CN110692206B - 用于用户设备的基于性能的天线选择 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了用于用户设备的基于性能的天线选择的装置和方法。在一些方面，用户设备包括具有第一接收器的收发器以及第二接收器和第三接收器。收发器耦接至第一天线，以能够通过第一天线进行通信，并且第二接收器耦接至第二天线，以能够通过第二天线进行接收。第三接收器耦接至第三天线，以能够监视第三天线的性能。基于对第一天线与第三天线的相应性能的比较，将第一天线或第三天线耦接至收发器，以能够进行后续通信。通过在实施天线切换之前监视并比较天线的相应性能，能够选择两个天线中的性能较佳的天线来耦接至收发器，而不会影响通信性能。

Description

用于用户设备的基于性能的天线选择
背景技术
计算设备或电子设备常通过无线网络与其他设备进行通信或访问资源。无线网络通常由网络的基站来提供和管理，设备与该网络的基站建立连接，以接收或传输信息。在物理水平上，这种信息作为通过设备的天线而发射或接收的信号来进行通信。然而，由于接近或接触诸如用户的手或头的对象，天线的性能可能劣化。为了缓解这些状况，一些设备包括多个天线，当与基站的连接受损时，设备的无线电能够在所述多个天线之间切换。
然而，从设备的一个天线切换到另一个天线可能不会改善与基站的连接。例如，以特定方式握持电话的用户可能使第一天线部分失谐并使第二天线完全扰乱或失谐。如果设备从具有边缘性能的第一天线切换到几乎或完全没有接收的第二天线，则与基站的连接可能严重受损或完全丧失。对于实时或延时敏感的应用(诸如语音呼叫或媒体流)来说，与基站的连接的进一步受损或丧失可能会影响应用性能或影响用户体验。在一些情况下，应用可能会冻结或崩溃，从而迫使一旦设备返回到第一天线则用户就要重启应用。这样，在设备的天线之间切换无线电可能进一步削弱通信性能，并对各种设备操作产生负面影响。
发明内容
本公开描述了用于用户设备的基于性能的天线选择的装置和方法。在一些方面，一种方法将设备的收发器耦接至第一天线，以能够通过第一天线进行通信。所述方法也可以将设备的第二接收器(例如，分集接收器)耦接至第二天线，以能够通过第二天线进行接收。将设备的第三接收器(例如，多输入接收器)耦接至第三天线，以能够监视第三天线的性能。然后，所述方法将第三天线的性能与第一天线的性能进行比较，并且基于该比较，选择用来进行通信的第一天线或第三天线。然后，将设备的收发器耦接至基于性能所选择的天线，用于进行后续通信。
在其他方面，一种用于在无线网络上进行通信的装置包括至少三个天线，所述至少三个天线包括第一天线、第二天线和第三天线。所述装置也包括具有发射器和第一接收器的收发器以及第二接收器、第三接收器和分集控制器。分集控制器被配置成：将收发器耦接至所述第一天线，以能够通过第一天线进行通信，并且将第二接收器耦接至第二天线，以能够通过第二天线进行接收。分集控制器将第三接收器耦接至第三天线，以能够监视第三天线的性能。然后，分集控制器将第三天线的性能与第一天线的性能进行比较，并且基于该比较来选择用来进行通信的第一天线或第三天线。为了进行后续通信，分集控制器将收发器耦接至所选择的天线，使得收发器通过基于性能所选择的天线进行通信。
在其他方面，一种片上系统包括收发器模块以及第二接收器模块和第三接收器模块，所述收发器模块包括发射器模块和第一接收器模块。所述片上系统也包括：至少一个输出，所述至少一个输出被配置成控制射频(RF)开关电路；处理器核；以及基于硬件的存储器，该基于硬件的存储器具有指令，这些指令响应于处理器核的执行而实施分集控制器。分集控制器被实施成：使收发器模块耦接至第一天线，以能够通过第一天线进行通信；以及使第二接收器模块耦接至第二天线，以能够通过所述第二天线进行接收。分集控制器也使第三接收器模块耦接至第三天线，以能够监视第三天线的性能。通过分集控制器来将第三天线的性能与第一天线的性能进行比较，并且分集控制器基于该比较来选择用来进行通信的第一天线或第三天线。然后，分集控制器使收发器模块耦接至所选择的天线，以使收发器能够通过所选择的天线进行通信。
在附图和以下描述中阐述了一种或多种实施方式的细节。根据说明书、附图和权利要求，其他特征和优点将是显而易见的。提供本发明内容是为了介绍将在具体实施方式中进一步描述的主题。因此，本发明内容不应被视为描述了必要特征，也不应被用于限制所附权利要求的主题的范围。
附图说明
参照以下附图描述基于性能的天线选择的一个或多个方面的细节。在整个说明书和附图中可以使用相同或类似的附图标记来指示类似的特征或组件：
图1示出了示例操作环境，其包括具有多个天线并且能够实施基于性能的天线选择的一个或多个方面的用户设备。
图2示出了示例网络环境，在该网络环境中，用户设备能够通过由基站提供的无线网络进行通信。
图3示出了能够实施基于性能的天线选择的多个方面的射频(RF)电路的示例配置。
图4示出了能够实施基于性能的天线选择的多个方面的RF电路的另一个示例。
图5示出了用于基于性能选择天线来用于通信的的示例方法。
图6示出了用于监视天线性能并基于所监视的性能选择天线的示例方法。
图7示出了用于基于天线性能将多个天线耦接至相应通信模块的示例方法。
图8示出了可以实施基于性能的天线选择的技术的电子设备的示例性配置。
具体实施方式
具有三个以上天线的设备中的用于天线切换分集的常规技术通常在未表征或未了解先前非作用的天线的性能的情况下就实施切换。换言之，当常规通信控制器检测到一个天线的性能受损时，通信控制器盲目地将收发器接口切换到设备的其他天线，直到性能改善为止。然而，当用户或其他对象使另一个天线失谐或受阻的程度比当前使用的天线差时，盲目切换到另一个天线可能无法如上述那样改善性能。这样，当盲目地切换设备的不同天线时，常规的通信控制器常导致与基站的通信进一步劣化或受损。
