CN114631271A - 用于分集天线选择的设备和方法 - Google Patents

Abstract

用于分集天线选择的方法和设备包含：在第一时间段期间使用第一天线并且在第二时间段期间使用第二天线接收信号的第一部分；确定由所述第一天线接收的所述第一部分的第一差值，所述第一值是由所述第一天线接收的所述第一部分的信号电平和与所述第一天线相关联的阈值信号电平之间的差；以及确定由所述第二天线接收的所述第一部分的第二差值，所述第二值是由所述第二天线接收的所述第一部分的信号电平和与所述第二天线相关联的阈值信号电平之间的差。所述方法和设备包含在所述第一差值大于所述第二差值的情况下，使用所述第一天线接收所述信号的第二部分。

Description

用于分集天线选择的设备和方法

技术领域

本公开大体上涉及通信系统，且更确切地说，涉及一种用于作为电子装置中的天线切换分集系统的一部分的天线选择的方法和设备。

背景技术

本文所描述的任何背景信息意图向读者介绍可能涉及下文描述的本发明的实施例的技术的各种方面。相信此论述有助于向读者提供背景信息以促进对本公开的各方面的更好理解。因此，应理解，这些陈述要从这个角度来理解。

如今，例如电缆调制解调器的调制解调器装置为订户的家庭提供互联网连接。这些调制解调器装置通常连接到信息分配网络，例如同轴电缆网络、光纤网络、混合光纤/同轴电缆网络或无线网络，并且与家庭外的网络装置(例如，终端系统，例如电缆调制解调器终端服务器(CMTS))通信。在家庭内，调制解调器装置可以连接到家庭内网络，例如以太网网络、同轴电缆网络(例如，使用同轴电缆多媒体联盟(MoCA)规范)、无线网络(例如，使用电气电子工程师协会(IEEE)标准802.11)等。家庭内的各种装置可以使用家庭内网络来最终与使用家庭内网络的其它装置或与家庭外的其它外部网络装置进行通信。另外，调制解调器装置可以将电话和其它服务提供到家庭(例如，IP承载语音(VoIP)服务)。此类多功能调制解调器装置通常称为家庭网关或网关装置。

家庭网络中的家庭网关的一种流行应用涉及使用短距离低功率无线通信网络(也称为无线个域网(WPAN))来控制家庭监测、家庭自动化或能量管理装置。用于WPAN中的若干可用通信协议中的一个是Zigbee协议或规范。Zigbee是基于IEEE标准802.15.4规范的一套高级通信协议，用于创建具有小型低功耗数字无线电的WPAN。由Zigbee协议定义的技术旨在比例如蓝牙的其它WPAN协议，或例如Wi-Fi或IEEE标准802.11的更通用无线网络更简单且更便宜。它的低功耗将传输距离限制在20米以下，并且通常限制在250千位/秒的数据速率，工作频率约为2.4千兆赫(GHz)。

包含两个或更多个天线可以进一步提高Zigbee在WPAN中的性能，所述天线利用分集技术，包含切换分集技术。在一种分集切换技术中，无线装置中的收发器在搜索由使用Zigbee协议连接到网络的另一无线装置传输的信号的前导码时，在两个或更多个天线之间连续地切换。当接收到足够强的信号时，收发器保持当前天线开关位置以接收信号的剩余数据有效载荷。收发器可以在完成接收所传输信号的数据有效载荷之后返回到在两个或更多个天线之间连续地切换。

然而，对使用Zigbee的WPAN采用切换分集技术通常包含一些问题和缺点，尤其是在用于小型电子装置时。电子装置通常可以将天线合并为装置的内部结构的一部分，以减少用户设置问题和成本。此外，电子装置的小尺寸限制天线的放置，并且迫使天线非常接近金属表面和其它附近物体以及产生噪声的电子装置。有限的天线放置选项和天线与其它结构的紧密接近可能导致一个或多个天线相对于电子装置中的其它天线产生额外噪声、干扰或降低有效天线效率。

切换分集天线系统使用天线选择算法，所述天线选择算法对每个天线应用相等加权或相等或共同信号阈值。由于上述天线放置限制问题，应用相同加权或共同信号阈值方法可能会导致切换分集系统的操作性能降低。一个天线中的额外噪声水平将产生基于超过共同信号阈值来选择所述天线的更多数目个实例。然而，所述天线的接收信号中存在的额外噪声实际上可能导致由所述一个天线接收的信号的信噪比较低。较低信噪比可能会导致由信号解调和解码之后的额外数据错误引起的较低数据吞吐量。在极端噪声水平的情况下，可能无法获取和解调使用相等加权算法在选定天线处接收到的信号，从而导致需要额外的重传、损失效率以及损失可用网络容量或带宽。此外，小数据包大小以及需要在通常用于包含Zigbee的WPAN中的短前导码期间进行天线选择会进一步限制无线装置的以下能力：在开始接收信号中的数据有效载荷之前确定更准确的接收信号特征，例如信噪比。因此，需要一种用作选择用于信号接收的天线的一部分的改进的开关分集技术，所述切换分集技术在小型无线电子装置(例如家庭网关和网关装置)中采用的低功率应用中更有效。

发明内容

由电子装置中的分集天线系统呈现的这些和其它缺点和劣势通过本公开的原理解决，本公开的原理涉及竖直电子装置中的天线组合件。然而，本领域的技术人员可以理解，本发明的原理也可以在其它装置中的其它天线系统中提供优点。

根据实施方案，描述一种方法。所述方法包含在第一时间段期间使用第一天线并且在第二时间段期间使用第二天线接收信号的第一部分。所述方法另外包含确定由第一天线接收的信号的第一部分的第一差值，所述第一差值是由第一天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第一天线相关联的阈值信号电平之间的差；以及确定由第二天线接收的信号的第一部分的第二差值，所述第二差值是由第二天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第二天线相关联的阈值信号电平之间的差。所述方法进一步包含在第一差值大于第二差值的情况下，使用第一天线接收信号的第二部分。

根据实施方案，描述一种联网设备。所述联网设备包含接收电路、耦合到接收电路的第一天线和第二天线，以及用于将第一天线和第二天线耦合到接收电路的开关。所述联网设备另外包含耦合到接收电路的信号处理电路，当在第一时间段期间耦合到接收电路时，所述信号处理电路确定使用第一天线接收的信号的第一部分的第一差值，所述第一差值是使用第一天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第一天线相关联的阈值信号电平之间的差，当在第二时间段期间耦合到接收电路时，所述信号处理电路进一步确定使用第二天线接收的信号的第一部分的第二差值，所述第二差值是使用第二天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第二天线相关联的阈值信号电平之间的差。当信号处理电路确定第一差值大于第二差值时，接收电路另外使用第一天线接收信号的第二部分。

根据实施方案，描述一种设备。所述设备包含存储器，所述存储器存储与第一天线相关联的阈值和与第二天线相关联的阈值。所述设备进一步包含处理器，所述处理器被配置成：当在第一时间段期间耦合到接收电路时，确定使用第一天线接收的信号的第一部分的第一差值，所述第一差值是使用第一天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第一天线相关联的阈值信号电平之间的差；当在第二时间段期间耦合到接收电路时，确定使用第二天线接收的信号的第一部分的第二差值，所述第二差值是使用第二天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第二天线相关联的阈值信号电平之间的差。所述处理器进一步被配置成在第一差值大于第二差值的情况下提供选择用于接收信号的第二部分的第一天线的指令。

附图说明

本公开的上述以及其它方面、特征和优点通过以下结合附图进行的详细描述将变得更加显而易见，其中：

图1是本公开的原理可适用的网络通信系统的框图；

图2是本公开的原理可适用的网关系统的框图；

图3是本公开的原理可适用的示例性网关装置的框图；

图4是用于选择在本公开的原理可适用的装置中使用的分集天线系统中的天线的示例性过程的流程图。

图5是用于确定在本公开的原理可适用的装置中使用的分集天线系统中的每个天线的阈值信号电平值的示例性过程的流程图。

图6是作为在本公开的原理可适用的分集天线系统中选择天线的一部分的用于电子装置中的示例性收发器电路的框图。

图7是与本公开的原理可适用的分集天线系统中的天线的时序、控制和选择相关联的示例性时序图。

具体实施方式

应理解，图式中所示的元件可以以各种形式的硬件、软件或其组合来实施。优选地，这些元件在一个或多个适当编程的通用装置上以硬件和软件的组合实施，所述通用装置可以包含处理器、存储器和输入/输出接口。在本文中，短语“耦合”被定义为表示直接连接到一个或多个中间组件或与一个或多个中间组件间接连接。此类中间组件可以包含基于硬件和软件的组件。

