CN110710280A - 具有高度改变对象的系统的功率控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于高度改变对象的通信系统。该通信系统可以包括具有一个或多个天线的天线系统。该一个或多个天线可以与单个固定辐射图案相关联。该通信系统可以包括配置为执行控制例程以执行操作的一个或多个处理器。该操作可以包括获得指示与高度改变对象相关联的一个或多个通信参数的数据。该操作可以包括至少部分地基于一个或多个通信参数确定用于一个或多个天线中的每一个的发射功率。该操作可以包括至少部分地基于发射功率控制天线系统以与通信网络中的节点通信。

Description

具有高度改变对象的系统的功率控制方法
优先权声明
本申请要求于2017年6月7日提交的题为“Power Control Method for CellularSystems with Airborne Assets”的美国临时专利申请序号62/516,651的优先权的权益，将其为了所有目的通过引用包括于此。
技术领域
本公开总的来说涉及天线系统，且更具体地，涉及用于从高度改变对象与网络通信的天线系统。
背景技术
已经以服务基于地面的用户的意图，设计和实现了蜂窝网络。定位和间隔蜂窝通信塔(“节点”)，以考虑地面特性(比如由于山及其他障碍造成的阻塞)而提供必要的覆盖。在其中高层建筑普遍的城市中心，定位节点以提供用于位于上层中的蜂窝用户的覆盖。分布式天线系统(DAS)基本设施也安装在许多高层建筑中以重新分布用于室内的蜂窝信号。在安装蜂窝网络之前，可以执行电磁(EM)模拟，以在意向区域中确定蜂窝天线系统特性和验证适当的蜂窝信号覆盖。近来增加的能够具有可变高度的无人机的使用及其他系统对于蜂窝网络操作者关于具有可变高度的无人机和/或其他系统与地面用户以及无人机和相邻节点之间的干扰减轻提供了新挑战。
发明内容
本公开的实施例的方面和优点将部分地在下面说明书中提出，或者可以从说明书中习得，或者可以通过实施例的实践习得。
本公开的一个示例方面涉及用于高度改变对象的通信系统。该通信系统可以包括具有一个或多个天线的天线系统。该一个或多个天线可以与单个固定辐射图案相关联。该通信系统可以包括配置为执行控制例程以执行操作的一个或多个处理器。该操作可以包括获得指示与高度改变对象相关联的一个或多个通信参数的数据。该操作可以包括至少部分地基于一个或多个通信参数确定用于一个或多个天线中的每一个的发射功率。该操作可以包括至少部分地基于发射功率控制天线系统以与通信网络中的节点通信。
本公开的其他示例方面涉及与用于高度改变对象的天线系统相关联的系统、方法、装置和处理。
各种实施例的这些及其他特征、方面和优点将参考以下说明书和所附的权利要求变得更好理解。并入和构成本说明书的一部分的附图图示了本公开的实施例，且与说明书一起用于解释有关原理。
附图说明
涉及本领域技术人员的实施例的具体描述在参考附图的说明书中提出，在附图中：
图1示出根据本公开的示例实施例的网络中的示例高度改变对象；
图2示出根据本公开的示例实施例的网络中的示例高度改变对象；
图3示出根据本公开的示例实施例的网络中的在多个高度的示例高度改变对象；
图4示出根据本公开的示例实施例的通信系统中的示例数据流；
图5示出根据本公开的示例实施例的通信系统中的频率选择；
图6示出用作控制根据本公开的示例实施例的高度改变对象和网络之间的通信的控制机构的一部分的示例参数；
图7示出根据本公开的示例实施例的示例方法的流程图；
图8示出根据本公开的示例实施例的示例方法的流程图；和
图9、图10和图11示出根据本公开的示例实施例的示例模态天线的方面。
具体实施方式
现在将对实施例具体地做出参考，在图中图示了其一个或多个示例。作为实施例的说明而非本公开的限制提供每个示例。事实上，对本领域技术人员显而易见，可以对实施例做出各种修改和变更，而不脱离本公开的范围或者精神。例如，图示或者描述为一个实施例的一部分的特征可以与另一实施例一起使用以产生其它实施例。因此，本公开的各方面意在覆盖这种修改和变更。
