CN106663879A - 基于模态天线的通信网络及其优化方法 - Google Patents

基于模态天线的通信网络及其优化方法 Download PDF

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Abstract

使用模态天线技术来优化通信网络，其中多个通信节点连同包括用户基站的移动和固定无线通信设备一起与彼此同步。在通信节点和无线通信设备中的一个或多个包括至少一个相应的模态天线的情况下，网络适合于在无线用户当中的通信链路的动态优化。节点到用户吞吐量、节点到节点吞吐量以及在节点和无线用户当中的干扰特征每个作为网络系统被优化以增加通信系统网络容量和可靠性。由模态天线提供的多个辐射方向图提供网络级同步的参数多态以提高通信系统性能。

Description

基于模态天线的通信网络及其优化方法
背景
技术领域
本发明通常涉及无线通信的领域；且更具体地，涉及通信网络和当波束转向技术经由模态天线系统在通信节点和无线用户上被使用以增加系统容量并减轻其间的干扰时被给予这些网络的提高。
背景技术
在无线通信的领域中，最近的技术进步包括多模有源天线或“模态天线”的出现。模态天线是能够在多个天线模式之间被主动重新配置的单端口天线，其中模态天线以在多个天线模式的每个中的不同的辐射方向图为特征。通过使用能够产生不同的辐射方向图的模态天线，可能利用在不同的模式中用于引导波束以具有在优势干扰方向上的零讯号同时保持在期望方向上的增益的天线零和波瓣的现有知识。在标题为“ANTENNA AND METHODFOR STEERING ANTENNA BEAM DIRECTION”、于2011年3月22日发布的美国专利号7,911,402中提供了模态天线的结构和实现的例子；其内容特此通过引用被并入并被概括如下：
图1示出包括放置在地平面108上的隔离磁偶极子TM(IMD)元件104、耦合到第一有源元件113的第一寄生元件112和耦合到第二有源元件117的第二寄生元件116的模态天线100的例子。有源元件113和117可包括使寄生元件112和116电连接(短路)到地平面108或使寄生元件112和116与地平面108断开(开路)的开关。这个结构允许具有相应于第一状态和第二状态的公共频率的两种不同的操作模式，在第一状态中，寄生元件112和116被短路到地，而在第二状态中，寄生元件112和116是断开的。
图2(a)示出在第一状态中的与天线100相关的辐射方向图204；以及图2(b)示出在第二状态中的辐射方向图208，其示出与辐射方向图204比较的在方向上的90度移动。因此，通过控制模态天线100的有源元件113和117，可在同一频率下得到两个操作模式。可通过合并例如在用于可变控制的有源元件中的可调谐元件和用于匹配的额外有源元件来为三个或更多个多模操作来扩展控制方案。此外，虽然耦合到开关的寄生元件在开关被(i)短路或(ii)断开时将展示两个调谐状态，耦合到可变控制有源元件例如可调谐电容器或类似的可调谐元件的另一寄生元件将能够具有三个或更多个离散调谐状态，且因而产生的天线将能够在多个相应的天线模式当中调谐。这些有源元件的例子包括开关、可调谐电容器、可调谐移相器、二极管、微机电系统(MEMS)开关、MEMS可调谐电容器和晶体管，包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、金属半导体场效应晶体管(MESFET)、赝高电子迁移率晶体管(pHEMT)、异质结双极晶体管(HBT)或其它适当的技术。
虽然上面提供了某些例子，应认识到，术语“模态天线”意欲包括配置成产生多个不同的辐射方向图的任何单端口天线系统，每个辐射方向图相应于多个可能的天线模式的唯一模式。注意，模态天线当在第一模式中时以第一天线辐射方向图为特征，而当在第二模式中时以第二且不同的天线辐射方向图为特征。还注意，模态天线在任何给定的时间将只产生单模式和相应的辐射方向图，但模态天线可及时改变天线模式以改变天线的辐射方向图。