举例而言，考虑一种实施具有三个天线的常规类型的天线切换分集的设备。通常，这样的设备将具有带有用于分集接收的第一接收器和第二接收器的收发器。在默认状态下，收发器连接至第一天线，第二接收器连接至第二天线，其中第三天线保持不与任何接收器连接。为了实施常规的天线分集切换，通信控制器设定设备的分集开关，使得第三天线连接至收发器并且第一天线与收发器断连。在第三天线连接至收发器的情况下，通信控制器测量第三天线的性能。如果第三天线的性能优于第一天线的性能，则通信控制器将保留分集开关的设定。可替代地，如果第三天线的性能并不优于第一天线的性能，则通信控制器将分集开关的先前设定恢复到默认状态。
如上所述，这种常规的天线分集切换方案可能存在问题，因为必须将第三天线连接至收发器以测量第三天线的性能。例如，如果用户的手的位置抵靠在第三天线上或在第三天线上方，使得性能较差(例如，比第一天线的性能差)，则在分集切换和测量操作期间，收发器将耦接至性能不佳的天线。这可能造成收发器发射和接收信号的损失，从而导致数据损失或服务中断。对于延时敏感的应用(例如语音呼叫或媒体流)来说，这种数据损失可能导致语音呼叫掉线或冻结视频流应用。
本公开描述了用于用户设备的基于性能的天线选择的多个方面。所述方面中的一个或多个方面可以被实施为在将天线耦接至用户设备的收发器(例如，主收发器)之前监视或测量天线的性能。例如，在具有三个天线的用户设备中，在实施分集切换操作之前，能够将当前尚未用于通信的第三天线耦接至设备的第三接收器。在一些情况下，第三接收器被体现为在设备的主收发器运行时空闲或未使用的多输入接收器模块或多输入多输出(MIMO)接收器模块的一部分。通过在实施切换操作之前监视或测量天线的相应性能，能够将性能最佳的天线耦接至设备的主收发器，这样可以确保通过分集切换操作来提高(或至少维持)通信链路的质量。
在一些方面，多天线用户设备包括具有发射器和第一接收器(例如，主接收器)的收发器以及第二接收器和第三接收器。在一些情况下，第三接收器被体现为设备的多输入接收器或MIMO接收器模块的一部分。多天线用户设备还包括至少三个天线和射频(RF)切换电路，该电路使天线能够耦接至两个以上接收器。设备的分集控制器将收发器耦接至第一天线以能够通过第一天线进行通信，并且将第二接收器耦接至第二天线以能够通过第二天线进行接收。当可以使用第一天线和第二天线来进行通信时，将第三接收器耦接至第三天线，以能够监视第三天线的性能。基于对第一天线与第三天线的相应的性能的比较，将第一天线或第三天线耦接至收发器，以能够进行后续通信。通过在实施天线切换之前监视并比较天线的相应性能，能够选择两个天线中性能更佳的天线来耦接至收发器，而不会影响通信性能。
以下讨论描述了操作环境、该操作环境中可以采用的技术以及能够体现该操作环境的组件的电子设备。在本公开的上下文中，仅通过示例提及操作环境。
操作环境
图1示出了能够实施基于性能的天线选择的用户设备102。用户设备102被示出为非限制性示例设备并且在本图中被示为智能电话。虽然被示为智能电话，但用户设备102可以被实施为任何合适类型的设备，诸如平板型计算机、膝上型计算机、游戏系统、智能眼镜、智能手表、多媒体接收器、机顶盒、基于车辆的计算系统、导航设备、家庭自动化设备、安全系统控制器等。注意，用户设备可以是可佩戴的、不可佩戴但可移动的或相对固定的(例如，宽带路由器和智能家电)。
用户设备102包括一个或多个计算机处理器104和计算机可读介质106，该计算机可读介质可以包括存储介质或储存介质。处理器104可以被实施为通用处理器(例如，多核中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP)的处理器)、专用集成电路(ASIC)或者片上系统(SoC)，该片上系统(SoC)具有集成于其中的用户设备102的其他组件。计算机可读介质106能够包括任何合适类型的存储介质或储存介质，诸如只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)或快闪存储器。在该讨论的上下文中，计算机可读介质106被实施为至少一个基于硬件的或物理的存储设备，其不包括瞬时信号或载波。用户设备102的应用、固件和/或操作系统(未示出)能够在计算机可读介质106上体现为处理器可执行指令，这些指令可以由处理器104执行以提供本文中所描述的各种功能。在本示例中，计算机可读介质106还包括本公开中描述的分集控制器108和性能监视器110。
用户设备102还包括发射器112和接收器114，它们可以被单独地实施或者被组合成一个或多个能够实施信号接收和信号发射功能的收发器。发射器112和接收器114可以被配置成通过任何合适类型的无线网络进行通信，诸如局域网络(LAN)、无线局域网络(WLAN)、个人区域网络(PAN)、广域网络(WAN)、蜂窝网络、对等网络、点对点网络、网状网络等。在一些方面，发射器112和接收器114中的一个或多个可以被配置为根据全球移动通信系统(GSM)标准、第三代(3G)标准、全球互通微波访问(WiMax)协议、高速分组访问(HSPA)协议、演进HSPA(HSPA+)协议、长期演进(LTE)标准、LTE高级标准、第五代(5G)标准等进行通信。
用户设备102的RF前端116包括信号调节与切换电路，该电路使各个发射器112和接收器114能够耦接至用户设备的天线118或与用户设备的天线118耦接。RF前端可以包括任何合适的电路组合，诸如滤波器、放大器、双工器、开关、多路复用器、平衡转换器等。天线118可以包括任何数目或类型的天线，这些天线可以被定位在用户设备102的外表面上或在该外表面的附近。在本示例中，天线118被示为四个单独的天线118-1至118-4，这些天线被定位在用户设备102的边缘和/或拐角附近。可以针对单个频带或多个频带来调谐任何或全部的天线118-1至118-4。例如，可以针对范围为约700MHz至960MHz、1.4GHz至1.5GHz、1.7GHz至2.2GHz、2.3GHz至2.7GHz、3.4GHz至3.6GHz等的多个频带来调谐天线118中的一个天线。
