CN107787457B - 可配置天线以及操作此类可配置天线的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于在无线网络中使用的天线设备和操作此类天线设备的方法。此外，还提供了一种用来提供此类天线设备的配置的无线网络控制器，一种操作此类无线网络控制器的方法，以及一种结果得到的无线网络。该天线设备包括定向天线和均匀圆形天线阵列。该定向天线可以取决于由均匀圆形天线阵列接收的无线信号来绕着关于该设备的固定安装部分的轴线可旋转地定位。该均匀圆形天线阵列允许该天线设备各向同性地接收无线信号并且因此准确地监测该天线设备在其中发现自己的无线信号环境。该天线设备因此可以监测并表征来自外部干扰源以及来自其他网络节点两者的传入信号，并且然后可以旋转定位该定向天线以改善网络吞吐量。

Description

可配置天线以及操作此类可配置天线的方法

技术领域

本公开涉及无线网络。更特别地，本公开涉及用作无线网络中的节点的天线设备。

背景技术

无线网络可以被提供用来服务一系列不同功能，但是无线网络的一个用途是在用户设备装置（例如移动电话）与无线网络的节点通信的通信网络中执行回程，并且该无线网络然后使得这些节点能够与无线网络的其他节点通信，然后它们（通常以有线方式）连接至物理通信基础设施并然后继续连接到诸如互联网的有线通信网络。存在对移动网络运营者可用的许多不同的用例和不同类型的回程技术，但是在该上下文中存在为什么将会期望提供仅与相对小蜂窝内的用户设备通信的无线回程网络的终端节点（在本文中也被称为馈线终端）的许多原因。小的蜂窝部署可对提供越来越多数目的移动数据顾客所要求的增强的服务质量可能是有用的。小的蜂窝具有许多优点，诸如：它们允许容量热点把缓解拥塞作为目标，它们适合于在密集的户外城市环境中（例如在街道设施上）进行部署，并且它们可以被部署在宏蜂窝覆盖不良的具体已知的“非热点”中或经历稳定的日常通信量（具有偶尔明显的峰值）的室内非热点（诸如比如运动场、购物中心等等的密集城市室内环境）内。此外，小的蜂窝还可能适用于移动部署（诸如在列车或者其他移动运输装置中）。

在上面讨论的无线回程用例中，馈线终端（FT）（即最靠近接入点（AP）的回程节点，例如在LTE的上下文中其可能是eNodeB（eNB））通常可能被安装在街道设施或建筑物立面上，可能在街道标高之上3-6米。相反，馈线基站（FB）（即最靠近核心网络的回程节点）利用与接入宏网络相同的基础设施。

鉴于上面的使用上下文，不可避免的是当回程连通性不可用时将发生某种程度的运行中断（outage）。当存在设备故障或者持久或暂时物理阻碍（诸如在回程链路的视线中的大雨或车辆）时例如可能发生运行中断。尽管小的蜂窝的使用可能使得连通性的目标可用性被放松，但是如果当这样的运行中断确实发生时无线网络的节点能够将它们自身再次配置成提供不同的通信路径，则这将是有利的。此外，考虑到当使用较小的蜂窝时需要部署更多数目的FT，以便在新安装站点处需要很少工程的情况下促进快速大规模的部署，非常期望节点（FT和FB两者）自组织和自配置的能力。

在无线网络的上下文中，可能需要允许的进一步的考虑是不仅依据载波频率允许的对应传播而且还依据应用于给定载波频率的监管许可制度的无线网络操作所处的载波频率。尽管提供在牌照豁免频带中操作的无线网络将是有利的，但是归因于其自由可用性，此类无牌照带中缺少官方监管意味着无线网络必须能够应付来自未经请求且不协调的无线源的同信道以及邻近信道干扰，以及此外尽管任何最初良好规划的部署，如果无线网络（在时间上）是耐久的，则它必须能够迅速适应来自其他源的静态或动态、固定或移动的无线电通信量。在这样的环境中提供无线回程网络的一种可能方法将是使用基于竞争的协议（诸如IEEE802.11 (WiFi)），但是然后必须小心，以确保接入不会通过将两个空中接口分成单独的带来不干扰回程，然而尽管如此其他移动设备或运营商可能仍使用造成显著干扰的同一频谱。尽管WiFi的广泛可用性可表示更便宜的方法，但是WiFi不能迅速解决快速空间和时间干扰图样变化，这使得它在实践中不太适合实时回程服务的严格要求。此外，预期WiFi的使用可能要求仔细的工程并且被用在限制其部署可能性的窄的点对点模式中。

发明内容

在一个示例实施例中，存在一种用于经由无线网络进行通信的天线设备，包括：定向天线；均匀圆形天线阵列；以及被配置成相对于该天线设备的物理位置固定的安装部分，其中该定向天线被配置成依据由均匀圆形天线阵列接收的无线信号来绕着关于安装部分的轴线可旋转地定位。

该天线设备具有定向天线。该天线是“定向的”，意义在于天线的配置使得天线能够利用具有显著程度的方向性的射束图样（在接收和发射两者上）。这可以例如通过所选天线部件的电子控制（例如激励、增益、相移等等）来实现，以使得它们一起形成的所选射束图样呈现这样的方向性。相比之下，该天线设备还具有均匀圆形天线阵列，其具有通常圆形对称的配置，例如具有均匀分布以形成圆圈的一组天线部件，从而允许该均匀圆形天线阵列各向同性地发射和接收无线信号。

在本技术的上下文中，该均匀圆形天线阵列用来各向同性地接收无线信号的使用特别相关，因为这允许天线设备与它借助于定向天线来操作的主数据路径并行地监测该天线设备在其中发现自己的无线信号环境。特别地，这使得天线设备能够监测并表征传入信号，该传入信号可能源于该天线设备参与其中的网络中的其他节点，或者可能来自于不属于该网络的其他不协调无线装备或设备。

该天线设备进一步包括被配置成相对于天线设备的物理位置固定的安装部分，其中该定向天线被配置成绕着关于安装部分的轴线可旋转地定位。如上面所提到的，本技术的定向天线可以被提供有有利程度的电子可配置性，但是如果定向天线自己可以围绕固定轴线（相对于天线设备的物理位置固定，例如固定在诸如街道设施或建筑物的不可移动对象上）物理旋转，则其可配置性甚至更大，并且尽管在安装该天线设备时可以选择绕着该轴线在方位上的该旋转位置，但是本技术认识到如果定向天线在操作中可以绕着该轴线可旋转地定位，则提供天线设备的更大程度的可配置性，以及由此其作为一个整体参与其中的无线网络的更大程度的可配置性。具体来说，本技术提供依据由均匀圆形天线阵列接收的无线信号而发生旋转定位，并且因此该天线设备能够监测其接收的无线信号，并且然后关于固定轴线来定位定向天线，以使得例如来自网络之外的源的干扰被降低和/或通过天线设备的网络数据的吞吐量被改善。应该注意，这不仅仅使得天线设备能够被迅速部署且在物理部署之后立即配置自己以便参与其无线网络中，而且还使得天线设备能够在操作中适应其配置以确保网络吞吐量保持在高级别并且新的干扰源可以被识别和补偿。

