CN111010221B - 用无线通信设备实现天线分集的系统、方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种能够实现天线分集技术的系统、方法和设备。设备包括第一无线通信设备和收发器，该第一无线通信设备包括多个天线，该收发器耦合到该多个天线并被配置成根据无线传输协议发送和接收数据，而对等无线通信设备可以具有单个天线或多个天线。设备还包括处理器，该处理器被配置成：在第一模式下，计算与多个天线的到达角(AoA)或与单个天线相关联的离开角(AoD)；以及在第二模式下，经由多个天线中的至少第一天线向第二无线通信设备发送数据和从第二无线通信设备接收数据，其中第一天线由处理器基于第一无线通信设备和第二无线通信设备之间的第一多个信号测量结果之一来选择。

Description

用无线通信设备实现天线分集的系统、方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年10月4日递交的申请号为62/741,387的美国临时专利申请以及于2018年12月20日递交的申请号为16/227,152的美国专利申请的权益，这些申请出于所有目的通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开大体上涉及无线通信设备，且更具体地，涉及与这种无线通信设备相关联的天线分集技术的实现。
背景
各种设备能够通过一个或更多个天线实现无线通信。这种无线通信可以使用通信调制解调器来实现，该通信调制解调器包括根据一个或更多个传输协议(诸如，蓝牙协议)进行配置的收发器。因此，这种设备可以被配置成根据这种协议经由通信网络进行通信。这种设备可以包括可用于发射和/或接收的多个天线。因此，设备可以包括天线阵列。然而，为了降低成本和功耗，以及设备中调制解调器的复杂性，优选地可以将开关天线阵列(switched antenna array)连接到设备。然而，这种设备在它们识别应该使用哪个天线来接收和/或发射数据的能力方面受到限制。此外，这种设备在它们有效发射和接收数据的能力方面受到限制，因为它们不能有效地选择应该使用哪个天线。
附图说明
图1图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的系统的示例。
图2图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的系统的另一示例。
图3图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的系统的又一示例。
图4图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的设备的示例。
图5图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的系统的另一示例。
图6示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的示例。
图7示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的另一示例。
图8示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的又一示例。
图9示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的附加示例。
图10示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的另外的示例。
图11示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的另一示例。
图12图示了根据多个实施例配置的数据包的示例。
详细描述
在以下的描述中，阐述了许多特定的细节，以便提供对所提出的概念的透彻理解。所提出的概念可以被实践，而无需这些特定细节的一些或全部。在其他实例中，没有详细描述众所周知的过程操作，以免不必要地模糊所描述的概念。虽然一些概念将结合特定示例进行描述，但应理解这些示例不旨在限制。
一些无线通信设备在它们实现天线分集技术的能力方面受到限制。例如，它们可能使用过多的处理硬件来实现这种分集技术，因为它们可能需要复杂的无线电接收机和复杂的基带处理。这种技术与低能耗应用和协议不兼容。因此，这种技术无法在这种低能耗电子器件和设备中有效和高效地实现。
本文公开的实施例提供了天线分集技术，其可以在低能耗设备中且以与低能耗协议(诸如，蓝牙和蓝牙低能耗)兼容的方式实现。如下面将更详细讨论的，数据包处理的指定部分可用于获得无线通信设备的天线的信号测量结果，并且这种测量结果可用于识别和选择最佳天线用于通信。如下面还将更详细讨论的，本文公开的天线分集技术可以与到达角(AoA)和离开角(AoD)计算兼容，使得天线分集和AoA或AoD可以在低能耗电子器件和设备中同时实现。
图1图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的系统的示例。在多个实施例中，系统(诸如系统100)包括各种设备，诸如第一设备102和第二设备120，它们可以是无线通信设备。因此，这种设备被配置成经由通信网络(诸如，网络136)通过一个或更多个无线传输协议彼此通信。如下面将更详细讨论的，这种无线传输协议可以是蓝牙协议或蓝牙低能耗(BLE)协议。虽然本文公开的多个实施例是参照蓝牙和蓝牙低能耗规范来讨论的，但是应当认识到，可以实现任何合适的规范和/或协议。例如，本文公开的系统、设备和方法可以用Zigbee、LoRa或与低成本通信设备兼容的任何其他协议或规范来实现。
