所示实施例的一种实现方式的结构示意图；
图5为本发明提供的一种模式切换装置实施例三的结构示意图；
图6为本发明提供的一种模式切换装置实施例四的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本领域技术人员可以理解，本申请中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同设备、模块或参数等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
图1a为本发明提供的一种模式切换方法实施例一的流程示意图。如图1a所示，本实施例包括：
101、获取一移动设备上一通信对端设备的信号的AOA的第一变化速度，所述移动设备工作在定向发射模式。
举例来说，本发明提供的模式切换装置作为本实施例的执行主体，具体地，执行101～102。其中，所述模式切换装置可以以硬件和/或软件的形式集成在所述移动设备中，或者，所述模式切换装置就是所述移动设备。
本实施例中，所述通信对端设备是指与所述移动设备通信的另一设备，所述通信对端设备可以是基站、其它移动设备等。具体地，所述通信所采用的通信技术或标准可以有多种，比如，全球移动通信系统(Global System of Mobile Communication，简称GSM)、长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)、WiFi、蓝牙等。
本实施例中，所述AOA为所述移动设备的接收天线的天线视轴方向与所述信号的DOA的夹角。通常，当所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA未发生变化时，所述第一变化速度可能为0，当所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA发生变化时，所述第一变化速度可能不为0。
其中，所述移动设备工作在定向发射模式，具体可以是，所述移动设备的发射天线工作在定向模式。可选地，所述移动设备的发射天线为智能天线。
在定向发射模式下，由于移动设备的姿态可能是快速变化的，此时将之前接收到的信号的DOA作为预期的发射方向可能就不再适用了，因为如果在很短的时间内移动设备的姿态发生了较大的变化，相应地，该移动设备上的智能天线的姿态也会发生较大的变化，那么理想的发射方向就会与根据之前接收到的信号的DOA设定的发射方向差别甚大，在设定的发射方向上发射的信号可能无法到达对端通信设备，从而导致通信中断。
102、响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式。
本实施例中，当所述第一变化速度高于第一阈值时，可以认为所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA的变化较大，根据之前接收到的所述通信对端设备的信号的DOA确定的向所述通信对端设备发射信号的发射方向可能已不适用，因此，本实施例中所述模式切换装置将所述移动设备切换为全向发射模式，以使所述通信对端设备能够接收到所述移动设备发射的信号。
可选地，所述移动设备有一套发射天线，该套发射天线可以工作在定向模式或全向模式，相应地，将所述移动设备切换为全向发射模式可以是，将该套发射天线从定向模式切换为全向模式。
可选地，所述移动设备有两套发射天线，其中一套发射天线可以工作在定向模式，另一套发射天线可以工作在全向模式，相应地，将所述移动设备切换为全向发射模式可以是，暂停工作在定向模式的发射天线，启用工作在全向模式的发射天线。
在一种可选的实现方式中，所述获取一移动设备上一通信对端设备的信号的AOA的第一变化速度，包括：
至少根据所述移动设备的接收天线接收到的所述通信对端设备的信号，估计所述信号的AOA；
根据所述AOA在一定时间内的变化量，确定所述第一变化速度。
其中，所述移动设备的接收与发射可以共用天线，或是，不共用天线，举例来说，所述移动设备的接收天线与发射天线是同一套天线，或者，所述移动设备有两套天线，一套天线作为接收天线，另一套天线作为发射天线。
通常，估计AOA的方法有多种，比如，多重信号分类(MUltiple SIgnalClassification，简称MUSIC)AOA估计，巴特利特(Bartlett)AOA估计等。
举例来说，所述一定时间为1秒(s)，所述AOA在该一定时间内从2度变化到10度，则所述第一变化速度＝(10-2)/1＝8度每秒。
通常，在定向发射模式下，所述移动设备隔一段时间就会根据之前接收到的所述通信对端设备的信号的DOA调整发射方向，这段时间也称为波束方向调整间隔。可选地，所述一定时间小于所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔。也就是说，在波束方向调整间隔到达之前，确定所述第一变化速度，从而确定是切换到全向发射模式，还是保持在定向发射模式，若是切换到全向发射模式，则即使波束方向调整间隔到达也无需调整发射方向，因为在全向发射模式的场景中定向发射模式下的波束方向调整间隔通常不起作用，若是保持在定向发射模式，则在波束方向调整间隔到达时可以调整发射方向。
举例来说，在LTE时分双工(Time Division Duplexing，简称TDD)系统中，所述通信对端设备可以是基站；具体地，根据不同的上下行信道配置，在特定的频率上，只有下行时隙到达时，移动设备才有机会接收下行信号，从而可以根据接收到的下行信号估计AOA。而在两个下行时隙之间，在该特定的频率上，因为没有下行信号，AOA无法得到更新，相应地，无法调整上行的波束方向，即无法调整发射方向，相应地，波束方向调整间隔可以为这两个下行时隙之间的时间间隔。另外，波束方向调整间隔还可能受双工模式的限制。比如同样在LTE TDD系统中，在上行时隙，此时移动设备正在发射上行信号，如果该移动设备工作在全双工模式，则移动设备可以同时接收下行信号，相应地，可以估计AOA，从而调整发射方向，为了避免频繁地调整发射方向耗费计算资源、影响信号的稳定性，通常可以设置一个波束方向调整间隔。
通常，移动设备的姿态相对于所述信号的DOA发生变化时，移动设备的接收天线的姿态相对于所述信号的DOA也会发生相应的变化，因此，可以利用所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA的变化来确定所述移动设备的接收天线的姿态相对于所述信号的DOA的变化。在又一种可选的实现方式中，所述获取一移动设备上一通信对端设备的信号的AOA的第一变化速度，包括：
确定所述移动设备的姿态变化轨迹；
至少根据所述信号的DOA、所述移动设备的接收天线的天线视轴方向、所述移动设备的姿态变化轨迹，确定所述第一变化速度。
可选地，所述确定所述移动设备的姿态变化轨迹，包括：从设置在所述移动设备上的至少一运动传感器获取所述移动设备的姿态变化轨迹。其中，所述至少一运动传感器包括但不限于以下至少一种：陀螺仪、电子罗盘。其中，所述陀螺仪可以是三轴陀螺仪、六轴陀螺仪等。其中，所述信号的DOA至少根据所述移动设备接收到的所述通信对端设备的信号估计得到。
可选地，所述模式切换装置包括所述至少一运动传感器。
在一种可能的场景中，比如设备至设备(Device to Device，简称D2D)的场景中，通信对端设备没有持续发出可供DOA估计的信号，或者，通信对端设备通过定向波束发射的信号时偏离了所述移动设备的接收方向，导致所述模式切换装置或所述移动设备无法持续侦听通信对端设备的信号，以至于无法持续地估计DOA。在此场景中，模式切换装置可以利用根据所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA，确定所述第一变化速度。
通常，为了测量所述姿态变化轨迹，所述至少一运动传感器检测所述移动设备在一段时间内的运动数据。在该段时间内，来自同一通信对端设备的信号的DOA发生较大变化的可能性不大，相应地，可以选取该段时间内任一时刻接收到的所述通信对端设备的信号做DOA估计，或者，选取该段时间的起始时刻之前最近一次接收到的所述通信对端设备的信号做DOA估计，从而得到所述信号的AOA。可选地，所述接收天线的天线视轴方向是该段时间的起始时刻所述接收天线的天线视轴方向，或者，该段时间的终止时刻所述接收天线的天线视轴方向天线。举例来说，所述模式切换装置可以将所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA与该段时间的起始时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向的夹角，作为该段时间的起始时刻的AOA；另外，所述模式切换装置根据所述移动设备在该段时间的起始时刻的姿态、在该段时间的终止时刻的姿态以及该段时间的起始时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向，确定该段时间的终止时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向，再将所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA与该段时间的终止时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向的夹角，作为该段时间的终止时刻的AOA；所述模式切换装置可以将该段时间的终止时刻的AOA与该段时间的起始时刻的AOA的差值与该段时间的时长的商，作为所述第一变化速度。