图2示出了示例网络环境200，在该网络环境200中，用户设备102能够通过由基站202(诸如LTE网络的增强节点B)提供的无线网络进行通信。通常，用户设备102通过根据各种联网协议或标准而建立或管理的无线链路204与基站202通信。无线链路204可以包括：上行链路206，用户设备102通过该上行链路206向基站202传输数据或控制信息；以及下行链路208，基站202通过该下行链路208向用户设备102传输数据或控制信息。如上所述，可以根据至少一个合适的协议或标准来实施无线链路204，诸如GSM标准、WiMAX标准、HSPA协议、演进HSPA协议、LTE标准、LTE-A标准、5G标准、由第三代合作伙伴计划(3GPP)颁布或支持的任何标准等。虽然参照单独的上行链路206或下行链路208来示出或描述无线链路204，但用户设备102与基站202之间的各种类型的通信也可以被认为是无线通信、无线连接、无线关联、帧交换、通信链接等。
参照用户设备102，如上行链路206和下行链路208的方向性所指示的，上行链路206可以包括从用户设备102传输到基站202的信号。可替代地，下行链路208可以包括由基站202传输的用于由用户设备102接收的信号。在一些方面，基站202或另一个基站可以以一定频带传输下行链路信号，用户设备102的多个天线118被配置成针对该频带进行操作。这样，用户设备108的分集控制器108可以将用户设备102的接收器114连接至接收最佳的天线118，以提高无线链路204的质量或通信性能。可替代地或附加地，用户设备的多个接收器114(例如，主接收器和分集接收器)可以被连接至多个相应的天线118，使得多个接收器118能够接收下行链路信号。
通常，无线链路204使用户设备102能够通过基站202访问资源、其他网络或其他设备。如图2中所示，基站202能够提供对网络210(例如，因特网)的访问，该网络210通过回程链路212(例如，光纤网络)连接至基站。这样，用户设备102的应用或功能可以请求或访问通过下行链路208的信号而接收的来自网络210的数据(例如，视频或语音内容)。对于多单元无线网络来说，基站202可以被实施为实现或管理无线网络的一个单元，该无线网络包括多个其他基站，所述多个其他基站中的每一个基站实现无线网络的其他相应的单元。这样，基站202可以与网络管理实体或其他基站进行通信，以协调用户设备在无线网络单元内或跨无线网络单元的连接或交接。
图3示出了能够实施基于性能的天线选择的多个方面的RF电路300的示例配置。RF电路300的组件和架构作为能够实施基于性能的天线选择的方式的非限制性示例而呈现。这样，本文中所描述的多个方面可以被应用于或扩展到任何合适的RF电路，以实施基于性能的天线选择的各种特征。另外，各种组件之间的任何耦接或连接可以是直接的或间接的，诸如通过一个或多个中介组件来所述耦接或连接。为了简明和/或清楚起见，本电路图或其他电路图中也可以省略一些无关或多余的组件(例如，滤波器或放大器)或者电路。这样的省略不应被解释为是限制性的，而是应被解释为可以使用或应用所述电路的各种方面以实施基于性能的天线选择的许多方式中的一个示例。换言之，本文中所描述的方面(例如，电路)也可以通过任何合适数目的滤波器、放大器和/或附加或单独的RF开关或其组合来实施。
在本示例中，设备以三个通信模块来实施，这三个通信模块包括主收发器302、分集接收器304和多输入多输出(MIMO)接收器306，其通过RF前端116耦接至天线118。通信模块可以被实施为单独的基于硬件或软件的模块，诸如一个或多个软件限定的无线电(SDR)的块或模块。这样，可以通过由通信模块的处理器核执行固件或指令来提供或配置(例如，针对不同的通信标准或协议来提供或配置)本文中所描述的任何结构或功能。可替代地或附加地，针对每一个端口或连接，每一个通信模块可以包括相应的发射链或接收链和/或附加的前端电路，以处理各种通信信号(例如，发射信号或接收信号)。
主收发器302包括用于设备的通信数据的第一发射器308和第一接收器310。主收发器302可以被配置成以多个频带进行通信，并且包括用于传输的低频带端口312、中频带端口314和高频带端口316。在一些情况下，这些端口也支持接收互补频带，使得所述端口中的两个端口许可主收发器在类似或相同的频带上进行双向通信。例如，端口314也可以支持高频带接收，并且端口316也可以支持中频带接收。
分集接收器304包括设备的用于接收信号的第二接收器318。在一些情况下，由分集接收器304提供的信号或信息被用于提高或改善主收发器302的接收性能。这样，分集接收器304也可以被配置用于多频带操作并且包括低频带端口320、中频带/高频带端口322和高频带/中频带端口324。可替代地或附加地，分集接收器304可以包括其他类型的接收器模块，诸如用以提供导航或位置数据的全球定位系统(GPS)接收器。
为了支持MIMO通信，该设备还包括被实施为第三接收器326的MIMO接收器306。MIMO接收器306可以支持接收任何合适数目的空间流，并且在本示例中，MIMO接收器306包括四个端口328至334，以接收四个相应的空间流。在基于性能的天线选择的方面，MIMO接收器306也能够被用于监视或测量未耦接或未连接至另一个接收器的天线的性能。例如，性能监视器110可以向MIMO接收器306查询未连接至主收发器302或分集接收器304的天线118-1至118-4中的一个天线的性能指示。MIMO接收器306或另一个接收器可以通过任何合适的度量或测量值来提供或指示天线性能，诸如接收信号强度、接收信号质量、载干比、信噪比、误码率、误包率等。可替代地或附加地，性能监视器110可以查询或轮询任何或全部的接收器，以确定天线118中的一个或多个天线的性能指标或度量。
在一些方面，能够在最短时间量内，诸如在与检测用户交互的变化对应的时间量(例如，几毫秒到几秒)内，将MIMO接收器306实现为或用作测量接收器。例如，MIMO接收器306能够被用于检测用户的手或头移入或移出未连接至主接收器302或分集接收器304的一个天线118的附近。当未被用于MIMO操作或未用作测量接收器时，能够关闭MIMO接收器306或者将其置于低功率状态以降低功耗。