因此，第一设备102可以包括主处理器104，并且还可以包括耦合到主处理器104以及第一设备102的其他部件的存储器设备，诸如存储器106。在多个实施例中，存储器106可以包括非易失性存储器108和易失性存储器110。在一些实施例中，主处理器104和存储器106可以实现为单个芯片上的单个部件。因此，虽然图1图示了主处理器104和存储器106的一个示例，但是本文设想并公开了各种不同的配置。第一设备102还可以包括多个天线，诸如天线132，这些天线被配置成根据上面提到的传输协议从第一设备102发射和接收信号。
在多个实施例中，第一设备102可以包括多个天线，并且可以被配置成实现AoA和AoD计算，诸如可以在空间位置确定技术期间实现的那些计算。例如，第一设备102可以被配置成获取在其每个天线处接收的信号的IQ样本。第一设备102还可以被配置成基于所获取样本的相位差来计算AoA。类似地，第一设备102可以被配置成从其每个天线发射信号，而另一设备，诸如第二设备120，可以被配置成接收信号并基于相位差确定AoD。因此，第一设备102包括天线，诸如天线132，并且被配置成确定到达天线的射频(RF)波的传播方向，以及与其他设备通信以确定离开天线的RF波的传播方向。
如下面将更详细讨论的，第一设备102和第二设备120还可以被配置成实现本文公开的各种天线分集技术，以识别和选择用于发射和/或接收数据包或帧的特定天线。例如，第一设备102可以被配置成循环通过其天线，以确定用于与另一设备(诸如，第二设备120)通信的最佳天线。在一些实施例中，第一设备102被配置成在数据传输的特定或指定周期的处理期间，测试其每个天线的信号强度和/或信号质量。因此，本文公开的信号测量结果可以在对应于数据包的特定部分的处理和加工(processing)操作期间得出。
例如，当第一设备102被配置为蓝牙或BLE设备时，第一设备102可以在连续音调扩展(CTE)周期期间测试其每个天线的信号强度，该周期在本文中也可以被称为补充周期。如下面将更详细讨论的，可以检索和存储各种信息，诸如连接链路标识符和频道号码，以基于一个或更多个信号参数来识别和选择适当的天线。通过这种方式，第一设备102被配置成利用数据传输的指定部分，该指定部分可以是数据包或帧的传输的一部分，以实现本文中公开并在下面更详细讨论的天线分集技术。应当认识到，本文公开的天线分集技术可以与前面描述的AoA和AoD计算同时实现。通过这种方式，在CTE周期期间发射的信号可以用于AoA或AoD两者以及天线分集目的。
如上所述，系统100还包括第二设备120，该第二设备120包括主处理器122，并且还包括耦合到主处理器120以及第二设备120的其他部件的存储器124。在多个实施例中，存储器124可以包括非易失性存储器126和易失性存储器128。第二设备120还可以包括多个天线，诸如天线134，这些天线被配置成根据上面提到的传输协议从第二设备120发射和接收信号。与如上所讨论相类似地，第二设备120可以包括多个天线，并且可以被配置成实现到达角(AoA)和离开角(AoD)计算，诸如可以在空间位置确定技术期间实现的那些计算。同样如上所述并且将在下面进一步详细讨论的，第二设备120还可以被配置成实现本文公开的各种天线分集技术，以识别和选择用于发射和/或接收数据包或帧的特定天线。例如，第二设备120可以被配置成循环通过其天线，以确定用于从另一设备(诸如，第一设备102)接收数据的最佳天线。
图2图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的系统的另一示例。如上所讨论的，系统100可以包括可以经由网络136通信的第一设备102和第二设备120。同样如上所讨论的，第一设备102可以包括主处理器104和存储器106，存储器106可以包括非易失性存储器108和易失性存储器110。第一设备102还可以包括调制解调器112、开关114以及天线(诸如天线132)。此外，第二设备120可以包括主处理器122和存储器124，存储器124可以包括非易失性存储器126和易失性存储器128。第二设备120还可以包括调制解调器130和天线134。
如图2所示，第一设备102具有多个天线，而第二设备120具有单个天线。因此，如下面将更详细讨论的，第一设备102可以被配置成循环通过每个天线，以用第二设备120的天线134测试信号强度。信号强度的这种确定可以在数据传输的指定周期(诸如，CTE周期)期间实现。如下面还将更详细讨论的，第一设备102的不同天线可以用于从第一设备102向第二设备120发射测试数据或信号(诸如，连续音调)，并且信号强度可以针对每个天线被测量。此外，还可以存储附加信息，诸如连接链路标识符和频道标识符，并且这种附加信息可以用于索引和存储测量的数据。在多个实施例中，第二设备120被配置成将结果返回到第一设备102，并且第一设备102被配置成基于结果选择特定天线。相应地，所选择的天线可以用于发射下一个数据包或帧。
图3图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的系统的又一示例。如上所讨论的，系统100可以包括可以经由网络136通信的第一设备102和第二设备120。同样如上所讨论的，第一设备102可以包括主处理器104和存储器106，存储器106可以包括非易失性存储器108和易失性存储器110。第一设备102还可以包括调制解调器112和天线132。此外，第二设备120可以包括主处理器122和存储器124，存储器124可以包括非易失性存储器126和易失性存储器128。第二设备120还可以包括调制解调器130、开关131以及天线(诸如天线134)。