为了本文的目的，术语“天线辐射方向图”被定义为：由天线根据远离天线的方向辐射的功率的变化。
现在，在模态天线的上面理解的情况下，我们描述通信网络技术现状。
为了本文的目的，“通信网络”包括：通信节点的一个或多个子网络和配置成与通信节点通信的无线通信设备。通信系统可包括在单个房间、建筑物、城市街区或其它空间内的通信节点和无线设备的分总体。
术语“子网络”被定义为：一组互连的通信节点和无线通信设备。
术语“通信节点”被定义为中央连接点，一个或多个无线通信设备通过中央连接点来进行通信以形成网络。通信节点可包括例如WiFi接入点(AP)或蜂窝基站收发机(BST)，包括也被称为“小小区站点”或“个人基站”的微型蜂窝基站收发机(mBST)。
术语“无线通信设备”被定义为配置成通过无线网络连接与一个或多个其它设备通信的任何设备。无线通信设备可包括“移动设备”，例如手机、平板计算机或膝上型计算机，其为便携式的。无线通信设备的另一例子包括非便携式或“固定”的无线计算机塔。术语“移动用户设备”和“移动设备”是包括移动或便携式的那些设备的无线通信设备的组的子集。
蜂窝网络和无线局域网(WLAN)现在在社会中是普遍的，并发展到中到高数据速率传输连同语音通信在大地区之上和整个城市区域中是稳定和可靠的水平。移动用户设备进展到不仅提供语音通信和低数据速率文本和电子邮件服务而且提供高数据速率互联网连接的程度。移动设备的连续采用和蜂窝网络的新用途例如机器到机器(M2M)应用的引入将关于在从一年到下一年较高数据速率和较少的服务中断方面提供一致的服务和改进的服务的压力置于蜂窝系统上。类似的拥塞可存在于WLAN网络上，其中，大量用户将压力置于系统上。寻求连续的改进以提高通信系统可靠性以及通信节点和利用这些节点的移动设备的更好的命令和控制。
发明概述
因此本发明的一个方面是以构成通信系统的通信节点的改进的管理和使这些网络的多个移动设备用户同步的增加的灵活性来提供改进的通信系统。
在本公开中，使用模态天线技术来优化通信网络，其中多个通信节点连同包括用户基站的移动和固定无线通信设备一起与彼此同步。通信节点和无线通信设备中的一个或多个包括至少一个相应的模态天线的情况下，网络适合于在无线用户当中的通信链路的动态优化。节点到用户吞吐量、节点到节点吞吐量以及在节点和无线用户当中的干扰特征每个作为网络系统被优化以增加通信系统网络容量和可靠性。由模态天线提供的多个辐射方向图提供网络级同步的参数多态以提高通信系统性能。
附图的简要说明
图1示出模态天线的例子。
图2(a)示出在第一状态中的与图1的天线相关的辐射方向图。
图2(b)示出在第二状态中的与图1的天线相关的辐射方向图，其示出与辐射方向图比较的在方向上的90度移动。
图3示出具有三个节点和四个通信设备的通信网络；至少一个节点包括模态天线和用于优化与多个通信设备的通信链路的算法。
图4示出信号数据矩阵(数据的矩阵)的例子，其中信号级数据为各种节点和设备填充于模态天线的多个模式当中。
图5示出用于优化链路质量并减少在模态天线通信网络内的设备和节点当中的干扰的方法。
图6示出具有三个通信节点和四个无线通信设备的通信网络；多个节点和设备每个包含模态天线。
图7示出具有从多个节点和设备传播的数据的多个信号数据矩阵。
图8示出用于优化链路质量并减少在模态天线通信网络内的设备和节点当中的干扰的另一方法。
图9A示出位于靠近墙壁或障碍物处的通信节点；外部天线用于对接入点或基本终端发射和/或接收；相对于障碍物或墙壁的天线位置将影响天线的性能。
图9B是关于图9A的通信节点的天线增益与离障碍物的天线位置的关系曲线图。
图10示出包含能够产生多个辐射方向图的模态天线的通信；四个辐射方向图(模式)被示出。
图11示出与图10的模态天线的四个模式相关的相应的天线辐射方向图的二维曲线。