本实施例中，所述第一阈值可以根据经验设定，比如设为10度每秒，或者，通过一定的方法得到。
在一种可选的实现方式中，在所述响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式之前，本实施例还包括：确定所述第一阈值。
可选地，所述确定所述第一阈值，包括：
将可接受的最大AOA除以所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔，得到所述第一阈值。
其中，所述可接受的最大到达角可以根据经验设定，比如设为15度，或者，通过一定的方法得到。举例来说，可接受的最大到达角为15度，所述波束方向调整间隔为2s，所述第一阈值为15度每秒；假设t＝0时通信对端设备的信号的AOA为0度，t＝1s时所述通信对端设备的信号的AOA为10度，相应地，所述第一变化速度为10度每秒，高于所述第一阈值。
通常，当AOA为0时，DOA上的接收信号功率密度最大，当AOA越大时，DOA上的接收信号功率密度越小。可选地，所述可接受的最大到达角至少根据所述移动设备可接受的DOA上的最低接收信号功率密度得到。
图1b为到达方向上的接收信号功率密度随到达角变化的一种曲线示意图。如图1b所示，假设可接受的到达方向上的最低接收信号功率密度为2，曲线上标出的两点的X值代表其对应的到达角，Y值代表到达方向上的接收信号功率密度，具体地，这两点的Y值为2，X值分别为-16度和16度，即，可接受的到达方向上的最低接收信号功率密度2对应的可接受的最大到达角为16度。需要说明的是，图1b中到达方向上的接收信号功率密度随到达角的变化以到达角为0为中心对称分布，即到达方向上的接收信号功率密度随到达角的变化以天线视轴方向(通常垂直于天线阵列平面)为中心对称分布，然而，到达方向上的当接收信号功率密度随到达角的变化不以天线视轴方向为中心对称分布时，可接受的DOA上的最低接收信号功率密度在不同到达方向上对应的可接受的最大到达角可能不同。
本实施例中，所述移动设备可以工作在定向接收模式，或，全向接收模式，即，所述移动设备的接收天线可以工作在定向模式，或，全向模式。在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，可选地，为了避免移动设备的姿态变化过大时无法正确接收到通信对端设备的信号，本实施例还包括：
响应于所述第一变化速度高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
可选地，所述模式切换装置多次执行101，每次执行101均可以得到所述AOA的一个变化速度，而这多次得到的变化速度根据所述移动设备的姿态变化情况可能不同。
为了减低电磁波对人体的辐射、降低设备功耗、提高通信私密性、提高系统容量，可选地，在所述响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式之后，本实施例还包括：
获取所述移动设备上所述通信对端设备的信号的到达角的第二变化速度；
响应于所述第二变化速度不高于第二阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式，所述第二阈值不高于所述第一阈值。
与上述类似地，在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，为了减低电磁波对人体的辐射、降低设备功耗、提高通信私密性、提高系统容量，可选地，本实施例还包括：
响应于所述第二变化速度不高于所述第二阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
需要说明的是，对于接收天线的模式切换，作为替代地，可以设定一不同于所述第一阈值的第三阈值，相应地，在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，响应于所述AOA的变化速度高于所述第三阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
进一步可选地，在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，响应于所述第一变化速度不高于所述第三阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。或者，设定一不同于所述第三阈值的第四阈值，相应地，在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，响应于所述AOA的变化速度不高于所述第四阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
本实施例通过获取一工作在定向发射模式的移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式，提供了一种移动设备的天线方案，解决了在移动设备的姿态快速变化的情况下发射的信号可能无法到达通信对端设备的问题。
图2为本发明提供的一种模式切换方法实施例二的流程示意图。如图2所示，本实施例包括：
201、获取一移动设备上一通信对端设备的信号的AOA的第一变化速度，所述移动设备工作在全向发射模式。
举例来说，本发明提供的模式切换装置作为本实施例的执行主体，具体地，执行201～202。其中，所述模式切换装置可以以硬件和/或软件的形式集成在所述移动设备中，或者，所述模式切换装置就是所述移动设备。
本实施例中，所述通信对端设备是指与所述移动设备通信的另一设备，所述通信对端设备可以是基站、其它移动设备等。具体地，所述通信所采用的通信技术或标准可以有多种，比如，GSM、LTE、WiFi、蓝牙等。
本实施例中，所述AOA为所述移动设备的接收天线的天线视轴方向与所述信号的DOA的夹角。通常，当所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA未发生变化时，所述第一变化速度可能为0，当所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA发生变化时，所述第一变化速度可能不为0。
其中，所述移动设备工作在全向发射模式，具体可以是，所述移动设备的发射天线工作在全向模式。可选地，所述移动设备的发射天线为智能天线。
202、响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式。
具体地，当所述第一变化速度不高于第一阈值时，可以认为所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA的变化较小，根据之前接收到的所述通信对端设备的信号的DOA来确定向所述通信对端设备发射信号的发射方向比较合适，因此，本实施例中所述模式切换装置将所述移动设备切换为定向发射模式，以减低电磁波对人体的辐射、降低设备功耗、提高通信私密性、提高系统容量。
可选地，所述移动设备有一套发射天线，该套发射天线可以工作在定向模式或全向模式，相应地，将所述移动设备切换为定向发射模式可以是，将该套发射天线从全向模式切换为定向模式。
可选地，所述移动设备有两套发射天线，其中一套发射天线可以工作在定向模式，另一套发射天线可以工作在全向模式，相应地，将所述移动设备切换为定向发射模式可以是，暂停工作在全向模式的发射天线，启用工作在定向模式的发射天线。
在一种可选的实现方式中，所述获取一移动设备上一通信对端设备的信号的AOA的第一变化速度，包括：
至少根据所述移动设备的接收天线接收到的所述通信对端设备的信号，估计所述信号的AOA；
根据所述AOA在一定时间内的变化量，确定所述第一变化速度。
其中，所述移动设备的接收与发射可以共用天线，或是，不共用天线，举例来说，所述移动设备的接收天线与发射天线是同一套天线，或者，所述移动设备有两套天线，一套天线作为接收天线，另一套天线作为发射天线。
