CN107949989A - 可旋转天线设备以及配置用于该可旋转天线设备的发射射束的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种操作为无线网络中的基站的天线设备，连同一种配置这样的天线设备内的发射射束的方法。该天线设备具有可旋转天线组件，其可以采用选自多个发射射束图样的发射射束图样，并且具有用来旋转可旋转天线组件以便改变可旋转天线组件的方位方向的控制器。在配置模式期间执行扫描操作以便将可旋转天线组件旋转到多个所选方位方向中的每一个。质量度量确定电路然后针对每个所选方位方向基于在可旋转天线组件处在该所选方位方向的同时多个无线终端和基站之间的通信来为多个无线终端中的每一个确定链路质量度量。发射射束确定电路然后根据为处在每个所选方位方向的多个无线终端确定的链路质量度量来确定要被用于与多个无线终端的后续通信的发射射束图样和方位方向二者。这提供了一种使天线设备自己配置其发射射束图样和方位方向的特别有效的机制。

Description

可旋转天线设备以及配置用于该可旋转天线设备的发射射束 的方法

技术领域

本技术涉及一种可被用作无线网络中的基站的天线设备，并且涉及一种为这样的天线设备配置发射射束的方法。

背景技术

无线网络可被提供用来服务一系列不同功能，但通常包括许多基站，其中每个基站都与多个无线终端无线通信。例如，在接入无线网络的示例中，无线终端可以是最终用户装备的项目，并且每个基站可与最终用户装备的多个这样的项目无线通信。无线网络的另一示例是无线回程网络（在这里也被称为无线馈线网络），在此每个无线终端（在这里也被称为馈线终端）通常被耦合至接入网络的接入点，并且那些无线终端然后与一个或多个基站（在这里也被称为馈线基站）无线通信。该馈线基站然后被用来将无线回程网络连接至核心网络。

在无线网络内，基站可能需要使用促进将信号发射至许多不同无线终端的发射射束，该信号通常将在由该基站来提供服务的地理区域内传播。在基站和各个无线终端之间提供的链路的质量可能受到许多因素的影响，所述因素诸如无线网络被部署在其中的环境（例如在人口稠密的城市环境中，可能存在将衰减信号的许多物理结构）、来自正在部署区域内发射的其他无线信号的干扰、等等。

因此，将期望无线网络中的基站能够自配置其发射射束以便试图降低归因于这些因素的对链路质量的潜在不利影响。

发明内容

在第一示例配置中，提供一种用于操作为无线网络中的基站的天线设备，其包括：可旋转天线组件，其被配置成采用选自多个发射射束图样的发射射束图样；控制器，其用来旋转可旋转天线组件以便改变可旋转天线组件的方位方向；该控制器被配置成在配置模式期间执行扫描操作以便将可旋转天线组件旋转到多个所选方位方向中的每一个；质量度量确定电路，其用来针对每个所选方位方向基于在可旋转天线组件处在该所选方位方向的同时多个无线终端和基站之间的通信来为多个无线终端中的每一个确定链路质量度量；以及发射射束确定电路，其用来根据为处在每个所选方位方向的多个无线终端确定的链路质量度量来确定来自所述多个发射射束图样的输出发射射束图样和输出方位方向二者；对于与多个无线终端的后续通信，该控制器被布置成将可旋转天线设备旋转到所述输出方位方向并且可旋转天线组件被布置成采用所述输出发射射束图样。

根据上述实施例，该天线设备具有可旋转天线组件，其可以采取许多不同的方位方向，并且其另外可以采用许多不同的发射射束图样，因此在天线组件指向的潜在物理方向以及所发出的实际发射射束图样这二个方面提供显著的灵活性。在配置模式期间，天线设备内的控制器被布置成执行扫描操作，在扫描操作期间可旋转天线组件被旋转到多个不同方位方向的每一个。对于每个所选方位方向，为基站被布置成与其通信的多个无线终端的每一个确定链路质量度量。发射射束确定电路然后根据各个链路质量度量来确定要被用于与多个无线终端的后续通信的发射射束图样和方位方向二者。

该基站需要促进点到多点通信，这归因于基站要与多个无线终端通信的需要，并且在配置模式期间执行的配置操作的目的是试图确定将向各个无线终端的每一个提供期望级别的链路质量的方位方向和发射射束图样的组合。在一个特定实施例中，由发射射束确定电路执行的计算在试图最小化诸如先前提到的环境和干扰状况之类的因素对链路质量的不利影响的同时试图考虑各个无线终端中的每一个的链路质量要求。

在一个实施例中，当评估要选择的适当方位方向和发射射束图样时，可以等同地查看该无线终端中的每一个。然而，在一个备选实施例中，该发射射束确定电路被布置成接收与至少一个无线终端相关联的权重信息，并且被布置成当确定要被用于后续通信的输出方位方向和输出发射射束图样时与链路质量度量相组合地利用该权重信息。这有效地使得一些无线终端能够优先于其他，以使得它可以试图确保所选取的方位方向和发射射束图样的任何组合满足在对于那些优先的无线终端的链路质量方面的某些预定要求。在一个实施例中，可以为无线终端中的每一个指定权重信息，并且该权重信息例如可以被表述为每个无线终端相对于其他无线终端的相对权重。

该权重信息可以采用各种各样的形式，但是在一个实施例中是要被提供给无线终端中的至少一个的服务级别的指示。这样的服务级别指示可以依据对于各个无线终端的服务质量（QoS）级别来表述。

存在发射射束确定电路可以以其来分析各个链路质量度量以便确定要被用于与多个无线终端的后续通信的适当发射射束图样和方位方向的许多方式。然而，在一个实施例中，该发射射束确定电路被配置成执行使用为处在每个所选方位方向的多个无线终端确定的链路质量度量和多个发射射束图样作为输入的调和均值操作，以便确定要被用于后续通信的输出方位方向和输出发射射束图样。已经发现，通过基于所确定的链路质量度量来执行调和均值操作，这可以在顾及到基站需要与其通信的各个无线终端的链路质量要求的情况下实现要为基站确定的方位方向和发射射束图样的最优组合。

在其中还为一个或多个无线终端提供权重信息的实施例中，该调和均值操作可以采用加权的调和均值操作的形式，因此使得能够在为后续通信选取适当发射射束图样和方位方向时考虑对各个无线终端的相对链路质量要求。

该链路质量度量可以采用各种各样的形式，但是在一个实施例中是对于相关联的无线终端的吞吐量指示。该吞吐量指示可以采用各种各样的形式，但是在一个示例中是为链路计算的谱效率值。可以根据各种各样不同的所测得的性质来计算这样的吞吐量指示，但是在一个实施例中是根据信噪比测量结果（例如CINR（载波干扰加噪声比））测量结果来计算。