该天线设备能够以其来监测和表征传入信号的方式可以采用多种形式，但是在一些实施例中，均匀圆形天线阵列包括被配置成为所接收的无线信号生成信号强度信息和方向信息的监测电路，并且该定向天线被配置成依据信号强度信息和方向信息来绕着关于安装部分的轴线可旋转地定位。因此该信号强度信息和方向信息的生成使得天线设备能够表征被识别为来自于网络中的另一天线设备的信号和被识别为来自于不是该网络的一部分的“外部”源的信号两者。该定向天线绕着轴线的旋转位置然后可以被选择成实现避免外部干扰源（例如对定向天线进行取向以免得朝向已知干扰源指向）和改进与同一网络的另一天线设备的无线通信（例如其中该天线设备仅与网络中的一个其他天线设备通信，尽管如此其他因素理想地将是向该一个其他天线设备提供定向天线的视线取向的取向）之间的平衡。

可以以多种方式来处理该信号强度信息和方向信息。在一些实施例中，该天线设备被配置成将该信号强度信息和方向信息发送至无线网络控制器，并且被配置成根据从无线网络控制器接收到的旋转定位指令来绕着关于安装部分的轴线定位该定向天线。应该理解，该无线网络控制器因此通常不会形成该天线设备的一部分，而是通常将形成该天线设备参与其中的无线网络的另一部件。此外，该无线网络控制器然后还通常将不仅仅从一个天线设备接收信号强度信息和方向信息，而且更具体地将从落入其控制中的许多天线设备收集这些信息项以便形成无线网络。该无线网络控制器然后可以协调这些许多天线设备的配置以使得它们以提供高的总网络数据吞吐量的高效方式一起操作。在这样的实施例中的天线设备因此被配置成将信号强度信息和方向信息发送至无线网络控制器并且作为回应接收从无线网络控制器接收到的旋转定位指令，该旋转定位指令已经被无线网络控制器生成以促使天线设备关于其自己的轴线来定位其定向天线。

然而，该天线设备不需要依赖于无线网络控制器来确定其旋转位置，并且因此在一些实施例中该天线设备被配置成依据信号强度信息和方向信息来为定向天线确定旋转位置，并且被配置成根据所确定的旋转位置来绕着关于安装部分的轴线定位该定向天线。因此，在这样的实施例中该天线设备因此可以本地地（独立地）执行其环境的估计并且依据该估计的结果来选择其自己的方向取向。这可能例如在天线设备被物理部署之后立即有用，以使得该天线设备最初可以旋转定位自己，或许在那之前通过上面提到的无线网络控制器指示来调整旋转位置，这归因于无线网络控制器具有更广泛网络的总览，该总览不会直接对该天线设备可用。本地地执行无线环境的估计且选择其自己的方向取向的能力还具有不需要牺牲用于无线网络内的数据通信的带宽来将信号强度信息和方向信息传达至无线网络控制器并且作为回应接收旋转定位指令的益处。然而，本技术还提供了可以通过将天线设备布置成收集被其均匀圆形天线阵列接收的这样的无线信号并且比方说在一天的过程内生成作为背景过程的信号强度信息和方向信息，并且然后当预期例如在3am时置于用于数据通信的网络的需求相当低时仅在预定时间发射信号强度信息和方向信息来将网络内的这样的配置通信的影响保持为低。

还可以在该天线设备和无线网络中的另一天线设备之间提供一定程度的协调以便使得该天线设备能够更好地估计它在其中发现自己的无线环境。因此，在一些实施例中，该均匀圆形天线阵列被配置成发射预定特征信号，并且该天线设备被配置成关于至少一个其他天线设备来协调其操作以使得该天线设备和该至少一个其他天线设备在互斥的时间发射预定特征信号。可以以这种方式来支持由该天线设备和该至少一个其他天线设备实行的“探测”程序，其中仅一个天线设备在每次发射预定特征信号并且其他天线设备侦听该预定特征信号。由于该预定特征信号可以被选择成使得当被识别时它仅可以来自于参与无线网络的探测程序的另一天线设备的事实，这使得该天线设备能够识别属于无线网络的其他天线设备，并且然后仅为无线网络中的那些已知参与者生成信号强度信息和方向信息。

然而，如上面提到的，这不仅仅对该天线设备识别无线网络中的其他天线设备且被配置成提高与那些天线设备通信的数据吞吐量有用，而且它还对该天线设备识别外部干扰源以使得这些（在可能的情况下）可以被避免或至少使它们的影响降低有用。因此，在一些实施例中，该天线设备被配置成关于至少一个其他天线设备来协调其操作以使得该天线设备和该至少一个其他天线设备在当该天线设备和該至少一个其他天线设备都不发射时的时段中通过它们各自的均匀圆形天线阵列来收无线信号。因此，在该示例中，当这些天线设备都不发射时，为该天线设备和该至少一个天线设备限定协调时段。通过借助于在该时段期间由其均匀圆形天线阵列接收到的无线信号来监测天线设备在其中发现自己的无线环境，该天线设备可以识别并表征那些外部干扰源。

该天线设备的定向天线可以以其来绕着其轴线旋转定位的特定方式可采用多种形式，但是在一些实施例中该天线设备进一步包括用来使定向天线绕着关于安装部分的轴线旋转定位的电动机布置。这然后向该天线设备提供了以容易电子可控的高效方式选择定向天线在围绕轴线的方位上的旋转位置的能力。

该定向天线可以关于轴线定位的程度可能会变化，存在例如可以设想的情形，在其中例如当被安装在建筑物的侧面上时天线设备可以被物理定位在仅高达近似180°的旋转定位为有意义的这样的位置中，或者例如当被安装在建筑物的拐角上时天线设备可以被物理定位在高达近似270°的旋转定位为有意义的这样的位置中，但是通过在其中定向天线绕着关于安装部分的轴线可旋转通过完整旋转的实施例来提供一种适用于许多不同物理位置中的部署的有利可适应天线设备。该完整旋转可以通过使得定向天线能够旋转通过360°来提供，但是为了确保这样的完整旋转被支持（允许各种容差和意外障碍），该天线设备可以被配置成能够使该定向天线旋转比这还多，例如旋转通过400°（例如从标称的中心位置±200°）。

尽管鉴于上面的讨论，很明显有必要使定向天线能够可旋转地定位，使均匀圆形天线阵列可以被固定在关于轴线的位置上。然而，在一些实施例中，该均匀圆形天线阵列关于定向天线被固定安装。这然后意味着当定向天线旋转时，该均匀圆形天线阵列随着它一起旋转。然后必须在考虑绕着轴线的旋转位置的情况下处理由该均匀圆形天线阵列接收到的无线信号。

可以提供各种各样的定向天线，但是在一些实施例中，该定向天线是均匀线性天线阵列。这种类型的定向天线（特别地归因于均匀线性天线阵列的天线阵列部件的规则和重复图样）会提供低成本（归因于物理部件的重复性质）且是容易电子可配置的配置以给出广泛范围的射束图样这两者的配置。