通常，RF前端116能够将一个或多个天线118耦接至主收发器302、分集接收器304或MIMO接收器306中的相应的一个。在本示例中，RF前端116包括双刀双掷(DPDT)RF开关336和338，该开关336和338能够由分集控制器108控制或管理，以实施基于性能的天线选择的方面。在一些情况下，RF开关336被配置成在天线118之间耦接(或切换)低频带接收器端口，并且RF开关338被配置成在天线118之间耦接中频带和/或高频带接收器端口。为了能够在不同频带中或基于不同频带将通信信号路由，如图3中所示，RF前端116包括双工器340至350。在一些方面，双工器340至346被耦接至天线118-1至118-4中的相应天线，使得高频带或超高频带通信信号被路由到MIMO接收器306的端口328至334。这样，MIMO接收器306可以以与为天线选择的用于通信的频率不同的频率来监视或测量天线的性能。双工器348和350也能够被耦接至RF开关336和338，使得通过天线118-1和118-2通信的低频带信号能够路由到主收发器302和分集接收器304。
在一些情况下，双工器344和350被耦接至RF开关338，使得通过天线118-1和118-3中的任一个天线而通信的中频带和/或高频带信号能够路由到主收发器302。通过如此操作，分集控制器108和/或性能监视器110可以使用MIMO接收器306来监视天线118-1或118-3的性能，而另一个天线被耦接至主收发器302或由主收发器302使用。这可以使分集控制器110能够在实施分集切换操作之前监视天线的性能，从而确保能够通过基于天线性能的分集切换操作来维持或改善通信性能。
图4示出了能够实施基于性能的天线选择的方面的RF电路400的另一个示例。在本示例中，通过由分集控制器108管理或控制的三刀三掷(TPTT)RF开关402来实现天线分集切换。虽然与参照图1或图3描述的实体相关联地示出，但RF电路400可以以任何合适数目的组件(诸如天线或接收器)和/或其组合来实施。如图4中所示，RF开关402在端口404处耦接至主收发器302、在端口406处耦接至分集接收器304并且在端口408处耦接至MIMO接收器306。端口404至408中的每一个可以代表给定接收器的端口，该给定接收器被配置成在一个或多个特定频带上操作，诸如约700MHz至960MHz、1.4GHz至1.5GHz、1.7GHz至2.2GHz、2.3GHz至2.7GHz、3.4GHz至3.6GHz等的特定频带。
在一些方面，RF电路400的RF开关402使分集控制器108能够将天线118-1至118-3中的任一个耦接至主收发器302、分集接收器304或MIMO接收器306。RF电路400还包括性能监视器110，以测量天线118-1、天线118-2和/或天线118-3的性能。例如，在主收发器302耦接至天线118-1并且分集接收器304耦接至天线118-2时，性能监视器110能够监视天线118-3的性能。性能监视器110也可以对主收发器302或分集接收器304查询或轮询与天线118-1或118-2相关联的性能指标。为了实施基于性能的天线选择，分集控制器108能够比较天线118-1至118-3中的每一个天线的相应性能并且选择性能最佳的天线118来耦接至主收发器302。可替代地或附加地，分集控制器108能够将性能次佳的天线118耦接至分集接收器304，并且将性能最低的天线118耦接至MIMO接收器306。通过如此操作，例如当一个天线受损、受阻、失谐等时，能够基于天线性能实施天线切换分集，以提高通信链路质量。
基于性能的天线选择的示例方法
图5至图7描绘了用于用户设备的基于性能的天线选择的示例方法。这些方法被示出为明确所执行的操作的框组，但不必限于所示出的由相应的框执行操作的顺序或组合。例如，在不脱离本文中所描述的构思的情况下，可以以任何顺序组合不同方法的操作来实施替代方法。在下文讨论的一些部分中，可以参照图1至图4或图8的各种实体来描述方法(或技术)，对所述实体的参照仅作为示例进行。这些方法或技术不限于由在一个设备上操作的一个实体或多个实体或者参照附图描述的那些实体来执行。
图5示出了用于基于性能选择天线来用于通信的示例方法500，包括由分集控制器108和/或性能控制器110执行的操作。在一些方面，方法500的操作可以由多天线用户设备来实施，以提高与基站的通信链路的质量。
在502，将设备的收发器耦接至第一天线以能够通过第一天线进行通信。收发器包括设备的发射器和第一接收器并且可以被实施为多频带收发器模块或SDR。在一些情况下，设备的收发器是被配置成根据一个或多个无线网络标准或协议进行通信的主收发器。通过第一天线进行通信可以包括作为上行链路的一部分而发射信号或者作为下行链路的一部分而接收其他信号。
在504，将设备的第二接收器耦接至第二天线以能够通过第二天线进行接收。第二接收器可以是设备的分集或次接收器，其被配置成与设备的第一接收器或主收发器协作来接收下行链路信号。在一些情况下，第二接收器被配置成以与第一接收器相同或类似的频带接收下行链路信号。可替代地或附加地，第二接收器可以被配置成设备的收发器或MIMO接收器的一部分。
在506，将设备的第三接收器耦接至第三天线以能够监视第三天线的性能。可以通过双工器或RF开关将第三接收器耦接至第三天线。第三接收器可以被实施为能够接收多个空间信息流的MIMO接收器。在一些情况下，第三天线被耦接至如下第三接收器的端口，该第三接收器被配置成以与设备的另一个收发器或接收器被配置以操作的频带不同的频带进行操作。可替代地，第三天线可以被耦接至如下第三接收器的端口，该第三接收器被配置成以与设备的另一个收发器或接收器相同或类似的频带进行操作。
在508，将第三天线的性能与第一天线的性能进行比较。可以从第三接收器或第一接收器监视、测量或接收第三天线或第一天线的性能。在一些情况下，从由设备或其通信模块实施的性能监视器接收第三天线或第一天线的性能指示。可替代地或附加地，能够将第三天线或第一天线的性能与第二天线的性能进行比较。