该可旋转的天线组件可以被配置成在配置模式期间采用预定发射射束图样。在一个实施例中，该预定发射射束图样可以是可能被发射射束确定电路潜在选择的各发射射束图样中的一个。典型地，可用的多个发射射束图样将包括具有比其他更窄的射束宽度的一些发射射束图样。在一个实施例中，针对配置模式选取具有相对窄的射束的发射射束图样中的一个，因为这除了提供不大容易干扰的发射射束之外还提供更高的增益。通过在配置模式期间使用相对窄的发射射束，这提供了在该过程期间获得的链路质量度量信息中的更好方向分辨率。

在配置模式期间，该可旋转天线组件还将采用与用于从无线终端接收通信的接收射束相关联的接收射束图样。所选取的接收射束图样可以采用各种各样的形式。然而，在一个实施例中，该接收射束图样被选取成与在配置模式期间使用的预定发射射束图样相同。

该发射射束确定电路可以以许多不同的方式来操作。在一个实施例中，为处在每个所选方位方向的多个无线终端确定的链路质量度量形成对于预定发射射束图样的链路质量度量/方位谱。该发射射束确定电路然后可以被布置成基于对于预定发射射束图样的链路质量度量/方位谱来执行外推操作以便为多个发射射束图样中的每一个确定对应的链路质量度量/方位谱。通过这样的方法，这可以避免对质量度量确定电路针对多个可能的发射射束图样重复质量度量确定过程的需要。

在一个实施例中，在执行外推过程之前，该发射射束确定电路使用对于预定发射射束图样的链路质量度量/方位谱内的峰值质量度量信息来为多个无线终端中的每一个确定来自天线设备的发射射束的到达方向。该信息然后协助外推过程。

在一个实施例中，该发射射束确定电路被布置成在调和均值操作的执行期间使用对应的链路质量度量/方位谱来为多个发射射束图样的每一个计算调和均值函数以便针对多个发射射束图样中的每一个来获得链路质量如何随着方位而变化的指示。该发射射束确定电路然后可以被布置成选择提供最高链路质量指示的发射射束图样和方位方向的组合作为输出方位方向和输出发射射束图样。这为计算发射射束图样和方位方向的最佳组合提供了一种有效机制。

由该质量度量确定电路确定的链路质量度量可能与在配置模式期间基站和各个无线终端之间的各种各样的通信有关。在一个实施例中，该链路质量度量可能与从基站到相关联的无线终端的下行链路通信有关，质量度量确定电路被配置成在可旋转天线组件处在所选方位方向的同时根据从相关联的无线终端接收的信息来确定链路质量度量。因此，举例来说，在这样的一个实施例中，该无线终端可以测量它从基站接收的下行链路信号的一个或多个特性，并且然后在去到基站的后续上行链路通信中提供该信息，以便向基站提供用来为下行链路通信确定链路质量度量的足够信息。

该无线网络可以采用各种各样的形式，但是在一个实施例中是用于将核心网络耦合至无线接入网络的无线回程网络，并且该基站是用于到核心网络的连接的馈线基站。在一个这样的实施例中，该无线终端中的至少一个是用于到无线接入网络的接入点的连接的馈线终端。尽管在一个实施例中该无线终端中的每一个都可以是这样的馈线终端，但是在其他实施例中该无线终端中的一些可以被提供用于其他功能。例如，该无线终端中的一些可以是用于将来自基站的信号中继到其他无线终端的中继终端。

存在可以在其中部署这样的无线回程网络的许多方式。在一个实施例中，在牌照豁免频带中采用这样的无线回程网络。归因于其自由可用性，这样的无牌照带中缺少官方监管意味着无线回程网络可能受到各种干扰源以及可能影响链路质量的其他不可预测的因素的影响，并且因此在这样的实施例内用于自动配置可旋转天线组件的发射射束图样和方位方向的上述机制是特别有益的。

可以按照需要来选取在配置模式期间采用的各种所选方位方向。然而，在一个实施例中，该可旋转天线组件能够被旋转通过360°。在一个这样的实施例中，在360°旋转范围内在扫描操作期间采用的多个所选方位方向被有规律地间隔开。这因此使得能够获得关于在遍及全旋转范围的具有代表性的方位方向处的链路质量度量的数据。在一个特定示例中，所选方位方向遍及360°旋转范围以15°间隔开。如果需要的话，可以使用外推技术来为所选方位方向之间的其他方位方向推断链路质量度量信息。

在一个实施例中，一旦最后选择的方位方向已被测试，则该配置模式测试被视为已完成，随后发射射束确定电路然后可以基于所确定的链路质量度量来确定方位方向和发射射束图样的最适当组合。

基站与其通信的无线终端可以采用各种各样的形式。例如，它们可能能够或可能不能够采用关于它们的天线组件的多个不同的射束图样，并且可能具有或可能不具有机械旋转它们的天线组件的能力。然而，在一个实施例中，无线终端的确具有可旋转天线组件并且因此具有将它们的天线组件旋转到各种不同方位方向的能力。

根据一个这样的实施例，可以提供一种系统，其包括：按照上述实施例用于操作为无线网络中的基站的天线设备；以及用于经由无线网络与基站通信的多个无线终端。该无线终端中的至少一个具有无线终端可旋转天线组件，其在配置模式期间在基站的可旋转天线组件处在每个所选方位方向的同时扫描通过多个无线终端方位方向，以便检测对于每个所选方位方向的优选无线终端方位方向。该基站的质量度量确定电路然后被配置成针对每个所选方位方向基于在可旋转天线组件处在该所选方位方向并且无线终端中的所述至少一个处在其优选无线终端方位方向的同时无线终端中的所述至少一个和基站之间的通信来为无线终端的所述至少一个中的每一个确定链路质量度量。

因此，根据这样的实施例，该无线终端中的一些还可以执行扫描操作，但是以比由基站执行的扫描操作更快的速率。特别地，对于基站的天线组件的每个所选方位方向，这样的无线终端将其天线组件旋转通过多个无线终端方位方向以便检测给出基站的所选方位方向的优选无线终端方位方向。然后将采取该优选无线终端方位方向用于与基站的通信，并且相应地确定链路质量度量。