图12示出在建筑物中操作的通信网络；其中通信网络的一个节点连接到在建筑物外部的基本终端并将信息来回分程传送到位于建筑物中的其它节点。
图13示出在公寓房间中操作的通信网络，其中通信节点安装在建筑物的地板上并与被标记为E1到E5的五个通信设备耦合。
图14示出在图13中的通信链路根据时间的衰减剖面。
图15A示出在占据设定的带宽的通信网络中使用的信号的频率响应。
图15B示出图15A的这个频域信号的时域响应。
图15C示出四个辐射模式的传播信道特征的时域曲线图。
详细描述
在下面的描述中，为了解释而不是限制的目的，阐述了细节和描述，以便根据所示实施方式提供对本发明的彻底理解。然而，对本领域中的技术人员将明显的是，可在偏离这些细节和描述的其它实施方式中实施本发明而不偏离本发明的精神和范围。下面参考附图描述所示实施方式，其中例证性特征由参考数字表示。
在本文描述了通信网络，其中波束转向天线技术在通信节点和移动和固定设备处以模态天线技术的形式实现。模态天线通常是能够产生多个辐射方向图的单端口天线系统，其中辐射模式在与彼此比较时去相关。对在通信网络上的每个移动和固定设备测量传播链路特征，每个设备的每辐射模式的链路特征被传输到网络中的一个或几个节点。网络确定在网络上的每个移动和固定设备的最佳辐射模式以提供在移动和固定设备和节点之间的最佳数据传输以及在移动和固定设备与其它移动和固定设备之间的数据传输。在移动和固定设备的辐射模式选择过程期间考虑并应对在网络上的设备的干扰特征。
一个实施方式包括由多个通信节点组成的模态通信网络，多个节点拥有能够产生多个辐射模式的模态天线。使用这个模态通信网络的多个移动和固定通信设备还配置有能够产生多个辐射模式的模态天线。每个节点勘查在周围地区中或在范围内的通信设备，并确定在节点处的模态天线和在通信设备处的模态天线的辐射模式，用于在其间的最佳通信链路性能。使用拥有模态天线的模态通信网络的每个通信设备进行包括并使用模态通信网络的节点和通信设备的勘查。在通信设备和节点和从一个通信设备到其它通信设备的干扰信号之间的通信链路质量被记录和记入日志，且这个信息作为信号数据从每个通信设备传输到一个或多个节点。模态通信控制单元包含具有算法的处理器，该算法收集并分析关于与在使用网络的节点和通信设备处的模态天线的辐射模式有关的链路质量的信息。算法基于系统度量例如容量、吞吐量、接收信号强度指示(RSSI)、信道质量指示(CQI)和其它参数来作出决策以提供最佳系统性能。模态天线模式选择由该算法作出，且这个信息被传输到网络上的节点以及通信设备。每个节点和设备接着在优选模式(也被称为“操作模式”)中配置相应的模态天线。
在另一实施方式中，一个节点被选择为与模态通信控制单元通过接口连接的主节点。主节点用于将模态天线模式选择发送到通信系统中的其它节点以及网络上的通信设备。
在另一实施方式中，固定位置通信设备连接到模态通信系统，且在固定位置设备中的集成模态天线系统的辐射模式被测试以确定当与节点通信时使用的最佳模式。在固定位置设备中的多个辐射模式的使用提供选择在固定位置设备和它可通信的节点的周围地区中的传播环境的最佳模式的能力。最佳辐射模式被选择并用于按节点通信。其它模式的周期性采样被执行以验证最佳模式被使用。其它可用模式的周期性采样提供针对传播信道中的变化来补偿天线系统特征的能力。
在另一实施方式中，模态通信网络可与另一通信网络例如在3G或4G协议下操作的蜂窝网络通过接口连接。模态通信网络可以是专用建筑物内链路，其中多个通信设备和节点分散在建筑物内。这个专用建筑物内链路可在WLAN协议上操作或可在私有安全通信系统上操作。一个或多个节点可在蜂窝网络操作于的频带和协议下操作，并可提供在蜂窝网络和模态通信网络之间的通信链路。被分配来与蜂窝网络通信的节点包含双频或多频的模态天线，使得节点可与蜂窝系统通信并将数据分程传送到模态通信网络上的通信设备。模态天线可选择与蜂窝网络最佳地通过接口连接的辐射模式，并接着通过选择与建筑物内设备最佳地通过接口连接的模态通信网络辐射模式来发送到模态通信网络上的建筑物内设备。这种类型的通信网络可提供建筑物内应用的提高的传输性能。