通常，估计AOA的方法有多种，比如，多重信号分类MUSIC AOA估计，巴特利特(Bartlett)AOA估计等。
举例来说，所述一定时间为1秒(s)，所述AOA在该一定时间内从2度变化到10度，则所述第一变化速度＝(10-2)/1＝8度每秒。
通常，在定向发射模式下，所述移动设备隔一段时间就会根据之前接收到的所述通信对端设备的信号的DOA调整发射方向，这段时间也称为波束方向调整间隔。举例来说，在LTE TDD系统中，所述通信对端设备可以是基站；具体地，根据不同的上下行信道配置，在特定的频率上，只有下行时隙到达时，移动设备才有机会接收下行信号，从而可以根据接收到的下行信号估计AOA。而在两个下行时隙之间，在该特定的频率上，因为没有下行信号，AOA无法得到更新，相应地，无法调整上行的波束方向，即无法调整发射方向，相应地，波束方向调整间隔可以为这两个下行时隙之间的时间间隔。另外，波束方向调整间隔还可能受双工模式的限制。比如同样在LTE TDD系统中，在上行时隙，此时移动设备正在发射上行信号，如果该移动设备工作在全双工模式，则移动设备可以同时接收下行信号，相应地，可以估计AOA，从而调整发射方向，为了避免频繁地调整发射方向耗费计算资源、影响信号的稳定性，通常可以设置一个波束方向调整间隔。
在全向发射模式的场景中，由于通常无需调整发射方向，因此定向发射模式下的波束方向调整间隔不起作用，然而，可以参考上述波束方向调整间隔确定观测AOA变化的时间长度。可选地，所述一定时间小于所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔。
通常，移动设备的姿态相对于所述信号的DOA发生变化时，移动设备的接收天线的姿态相对于所述信号的DOA也会发生相应的变化，因此，可以利用所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA的变化来确定所述移动设备的接收天线的姿态相对于所述信号的DOA的变化。在又一种可选的实现方式中，所述获取一移动设备上一通信对端设备的信号的AOA的第一变化速度，包括：
确定所述移动设备的姿态变化轨迹；
至少根据所述信号的DOA、所述移动设备的接收天线的天线视轴方向、所述移动设备的姿态变化轨迹，确定所述第一变化速度。
可选地，所述确定所述移动设备的姿态变化轨迹，包括：从设置在所述移动设备上的至少一运动传感器获取所述移动设备的姿态变化轨迹。其中，所述至少一运动传感器包括但不限于以下至少一种：陀螺仪、电子罗盘。其中，所述陀螺仪可以是三轴陀螺仪、六轴陀螺仪等。其中，所述信号的DOA至少根据所述移动设备接收到的所述通信对端设备的信号估计得到。
可选地，所述模式切换装置包括所述至少一运动传感器。
在一种可能的场景中，比如D2D的场景中，通信对端设备没有持续发出可供DOA估计的信号，或者，通信对端设备通过定向波束发射的信号时偏离了所述移动设备的接收方向，导致所述模式切换装置或所述移动设备无法持续侦听通信对端设备的信号，以至于无法持续地估计DOA。在此场景中，模式切换装置可以利用根据所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA，确定所述第一变化速度。
通常，为了测量所述姿态变化轨迹，所述至少一运动传感器检测所述移动设备在一段时间内的运动数据。在该段时间内，来自同一通信对端设备的信号的DOA发生较大变化的可能性不大，相应地，可以选取该段时间内任一时刻接收到的所述通信对端设备的信号做DOA估计，或者，选取该段时间的起始时刻之前最近一次接收到的所述通信对端设备的信号做DOA估计，从而得到所述信号的AOA。可选地，所述接收天线的天线视轴方向是该段时间的起始时刻所述接收天线的天线视轴方向，或者，该段时间的终止时刻所述接收天线的天线视轴方向天线。举例来说，所述模式切换装置可以将所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA与该段时间的起始时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向的夹角，作为该段时间的起始时刻的AOA；另外，所述模式切换装置根据所述移动设备在该段时间的起始时刻的姿态、在该段时间的终止时刻的姿态以及该段时间的起始时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向，确定该段时间的终止时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向，再将所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA与该段时间的终止时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向的夹角，作为该段时间的终止时刻的AOA；所述模式切换装置可以将该段时间的终止时刻的AOA与该段时间的起始时刻的AOA的差值与该段时间的时长的商，作为所述第一变化速度。
本实施例中，所述第一阈值可以根据经验设定，比如设为10度每秒，或者，通过一定的方法得到。
在一种可选的实现方式中，在所述响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式之前，本实施例还包括：确定所述第一阈值。
可选地，所述确定所述第一阈值，包括：
将可接受的最大AOA除以所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔，得到所述第一阈值。
其中，所述可接受的最大到达角可以根据经验设定，比如设为15度，或者，通过一定的方法得到。举例来说，可接受的最大到达角为15度，所述波束方向调整间隔为2s，所述第一阈值为15度每秒；假设t＝0时通信对端设备的信号的AOA为0度，t＝1s时所述通信对端设备的信号的AOA为10度，相应地，所述第一变化速度为10度每秒，高于所述第一阈值。
通常，当AOA为0时，DOA上的接收信号功率密度最大，当AOA越大时，DOA上的接收信号功率密度越小。可选地，所述可接受的最大到达角至少根据所述移动设备可接受的DOA上的最低接收信号功率密度得到。
如图1b所示，假设可接受的到达方向上的最低接收信号功率密度为2，对应曲线上的两点，而这两点对应的到达角分别为-16度和16度，即可接受的最大到达角为16度。需要说明的是，图1b中到达方向上的接收信号功率密度随到达角的变化以到达角为0为中心对称分布，即到达方向上的接收信号功率密度随到达角的变化以天线视轴方向(通常垂直于天线阵列平面)为中心对称分布，然而，到达方向上的当接收信号功率密度随到达角的变化不以天线视轴方向为中心对称分布时，可接受的DOA上的最低接收信号功率密度在不同到达方向上对应的可接受的最大到达角可能不同。
本实施例中，所述移动设备可以工作在定向接收模式，或，全向接收模式，即，所述移动设备的接收天线可以工作在定向模式，或，全向模式。在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，为了减低电磁波对人体的辐射、降低设备功耗、提高通信私密性、提高系统容量，可选地，本实施例还包括：
响应于所述第一变化速度不高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
可选地，所述模式切换装置多次执行201，每次执行201均可以得到所述AOA的一个变化速度，而这多次得到的变化速度根据所述移动设备的姿态变化情况可能不同。
为了避免移动设备的姿态变化过大时导致发射的信号无法到达通信对端设备，可选地，在所述响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式之后，本实施例还包括：
获取所述移动设备上所述通信对端设备的信号的到达角的第二变化速度；
响应于所述第二变化速度高于第二阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式，所述第二阈值不低于所述第一阈值。
与上述类似地，在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，为了避免移动设备的姿态变化过大时无法正确接收到通信对端设备的信号，可选地，本实施例还包括：
响应于所述第二变化速度高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