在一些实施例中，还可能有的情况是无线终端可以针对它们的发射和接收射束中的任一个或二者采取多个不同射束图样。在无线终端可以潜在地使用不同发射和/或接收射束的情况下，然后在一个实施例中在配置模式期间由无线终端来选取预定发射射束和接收射束以用于使用。与基站的先前描述的示例一样，通常情况将是将选取相对窄的射束图样，因为这为配置过程提供最好的分辨率。

在一个实施例中，具有如上所述的无线终端可旋转天线组件的任何这样的无线终端可被布置成测量处在多个无线终端方位方向中的每一个处的下行链路质量度量，并且基于所测得的下行链路质量度量来选择优选无线终端方位方向。

在一个这样的实施例中，基站的质量度量确定电路被配置成从无线终端的所述至少一个接收指示在优选无线终端方位方向处测得的下行链路质量度量的信息。因此，在这样的实施例中，向基站提供对于优选无线终端方位方向的下行链路质量度量。

可以在各种各样的场景中调用配置模式。在一个实施例中，设想配置模式将形成在启动时间由基站执行的启动引导过程（bootstrap process）的一部分，以便使得基站能够确定用来在该启动引导过程的完成之后与多个无线终端通信的适当方位方向和发射射束图样。然而，如果需要的话，还可以在其他时间点重新调用该配置模式，例如在中央网络管理模块的控制下。

从上面的讨论，将会认识到在完成配置操作时将已经为基站确定了方位方向和发射射束图样的组合，其然后将被用于与多个无线终端的后续通信。在一个实施例中，在配置操作之后，用于基站的接收射束图样最初可以被设置成与为发射射束所确定的相同的图样。此后，如果需要的话，在基站的使用期间采用的后续过程可以促使接收射束图样相对于发射射束图样而变化。

在另一示例配置中，提供一种配置用于操作为无线网络中的基站的天线设备的发射射束的方法，该天线设备具有采用选自多个发射射束图样的发射射束图样的可旋转天线组件，和用来旋转可旋转天线组件以便改变该可旋转天线组件的方位方向的控制器，该方法包括：执行扫描操作以便将可旋转天线组件旋转到多个所选方位方向中的每一个；针对每个所选方位方向基于在可旋转天线组件处在该所选方位方向的同时多个无线终端和基站之间的通信为多个无线终端中的每一个确定链路质量度量；以及根据为处在每个所选方位方向的多个无线终端确定的链路质量度量来确定来自所述多个发射射束图样的输出发射射束图样和输出方位方向二者；针对与多个无线终端的后续通信，将可旋转天线设备旋转到所述输出方位方向并且促使可旋转天线组件采用所述输出发射射束图样。

在又一示例配置中，提供一种用于操作为无线网络中的基站的天线设备，包括：可旋转天线装置，其用于采用选自多个发射射束图样的发射射束图样；控制装置，其用于旋转可旋转天线装置以便改变可旋转天线装置的方位方向；该控制装置用于在配置模式期间执行扫描操作以便将可旋转天线装置旋转到多个所选方位方向中的每一个；质量度量确定装置，其用于针对每个所选方位方向基于在可旋转天线装置处在该所选方位方向的同时多个无线终端装置和基站之间的通信为多个无线终端装置中的每一个确定链路质量度量；以及发射射束确定装置，其用于根据为处在每个所选方位方向的多个无线终端装置确定的链路质量度量来确定来自所述多个发射射束图样的输出发射射束图样和输出方位方向二者；针对与多个无线终端装置的后续通信，该控制装置将可旋转天线装置旋转到所述输出方位方向并且该可旋转天线装置采用所述输出发射射束图样。

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最终用户装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5A-5C示意性地图示在一个实施例中至少部分在前、后和圆形天线阵列部件之间共享的RF链；

图6示意性地图示连接至一个实施例的天线阵列的控制电路和信号处理电路，这二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7示出可用于一个实施例中的天线设备的射束图样的子集；

图8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；

图9示意性地图示作为可以在其中采用一个实施例的发射射束图样和方位方向配置过程的部署的一个示例的包括馈线基站和被布置成与该馈线基站通信的多个馈线终端的回程网络的一部分；

图10是图示根据一个实施例来执行以便确定要被馈线基站使用的发射射束图样和方位方向的配置操作的流程图；

图11示意性地图示可在图10的过程的执行期间确定的链路质量度量/方位谱；

图12示意性地图示根据一个实施例的在图10的步骤305中执行的计算；以及

图13是更详细地图示根据一个实施例的加权的调和均值吞吐量计算的流程图。

具体实施方式

无线网络可以被提供用来供应一系列不同功能，但是无线网络的一个用途是在用户装备装置（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连接到诸如互联网的有线通信网络上。存在可用于移动网络运营者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装备通信的无线回程网络的节点的许多原因。小的蜂窝部署对提供越来越多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，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（其中偶尔有明显峰值）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（eB））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。反过来，馈线基站（FB）（即最靠近核心网络的回程节点）可能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，可能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内的大雨或车辆）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，期望节点（FT和FB二者）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，这样的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，以及此外不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它源的静态或动态、固定或移动的无线电通信量。

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装备（UE）的连通性的多部件网络。该示例的用户装备10-15的项目与LTE基站（增强节点B（eNB））无线通信。这些eNB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）。还示出回程自组织网络（SON）服务器（控制器）33，其也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，但是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）意图支持可容易且快速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，如果无线回程网络的每个节点（FT和FB）是可配置的则这得到改进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，并且因此如果与每个FT和FB相关联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它源的干扰则这是有利的。例如，以FB 40作为一个示例，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它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两个视线方向的足够宽度来实现这一点。然而，在这两个示例（FB 40和FB 41）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FB 40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视线方向到其两个通信伙伴之间。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，以便最大化它可以实现的信噪比。

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，其使得天线能够可固定地安装到其物理位置52。所示的该基板51和物理位置52仅仅是一个示例，在此处在图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各种各样的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，在此处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能够旋转通过至少360°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3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。它被安装在从基板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且将天线阵列部件55-57耦合至收发器（也未被示出）的RF电子器件64。在其中RF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RF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RF链）72。归因于壳体，在图4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4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被用于评估天线70在其中发现自己的环境的三单极天线。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和基带电子器件72也被连接至圆形天线74和后射天线73。