如图3所示，第二设备120具有多个天线，而第一设备102具有单个天线。在该示例中，如下面将更详细讨论的，第二设备120可以被配置成循环通过每个天线，以用第一设备102的天线132测试信号强度。如上所述，信号强度的这种确定可以在数据传输的指定周期(诸如，CTE周期)期间实现。因此，在该示例中，第一设备102的天线132可以用于向第二设备120发射数据，并且第二设备120被配置成循环通过其天线以在其每个天线处接收数据。因此，可以测量每个天线的信号强度，以及附加信息，诸如连接链路标识符和频道标识符。在多个实施例中，第二设备120被配置成基于结果选择特定天线，并且所选择的天线可以用于接收由第一设备102发射的下一个数据包或帧。
图4图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的设备的示例。如上所讨论的，第一设备102可以包括主处理器104和存储器106，存储器106可以包括非易失性存储器108和易失性存储器110。第一设备102还可以包括调制解调器112、开关114和天线(诸如天线132)。因此，开关114被配置成选择性地使诸如天线132的天线与第一设备102的其他部件(诸如调制解调器112)耦合和去耦合。
在多个实施例中，调制解调器112包括各种部件，诸如通信接口144，通信接口144被配置成管理与其他部件(诸如，存储器106和主处理器104)的通信。调制解调器112还包括处理器142和存储器单元140，它们被配置成根据一个或更多个传输协议(诸如，蓝牙和BLE)实现与数据的发射和接收相关联的处理操作。在多个实施例中，处理器142和存储器单元140还被配置成实现上面讨论的和下面更详细讨论的天线分集操作。更具体地，处理器142可以被配置成在天线分集操作期间处理对不同天线的选择，将天线分集数据存储在存储器单元140中，以及选择用于发射或接收下一个数据包或帧的特定天线。在一些实施例中，处理器142还可以被配置成将这种数据存储在存储器106中。
如下面将更详细讨论的，天线分集数据可以包括每个天线的各种条目，并且数据条目可以包括各种参数的各个值。例如，这种天线分集数据条目可以包括天线标识符、信号测量结果、连接链路标识符以及频道标识符。因此，天线分集数据可以基于连接链路标识符和频道标识符来索引，使得它们基于天线标识符、连接链路标识符和频道标识符被索引和组织。此外，天线分集数据还可以包括其他参数的各种其他条目。例如，天线分集数据还可以包括每个天线的状态标识符。在一些实施例中，状态标识符可以识别天线的一个或更多个操作参数，并且还可以识别与这些操作参数相关联的状态。在一个示例中，状态标识符可以识别天线的连接或增益的状态。因此，状态标识符可以识别“低增益”状态、“损坏(broken)”状态或“连接丢失”状态。在一些实施例中，部件(诸如处理器142)可以被配置成基于先前的信号测量结果来生成这样的状态标识符。因此，如果测量并观察到一个或更多个条件，则处理器142可以生成适当的状态标识符。在一个示例中，如果特定天线始终具有这样的信号测量结果，即其信号强度或信号质量低于指定阈值，或者超过低于所有天线的平均值的指定量，则该天线可以被指定为“低增益”状态。因此，如将在下面更详细地讨论的，这样的状态标识符可以生成并用于天线选择、取消选择、排除和/或从池(pool)中移除。
在多个实施例中，调制解调器112还包括收发器146，收发器146被配置成使用天线(诸如天线132)发射和/或接收数据。因此，收发器146可以包括调制器和解调器，调制器和解调器被配置成根据本文公开的传输协议来调制和解调数据包，并且这种数据可以经由天线(诸如天线132)来发射和/或接收。虽然图4图示了第一设备102和调制解调器112的附加特征，但是应当认识到，这些附加特征可以包括在第二设备120以及调制解调器130中。此外，虽然图4图示了第一设备102的一个示例，但是应当认识到，第一设备102以及本文描述的其他设备可以用针对不同传输协议实现的多个无线电设备和多个调制解调器来实现。因此，信号测量结果可以由多个调制解调器得出，并且最佳天线可以基于这些测量结果的组合来选择。此外，可以使用多种类型的测量结果来选择天线。例如，可以使用信号强度和信号质量的度量的组合。更具体地，如果从天线分集操作的先前迭代中可以获得多个测量结果，则可以对每个天线使用平均度量。此外，可以对这些度量的组合进行加权。例如，对于一些通信链路，信号强度的度量可以比信号质量具有更高的权重，而对于其他通信链路，可以比信号质量具有更低的权重。
此外，第一设备102的多个部件可以在一个或更多个集成电路芯片上实现。例如，第一设备102的部件可以在单个集成芯片上实现。在另一示例中，调制解调器112的部件可以在耦合到第一设备102的其他部件的单个集成芯片上实现。在多个实施例中，这种集成电路芯片可以是单片芯片。此外，这种芯片可以与蓝牙低能耗规范和要求兼容并被配置成实现蓝牙低能耗规范和要求。此外，虽然图4图示了在调制解调器112内实现的处理器142，但是应当认识到，处理器142可以与调制解调器112分开实现。
图5图示了根据多个实施例配置的用于实现天线分集技术的系统的另一示例。如上所述，系统可以包括各种设备，诸如第一设备102和第二设备120。如图5所示，系统500可以被配置成包括经由网络(诸如，网络136)彼此通信的多个设备。因此，第一设备102可以被配置成与第二设备120以及第三设备502通信。在该示例中，第一设备102被配置成参照第二设备120以及第三设备502实现本文公开的天线分集操作。例如，第一设备102被配置成基于用第二设备120执行的天线分集操作来选择用于与第二设备120通信的第一天线。此外，第一设备102被配置成基于用第三设备502执行的天线分集操作来选择用于与第三设备502通信的第二天线。在多个实施例中，所执行的天线分集操作在相同的CTE周期内实现，使得在单个CTE周期内进行多个确定。在该示例中，第一天线然后可以用于向第二设备120发射下一个数据包或帧，并且第二天线然后可以用于向第三设备502发射下一个数据包或帧。天线分集操作的细节将在下面详细讨论。