在一些实施例中，该天线设备包括用于均匀线性天线阵列的线性阵列控制电路，其中该线性阵列控制电路包括用于均匀线性天线阵列的阵列元件的一组开关，其被配置成控制阵列元件的增益和相位以使得利用一组射束图样中的所选射束图样来操作该均匀线性天线阵列，其中该组射束图样提供一系列方向性和干扰趋零。该天线设备的选择性配置由此被该组开关支持（特别地就其阵列元件的增益和相位而言），以使得总的来说被其定向天线使用的天线设备可用的该组射束图样有利地是多种多样的。特别地，对阵列元件的这种类型的电子控制一方面允许强射束图样波瓣（在一个或多个波瓣的方向上给出天线良好的方向性）的产生并且另一方面允许具有显著衰减的趋零（其可以朝向外部干扰源指向以降低它们的影响）的产生。此外，与定向天线关于轴线可定位的事实相组合地，使得该天线设备能够例如通过选择具有可以朝向单个天线设备指向（当以点对点模式来操作时）的单个波瓣的射束图样，或通过选择可具有每一个都可以朝向对应天线设备指向（当以点对多点模式来操作时）的多于一个波瓣的更宽射束图样来适应就能够提供与无线网络的一个或多个天线设备的定向、强集中通信而言的广泛范围的环境。相反，与定向天线的物理旋转相组合地，具有至少一个深趋零的射束图样的选择使得该至少一个深趋零能够朝向外部干扰源来取向，以使得其经由天线设备对吞吐量的有害影响被降低。

在一些实施例中，该天线设备进一步包括后定向天线，其中该后定向天线关于定向天线固定安装，并且其中该后定向天线在与定向天线基本上相反的方向上取向。该后定向天线的额外供应给予了使由天线设备生成的射束图样的形状范围将相应更大的机会，并且当然向该天线设备提供了还与它“后面”的另一天线通信的改进的能力，特别地当要求（前）定向天线采用朝向前方向强集中的射束图样。这还被该后定向天线关于定向天线固定安装的事实的支持。

该后定向天线可以采用多种形式，但是在一些实施例中该后定向天线是后均匀线性天线阵列。如上面所提到的，这种类型的天线会提供具有低成本（归因于物理部件的重复性质）且是容易电子可配置的配置以进一步支持用于天线设备的广泛范围的射束图样这二者的配置。

该定向天线和该后均匀线性天线阵列中的阵列元件的相对数目可以改变，但是在一些实施例中，该后均匀线性天线阵列包括比定向天线更少的阵列元件。尽管当然通过提供具有与在定向天线中存在的阵列元件一样多的阵列元件的后均匀线性阵列将会支持就射束图样而言很大程度的可配置性，但是当然这将不仅仅付出更大的成本，而且可能导致物理上更大的天线设备。更小的后均匀线性天线阵列因此呈现能够更好地在后方向上通信以及保持低成本和紧凑天线设备之间的有利平衡。

该天线设备可以依据其物理位置和预期目的在无线网络中担任许多不同角色，并且相应地在一些实施例中该天线设备被配置成同时与无线网络中的多于一个其他天线设备通信。换言之，该天线设备可以以点对多点模式来操作。在其他实施例中，该天线设备可以以点对点模式来操作，即仅与无线网络中的一个其他天线设备进行通信。在一些实施例中，该天线设备被配置成操作为无线网络中的集线器节点。通过在这样的集线器模式中进行操作，该天线设备然后可以支持经由该天线设备彼此通信的两个其他天线设备之间的通信。在一些实施例中，该天线设备被配置成操作为无线网络中的终端节点。照此，该天线设备然后可以与一个或多个其他天线设备通信以便支持那些一个或多个其他天线设备与另一设备（即不是根据本技术的天线设备）的通信。例如，在一个实施例中的天线设备可以为eNodeB提供进入无线回程网络的连通性。

该天线设备参与其中的无线网络可以采用多种形式，但是在一些实施例中该无线网络是回程网络并且然后该天线设备可以被配置成操作为无线网络中的回程节点。

在一个示例实施例中，存在一种操作用于经由无线网络进行通信的天线设备的方法，其中该天线设备包括定向天线、均匀圆形天线阵列、以及被配置成相对于该天线设备的物理位置固定的安装部分，该方法包括以下步骤：经由均匀圆形天线阵列接收无线信号；以及依据由均匀圆形天线阵列接收的无线信号来绕着关于安装部分的轴线旋转定位该定向天线。

在一个示例实施例中，存在一种用于经由无线网络进行通信的天线设备，其包括：用于定向地发射和接收无线信号的装置；用于以均匀圆形方式发射和接收无线信号的装置；用于相对于天线设备的物理位置固定安装天线设备的装置；以及用于依据由均匀圆形天线阵列接收的无线信号来绕着关于用于安装天线设备的装置的轴线旋转定位该定向天线的装置。

在一个示例实施例中，存在一种用于控制无线网络的设备，其包括：输入端，其用来从无线网络中的至少一个天线设备接收信号强度信息和方向信息；配置优化电路，其用来执行迭代无线网络优化程序以基于所接收的信号强度信息和方向信息来为该至少一个天线设备确定至少一个旋转位置，其中该迭代无线网络优化程序在对于该至少一个天线设备的降低的干扰的方向上迭代；以及指令发射电路，其被配置成向无线网络中的至少一个天线设备发送至少一个旋转定位指令以促使该至少一个天线设备根据该至少一个旋转定位指令旋转定位其定向天线。

这样的无线网络控制器可以被提供用来通过实施其迭代无线网络优化程序为无线网络确定特别地就无线网络中的天线设备的至少一个的旋转位置而言的改进的配置（在这样的改进配置存在的情况下）。这例如可以包括标注在该至少一个天线设备的当前旋转位置下的当前网络吞吐量，以及如果对该至少一个天线设备的当前旋转位置作出改变，则执行计算来估计网络吞吐量中的变化。在这里计算该改变以便例如通过导致对于该至少一个天线设备的降低的干扰来改进当前网络吞吐量，然后该无线网络控制器可以选择该已改变的旋转位置并且在计算对旋转位置的调整以便还进一步降低干扰的同时继续迭代程序。一旦无线网络控制器确定已经为该至少一个天线设备确定了改进的旋转位置，它就可以借助于旋转定位指令将该“最优”旋转位置传达给该至少一个天线设备。

鉴于上面的讨论，将会认识到，不仅可以基于该天线设备的旋转位置来进行网络优化，而且还可以依据每个天线设备使用的射束图样来进行网络优化。因此，在一些实施例中，该迭代无线网络优化程序进一步包括根据用于该至少一个天线设备的定向天线的一组射束图样来确定所选的射束图样。然后还将该所选的射束图样传达给与旋转定向指令相关联的天线设备，以使得该天线设备既可以旋转定位自己又可以使用如由无线网络控制器为其选择的适当射束图样。