图5A-5C示意性地图示诸如在图4中图示的一个实施例中配置RF链的方式。仅仅为了清楚图示将示意图分为三个子图。连接C1-C29纯粹是这种方式的图示的特征，示出相应的连接如何从一个子图继续到下一个。在图5A中用5x5的方格集合80来图示前定向天线的贴片天线阵列元件。在紧邻这些的左边示出形成向后面对的天线的贴片元件列82。在图5A较下面，示出三个天线阵列元件84，其提供圆形天线。转向图5B，最靠近阵列元件的部件是第一和第二（A和B）极化开关85和86的设置。这些将RF链耦合至贴片元件的5x5阵列的下边缘（A）以及其上边缘（B）。因此可以将两个正交极化信号应用于贴片元件的5x5阵列的所有元件。要注意，极化开关85和86的这些设置还包括选择开关，其或者在选择开关87的情况下在对应天线阵列部件或终止输入端之间选择，或者在选择开关88的情况下在用于对应阵列部件的两个不同可能的连接路径之间选择。因此，尽管切换电路88仅仅使得某些天线阵列部件被启用或不被启用，但是可以看到切换电路88在用于跟随它的RF链的元件的天线阵列部件之间提供共享。某些连接路径对被配对并且馈送到加法电路89的两个输入端中，这因此使得加法电路89可被连接至的两个天线阵列部件（如果切换电路87和88的两个入射都是如此设定的话）是活动的并且通过加法电路89来相加。还经由四分之一波长（λ/4）移位器90来提供备选的可选路径。

在图5B中继续向右，由此选择的信号92被提供给方向选择电路93的设置，该方向选择电路93实现在接收器模式和发射器模式之间的切换，凭借在两个定向路径之间的选择仅允许信号在一个方向上的传递。此后，继续向右到达图5C，对于接收器路径，每个RF链都包括相移电路97或98。每个相移电路都包括4个固定长度相位路径，它们可以被选择性地啮合以便在相移电路96的情况下实现0°、60°、120°或180°的相移，或者在相移电路98的情况下实现0°、30°、60°或90°的相移。这使得能够跨阵列应用+/-60°、+/-30°和0°的相位斜坡。图5C还示出增益电路99，其被提供用于在发射器和接收器这两个方上的每个RF链。由这些增益级施加的增益中的可变性首先允许（在制造期间测量和校准的）各列之间的增益变化的规格化，并且其次在中央列的情况下可变增益在允许主瓣射束宽度以及因此邻近零位置的精细调谐方面是有利的。最后，每个RF链都包括实现RF链的进一步共享的加法电路100。

因此从图5A-C的图示将会认识到，RF链的共享使得RF电子器件的部件能够在天线（前端、后端和圆形）部件之间共享，从而实现特别归因于共享的相移电路的RF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RF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。这样不仅仅的确提高了信号保真度，它还促进天线的物理旋转。

从图5A-C还要注意，为每个极化提供独立的RF链，从而允许由前端和后端天线发射和接收的信号被极化±45°（给出两个极化），在此处每个极化都载送复合I/Q调制信号。要注意，这些正交极化被用来以本领域普通技术人员将熟悉的方式载送两个MIMO（多进多出）编码数据流。应该注意，RF馈送网络可能被路由到阵列的任一边缘（顶部或侧面），但是仅仅因为这里示出的特定实施例的物理布局原因，已经选取了顶部/底部设计。可采用各种正交极化，仅仅给出三个示例：+/-45°、垂直/水平、以及右旋和左旋圆极化。最后，要注意，天线阵列部件的某些组合不能被同时激活。这允许进一步减少必须通过在这些部件之间共享RF链而提供的RF链部件的数目，然而本技术已发现可以提供如在下面将更详细一些讨论的射束图样的有用范围。

图6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6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112（在与天线设备相同的外壳中运行的软件）提供包括天线射束宽度和方向的节点配置，并且向天线控制器114发射功率和趋零触发（nulling trigger）。该BSON客户端与外部BSON服务器（该图中未示出）通信。然而，另外，该天线控制器114可以基于载波干扰和噪声比（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16将这些转换成所要求的开关控制信号、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代表图6的一些部件，在其中找到不同于图5中的天线阵列部件的部件。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MAC124、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RF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。BSON客户端112（BSON控制器）还生成由MAC 124来接收的要由天线设备实施的探测计划（sounding schedule）。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。

图7示出可以由诸如图5和6中图示的所配置的天线阵列生成的射束图样的子集，其示出可用的射束图样的有用范围。在图7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，在此处相对于主瓣，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，在此处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（增益< 1）的深零；

•蝶形配置；

•三个‘信标’全向图样。

由此使用固定的射束图样集合与上面讨论的旋转机制相组合地提供天线设备，其通过能够在任何方向上都保持峰值增益来关于传统均匀的线性阵列实现改进。已知对于均匀的线性阵列，阵列增益随着偏离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5A到5C中示出的RF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8示出在一个实施例的方法中所采用的一系列步骤。在步骤150处为天线设备确定射束图样模式和方位定向并且在步骤152处天线设备的电动机控制天线在方位上定向。在步骤154处将RF前端模块的选择开关设置成把所选射束图样和模式所需的可用天线部件的子集正确连接至收发器。然后，在步骤156处借助于前端电子器件中的对应增益电路和相位电路的切换将所选增益和相位供应给该活动子集。然后，最后在步骤158处，如果天线设备以发射模式来操作，则该流程继续前进至步骤160并且收发器引起从天线部件的活动子集经由RF链的发射，然而如果天线设备被操作为接收器，则该流程继续前进至步骤162，在此处收发器经由RF链从天线部件的活动子集接收。

现在将参考下面的图来描述可能由处于配置模式的馈线基站来执行的一个过程，其用来确定针对与同该馈线基站通信的各种馈线终端的后续通信而采用的发射射束图样和方位方向。尽管此后描述的技术可以被应用在如参考先前的图所描述的馈线基站内，但是倘若其他形式的馈线基站支持多个不同发射射束图样和方位方向的使用就还可以在那些馈线基站内实施这些技术。例如，在一些实施例中，按照图5A至5C的实施例，不存在对要在天线部件之间共享的RF电子器件的部件的需要。此外，不存在对如先前的实施例中所讨论的那样构造的馈线终端的需要，尽管为了下面的实施例的目的，将假设它们还可以针对它们的天线组件采取不同的射束图样和方位方向。

图9示意性地图示用来执行回程通信的无线馈线网络的一部分。为了便于说明，示出单个馈线基站200，连同被布置成与该馈线基站通信的两个馈线终端FT1 205和FT2 210。将会认识到，通常单独的馈线基站可以被布置成与多于两个馈线终端通信，但是为了便于说明仅考虑两个馈线终端。

