無線鏈路的定向天線的改進控制的制作方法

本公開涉及無線電發送機、無線電接收機、以及用于評估定向載荷天線的發送和接收天線圖案的方法。

背景技術：

點對點無線電鏈路是用于兩個固定站點之間的點對點無線電通信的無線收發機系統。無線電鏈路通常用于蜂窩網絡中的回程，即，用于將網絡單元(如基站)連接到核心網絡。

傳統無線電鏈路一般基于微波傳輸，并作為規則部署在視線LOS條件中。LOS條件的含義是在兩個固定的收發機站點之間存在清楚的視線，因而無線信號傳播的傳播路徑不被障礙物遮擋或阻擋。相反的情形，即，傳輸路徑被遮擋或阻擋并且無線電傳播經由折射或反射時，被稱為無視線NLOS條件。

無線電鏈路收發機通常和高定向天線(如碟形天線或喇叭天線)一起使用。因此，天線對齊是無線電鏈路部署的一個重要方面，因為錯誤的天線對齊將對系統增益產生不利影響。

天線總是與天線圖案相關聯，在發送天線的情形中，天線圖案描述在給定方向上發射的電磁輻射的增益，在接收天線的情形中，天線圖案描述從給定方向接收的電磁輻射的增益。一般具有互易性(Reciprocity)，這意味著發送天線圖案和接收天線圖案的形狀一般基本相同。簡言之，天線圖案描述了取決于方向(仰角和方位角)的天線增益。

在本文中，發送天線圖案和接收天線圖案都是相對于全球坐標系統來定義的，這意味著當物理天線的位置和/或方向改變時，天線圖案也改變。

例如，考慮具有單個天線主瓣或主波束的碟形天線。當天線被部 署時，該碟形天線的天線圖案主要描述了主瓣相對全球定位系統(而不是相對于天線自身)的方向(仰角和方位角)和寬度。碟形天線指向的方向的改變導致天線圖案的改變。碟形天線的天線圖案的優化意味著找到碟形天線的主瓣物理指向的最佳方向。

天線對齊，即設置天線發送和/或接收圖案的方向(仰角和方位角)和形狀，是無線電鏈路部署的重要方面。對于部署傳統LOS無線電鏈路和部署近期開發的不需要收發機之間的清楚視線的NLOS型無線電鏈路來說，都是這樣。當前的對齊過程通常基于：先向公知的參考點(如街角、屋檐或建筑物墻壁)進行手動的大致視覺對齊，然后使用使接收信號強度最大化的儀器等進行對齊。

一旦無線電鏈路的天線相互對齊，即對應的天線發送和接收圖案指向了有利的通信方向，則通常將對齊鎖定在適當位置，且在鏈路的余下生命期中不再改變，除非發生一些提示無線電鏈路的一端或兩端的重對齊的罕見事件。該罕見事件可能包括例如回程網絡布局的重新設計或無線電鏈路硬件的交換。

在城市NLOS通信環境中，由于反射和折射點的許多已有組合，兩個站點之間通常存在多個可能的無線電信號傳播路徑。如今，通過將寬波束天線與正交頻分復用OFDM和多輸入多輸出MIMO技術一起使用，在例如移動寬帶網絡中使用這一點以保護連接。然而，對于高性能點對點無線電鏈路，則需要具有窄波束天線圖案的天線，以使信道上傳輸的能量最大化，這是為了滿足對這類通信系統提出的嚴格的無線電性能要求所需要的。然而，問題在于，在NLOS點對點無線電鏈路的部署和初始對齊期間，通常難以手動選擇最佳路徑或路徑組合。

在NLOS通信期間，借助折射和/或反射，利用城市環境中的障礙物來進行傳播。然而，環境可能隨時間而改變，并且不受無線電鏈路操作員控制。例如，當例如窗戶打開或關閉時，或者如果出現新的物體如標志物或太陽陰影等，建筑物墻體的反射可能提供不同的性能。這些事件可能導致折射或反射的無線電信號改變方向，并且因此使用NLOS信道的通信系統的性能可能惡化。

因此，另一個問題在于，無法期望NLOS無線電鏈路在傳播條件方面呈現出與傳統型LOS微波鏈路相同的穩定性程度，傳統型LOS微波鏈路的天線對齊通常僅在無線電鏈路的部署期間一次完成。現有的NLOS無線電鏈路設施無法而且將來也無法將它的天線對齊與不斷改變的傳播條件相適配，因此如果周圍環境改變，就可能遭受性能惡化。

以上提出的問題尤其明顯地針對點對點無線電鏈路，但不限于點對點無線電鏈路通信系統。由此，多種類型的通信系統中存在類似的問題。

技術實現要素：

本公開的目的在于提供無線電發送機、無線電接收機和方法，它們要以單獨或任何組合的形式，用以緩解、減輕或消除現有技術中的上述一個或多個缺陷和缺點，并提供用于NLOS環境中通信的改進裝置。

該目的通過無線電接收機中用于評估定向載荷天線的接收圖案的方法來實現。所述方法包括根據預定探測信號接收圖案序列，操縱可操縱接收圖案天線的探測接收圖案的步驟。所述方法還包括經由可操縱接收圖案天線接收探測信號，以及根據接收的探測信號，確定取決于預定探測信號接收圖案序列的探測信號質量值的步驟。