在510，基于对相应性能的比较，选择第一天线或第三天线来用于通信。通过比较相应的天线性能，分集控制器能够选择性能较佳的天线来进行后续通信。在基于性能的天线选择的方面，能够在设备的主收发器与天线断连之前选择天线来用于分集切换。这样能够有效地防止因将收发器连接至性能较差的天线所导致的接收损失，这是常规天线分集切换的常见问题。
在512，将设备的收发器耦接至所选择的天线以能够通过所选择的天线进行后续通信。可以通过任何合适类型的电路或开关(例如，DPDT RF开关或TPTT RF开关)将收发器耦接至所选择的天线。在一些情况下，将收发器耦接至所选择的天线对于提高通信链路或无线链路的质量来说是有效的。在这样的情况下，提高通信链路的质量可以防止数据或语音服务中断，从而使用户应用或设备功能在设备的一根天线受阻或受损时能够继续。
图6示出了用于监视天线性能并且基于所监视的性能选择天线的示例方法600，包括由分集控制器108和/或性能控制器110执行的操作。在一些方面，方法600的操作可以被实施为随着接收条件的变化而将用户设备的主收发器自适应性地连接至性能最佳的天线。
在602，通过设备的耦接至设备的第一天线的收发器来将信号通信。设备的收发器包括设备的发射器和第一接收器，其可以被配置为以多个频带进行通信的多频带收发器。在一些情况下，所通信的信号包括与蜂窝网络的基站的通信链接的下行链路信号和/或上行链路信号。可替代地或附加地，收发器可以基于通过第一天线接收的信号来测量或表征第一天线的性能。
在604，通过设备的耦接至设备的第二天线的第二接收器来接收信号。通过第二天线接收的信号可以与通过第一天线接收的信号相同或是其一部分。换言之，第二接收器能够被实施成用于主收发器的通信的分集接收器，以改善设备的通信性能。可替代地或附加地，第二接收器可以被实施成设备的另一个收发器或MIMO接收器的一部分。
在606，通过设备的耦接至第三天线且不进行通信的第三接收器来监视第三天线的性能。在一些通信配置中，第三天线和/或第三接收器不主动参与发射或接收信号。例如，设备使用收发器和第二接收器来与基站通信，而第三天线或与第三天线相关联的双工器输出端不连接至收发器或第二接收器。在这样情况下，诸如在分集切换操作即将发生之前，第三接收器能够被用于监视或测量第三天线的性能。在其他时间，诸如在不进行监视或测量时，能够将第三接收器关闭、禁用或置于低功率状态(例如，空闲或休眠状态)以节省电量。可替代地或附加地，第三接收器可以被实施为设备的另一个收发器(例如，具有发射器的另一个收发器)或MIMO接收器的一部分。
在608，将第三天线的性能与第一天线的性能进行比较。可以从第三接收器或第一接收器监视、测量或接收第三天线或第一天线的性能。在一些情况下，从由设备或其通信模块所实施的性能监视器接收第三天线或第一天线的性能指示。可替代地或附加地，能够将第三天线或第一天线的性能与第二天线的性能进行比较。在一些方面，重复608和606的操作，以实施迟滞型的测量。例如，当相应的性能大致相同或类似时，与非作用的第三天线相比，第一天线可以是优选的或是占优势的。在这样情况下，可以在相应性能的增量超过预定阈值时实施天线切换，这能够有效地防止天线切换操作过多。
可任选地，在610，方法600基于对相应天线性能的比较保留收发器耦接至第一天线。当第一天线的性能优于第三天线的性能时，保留收发器耦接至第一天线可以防止无线连接的进一步劣化或中断。方法600可以从操作610返回到操作606，以继续监视第三天线与第三接收器的性能，诸如直到第三天线的性能超过第一天线的性能。
可任选地，在612，基于对相应天线性能的比较，将用户设备的收发器耦接至第三天线。当第三天线的性能等于或超过第一天线的性能时，将收发器耦接至第三天线可以提高与基站的无线连接的质量。方法600可以从操作612继续行进到614，在614，通过设备的第三接收器监视第一天线的性能。当收发器被耦接至第三天线时，第三接收器可以被用于监视第一天线的性能，诸如直到第一天线的性能超过第三天线的性能。方法600可以从操作614返回到操作608，以比较耦接至收发器的第三天线与耦接至第三接收器的第一天线的相应性能。
然后，基于对第三天线的性能与第一天线的性能的比较，方法600可以从操作608继续行进到操作616。例如，如果确定了耦接至第三接收器的第一天线具有或提供优于第三天线的性能，则能够将收发器耦接至第一天线。可替代地或附加地，方法600也能够返回到操作606，以使用第三接收器来监视第三天线的性能。在一些情况下，第三接收器被重新耦接至第三天线，以能够监视第三天线的性能。
图7示出了用于基于天线性能将多个天线耦接至相应通信模块的示例方法，包括由分集控制器108和/或性能控制器110执行的操作。在一些方面，可以实施方法700的操作来优化多天线用户设备的通信性能。
在702，测量耦接至设备的主收发器的第一天线的性能。可以基于从基站接收到的下行链路信号的质量或强度来测量第一天线的性能。在一些情况下，对主收发器查询或轮询与第一天线相关联的性能度量。例如，设备的性能监视器或分集控制器可以在启动分集天线切换操作之前请求性能度量。
在704，测量耦接至设备的第二接收器的第二天线的性能。也可以基于从基站接收到的下行链路信号的质量或强度来测量第二天线的性能。在一些情况下，对第二接收器查询或轮询与第一天线相关联的性能度量。
在706，测量耦接至设备的第三接收器的第三天线的性能。该接收器可以是非作用的或者不主动通信数据，诸如是空闲的多输入接收器或MIMO收发器。可替代地，第三接收器可以基于由第三接收器接收的MIMO通信来测量或提供第三天线的性能指示。
在708，比较第一天线、第二天线和/或第三天线的相应性能。可以比较全部三个天线的相应性能，以确定哪个天线提供最佳性能，哪个天线提供次佳性能，以及哪个天线提供最低性能水平。当性能的度量或指示不能用于特定天线时，操作708可以继续比较三个天线中的两个天线的相应性能。可替代地或附加地，操作708可以省略或跳过对已丢失无线链接或下行链路信号的天线的性能的比较，以诸如节约已知低性能天线的时间和能量。