如图9中示意性示出的，馈线终端处在离馈线基站的不同物理距离处，并且关于名义上的0°轴以不同的角度偏移。在操作的配置模式的开始（其可以作为启动引导过程的一部分例如在馈线基站200的启动时间期间被调用），实施包含馈线基站200以及其相关联的馈线终端205、210二者的配置过程，以便试图为馈线基站200的可旋转天线组件确定适当的方位方向、以及用于信号到馈线终端的发射的适当发射射束图样。将参考图10的示例实施例来更详细地讨论该过程，但是在概述中包含馈线基站将其可旋转天线组件定位在一系列不同方位方向处以及那些所选的方位方向的每一个处，然后发射参考信号以便试图建立与馈线终端的通信，以便当使用该当前所选的方位方向时使得能够为那些馈线终端中的每一个确定链路质量度量。

在一个实施例中，在该过程期间，该馈线基站将采取固定的发射射束图样。例如，该过程可以从产生相对较窄发射射束的可用射束图样之中选择射束图样。已经发现选取窄的发射射束图样会在从配置过程获得的数据中提供更好分辨率，从而允许对于其他可能射束图样的结果的外推。在一个特定实施例中，使用图7中示出的模式3的15°射束，在一个特定实施例中采用“p0”变体。

作为对执行对于单个所选发射射束图样的上述步骤的一个备选，实际上对于多个候选发射射束图样（例如所有可用的发射射束模式）可以重复该过程，然后这可以避免对随后要被采用的外推步骤的需要。

在一个实施例中，该馈线终端205、210还被布置成通常再次使用预定射束图样来执行通过其天线组件的各个方位方向的类似扫描，在一个实施例中该预定射束图样被选取成窄的射束图样，诸如先前参考图7所讨论的模式3射束图样中的一个。然而，馈线终端被布置成以比馈线基站更快的速率扫描通过各个方位方向，以使得对于馈线基站200的每个所选方位方向，馈线终端205、210可以扫描通过它们的天线组件的整个一系列不同的方位方向，以便试图识别允许获得最佳质量链路的FT方位方向。该馈线终端然后尝试发起以已经从馈线基站到馈线终端的下行链路通信产生最佳质量链路的该优选的FT方位方向回到馈线基站200的通信。与在馈线终端处采用的接收射束一样，在一个实施例中为了该目的馈线终端采取窄的发射射束。

该馈线基站200然后经由其接收射束来监测通信，并且基于与馈线终端建立的通信来为每个FT确定链路质量度量。通常，该馈线基站200将针对整个配置过程采取固定的接收射束图样，通常再次将该固定的接收射束图样选取成具有窄射束宽度射束的一个，诸如先前讨论的模式3射束图样中的一个。一旦馈线基站已经观察到来自馈线终端205、210中的每一个的与被布置成通信的那个的通信，或者已达到超时条件，则馈线基站将针对其天线组件改变到另一方位方向，并且再次发射参考信号。

对于馈线基站的所选方位方向的每一个来重复该过程，以便在那些所选方位方向的每一个处为每个馈线终端都建立链路质量度量。结果得到的数据（在本文中也被称为链路质量度量/方位谱）然后被用来计算要被采用用于从馈线基站到馈线终端的后续通信的发射射束图样和方位方向。如果在配置过程期间，对于多个候选发射射束图样（在本文中也被称为发射射束模式）重复上述步骤，则将会为每个这样的候选发射射束模式获得链路质量度量/方位谱，并且当确定要被采用用于从馈线基站到馈线终端的后续通信的发射射束图样和方位方向时可以参考所有可用的链路质量度量/方位谱。否则可以采用使用所确定的链路质量度量/方位谱的外推技术来确定用于其他候选发射射束模式的链路质量信息。

在一个实施例中，最初可以遵循上面的配置操作将用于基站的接收射束图样设置成与针对发射射束而确定的相同的图样。此后，如果需要的话，在基站的使用期间采用的后续过程可能促使接收射束图样相对于发射射束图样而改变。

图10更详细地图示根据一个实施例如何执行上述配置过程。在步骤230处，确定是否已经接收到使馈线基站对准扫描发生的触发。如先前所提到的，该触发可以采用各种各样的形式，但是在一个实施例中该触发作为由馈送基站在启动时间执行的启动引导过程的一部分而发生。如果需要的话，可提供其他附加的触发。例如，BSON可能处于被布置成向馈线基站发出这样的触发的预定条件下以便促使馈线基站进入操作的配置模式。用于馈线基站的这样的触发条件通常还将与发送给各个馈线终端的触发相协调，因为在操作的配置模式期间馈线终端还需要进行预定步骤，以便试图与馈线基站建立返回通信以使得链路质量度量能够被确定。随后将参考在图10中的点框245内示出的步骤序列来讨论一个实施例中的馈线终端的操作。

一旦在步骤230处检测到触发，则馈线基站200就估计其初始方位方向，即天线组件当前指向的方向。而且在该阶段，将在该过程中确定馈线终端中的每一个是否要被同样处理，或者指示要被应用于各个馈线终端的相对权重的一些相对权重信息是否可用。这样的权重信息例如可能指示要被提供给各个馈线终端的服务级别，其中如随后将参考步骤305所讨论的，然后在随后执行的计算期间考虑权重信息。

在步骤240处，将馈线基站的天线组件旋转到配置过程的开始所要求的方位方向，它可以是任意方向，但是为了便于说明将其假设成图9中示出的0°方向。如先前所提到的，馈线基站将采取默认发射射束图样（通常是窄的发射射束图样）来用于整个配置过程。一旦已经采取了所要求的方位方向，则该馈线基站将经由发射射束图样来发射参考信号。

然后点框245内的步骤序列图示根据一个实施例由馈线终端205、210中的每一个执行的步骤。在步骤250处，馈线终端等待使它们执行馈线终端对准扫描的触发信号。如先前提到的，该触发通常将与提供给馈线基站的触发相协调，尽管在一个实施例中对馈线终端的触发可以被推迟直到当馈线基站已经采用了移动到其所要求的初始方位方向所必需的任何步骤并且相应地准备好发射参考信号时的那样的时间为止。在一个实施例中各个触发可以在中心被协调，例如经由先前提到的BSON。

一旦在步骤250处已经检测到触发，每个馈线终端都将在步骤255处估计其初始方位方向，并且然后在步骤260处将使馈线终端的天线组件旋转到所要求的方位方向。通常这将是在第一次经历步骤260期间的预定开始方位方向。