图6示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的示例。如上所讨论的，本文公开的设备可以被配置成实现各种AoA以及AoD确定。此外，这种设备可以被配置成实现天线分集技术，以识别和选择用于向设备发射数据和/或从设备接收数据的特定天线。因此，可以针对连接链路和频道的各种不同的组合来测试和测量信号强度和/或信号质量，并且可以基于这些测量结果来选择特定天线。
因此，方法600可以从操作602开始，在操作602期间，可以转换到连接状态。在多个实施例中，如上所述，包括天线的设备可以处于“广告状态”，在该状态中数据从设备广播到范围内的任何其他设备。因此，在这种状态期间，可能不存在建立的通信链路直到另一个设备对广播做出响应。因此，在操作602期间，可以建立通信链路，并且设备可以从广告状态转换到连接状态。在转换到连接状态期间，可以存储各种连接信息，诸如设备标识符和连接链路标识符。
方法600可以前进到操作604，在操作604期间，可以针对无线通信设备的每个天线获取信号测量结果。如上所述，这种设备可以包括多个天线，该多个天线可以被实现为天线阵列，并且可以针对每个天线获取信号测量结果。在一个示例中，可以基于从另一设备发射的数据得出测量结果，并且可以在数据传输的CTE周期期间得出测量结果。因此，可以针对用于接收这种发射数据的每个天线得出信号测量结果。在多个实施例中，每个天线具有特定的波束形状或形式，这可以基于各种参数(诸如，取向)来确定。因此，可以使用测量结果来识别每个天线的波束质量，从而可以选择具有最佳波束的天线。更具体地，信号测量结果可以是信号强度的测量结果，诸如接收信号强度指示符(RSSI)测量结果。在多个实施例中，信号测量结果可以是信号质量的测量结果，诸如信号与干扰加噪声比(SINR)测量结果。在多个实施例中，还可以针对每个信号测量结果存储天线标识符，以识别用于得出该测量结果的天线。
在多个实施例中，也可以识别和存储附加数据。例如，可以识别连接链路标识符，其中这种连接链路标识符被配置成识别与被测试的连接相关联的设备。在一个示例中，设备可以是上面讨论的第一设备102和第二设备120。因此，可以检索和/或生成与被测试的连接链路相关联的标识符。此外，也可以识别和存储频道标识符。在多个实施例中，频道标识符被配置成识别正在被测试的频率或频带。在多个实施例中，设备被配置成实现跳频，其中按照通信协议规定的，循环通过多个频率或频带。因此，通信链路中的成对设备可以循环通过频带，并且天线分集数据可以被存储并用于每个频带。因此，信号测量结果、连接链路标识符以及频道标识符可以存储为天线分集数据。在一些实施例中，可以基于连接链路标识符和频道标识符来索引天线分集数据。通过这种方式，可以以基于连接链路标识符和频道标识符来索引和组织的方式存储信号测量结果。如上所述，天线分集数据可以存储用于与多个设备的多个连接链路的这种数据。
方法600可前进到操作606，在操作606期间，可以基于一个或更多个信号参数对信号测量结果进行分类。例如，如果信号测量结果是SINR测量结果，则它们可以按升序或降序分类，并再次存储在天线分集数据中。在一些实施例中，信号测量结果也可以被过滤。例如，低于指定阈值的测量结果可以被丢弃。通过这种方式，包括信号测量结果的测量结果数据可以被分类，使得它们基于信号强度或信号质量被排序。在多个实施例中，也可以实现附加操作。例如，如果对于特定连接链路和频道，针对特定天线存在多个测量结果，则这些测量结果可以被组合和/或平均以获得被存储为天线分集数据的单个结果。
方法600可前进到操作608，在操作608期间，可以识别最佳结果和最佳天线。因此，根据多个实施例，可以基于分类的测量结果来识别最佳结果。例如，如果信号测量结果是SINR测量结果，被分类后，可以选择具有最高或最大SINR测量结果的分集数据条目。因此，最高信号质量测量结果或最高信号强度测量结果可用于识别天线。此外，与信号测量结果一起存储的天线标识符可以用于识别最佳天线。根据一些实施例，可以基于信号测量结果与指定阈值的比较来选择天线。因此，可以将信号测量结果与制造商或用户可能已经设置的阈值进行比较，并且可以基于该比较来选择天线。因此，如本文所公开的，最佳天线的描述可以指使用任何前述技术选择的天线。在多个实施例中，其他天线信息也可以用于识别和选择最佳天线，诸如天线连接条件、信道衰落条件以及任何其他合适的信道信息或数据。
方法600可以前进到操作610，在操作610期间，所识别的天线可用于后续的数据通信。在设备正在接收数据的示例中，所识别的天线可用于接收下一个数据包或帧。在设备正在发射数据的另一示例中，所识别的天线可用于发射下一个数据包或帧。此外，如果设备转换回到广告状态，则所识别的天线可用于在广告状态期间进行广播。通过这种方式，用于选择特定天线的天线分集数据可以被利用(leverage)和使用以增强在连接状态以及广告状态下实现的通信。应当认识到，方法600的附加迭代以及下面描述的附加方法可以被实现用于后续数据包的后续传输。因此，尽管条件发生变化，诸如设备的移动以及跳频期间可能出现的频带变化，最佳天线仍被持续选择。关于天线选择和天线分集技术实现的其他细节将参照下面的图7-图11进行更详细的讨论。
图7示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的另一示例。如上所讨论的，本文公开的设备可以被配置成实现天线分集技术，以识别和选择用于向设备发射数据和/或从设备接收数据的特定天线。如下面将更详细讨论的，这样的技术可以用于针对与多个设备的多个连接链路并根据各种传输协议处理天线分集操作，并且下面的讨论还描述了这样的技术可以如何用于接收事件。