在710，将相应性能最佳的天线耦接至设备的主收发器。可以通过任何合适类型的电路或开关(例如，DPDT RF开关或TPTT RF开关)将主收发器耦接至所选择的天线。在一些情况下，将收发器耦接至性能最佳的天线对于提高通信链路或无线链路的质量来说是有效的。在这样的情况下，提高通信链路的质量可以防止数据或语音服务中断，从而使得用户应用或设备功能在设备的一根天线受阻或受损时能够继续。
在712，将相应性能次佳的天线耦接至设备的第二接收器。可以通过任何合适类型的电路或开关(例如，DPDT RF开关或TPTT RF开关)将第二接收器耦接至性能次佳的天线。在一些情况下，将第二接收器耦接至性能次佳的天线对于改善设备的分集接收来说是有效的。
在714，将相应性能最差的天线耦接至设备的第三接收器。可以通过任何合适类型的电路或开关(例如，DPDT RF开关或TPTT RF开关)将性能最差的天线耦接至第三接收器。在一些方面，将该天线耦接至第三接收器(诸如MIMO接收器)能够在其他天线用于进行通信的同时监视该天线的性能。可替代地，第三接收器能够被禁用、关闭或置于低功率状态，以节省设备电量。方法700可以从操作714返回到操作702，以继续各种测量、比较和/或耦接的操作，以实施基于性能的天线选择的一个或多个方面。
示例电子设备
图8示出了示例电子设备800的各种组件，该电子设备800能够根据如参照前述图1至图7中的任一图所描述的一个或多个方面来实施基于性能的天线选择。电子设备800可以被实施为如下中的任一个或其组合：消费型、计算机、便携式、用户、服务器、通信、电话、导航、游戏、音频、相机、消息收发、媒体回放的任何形式的固定或移动设备和/或其他类型的电子设备或基站设备。例如，电子设备800可以被实施为智能电话、平板型电话(平板手机)、膝上型计算机、机顶盒、无线无人机、基于车辆的计算系统或无线宽带路由器。
电子设备800包括通信收发器802，该通信收发器802能够有线和/或无线地进行设备数据804的通信，设备数据804诸如接收的数据、发射的数据或如上所述的其他信息。示例通信收发器802包括NFC收发器、符合各种IEEE 802.15(蓝牙TM)标准的WPAN无线电、符合各种IEEE 802.11(WiFiTM)标准中的任一标准的WLAN无线电、用于蜂窝电话的WWAN(符合3GPP)无线电、符合各种IEEE 802.16(WiMAXTM)标准的无线城域网(WMAN)无线电以及有线局域网(LAN)以太网收发器。在一些方面，多个通信收发器802或其组件与体现在电子设备800上的RF前端116的实例可操作地耦接。电子设备800的RF前端116可以被实施为与参照图1至图7所描述的RF前端116类似或不同。
电子设备800也可以包括一个或多个数据输入端口806，通过该数据输入端口806能够接收任何类型的数据、媒体内容和/或其他输入，诸如用户可选择的输入、消息、应用、音乐、电视内容、录制的视频内容以及从任何内容和/或数据源接收的任何其他类型的音频、视频和/或图像数据。数据输入端口806可以包括USB端口、同轴电缆端口以及用于快闪存储器、DVD、CD的其他串行或并行连接器(包括内部连接器)。这些数据输入端口806可以被用于将电子设备耦接至组件、外围设备或附件，诸如键盘、麦克风或相机。
示例电子设备800包括至少一个处理器808(例如，一个或多个应用处理器、处理器核、微处理器、数字信号处理器(DSP)、控制器等)，该处理器808能够包括组合的处理器与存储器的系统(例如，被实施为SoC的一部分)，该系统执行存储在计算机可读介质上的计算机可执行指令，以控制设备的操作或实施设备的功能。通常，可以至少部分地以硬件实施处理器或处理系统，该硬件能够包括以下组件：集成电路或片上系统、DSP、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)以及硅和/或其他硬件的其他实施方式。
可替代地或附加地，能够以电子电路810中的任一个或其组合来实施电子设备800，该电子电路可以包括结合处理和控制电路而实施的硬件、固定逻辑电路或物理互连(例如，迹线或连接器)。该电子电路810能够通过诸如FPGA或CPLD的逻辑电路和/或硬件来实施可执行的或基于硬件的模块(未示出)。虽然未示出，但电子设备800也可以包括将设备内的各种组件耦接的系统总线、互连架构、交叉开关或数据传输系统。系统总线或互连架构能够包括不同总线结构或IP块中的任一个或其组合，诸如存储器总线、存储器控件、外围总线、通用串行总线、互连节点和/或利用各种总线架构中的任一种的处理器或本地总线。
电子设备800也包括能够存储数据的一个或多个存储器设备812，其示例包括非随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)、快闪存储器、EPROM和EEPROM)以及磁盘存储设备。任何或全部的存储器设备812可以能够永久性和/或非暂时性地存储信息、数据或代码，因此在本公开的总体下文中不包括瞬时信号或载波。例如，存储器设备812提供数据存储机制，以存储设备数据804和其他类型的数据(例如，用户数据)。存储器设备812也可以将电子设备的操作系统814、固件和/或设备应用816存储为指令、代码或信息。这些指令或代码能够由处理器808执行，以实施电子设备的各种功能，诸如提供用户界面、实现数据访问或管理与无线网络的连接。在本示例中，存储器设备112也存储用于提供分集控制器108和性能监视器110的相应实例的处理器可执行的代码或指令，所述实例可以被实施为与参照图1至图7所描述的分集控制器和/或性能监视器类似或不同。