然后，在步骤265处，每个馈线终端将经由其接收射束来监测以试图检测由馈线基站发射的参考信号，并且基于此所接收到参考信号将测量所接收的信号的一个或多个预定特性，例如测量CINR，以便确定下行链路质量度量，其在一个实施例中是吞吐量指示（诸如谱效率）。一旦已经执行了步骤265，或者已经确定在当前方位方向上参考信号没有被接收（在这种情况下通常将确定有效地指示零链路质量的默认下行链路质量度量），则在步骤270处确定是否已经完成馈线终端扫描过程，即是否已经测试了要为馈线终端测试的所有FT方位方向。如果没有的话，则在步骤275处计算下一馈线终端方位方向，并且然后在步骤260处将馈线终端的天线组件旋转到该所要求的方位。

在一个实施例中，该馈线终端可以被布置成逐步通过以预定角度有规律地间隔开的一系列方位方向。备选地，该馈线终端可能在一个实施例中以被测试的每个方位方向之间的相对大的变化开始，并且然后通过采取用于馈线终端扫描的后续一部分的一系列更紧密间隔开的方位来执行以似乎会提供最佳质量链路的特定方位区为目标的某一精细调谐。

在选择要被测试的每个新的方位角之后，然后重复步骤260、265、270和275，该过程会继续直到在步骤270处确定要在FT扫描内测试的所有FT方位方向已经被完成为止。在那时，基于所计算的FT下行链路质量度量，该馈线终端将确定最优馈线终端方位方向，并且在步骤280处将使馈线终端的天线组件与该最优方位对准，在那时该馈线终端将试图附接到馈线基站200并且开始与该馈线基站通信。这将包含馈线终端将信号发射回到馈线基站以便由馈线基站经由其接收射束来接收。在这时执行的通信可以采用各种各样的形式，但是将至少旨在用来识别馈线基站200，因为该馈线终端已观察到由该馈线基站发射的参考信号。在图10中所述的实施例中，该通信还包括为馈线终端在步骤280处所采取的最优方位方向确定的FT下行链路质量度量的指示。

该过程然后继续进行到步骤285，其中在馈线基站200内向前（onwards）执行步骤285。在步骤285处，该馈线基站200确定是否已经报告了对于所有馈线终端的下行链路质量度量，或者是否已经满足超时条件。倘若在已经报告了对于所有FT的下行链路质量度量之前达到超时条件，则这指示存在已经不能基于当前所选的馈线基站方位方向来与馈线基站建立通信的一个或多个FT。因此，在那时，可以由馈线基站来确定默认下行链路质量度量，从而有效地识别链路中的零质量。如果在步骤285处确定还没有报告对于所有馈线终端的下行链路质量度量，但是超时条件尚未到期，则该过程继续前进到步骤290，在此处在返回到步骤285以重新估计是否所有下行链路质量度量都已被报告之前它例如通过等预定的时间来等待来自其它馈线终端的质量度量。

一旦在步骤285处确定已经报告了对于各个FT的所有下行链路质量，或者超时条件已经满足，则该过程继续前进到步骤295，在此处确定馈线基站扫描过程是否已经完成，即是否要被测试的馈线基站的所有方位方向确实已经被测试。如果不是的话，则在步骤300处计算下一馈线基站方位方向，并且该过程返回到步骤240以便将馈线基站旋转到该新计算的方位，此后再次发射参考信号，并且重复上述过程。

一旦在步骤295处确定馈线基站扫描过程已经完成，则将已获得对于多个不同方位方向的链路质量信息，并且有效地提供链路质量度量/方位谱，诸如图11中示意性图示的。在图11中，假设部署如图9中所示的那样，并且相应地仅存在已获得对于其的链路质量度量信息的两个馈线终端205、210。然而，更一般地，通常将存在连接至馈线基站的多于两个的馈线终端，并且相应地在该谱内存在多于两个链路质量度量图。如在图11中所示，将已确定在特定方位方向的离散链路质量度量值。在该示例中，假设在扫描过程期间馈线基站以15°的增量改变方位，并且相应地对于每个15°增量确定一个值。如由点线所示出的，然后有可能在实际测得的值之间进行插值以便有效地产生达到任何期望分辨率的针对整个方位方向范围的链路质量度量的图。

如将从图11显而易见的，情况常常是产生对于一个馈线终端的最佳链路质量的方位方向（例如如由与FT1 205相关联的点350或者与FT2 210相关联的点360所图示的）实际上将是产生关于一个或多个其他馈线终端的非常差的质量链路的方位方向。因此，当试着采取针对后续通信的方位方向时需要实现平衡，这允许为所有各个馈线终端提供合理的链路质量级别。此外，该馈线基站具有其任意支配的许多不同发射射束图样，它们通常将在一些相对窄的射束图样和一些相对宽的射束图样之间变化。这提供一些额外的灵活性，并且特别在图10中所述的过程中，执行计算来试图确定实现对于所有各个馈线终端的可接受链路质量的方位方向和发射射束图样的最优组合。

尽管在一个实施例中在上述步骤期间使用单个（典型地窄的）发射射束图样，但是在另一实施例中可以对于多个不同候选发射射束图样来重复图10的上述过程（以及特别地步骤240和300），这导致为每个被测试的发射射束图样确定链路质量度量/方位谱。

如由步骤305所示的，一旦已经确定了链路质量度量/方位谱（或者如果多个不同发射射束图样被测试则已经确定了多个链路质量度量/方位谱），则将该信息作为输入提供给所执行的计算以便计算要被用于后续通信的最优方位和最优发射射束图样。如在步骤305中所指示的，除了链路质量度量/方位谱之外，该计算还可以利用可用的发射射束图样，并且可以利用在步骤235处提供的指示馈线终端之间的任何相对权重的任何用户权重信息。在步骤305中，该发射射束图样被称为发射模式。这是因为在一个实施例中，不是所有可用的射束图样都可用于发射射束。特别地，尽管在对系统中的其他部件没有任何不利后果的情况下可以将各种各样的不同射束用于接收射束，但是将一组相对较小的有益射束图样用于发射将是有利的，以便可以很好地理解那些各种发射射束的选择对无线回程网络内的其他部件的一般影响。在一个特定实施例中，四个不同的发射射束图样是可用的，即图7中示出的模式1图样、模式2 p0图样、模式3 p0和模式6图样。

在图12中进一步图示根据一个实施例在步骤305处执行的过程。特别地，所执行的计算是加权的调和均值吞吐量计算400，其通过输入路径405接收对于每个馈线终端的链路质量度量/方位谱（或者如果多个发射射束图样被测试则是多个链路质量度量/方位谱），并且还通过路径410接收对于各个馈线终端的任何权重信息。在该示例中，假设已经向FT2210分配了等于FT1 205十倍的目标吞吐量。该加权的调和均值吞吐量计算还通过路径415接收各个发射射束模式选项，如先前在一个特定实施例中所讨论的该各个发射射束模式选项包括模式1、2、3和6。图12图示与这些不同模式相关联的各个射束宽度。基于这些输入，执行随后将参考图13的流程图更详细讨论的加权的调和均值吞吐量计算，但是导致生成两条输出信息，即通过路径420输出的对于馈线基站的方位方向和通过路径425输出的对于馈线基站的发射射束模式。在该实施例中，该发射射束模式将是图12中图示的四个可能模式中的一个。