在另一实施方式中，通信网络包括：一个或多个通信节点，其中节点由能够传输并接收数据的通信电路组成；一个或多个通信设备，其中通信设备包括能够传输或接收数据的通信电路；以及通信控制单元；其中一个或多个节点包括模态天线，其中模态天线能够产生多个辐射模式，每个辐射模式具有在每个模式处的不同辐射方向图。通信控制单元包含算法，其实现辐射模式选择过程以通过为具有模态天线的节点选择辐射模式来优化在节点和通信设备之间的通信链路。
通信系统可包括包含被分配有主控制状态的模态天线的节点之一(被称为主节点)，其中主节点负责其它节点和通信设备的控制。主节点将监控在节点到节点、通信设备到节点和/或通信设备到通信设备之间的通信链路性能。
在某些实施方式中，主节点建立与第二通信网络的连接，与第一通信网络比较，这个第二通信网络在不同的频率、调制方案和/或协议下操作。主节点从第二通信网络接收并传输数据，并将数据发送到与第一通信网络相关的节点和/或通信设备或从与第一通信网络相关的节点和/或通信设备接收数据。
在另一实施方式中，主节点从与第二通信网络相关的节点接收数据并使用第一通信网络来将这个数据传输到与第一通信网络相关的通信设备或节点。从主节点接收数据的节点或通信设备使用第一通信网络将数据传输到在第一通信网络上的另一节点或通信设备。
在另一实施方式中，主节点包含与第一通信网络相关的第一模态天线和与第二通信网络相关的第二模态天线。
在另一实施方式中，一个或多个通信设备每个包含模态天线，其中模态天线系统能够产生多个辐射模式。通信设备的模态天线对于通信设备的模态天线系统的多个辐射模式测量在通信设备和一个或多个节点之间的通信链路性能。辐射模式的通信链路性能传输到一个或多个节点，其将信息分程传递到通信控制单元。通信控制单元包含算法，其实现辐射模式选择过程以通过为在通信设备和节点处的模态天线正确地选择辐射模式来优化在节点和通信设备之间的通信链路。
在另一实施方式中，通信网络包括：多个通信节点以及通信控制单元；其中一个或多个节点包括模态天线，其中模态天线能够产生多个辐射模式，每个辐射模式具有在每个模式处的不同辐射方向图。通信控制单元包含算法，其实现辐射模式选择过程以通过为具有模态天线的节点选择辐射模式来优化在节点和通信设备之间的通信链路。
现在转到附图：
图3示出具有三个接入点或节点101a、101b、101c和四个通信设备102a、102b、102c、102n的通信网络100。一个或多个节点每个包含用于建立与多个通信设备的通信链路的模态天线。对于在节点和通信设备中的模态天线，测量并存储通信链路质量数据。在节点之一中托管的算法103用于比较在节点和设备之间实现的信号水平，用于确定潜在的链路质量提高。如果提高是可得到的，则算法在将用于将模态天线配置在它们的优选模式中的指令传递到包含模态天线的设备和节点以用于优化链路性能并最小化在通信网络内的干扰之前选择优选的模式。
图4示出信号数据矩阵(数据的矩阵)的例子，其中信号级数据为各种节点和设备填充于模态天线的多个模式当中。在这里，节点被标记为AP1到APn，且设备被标记为设备1到设备n。
图5示出用于优化链路质量并减少在模态天线通信网络内的设备和节点当中的干扰的方法。
图6示出具有三个通信节点101a、101b、101c和四个通信设备102a、102b、102c、102n的通信网络100。节点包含用于建立与多个通信设备的通信链路的模态天线。对于在通信设备到通信设备以及通信设备到节点和节点到节点之间的链路的模态天线，测量并存储通信链路质量数据。这个数据用于填充信号数据矩阵，以及为了各种节点和设备，可组合多个数据矩阵，如图7所示。
图8示出用于优化链路质量并减少在模态天线通信网络内的设备和节点当中的干扰的另一方法。