如图8中所示，电子设备800可以包括音频和/或视频处理系统818，该音频和/或视频处理系统818用于处理音频数据和/或将音频和视频数据传递到音频系统820和/或显示系统822(例如，视频缓冲区或设备屏幕)。音频系统820和/或显示系统822可以包括处理、显示和/或以其他方式渲染音频、视频、图形和/或图像数据的任何设备。显示数据和音频信号能够通过RF链接、S视频链接、HDMI(高清多媒体接口)、显示端口、复合视频链接、分量视频链接、DVI(数字视频接口)、模拟音频连接或者诸如媒体数据端口824的其他类似通信链接而通信到音频组件和/或显示组件。在一些实施方式中，音频系统820和/或显示系统822是电子设备800的外部或单独的组件。可替代地，显示系统822能够是示例电子设备800的集成组件，诸如具有触摸界面的集成显示器的一部分。
电子设备800还包括天线826-1、826-2至826-n，其中n可以是天线的任何合适数目。天线826-1至826-n被耦接至电子设备800的RF前端116，该电子设备可以包括滤波器、放大器、开关、双工器和/或多路复用器的任何合适组合，以有助于由通信收发器802通过天线826-1至826-n发射或接收信号。在一些方面，分集控制器108或性能监视器110可以与RF前端116以及天线826-1至826-n交互，以如本文中所述的那样实施基于性能的天线选择。可替代地或附加地，电子设备800可以表示如本公开全文所描述的用户设备102的示例实施方式。因此，在一些情况下，处理器808是处理器104(未示出)的示例，并且/或者存储器设备812是用于存储用于实施分集控制器或其他应用的各种数据、指令或代码的计算机可读存储介质106(未示出)的示例。这样，本文中所述的基于性能的天线选择的多个方面能够由图8的电子设备800来实施或者结合图8的电子设备800来实施。
虽然已经针对某些特征、结构和/或方法以语言描述了用于用户设备的基于性能的天线选择的各种实施方式，但所附权利要求的主题不必限于所描述的特定特征或方法。相反，公开特定特征和方法是作为能够实施用于用户设备的基于性能的天线选择的示例方式。

Claims (20)

1.一种由具有至少三个天线的设备执行的方法，所述方法包括：
将所述设备的收发器耦接至第一天线，以能够通过所述第一天线进行通信，所述收发器包括发射器和第一接收器，所述收发器是用于与基站通信的主收发器；
将所述设备的第二接收器耦接至第二天线，以能够通过所述第二天线进行接收，其中所述第二接收器是分集接收器；
将所述设备的第三接收器耦接至第三天线，以能够监视所述第三天线的性能，所述第三接收器没有被用于与所述基站通信；
测量所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线的相应的性能水平；
对所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线的相应的性能水平进行比较来确定所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线当中的哪个天线提供最佳的性能水平、哪个天线提供次佳的性能水平以及哪个天线提供最差的性能水平；
基于对所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线的相应的性能水平的比较的结果，选择用来进行通信的具有最佳的性能水平的天线；
将所述设备的所述收发器耦接至所选择的天线，以能够通过所选择的天线进行后续通信；
基于所述比较的结果，将具有次佳的相应的性能水平的天线耦接至所述第二接收器；以及
基于所述比较的结果，将具有最差的相应的性能水平的天线耦接至所述第三接收器。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述比较之前：
将所述设备的所述第三接收器耦接至未选择的天线；以及
在所选择的天线被用于所述后续通信的同时监视所述未选择的天线的性能。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
通过所述收发器和所述第一天线，接收由基站发射的信号；
通过所述第二接收器和所述第二天线，接收由所述基站发射的信号；以及
基于由所述基站发射的信号，通过所述第三接收器来监视所述第三接收器的性能水平。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：基于由所述基站发射的信号，监视所述第一天线的性能水平。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一天线或所述第三天线的性能水平被测量为接收信号强度、接收信号质量、载干比、信噪比、误码率以及误包率中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述设备的所述第三接收器为具有至少两个输入的多输入多输出接收器，所述多输入多输出接收器支持接收至少两个相应的空间信息流。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：以第一频带监视所述第一天线的性能水平，并且以第二频带监视所述第三天线的性能水平，所述第一频带与所述第二频带不同。
8.一种用于在无线网络上进行通信的装置，包括：
至少三个天线，所述至少三个天线包括第一天线、第二天线和第三天线；
收发器，所述收发器包括发射器和第一接收器，所述收发器是用于与基站通信的主收发器；
第二接收器，其中所述第二接收器是分集接收器；
第三接收器；以及
分集控制器，所述分集控制器被配置成：
将所述收发器耦接至所述第一天线，以能够通过所述第一天线进行通信；
将所述第二接收器耦接至所述第二天线，以能够通过所述第二天线进行接收；
将所述第三接收器耦接至所述第三天线，以能够监视所述第三天线的性能，所述第三接收器没有被用于与所述基站通信；
测量所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线的相应的性能水平；
对所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线的相应的性能水平进行比较；