在示例方面中，用于经蜂窝通信系统或者其他网络的通信链路配置的系统和方法可以经由其中部署飞机上的和/或高度可变的无线电的(i)发射功率控制，(ii)天线系统配置，和/或(iii)其组合实现。可以实现发射功率控制和/或天线系统配置的方法(例如，优化或者接近优化)，其中，使用包括无线电的高度、无线电网络中的位置和网络的节点或者基站配置的参数，以例如减小作为所述无线电的高度和动态运动的函数的无线电和相邻节点之间的干扰，同时维持与意向节点的通信链路性能。如在此使用的，无线电指的是能够例如使用RF信号无线地通信的通信系统。无线电可以包括天线系统和支持电路(例如，接收器、发射器、收发器、处理器、存储器装置等)。
为了在这里的目的，术语“高度改变对象”用于描述配置用于与网络的无线通信的高度改变对象，比如无人机。为了说明和讨论的目的，参考无人机讨论本公开的各方面。一个或多个无人机能够使用一个或多个无线电与蜂窝网络或者其他网络通信。通过使用在这里提供的本公开，本领域技术人员将理解可以以能够与网络无线地通信和能够高度变化的其他高度改变对象，比如电梯、高度改变车辆等讨论本公开的各方面。
术语“地平面”指的是包括海平面、在区域内的地面上的建筑的平均高度、关于区域内的建筑和/或固定对象在地面上的最大高度的任意海拔，或者在其间但是不超过区域中的最高的山、建筑或者其他固定对象的海拔的任意表示。
已经设计某些蜂窝网络以提供方位面(azimuth plane)的连续覆盖，称为节点或者蜂窝塔周围的良好覆盖。在俯仰面(elevation plane)中，因为假定基于地面的用户，所以可以从天线指定减小的束宽度。该俯仰面中的束宽度的减小可以允许方位面中的较高的天线系统增益，这通常被称为改进的蜂窝系统性能。但是，当在蜂窝网络俯仰面上引入高度改变对象使用时，如果要维持总体系统性能，则需要考虑和优化节点或者蜂窝塔的性能。
网络中高度改变对象使用的考虑主要涉及当操作高度增加时与高度改变对象的改进的视场有关的干扰效果。在较高高度，高度改变对象不仅将更好地连接到意向节点，而且也在更多节点的视场中。当与基于地面的无线电相比时，在较高高度的高度改变对象潜在地能够干扰更大量的网络用户(地面用户)。
本公开的示例方面涉及作为一个或多个变量(比如高度、小区内的位置和对象朝向)的函数，关于高度改变对象控制关于蜂窝无线电的发射功率的方法。在一些实施例中，可以控制具有高度改变对象上的天线系统的无线电，以提供与作为一个或多个变量的函数的天线系统相关联的辐射图案或者模式的动态修改。一个或多个这些技术可以用于改进意向连接的链路质量和/或可以减小对相邻节点及其他蜂窝系统用户的干扰。
在一些实施例中，具有天线系统的无线电可以集成到用于在地面蜂窝网络上使用的高度改变对象(例如，无人机)中。天线系统可以包括与单个固定辐射图案相关联的一个或多个天线。可以实现确定无人机的高度的方法(例如，以参考局部地平面的高度)。可以执行算法、查询表或者控制例程(例如，由一个或多个控制设备、处理器等)以确定作为高度和/或其他参数的函数的、用于天线系统的发射功率级别。
在一些实施例中，具有天线系统的无线电可以集成到用于使用地面蜂窝网络的高度改变对象中。高度改变对象可以包括用于确定高度改变对象的位置(纬度、经度、高度)的定位系统(例如，GPS接收器)。高度改变对象可以包括用于确定对象的朝向的陀螺仪或者其他系统。天线系统可以与单个固定辐射图案相关联。可以实现确定对象的高度的方法(例如，以参考局部地平面的高度)。可以确定蜂窝网络中的高度改变对象的位置和/或朝向(例如，使用GPS和/或陀螺仪)。可以获得与在高度改变对象附近的蜂窝节点相关联的信息(例如，经由关于高度改变对象的无线电接收)。
可以(例如，由一个或多个处理器、一个或多个控制装置等)执行算法、查询表或者控制例程以确定用于与意向节点通信的作为高度的函数的天线系统的发射功率级别，和/或减小与在高度改变对象的视场中的相邻节点的干扰。用于该处理以确定发射功率级别的信息可以包括蜂窝网络中的高度改变对象的高度、高度改变对象的朝向和高度改变对象的位置中的一个或多个。