图9A示出位于靠近墙壁或障碍物处的通信节点，例如接入点或基本终端。外部天线用于对接入点或基本终端发射和/或接收。在天线和墙壁或障碍物(D1)、节点和墙壁或障碍物(D2)、弯曲的外部天线(D3)之间的距离每个被示出。相对于障碍物或墙壁的天线位置将影响天线的性能。
图9B是天线增益与离障碍物的天线位置的关系曲线图。
图10示出包含模态天线的通信节点。模态天线是能够产生模态天线的多个模式中的每个的不同辐射方向图的单端口天线。嵌在基本终端或接入点中的模态天线的四个辐射方向图模式M1、M2、M3和M4每个被示出。模态天线(多个辐射模式可在该模态天线处产生)可集成在接入点或终端的内部，且辐射模式可被选择以优化环境的相应辐射方向图。
图11示出相应于图10的模态天线的模式M1到M4的辐射方向图的二维曲线图。注意，可通过将天线配置在四个所示模式之一中来在期望方向上引导增益最大值和零。
图12示出在建筑物中操作的通信网络。除了与外部设备例如如所示的手机通信以外，蜂窝网络还能够监控建筑物通信。通信网络的一个节点连接到在建筑物外部的蜂窝基站收发机并将信息来回分程传送到位于建筑物中的其它节点。节点E1连接到蜂窝网络。因为E1是网络的节点网关，节点E1有规律地与网络同步。E2可被实现为子节点；根据来自E1的请求来优化链路L1或L3。
图13示出安装在建筑物(公寓房间)的地板上并与被标记为E1到E5的五个通信设备耦合的接入点。图14示出通信链路根据时间的衰减剖面。
图15A示出在占据设定的带宽的通信网络中使用的信号的频率响应。
图15B示出图15A的这个频域信号的时域响应。
图15C示出四个辐射模式的传播信道特征的时域曲线图。
虽然本文档包含很多细节，这些不应被解释为对本发明的范围或可被主张的内容的限制，而更确切地作为本发明的特定实施方式所特有的特征的描述。在本文档中在单独的实施方式的上下文中所述的某些特征也可在单个实施方式中组合地实现。相反，在单个实施方式中所述的各种特征也可在多个实施方式中单独地或在任何适当的子组合中实现。而且，虽然特征在上面被描述为在某些组合中起作用且甚至最初以那种方式被组合，来自所主张的组合的一个或多个特征可在一些情况下从组合被运用，且所主张的组合可指向子组合或子组合的变形。
工业实用性
所主张的发明通常可应用于无线通信网络，且对优化链路性能和最小化在这样的通信网络内的设备和节点当中的干扰特别有用。

Claims (20)

1.一种用于优化在具有耦合到一个或多个通信节点的一个或多个无线通信设备的通信网络的节点和设备中的一个或多个之间的通信链路性能的方法，所述通信节点中的至少一个包括模态天线，所述模态天线配置成当被配置在其多个可能的天线模式的每个中时产生不同的辐射方向图，所述方法包括：
在第一通信节点包括第一模态天线且所述第一模态天线处于其所述多个可能的天线模式的第一模式中的情况下：
使用在所述第一模式中的所述第一模态天线来勘查在所述第一通信节点的范围内的环境，以确定使用在所述范围内的每个其它通信节点和每个无线通信设备实现的第一信号水平；
用对于相应于所述模态天线的所述第一模式的每个所勘查的节点和设备的所述第一信号水平填充数据的矩阵；
将所述第一模态天线重新配置在其所述多个可能的天线模式的第二模式中：
使用在所述第二模式中的所述第一模态天线来勘查在所述第一通信节点的范围内的环境，以确定使用在所述范围内的每个其它通信节点和每个无线通信设备实现的第二信号水平；
用对于相应于所述模态天线的所述第二模式的每个所勘查的节点和设备的所述第二信号水平进一步填充数据的所述矩阵；以及
基于数据的所述矩阵来选择所述第一模态天线的优选模式，其中所述优选模式提供在所述通信网络内的最佳链路性能和最小化的干扰。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一信号水平和所述第二信号水平包括与从接收信号强度指示(RSSI)或通道质量指示(CQI)选择的一个或多个信号度量相关的数据。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一通信节点包括WiFi接入点或蜂窝基站收发机之一。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述无线通信设备中的每个单独地包括手机、平板计算机或膝上型计算机之一。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一模态天线包括：