返回图10，然后在步骤305处遵循该计算，在步骤310处天线组件控制器使馈线基站天线组件与所计算的方位对准，并且还控制天线组件以便应用通过路径425输出的所确定的发射射束模式。此后，该过程在步骤315处结束。如先前所提到的，在一个实施例中最初可以遵循上述配置操作将用于基站的接收射束图样设置成与针对发射射束而确定的相同的图样。此后，如果需要的话，在基站的使用期间采用的后续过程可能促使接收射束图样相对于发射射束图样而改变。

在一个实施例中，当在配置模式期间FT侦听来自FB的参考信号时，它们可能潜在地观察到来自无线回程网络内的不同FB的参考信号，并因此尝试与该FB通信是有可能的。然而，在一个实施例中，可能向BSON通知这样的事件，此后BSON可能指示相关FT忽视该其他FB。

图13是更详细地图示根据一个实施例的加权的调和均值吞吐量计算的执行的流程图。在步骤500处，确定该过程已准备好计算最优发射天线参数，这是当到达图10的步骤305的情况。

在步骤505处，确定链路质量度量/方位谱是否可用于可供选择的所有可能天线发射模式。如先前提到的，这可能是是否已经针对可能的天线发射模式中的每一个单独地重复上述过程的情况。然而，在一个实施例中，仅针对单个发射模式（典型地提供窄发射射束的发射模式）来执行该过程，并且相应地在步骤505处将跟随“否”路径到达步骤510。应该注意，如果已经获得对于多于一个天线发射模式而不是对于所有可能的天线发射模式的链路质量度量/方位谱，则也将跟随“否”路径。

曲线图555示意性地图示对于被测试的那些之中的最窄天线发射模式已经获得的链路质量度量/方位谱。在该示例中，假设发射模式3是已经被测试的最窄天线发射模式，的确在一个实施例中它是仅被测试的发射模式。在步骤510处，从对于被测试的最窄天线发射模式的链路质量度量/方位谱获得的对于每个馈线终端的峰值质量度量被用来估计从基站发射的发射射束的到达的馈线终端方向，如曲线图555中示意性示出的。

然后该过程继续进行到步骤515，在此处为还没有被测试的所有其他候选天线发射模式推测质量度量。在这时，如由曲线图540、545、550示意性示出的，获得对于每个候选天线发射模式的链路质量度量/方位谱。在该特定示例中，假设可能的候选天线发射模式是模式1、模式2和模式3。将会认识到，如果在步骤505处确定该质量度量可用于所有候选天线发射模式，则在不需要执行步骤510和515的情况下曲线图540、555、560将是可用的。

该过程然后继续进行到步骤520，在此处使用图13中的步骤520的右手侧示出的公式来执行加权的调和均值操作。特别地，使用对于该候选天线发射模式的链路质量度量/方位谱以及对于各个馈线终端的任何所提供的权重信息为每个候选天线发射模式确定质量的加权调和均值（Qwhm）。

这导致对于每个候选天线发射模式的Qwhm图的生成（由曲线图540、555、560中的图542、547、552来示出），并且然后在步骤530处选择对应于最大Qwhm值的天线模式和方位方向的组合。这由示出三个单独的图的曲线图560示意性地指示，在此处在该示例中最大Qwhm值对应于由参考数字570在图565中示意性地图示的天线发射模式和方位（即发射模式1）。该图样580、582、504表示由各个馈线终端使用的接收射束图样。

如果需要的话，一旦已经使用上述过程选择了天线发射模式和方位，则可以采用精细调谐过程以便在不对天线发射模式做出任何改变的情况下精细调谐方位方向。在该过程期间，可以在所选方位的任一侧的相当小的角度（例如15度）范围内进行扫描，但是以小的增量来执行扫描，例如以1度间隔。针对每个方位，可以获得对于馈线终端中的每一个的下行链路质量信息。结果，由此获得对于所选的小角度范围、以及对于特定所选的天线发射模式的链路质量度量/方位谱。然后可以有效地重复图13的步骤520，但是仅对于所选的天线发射模式且仅跨所选的小角度范围。此后，与步骤530等同地，可以对应于最大Qwhm值来选择方位（但是其中天线发射模式保持固定），此后将方位调整到该新选择的方位值。

如先前所提到的，可以在各种各样的不同部署中执行上述配置过程，并且上述配置过程不限于先前描述的馈线基站的特定设计。然而，它以说明的方式提供了一种用于控制先前所述的馈线基站的特别有效的机制。特别地，如例如参考图5所讨论的，根据该实施例，在RF级（即在无线电级）处而不是在基带级（即在数字信号处理级）处执行射束形成，该基带级将是图5中示出的部件的右边的级。上述操作可以由图6的天线控制器114来实施，以便产生用于天线电动机控制电路120的适当天线方向控制信号，以便将天线阵列110驱动到要在配置过程期间测试的所选方位方向中的每一个。基于在该过程期间获得的测量结果（诸如从MAC层124转发到天线控制器114的CINR报告），天线控制器然后可以确定相关链路质量度量以便在配置过程的过程期间建立链路质量度量/方位谱。该天线控制器114然后还可以通过确定用于后续通信的适当发射射束图样和方位方向来实施发射射束确定电路功能。因此，在配置模式的结尾，该天线控制器114然后可以向天线电动机控制电路120输出期望的方位方向信息并且可以向前端控制电路116发出指示发射射束要用于后续通信的发射模式信号。该前端控制电路116然后可以促使元件118通过适当的开关、衰减和相移控制来采用所要求的发射射束图样。

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。

尽管已经在本文中描述了特定实施例，但是将会认识到，本发明不限于此且可以在本发明的范围内对其进行许多修改和添加。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，可以得到下面的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 (19)

1.用于操作为无线网络中的基站的天线设备，其包括：

可旋转天线组件，其被配置成采用选自多个发射射束图样的发射射束图样；

控制器，其用来旋转可旋转天线组件以便改变可旋转天线组件的方位方向；

该控制器被配置成在配置模式期间执行扫描操作以便将可旋转天线组件旋转到多个所选方位方向中的每一个；

质量度量确定电路，其用来针对每个所选方位方向基于在可旋转天线组件处在该所选方位方向的同时多个无线终端和基站之间的通信来为多个无线终端中的每一个确定链路质量度量；以及