基于对所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线的相应的性能水平的比较，选择所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线当中的用来进行通信的具有最佳的性能水平的天线；
将所述收发器耦接至所选择的天线，以使所述收发器能够通过所选择的天线进行通信；
基于所述比较，将所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线当中的具有次佳的相应的性能水平的天线耦接至所述第二接收器；以及
基于所述比较，将所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线当中的具有最差的相应的性能水平的天线耦接至所述第三接收器。
9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括第四天线，并且其中，所述第三接收器被配置为多输入接收器，以支持通过所述第一天线、第二天线、第三天线和第四天线接收四个空间流。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述收发器为所述装置的第一收发器，并且所述第三接收器被体现为所述装置的第二收发器的一部分。
11.根据权利要求8所述的装置，进一步包括双刀双掷射频开关，所述双刀双掷射频开关包括：
第一端子，所述第一端子耦接至所述第一天线；
第二端子，所述第二端子耦接至所述第三天线；
第三端子，所述第三端子耦接至所述收发器；以及
第四端子，所述第四端子耦接至所述第三接收器。
12.根据权利要求11所述的装置，进一步包括：
第一双工器，所述第一双工器耦接在所述第一天线与所述双刀双掷射频开关的所述第一端子之间；以及
第二双工器，所述第二双工器耦接在所述第三天线与所述双刀双掷射频开关的所述第二端子之间。
13.根据权利要求12所述的装置，进一步包括：
第三双工器，所述第三双工器耦接在(a)所述第一双工器与所述双刀双掷射频开关的所述第一端子或者(b)所述第二双工器与所述双刀双掷射频开关的所述第二端子之间。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，
所述第一双工器的低频端口耦接至所述双刀双掷射频开关的所述第一端子；以及
所述第二双工器的低频端口耦接至所述双刀双掷射频开关的所述第二端子。
15.根据权利要求8至14中的任一项所述的装置，进一步包括三刀三掷射频开关，所述三刀三掷射频开关包括：
第一端子，所述第一端子耦接至所述第一天线；
第二端子，所述第二端子耦接至所述第三天线；
第三端子，所述第三端子耦接至所述收发器；以及
第四端子，所述第四端子耦接至所述第三接收器。
16.根据权利要求15所述的装置，其中：
所述三刀三掷射频开关的第五端子耦接至所述第二天线；并且
所述三刀三掷射频开关的第六端子耦接至所述第二接收器。
17.一种片上系统，包括：
主收发器模块，所述主收发器模块用于与基站通信并且包括发射器模块和第一接收器模块；
第二接收器模块，其中所述第二接收器模块是分集接收器模块；
第三接收器模块；
至少一个输出，所述至少一个输出被配置成控制射频RF开关电路；
处理器核，所述处理器核被配置成执行处理器可执行指令；
基于硬件的存储器，所述基于硬件的存储器具有存储在其上的处理器可执行指令，所述处理器可执行指令响应于所述处理器核的执行而将分集控制器实施成：
通过所述至少一个输出，使所述收发器模块耦接至第一天线，以能够通过所述第一天线进行通信；
通过所述至少一个输出，使所述第二接收器模块耦接至第二天线，以能够通过所述第二天线进行接收；
通过所述至少一个输出，使所述第三接收器模块耦接至第三天线，以能够监视所述第三天线的性能，所述第三接收器模块没有被用于与所述基站通信；
测量所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线的相应的性能水平；
对所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线的相应的性能水平进行比较；
基于对所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线的相应的性能水平的比较，选择所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线当中的用来进行通信的具有最佳的性能水平的天线；
通过所述至少一个输出，使所述收发器模块耦接至所选择的天线，以使所述收发器模块能够通过所选择的天线进行通信；
基于所述比较，将所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线当中的具有次佳的相应的性能水平的天线耦接至所述第二接收器模块；以及
基于所述比较，将所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线当中的具有最差的相应的性能水平的天线耦接至所述第三接收器模块。
18.根据权利要求17所述的片上系统，其中，所述分集控制器被进一步实施成：通过所述至少一个输出，使所述第三接收器模块耦接至未被选择用于通信的天线，以能够监视所述未被选择用于通信的天线的性能。
19.根据权利要求17所述的片上系统，其中，所述第三接收器模块为具有四个输入的多输入接收器模块，所述多输入接收器模块支持接收四个相应的空间信息流。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的片上系统，其中，所述收发器模块被配置成以一个或多个频带进行通信，所述一个或多个频带与所述第三接收器模块被配置成接收信号的频带不同。
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