天线元件，其位于电路板之上，形成在其间的天线体积；
第一寄生元件，其位于所述天线体积内；
第一有源调谐元件，其耦合到所述第一寄生元件；
第二寄生元件，其位于相邻于所述天线处并在所述天线体积之外；
第二有源调谐元件，其耦合到所述第二寄生元件；
其中所述第一有源调谐元件和所述第二有源调谐元件中的每个单独地选自：开关、可调谐电容器、可调谐移相器、二极管、微机电系统(MEMS)开关、MEMS可调谐电容器、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、金属半导体场效应晶体管(MESFET)、赝高电子迁移率晶体管(pHEMT)和异质结双极晶体管(HBT)。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
使用在所述通信网络内的第二通信节点，所述第二通信节点包括第二模态天线：
使用配置在其所述第一模式中的所述第二模态天线：
勘查所述第二通信节点的范围内的环境，以得到使用每个其它通信节点和每个无线通信设备实现的第一模式数据；
用对于相应于所述第二模态天线的所述第一模式的每个所勘查的节点和设备的所述第一模式数据填充数据的第二矩阵；
将所述第二模态天线重新配置在其所述多个可能的天线模式的第二模式中：
进一步勘查在所述第二通信节点的范围内的环境以得到使用每个其它通信节点和每个无线通信设备实现的第二模式数据；
用对于相应于所述第二模态天线的所述第二模式的每个所勘查的节点和设备的所述第二模式数据填充数据的所述第二矩阵；以及
基于数据的所述第二矩阵来选择所述第二模态天线的优选模式，其中所述优选模式提供在所述通信网络内的最佳链路性能和最小化的干扰。
7.如权利要求1所述的方法，其中在所述通信网络内的多个通信节点每个包括模态天线，所述方法还包括，对于所述节点中的每个：
在相应的模态天线的第一模式中：
勘查在所述通信网络内的其它节点和设备以确定其间的信号水平；
将与所述其它节点和设备中的每个的信号水平相关的数据填充在数据的相应矩阵中；
将所述相应的模态天线重新配置在第二模式中；以及
使用在所述第二模式中的所述天线：
进一步勘查在所述通信网络内的所述其它节点和设备以确定其间的信号水平；以及
将与所述其它节点和设备中的每个的信号水平相关的数据填充在数据的所述相应矩阵中。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：
指定在所述通信网络内的所述多个通信节点之一作为主通信节点。
9.如权利要求8所述的方法，还包括：
对于所述多个通信节点中的每个：
与所述主通信节点通信数据的所述相应矩阵。
10.如权利要求9所述的方法，还包括：
使用所述主通信节点，从所述多个通信节点中的每个接收数据的所述相应矩阵；
确定与所述多个通信节点相关的每个模态天线的相应的优选模式；以及
将所述优选模式传递到所述多个通信节点的每个相应节点用于重新配置其模态天线。
11.如权利要求10所述的方法，其中基于来自所述多个通信节点中的每个通信节点的数据的所述相应矩阵来选择如由所述主通信节点选择的每个模态天线的所述优选模式，其中每个天线的所述优选模式是提供在所述通信网络内的最佳链路性能和最小干扰的模式。
12.如权利要求10所述的方法，还包括：使用所述主通信节点：组合来自所述多个通信节点中的每个的数据的所述相应矩阵以形成包括在其模态天线的每个天线模式中在每个相应节点和设备之间的信号水平数据的组合数据矩阵。