需要说明的是，对于接收天线的模式切换，作为替代地，可以设定一不同于所述第一阈值的第三阈值，相应地，在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，响应于所述AOA的变化速度不高于所述第三阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
进一步可选地，在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，响应于所述第一变化速度高于所述第三阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。或者，设定一不同于所述第三阈值的第四阈值，相应地，在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，响应于所述AOA的变化速度高于所述第四阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
需要说明的是，本实施例中的第一阈值可以与模式切换方法实施例一中的第一阈值相同或者不同，第二阈值、第三阈值、第四阈值也是类似的，本实施例对此不做限定。
本实施例通过获取一工作在全向发射模式的移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式，提供了一种移动设备的天线方案，解决了移动设备长时间保持在全向发射模式带来的辐射、功耗、通信私密性、系统容量的问题。
图3a为本发明提供的一种模式切换装置实施例一的结构示意图。如图3a所示，模式切换装置300(简称：装置300)包括：
获取模块31，用于获取一移动设备上一通信对端设备的信号的AOA的第一变化速度，所述移动设备工作在定向发射模式；
切换模块32，用于响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式。
本实施例中的装置300可以以硬件和/或软件的形式集成在所述移动设备中，或者，装置300就是所述移动设备。
本实施例中，所述通信对端设备是指与所述移动设备通信的另一设备，所述通信对端设备可以是基站、其它移动设备等。具体地，所述通信所采用的通信技术或标准可以有多种，比如，GSM、LTE、WiFi、蓝牙等。
本实施例中，所述AOA为所述移动设备的接收天线的天线视轴方向与所述信号的DOA的夹角。通常，当所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA未发生变化时，获取模块31获取到的所述第一变化速度可能为0，当所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA发生变化时，获取模块31获取到的所述第一变化速度可能不为0。
其中，所述移动设备工作在定向发射模式，具体可以是，所述移动设备的发射天线工作在定向模式。可选地，所述移动设备的发射天线为智能天线。
在定向发射模式下，由于移动设备的姿态可能是快速变化的，此时将之前接收到的信号的DOA作为预期的发射方向可能就不再适用了，因为如果在很短的时间内移动设备的姿态发生了较大的变化，相应地，该移动设备上的智能天线的姿态也会发生较大的变化，那么理想的发射方向就会与根据之前接收到的信号的DOA设定的发射方向差别甚大，在设定的发射方向上发射的信号可能无法到达对端通信设备，从而导致通信中断。
本实施例中，当所述第一变化速度高于第一阈值时，可以认为所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA的变化较大，根据之前接收到的所述通信对端设备的信号的DOA确定的向所述通信对端设备发射信号的发射方向可能已不适用，因此，切换模块32将所述移动设备切换为全向发射模式，以使所述通信对端设备能够接收到所述移动设备发射的信号。
可选地，所述移动设备有一套发射天线，该套发射天线可以工作在定向模式或全向模式，相应地，切换模块32将所述移动设备切换为全向发射模式可以是，切换模块32将该套发射天线从定向模式切换为全向模式。
可选地，所述移动设备有两套发射天线，其中一套发射天线可以工作在定向模式，另一套发射天线可以工作在全向模式，相应地，切换模块32将所述移动设备切换为全向发射模式可以是，切换模块32暂停工作在定向模式的发射天线，启用工作在全向模式的发射天线。
在一种可选的实现方式中，如图3b所示，获取模块31包括：
估计单元311，用于至少根据所述移动设备的接收天线接收到的所述通信对端设备的信号，估计所述信号的AOA；
第一确定单元312，用于根据所述AOA在一定时间内的变化量，确定所述第一变化速度。
其中，所述移动设备的接收与发射可以共用天线，或是，不共用天线，举例来说，所述移动设备的接收天线与发射天线是同一套天线，或者，所述移动设备有两套天线，一套天线作为接收天线，另一套天线作为发射天线。
通常，估计单元311估计AOA的方法有多种，比如，MUSIC AOA估计，巴特利特(Bartlett)AOA估计等。
举例来说，所述一定时间为1秒(s)，估计单元311估计的所述AOA在该一定时间内从2度变化到10度，则第一确定单元312确定所述第一变化速度＝(10-2)/1＝8度每秒。
通常，在定向发射模式下，所述移动设备隔一段时间就会根据之前接收到的所述通信对端设备的信号的DOA调整发射方向，这段时间也称为波束方向调整间隔。可选地，所述一定时间小于所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔。也就是说，在波束方向调整间隔到达之前，获取模块31确定所述第一变化速度，切换模块32确定是切换到全向发射模式，还是保持在定向发射模式，若是切换到全向发射模式，则即使波束方向调整间隔到达所述移动设备也无需调整发射方向，因为在全向发射模式的场景中定向发射模式下的波束方向调整间隔通常不起作用，若是保持在定向发射模式，则在波束方向调整间隔到达时所述移动设备可以调整发射方向。
举例来说，在LTE TDD系统中，所述通信对端设备可以是基站；具体地，根据不同的上下行信道配置，在特定的频率上，只有下行时隙到达时，移动设备才有机会接收下行信号，从而可以根据接收到的下行信号估计AOA。而在两个下行时隙之间，在该特定的频率上，因为没有下行信号，AOA无法得到更新，相应地，无法调整上行的波束方向，即无法调整发射方向，相应地，波束方向调整间隔可以为这两个下行时隙之间的时间间隔。另外，波束方向调整间隔还可能受双工模式的限制。比如同样在LTE TDD系统中，在上行时隙，此时移动设备正在发射上行信号，如果该移动设备工作在全双工模式，则移动设备可以同时接收下行信号，相应地，可以估计AOA，从而调整发射方向，为了避免频繁地调整发射方向耗费计算资源、影响信号的稳定性，通常可以设置一个波束方向调整间隔。
通常，移动设备的姿态相对于所述信号的DOA发生变化时，移动设备的接收天线的姿态相对于所述信号的DOA也会发生相应的变化，因此，可以利用所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA的变化来确定所述移动设备的接收天线的姿态相对于所述信号的DOA的变化。在又一种可选的实现方式中，如图3c所示，获取模块31包括：
第二确定单元313，用于确定所述移动设备的姿态变化轨迹；
第三确定单元314，用于至少根据所述信号的DOA、所述移动设备的接收天线的天线视轴方向、所述移动设备的姿态变化轨迹，确定所述第一变化速度。
可选地，第二确定单元313具体用于：从设置在所述移动设备上的至少一运动传感器获取所述移动设备的姿态变化轨迹。其中，所述至少一运动传感器包括但不限于以下至少一种：陀螺仪、电子罗盘。其中，所述陀螺仪可以是三轴陀螺仪、六轴陀螺仪等。其中，所述信号的DOA至少根据所述移动设备接收到的所述通信对端设备的信号估计得到。
可选地，装置300包括所述至少一运动传感器。
在一种可能的场景中，比如D2D的场景中，通信对端设备没有持续发出可供DOA估计的信号，或者，通信对端设备通过定向波束发射的信号时偏离了所述移动设备的接收方向，导致装置300或所述移动设备无法持续侦听通信对端设备的信号，以至于无法持续地估计DOA。在此场景中，获取模块31可以利用根据所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA，确定所述第一变化速度。