在一个示例实施例中，存在一种控制无线网络的方法，其包括以下步骤：从无线网络中的至少一个天线设备接收信号强度信息和方向信息；执行迭代无线网络优化程序以基于所接收的信号强度信息和方向信息来为该至少一个天线设备确定至少一个旋转位置，其中该迭代无线网络优化程序在对于该至少一个天线设备的降低的干扰的方向上迭代；以及向无线网络中的至少一个天线设备发射至少一个旋转定位指令以促使该至少一个天线设备根据该至少一个旋转定位指令来旋转定位其定向天线。

在一个示例实施例中，存在一种用于控制无线网络的设备，其包括：用于从无线网络中的至少一个天线设备接收信号强度信息和方向信息的装置；用于执行迭代无线网络优化程序以基于所接收的信号强度信息和方向信息来为该至少一个天线设备确定至少一个旋转位置的装置，其中该迭代无线网络优化程序在对于该至少一个天线设备的降低的干扰的方向上迭代；以及用于向无线网络中的至少一个天线设备发射至少一个旋转定位指令以促使该至少一个天线设备根据该至少一个旋转定位指令来旋转定位其定向天线的装置。

在一个示例实施例中，存在一种无线网络，其包括：如上所述的至少两个天线设备；以及如上所述的无线网络控制器。

附图说明

将参考如在附图中图示的其实施例仅以示例的方式进一步描述本技术，在附图中：

图1示意性地图示为采用无线回程网络的终端用户设备提供连通性的通信网络，在该无线回程网络中可部署一些实施例的天线设备来提供回程节点；

图2示意性地图示无线回程网络中的许多馈线基站和馈线终端以及外部干扰源；

图3示意性地图示一个实施例中的天线设备；

图4示意性地图示一个实施例中的天线设备；

图5示意性地图示图4中示出的其中其天线罩盖被去除的天线设备；

图6示意性地图示在一个实施例中的天线设备的控制电子器件；

图7示意性地图示连接至一个实施例的天线阵列的电路，这两者在天线设备自身内并且在天线设备所连接至的其他网络部件中；

图8示意性地图示在一个实施例中提供回程自组织网络控制器的无线网络控制器；

图9示出在一个实施例的方法中实行以便实行对于无线网络中的天线设备的主动或被动探测以监测和表征它们的环境的一系列步骤；

图10示出在无线网络控制器在其中基于从无线网络中的天线设备接收的探测信息来执行网络配置改进程序的一个实施例的方法中实行的一系列步骤；

图11示出对一个实施例中的天线设备可用的射束图样的子集；以及

图12示出当操作一个实施例中的天线设备时所采用的一系列步骤。

具体实施方式

现在参考图来描述一些特定实施例。图1示意性地图示向诸如互联网的通信网络提供用户设备（UE）的连通性的多部件网络。该示例的用户设备10-15的项目与LTE基站（增强节点B（eNB））无线通信。要注意，图1中表示的LTE空中接口仅是一个示例并且本技术等同地适用于其他适当的非LTE空中接口。而且，尽管为了简单起见每个接入基站都被示出为与终端用户设备的单个项目通信，但是将会认识到实际上这样的接入基站形成点对多点设备，使得终端用户设备的许多项目能够与单独的接入基站通信。这些eNB接入站然后或者在21和22的情况下具有与通信基础设施20的直接有线连接（经由IP协议）或者在eNB 23-26的情况下连接至相关联的馈线终端（FT）。如在该图中的31和32所示的，每个FT与馈线基站（FB）无线通信。然后向这些FB提供到通信基础设施20的有线连接（经由IP协议）。然而，应该注意，该FB还可以经由另一级别的无线回程网络耦合至通信基础设施。

还在图1中示出回程自组织网络（BSON）服务器（控制器）33，其被示出为经由虚线标记的“回程控制”与无线回程网络的FT和FB通信。应该认识到所示的该连接是逻辑上的并且事实上通常将经由到通信基础设施的有线连接以及上文讨论的通向这些FB和FT的有线和/或无线连接来提供。经由演进分组核心（EPC）34来将通信基础设施20连接至通信网络（例如互联网）。在图1中示出的无线回程网络的特定示例中，节点（FB和FT）意图支持对被容易且快速可部署的相对小蜂窝的规定，并且在无牌照区频带中操作良好，以使得它们必须能够应对来自未经请求且不协调的无线源的同信道以及邻近信道干扰，并且此外当它们正在其中操作的状况改变时是可适应的。

在图2中，示出七个FT和三个FB以及外部干扰源“X”。因此，为了在该无线回程网络中提供好的吞吐量，无线回程网络的每个节点（FT和FB）是可配置的以便提供高频谱效率。图2中示出的无线通信路径一般对应于FB和FT之间的视线（LOS）路径，并且因此如果为每个FT和FB提供的天线可以被定向成在其通信伙伴的方向上提供强射束并抑制来自其他源的干扰，则这是有利的。例如，以FB 40作为示例，可以看到，如果其天线的方向性与该天线与之通信的中间FT近似对准，但是具有足够宽的射束宽度，则可以在没有来自图中其他项目的明显干扰出现的情况下实现与其相关联的FT的好的通信吞吐量。类似地，FB 41可以通过被定向在近似位于其与之通信的两个FT之间的方向上并且使射束宽度具有容纳到其通信伙伴的每一个的视线方向两者的足够宽度来实现这一点。然而，在这两个示例（FB 40和FB41）中，这可能进一步依赖于外部源“X”的强度，并且如果这在它们的方向上足够强，则FB40和FB 41的方向定向稍稍偏离源“X”可能更好以降低它生成的干扰。对于FB 42这是潜在更明显的问题，因为外部干扰源位于到其两个通信伙伴的视线方向之间。因此，一般可能需要将FB 42定向在外部干扰源“X”的方向上，但是可能最好选择在其中心方向上具有强零值但在其通信伙伴FT的方向上具有相当强的瓣的射束图样，以便将它可以实现的信噪比最大化。

图3示意性地图示在一个实施例中根据本技术的天线设备的一般配置。该天线50具有基板51，其使得天线能够关于其物理位置52可固定地安装。所示的该基板51和物理位置52仅仅是一个示例，其中在图3中，该物理位置52实质上是平坦表面，但是应该认识到可以以多种方式来提供天线的固定，这取决于所期望的配置的样式和天线应该被附接至的物理位置的类型。例如，在这里天线通常应该被连接至垂直分量，诸如被连接至建筑物、街道设施等等的侧面，直接提供在基体部分53的侧面上的简单安装的支架可能更适合。借助于基体部分53（在该图中不可见）内的电动机使该基体部分53在旋转部分54能够旋转通过±200°（即总共通过400°）的同时保持固定，这使得旋转部分54被旋转和保持在关于基体部分53的特定位置处。示例天线50具有由三个天线阵列部件55、56和57形成的定向天线，在图3中它们可以被看作拉长的柱状物。还在图3中可见的是由3个天线部件59、60和61形成的圆形天线阵列58。这被安装在从基板51运行通过天线设备50的垂直柱状物62顶上，以使得关于天线设备的物理位置52来固定圆形天线，但是情况不必如此并且可想到在其中圆形天线被安装在定向阵列的顶部上以使得圆形天线与其一起旋转的其他实施例。在图3中部分示出的是位于定向阵列后面的控制电子器件64，并且这些经由读出链将天线阵列部件55-57和圆形阵列部件59-61耦合至收发器（也未被示出）。该控制电子器件64还包括可以处理从圆形天线阵列58接收的无线信号的电路，以便发现和表征天线设备50的环境中的其他无线信号的源，而不管这些是同一无线网络的其他天线设备还是外部干扰源。