在一些实施例中，高度改变对象可以包括具有包含模态天线的天线系统的无线电。模态天线系统的示例在共同拥有的公开No.US2016/0099501；和专利No.US9,240,634、US8,648,755、US8,362,962和US7,911,402中描述；其每一个的内容通过引用包括于此。另外，参考图9讨论示例模态天线。
模态天线系统能够生成多个辐射图案和/或偏振状态。可以执行算法或者控制例程以基于可用量度，比如对象高度、对象朝向和/或行进方向、网络中对象的位置和/或天线系统的视场内附加节点的位置，从模态天线系统确定辐射图案和/或偏振状态。在一些实施例中，可以与辐射图案和/或偏振状态选择同步地调整用于天线系统的发射功率级别。
在一些实施例中，从网络接收到的信息可以用于向高度改变对象上的无线电通知在视场中的一个或者多个节点具有干扰无线电的用户。可以执行算法或者控制例程以选择模态天线的辐射图案，用于提供到节点的良好连接性但是不足照明由节点服务的区域。该技术的示例可以是使用模态或者波束控制天线系统，以生成以位于节点或者蜂窝塔上的天线系统之上的束的峰值来照明节点或者蜂窝塔的束。与高度改变对象上的波束控制天线系统生成位于节点或者蜂窝塔上的天线系统的峰值增益的情况相比，节点或者蜂窝中的地面区域将照明不足。可以与天线系统辐射图案和/或偏振状态选择同步地调整用于无人机无线电调制解调器的发射功率级别。
在本实施例中，从与高度改变对象上的无线电相关联的天线系统发出的发射功率可以基于从网络系统获得的量度，比如但不限于：对象高度、对象朝向和/或行进方向、网络中对象的位置和/或对象的视场内附加节点的位置。
现在参考附图，将具体描述示例实施例。图1图示网络(比如蜂窝网络)中的无人机100的示例。无人机100可以经由控制器到无人机通信链路201耦合到控制器200。控制器200可以适于将控制信号传递到无人机100，以用于控制无人机100的运动，包括在相对于高度改变对象的垂直和水平平面上以及方位(旋转、倾斜等)的运动。在一些实施例中，控制器200可以包括为无人机100的一部分。
控制器200可以包括一个或多个控制设备。一个或多个控制设备例如可以包括一个或多个处理器和一个或多个存储器装置。一个或多个处理器可以是微处理器、专用集成电路、微控制器或者能够执行操作的一个或多个其他装置。存储器装置可以包括任何类型的计算机可读介质，包括但不限于非瞬时计算机可读介质、RAM、ROM、闪存、光存储器、磁介质或者其他存储器装置。一个或多个存储器装置可以存储计算机可读指令，该计算机可读指令当由一个或多个处理器执行时使得一个或多个处理器执行操作，比如在这里描述的任何算法、方法、处理和/或控制例程的实现。
无人机100可以包括形成天线系统的一个或多个天线101。在一些实施例中，一个或多个天线可以与单个辐射图案相关联。在一些实施例中，天线系统可以包括一个或多个模态天线(否则在这里称为“波束控制天线系统”)。模态天线可以以多个可能的模式中的任何一个重新配置。一个或多个模态天线可以与多个模式中的每一个中的不同辐射图案或者偏振相关联。参考图9、图10和图11描述示例的模态天线。
图示网络(例如，蜂窝网络)具有节点300(例如，示出的三个蜂窝基站终端)。可以实现任意数目的节点300以形成网络。定位卫星400(例如，GPS卫星)可以用于确定无人机100的位置。GPS是用于确定高度改变对象的位置的一个技术；但是，可以实现其他类似的位置传感技术，比如基于经蜂窝网络的信号分析的三角测量位置、航位推算等。
与网络中的无人机100建立几个通信链路，比如控制器到无人机通信链路201、控制器到网络节点通信链路202、无人机到网络节点通信链路301、无人机到GPS通信链路和从无人机100到网络上(未示出)的其他装置(例如，客户端装置)的通信链路。例如，蜂窝、Wi-Fi、点对点链路或者其他通信链路可以将控制器200连接到无人机100。
在无人机100和网络的相邻节点300，或者无人机100与网络的其他客户端装置之间的蜂窝频带可能引起干扰。可以实现GPS或者其他定位技术，以提供关于网络内的无人机位置的信息。根据本公开的示例实施例，通过位置(包括高度)、行进方向和/或其他信息，可以在无人机100调节发射功率以减轻干扰。在一些实施例中，可以改变无人机无线电的多模态天线的模式，以创建一个或多个辐射图案空值或者以期望方向引导空值，以减轻由无人机操作引起的干扰。