发射射束确定电路，其用来根据为处在每个所选方位方向的多个无线终端确定的链路质量度量来确定来自所述多个发射射束图样的输出发射射束图样和输出方位方向二者；

对于与多个无线终端的后续通信，该控制器被布置成将可旋转天线设备旋转到所述输出方位方向并且可旋转天线组件被布置成采用所述输出发射射束图样。

2.根据权利要求1所述的天线设备，其中该发射射束确定电路被布置成接收与至少一个无线终端相关联的权重信息，并且被布置成当确定所述输出方位方向和所述输出发射射束图样时与链路质量度量相组合地利用该权重信息。

3.根据权利要求2所述的天线设备，其中该权重信息指示要被提供给无线终端中的至少一个的服务级别。

4.根据任一前述权利要求所述的天线设备，其中该发射射束确定电路被配置成执行使用为处在每个所选方位方向的多个无线终端确定的链路质量度量和多个发射射束图样作为输入的调和均值操作，以便确定输出方位方向和输出发射射束图样。

5.根据当从属于权利要求2时权利要求4所述的天线设备，其中该调和均值操作是加权的调和均值操作并且该发射射束确定电路利用权重信息作为该加权的调和均值操作的进一步输入。

6.根据任一前述权利要求所述的天线设备，其中该链路质量度量是对于相关联的无线终端的吞吐量指示。

7.根据任一前述权利要求所述的天线设备，其中在配置模式期间，该可旋转天线组件被配置成采用预定发射射束图样。

8.根据当从属于权利要求4时权利要求7所述的天线设备，其中：

为处在每个所选方位方向的多个无线终端确定的链路质量度量形成对于预定发射射束图样的链路质量度量/方位谱；以及

该发射射束确定电路被布置成基于对于预定发射射束图样的链路质量度量/方位谱来执行外推操作以便为多个发射射束图样中的每一个确定对应的链路质量度量/方位谱。

9.根据权利要求8所述的天线设备，其中在执行外推过程之前，该发射射束确定电路使用对于预定发射射束图样的链路质量度量/方位谱内的峰值质量度量信息来为多个无线终端中的每一个确定来自天线设备的发射射束的到达方向。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的天线设备，其中：

该发射射束确定电路被布置成在调和均值操作的执行期间使用对应的链路质量度量/方位谱来为多个发射射束图样的每一个计算调和均值函数以便针对多个发射射束图样中的每一个来获得链路质量如何随着方位而变化的指示；

该发射射束确定电路然后被布置成选择提供最高链路质量指示的发射射束图样和方位方向的组合作为输出方位方向和输出发射射束图样。

11.根据任一前述权利要求所述的天线设备，其中该链路质量度量与从基站到相关联的无线终端的下行链路通信有关，该质量度量确定电路被配置成在可旋转天线组件处在所选方位方向的同时根据从相关联的无线终端接收的信息来确定链路质量度量。

12.根据任一前述权利要求所述的天线设备，其中该无线网络是用于将核心网络耦合至无线接入网络的无线回程网络，并且该基站是用于到核心网络的连接的馈线基站。

13.根据权利要求12所述的天线设备，其中该无线终端中的至少一个是用于到无线接入网络的接入点的连接的馈线终端。

14.根据任一前述权利要求所述的天线设备，其中在扫描操作期间采用的多个所选方位方向在360度旋转范围内有规律地间隔开。

15.一种系统，其包括：

根据任一前述权利要求所述的用于操作为无线网络中的基站的天线设备；

用于经由无线网络与基站通信的多个无线终端；

该无线终端中的至少一个具有无线终端可旋转天线组件，其在配置模式期间在基站的可旋转天线组件处在每个所选方位方向的同时扫描通过多个无线终端方位方向，以便检测对于每个所选方位方向的优选无线终端方位方向，以及

该基站的质量度量确定电路被配置成针对每个所选方位方向基于在可旋转天线组件处在该所选方位方向并且无线终端中的所述至少一个处在其优选无线终端方位方向的同时无线终端中的所述至少一个和基站之间的通信来为无线终端的所述至少一个中的每一个确定链路质量度量。

16.根据权利要求15所述的系统，其中该无线终端的所述至少一个被布置成测量处在多个无线终端方位方向中的每一个处的下行链路质量度量，并且基于所测得的下行链路质量度量来选择优选无线终端方位方向。

17.根据权利要求16所述的系统，其中该基站的质量度量确定电路被配置成从无线终端的所述至少一个接收指示在优选无线终端方位方向处测得的下行链路质量度量的信息。

18.一种配置用于操作为无线网络中的基站的天线设备的发射射束的方法，该天线设备具有采用选自多个发射射束图样的发射射束图样的可旋转天线组件，和用来旋转可旋转天线组件以便改变可旋转天线组件的方位方向的控制器，该方法包括：

执行扫描操作以便将可旋转天线组件旋转到多个所选方位方向中的每一个；

针对每个所选方位方向基于在可旋转天线组件处在该所选方位方向的同时多个无线终端和基站之间的通信为多个无线终端中的每一个确定链路质量度量；以及

根据为处在每个所选方位方向的多个无线终端确定的链路质量度量来确定来自所述多个发射射束图样的输出发射射束图样和输出方位方向二者；

针对与多个无线终端的后续通信，将可旋转天线设备旋转到所述输出方位方向并且促使可旋转天线组件采用所述输出发射射束图样。

19.用于操作为无线网络中的基站的天线设备，包括：

可旋转天线装置，其用于采用选自多个发射射束图样的发射射束图样；

控制装置，其用于旋转可旋转天线装置以便改变可旋转天线装置的方位方向；

该控制装置用于在配置模式期间执行扫描操作以便将可旋转天线装置旋转到多个所选方位方向中的每一个；

质量度量确定装置，其用于针对每个所选方位方向基于在可旋转天线装置处在该所选方位方向的同时多个无线终端装置和基站之间的通信为多个无线终端装置中的每一个确定链路质量度量；以及

发射射束确定装置，其用于根据为处在每个所选方位方向的多个无线终端装置确定的链路质量度量来确定来自所述多个发射射束图样的输出发射射束图样和输出方位方向二者；

针对与多个无线终端装置的后续通信，该控制装置将可旋转天线装置旋转到所述输出方位方向并且该可旋转天线装置采用所述输出发射射束图样。