在其中控制电子器件和读出链物理地靠近天线阵列部件定位的该布置意味着不管天线设备的旋转能力如何都仍维持好的信号保真度。仅需要将有限数目的信号从旋转读出链电子器件64跨过旋转界面传递到固定部分53。应该认识到，通常还将向天线设备50提供天线罩盖以保护其部件，但是仅为了清楚图示的目的已经在图3的示图中去除该天线罩盖。

图4和图5更详细地示意性图示了一个实施例中的天线设备70的部件。在图4中示出的天线罩盖79在图5中被去除。在该实施例中，可以看到定向天线71包括以5x5网格布置的25个天线阵列部件。在主定向天线组件后面提供RF和基带电子器件（即本质上读出链）和其他控制电路72。归因于壳体，在图5的示图中这些不是直接可见的。天线70进一步包括后射天线73，其被定向在与前射主天线71相反的方向上。尽管图5中不可见，但是后射天线73包括形成单个天线阵列部件的单列天线阵列元件，其在物理上非常类似于前天线71的天线阵列元件的5x5阵列内的单个列。圆形天线74被安装在前射主天线71的顶部并且被配置为如上所述当评估天线70在其中发现自己的环境时使用的三单极天线。还在天线设备70中提供另一GPS天线75，其被用于节点定位、定向和精确的时间同步。电动机驱动的转向机构76使得天线设备在方位上能够被定向在任何方向上，并且提供千兆以太网网络接口77来进一步连接天线。散热片78用于热耗散。还要注意，如将在下面更详细讨论的，安装在前射主天线71后面的RF/基带电子器件和控制电路72也被连接至圆形天线74和后射天线73。

图6示意性地图示在一个实施例中的天线设备80。如在图中图示的，可以看到该天线设备80包括定向天线82、后定向天线84和均匀圆形天线阵列86。这些三个不同类型的天线的单独天线部件被连接至在图6中作为控制电路88的形成部分而示出的读出链。该控制电路88包括控制设备90，其特别地配置读出链的部件，控制两个信号处理设备92和94的操作，以及控制电动机控制设备96的操作。该电动机控制设备96控制电动机98，其可以促使该天线设备的可旋转部分关于天线设备的固定非可旋转部分可旋转地定位，该天线设备通过该固定非可旋转部分关于其物理位置固定。

首先考虑该天线设备的天线的配置，该控制电路90确定用于均匀圆形天线阵列86的读出链中的该组开关100、增益电路104和相位电路108的设置。类似地，该控制电路90确定定向天线82和后定向天线84的读出链中的该组开关102、增益电路106和相位电路110的设置。尽管在图6的图示中没有明确示出，但是本技术还提供可以例如在相位电路108和110之间共享的用于天线的读出链的部件中的至少一些。相移器可是昂贵且大的，并且这样的共享因此使得能够以节省成本且物理上紧凑的方式来提供该天线设备。

因此，当该天线设备借助于均匀圆形天线阵列86和读出链100、104、108正侦听其环境时，信号处理电路92（包括收发器）处理信号以便为所接收的信号确定信号强度信息和方向信息。在图7中给出并且在下面描述信号处理链92的更多细节。然后可以将通过处理信号而确定的信号强度信息和方向信息存储在控制设备90中，例如以使得该信息可以在对于网络的预期非繁忙时段期间（诸如在3am）被收集在去到无线网络控制器的单束发射中。然而，在控制电路90的控制下，基本上它一已经被确定，信号处理设备92就还能够将该信号强度信息和方向信息直接传达至无线网络控制器。

如上面所提到的，可以指示该天线设备参与主动或被动探测安排，如下面参考图7更详细描述的，对这样的探测安排的控制由无线网络控制器来提供。当该天线设备参与被动探测安排时，仅其均匀圆形天线阵列是活动的（处于接收模式），以使得该天线设备能够收集与其环境中的其他无线信号源有关的信息。当该天线设备参与主动探测安排时，它可以利用其均匀圆形天线阵列86、其定向天线82和其后定向天线84中的任一个以便发射预定特征信号，该无线网络中的其他天线设备将会侦听该预定特征信号以便能够表征它们从该天线设备接收的信号强度和方向。然而，本技术进一步认识到，优选的是当作为探测计划的一部分主动发射时，该天线设备仅利用其均匀圆形天线阵列86，以使得可以生成各向同性辐射图样，并且因此其他天线设备能够等同地侦听来自该天线设备的主动发射，而不管它们的方向如何。此外，这还提供了可以更容易地将来自均匀圆形天线阵列86的已知发射功率与在另一天线设备处接收到的信号强度相比较，以使得可以量化这两者之间的路径损耗。

该信号处理电路92和控制电路90可以基于在该天线设备内计算的信号强度和方向信息来独立地确定用于该天线设备的方位位置，但是如果由从那些多个天线设备接收信号强度方向信息的无线网络控制器来确定用于该天线设备的方位位置，则提供无线网络的多个天线设备的更好协调。不论所确定的方位位置的源是什么，这都由控制电动机98的电动机控制电路96来实施。

此外，与为该天线设备确定方位位置一样，还可以为该天线设备确定在数据通信期间使用的射束图样配置，并且控制电路90然后可以通过开关100、102、增益电路104、106和相位电路108、110的适当设置来配置定向天线82、后定向天线84和均匀圆形天线阵列86中的任一个，以便实施该射束图样配置。该开关100、102、增益电路104、106和相位电路108、110中的至少一些可以在（前端、后端和圆形）天线部件之间共享，从而实现特别当相移电路被共享时读出电子器件的尺寸以及其成本的减小，以使得不仅仅提供更便宜的天线设备，而且提供了其中读出电子器件可以被容易地包括在旋转的天线的部分内并且因此紧密接近天线阵列部件的天线设备，因此改善了信号保真度，仍然还允许定向天线的旋转。