通常，为了测量所述姿态变化轨迹，所述至少一运动传感器检测所述移动设备在一段时间内的运动数据。在该段时间内，来自同一通信对端设备的信号的DOA发生较大变化的可能性不大，相应地，可以选取该段时间内任一时刻接收到的所述通信对端设备的信号做DOA估计，或者，选取该段时间的起始时刻之前最近一次接收到的所述通信对端设备的信号做DOA估计，从而得到所述信号的AOA。可选地，所述接收天线的天线视轴方向是该段时间的起始时刻所述接收天线的天线视轴方向，或者，该段时间的终止时刻所述接收天线的天线视轴方向天线。举例来说，第三确定单元314可以将所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA与该段时间的起始时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向的夹角，作为该段时间的起始时刻的AOA；另外，第三确定单元314根据所述移动设备在该段时间的起始时刻的姿态、在该段时间的终止时刻的姿态以及该段时间的起始时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向，确定该段时间的终止时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向，再将所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA与该段时间的终止时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向的夹角，作为该段时间的终止时刻的AOA；第三确定单元314将该段时间的终止时刻的AOA与该段时间的起始时刻的AOA的差值与该段时间的时长的商，作为所述第一变化速度。
本实施例中，所述第一阈值可以根据经验设定，比如设为10度每秒，或者，通过一定的方法得到。
在一种可选的实现方式中，如图3d所示，装置300还包括：确定模块33，用于确定所述第一阈值。
可选地，确定模块33具体用于：
将可接受的最大AOA除以所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔，得到所述第一阈值。
其中，所述可接受的最大到达角可以根据经验设定，比如设为15度，或者，通过一定的方法得到。举例来说，可接受的最大到达角为15度，所述波束方向调整间隔为2s，确定模块33确定所述第一阈值为15度每秒；假设t＝0时通信对端设备的信号的AOA为0度，t＝1s时所述通信对端设备的信号的AOA为10度，相应地，获取模块31获取到的所述第一变化速度为10度每秒，高于所述第一阈值。
通常，当AOA为0时，DOA上的接收信号功率密度最大，当AOA越大时，DOA上的接收信号功率密度越小。可选地，所述可接受的最大到达角至少根据所述移动设备可接受的DOA上的最低接收信号功率密度得到。
如图1b所示，假设可接受的到达方向上的最低接收信号功率密度为2，对应曲线上的两点，而这两点对应的到达角分别为-16度和16度，即可接受的最大到达角为16度。需要说明的是，图1b中到达方向上的接收信号功率密度随到达角的变化以到达角为0为中心对称分布，即到达方向上的接收信号功率密度随到达角的变化以天线视轴方向(通常垂直于天线阵列平面)为中心对称分布，然而，到达方向上的当接收信号功率密度随到达角的变化不以天线视轴方向为中心对称分布时，可接受的DOA上的最低接收信号功率密度在不同到达方向上对应的可接受的最大到达角可能不同。
本实施例中，所述移动设备可以工作在定向接收模式，或，全向接收模式，即，所述移动设备的接收天线可以工作在定向模式，或，全向模式。在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，可选地，为了避免移动设备的姿态变化过大时无法正确接收到通信对端设备的信号，切换模块32还用于：响应于所述第一变化速度高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
可选地，获取模块31多次执行获取所述AOA的变化速度，而这多次得到的变化速度根据所述移动设备的姿态变化情况可能不同。
为了减低电磁波对人体的辐射、降低设备功耗、提高通信私密性、提高系统容量，可选地，获取模块31还用于：在切换模块32将所述移动设备切换为全向发射模式之后，获取所述移动设备上所述通信对端设备的信号的AOA的第二变化速度；
切换模块32还用于：响应于所述第二变化速度不高于第二阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式，所述第二阈值不高于所述第一阈值。
与上述类似地，在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，为了减低电磁波对人体的辐射、降低设备功耗、提高通信私密性、提高系统容量，可选地，切换模块32还用于：
响应于所述第二变化速度不高于所述第二阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
需要说明的是，对于接收天线的模式切换，作为替代地，可以设定一不同于所述第一阈值的第三阈值，相应地，在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，切换模块32响应于所述AOA的变化速度高于所述第三阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
进一步可选地，在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，切换模块32响应于所述第一变化速度不高于所述第三阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。或者，设定一不同于所述第三阈值的第四阈值，相应地，在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，切换模块32响应于所述AOA的变化速度不高于所述第四阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
本实施例通过模式切换装置中的获取模块获取一工作在定向发射模式的移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，切换模块响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式，提供了一种移动设备的天线方案，解决了在移动设备的姿态快速变化的情况下发射的信号可能无法到达通信对端设备的问题。
图4a为本发明提供的一种模式切换装置实施例二的结构示意图。如图4a所示，模式切换装置400(简称：装置400)包括：
获取模块41，用于获取一移动设备上一通信对端设备的信号的AOA的第一变化速度，所述移动设备工作在全向发射模式；
切换模块42，用于响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式。
举例来说，本实施例的装置400可以以硬件和/或软件的形式集成在所述移动设备中，或者，装置400就是所述移动设备。
本实施例中，所述通信对端设备是指与所述移动设备通信的另一设备，所述通信对端设备可以是基站、其它移动设备等。具体地，所述通信所采用的通信技术或标准可以有多种，比如，GSM、LTE、WiFi、蓝牙等。
本实施例中，所述AOA为所述移动设备的接收天线的天线视轴方向与所述信号的DOA的夹角。通常，当所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA未发生变化时，获取模块41获取到的所述第一变化速度可能为0，当所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA发生变化时，获取模块41获取到的所述第一变化速度可能不为0。
其中，所述移动设备工作在全向发射模式，具体可以是，所述移动设备的发射天线工作在全向模式。可选地，所述移动设备的发射天线为智能天线。
具体地，当所述第一变化速度不高于第一阈值时，可以认为所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA的变化较小，根据之前接收到的所述通信对端设备的信号的DOA来确定向所述通信对端设备发射信号的发射方向比较合适，因此，切换模块42将所述移动设备切换为定向发射模式，以减低电磁波对人体的辐射、降低设备功耗、提高通信私密性、提高系统容量。
可选地，所述移动设备有一套发射天线，该套发射天线可以工作在定向模式或全向模式，相应地，切换模块42将所述移动设备切换为定向发射模式可以是，切换模块42将该套发射天线从全向模式切换为定向模式。
可选地，所述移动设备有两套发射天线，其中一套发射天线可以工作在定向模式，另一套发射天线可以工作在全向模式，相应地，切换模块42将所述移动设备切换为定向发射模式可以是，切换模块42暂停工作在全向模式的发射天线，启用工作在定向模式的发射天线。
在一种可选的实现方式中，如图4b所示，获取模块41包括：