本说明书说明本公开的原理。因此，应理解，本领域技术人员将能够设计不同的布置，所述不同的布置虽然没有在本文中明确地描述或显示，但体现本公开的原理并且包含在其精神和范围内。

本文中叙述的所有实例和条件语言旨在帮助读者理解本公开的原理和由发明人为本领域技术发展所贡献的概念，并且应解释为但不限于这种具体叙述的实例和条件。

此外，本文中叙述本公开的原理、方面和实施例以及其具体实例的所有陈述旨在涵盖其结构等效物和其功能等效物两者。另外，预期此类等效物包含当前已知的等效物以及将来开发的等效物两者，即，所开发的执行相同功能的任何元件，而不管结构如何。

因此，例如，本领域的技术人员将了解，本文中呈现的框图表示体现本公开的原理的说明性系统组件和/或电路系统的概念图。类似地，应了解，任何流程图、作业图、状态迁移图、伪码等表示可以基本上表示在计算机可读介质中且因此由计算机或处理器执行的各种过程，无论是否明确地示出此计算机或处理器。

可以通过使用专用硬件以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件来提供图中所示的各种元件的功能。当由处理器提供时，所述功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器，或由多个个别处理器提供，其中的一些可以共享。此外，术语“处理器”、“模块”或“控制器”的明确使用不应被解释为专门指代能够执行软件的硬件，并且可能隐式地包含但不限于芯片上系统(SoC)、数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储装置。

也可以包含常规和/或自定义的其它硬件。类似地，图中所示的任何开关仅为概念性的。开关的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的相互作用或甚至手动地执行，特定技术可由实施者选择，如根据上下文更具体地理解。

在本公开的实施例中，直接或间接表达或描述为用于执行指定功能的构件的任何元件意图涵盖执行所述功能的任何方式，包含例如a)执行所述功能的电路元件的组合或b)呈任何形式的软件，因此包含固件、微码等，其与用于执行所述软件的适当电路系统组合以执行所述功能。由此类权利要求限定的本公开在于如下事实：由各种所述构件提供的功能以权利要求需要的方式组合并且放在一起。因此认为，可以提供这些功能的任何构件等同于本文所示的构件。

本发明的实施例解决与包含切换分集系统的分集天线系统相关联的问题，所述分集天线系统对系统中的每个天线使用统一或共同的天线选择标准，例如共同的阈值信号电平。在这些系统中，存在和接收的额外噪声和/或干扰以及从另一个无线装置传输的信号在一个天线处相对于其它天线将不被考虑为选择标准的一部分。在一个天线处的额外噪声和/或干扰信号能量增加总接收信号电平，并且导致人为地和错误地满足或超过选择标准(例如，信号电平阈值)。因此，在一些情况下，没有选择最佳天线来接收信号。此外，基于接收包含额外噪声和干扰的信号的天线的非最佳选择可能会阻碍信号的接收性能。对于非最佳选择的天线，在接收信号中存在的额外噪声和/或干扰还导致表示期望的网络传输信号的信号信噪比较低。较低的信噪比可能会在对信号进行解调和解码之后产生额外的数据包错误，从而导致较低的数据吞吐量。在一些情况下，在没有额外噪声和/或干扰的情况下，表示从无线装置传输的信号的接收信号能级的部分可能不满足选择标准，从而导致难以或甚至无法解调和解码信号以恢复数据。未能从信号中适当地恢复数据会导致额外的重传、效率损失以及可用网络容量或带宽的损失。此外，例如Zigbee的许多信号传输协议使用小数据有效载荷或数据包大小以及较短的前导码，并且需要在前导码期间进行天线选择。小数据包大小和短前导码进一步阻碍信号接收系统在接收到接收信号的数据有效载荷部分之前确定接收信号特征(例如信噪比)的能力。

本公开涉及用于选择天线作为在例如家庭网关或网关装置的电子装置中使用的分集天线系统(例如，切换分集天线系统)的一部分的实施例。实施例确定使用第一天线接收的信号的第一差值。所述确定可以包含最初检测从无线装置传输的特定信号，例如来自家庭自动化装置的符合Zigbee协议的信号的存在。所传输信号可以包含一个或多个数据帧或数据包，其中每个帧或数据包包含称为前导码的第一部分或片段的开头，以及称为数据有效载荷的其余部分或其余片段。第一差值可以被定义为使用第一天线接收的信号的信号电平和与第一天线相关联的阈值信号电平之间的差。在数据帧的初始部分的第一时间段期间，在第一天线耦合到收发器电路时进一步使用第一天线接收信号。

本公开中的实施例另外确定使用第二天线，而不是第一天线接收的信号的第二差值。第二差值可以被定义为使用第二天线接收的信号的信号电平和与第二天线相关联的阈值信号电平之间的差。在数据帧的初始部分的第二时间段期间，在第二天线耦合到收发器时进一步接收信号。在一些情况下，第二天线可以代替第一天线耦合到收发器，并且第二时间段可以是在第一时间段之后的时间段。

如果第一差值大于第二差值，则在本公开中的实施例进一步使用第一天线接收数据帧(例如，数据有效载荷)的第二或其余部分。在一些情况下，作为接收数据帧的其余部分的一部分，第一天线可以代替第二天线耦合到收发器。实施例特别适用于低功率无线网络或WPAN，包含用于管理和控制家庭装置的网络。实施例还特别有利于切换在天线放置的灵活性有限的小型电子装置中使用的分集天线系统，所述电子装置例如天线定位在装置的机械结构内部并且非常靠近金属结构和噪声生成电子电路的电子装置(例如，家庭网关和网关装置)。

尽管实施例将主要描述作为网关装置的一部分操作的本公开，所述网关装置采用用于家庭网络中的低功率无线通信的Zigbee信号协议，但是本领域技术人员可以基于本公开的一个或多个方面的教示容易地调整其它实施例。例如，本公开可以包含在其它家庭网络连接的装置中，包含但不限于接入点、电缆调制解调器和机顶盒。此外，通过一些修改，本公开的各方面可以适用于使用例如蓝牙、Z-wave或Thread的不同低功率无线通信协议，以及不同的更高功率、例如IEEE 802.11或Wi-Fi的更高范围的无线通信协议操作。

转向图1，示出根据本公开的方面的示例性网络通信系统100的框图。网络通信系统包含家庭网关101。家庭网关101是高级电缆网关、媒体网关、家用媒体服务器、电缆调制解调器路由器、DSL调制解调器路由器等，并且通过广域网(WAN)链路125耦合到服务提供商110。服务提供商110可以并入到一个或多个CMTS装置中或包含一个或多个CMTS装置。WAN链路125可以是任何一种或多种可能的通信链路，包含但不限于同轴电缆、光纤电缆、电话线或空中(例如，无线或地面)链路。家庭网关101还通过局域网(LAN)链路150耦合到一个或多个用户端设备(CPE)装置180a-n。LAN150作为用户端中的家庭网络操作，并且优选地包含无线通信链路，但也可以包含使用同轴电缆、光缆或电话双绞线的有线通信链路。CPE装置180a-n可以包含但不限于，个人计算机、网络打印机、数字机顶盒，和/或音频/视频媒体服务器和播放器、电视机显示装置、有线电话、无线电话和平板计算机。

服务提供商110通过家庭网关101和家庭网络150在WAN链路125上向CPE装置180A-N提供一个或多个服务。一个或多个服务可以通过互联网120提供到服务提供商110，或可以使用广播通信网络(未示出)提供。一个或多个服务可以包含媒体和/或数据内容，以及例如语音、数据和视频内容的内容，和/或各种其它高级和双向数据和/或内容。服务提供商110可以使用一个或多个互联网协议和服务器结构来提供一个或多个服务和内容，所述服务器结构例如动态主机配置协议(DHCP)服务器111、DNS服务器112，以及其它服务器113(例如，视频点播、新闻、天气)。应理解，这些服务器以及所提供的相关联服务可以在硬件和软件两者中物理地和/或虚拟地共同定位或广泛分布。在一些实施例中，服务提供商110根据有线数据服务接口规范(DOCSIS)标准操作。在此类实施例中，服务提供商110可以称为有线多服务运营商(MSO)。

