操作用戶設備的天線裝置的制作方法

本發明涉及一種用于操作用戶設備的天線裝置的方法，尤其涉及用于利用用戶設備來尋找無線通信網絡的基站或接入點的方法，例如，用于在用戶設備與無線通信網絡之間建立通信連接的方法。此外，本發明尤其涉及操作提供可配置傳輸模式的用戶設備的天線裝置。

背景技術：

由于潛在的較大帶寬可用性，研究了用于移動通信的較高頻帶的使用。這種較高頻帶也被稱為毫米波，并且可以具有10GHz直到大約數百GHz的頻率。使用這些較高頻帶出現的一個問題是波長非常小的事實，并且為了實現良好的性能，用戶設備(例如，移動電話)中可能需要多個天線(例如，呈陣列形狀)。使用這種天線布置可以提供具有天線的正確定相的高天線增益。然而，天線的正確定相也是一項挑戰。對于大量天線而言，定相將天線輻射縮窄到波束，并且需要朝向基站引導該波束。因此，迭代算法可以用于對準基站和用戶設備處的天線布置。例如，基站處的天線布置和用戶設備處的天線布置可以彼此掃描，直到可以建立鏈路為止。顯然，用戶設備的移動性可能導致這樣的算法的問題。因此，需要用戶設備處的天線布置的改進配置，以建立到無線通信網絡的基站或接入點的通信鏈路。

技術實現要素：

根據本發明的實施方式，提供了一種用于操作用戶設備的天線裝置的方法。該天線裝置提供可配置傳輸模式。例如，天線裝置包括天線陣列或多個天線的任何其它布置，并且高接收靈敏度的方向可以是可配置的。根據該方法，利用用戶設備的取向確定傳感器來確定用戶設備的取向。取向確定傳感器例如可以包括陀螺測試儀、重力傳感器或羅盤。基于所確定的取向來配置天線裝置的傳輸模式。尤其是，可以確定用戶設備相對于地理水平線的取向，并且基于所確定的用戶設備相對于地理水平線的取向來配置天線裝置的傳輸模式。因此，用戶設備中的取向確定傳感器用于針對任意用戶設備取向優先考慮在水平面中轉向的天線布置波束。由于基站或接入點通常沿著水平面(即，水平線)定位，因此可以通過相應地配置天線裝置的傳輸模式來增加找到基站或接入點的可能性。此外，如果用戶設備釋放與基站的聯系，則基于所確定的取向，用戶設備可以使用與之前相同的高度來重新建立與基站的聯系。在本文中，術語“基站”可以包括任何類型的基站，例如，蜂窩移動通信網絡的基站、無線局域網的接入點或任何其它集線器。在設備到設備通信中，“基站”還可以涉及另一用戶設備，正如在設備到設備通信中，在水平面中也可以優選地聯系其它用戶設備。此外，因為用戶設備(例如，移動電話)通常包括用于確定用戶設備的取向的傳感器，例如用于檢測什么是向上和向下的傳感器，因此可以以低附加成本確定用戶設備的取向。

在本說明書中，術語“傳輸模式”涉及確定在特定方向上的接收靈敏度和/或在特定方向上的發送特性或兩者的天線或天線布置的配置。因此，術語“傳輸”可以涉及接收信號、發送信號或兩者。

根據實施方式，天線裝置的傳輸模式被配置成使得傳輸模式沿著地理水平線被調平(level)。尤其是針對低于約30GHz的頻率，期望天線元件的數量在較低范圍內(例如，在4個到16個天線的范圍內)，并且可能呈一維布置。在這種情況下，可以配置傳輸模式，并從而可以配置天線設備沿水平線的覆蓋范圍。例如，單個天線或天線布置的傳輸模式可以呈圓盤、所謂的甜甜圈、或這樣的圓盤的至少一部分的形式，并且圓盤的軸線可以通過配置天線布置而被調平，使得天線垂直于水平線，從而提供天線沿水平線的高靈敏度和輻射。當在本說明書中使用時，沿水平線調平傳輸模式包括例如以相對于水平方向高達+/-20度到30度的角度大約調平至水平線。