13.如权利要求1所述的方法，其中在所述通信网络内的多个无线通信设备每个包括模态天线，所述方法还包括，对于每个所述节点：
在相应的模态天线的第一模式中：
勘查在所述通信网络内的其它节点和设备以确定其间的信号水平；
将与所述节点和其它设备中的每个的信号水平相关的数据填充在数据的相应矩阵中；
将所述相应的模态天线重新配置在第二模式中；以及
使用在所述第二模式中的所述天线：
进一步勘查在所述通信网络内的节点和其它设备以确定其间的信号水平；以及
将与所述其它节点和设备中的每个的信号水平相关的数据填充在数据的所述相应矩阵中。
14.如权利要求8所述的方法，还包括：
使用所述主通信节点：
在所述通信网络的其它通信节点中的每一个和蜂窝基本终端之间分程传递信息；
其中只有所述多个通信节点的所述主通信节点配置成与所述蜂窝基本终端通信；以及
其中所述主通信节点配置成管理在所述蜂窝基本终端和在所述通信网络中的所述其它节点和无线设备之间的通信。
15.一种通信网络，包括：
一个或多个无线通信设备，其链接到一个或多个通信节点；
所述一个或多个通信节点的至少第一通信节点包括模态天线，所述模态天线配置成当被配置在其多个可能的天线模式的每个中时产生不同的辐射方向图；
所述第一通信节点还包括处理器，所述处理器耦合到所述模态天线并配置成执行用于从其多个可能的天线模式选择所述模态天线的操作模式的方法，所述方法包括：
使用在其第一模式中的所述模态天线：
勘查所述通信网络内的其它节点和设备以确定其间的信号水平；
将与所述其它节点和设备中的每一个的信号水平相关的数据填充在数据的矩阵中；
将所述模态天线重新配置在第二模式中：以及
使用在所述第二模式中的所述模态天线：
进一步勘查所述通信网络内的其它节点和设备以确定其间的信号水平；以及
将与所述其它节点和设备中的每一个的信号水平相关的数据填充在数据的相应矩阵中；以及
基于数据的所述矩阵来选择所述模态天线的所述操作模式，其中所述操作模式提供在所述通信网络内的所述一个或多个无线通信设备和所述一个或多个通信节点当中的最佳链路性能和最小化的干扰。
16.如权利要求15所述的通信网络，所述无线通信设备中的每个单独地包括手机、平板计算机和膝上型计算机之一。
17.如权利要求15所述的通信网络，其中所述第一通信节点包括WiFi接入点或蜂窝基站收发机之一。
18.如权利要求15所述的通信网络，其中所述模态天线包括：
天线元件，其位于电路板之上，形成在其间的天线体积；
第一寄生元件，其位于所述天线体积内；
第一有源调谐元件，其耦合到所述第一寄生元件；
第二寄生元件，其位于相邻于所述天线处并在所述天线体积之外；
第二有源调谐元件，其耦合到所述第二寄生元件；
其中所述第一有源调谐元件和所述第二有源调谐元件中的每个单独地选自：开关、可调谐电容器、可调谐移相器、二极管、微机电系统(MEMS)开关、MEMS可调谐电容器、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、金属半导体场效应晶体管(MESFET)、赝高电子迁移率晶体管(pHEMT)和异质结双极晶体管(HBT)。
19.如权利要求15所述的通信系统，其中链接到一个或多个通信节点的多个所述一个或多个无线通信设备每个包括相应的模态天线；以及其中所述模态天线中的每个用于勘查在每个所述节点和设备之间的信号水平。
20.如权利要求19所述的通信系统，其中所述第一通信节点被指定为主通信节点，以及其中所述主通信节点配置成：从所述其它节点和所述设备中的每一个接收信号水平数据，基于所接收的信号水平数据来确定在所述系统中的每个所述模态天线的最佳天线模式，以及与相应的其它节点和设备通信以将其每个模态天线配置为在优选模式中操作，其中使用配置在所述相应的优选模式中的每个所述模态天线，所述通信系统被针对最大链路性能和最小干扰而优化。
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