图2图示蜂窝网络中的无人机100和控制器200，并描述网络中的无人机的位置可以怎样使用，以优化或者增强用于无人机上的天线的天线系统性能。图2示出了可以测量以配置无人机/节点链路的各种参数。基于网络中的无人机100的位置，可以选择用于无线电系统的天线系统配置，用于方位和俯仰面中的配置。在一些实施例中，可以考虑无人机100的速率。在一些实施例中，可以考虑朝向或者行进方向。可以在无人机上实现陀螺仪或者加速度计，用于朝向信息。
这里，具有一个或多个天线101的无人机100经由控制器到无人机通信链路201链接到控制器200。无人机100和控制器200之间的通信链路201与如由虚线圆形205所示的网络隔离。提供GPS卫星400以三角测量由节点300组成的网络上无人机100的位置。
图3图示在蜂窝网络中的多个高度的无人机100和当高度改变时信号将怎样变化。更具体地，图3示出了当无人机100关于地平面P0之上的三个垂直位置(分别是P1；P2和P3)前进时的无人机100。控制器200经由控制器到无人机通信链路201与无人机100通信，且由此在每个具有相对于地平面的不同高度的三个垂直位置之上控制无人机的上升。
通信链路质量可以作为高度的函数而变化。根据本公开的示例实施例，控制器200可以控制无人机100上的天线系统，以配置天线系统基于高度、朝向、行进方向和/或其他参数改进链路。例如可以使用GPS、陀螺仪、加速度计、来自蜂窝网络的信息和/或其组合来确定与无人机100相关联的高度、朝向和行进方向。关于蜂窝网络中的节点的信息经由访问许可从蜂窝网络提供给无人机控制器。无人机上的天线系统可以基于位置量度而动态地配置，以改进和/或维持与意向节点的链接，同时减小与其他节点或者客户端装置的干扰。参考图7和图8讨论可以实现以控制无人机100上的天线系统的示例方法。
图4示出了用于根据本公开的示例实施例的无人机无线电的天线系统调整和发射功率选择的示意性表示数据流500。由与无人机无线电相关联的一个或多个处理器(或者其他处理器)执行的算法或者控制例程使用信息以选择多模态天线的辐射模式和/或调整天线的发射功率。例如，在一些实施例中，网络中的节点300的位置可以经控制器到网络节点通信链路202以第一信号传递到无人机控制器200；网络信息中的节点的位置可以经控制器到无人机通信链路201以第二信号从控制器传送到无人机100，例如存储在查询表或者数据库中；GPS系统和卫星400可以确定网络上的无人机的位置；除其他外，可以由无人机基于比如GPS、加速度计、陀螺仪等的系统来确定高度、朝向、速率和/或位置；且收集数据以用于由一个或多个处理器执行以确定天线系统辐射模式和/或用于无人机无线电的天线系统的发射功率的算法或者控制例程。
图5图示选择用于在根据本公开的示例实施例的无人机和节点或者蜂窝塔之间的通信的频带的处理。在该示例实施例中，多频带无线电调制解调器允许操作频段的选择以增强通信链路。可以基于各种参数选择频带，比如无人机的高度、无人机的朝向、网络中无人机的位置、无人机的速率、网络中其他节点的位置(例如，无人机的天线系统的视场内)和/或其他参数。在一些实施例中，控制器200可以以指令经控制器到无人机通信链路201发送控制链路信号到无人机100的无人机天线系统101。网络信息中节点的位置被传送到无人机。无人机天线系统101可以向着意向节点300实现具有频率F1和/或频率F2的信号。
图6图示用于系统控制矩阵以选择根据本公开的示例实施例的天线系统的操作模式和/或发射功率的参数。如图所示，参数可以包括意向链路的SINR；干扰信号的SINR；高度；朝向；天线束状态；和/或频带中的一个或多个。
图7示出用于配置根据本公开的示例实施例的高度改变对象(例如，无人机)上的天线系统的示例方法(700)的流程图。该方法可以实现为由一个或多个处理器(例如，与高度改变对象相关联的一个或多个处理器)执行的控制例程/算法的一部分。图7为了说明和讨论的目的示出以特定次序执行的步骤。本领域技术人员使用在这里提供的本公开，将理解可以采用、扩展、同时执行、省略、重新排列和/或以各种方式修改在这里描述的方法的任意步骤而不脱离本公开的范围。