根據另一實施方式，天線裝置的傳輸模式被配置成使得沿地理水平線執行天線波束掃描。在較高頻率處(例如在30GHz以上的頻率處)，期望天線元件的數量更高(例如遠高于10個)。因此，天線布置的方向性將增加。因此，利用所確定的用戶設備的取向來首先掃描水平面或至少優先考慮水平面，以找到基站或接入點。這可以減少當在用戶設備和無線通信網絡之間建立通信鏈路時用戶設備的登錄時間，從而改進用戶設備的功率效率并且例如在小區改變期間增加可靠性和可用性。

根據另一實施方式，提供了一種用于利用用戶設備來尋找無線通信網絡的基站或接入點的方法。用戶設備包括提供可配置傳輸模式的天線裝置。術語“可配置傳輸模式”用于表示天線裝置由于配置而改變最高接收靈敏度的方向或最高輻射的方向的能力。例如，在天線裝置包括呈一維布置排列的多個天線元件的情況下，提供至少部分圓盤形傳輸模式，其取向可以由于配置而改變。此外，在天線元件呈二維布置排列的情況下，可以提供筆狀波束形傳輸模式，其方向可以由于配置而改變。根據該方法，使用用戶設備的取向確定傳感器來確定用戶設備相對于地理水平線的取向。基于所確定的取向，沿地理水平線調平用戶設備的天線裝置的傳輸模式。因此，可以增加找到基站或接入點的可能性。

根據另一實施方式，提供了一種用于尋找無線通信網絡的基站或接入點的方法。該方法可以由用戶設備來執行，該用戶設備包括提供可配置筆狀波束形傳輸模式的呈二維布置排列的多個天線元件。根據該方法，使用用戶設備的取向確定傳感器來確定用戶設備相對于地理水平線的取向。分別沿多個方向利用筆狀波束形傳輸模式掃描用戶設備的環境，以用于尋找基站或接入點。基于所確定的用戶設備的取向，以相比其它方向更高的優先級來掃描地理水平線的方向。

根據另一實施方式，提供了一種用于無線通信網絡的用戶設備。用戶設備包括用于從無線通信網絡的基站或接入點接收以及向無線通信網絡的基站或接入點發送射頻信號的天線裝置。該天線裝置提供可配置傳輸模式。例如，天線裝置的最高靈敏度的方向可以是可配置的。此外，用戶設備還包括用于確定用戶設備的取向的取向確定傳感器。尤其是，該取向確定傳感器可以提供與用戶設備相對于水平線或重力方向的取向有關的信息。因此，在用戶設備被用戶移動的情況下，例如，當用戶設備被用戶旋轉時，可以由取向確定傳感器確定用戶設備的當前取向。此外，用戶設備還包括處理裝置，該處理裝置被配置為基于所確定的取向來配置天線裝置的傳輸模式。因此，可以對準或調平天線裝置的傳輸模式，使得可以提供天線裝置沿水平線的高靈敏度或輻射。由于基站或接入點通常沿水平線布置，因此可以便于在用戶設備與基站或接入點之間建立通信鏈路。

根據實施方式，用戶設備包括例如移動電話、移動計算機、個人數字助理、平板計算機、電視機、監視器或投影儀。例如，投影儀可以從傳感器或配置獲知其是被安裝在天花板、墻壁還是桌子上，并且可以基于該信息來配置傳輸模式。

雖然結合本發明的具體實施方式和方面在以上概括和以下詳細描述中描述了具體特征，但應當理解，除非另有特別說明，否則示例性實施方式和方面的特征可以彼此結合。

附圖說明

現在將參照附圖更詳細地描述本發明。

圖1示意性地示出了根據本發明的實施方式的用戶設備；

圖2示出了單個偶極天線的傳輸模式；

圖3示出了行天線的傳輸模式；

圖4示出了二維天線布置的傳輸模式；

圖5示出了包括根據本發明的實施方式的用于操作用戶設備的天線裝置的方法的方法步驟的流程圖。

具體實施方式

在下文中，將更詳細地描述本發明的示例性實施方式。應當理解，除非另有特別說明，否則本文所描述的各種示例性實施方式的特征可以彼此結合。除非另有特別說明，否則附圖所示的部件或裝置之間的任何耦合都可以是直接或間接耦合。