图7示意性地图示一个实施例中的天线阵列（前端、后端和圆形）110的连接。通过图7中示出的其他部件中的一些来控制该天线阵列110。回程自组织网络（BSON）客户端（控制器设备）112（不是天线设备自己的一部分，而是形成单独的无线网络控制器）提供包括天线射束宽度和方向的节点（天线）配置，向天线控制器114发射功率和趋零触发。然而，另外，该天线控制器114可以基于到接口的载波和噪声比（CINR）测量结果来自主地选择使吞吐量最大化的接收器图样。该天线控制器114通过向前端电路116传递对于发射模式、发射功率和接收器图样的配置信息来控制天线阵列。该前端控制电路116将这些转换成所要求的开关控制信号、衰减器（增益）控制信号和相移控制信号，它们都被传递至RF前端模块118。该RF前端模块118表示在其中会找到图6的开关、增益和相位部件的图7的部件。该天线控制器114还指示去到天线电动机控制电路120的天线方向，该天线电动机控制电路120控制电动机122以便使天线阵列110在方位上定向。提供包括MAC 124、PHY 126和RF收发器128的调制解调器数据路径，该RF收发器128然后耦合至RF前端模块118以便向该调制解调器数据路径提供读出链会在将其传递给天线阵列110之前修改的RF信号。换言之，在MAC 124和PHY 126之间发送数据分组，在PHY 126和RF收发器128之间传递数字IQ样本，并且在RF收发器128和RF前端模块118之间交换RF信号。在本文中也被称为无线网络控制器的BSON客户端112（BSON控制器设备）还生成由MAC 124来接收的要由天线设备实施的探测计划。MAC 124（比如BSON 客户端112）与耦合至网络接口的层2桥接器126通信。当探测程序（不管是主动的还是被动的）要被实行时，该BSON控制器112协调天线设备的操作和无线网络中其他天线设备的操作，并且由MAC 124来接收给定探测程序的配置。将处于探测报告的形式的对于该天线设备的探测程序的结果从PHY 126返回至BSON控制器112。

图8示意性地图示在一个实施例中的无线网络控制器140。该无线网络控制器140在图8中被示出为与两个馈线基站142和144通信，并且与馈线终端146通信。然而，例如参考图1，将会理解该无线网络控制器140通常将与比这更多的馈线基站和图终端通信（且受到其的控制），并且图8的示例仅仅图示原理。相反，要注意，可以在给定无线网络控制器的控制下在给定的全无线网络中向多于一个无线网络控制器提供例如按地理位置分组在一起的一组馈线基站和图终端。图8中的无线网络控制器140包括通信基础设施接口148，该无线网络控制器140通过该通信基础设施接口148与馈线基站和终端通信（经由通信基础设施20——参见图1）。该无线网络控制器140的主处理部件是回程自组织网络（BSON）引擎150，并且该无线网络控制器140进一步包括回程装备数据库152、回程网络配置数据库154、外部干扰数据库156、和信号强度和方向存储装置158。该回程装备数据库152被无线网络控制器用来存储与处于其控制的天线设备中的每一个的地理位置有关的信息以及它们的特定个体能力。当该天线设备被首次部署时，对于给定天线设备的该信息被填充在数据库中。该回程网络配置数据库154存储对于天线设备的配置信息，诸如天线射束图样信息、天线方位信息、发射功率和时间-频率资源分配。该外部干扰数据库156被BSON引擎150用来存储它已检测并且表征的外部干扰源的例如在地理位置、天线射束图样、天线方位、发射功率（例如等效各向同性辐射功率-EIRP）、时间-频率源分配以及其他时间特征（诸如所观测的外部干扰源的时间图样-连续的、间歇的、仅在某些小时之间、等等）方面的特性。BSON引擎150指示处于其控制的天线设备参与被动探测程序（当无线网络中的天线设备都侦听且都不发射时），以使得可以基于每一个天线设备生成且转发至无线网络控制器140的信号强度和方向信息来检测和表征外部干扰源。从馈线基站和馈线终端142、144、146接收到的该信号强度和方向信息被临时存储在信号强度和方向存储装置158中以用于由BSON引擎150来处理。该外部干扰源特性的结果被存储在外部干扰数据库156中。BSON引擎150还可以指示处于其控制的天线设备参与主动探测程序（当天线设备中的仅一个发射已知信号且无线网络中的其他天线设备探测该信号时），以使得特别地可以计算从一个节点到另一个的路径损耗。节点至节点路径损耗也可以被存储在回程网络配置数据库154中。

图9示出在无线网络控制器（诸如图8中示出的无线网络控制器140）的操作中采用的一系列步骤。该流程在步骤160处开始，在那里部署被用作馈线基站和馈线终端的许多天线以形成无线回程网络的节点。在步骤162处针对每个部署的天线设备更新无线网络控制器（BSON）内的回程装备数据库和回程网络配置数据库。在步骤164处，该无线网络控制器例如基于每个节点的地理位置和其在回程网络中的预期角色（例如作为馈线基站或馈线终端）向每个节点（天线设备）分配初始配置。该无线网络控制器然后控制无线网络中的天线设备参与被动探测程序或主动探测程序。如果要实行被动探测程序，则该流程从步骤166继续进行到步骤168，在那里将所有节点协调成仅以接收模式操作并且此外每一个都使用它们的均匀圆形天线阵列侦听它们的环境。基于该各向同性信号接收，每个天线设备都确定它观测到的任何外部干扰源的信号强度和方向信息并且在步骤170处将该信息转发至无线网络控制器（BSON）。在步骤172处将该信号强度和方向信息存储在无线网络控制器（BSON）中。替代地，如果要实行主动探测程序，则该流程从步骤166继续进行至步骤174，在那里协调节点，以使得除一个节点之外的所有节点以它们的接收模式操作并且使用它们的均匀圆形天线阵列侦听它们的环境，而单个节点发射已知的唯一探测信号，以使得由其他节点确定的信号强度和方向信息可以与单个发射节点唯一地相关联。经由步骤176和178，每个节点继而担任单个发射节点的角色，直到所有节点都已发生并且已被其他节点侦听到为止。应该认识到，“所有节点”在这里不意指严格来说整个网络中所有节点来参与是必不可少的，并且无线网络控制器可以支配例如因为地理限制仅节点的子集参与其中的探测程序（即因为已知网络中的两个节点离一个另一节点很远，没必要使它们参与同一探测程序中）。基于在每次迭代的各向同性信号接收，每个参与天线设备为该迭代的发射节点确定信号强度和方向信息，并且在步骤170处将该信息转发至无线网络控制器（BSON）。在步骤172处将该信号强度和方向信息存储在无线网络控制器（BSON）中。

基于由此收集的主动和被动探测数据，无线网络控制器然后可以表征当地中的外部干扰源，确定回程网络的各节点之间的路径损耗，并且为处于其控制的网络中的每个天线设备确定射束图样和方位取向。图10示出当遵循该过程时在无线网络控制器中实行的一系列步骤。该流程在步骤180处开始，在那里网络优化程序开始。在步骤182处，无线网络控制器（从回程装备数据库152和回程网络配置数据库154）检索节点配置数据并且（从信号强度和方向存储装置158）检索被动探测数据。并且在步骤184处表征在网络中观测到的外部干扰源且在步骤186处将该信息存储在外部干扰数据库156中。用步骤188-196来表示该程序的迭代步骤，在那里无线网络控制器模拟无线回程网络的操作，改变每个节点的操作配置（特别地其射束图样和方位取向）来寻求改善网络的总吞吐量。该迭代程序的步骤188包括选择新的射束图样和/或取向，并且确定这是否将改善网络吞吐量（例如通过降低干扰）。采取改善网络吞吐量的迭代（步骤190和192），而不会改善网络吞吐量的迭代被拒绝（步骤190和194）。一旦在步骤196处确定所有迭代都已完成，则该流程继续进行到步骤198，在那里无线网络控制器将为网络的每个节点确定的所选射束图样和取向发射至该节点。