估计单元411，用于至少根据所述移动设备的接收天线接收到的所述通信对端设备的信号，估计所述信号的AOA；
第一确定单元412，用于根据所述AOA在一定时间内的变化量，确定所述第一变化速度。
其中，所述移动设备的接收与发射可以共用天线，或是，不共用天线，举例来说，所述移动设备的接收天线与发射天线是同一套天线，或者，所述移动设备有两套天线，一套天线作为接收天线，另一套天线作为发射天线。
通常，估计单元411估计AOA的方法有多种，比如，多重信号分类MUSIC AOA估计，巴特利特(Bartlett)AOA估计等。
举例来说，所述一定时间为1秒(s)，估计单元411估计的所述AOA在该一定时间内从2度变化到10度，则第一确定单元412确定所述第一变化速度＝(10-2)/1＝8度每秒。
通常，在定向发射模式下，所述移动设备隔一段时间就会根据之前接收到的所述通信对端设备的信号的DOA调整发射方向，这段时间也称为波束方向调整间隔。举例来说，在LTE TDD系统中，所述通信对端设备可以是基站；具体地，根据不同的上下行信道配置，在特定的频率上，只有下行时隙到达时，移动设备才有机会接收下行信号，从而可以根据接收到的下行信号估计AOA。而在两个下行时隙之间，在该特定的频率上，因为没有下行信号，AOA无法得到更新，相应地，无法调整上行的波束方向，即无法调整发射方向，相应地，波束方向调整间隔可以为这两个下行时隙之间的时间间隔。另外，波束方向调整间隔还可能受双工模式的限制。比如同样在LTE TDD系统中，在上行时隙，此时移动设备正在发射上行信号，如果该移动设备工作在全双工模式，则移动设备可以同时接收下行信号，相应地，可以估计AOA，从而调整发射方向，为了避免频繁地调整发射方向耗费计算资源、影响信号的稳定性，通常可以设置一个波束方向调整间隔。
在全向发射模式的场景中，由于通常无需调整移动设备的发射方向，因此定向发射模式下的波束方向调整间隔不起作用，然而，可以参考上述波束方向调整间隔确定第一确定单元412观测AOA变化的时间长度。可选地，所述一定时间小于所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔。
通常，移动设备的姿态相对于所述信号的DOA发生变化时，移动设备的接收天线的姿态相对于所述信号的DOA也会发生相应的变化，因此，获取模块41可以利用所述移动设备的姿态相对于所述信号的DOA的变化来确定所述移动设备的接收天线的姿态相对于所述信号的DOA的变化。在又一种可选的实现方式中，如图4c所示，获取模块41包括：
第二确定单元413，用于确定所述移动设备的姿态变化轨迹；
第三确定单元414，用于至少根据所述信号的DOA、所述移动设备的接收天线的天线视轴方向、所述移动设备的姿态变化轨迹，确定所述第一变化速度。
可选地，第二确定单元413具体用于：从设置在所述移动设备上的至少一运动传感器获取所述移动设备的姿态变化轨迹。其中，所述至少一运动传感器包括但不限于以下至少一种：陀螺仪、电子罗盘。其中，所述陀螺仪可以是三轴陀螺仪、六轴陀螺仪等。其中，所述信号的DOA至少根据所述移动设备接收到的所述通信对端设备的信号估计得到。
可选地，装置400包括所述至少一运动传感器。
在一种可能的场景中，比如D2D的场景中，通信对端设备没有持续发出可供DOA估计的信号，或者，通信对端设备通过定向波束发射的信号时偏离了所述移动设备的接收方向，导致装置400或所述移动设备无法持续侦听通信对端设备的信号，以至于无法持续地估计DOA。在此场景中，第三确定单元414可以利用根据所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA，确定所述第一变化速度。
通常，为了测量所述姿态变化轨迹，所述至少一运动传感器检测所述移动设备在一段时间内的运动数据。在该段时间内，来自同一通信对端设备的信号的DOA发生较大变化的可能性不大，相应地，可以选取该段时间内任一时刻接收到的所述通信对端设备的信号做DOA估计，或者，选取该段时间的起始时刻之前最近一次接收到的所述通信对端设备的信号做DOA估计，从而得到所述信号的AOA。可选地，所述接收天线的天线视轴方向是该段时间的起始时刻所述接收天线的天线视轴方向，或者，该段时间的终止时刻所述接收天线的天线视轴方向天线。举例来说，第三确定单元414可以将所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA与该段时间的起始时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向的夹角，作为该段时间的起始时刻的AOA；另外，第三确定单元414根据所述移动设备在该段时间的起始时刻的姿态、在该段时间的终止时刻的姿态以及该段时间的起始时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向，确定该段时间的终止时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向，再将所述移动设备最近一次接收到的通信对端设备的信号估计得到的DOA与该段时间的终止时刻所述移动设备的接收天线的天线视轴方向的夹角，作为该段时间的终止时刻的AOA；第三确定单元414将该段时间的终止时刻的AOA与该段时间的起始时刻的AOA的差值与该段时间的时长的商，作为所述第一变化速度。
本实施例中，所述第一阈值可以根据经验设定，比如设为10度每秒，或者，通过一定的方法得到。
在一种可选的实现方式中，如图4d所示，装置400还包括：确定模块43，用于确定所述第一阈值。
可选地，确定模块43具体用于：
将可接受的最大AOA除以所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔，得到所述第一阈值。
其中，所述可接受的最大到达角可以根据经验设定，比如设为15度，或者，通过一定的方法得到。举例来说，可接受的最大到达角为15度，所述波束方向调整间隔为2s，确定模块43确定所述第一阈值为15度每秒；假设t＝0时通信对端设备的信号的AOA为0度，t＝1s时所述通信对端设备的信号的AOA为10度，相应地，获取模块41获取到的所述第一变化速度为10度每秒，高于所述第一阈值。
通常，当AOA为0时，DOA上的接收信号功率密度最大，当AOA越大时，DOA上的接收信号功率密度越小。可选地，所述可接受的最大到达角至少根据所述移动设备可接受的DOA上的最低接收信号功率密度得到。
如图1b所示，假设可接受的到达方向上的最低接收信号功率密度为2，对应曲线上的两点，而这两点对应的到达角分别为-16度和16度，即可接受的最大到达角为16度。需要说明的是，图1b中到达方向上的接收信号功率密度随到达角的变化以到达角为0为中心对称分布，即到达方向上的接收信号功率密度随到达角的变化以天线视轴方向(通常垂直于天线阵列平面)为中心对称分布，然而，到达方向上的当接收信号功率密度随到达角的变化不以天线视轴方向为中心对称分布时，可接受的DOA上的最低接收信号功率密度在不同到达方向上对应的可接受的最大到达角可能不同。
本实施例中，所述移动设备可以工作在定向接收模式，或，全向接收模式，即，所述移动设备的接收天线可以工作在定向模式，或，全向模式。在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，为了减低电磁波对人体的辐射、降低设备功耗、提高通信私密性、提高系统容量，可选地，切换模块42还用于：
响应于所述第一变化速度不高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
可选地，获取模块41多次获取AOA的变化速度，这多次获取到的所述AOA的变化速度根据所述移动设备的姿态变化情况可能不同。
为了避免移动设备的姿态变化过大时导致发射的信号无法到达通信对端设备，可选地，获取模块41还用于：在切换模块42将所述移动设备切换为定向发射模式之后，获取所述移动设备上所述通信对端设备的信号的AOA的第二变化速度；
切换模块42还用于：响应于所述第二变化速度高于第二阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式，所述第二阈值不低于所述第一阈值。
与上述类似地，在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，为了避免移动设备的姿态变化过大时无法正确接收到通信对端设备的信号，可选地，切换模块42还用于：响应于所述第二变化速度高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