因此，方法700可以从操作702开始，在操作702期间，可以响应于被识别的接收事件，检索当前的天线标识符和天线分集数据。因此，可以识别指示数据将在无线通信设备处被接收的接收事件。在多个实施例中，接收事件可以至少部分地基于在调制解调器中触发的定时器来识别。因此，接收事件的定时可以根据通信协议来调度，并且在一些实施例中，可以基于接收的初始数据值来触发。此外，在一些实施例中，对当前的天线标识符和天线分集数据的检索可以发生在从广告状态转换到连接状态之后。响应于识别到接收事件，可以识别当前的天线，并且可以查询天线分集数据。在一些实施例中，查询可以基于连接链路标识符以及频道标识符来实现，并且当前的天线标识符可以基于先前存储的、与上次发射或接收操作相关联的数据来从存储器中检索。在多个实施例中，天线分集数据也可以存储其他天线信息。例如，这种附加天线信息可以包括由上述调制解调器生成的状态标识符。这种状态标识符可以识别诸如损坏或有问题的天线等状态，并且这种识别可以基于观察到的增益退化或持续较差的信号强度和/或质量测量结果来进行。
此外，根据一些实施例，也可以基于可用的地理定位数据或任何其他合适的源来确定天线位置(position)。例如，无线通信设备可以具有被配置成在进行测量时提供无线通信设备和天线的定位(location)的地理定位硬件和软件。这种定位可以被识别和检索为天线位置。在一些实施例中，无线通信设备可以被配置成可通信地耦合到可以具有这种地理定位硬件和软件的其他系统部件，正如在汽车或交通工具中的情形。此外，在一些实施例中，当前的天线信息也可以指所识别的天线的取向，诸如天线最后面对的方向。这种方向可以是基本方向，诸如北、南、东和西，或者可以表示为数字方位(bearing)。
方法700可以前进到操作704，在操作704期间，可以确定天线分集数据中的数据条目是否为空(NULL)。在一些实施例中，可能不存在天线分集数据，并且条目可能为空。例如，作为无线通信设备初始化过程的一部分，所有条目可以都被设置为空。如果条目为空，则方法700可以前进到操作706，在操作706期间，可以识别和选择参考天线。因此，参考天线可以是可用作默认天线的预定天线。如果条目不为空，则方法700可以前进到操作708。
因此，在操作708期间，可以识别当前时间和时间参数。因此，可以从无线通信设备内的任何合适的源确定当前时间。例如，当前时间可以基于从时间戳单元或从系统时钟接收的时间戳数据来确定。此外，可以基于当前时间和生成天线分集数据条目时的时间之间的差来确定时间参数，这可以由与天线分集数据条目一起生成并存储的时间戳来识别。
方法700可以前进到操作710，在操作710期间，可以确定时间参数是否小于信道相干时间。因此，可以基于正在使用的频道的频率和带宽来确定信道相干时间。在多个实施例中，信道相干时间也可以基于天线和无线通信设备的移动速度来确定。时间参数可以与信道相干时间进行比较，以确定它是小于信道相干时间还是大于信道相干时间。在多个实施例中，实现这种比较确保了正在使用的天线分集数据不会太旧并且仍然是准确的。如果时间参数大于信道相干时间，则方法700可以前进到操作712，在操作712中条目被设置为空，并且方法700可以前进到操作706。如果时间参数小于信道相干时间，则方法700可以前进到操作714，这将在下面更详细地讨论。
在多个实施例中，操作708和710可以可选地和/或响应于一个或多个其他条件或参数来实现。例如，操作708和710可以响应于识别到无线通信设备的速度大于指定阈值来实现，或者响应于识别到一个或更多个应用已经在无线通信设备上执行来实现，或者利用耦合到无线通信设备的计算机系统来实现。例如，如果无线通信设备在汽车中实现，并且这种参数数据可以从汽车的计算机系统中检索，该计算机系统可以访问速度信息以及应用的执行，诸如导航应用。
方法700可以前进到操作714，在操作714期间，可以确定当前天线是否与最佳天线相同。如上所述，当前天线可以基于与上述接收事件一起使用的天线来确定。最佳天线可以基于可用的天线分集数据来确定。如果确定当前天线与最佳天线不同，则方法700可以前进到操作716，在操作716中选择最佳天线。如果确定当前天线是最佳天线，则方法700可以前进到操作718。
在操作718期间，可以确定是否存在AC匹配。在多个实施例中，确定是否存在AC匹配可以响应于AC比较事件来实现，并且可以基于地址码的比较来确定。因此，可以将包括在数据包中的接入地址码(AC)与包括天线的设备的接入地址码进行比较，以确保数据包是针对该设备的。如果确定不存在AC匹配，则方法700可以前进到操作720，在操作720期间，可以从天线分集数据条目中移除所选择的天线。如果确定存在AC匹配，则方法700可以前进到操作722。与上面所讨论的相类似地，天线从天线分集数据条目中的这种移除也可以应用于在广告状态下执行的操作，从而增强广告状态的天线选择。
在操作722期间，可以确定CP(CTE信息存在)位或者所谓的SP(补充存在)位是否具有值“1”。在多个实施例中，这种确定可以基于包括在接收到的数据包的报头中的一个或更多个数据值来进行。如果确定SP位不具有值“1”，则方法700可以终止。如果确定SP位具有值“1”，则方法700可以前进到操作724。
在操作724期间，可以从接收到的数据包的CTE字段中检索信号测量结果。如上所述，信号测量结果可以是RSSI或SINR。此外，在操作726期间，信号测量结果可以如上所述进行分类，并且在操作728期间，被分类的信号测量结果可以被存储为天线分集数据。
与如上所讨论的相类似地，应当认识到，方法700的附加迭代以及下面描述的方法800、900、1000和1100可以被实现用于后续数据包的后续传输。因此，尽管条件发生变化，诸如设备的移动以及跳频期间可能出现的频带变化，最佳天线仍被持续选择。