家庭网关101在客户家外部的WAN链路125与作为客户家中的家庭网络操作的LAN链路150之间提供接口。家庭网关101允许在通过WAN链路125的服务提供商110与用于客户家中的通过LAN链路150的CPE装置180a-n(例如，上文描述的那些)之间进行数据、语音、视频和音频通信。家庭网关101将例如上述IP协议中的数据包等输送数据包从用于通过WAN链路125的通信的格式转换成由CPE装置180a-n通过LAN链路150使用的格式。家庭网关101还过滤和路由数据包，包含转换后的数据包，用于特定传递到作为家庭网络的一部分连接到LAN链路150的一个或多个CPE装置180a-n以及在所述CPE装置之间传递。家庭网关101可以包含用于有线联网(例如，以太网或同轴电缆多媒体联盟(MoCA)等)和一个可用频带(例如，900兆赫(MHz)、1.5GHz、2.4GHz、5GHz、60Ghz等)中的无线联网两者的接口。家庭网关101管理LAN链路150与客户家中使用的CPE装置180A-N之间的数据、语音、视频和音频通信，所述CPE装置例如模拟电话、电视机、计算机等。需要注意的是，LAN链路150可以被配置成支持多于一个不同的网络协议，包含同时支持多于一个无线网络协议。

在实施例中，家庭网关101可以包含用于实施天线分集系统的组件，所述天线分集系统与无线网络中的一个或多个一起用作LAN链路150的一部分。家庭网关101可以实施天线选择机构，所述天线选择机构包含在第一时间段期间使用第一天线接收信号的第一部分(例如，前导码)。所述机构另外确定由第一天线接收的信号的第一部分的第一差值，所述第一差值是由第一天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第一天线相关联的阈值信号电平之间的差。所述机构还以类似于用于第一天线的方式确定天线分集系统中的其余天线中的每一个的差值。每个天线用于接收信号的时间段可以与在信号的第一部分期间与第一天线相关联的第一时间段不同和/或可以是所述第一时间段的连续或顺序时间段。需要注意的是，每个天线的阈值可以不同，并且可以基于在任何无线装置没有传输信号的时间段期间每个天线处存在的固有噪声和干扰电平而确定。所述机构进一步确定针对第一天线确定的第一差值是否大于其它天线的差值，并且如果是这种情况，则选择用于接收数据帧的第二或其余部分(例如，数据有效载荷)的第一天线。需要注意的是，所述机构基于根据针对天线确定的差值从天线集合中识别天线来确定和选择用于接收信号的第二部分的天线，包含选择具有最高或最大确定的差值的天线。

应了解，在一些配置中，可以将家庭网关101分成以某种通信方式耦合在一起的两个单独装置。连接到WAN链路125的第一装置可以称为调制解调器或网络终端装置(NTD)。调制解调器或NTD部分可以位于用户端的外部。连接到LAN链路150的第二装置可以称为家庭路由器、家庭服务器或LAN网关。

转向图2，示出根据本公开的方面的网关系统200。网关系统200以类似于家庭网关101的方式操作，并且CPE装置240a-c以类似于图1中描述的CPE装置180a-n的方式操作。在网关系统200中，网络205以通信方式耦合到网关210。网关210以通信方式耦合到电话装置220以及电视机显示装置230。网关210进一步使用一个或多个天线215通过无线接口与无线装置204a-204c介接。网关210还以通信方式耦合到计算机250。

网关系统200在作为广域网操作的来自服务提供商(例如，图1中描述的服务提供商110)的网络205与各种通信媒体之间提供网络接口，所述通信媒体用于将语音、视频、数据和任何其它高级服务和内容传送到作为家庭网络(例如，图1中描述的LAN 150)的一部分的用户装置(例如，电话装置220、电视机装置230、无线装置204a-204c和计算机250)。网关210包含用于使用长距通信媒体通过网络205与头端、CMTS或家庭办公装置(未示出)连接的接口，所述长距通信媒体包含但不限于同轴电缆、电话线和光缆或光纤的任何组合。头端、CMTS或家庭办公室装置是服务提供商设备(例如，图1中描述的服务提供商110)的一部分。网关210提供必要的处理以在网络205与家庭网络中的用户装置之间过滤、解析和传送媒体内容和/或数据。网关210可以包含各种信号处理功能，包含但不限于数字音频和视频信号解码、编码和转码、数字权限管理认证、通信网络配置和安全认证、访问控制，以及应用程序存储和管理。

网关210包含有线通信接口以使用电话线(例如，传统电话业务(POTS)或综合业务数字网(ISDN))连接到电话装置220。网关210在有线电话220与通过网络205路由的电话网络呼叫目的地之间提供IP语音和数据服务。电话装置210能够在通过网关210连接时作为家庭电话操作。网关210还包含用于连接到电视机显示装置230的音频/视频通信接口。音频/视频通信接口可以是基带模拟或数字信号接口(例如，高清晰多媒体接口(HDMI))，或可以是射频接口(例如，同轴电缆)。电视机显示装置230可以是独立的信号接收和处理装置，或可以是显示监测器以及单独的输入信号处理装置，并且可能够接收通过网关210传递的广播内容或流媒体内容中的一个或两个。

网关210还包含使用天线215实施的与无线装置240a、240b和240c的无线接口。示出具有两个天线215的网关210，但是在其它实施例中，可以使用任何数目的天线。网关210上的无线接口和天线215经由射频信号与无线装置204a、204b和204c通信。在一个实施例中，无线装置204a是平板计算机，无线装置204b是移动无线电话，并且无线装置204c是无线恒温器。在其它实施例中，可以包含具有无线接口的其它装置，包含但不限于路由器、台式计算机、机顶盒、电视机、存储装置、打印机、媒体播放器和家用电器以及照明系统。

如上所述，无线装置240a-c可以使用一个或多个可用协议和频率中的信号进出经由网络205通过网关210连接的外部网络装置传送IP服务(例如，数据、语音、视频和/或音频)。无线装置240a-c可以另外使用天线215通过网关210在装置本身之间传送网络内数据。包含在网关210中的无线接口可以适应一个或多个无线格式或通信协议，包含但不限于，IEEE 802.11、Wi-Fi联盟、IEEE 802.15、Zigbee、蓝牙、Z-wave、Thread等。此外，应了解，天线215中的每一个可以附接到网关210中的单独收发器电路，或可以在某一组合中使用以形成分集天线系统。在一个实施例中，网关210可以包含在天线分集系统中的天线215以用于采用Zigbee协议的WPAN。WPAN可以包含无线装置240a、240b和240c。WAPN可以被配置用于装置内通信，从而允许用户从无线装置240a(例如，平板计算机)控制无线装置240c(例如，无线恒温器)。无线装置204a和无线装置204c还可以包含使用天线分集的两个收发器电路和两个天线，而无线装置204b可以包含仅一个收发器电路和一个天线。在一些实施例中，多于一个天线可以包含在单个收发器电路中并且可以由单个收发器电路使用。

网关210还包含用于使用以太网(例如，类别5)电缆连接到计算机250的有线接口。需要注意的是，例如无线中继器、局部路由器、打印机、存储装置等的其它装置可以使用有线接口和以太网电缆连接在一起。

转向图3，示出根据本公开的方面的示例性网关装置300的框图。网关装置300可以以类似于图2中描述的网关202或图1中描述的家庭网关101的方式操作。在网关装置300中，外部网络(例如，图1中描述的WAN链路125)耦合到网络接口370。网络接口370耦合到处理器310。处理器310耦合到存储器390。处理器310进一步耦合到音频/视频接口320、电话接口330、收发器340、收发器350和以太网接口360。收发器340耦合到天线342。收发器350耦合到天线352和天线354。用户接口380进一步耦合到处理器310。应了解，为了简洁起见，未示出完成网关装置300的操作所需的若干组件和互连，因为未示出的组件对于本领域技术人员来说是众所周知的。网关装置300能够作为与电缆、卫星、微波、DSL或光纤通信网络的接口进行操作，并且进一步能够为家庭中使用并通过有线和无线家庭网络连接的一个或多个装置提供接口。