需要说明的是，对于接收天线的模式切换，作为替代地，可以设定一不同于所述第一阈值的第三阈值，相应地，在所述移动设备工作在全向接收模式的场景中，切换模块42响应于所述AOA的变化速度不高于所述第三阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
进一步可选地，在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，切换模块42响应于所述第一变化速度高于所述第三阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。或者，设定一不同于所述第三阈值的第四阈值，相应地，在所述移动设备工作在定向接收模式的场景中，切换模块42响应于所述AOA的变化速度高于所述第四阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
需要说明的是，本实施例中的第一阈值可以与模式切换装置实施例一中的第一阈值相同或者不同，第二阈值、第三阈值、第四阈值也是类似的，本实施例对此不做限定。
本实施例通过模式切换装置中的获取模块获取一工作在全向发射模式的移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，切换模块响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式，提供了一种移动设备的天线方案，解决了移动设备长时间保持在全向发射模式带来的辐射、功耗、通信私密性、系统容量的问题。
图5为本发明提供的一种模式切换装置实施例三的结构示意图。如图5所示，模式切换装置500包括：
处理器(processor)51、通信接口(Communications Interface)52、存储器(memory)53、以及通信总线54。其中：
处理器51、通信接口52、以及存储器53通过通信总线54完成相互间的通信。
通信接口52，用于与比如通信对端设备等外部设备的通信。
处理器51，用于执行程序532，具体可以执行上述模式切换方法实施例一中的相关步骤，进一步地，还可以执行上述模式切换方法实施例二中的相关步骤。
具体地，程序532可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。
处理器51可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施模式切换方法实施例一的一个或多个集成电路，或者，实施模式切换方法实施例一和模式切换方法实施例二的一个或多个集成电路。
存储器53，用于存放程序532。存储器53可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。程序532具体可以用于使得模式切换装置500执行以下步骤：
获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在定向发射模式；
响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式。
程序532中上述各步骤的具体实现可以参见上述模式切换方法实施例一中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述模式切换方法实施例一中的对应过程描述，在此不再赘述。
进一步可选地，程序532具体还可以用于使得模式切换装置500执行以下步骤：
获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在全向发射模式；
响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式。
可选地，模式切换装置500为所述移动设备。
程序532中上述各步骤的具体实现可以参见上述模式切换方法实施例二中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述模式切换方法实施例二中的对应过程描述，在此不再赘述。
图6为本发明提供的一种模式切换装置实施例四的结构示意图。如图6所示，模式切换装置600包括：
处理器(processor)61、通信接口(Communications Interface)62、存储器(memory)63、以及通信总线64。其中：
处理器61、通信接口62、以及存储器63通过通信总线64完成相互间的通信。
通信接口62，用于与比如通信对端设备等外部设备的通信。
处理器61，用于执行程序632，具体可以执行上述模式切换方法实施例二中的相关步骤。
具体地，程序632可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。
处理器61可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施模式切换方法实施例二的一个或多个集成电路。
存储器63，用于存放程序632。存储器63可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。程序632具体可以用于使得模式切换装置600执行以下步骤：
获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在全向发射模式；
响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式。
可选地，模式切换装置600为所述移动设备。
程序632中上述各步骤的具体实现可以参见上述模式切换方法实施例二中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述模式切换方法实施例二中的对应过程描述，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对原有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (40)
1.一种模式切换方法，其特征在于，所述方法包括：
获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在定向发射模式；
响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，包括：
至少根据所述移动设备的接收天线接收到的所述通信对端设备的信号，估计所述信号的到达角；
根据所述到达角在一定时间内的变化量，确定所述第一变化速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一定时间小于所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，包括：
确定所述移动设备的姿态变化轨迹；
至少根据所述信号的到达方向、所述移动设备的接收天线的天线视轴方向、所述移动设备的姿态变化轨迹，确定所述第一变化速度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述移动设备的姿态变化轨迹，包括：
从设置在所述移动设备上的至少一运动传感器获取所述移动设备的姿态变化轨迹。
6.根据权利要求1～5中任一所述的方法，其特征在于，在所述响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式之前，还包括：确定所述第一阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一阈值，包括：
将可接受的最大到达角除以所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔，得到所述第一阈值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述可接受的最大到达角至少根据所述移动设备可接受的到达方向上的最低接收信号功率密度得到。
9.根据权利要求1～5中任一所述的方法，其特征在于，在所述响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式之后，还包括：
获取所述移动设备上所述通信对端设备的信号的到达角的第二变化速度；
响应于所述第二变化速度不高于第二阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式，所述第二阈值不高于所述第一阈值。
10.根据权利要求1～5中任一所述的方法，其特征在于，所述移动设备工作在定向接收模式；所述方法还包括：
响应于所述第一变化速度高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