图8示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的又一示例。如上所述，本文公开的具有多个天线的设备可以被配置成实现天线分集技术，以识别和选择用于向设备发射数据和/或从设备接收数据的特定天线。因此，可以针对连接链路和频道的各种不同组合来测试和测量信号强度和/或信号质量，并且可以基于这种测量结果来选择特定天线。
相应地，方法800可以从操作802开始，在操作802中，可以开始传输协议的CTE周期。如上所述，这种周期可以发生在数据包的发射和接收的指定部分期间，该数据包可以是蓝牙低能耗数据包。因此，根据多个实施例，可以接收蓝牙低能耗数据包，并且可以开始CTE周期。
方法800可以前进到操作804，在操作804期间，可以针对无线通信设备的每个天线进行信号测量。在多个实施例中，在CTE周期期间，除了AoA操作和计算之外，还可以实现这种信号测量。因此，接收数据包的无线通信设备可以循环通过其天线，并且当另一设备以与所使用的通信协议一致的方式发射信号时，测量其每个天线的信号强度。因此，应当认识到，正在发射数据包的无线通信设备被配置成在CTE周期期间发射测试数据或信号用于每个天线测量。在多个实施例中，信号可以是在整个CTE周期发射的连续音调。如上所述，信号测量结果可以是信号强度和/或质量的度量，如RSSI和SINR测量结果所表示的。此外，还可以针对每个测量捕获附加数据，诸如通信链路标识符、频道标识符、时间戳以及天线位置数据。
方法800可前进到操作806，在操作806期间，可以对信号测量结果进行分类。如上所述，信号测量结果可以基于信道链路标识符和频道标识符被索引，并且可以基于信号测量结果被分类。分类的结果可以存储为天线分集数据。
方法800可以前进到操作808，在操作808期间，可以识别最佳天线。因此，可以基于分类的结果来识别具有最佳信号测量结果(诸如，最大信号强度或信号质量)的天线。如上参照图7所述，与天线相关联的附加数据(诸如位置数据和时间数据)还可被检索并用于识别最佳天线。
方法800可以前进到操作810，在操作810期间，可以选择最佳天线作为用于下一个接收数据包的接收天线。因此，在操作808期间识别的天线可以用作接收天线，用于在无线通信设备处接收的下一个数据包的下一个接收事件。
此外，在一些实施例中，方法800可以前进到操作812，在操作812期间，可以选择最佳天线作为用于下一个发射数据包的发射天线。因此，如果下一个事件是无线通信设备将发射而不是接收数据包的发射事件，则所识别的天线可以用于由无线通信设备发射的下一个数据包的下一个发射事件。
图9示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的附加示例。如上所述，本文公开的设备可以被配置成实现天线分集技术，以识别和选择用于向设备发射数据和/或从设备接收数据的特定天线。如下面将更详细讨论的，可以实现这样的方法，其中用于发射和接收数据的第一无线通信设备具有多个天线，接收和发射数据的第二无线通信设备具有单个天线，并且本文公开的天线分集技术用于识别和选择例如第一设备中的最佳发射和接收天线。
相应地，方法900可以从操作902开始，在操作902期间，可以将天线分集请求发送到对等设备。因此，第一无线通信设备可以向对等设备(诸如，第二无线通信设备)发送天线分集请求。在多个实施例中，天线分集请求被配置成使第二无线通信设备准备好实施下面描述的至少一些天线分集操作，并且使这些操作的实施同步。在多个实施例中，可以根据通信协议发送请求。因此，请求的内容和定时可以由通信协议指定。
方法900可以前进到操作904，在操作904期间，可以开始传输协议的CTE周期。如上所述，这种周期可以是数据包的发送和接收的指定部分，该数据包可以是蓝牙低能耗数据包。因此，根据多个实施例，可以发射蓝牙低能耗数据包，以发起以上参照操作902描述的天线分集请求，并且CTE周期(其中交替的天线被交替/循环以从第一设备发射连续音调)可以已经开始，或者CTE周期可以随后开始，在此期间可以在第二设备处进行一个或更多个测量。
因此，方法900可以前进到操作906，在操作906期间，可以在第二设备中针对在CTE周期期间在第一设备中使用的每个天线进行信号测量。在多个实施例中，除了AoD操作和计算之外，还可以实现这种信号测量。因此，第一无线通信设备可以循环通过其天线，并在CTE周期期间为每个天线发射连续音调信号或测试数据。第二无线通信设备可以在其自己的天线处从每个天线接收数据，并且可以测量第一设备天线中每一个天线的信号强度和/或质量。如先前所讨论的，还可以针对每个测量结果捕获附加数据，诸如通信链路标识符、频道标识符、时间戳以及天线位置数据。
方法900可以前进到操作908，在操作908期间，可以对信号测量结果进行分类。如上所述，信号测量结果可以基于信道链路标识符和频道标识符被索引，并且可以基于信号测量结果被分类。分类的结果可以存储为天线分集数据。在多个实施例中，分类的结果可以存储在第二无线通信设备处。
方法900可以前进到操作910，在操作910期间，可以识别最佳天线。因此，可以基于分类结果来识别具有最佳信号测量结果(诸如，最大信号强度或信号质量)的天线。如上参照图7所讨论的，与天线相关联的附加数据，诸如位置数据和时间数据，还可以被检索并用于识别最佳天线。
方法900可以前进到操作912，在操作912期间，反馈路径可用于返回包括最佳天线的标识的最佳结果。在多个实施例中，反馈路径是第二无线通信设备和第一无线通信设备之间的反馈返回信道，并且这种反馈返回信道可以由通信协议定义。因此，第二无线通信设备可以向第一无线通信设备返回识别最佳天线的结果。
方法900可以继续到操作914，在操作914期间，被识别的最佳天线可以用作发射/接收天线。因此，第一无线通信设备可以使用所识别的最佳天线作为发射/接收天线，以将下一个数据包或帧发射到第二无线通信设备/接收来自第二无线通信设备的下一个数据包或帧。通过这种方式，可以识别最佳发射/接收天线，并将其用于第一无线通信设备和第二无线通信设备所使用的通信链路和频道。