网络接口370包含电路系统，用于对从网关300提供给外部网络的信号执行网络信号调制和传输功能以及对在网关300处从WAN接收的信号执行信号调谐和解调功能。通常包含在收发器中的RF调制和解调功能与通信系统(例如电缆或DSL系统)中常用的功能相同。需要注意的是，在一些实施例中，网络接口370可以称为调谐器，即使调谐器还可以包含调制和传输电路系统和功能性。处理器310从网络接口370接收解调的网络通信信号并且将针对网络传递格式化的任何数据或内容提供到网络接口370，用于在外部网络上进行调制和传输。网络接口370还可以包含用于信号调节、滤波和/或信号转换(例如，光学到电信号转换)的电路系统。网络接口370还包含适合用于在网关300与网络之间输送或传送信号的媒体类型的接口连接器。接口连接器可以包含但不限于F型同轴连接器、ST型光连接器、注册插座(RJ)型RJ-11或RJ-45连接器、机械传送注册插座(MT-RJ)型连接器等。

系统存储器390支持处理器310中的内容和数据处理以及IP功能，并且还用作应用程序、程序、控制代码以及媒体内容和数据信息的存储装置。系统存储器390可以包含以下存储元件中的一个或多个，包含但不限于RAM、ROM、电可擦除可编程ROM(EEPROM)和闪存存储器。系统存储器390还可以涵盖一个或多个集成存储器元件，包含但不限于磁性媒体硬盘驱动器和光学媒体磁盘驱动器。储存于存储器390中的数字内容和/或数据可以由处理器310检索、处理并提供到音频/视频接口320、电话接口330、收发器340和350、以太网接口360、网络接口370和用户接口380中的一个或多个。在一个实施例中，系统存储器390包含用于信号电平值，例如背景或阈值信号电平值的存储位置，所述信号电平值作为结合网关300的操作在分集天线系统中选择天线的一部分使用。

音频/视频接口320允许连接到音频/视频再现设备，例如上述电视机显示装置或其它媒体装置，例如机顶盒等。音频/视频接口320可以包含额外信号处理电路，包含但不限于数/模转换器、信号滤波器、数字和/或模拟信号格式转换器、调制器、解调器等。音频/视频接口320还包含一个或多个物理连接器，用于使用若干不同类型的音频/视频连接电缆中的一个或多个连接到音频/视频再现装置。一个或多个物理连接器可以包含但不限于RCA或电话类型连接器、HDMI连接器、数字视频接口(DVI)连接器、索尼/飞利浦数字接口(S/PDIF)连接器、Toshibal Linke(Toslink)连接器和F型同轴连接器。

电话接口330允许连接到模拟电话手持机，例如图2中所描述的电话装置220。电话接口330可以包含额外信号处理电路系统，包含但不限于数/模转换器、信号滤波器、功率转换器等。电话接口330还包含用于将电话线连接到电话的物理连接器，例如RJ-11型标准接口连接器或其它类似的标准接口连接器。

以太网接口360允许连接到符合IEEE 802.3或类似通信协议的外部装置(例如，图1中所描绘的计算机250)。以太网接口360包含RJ-45型物理接口连接器或其它标准接口连接器，以允许连接到外部本地计算机或其它以太网连接装置。

处理器310可以是可重新配置有存储于存储器390中的可下载指令或软件代码的可编程微处理器。处理器310可以替代地是专门编程的控制器和具有内部控制代码的数据处理器，用于控制、管理和处理网关300中的所有功能和数据。处理器310还用于接收和处理经由用户接口380提供的用户输入信号。用户接口380可以包含用户输入或输入机构，例如一组按钮、键盘或麦克风。用户接口380还可以包含用于将用户输入信号转换为数据通信格式以提供给处理器310的电路系统。用户接口380可以进一步包含某种形式的用户通知机构以示出装置功能或状态，例如指示灯、扬声器或显示器。用户接口380还可以包含用于将从处理器310接收的数据转换成可以与用户通知机构一起使用的信号的电路系统。

收发器340以及天线342和收发器350以及天线352和354向家庭网络中的其它装置(例如图2中描述的无线装置240a-c)提供无线通信接口。收发器340和收发器350可以包含各种电子电路，用于分别通过天线342和天线352和354接收信号并且将信号传输到其它装置。各种电子电路可以包含但不限于天线开关、信号放大器、信号计、频率转换器、调制器、解调器和输送处理器。下文将描述关于类似于收发器340和收发器350的收发器的配置和操作的另外细节。

需要注意的是，收发器340和收发器350可以使用两个不同的通信协议操作。在一些实施例中，收发器340使用IEEE 802.11协议通过天线342与其它无线装置传送信号。收发器350另外使用Zigbee协议通过天线352和354与其它无线装置传送信号。此外，收发器350被配置成使用切换天线分集操作天线352和天线354。需要注意的是，在其它实施例中，收发器340和收发器350可以被配置成使用例如Thread、蓝牙、Z-Wave和Wi-Fi的无线通信协议操作。

如上文所描述，Zigbee是基于IEEE 802.15.4标准的低功率、低数据速率和近距离(即，个人区域)无线自组织或网状网络(例如，WPAN)。应用包含无线灯开关、家庭能源监测器、交通管理系统以及需要短距离低速率无线数据传送的其它消费和工业设备。本说明书包含网络层以及应用层的协议，并且进一步定义特定的Zigbee装置对象(ZDO)作为控制和管理软件以及制造商定义的应用对象的一部分。ZDO负责一些任务，包含跟踪装置角色和管理加入网络的请求，以及装置发现和安全性。

Zigbee进一步规定在未经许可的2.4至2.4835GHz频带以及美洲和澳大利亚的902至928MHz频带和欧洲的868至868.6MHz ISM频带中的操作。在2.4GHz频带中分配16个信道，其中每个信道占用2MHz带宽，同时隔开5MHz。物理层通信使用直接序列扩频译码，所述直接序列扩频译码由提供给收发器(例如，收发器350)中的调制器的数字流管理。二进制相移键控(BPSK)用于868MHz和915MHz范围频带，而每符号传输两个位的偏移正交相移键控(OQPSK)用于2.4GHz频带。最大无线数据速率为在2.4GHz频带中的每信道250kbit/s，在915MHz频带中的每信道40kbit/s，以及在868MHz频带中的20kbit/s。由于数据包开销和处理延迟，实际数据吞吐量将小于指定的最大位速率。对于2.4GHz的室内应用，预期的传输距离可以是10到20米，这取决于建筑材料、要穿透的墙壁数量以及所述地理位置中允许的输出功率。在具有视距的户外，根据功率输出和环境特征，范围可以延伸到1500米。无线电的输出功率通常在0到20毫瓦分贝(dBm)或1到100毫瓦(mW)之间。

Zigbee装置可以以三种不同的模式操作。Zigbee协调器是功能最强大的装置，并且可以作为进入PAN的输入装置运行，能够桥接到其它网络。每个网络中仅一个装置可能是Zigbee协调器，因为它是存储有关网络信息的装置，包含充当任何安全密钥以及运行应用程序的信任中心和存储库。Zigbee路由器作为中间路由器运行，从其它装置传递数据以及运行应用程序功能。Zigbee终端装置仅运行能够执行一组定义的任务并与父节点或装置(Zigbee协调器或Zigbee路由器)通信的功能装置。有限的能力允许Zigbee终端装置或节点在大量时间内处于低功率或待机操作模式，从而提供较长的电池寿命。网关300可以分类为Zigbee协调器，而通过无线网络连接到网关300的无线装置(例如，装置240a、240b和240c)可以分类为Zigbee路由器或Zigbee终端装置。

使用Zigbee协议操作的网络可以利用基于信标或非信标的通信。基于非信标的通信使用非时隙信道接入机制，所述非时隙信道接入机制通常需要Zigbee协调器和Zigbee路由器来连续地操作接收器电路系统，从而增加功率消耗。非信标通信允许异构网络，其中一些装置连续地接收，而其它装置仅在检测到外部刺激时传输。在启用信标的网络中，称为Zigbee路由器的特殊网络节点定期地向其它网络节点传输信标以确认它们的存在。节点可能在信标之间休眠，从而降低它们的占空比并延长它们的电池寿命。信标间隔取决于数据速率，并且在250千比特/秒下通常可以在15.36毫秒到251.65824秒的范围内。

基本信道接入模式是“载波侦听、多址/冲突避免”(CSMA/CA)。也就是说，节点以与人类对话相同的方式说话；在他或她开始之前，他们会简单地检查，看看有没有人在说话，但有三个明显的例外。信标按固定的时间表发送并且不使用CSMA。消息确认也不使用CSMA。最后，具有低时延实时要求的启用信标的网络中的装置也可以使用保证时隙(GTS)，所述GTS根据定义不使用CSMA。