图11示出可以由诸如在图3-7中图示的天线设备生成的射束图样的子集，其示出可用射束图样的有用范围。在图11中，可以识别以下类别的射束图样：

•具有单个主瓣和各种射束宽度的窄射束，在这里相对于主瓣，旁瓣被显著减少；

•在RF处组合信号的电子转向射束，使得天线的方向性能够达到阵列的视轴（boresight）的左边或右边；

•具有栅瓣的射束，在这里阵列图样在多个方向上具有同样强的峰值并且在其他方向上具有显著衰减的深零；以及

•蝶形配置。

与上面讨论的旋转机制相组合，由此使用固定的射束图样集合提供的天线设备通过能够在任何方向上都保持峰值增益来在传统均匀的线性阵列上进行改进。已知对于均匀的线性阵列，阵列增益随着从视轴的角度的增加而减小。此外，所提供的天线设备在经济上比更复杂的圆形阵列更具吸引力。例如，具有6.08λ的孔径的十个完整的收发器链将生成具有25°射束宽度的天线图样。本文中所述的天线设备的实施例具有4λ的孔径且仅使用两个收发器链（要注意在图7中示出的读出链在接收器方向上下降至两个连接并且在发射器方向上下降至两个连接），并且可以被生成的最窄射束是15°。因此，总的来说，由本技术提供的天线设备在使用多个发射器和接收器射束的富集来改进来自任何方向的分集接收和相反地干扰趋零的同时使得最大增益被定向在360°中的任何方向上。

图12示出在一个实施例的天线设备中实行以便将自己重新配置成在无线网络控制器的控制下的一系列步骤。作为由步骤200表示的持续过程，该天线设备能够从无线网络控制器（BSON）不断地接收新的射束图样和取向信息。当这样的新配置信息已经被天线设备接收到但还没有被实施时，天线设备在步骤202处确定它现在是否应该重新配置自己。例如，尽管一方面，该天线设备可以在一接收到新配置就实施该新配置，但是另一方面，步骤202示出在其中当预期由简短重新配置操作引起的对网络的数据吞吐量的破坏是最小的时，该天线设备等待直到预定时间为止的实施例。一旦已经达到此预定时间，则在步骤204处，电动机控制器控制天线设备的电动机将其定位在如由无线网络控制器指示的方位上，并且在步骤206处通过其控制电路将天线设备的均匀线性阵列（前端和后端）的元件的增益和相位设置成使用由无线网络控制器为该天线设备选择的射束图样。由此配置的无线回程网络的规则操作（数据传输）在步骤208处继续。

简要地总体概括一下，提供了一种用于在无线网络中使用的天线设备和操作此类天线设备的方法。此外，还提供了一种用来提供此类天线设备的配置的无线网络控制器，一种操作此类无线网络控制器的方法，以及一种结果得到的无线网络。该天线设备包括定向天线和均匀圆形天线阵列。该定向天线可以依据由均匀圆形天线阵列接收的无线信号来绕着关于该设备的固定安装部分的轴线可旋转地定位。该均匀圆形天线阵列允许天线设备各向同性地接收无线信号并且因此准确地监测它在其中发现自己的无线信号环境。该天线设备因此可以监测且表征来自外部干扰源和来自其他网络节点两者的传入信号，并且然后可以旋转定位该定向天线以改善网络吞吐量。

在本申请中，词语“被配置成……”被用来意指设备的元件具有能够实施所限定的操作的配置。在该上下文中，“配置”意指硬件或软件的互连的布置或方式。例如，该设备可以具有提供所限定的操作的专用硬件、或者处理器或其他处理器件可以被编程为执行该功能。“被配置成”不暗示需要以任何方式来改变该设备元件以便提供所限定的操作。

尽管已经在本文中参考附图详细地描述了说明性实施例，但是要理解，本发明不限于那些确切实施例，并且本领域技术人员可以在不偏离如由所附权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下在其中产生各种改变、添加和修改。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，可以进行从属权利要求的特征与独立权利要求的特征的各种组合。

Claims (25)

1.一种用于经由无线网络进行通信的天线设备（80），包括：

定向天线（82），其中该定向天线的部件的电子控件生成提供该定向天线的方向性的射束图样，其中该定向天线是均匀线性天线阵列；

用于均匀线性天线阵列的线性阵列控制电路，其中定向天线的部件的电子控件由线性阵列控制电路来提供，并且包括用于均匀线性天线阵列的阵列元件的一组开关（102）、增益电路（106）和相位电路（110），其被配置成控制阵列元件的增益和相位，使得利用射束图样来操作均匀线性天线阵列，其中所述射束图样选自一组射束图样，其中该组射束图样提供一系列方向性和干扰趋零；

均匀圆形天线阵列（86）；以及

被配置成相对于该天线设备的物理位置固定的安装部分，

其中该定向天线被配置成绕着轴线关于安装部分可旋转地定位，并且取决于由均匀圆形天线阵列接收的无线信号来选择射束图样。

2.根据权利要求1所述的天线设备，其中该均匀圆形天线阵列包括被配置成为所接收的无线信号生成信号强度信息和方向信息的监测电路（92），并且该定向天线被配置成取决于信号强度信息和方向信息来绕着轴线关于安装部分可旋转地定位。

3.根据权利要求2所述的天线设备，其中该天线设备被配置成将信号强度信息和方向信息发送至无线网络控制器（140），并且被配置成根据从无线网络控制器接收到的旋转定位指令来绕着轴线关于安装部分将定向天线定位。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，其中该天线设备被配置成取决于信号强度信息和方向信息来为定向天线确定旋转位置，并且被配置成根据所确定的旋转位置来绕着轴线关于安装部分将定向天线定位。

5.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，

其中该均匀圆形天线阵列被配置成发射预定特征信号，以及

该天线设备被配置成关于至少一个其他天线设备来协调其操作，以使得该天线设备和该至少一个其他天线设备在互斥的时间发射预定特征信号。

6.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，

其中该天线设备被配置成关于至少一个其他天线设备来协调其操作，以使得该天线设备和该至少一个其他天线设备在当该天线设备和该至少一个其他天线设备都不发射时的时段中通过它们各自的均匀圆形天线阵列来接收无线信号。

7.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，进一步包括用来使定向天线绕着轴线关于安装部分旋转定位的电动机布置（96、98）。

8.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，其中该定向天线绕着轴线关于安装部分可旋转通过完整旋转。