图10示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的另外的示例。如上所述，本文公开的设备可以被配置成实现这样的方法，其中用于发射/接收数据的第一无线通信设备具有多个天线，接收/发射数据的第二无线通信设备具有单个天线，并且本文公开的天线分集技术用于识别和选择最佳发射/接收天线。如下所讨论的，没有利用反馈返回信道。
相应地，方法1000可在操作1002开始，在操作1002期间，可以将天线分集请求发送到对等设备。如上所述，第一无线通信设备可以向对等设备(诸如，第二无线通信设备)发送天线分集请求。在多个实施例中，天线分集请求被配置成使第二无线通信设备准备好实施下面描述的至少一些天线分集操作，并且使这些操作的实施同步。如下面将更详细讨论的，天线分集请求可以具体请求对等设备在反向(上行链路)方向上发送AoA补充数据或CTE数据。
方法1000可以前进到操作1004，在操作1004期间，可以开始传输协议的CTE周期。如上所述，这种周期可以是数据包的发射和接收的指定部分，该数据包可以是蓝牙低能耗数据包。因此，根据多个实施例，可以发射蓝牙低能耗数据包，以发起以上参照操作1002描述的天线分集请求，并且随后可以开始CTE周期，在此期间可以进行一个或更多个测量。
方法1000可以前进到操作1006，在操作1006期间，可以针对每个天线进行信号测量。因此，根据上述请求，第二无线通信设备可以向第一无线通信设备发射测试或CTE样本数据，并且第一无线通信设备可以循环通过其天线，并且在每个天线处接收CTE信号或测试数据。第一无线通信设备可以测量每个天线的信号强度和/或质量。如先前所讨论的，还可以针对每个测量结果捕获附加数据，诸如通信链路标识符、频道标识符、时间戳以及天线位置数据。
方法1000可以前进到操作1008，在操作1008期间，可以对信号测量结果进行分类。如上所述，信号测量结果可以基于信道链路标识符和频道标识符被索引，并且可以基于信号测量结果被分类。分类的结果可以存储为天线分集数据。在多个实施例中，分类的结果可以存储在第一无线通信设备处。
方法1000可以继续到操作1010，在操作1010期间，可以识别最佳天线。因此，可以基于分类的结果来识别具有最佳信号测量结果(诸如，最大信号强度或信号质量)的天线。如上参照图7所讨论的，还可以检索与天线相关联的附加数据，诸如位置数据和时间数据，并将其用于识别最佳天线。
方法1000可以继续到操作1012，在操作1012期间，被识别的最佳天线可以用作发射/接收天线。因此，第一无线通信设备可以使用所识别的最佳天线作为发射/接收天线，以将下一个数据包或帧发射到第二无线通信设备/接收来自第二无线通信设备的下一个数据包或帧。通过这种方式，可以识别最佳发射/接收天线，并将其用于第一无线通信设备和第二无线通信设备所使用的通信链路和频道。
图11示出了根据多个实施例实现的天线分集技术的方法的另一示例。如先前所讨论的，本文公开的设备可以被配置成实现用于识别和选择最佳发射/接收天线的天线分集技术。此外，这种技术可以在各种无线通信模式中实现，诸如传统的BR/EDR蓝牙模式所使用的那些模式。
相应地，方法1100可以从操作1102开始，在操作1102期间，可以从对等设备请求信道探测帧。与如上所述类似地，第一无线通信设备可以向对等设备(诸如，第二无线通信设备)发送对信道探测帧的请求。在多个实施例中，该请求被配置成使第二无线通信设备向第一无线通信设备发送帧。在多个实施例中，对等设备可以不支持信道探测帧的传输。在这种情况下，第一设备可以请求对等设备重新发射已知包帧(packet frame)，并将其用作信道探测帧。例如，在包帧被正确接收(例如，通过其CRC校验)之后，第一设备可以使用否定确认(NAK)(或非ACK)消息，以使对等设备像先前发射的帧需要重新传输一样工作。
方法1100可以前进到操作1104，在操作1104期间，可以针对每个天线在信道探测帧中得出信号测量结果。如上所讨论的，这种信号测量结果可以是每个天线的信号强度和/或质量的测量结果。如先前所讨论的，也可以针对每个测量结果捕获附加数据，诸如通信链路标识符、频道标识符、时间戳以及天线位置数据。
方法1100可以前进到操作1106，在操作1106期间，可以对信号测量结果进行分类。如上所述，信号测量结果可以基于信道链路标识符和频道标识符被索引，并且可以基于信号测量结果被分类。分类的结果可以存储为天线分集数据。在多个实施例中，分类的结果可以存储在第一无线通信设备处。
方法1100可以继续到操作1108，在操作1108期间，可以识别最佳天线。因此，可以基于分类结果来识别具有最佳信号测量结果的天线，如具有最大信号强度或信号质量。如先前所讨论的，还可以检索与天线相关联的附加数据，诸如位置数据和时间数据，并将其用于识别最佳天线。
方法1100可以前进到操作1110，在操作1110期间，被识别的最佳天线可以用作接收和发射天线。因此，第一无线通信设备可以使用所识别的最佳天线作为接收和发送天线，以从第二无线通信设备接收下一个数据包或帧，以及向第二无线通信设备发射下一个数据包或帧。通过这种方式，最佳发射天线可被识别并用于第一无线通信设备和第二无线通信设备所使用的通信链路和频道。