Zigbee信令协议中的每个媒体接入控制(MAC)数据帧包含通常4字节的前导码同步标头(SHR)、通常1字节的物理标头(PHR)以及可变，但通常在零(0)到255字节的范围内的数据有效载荷或物理服务数据单元(PSDU)。SHR出于接收目的本质上是冗余的并且提供将天线选择算法实施为天线分集系统的一部分的机会。作为在操作期间使用切换分集的一部分，收发器350可以选择用于接收信号的天线，所述信号包含从无线装置(例如，图2中描述的无线装置240a-c)传输的符合Zigbee协议的数据帧。处理器310可以被配置成确定在天线352处接收的信号的第一差值。第一差值是在天线352处接收的信号的信号电平和与天线352相关联的信号阈值之间的差。在数据帧的初始部分的第一时间段期间，例如在如上文所述的SHR的第一字节期间，执行在天线352处接收的接收信号的确定或测量。处理器310可以另外被配置成确定在数据帧的初始部分的第二时间段期间，例如在如上文所述的SHR的第二字节期间在天线354处接收的信号的第二差值。以与确定第一差值类似的方式确定第二差值。处理器310可以将指令提供到收发器350，以在初始信号搜索或信号检测阶段期间交替地将收发器350中的接收器电路耦合在天线352与天线354之间，以及控制在第一时间段期间天线352的耦合和在第二或后续时间段期间天线354的耦合。与天线352相关联的阈值电平和与天线354相关联的阈值电平可以根据上述确定的需要从系统存储器390中检索。

处理器310可以进一步被配置成在第一差异电平(天线352的差异电平)大于第二差异电平(天线354的电平)的情况下将指令提供到收发器350，以将接收电路耦合到天线352以用于数据帧(例如，PSDU)的其余部分。需要注意的是，用于天线选择的时间段应限于数据帧的前导码，并且更具体来说，限于SHR的前两个到三个字节，以便最小化对接收数据帧或PSDU的其余部分的影响。在一个实施例中，作为在40微秒或更短的时间内确定信号电平的一部分，收发器350在天线352与天线354之间切换。

与天线352和354相关联的阈值电平可以在网关300初始化时作为校准过程的一部分来确定，或者可以在操作期间确定。在一个实施例中，通过在仅接收背景或标称噪声和/或干扰信号电平的时间段期间测量存在于天线352处的信号电平，同时耦合到收发器350的接收电路，确定与天线352相关联的阈值。换句话说，存在于天线352处的信号表示背景信号电平，并且不包含来自无线装置(例如，无线装置240a-c)在无线网络信号上传输的信号的信号能量，所述信号例如预期由网关300接收的信号。类似地，通过在仅接收背景或标称噪声和/或干扰信号电平的时间段期间测量存在于天线354处的信号电平，同时耦合到收发器350的接收电路，确定与天线354相关联的阈值。在一些实施例中，用于测量与天线352相关联的阈值的时间段和用于测量与天线354相关联的阈值的时间段可能不同。阈值可以存储在存储器390中。在操作期间，可以另外周期性地更新阈值。

为了说明确定天线352和天线354的单独阈值以及将这些单独阈值用作天线选择机构的一部分的重要性，考虑以下实例。如果天线352的阈值比天线354的阈值高3dB，则当在天线352处测量的接收信号比天线354上测量到的接收信号高大约3dB时，仅应该选择天线352用于接收信号的其余部分。换句话说，天线352上3dB额外噪声意味着在接收信号在天线352上高大约3dB之前，使接收信号与天线352的阈值之间的差大于接收信号与天线354的阈值之间的差。

需要注意的是，收发器350可以在将收发器350中的接收电路耦合到天线352与天线354之间连续地切换，同时确定在目标耦合到收发器350的天线处的接收信号强度是否超过阈值信号值，作为检测是否存在由另一无线装置传输的信号的一部分。一旦在天线352和天线354中的一个处的接收信号超过与所述天线相关联的阈值，天线就用于起始如上文所述的天线选择。可能仅两个天线352和354中的一个接收具有超过其相关阈值的信号电平的信号。在这种情况下，为数据帧的其余部分选择天线。如果天线352和354两者接收超过与天线中的每一个相关联的阈值的信号电平，则在接收信号和与所述天线相关联的阈值之间的差较大的天线用于数据帧的其余部分。在完成数据帧的接收之后，处理器310指示收发器350起始在将接收器电路耦合到天线352和将接收器电路耦合到天线354之间连续地切换，作为如上文所述搜索或检测是否存在由无线装置传输的信号的一部分，或直到终止接收状态(例如，以开始传输信号)。

转向图4，示出用于选择在根据本公开的方面的装置中使用的分集天线系统中的天线的示例性过程400的流程图。主要关于网关装置描述过程400，所述网关装置例如图2中描述的网关210或图3中描述的网关300。过程400还可以由类似于网关，例如图1中描述的家庭网关101操作的任何装置执行。尽管过程400出于说明和论述的目的描绘以特定次序执行的步骤，但是本文所论述的方法不限于任何特定次序或布置。此外，尽管结合采用两个天线的分集天线系统描述过程400，但是过程400可以容易地适合于在使用多于两个天线的分集天线系统中使用。本领域技术人员使用本文所提供的公开内容将了解，可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或调整过程400的步骤中的一个或多个。

在步骤410处，确定用于第一天线和第二天线的阈值信号电平。如上文所描述，阈值信号电平表示存在于每个天线(例如，天线352和354)处的信号电平，同时仅接收背景或标称噪声和/或干扰信号电平。可以在所需信号(例如，符合Zigbee无线协议的信号的传输)不存在或由网络中的其它无线装置(例如，无线装置240a-c)传输的时间段期间确定或测量阈值信号。在一些实施例中，在步骤410处，可以在不存在所需信号的时间段期间定期确定和调整或更新阈值电平。在一些其它实施例中，可以在步骤410处确定阈值电平，作为装置(例如，网关200或网关300)的初始化程序的一部分。在又其它实施例中，可以在装置的设计阶段期间基于经验计算和/或测量确定阈值电平。另外，在步骤410处，用于第一天线和第二天线的阈值电平存储在存储器(例如，存储器390)中。

需要注意的是，针对第一天线和第二天线确定和存储单独的阈值电平。因此，第一天线的阈值电平可以不同于第二天线的阈值电平。如上文所述，集成到电子装置的天线的放置限制可能导致每个天线都处于具有不同背景噪声和干扰信号电平的不同操作环境中。作为在分集天线系统中天线选择的一部分，确定和存储每个天线的单独阈值电平为与电子装置中的天线放置和定位相关联的限制提供补偿。

在步骤420处，在第一天线处确定或测量接收信号的存在。接收信号可以是由无线装置(例如，无线装置240a-c中的一个)传输的信号，并且可以包含旨在用于装置(例如，网关300)中或由所述装置处理的数据。在一些实施例中，第一天线是总是用于确定接收信号的存在的默认天线(例如，图3中描述的天线352)。在一些其它实施例中，控制器(例如，控制器310)在两个天线(例如，天线352和天线354)之间周期性地切换收发器(例如，收发器350)的连接或耦合。用于在两个天线之间切换的时间段通常可以小于在信号中的数据帧的初始部分或前导码的时间段，以便试图且确保两个天线中的至少一个可以最初检测到存在已传输的信号。需要注意的是，出于示例性目的，过程400被描述为使第一天线(例如，天线352)最初确定接收信号的存在。然而，过程400可以同样被描述为使第二天线(例如，天线354)最初确定接收信号的存在。

在步骤430处，确定在第一天线(例如，天线352)处接收的信号的信号电平。信号电平可以在包含在收发器(例如收发器350)的接收器电路中的信号电平检测器或功率计中确定，或者可以作为电子电路的一部分包含在天线中。在信号中的数据帧的前导码的初始部分的第一时间段期间确定信号电平。在一个实施例中，第一时间段表示小于一个字节的时间段，用于符合Zigbee协议的数据帧的SHR。

在步骤440处，确定或计算在第一天线(例如，天线352)处接收的信号的信号电平与如在步骤410处确定和存储的第一天线的阈值电平之间的差值。通过取在步骤430处确定的信号电平的值并减去在步骤410处确定的阈值来确定或计算差值。在步骤440处，在根据需要从功率单位(例如，毫瓦)转换之后，用于确定的值(例如，信号电平和阈值电平)可以分贝为单位，以便于进行减法。差值可以在收发器(例如，收发器350)中确定或计算，或者可以在包含在装置中的单独处理器(例如，网关300中的处理器310)中确定或计算。而且，在步骤440处，在确定或计算差值之后，值可以存储在存储器(例如，存储器390)中。