在(702)，该方法可以包括以当前状态操作高度改变对象的天线系统。例如，可以控制天线系统以基于以其当前状态的天线系统中的一个或多个天线的发射功率发射。
在(704)，该方法可以包括检测触发条件。触发条件可以触发方法(700)的其余部分的发生，即，基于与高度改变对象相关联的各种通信参数(例如，高度)，控制天线系统以增强网络(比如蜂窝网络)中的通信链路。触发条件可以是触发图7中示出的(706)、(708)和/或(710)的发生的任意定义的条件。例如，在一些实施例中，触发条件可以是时间段的期满。在一些实施例中，触发条件可以包括检测到高度改变对象的工作条件的改变(例如，高度的改变，网络中的位置的改变等)。在一些实施例中，触发条件可以在与高度改变对象相关联无线电向网络中的一个或多个节点发送信息和/或从其接收信息之前发生。可以实现其他适当的触发条件而不脱离本公开的范围。
在(706)，该方法包括获得指示与高度改变对象相关联的通信参数的数据。如上所述，指示通信参数的数据例如可以包括高度改变对象的高度。例如可以从定位系统(例如，GPS系统)，从控制高度改变对象的控制器，从高度改变对象上的高度计或者其他适当的源来确定高度。
在一些实施例中，指示通信参数的数据例如可以包括高度改变对象的朝向、高度改变对象的行进方向和/或高度改变对象的行进速率。这些参数例如可以从定位系统(例如，GPS系统)，从控制高度改变对象的控制器，从高度改变对象上的一个或多个传感器(例如，陀螺仪)或者其他适当的源获得。
在一些实施例中，指示通信参数的数据例如可以包括通信网络中的高度改变对象的位置(例如，相对于一个或多个节点的位置)。该通信参数例如可以从定位系统(例如，GPS系统)，从控制高度改变对象的控制器，从一个或多个节点或者另一适当的源获得。
在一些实施例中，指示通信参数的数据可以包括信道质量指示符(CQI)，比如信号与干扰加噪声比(SINR)。例如，通信参数可以包括与意向通信链路相关联的SINR和/或与一个或多个潜在干扰器相关联的SINR。可以使用其他CQI而不脱离本公开的范围，比如信噪比(SNR)；接收信号强度指示符(RSSI)、位误差率(BER)及其他量度。CQI可以从任何适当的源获得，比如从基带处理器，从网络中的一个或多个节点，从控制高度改变对象的控制器等获得。
在(708)，该方法可以包括基于指示通信参数的数据来确定天线系统中的一个或多个天线的发射功率。在一些实施例中，可以执行控制例程、算法和/或查询表，以确定作为一个或多个通信参数的函数的发射功率。例如，在一些实施例中，可以从存储器装置访问将高度或者其他通信参数与一个或多个天线的发射功率关联的查询表。对应于特定高度或者其他通信参数的发射功率可以基于指示当前高度或者其他通信参数的数据而确定。
在一些实施例中，控制例程或者算法可以至少部分地基于一个或多个通信参数来实现计分函数或者成本函数。分数或者成本可以确定为一个或多个通信参数(例如，高度、朝向、位置、SINR等)的函数。可以确定发射功率以增加由计分函数提供的分数或者减小由成本函数提供的成本。
在一些实施例中，可以实现迭代控制例程或算法。例如，当高度改变对象以某个阈值改变高度(或者其他通信参数)时，可以通过多个发射功率循环天线系统。改进通信链路的发射功率(例如，基于一个或多个CQI确定的)可以被选为用于操作天线系统中的一个或多个天线的发射功率。
在(710)，该方法包括基于所确定的发射功率来控制天线系统。例如，该方法可以包括控制天线系统，以将具有单个固定辐射图案的至少一个天线的发射功率调整为对应于或者接近所确定的发射功率。
图8示出用于配置根据本公开的示例实施例的高度改变对象(例如，无人机)上的天线系统的示例方法(800)的流程图。该方法可以实现为由一个或多个处理器(例如，与高度改变对象相关联的一个或多个处理器)执行的控制例程/算法的一部分。图8为了说明和讨论的目的示出以特定次序执行的步骤。本领域技术人员使用在这里提供的本公开，将理解可以采用、扩展、同时执行、省略、重新排列和/或以各种方式修改在这里描述的方法的任意步骤而不脱离本公开的范围。