9.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，其中该均匀圆形天线阵列关于定向天线被固定地安装。

10.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，其中该定向天线是均匀线性天线阵列。

11.根据权利要求10所述的天线设备，包括用于均匀线性天线阵列的线性阵列控制电路，其中该定向天线的部件的电子控件由该线性阵列控制电路来提供，并且包括用于均匀线性天线阵列的阵列元件的一组开关（102）、增益电路（106）和相位电路（110），其被配置成控制阵列元件的增益和相位，以使得利用射束图样来操作该均匀线性天线阵列，其中该射束图样选自一组射束图样，其中该组射束图样提供一系列方向性和干扰趋零。

12.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，进一步包括后定向天线（84），其中该后定向天线关于定向天线固定地安装，并且其中该后定向天线在与定向天线基本上相反的方向上取向。

13.根据权利要求12所述的天线设备，其中该后定向天线是后均匀线性天线阵列。

14.根据权利要求13所述的天线设备，其中该后均匀线性天线阵列包括比定向天线更少的阵列元件。

15.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，其中该天线设备被配置成同时与无线网络中的多于一个其他天线设备通信。

16.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，其中该天线设备被配置成操作为无线网络中的集线器节点。

17.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，其中该天线设备被配置成操作为无线网络中的终端节点。

18.根据权利要求2或权利要求3所述的天线设备，其中该天线设备被配置成操作为无线网络中的回程节点。

19.一种操作用于经由无线网络进行通信的天线设备的方法，其中该天线设备包括：定向天线，其中所述定向天线是均匀线性天线阵列，其中该定向天线的部件的电子控件生成提供该定向天线的方向性的射束图样；均匀圆形天线阵列；以及被配置成相对于该天线设备的物理位置固定的安装部分，该方法包括以下步骤：

经由均匀圆形天线阵列接收无线信号；

取决于由均匀圆形天线阵列接收的无线信号来绕着轴线关于安装部分旋转定位该定向天线；以及

使用线性阵列控制电路来控制所述均匀线性天线阵列，所述线性阵列控制电路包括用于均匀线性天线阵列的阵列元件的一组开关、增益电路和相位电路，以控制阵列元件的增益和相位，使得利用射束图样来操作均匀线性天线阵列，其中所述射束图样选自一组射束图样，其中该组射束图样提供一系列方向性和干扰趋零，并且其中取决于由所述均匀圆形天线阵列接收的无线信号来选择所述射束图样。

20.一种用于经由无线网络进行通信的天线设备，包括：

定向天线，其中所述定向天线的部件的电子控件生成提供所述定向天线的方向性的射束图样；

均匀圆形天线阵列；

用于相对于天线设备的物理位置固定地安装天线设备的装置；

用于取决于由均匀圆形天线阵列接收的无线信号来绕着轴线关于用于安装天线设备的装置旋转定位该定向天线的装置，其中所述定向天线是均匀线性天线阵列；以及

用于使用线性阵列控制电路来控制均匀线性天线阵列的装置，所述线性阵列控制电路包括用于均匀线性天线阵列的阵列元件的一组开关、增益电路和相位电路，以控制所述阵列元件的增益和相位，使得利用射束图样来操作所述均匀线性天线阵列，其中从一组射束图样选择射束图样，其中该组射束图样提供一系列方向性和干扰趋零，并且其中取决于由均匀圆形天线阵列接收的无线信号来选择所述射束图样。

21.一种用于控制无线网络的设备（140），包括：

输入端（148），其用来从无线网络中的多于一个天线设备接收信号强度信息和方向信息；

配置优化电路（150），其用来执行迭代无线网络优化程序，以基于所接收的信号强度信息和方向信息来为该多于一个天线设备确定旋转位置和射束图样，其中该迭代无线网络优化程序在对于该多于一个天线设备的降低的干扰的方向上迭代，其中所述迭代无线网络优化程序进一步包括对于该多于一个天线设备的各自定向天线来确定从一组射束图样选择的射束图样，其中该组射束图样提供一系列方向性和干扰趋零；以及

指令发射电路（150），其被配置成向无线网络中的多于一个天线设备中的每一个发送旋转定位指令和射束图样指令，以促使：

该多于一个天线设备中的每一个根据该旋转定位指令来旋转地定位其定向天线；以及

多于一个天线设备中的每一个使用线性阵列控制电路来控制均匀线性天线阵列，所述线性阵列控制电路包括用于均匀线性天线阵列的阵列元件的一组开关、增益电路和相位电路，以控制所述阵列元件的增益和相位，使得利用所选的射束图样来操作所述均匀线性天线阵列。

22.根据权利要求21所述的设备，其中该迭代无线网络优化程序进一步包括确定从用于该多于一个天线设备的定向天线的一组射束图样所选择的射束图样。

23.一种控制无线网络的方法，包括以下步骤：

从无线网络中的多于一个天线设备接收信号强度信息和方向信息；

执行迭代无线网络优化程序，以基于所接收的信号强度信息和方向信息来为该多于一个天线设备确定旋转位置和射束图样，其中该迭代无线网络优化程序在对于该多于一个天线设备的降低的干扰的方向上迭代，其中该迭代无线网络优化程序进一步包括对于该多于一个天线设备的定向天线来确定从一组射束图样选择的射束图样，其中该组射束图样提供一系列方向性和干扰趋零；以及

向无线网络中的多于一个天线设备发射旋转定位指令和射束图样指令，以促使：

该多于一个天线设备中的每一个根据该旋转定位指令来旋转地定位其定向天线；以及

多于一个天线设备中的每一个使用线性阵列控制电路来控制均匀线性天线阵列，所述线性阵列控制电路包括用于均匀线性天线阵列的阵列元件的一组开关、增益电路和相位电路，以控制所述阵列元件的增益和相位，使得利用所选的射束图样来操作所述均匀线性天线阵列。

24.一种用于控制无线网络的设备，包括：

用于从无线网络中的多于一个天线设备接收信号强度信息和方向信息的装置；

用于执行迭代无线网络优化程序以基于所接收的信号强度信息和方向信息来为该多于一个天线设备确定旋转位置和射束图样的装置，其中该迭代无线网络优化程序在对于该多于一个天线设备的降低的干扰的方向上迭代，其中该迭代无线网络优化程序进一步包括对于该多于一个天线设备的定向天线来确定从一组射束图样选择的射束图样，其中该组射束图样提供一系列方向性和干扰趋零；以及

用于向无线网络中的多于一个天线设备发射旋转定位指令和射束图样指令的装置，以促使：

该多于一个天线设备中的每一个根据该多于一个旋转定位指令来旋转地定位其定向天线；以及

多于一个天线设备中的每一个使用线性阵列控制电路来控制均匀线性天线阵列，所述线性阵列控制电路包括用于均匀线性天线阵列的阵列元件的一组开关、增益电路和相位电路，以控制所述阵列元件的增益和相位，使得利用所选的射束图样来操作所述均匀线性天线阵列。

25.一种无线网络，包括：

至少两个根据权利要求3所述的天线设备或者当从属于权利要求3时至少两个根据权利要求5-18中的任一项所述的天线设备；以及

根据权利要求21所述的无线网络控制器。

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