在步骤450处，收发器(例如，收发器350)中的控制电路将接收器电路耦合到第二天线(例如，天线354)并且将接收器电路从第一天线(例如，天线352)解除耦合。在步骤430处确定在第一天线处接收的信号电平的时间段期间，可以完成在步骤450处耦合到第二天线。或者，在步骤430处确定在第一天线处接收的信号的时间段之后，但在步骤440处确定接收信号电平与第一天线的阈值电平之间的差之前或同时地，可以完成在步骤450处耦合到第二天线。

在步骤460处，确定在第二天线(例如，天线354)处接收的信号的信号电平。如上文所述，信号电平可以在包含在收发器(例如收发器350)的接收器电路中的信号电平检测器或功率计中确定，或者可以作为电子电路的一部分包含在天线中。在信号中的数据帧的前导码的初始部分的第二时间段期间确定信号电平。需要注意的是，在步骤430处的第一时间段和在步骤440处的第二时间段可以连续地发生或可以部分地或完全地重叠。在一个实施例中，在步骤430处，第二时间段表示用于符合Zigbee协议的数据帧的SHR的小于一个字节的时间段，并且发生在用于SHR的与第一时间段不同的字节期间。

在步骤470处，确定或计算在第二天线(例如，天线354)处接收的信号的信号电平与如在步骤410处确定和存储的针对第二天线存储的阈值电平之间的差值。如上文所述，在步骤440处，可以通过从在步骤410处针对第二天线存储的阈值电平中减去在步骤460处确定的信号电平来确定或计算差值。差值还可以在收发器(例如，收发器350)中确定，或可以在包含在装置中的处理器(例如，网关300中的处理器310)中确定或计算。而且，在步骤470处，在确定或计算差值之后，将值存储在存储器(例如，存储器390)中。

在步骤480处，在针对第一天线(例如，天线352)确定的差值与针对第二天线(例如，天线354)确定的差值之间进行比较。在步骤480处，可以在收发器(例如，收发器350)中或在装置中的处理器(例如，网关300中的处理器310)中执行比较。如上文所述，每个天线使用单独阈值电平对于包含对天线位置的限制的实施方案是有益的，例如在小型电子装置或具有集成天线的电子装置中。单独的阈值电平允许对每个天线阈值电平进行加权或调整，以考虑每个天线存在不同噪声和/或干扰信号电平。

如果在步骤480处，针对第一天线(例如，天线352)确定的差值大于针对第二天线(例如，天线354)确定的差值，则在步骤490处，第一天线耦合到收发器(例如，收发器350)的接收器电路并且用于接收包含在信号中的数据帧的其余部分。第一天线的耦合可以由收发器控制，或可以由装置中的处理器(网关300中的处理器310)通过提供给收发器的指令起始。

如果在步骤480处，针对第一天线(例如，天线352)确定的差值不大于针对第二天线(例如，天线354)确定的差值，则在步骤495处，第二天线耦合到收发器(例如，收发器350)的接收器电路并且用于接收信号中的数据帧的其余部分。如上所述，耦合可以由收发器或装置中的处理器(例如，网关300中的处理器310)控制。需要注意的是，当针对第一天线确定的差值等于针对第二天线确定的差值时，任一个天线可能提供相同的接收性能且任一个天线可以用于接收信号。如在过程400中所描述，第二天线用于接收信号，如在步骤495处描述，以便在用于接收信号的时间段期间节省时间并且消除从第二天线到第一天线的不必要切换。在一些实施例中，当针对第一天线确定的差值等于针对第二天线确定的差值时，基于设计或其它考虑因素，第一天线可以用于接收信号，如在490处所描述。

在步骤490或步骤495处完成用于接收信号中的数据帧的时间段之后，过程400返回到步骤420以确定存在由网络中的一个无线装置(例如，无线装置240a-c)传输的包含数据帧的信号。需要注意的是，在一些实施例中，作为操作装置的一部分以及作为过程400的一部分，可以在步骤410处继续周期性地确定阈值电平。在无线装置不传输信号且天线(例如，天线352和354)处不存在除了噪声和干扰之外的信号的时间段期间，可以执行在步骤410处的确定。每次在步骤410处确定的所得阈值电平可以存储并用作每个天线的当前或更新的阈值电平。

转向图5，示出用于确定在根据本公开的方面的装置中使用的分集天线系统中的每个天线的阈值的示例性过程500的流程图。过程500可以用作确定第一天线和第二天线的阈值的一部分，如在图4中的过程400的步骤410处所描述。主要关于网关装置描述过程500，所述网关装置例如图2中描述的网关210或图3中描述的网关300。过程500还可以由类似于网关，例如图1中描述的家庭网关101操作的任何装置执行。尽管过程500出于说明和论述的目的描绘以特定次序执行的步骤，但是本文所论述的操作不限于任何特定次序或布置。此外，尽管结合采用两个天线的分集天线系统描述过程500，但是过程500可以容易地适合于在使用多于两个天线的分集天线系统中使用。本领域技术人员使用本文所提供的公开内容将了解，可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或调整过程500的步骤中的一个或多个。

可以在不从其它装置传输信号的时间段期间实施过程500。作为装置的初始设置的一部分，装置(例如，网关300)可以起始过程500。或者，作为起始过程500的一部分，装置可以使用通信协议向所有无线装置传输消息以停止传输一段时间。在一些实施例中，过程500还可以用于在装置的操作期间周期性地更新第一天线和第二天线(例如，天线352和天线354)的阈值。定期更新的时序可以是固定的，例如在早上几小时期间一周一次，或者可以是可变的。在这些实施例中，处理器(例如，处理器310)可以监测网络中的信号传输和接收活动，以确定不会发生从其它装置的传输的时间段。

在步骤510处，收发器(例如，收发器350)中的接收器电路耦合到第一天线(例如，天线352)。装置中的处理器(例如，网关300中的处理器310)可以提供用于控制收发器中的天线开关的指令。或者，收发器中的控制器可以包含用于执行过程500的步骤的代码，所述步骤包含控制天线开关。如上文所述，作为天线分集系统的一部分，收发器(例如，收发器350)中的接收器电路与第一天线或第二天线(例如，天线354)的耦合可以是互斥的。在步骤520处，确定在第一天线处接收的信号的信号电平。信号电平可以在包含在收发器中的信号电平检测器或功率计中确定，或可以作为电子电路的一部分包含在天线中。信号的测量可以包含在某一时间段内进行若干测量并且在所述时间段内确定平均信号电平或峰值信号，以便考虑周期性噪声或干扰信号能量。在一个实施例中，在20毫秒的时间段内进行一系列十个信号电平测量，并且最高信号电平用于接收信号电平值。

在步骤530处，收发器(例如，收发器350)中的接收器电路耦合到第二天线(例如，天线354)且将接收器从第一天线解除耦合。如在步骤510中，网关中的处理器或收发器中的控制器可以控制天线开关。需要注意的是，在步骤520处，可以在完成测量期间或之后执行耦合到第二天线。在步骤540处，确定在第二天线处接收的信号的信号电平。如在步骤520中，信号电平可以在信号电平检测器或功率计中确定，或可以作为电子电路的一部分包含在天线中。而且，信号电平的测量可以包含在某一时间段内进行若干测量，且用于确定接收信号电平值。

在步骤550处，在步骤520处针对第一天线(例如，天线352)测量或确定的接收信号电平的值以及在步骤540处针对第二天线(例如，天线354)测量或确定的接收信号电平的值存储在存储器(例如，存储器390)中。例如在过程400中的步骤440和470处，可以检索这些值并且这些值可以分别用作第一天线和第二天线的阈值。

转向图6，示出根据本公开的方面的用作在分集天线系统中选择天线的一部分的示例性收发器电路600。收发器电路600以类似于图3中描述的收发器电路350的方式操作，并且可以作为组件或电路并入到电子或无线联网装置，例如图3中描述的网关300、图2中描述的网关210，或图1中描述的家庭网关101。在收发器电路600中，通过输送处理器610从装置中的其它处理电路接合信号。传输处理器610耦合到接收器630和发射器650。接收器630进一步耦合到电平检测器640。发射器650进一步耦合到功率放大器660。电平检测器640和功率放大器660两者耦合到传输/接收(T/R)开关670。T/R开关670耦合到天线开关680。天线开关680包含用于耦合到标记为ANT0的第一天线和标记为ANT1的第二天线的接口。控制器620连接到输送处理器610、接收器630、电平检测器640、发射器650、功率放大器660和T/R开关670。在T/R开关670与天线开关680之间示出单独的控制耦合。