在(802)，该方法可以包括操作当前状态下的高度改变对象的天线系统。例如，天线系统中的模态天线可以以与模态天线相关联的多个模式中所选的模式操作。每个模式可以与不同的辐射图案相关联。
在(804)，该方法可以包括检测触发条件。触发条件可以触发方法(800)的其余部分的发生，即，基于与高度改变对象相关联的各种通信参数(例如，高度)，控制天线系统以增强网络(比如蜂窝网络)中的通信链路。触发条件可以是触发图8中示出的(806)、(808)和(810)的发生的任意定义的条件。例如，在一些实施例中，触发条件可以是时间段的期满。在一些实施例中，触发条件可以包括检测到高度改变对象的工作条件的改变(例如，高度的改变，网络中的位置的改变等)。在一些实施例中，触发条件可以在与高度改变对象相关联无线电向网络中的一个或多个节点发送信息和/或从其接收信息之前发生。可以实现其他适当的触发条件而不脱离本公开的范围。
在(806)，该方法包括获得指示与高度改变对象相关联的通信参数的数据。如上所述，指示通信参数的数据例如可以包括高度改变对象的高度。例如可以从定位系统(例如，GPS系统)，从控制高度改变对象的控制器，从高度改变对象上的高度计或者其他适当的源确定高度。
在一些实施例中，指示通信参数的数据例如可以包括高度改变对象的朝向、高度改变对象的行进方向和/或高度改变对象的行进速率。这些参数例如可以从定位系统(例如，GPS系统)，从控制高度改变对象的控制器，从高度改变对象上的一个或多个传感器(例如，陀螺仪)或者其他适当的源获得。
在一些实施例中，指示通信参数的数据例如可以包括通信网络中的高度改变对象的位置(例如，相对于一个或多个节点的位置)。该通信参数例如可以从定位系统(例如，GPS系统)，从控制高度改变对象的控制器，从一个或多个节点或者另一适当的源获得。
在一些实施例中，指示通信参数的数据可以包括比如SINR的CQI。例如，通信参数可以包括与意向通信链路相关联的SINR和/或与一个或多个潜在干扰器相关联的SINR。可以使用其他CQI而不脱离本公开的范围，比如SNR；接收信号强度指示符RSSI、位误差率BER及其他量度。CQI可以从任何适当的源获得，比如从基带处理器，从网络中的一个或多个节点，从控制高度改变对象的控制器等获得。
在(808)，该方法可以包括基于指示通信参数的数据确定用于天线系统中的一个或多个模态天线的多个模式中所选的模式。在一些实施例中，可以执行控制例程、算法和/或查询表，以确定作为一个或多个通信参数的函数的所选的模式。例如，在一些实施例中，可以从存储器装置访问将高度或者其他通信参数与用于一个或多个模态天线的所选的模式关联的查询表。对应于特定高度或者其他通信参数的所选的模式可以基于指示当前高度或者其他通信参数的数据确定。
在一些实施例中，控制例程或者算法可以至少部分地基于一个或多个通信参数实现计分函数或者成本函数。分数或者成本可以确定为一个或多个通信参数(例如，高度、朝向、位置、SINR等)的函数。可以确定所选的模式以增加由计分函数提供的分数或者减小由成本函数提供的成本。
在一些实施例中，可以实现迭代控制例程或算法。例如，当高度改变对象以某个阈值改变高度(或者其他通信参数)时可以通过多个发射功率循环天线系统。改进通信链路的发射功率(例如，基于一个或多个CQI确定的)可以被选为用于操作天线系统中的一个或多个天线的发射功率。
在(810)，该方法包括基于所选的模式控制天线系统。例如，该方法可以包括控制一个或多个模态天线，以将模式调整为对应于或者接近所确定的所选模式。将参考图9到图11讨论用于控制示例模态天线的示例技术。
图9图示根据本公开的方面可以使用的模态天线910的示例实施例。模态天线910可以包括电路板912(例如，包括地平面)和设置在电路板912上的受驱动天线元件914。天线体积可以在电路板(例如，和地平面)和受驱动天线元件之间定义。