图12图示了根据多个实施例配置的数据包的示例。在多个实施例中，如图12所示的数据包，诸如数据包1200，可以是蓝牙或BLE数据包。因此，数据包1200可以具有前导码1202、接入地址1204以及协议数据单元(PDU)的组成部分(component)，诸如PDU报头1206和PDU有效载荷1208。数据包1200还可以包括消息完整性校验(MIC)1210以及循环冗余校验(CRC)1212。在多个实施例中，数据包1200还包括CTE部分1214，本文中也被称为补充部分。如上所讨论的，本文公开的天线分集技术可以在这个周期期间实现。图12中还示出了包报头的附加细节，其可以包括逻辑链路标识符(LLID)1216、下一个预期序列号(NESN)1218、序列号(SN)1220、更多数据(MD)1222、CTE信息存在(CP)位或者也称为补充存在(SP)位1224、供将来使用的保留部分(RFU)1226、长度标识符1228和CTE信息或者也称为补充信息1230。
虽然前述的概念出于理解清楚的目的已经通过一些细节进行了描述，但应当认识到，某些改变和修改可在所附的权利要求范围内实践。需要注意的是，存在实现过程、系统和设备的许多可替代的方式。因此，本示例视为说明性而非限制性。

Claims (14)

1.一种第一无线通信设备，包括：
多个天线；
收发器，其耦合到所述多个天线，并且被配置成根据蓝牙协议发送和接收蓝牙数据包；以及
处理器，其被配置成：
在第一模式中，计算与所述多个天线相关联的到达角(AoA)或离开角(AoD)；以及
在第二模式中，经由所述多个天线中的至少第一天线向第二无线通信设备发送蓝牙数据包以及从所述第二无线通信设备接收蓝牙数据包，其中，所述处理器基于所述第一无线通信设备和所述第二无线通信设备之间的第一多个信号测量结果之一从所述多个天线中选择所述第一天线，其中，所述第一多个信号测量结果对应于蓝牙数据包的连续音调扩展(CTE)部分。
2.根据权利要求1所述的第一无线通信设备，其中，通过确定所述多个天线中的每个天线与所述第二无线通信设备之间的信号强度或信号质量来得出所述第一多个信号测量结果，并且其中，通过基于所述信号强度或信号质量识别天线来选择所述第一天线。
3.根据权利要求1所述的第一无线通信设备，其中，所述第一天线用于发射下一个蓝牙数据包。
4.根据权利要求1所述的第一无线通信设备，其中，所述处理器还被配置成：
经由所述多个天线中的至少第二天线向第三无线通信设备发送蓝牙数据包以及从所述第三无线通信设备接收蓝牙数据包，其中，所述处理器基于所述第一无线通信设备和所述第三无线通信设备之间的第二多个信号测量结果之一来选择所述第二天线。
5.根据权利要求4所述的第一无线通信设备，其中，所述处理器被配置成通过以下方式选择所述第二天线：
确定所述多个天线中的每个天线与所述第三无线通信设备之间的信号强度或信号质量；以及
基于所述信号强度或信号质量识别天线。
6.一种涉及无线通信设备的系统，包括：
多个天线；
主处理器；
集成电路芯片，其包括：
收发器，其耦合到所述多个天线，并且被配置成根据蓝牙协议发送和接收蓝牙数据包；
处理器，其被配置成：
在第一模式中，计算与所述多个天线相关联的到达角(AoA)或离开角(AoD)；以及
在第二模式中，经由所述多个天线中的至少第一天线向无线通信设备发送蓝牙数据包和从无线通信设备接收蓝牙数据包，其中，所述处理器基于所述多个天线和所述无线通信设备之间的第一多个信号测量结果之一从所述多个天线中选择所述第一天线，其中，所述第一多个信号测量结果对应于蓝牙数据包的连续音调扩展(CTE)部分。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述集成电路芯片是单片芯片。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述集成电路芯片与蓝牙低能耗规范兼容。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：
经由所述多个天线中的至少第二天线向附加无线通信设备发送蓝牙数据包和从附加无线通信设备接收蓝牙数据包，其中所述处理器基于所述多个天线和所述附加无线通信设备之间的第二多个信号测量结果之一来
选择所述第二天线。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过以下方式选择所述第二天线：
确定所述多个天线中的每个天线与所述附加无线通信设备之间的信号强度或信号质量；以及
识别具有指定的信号强度或信号质量的天线。
11.一种涉及无线通信设备的方法，包括：
在第一无线通信设备处，经由多个天线中的每个天线接收第一多个信号；
使用处理器确定所述多个天线中的每个天线的信号测量结果，所述信号测量结果包括信号强度测量结果或信号质量测量结果；
基于所确定的信号测量结果，使用所述处理器识别第一天线；以及
使用所述处理器选择所述第一天线用于与第二无线通信设备通信，
其中，至少所述接收和确定对应于数据包的指定部分，其中使用所述数据包的指定部分发射和接收所述第一多个信号，其中所述数据包是蓝牙数据包，其中所述指定部分是所述蓝牙数据包的CTE部分，并且其中所述第一天线具有指定的信号强度或信号质量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述多个天线中的每个天线的信号测量结果还包括：
确定所述多个天线中的每个天线的信号与干扰加噪声比(SINR)。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述第一无线通信设备处，经由所述多个天线中的每个天线接收第二多个信号；
使用所述处理器，确定所述多个天线中的每个天线的信号测量结果，所述信号测量结果包括信号强度测量结果或信号质量测量结果；以及
使用所述处理器，基于所确定的信号测量结果选择第二天线，所述第
二天线用于与第三无线通信设备通信。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二天线不同于所述第一天线。
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