11.一种模式切换方法，其特征在于，所述方法包括：
获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在全向发射模式；
响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，包括：
至少根据所述移动设备的接收天线接收到的所述通信对端设备的信号，估计所述信号的到达角；
根据所述到达角在一定时间内的变化量，确定所述第一变化速度。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述一定时间小于所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，包括：
确定所述移动设备的姿态变化轨迹；
至少根据所述信号的到达方向、所述移动设备的接收天线的天线视轴方向、所述移动设备的姿态变化轨迹，确定所述第一变化速度。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述确定所述移动设备的姿态变化轨迹，包括：
从设置在所述移动设备上的至少一运动传感器获取所述移动设备的姿态变化轨迹。
16.根据权利要求11～15中任一所述的方法，其特征在于，在所述响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式之前，还包括：确定所述第一阈值。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一阈值，包括：
将可接受的最大到达角除以所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔，得到所述第一阈值。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述可接受的最大到达角至少根据所述移动设备可接受的到达方向上的最低接收信号功率密度得到。
19.根据权利要求11～15中任一所述的方法，其特征在于，在所述响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式之后，还包括：
获取所述移动设备上所述通信对端设备的信号的到达角的第二变化速度；
响应于所述第二变化速度高于第二阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式，所述第二阈值不低于所述第一阈值。
20.根据权利要求11～15中任一所述的方法，其特征在于，所述移动设备工作在全向接收模式；所述方法还包括：
响应于所述第一变化速度不高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
21.一种模式切换装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在定向发射模式；
切换模块，用于响应于所述第一变化速度高于第一阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
估计单元，用于至少根据所述移动设备的接收天线接收到的所述通信对端设备的信号，估计所述信号的到达角；
第一确定单元，用于根据所述到达角在一定时间内的变化量，确定所述第一变化速度。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述一定时间小于所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔。
24.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
第二确定单元，用于确定所述移动设备的姿态变化轨迹；
第三确定单元，用于至少根据所述信号的到达方向、所述移动设备的接收天线的天线视轴方向、所述移动设备的姿态变化轨迹，确定所述第一变化速度。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元具体用于：从设置在所述移动设备上的至少一运动传感器获取所述移动设备的姿态变化轨迹。
26.根据权利要求21～25中任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：确定模块，用于确定所述第一阈值。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：将可接受的最大到达角除以所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔，得到所述第一阈值。
28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述可接受的最大到达角至少根据所述移动设备可接受的到达方向上的最低接收信号功率密度得到。
29.根据权利要求21～25中任一所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于：在所述切换模块将所述移动设备切换为全向发射模式之后，获取所述移动设备上所述通信对端设备的信号的到达角的第二变化速度；
所述切换模块还用于：响应于所述第二变化速度不高于第二阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式，所述第二阈值不高于所述第一阈值。
30.根据权利要求21～25中任一所述的装置，其特征在于，所述移动设备工作在定向接收模式；所述切换模块还用于：响应于所述第一变化速度高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为全向接收模式。
31.一种模式切换装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取一移动设备上一通信对端设备的信号的到达角的第一变化速度，所述移动设备工作在全向发射模式；
切换模块，用于响应于所述第一变化速度不高于第一阈值，将所述移动设备切换为定向发射模式。
32.根据权利要求31所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
估计单元，用于至少根据所述移动设备的接收天线接收到的所述通信对端设备的信号，估计所述信号的到达角；
第一确定单元，用于根据所述到达角在一定时间内的变化量，确定所述第一变化速度。
33.根据权利要求32所述的装置，其特征在于，所述一定时间小于所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔。
34.根据权利要求31所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
第二确定单元，用于确定所述移动设备的姿态变化轨迹；
第三确定单元，用于至少根据所述信号的到达方向、所述移动设备的接收天线的天线视轴方向、所述移动设备的姿态变化轨迹，确定所述第一变化速度。
35.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元具体用于：从设置在所述移动设备上的至少一运动传感器获取所述移动设备的姿态变化轨迹。
36.根据权利要求31～35中任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：确定模块，用于确定所述第一阈值。
37.根据权利要求36所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
将可接受的最大到达角除以所述移动设备在定向发射模式下的波束方向调整间隔，得到所述第一阈值。
38.根据权利要求37所述的装置，其特征在于，所述可接受的最大到达角至少根据所述移动设备可接受的到达方向上的最低接收信号功率密度得到。
39.根据权利要求31～35中任一所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于：在所述切换模块将所述移动设备切换为定向发射模式之后，获取所述移动设备上所述通信对端设备的信号的到达角的第二变化速度；
所述切换模块还用于：响应于所述第二变化速度高于第二阈值，将所述移动设备切换为全向发射模式，所述第二阈值不低于所述第一阈值。
40.根据权利要求31～35中任一所述的装置，其特征在于，所述移动设备工作在全向接收模式；所述切换模块还用于：
响应于所述第一变化速度不高于所述第一阈值，将所述移动设备切换为定向接收模式。
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