在一些实施例中，第一寄生元件915可以至少部分地位于天线体积内。第一有源调谐元件916可以与寄生元件915耦合。第一有源调谐元件916可以是无源或者有源组件或者一系列组件，且可以配置为通过可变电抗，或者短路到地的方式改变关于第一寄生元件914的电抗，导致天线的频移。
在一些实施例中，第二寄生元件918可以配置为接近电路板912且可以位于天线体积之外。第二寄生元件918可以进一步包括第二有源调谐元件920，第二有源调谐元件920可以单独地包括一个或多个有源和/或无源组件。第二有源调谐元件920可以是无源或者有源组件或者一系列组件，且可以配置为通过可变电抗或者短路到地的方式改变关于第二寄生元件918的电抗，导致天线的频移。第二寄生元件918可以位于与受驱动元件914相邻且也可以位于天线体积之外。
描述的配置可以提供通过改变关于受驱动天线元件的电抗而变换其辐射图案特性的能力。变换天线辐射图案可以被称为“波束控制”。在天线辐射图案包括空值的实例中，类似的操作可以被称为“空值引导”，因为空值可以变换到关于天线的替代位置(例如，为减小干扰)。在一些实施例中，第二有源调谐元件920可以包括用于当“导通”时将第二寄生连接到地和用于当“断开”时终止短路的开关。但是，应该注意到，关于第一或者第二寄生元件中的任何一个的可变电抗，例如通过使用可变电容器或者其他可调谐组件，可以进一步提供天线图案或者频率响应的可变变换。例如，第一有源调谐元件916和/或第二有源调谐元件920可以包括可调谐电容器、MEMS装置、可调谐电感器、开关、可调谐移相器、场效应晶体管或者二极管中的至少一个。
图10图示与图9的模态天线相关联的二维天线辐射图案。可以通过控制与模态天线910的第一和/或第二寄生元件915、918中的至少一个相关联的电气特性而变换辐射图案。例如，在一些实施例中，辐射图案可以从第一模式922变换到第二模式924，或者第三模式926。
图11图示根据本公开的示例方面的图9的模态天线的示例频率图。可以通过控制与模态天线910的第一和/或第二寄生元件915、918中的至少一个相关联的电气特性来变换天线的频率。例如，当第一和第二寄生元件切换为“关”时，可以实现天线的第一频率(f0)；当第二寄生短路到地时，可以产生频率(fL)和(fH)；且当第一和第二寄生元件每个都短路到地时，可以产生频率(f4；f0)。应当理解，在本公开的范围内其他配置是可能的。例如，可以采用更多或者更少的寄生元件。可以改变寄生元件的定位以实现可以展现不同频率和/或频率组合的附加模式。
图9到图11为了说明和讨论的目的示出具有多个模式的一个示例模态天线。本领域技术人员使用在这里提供的本公开，将理解可以使用其他模态天线和/或天线配置而不脱离本公开的范围。如在此使用的，“模态天线”指的是能够以多个模式操作的天线，其中每个模式与不同的辐射图案相关联。
虽然已经关于其特定示例实施例具体描述了本主题，本领域技术人员将理解在实现前述的理解的情况下，可以容易地产生这种实施例的改变、变更和等效。因此，本公开的范围是通过示例的方式而不是通过限制的方式，且本公开不排除包括这种对本领域技术人员显而易见的对本主题的修改、变更和/或添加。

Claims (20)

1.一种用于高度改变对象的通信系统，所述系统包括：
具有一个或多个天线的天线系统，所述一个或多个天线中的每一个与单个固定辐射图案相关联；和
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器配置为执行控制例程以执行操作，所述操作包括：
获得指示与高度改变对象相关联的一个或多个通信参数的数据；和
至少部分地基于所述一个或多个通信参数，确定用于所述一个或多个天线中的每一个的发射功率；和
至少部分地基于发射功率，控制天线系统，以与通信网络中的节点通信。
2.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述一个或多个通信参数包括所述高度改变对象的高度。
3.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述一个或多个通信参数包括所述高度改变对象的朝向或者所述高度改变对象的行进方向。