收发器600能够在传输操作模式下将无线信号传输到其它无线装置。所传输的无线信号包含电子装置中的数据以及从网络中的其它无线装置(例如，图2中描述的装置240a-c)或从WAN上的装置(例如，图1中描述的服务提供商110)提供的数据。收发器600还能够在接收操作模式下从其它无线装置接收无线信号。所接收的无线信号包含用于电子装置中的数据以及将提供到其它无线装置或WAN上的装置的数据。在传输操作模式中，输送处理器610从其它处理电路(例如，在图3中描述的处理器310)接收分组化数据。输送处理器610包含用于重新格式化数据以供在无线通信信道上传输的处理元件。重新格式化可以包含但不限于错误校正编码、符号格式化、变换处理、符号时序和传输数据包生成。将从输送处理器610输送的格式化信号提供给发射器650。发射器650将格式化信号变换成射频调制信号，以在所需无线频率范围(例如，2.4GHz)下传输。发射器650包含最终符号映射器以及信号调制器。发射器650还可以包含用于在传输之前限制射频调制信号中的信号能量的频率范围的模拟和/或数字滤波器，以及用于将信号的频率范围从基带范围改变到期望的射频范围的上变频器。

将来自发射器650的滤波后的射频信号提供到功率放大器660。功率放大器660将滤波后的射频信号放大到适合于基于所使用的无线传输标准进行无线信号传输的水平。将来自功率放大器660的放大的射频信号提供给T/R开关670，当选择传输位置或开关设置时，T/R开关670将信号传递到天线开关680。天线开关680进一步将放大的射频信号传递到ANT0或ANT1以通过无线媒体传输，这取决于天线开关位置的设置。

在接收操作模式中，在天线开关680处通过用于ANT0的接口或用于ANT1的接口接收无线射频信号。来自这两个接口中的一个的无线射频信号基于天线开关680上的开关设置进行选择并且取决于开关位置传递到T/R开关670。当选择接收位置或开关设置时，无线射频信号进一步穿过T/R开关670到达电平检测器640。电平检测器640处理从T/R开关670提供的无线射频信号，以确定接收到的射频信号的信号或能级。信号或能级包含与由另一无线装置(例如，图2中所描述的无线装置240a pc)传输的任何信号相关联的能量或功率，以及可以在ANT0的接口或ANT1的接口处呈现或接收的背景噪声和干扰能量或功率。需要注意的是，在没有无线装置传输信号的时间段期间，将仅存在与背景噪声或干扰信号电平相关联的信号能量或功率。

电平检测器640可以包含功率或能量采样电路以确定信号电平，而不显著改变或干扰接收到的无线射频信号或显著降低或耗散来自信号的任何功率或能量。能量采样电路的实例包含但不限于电磁耦合电路、静电耦合电路、高阻抗耦合电路和电源桥接电路。电平检测器640还可以包含滤波器、放大器和其它处理电路，以将来自接收信号的采样能量转换成表示可以在其它处理电路中使用的信号值的格式(例如，用于天线选择的阈值信号电平值和接收信号电平值)。

在电平检测器640中进行处理以确定信号电平之后，将无线射频信号提供到接收器630。接收器630将接收到的射频信号变换成输送的格式化数据信号。接收器630包含解调器以及符号解映射器。接收器630还可以包含用于将接收信号的频率移动到基带频率范围的下变频器电路以及用于去除期望信号频率范围或带宽之外的不想要的信号功率或能量的模拟和/或数字滤波器。将从接收器630输送的格式化数据信号提供给输送处理器610。输送处理器610包含用于将输送格式化数据信号转换成分组化数据信号的处理元件，所述分组化数据信号可以通过内部通信总线提供给装置中的其它组件(例如，图3中描述的网关300中的处理器310)以用于进一步处理和使用。输送处理器610中的重新格式化可以包含但不限于错误校正解码、符号去格式化、变换处理、数据位时序恢复和数据包形成。

控制器620为收发器600内的各种块提供控制信息和数据处理能力。控制器620可以为T/R开关670提供开关控制信息以控制开关位置，以分别在传输操作模式或接收操作模式期间通过天线传送或接收无线信号。控制器620还可以向天线开关680提供指令以控制开关位置，以通过T/R开关670将ANT0或ANT1耦合到电平检测器640或功率放大器660。控制器620还可以包含用于实施天线选择过程作为分集天线系统的一部分的指令或软件代码。更具体来说，控制器620可以包含用于以下操作的代码：从电平检测器640检索信号电平测量并确定当耦合到电平检测器640时在ANT0处接收的信号的信号电平与在作为接收信号的一部分的数据帧传输的初始部分的第一时间段期间与ANT0相关联的阈值信号电平的差值，以及确定当耦合到电平检测器640时在ANT1处接收的信号的信号电平与在作为接收信号的一部分的数据帧传输的初始部分的后续时间段期间与ANT1相关联的阈值信号电平的差值。控制器620可以进一步向天线开关680提供控制信号，以将两个天线(例如，ANT0和ANT1)中的选定一个耦合到电平检测器640，用于作为接收信号的一部分的数据帧传输的剩余部分，这取决于ANT0和ANT1信号电平的确定值。

控制器620还可以将使用电平检测器640确定的信号电平的值提供给输送处理器610。控制器620可以提供作为用于确定每个天线的阈值的过程(例如图5中描述的过程500)的一部分的值，以及确定为用于选择分集天线系统中的天线的过程(例如，图4中描述的过程400)的一部分的信号电平的值。输送处理器610将从控制器620接收的值重新格式化且将值作为数据包提供到装置中的其它处理电路。需要注意的是，在一些实施例中，可以通过某一方式在功能上或操作上限制控制器620。在这些实施例中，控制器620可以通过输送处理器610从装置内的处理器(例如，在图3中描述的网关300中的处理器310)接收指令，用于执行、管理或控制与收发器600的操作相关联的功能中的任一个，包含上文描述的那些功能。

图7示出根据本公开的方面的与分集天线系统中的天线的时序、控制和选择相关联的示例性时序图700。时序图700说明如上文针对图4中描述的过程400所描述的天线选择的操作方面。时序图700描述与在符合Zigbee协议和IEEE 802.15.4的信号中传输的数据帧相关联的时序、控制和选择关系。需要注意的是，与符合例如Z-wave、蓝牙和Thread的不同协议的信号中的数据帧相关联的时序图可以包含与时序图700中所示不同的时序、控制和选择关系。本领域技术人员应能够基于为时序图700描述的基本特征将本公开中的任何实施例，例如图4中描述的过程400适配到这些不同时序图中的任何一个。

时序图700包含以微秒(μs)示出的时间尺度700。元件720说明两个接收到的数据帧(例如，图6中的接收器630)。第一帧在时间零(0)us处接收且在512μs处结束。第二帧在时间4,096μs处接收且未示出结束。每个帧包含如上文所述的SHR、PHR和PSDU。

元件730示出用于分集选择的操作模式。在所接收帧之间的时间段期间，操作模式标记为搜索。在所接收数据包的初始或SHR部分期间，操作模式还保持在搜索中。在数据包的大部分接收时间期间，操作模式标记为选择RX天线。元件740示出用于标记为ANT0的天线0和标记为ANT1的天线1的控制或开关状态。高状态指示所述天线与接收电路的耦合。在搜索模式期间，天线交替地耦合到接收器达41μs，即，比数据包的SHR部分中的一个符号短的时间段。如通过元件740所说明，天线选择在通过第一数据帧中的SHR的第一字节将天线1耦合到接收器期间开始。收发器在大约SHR的一个字节之后切换到ANT0。基于天线选择算法选择用于接收第一数据帧的其余部分的ANT1。对于第二数据帧，天线选择在通过SHR的第一字节将ANT1耦合到接收器期间开始。收发器在大约SHR的一个字节之后切换到ANT1。基于天线选择算法选择用于接收第二数据帧的其余部分的ANT0。

本公开的一个或多个实施例提供一种用于选择天线作为分集天线系统的一部分的机制，所述分集天线系统用作例如网关的电子装置的一部分。所述机制为以下系统提供优势：包含可能对天线放置具有限制的天线的分集天线系统；以及包含由于靠近金属结构和噪声生成电子电路而可能位于具有不同噪声和/或干扰能级的环境中的天线的系统。所述机制特别有利于在小型电子装置中使用，这些电子装置将与分集天线系统一起使用的天线集成在装置的机械结构的内部空间内。