圖1示出了布置在基站20的環境中的用戶設備10。該用戶設備10可以包括例如移動電話，尤其是例如所謂的智能手機。用戶設備10包括天線裝置11、取向傳感器12以及處理裝置13。天線裝置11包括多個天線或天線元件14。基站20可以是蜂窩無線通信網絡的基站。用戶設備10與基站20之間的通信可以經由10GHz至多達數百GHz的頻帶(被稱為毫米波段)中的射頻通信來實現。由于小波長并且為了實現適當的性能，用戶設備中可能需要呈布置形狀的多個天線。利用天線的正確配置，尤其是利用天線的正確定相，可以實現高天線增益。然而，這種配置可以例如將天線的輻射和接收模式縮窄到波束。需要朝向基站引導該波束。在下文中，將結合圖2至圖4描述不同天線布置的典型發送和接收模式。

圖2示出了單個偶極天線的傳輸模式。從圖2中可以看出，獲得了圍繞天線軸線的各向同性模式，該模式具有如圖2所示使其軸線布置在Z方向上的圓盤或甜甜圈形狀。當天線以其頂部向上放置時，這意味著天線垂直于地理水平線布置，沿天線軸存在高接收靈敏度和高輻射，并且沿水平線存在良好的接收或覆蓋范圍。

圖3中示出了一維天線布置的傳輸模式。傳輸模式可以是用于典型行天線的圓盤或甜甜圈狀的模式或者圓盤或甜甜圈狀模式的一部分。根據天線布置的配置，圓盤形模式的取向可以根據需要而改變。應當注意，一維布置可以僅具有用于調平傳輸模式的一個自由度。例如，可以僅在一個方向(例如，沿X-Y平面)上調平傳輸模式，并且如果用戶設備在X-Z平面中傾斜，則無法使用使X方向作為軸線的一維陣列進行調平。然而，如果用戶設備在X-Y平面中傾斜，則這可以通過相應調平來進行補償。

圖4示出了二維天線布置的筆形波束模式，例如，多個天線可以布置成行和列的陣列。筆形波束的方向取決于天線布置的配置。

在用戶設備10和基站20的典型環境中，基站20沿相對于用戶設備10的水平面30定位。換句話說，基站20通常沿地理水平線布置。如圖1所示，用戶設備10包括取向傳感器12，該取向傳感器12可以包括例如陀螺測試儀、重力傳感器或羅盤。取向傳感器12可以被配置為確定用戶設備10相對于地理水平線或水平面30的取向。用戶設備(例如，移動電話、平板計算機等)通常包括這樣的取向傳感器，例如用于對準圖像輸出或用于游戲應用。處理裝置13利用來自取向傳感器12的信息來配置天線裝置11。

例如，如圖5所示，在步驟51中，處理裝置13可以確定用戶設備10的當前取向，并且在步驟52中根據所確定的取向配置天線裝置11的傳輸模式。具體地，處理裝置13可以使用取向傳感器12來沿水平線30自適應地調平天線傳輸模式。因此，可以調諧天線裝置，以覆蓋水平面30，并且可以可靠地找到并聯系基站20。

尤其是對于低于例如30GHz的頻率的天線布置，天線元件的數量可以在4個到16個的低范圍內，并且可以呈一維布置排列。可以通過一維天線布置來實現如圖3所示的圓盤形模式或圓盤的一部分。根據來自取向傳感器12的信息，處理裝置13優化沿水平線30的一維天線布置的覆蓋范圍。

對于高于例如30GHz的頻率的天線布置，天線元件的數量可能更大，例如，遠大于10個或20個，并且可以布置成具有如圖4所示的筆狀波束形傳輸模式的二維布置。因此，方向性將增加。在這種情況下，可以利用首先掃描水平面30或至少優先考慮水平面30的算法。因此，可以縮短用于尋找基站20的時間，從而提高操作可靠性和功率效率。