4.如权利要求3所述的通信系统，其中，所述高度改变对象的朝向或者所述高度改变对象的行进方向至少部分地基于陀螺仪获得。
5.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述一个或多个通信参数包括通信网络中的高度改变对象的位置。
6.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述一个或多个通信参数包括通信网络中的一个或多个节点的位置。
7.如权利要求1所述的通信系统，其中，确定所述发射功率，以减小与配置为与高度改变对象通信的一个或多个客户端装置的干扰。
8.如权利要求2所述的通信系统，其中，所述一个或多个处理器配置为当所述高度改变对象的高度增加时，减小发射功率。
9.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述操作进一步包括确定用于与通信网络中的节点通信的频带。
10.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述通信网络是蜂窝网络。
11.一种用于控制位于高度改变对象上的模态天线的方法，所述方法包括：
由一个或多个处理器获得与用于高度改变对象的一个或多个通信参数相关联的数据；
由一个或多个处理器至少部分地基于与一个或多个通信参数相关联的数据，确定用于模态天线的多个模式中的所选模式，所述多个模式中的每一个与不同的辐射图案相关联；
由一个或多个处理器控制模态天线，以便以所选模式配置天线。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个通信参数包括所述高度改变对象的高度。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个通信参数包括所述高度改变对象的朝向或者所述高度改变对象的行进方向。
14.如权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个通信参数包括通信网络中的所述高度改变对象的位置。
15.如权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括通信网络中的一个或多个节点的位置。
16.如权利要求11所述的方法，其中，由一个或多个处理器确定模态天线的多个模式中的所选模式包括：确定模式，以至少部分地基于通信网络中的干扰，引导与用于所选模式的辐射图案相关联的空值。
17.如权利要求11所述的方法，其中，所述模态天线包括辐射元件和一个或多个寄生元件，其中，由一个或多个处理器控制模态天线，以便以所选模式配置天线包括：改变与一个或多个寄生元件中的至少一个相关联的电抗。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述辐射元件与电路板相邻，形成在所述辐射元件与所述电路板之间定义的天线体积，且所述一个或多个寄生元件包括：
与辐射元件相邻和在天线体积之外的第一寄生元件，和
与辐射元件相邻且在天线体积内的第二寄生元件。
19.一种高度改变对象，包括：
具有一个或多个模态天线的天线系统，每个模态天线可以多个模式配置，每个模式与不同的辐射图案相关联；
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器配置为执行控制例程以执行操作，所述操作包括：
获得指示与高度改变对象相关联的一个或多个通信参数的数据；和
至少部分地基于一个或多个通信参数，确定一个或多个模态天线中的每一个的所选模式或者发射功率；和
至少部分地基于发射功率或者所选模式，控制天线系统，以与通信网络中的节点通信。
20.如权利要求19所述的高度改变对象，其中，所述操作包括：
至少部分地基于一个或多个通信参数确定一个或多个模态天线中的每一个的所选模式和发射功率；和
至少部分地基于发射功率和所选模式，控制天线系统，以与通信网络中的节点通信。
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