根据本公开，描述一种方法，其包含在第一时间段期间使用第一天线并且在第二时间段期间使用第二天线接收信号的第一部分。所述方法另外包含确定由第一天线接收的信号的第一部分的第一差值，所述第一差值是由第一天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第一天线相关联的阈值信号电平之间的差；以及确定由第二天线接收的信号的第一部分的第二差值，所述第二差值是由第二天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第二天线相关联的阈值信号电平之间的差。所述方法进一步包含在第一差值大于第二差值的情况下，使用第一天线接收信号的第二部分。

在一些实施例中，通过使用第一天线测量第一背景信号电平并且在未传输信号的第三时间段期间使用第二天线测量第二背景信号电平来确定与第一天线相关联的阈值和与第二天线相关联的阈值。此外，在一些实施例中，周期性地更新与第一天线相关联的阈值和与第二天线相关联的阈值。

根据本公开，描述一种联网设备，所述联网设备包含接收电路、耦合到接收电路的第一天线和第二天线，以及用于将第一天线和第二天线耦合到接收电路的开关。所述联网设备另外包含耦合到接收电路的信号处理电路，当在第一时间段期间耦合到接收电路时，所述信号处理电路确定使用第一天线接收的信号的第一部分的第一差值，所述第一差值是使用第一天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第一天线相关联的阈值信号电平之间的差，当在第二时间段期间耦合到接收电路时，所述信号处理电路进一步确定使用第二天线接收的信号的第一部分的第二差值，所述第二差值是使用第二天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第二天线相关联的阈值信号电平之间的差。当信号处理电路确定第一差值大于第二差值时，接收电路另外使用第一天线接收信号的第二部分。

根据本公开，描述一种设备，所述设备包含存储器，所述存储器存储与第一天线相关联的阈值和与第二天线相关联的阈值。所述设备进一步包含处理器，所述处理器被配置成：当在第一时间段期间耦合到接收电路时，确定使用第一天线接收的信号的第一部分的第一差值，所述第一差值是使用第一天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第一天线相关联的阈值信号电平之间的差；当在第二时间段期间耦合到接收电路时，确定使用第二天线接收的信号的第一部分的第二差值，所述第二差值是使用第二天线接收的信号的第一部分的信号电平和与第二天线相关联的阈值信号电平之间的差。所述处理器进一步被配置成在第一差值大于第二差值的情况下提供选择用于接收信号的第二部分的第一天线的指令。

在一些实施例中，通过在耦合到接收电路时使用第一天线测量第一背景信号电平并且当在未传输信号的第三时间段期间耦合到接收电路时使用第二天线测量第二背景信号电平来确定与第一天线相关联的阈值和与第二天线相关联的阈值。此外，在一些实施例中，周期性地更新与第一天线相关联的阈值和与第二天线相关联的阈值。

在一些实施例中，与第一天线相关联的阈值和与第二天线相关联的阈值不同。

在一些实施例中，第二时间段不同于第一时间段。

在一些实施例中，信号的第一部分是数据帧的前导码。此外，在一些实施例中，第一时间段小于前导码中的一个字节的时间段。

在一些实施例中，信号使用符合Zigbee协议的信号格式。

应了解，除了在以上描述中明确指出的情况外，所示出和所描述的各种特征是可互换的，即，一个实施例中所示的特征可以结合到另一个实施例中。

尽管在本文中已经详细示出和描述结合本公开的教示的实施例，但是本领域技术人员可以容易地设计仍然结合这些教导的许多其它变化的实施例。已经描述用于分集天线选择的方法和设备的优选实施例，应注意，本领域技术人员可以根据上述教示进行修改和变化。因此，应理解，可以在所附权利要求概述的本公开范围内对本公开的特定实施例进行改变。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：

在第一时间段期间使用第一天线并且在第二时间段期间使用第二天线接收信号的第一部分；

确定由所述第一天线接收的所述信号的所述第一部分的第一差值，所述第一差值是由所述第一天线接收的所述信号的所述第一部分的信号电平和与所述第一天线相关联的阈值信号电平之间的差；

确定由所述第二天线接收的所述信号的所述第一部分的第二差值，所述第二差值是由所述第二天线接收的所述信号的所述第一部分的信号电平和与所述第二天线相关联的阈值信号电平之间的差；以及

如果所述第一差值大于所述第二差值，则使用所述第一天线接收所述信号的第二部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中与所述第一天线相关联的所述阈值和与所述第二天线相关联的所述阈值不同。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第二时间段不同于所述第一时间段。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中通过使用所述第一天线测量第一背景信号电平并且在未传输所述信号的第三时间段期间使用所述第二天线测量第二背景信号电平来确定与所述第一天线相关联的所述阈值和与所述第二天线相关联的所述阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中周期性地更新与所述第一天线相关联的所述阈值和与所述第二天线相关联的所述阈值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述信号的所述第一部分是数据帧的前导码。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一时间段小于所述前导码中的一个字节的时间段。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述信号使用符合Zigbee协议的信号格式。

9.一种联网设备，其包括：

接收电路；

耦合到所述接收电路的第一天线和第二天线；

开关，其用于将所述第一天线和所述第二天线耦合到所述接收电路；以及

信号处理电路，其耦合到所述接收电路，当在第一时间段期间耦合到所述接收电路时，所述信号处理电路确定使用所述第一天线接收的信号的第一部分的第一差值，所述第一差值是使用所述第一天线接收的所述信号的所述第一部分的信号电平和与所述第一天线相关联的阈值信号电平之间的差，当在第二时间段期间耦合到所述接收电路时，所述信号处理电路进一步确定使用所述第二天线接收的所述信号的所述第一部分的第二差值，所述第二差值是使用所述第二天线接收的所述信号的所述第一部分的信号电平和与所述第二天线相关联的阈值信号电平之间的差，

其中当所述信号处理电路确定所述第一差值大于所述第二差值时，所述接收电路另外使用所述第一天线接收所述信号的第二部分。

10.根据权利要求9所述的联网设备，其中与所述第一天线相关联的所述阈值与由所述第二天线确定的所述阈值不同。

11.根据权利要求9或10所述的联网设备，其中所述第二时间段不同于所述第一时间段。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的联网设备，其中通过在耦合到所述接收电路时使用所述第一天线测量第一背景信号电平并且当在未传输所述信号的第三时间段期间耦合到所述接收电路时使用所述第二天线测量第二背景信号电平来确定与所述第一天线相关联的所述阈值和与所述第二天线相关联的所述阈值。

13.根据权利要求12所述的联网设备，其中周期性地更新与所述第一天线相关联的所述阈值和与所述第二天线相关联的所述阈值。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的联网设备，其中所述信号的所述第一部分是数据帧的前导码。

15.根据权利要求14所述的联网设备，其中所述第一时间段小于所述前导码中的一个字节的时间段。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的联网设备，其中所述接收信号使用符合Zigbee协议的信号格式。

17.一种设备，其包括：

存储器，其存储与第一天线相关联的阈值和与第二天线相关联的阈值；以及

处理器，其被配置成：当在第一时间段期间耦合到接收电路时，确定使用第一天线接收的信号的第一部分的第一差值，所述第一差值是使用所述第一天线接收的所述信号的所述第一部分的信号电平和与所述第一天线相关联的阈值信号电平之间的差；当在第二时间段期间耦合到所述接收电路时，确定使用第二天线接收的所述信号的所述第一部分的第二差值，所述第二差值是使用所述第二天线接收的所述信号的所述第一部分的信号电平和与所述第二天线相关联的阈值信号电平之间的差，所述处理器进一步被配置成在所述第一差值大于所述第二差值的情况下，提供选择用于接收所述信号的第二部分的所述第一天线的指令。

18.根据权利要求17所述的设备，其中与所述第一天线相关联的所述阈值和与所述第二天线相关联的所述阈值不同。

19.根据权利要求17或18所述的设备，其中通过在耦合到所述接收电路时使用所述第一天线测量第一背景信号电平并且当在未传输所述信号的第三时间段期间耦合到所述接收电路时使用所述第二天线测量第二背景信号电平来确定与所述第一天线相关联的所述阈值和与所述第二天线相关联的所述阈值。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的设备，其中所述信号的所述第一部分是数据帧的前导码。

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