因此，一個優點在于，可以持續評估不同天線接收圖案在給定環境下在無線電通信系統中的適用性。

另一個優點是使用預定探測信號接收圖案序列。這允許用戶將預定探測信號接收圖案序列設置為滿足一定條件(即僅產生特定接收角范圍)的探測信號接收圖案序列。因此，在系統部署前或操作期間，可以根據例如政府規章或其他目的來設置預定探測信號接收圖案序列。

又一個優點是，使用探測信號來評估接收圖案，因而可以與其他信號(例如載荷信號)的接收無關地完成該評估。

根據一個方案，所述方法還包括與接收探測信號并行地接收載荷信號的步驟。載荷信號和探測信號無關且分離。

有利地，因為很多原因，載荷信號和探測信號無關。一個原因是，載荷信號和探測信號無關這一特征意味著可以任意控制和操縱探測信號，而不會使載荷信號的性能有風險。另一個原因是，可以使用適于載荷信號的發送和接收的通信系統，因為不改變也不必改變該通信系統來適應本教導。

根據一個方案，確定的步驟還包括將被操縱的探測信號接收圖案序列同步為用于無線電發送機發送探測信號的預定探測信號發送圖案序列。這里，確定的步驟還包括：根據接收的探測信號，確定取決于探測信號發送圖案和接收圖案的組合的探測信號質量值。

因此，可以基于確定的探測信號質量值來評估接收天線圖案和發送天線圖案的組合。這是有利的，因為可以預期到給定探測信號接收圖案的評估的結果依賴于當前使用的探測信號發送圖案。這樣，一個優點是評估經過部署無線電接收機的環境的不同路徑。

根據另一個方案，同步的步驟進一步包括通過解調接收的探測信號來檢測探測信號中包括的數據信號。

通過檢測探測信號中包括的數據信號的特征，建立無線電發送機與無線電接收機之間的通信鏈路，這是有利的，因為可以經由數據信號在無線電發送機與無線電接收機之間傳遞信息，而與任何其他通信裝置無關，例如在無線電發送機與無線電接收機之間傳遞載荷信號。因此，一個優點是其他通信裝置保持不受經由數據信號的通信鏈路的影響。

根據又一個方案，檢測到的數據信號包括同步字，所述同步字指示無線電發送機使用的探測信號發送圖案序列的開始時間。

根據再一個方案，檢測到的數據信號包括當前用于無線電發送機發送探測信號的探測信號發送圖案。

因此，提供用于在所使用的天線圖的無線電發送機與無線電接收機之間進行同步的裝置，而與任何其他通信裝置無關，例如在無線電發送機與無線電接收機之間傳遞的載荷信號，這是一個優點。

根據一個方案，檢測到的數據信號包括發送機標識字。發送機標識字包括用以標識產生了接收的探測信號的無線電發送機的信息。

通過標識字，無線電接收機可以標識產生了接收的探測信號的無線電發送機。這是有利的，因為無線電接收機可以使用所述標識字在存在很多探測信號的場景中找到正確的探測信號。此外，偶然從不感興趣的無線電發送機接收到強探測信號的無線電接收機可以通知操作員，操作員可以采取合適的動作，例如，控制網絡干擾水平。

根據一個方案，所述方法還包括與接收探測信號并行地經由載荷天線接收載荷信號的步驟。載荷天線具有載荷天線接收圖案，并且與探測信號的發送并行地使用載荷天線發送圖案從無線電發送機發送載荷信號。

因此，得到的優點是載荷信號的發送和接收不被探測信號的發送和接收阻礙。這在對載荷信號的可用性有嚴格要求的通信系統中尤其有利，因為可以在不影響載荷信號的發送和接收的情形下任意修改用于探測信號的發送和接收的發送和接收天線圖案。

根據另一個方案，載荷天線和可操縱接收圖案天線構成相同的物理天線。

單個天線同時用于探測信號和載荷信號的該特征在安裝位置、部署便利性以及制造成本方面是有利的。

根據又一個方案，載荷天線和可操縱接收圖案天線構成不同的物理天線。可操縱接收圖案天線安裝在載荷天線的附近，并且被配置為具有與載荷天線的天線接收圖案等同的參考天線接收圖案。

這是有利的，因為通過使用實現可操縱接收圖案天線的附加單元，可以評估已有天線(如碟形天線)的天線圖案。

根據再一個方案，所述方法還包括將對應于載荷天線接收圖案或對應于載荷天線發送圖案和載荷天線接收圖案的組合的探測信號質量值與最高總確定探測信號質量值進行比較的步驟。所述方法還包括：當最高總確定探測信號質量值與對應于載荷天線接收圖案或對應于載荷天線發送圖案和載荷天線接收圖案的組合的探測信號質量值之間的差超過預設閾值時，檢測次優載荷天線圖案的步驟。

因此，通過比較和檢測的特征，可以評估用于載荷信號的發送和接收的當前天線圖案并檢測次優天線圖案的出現，這是一個優點。

根據一個方案，所述方法還包括當檢測到次優載荷天線圖案時請求手動天線重對齊的步驟。請求的步驟包括向無線電接收機的操作員發送天線重對齊請求消息。

因此，有利地，在檢測到次優天線圖案或對齊后，通信設備的操作員可以采取動作。此外，再一個優點是可以使用不可操縱天線圖案天線，所述不可操縱天線圖案天線可以在檢測到次優天線圖案或對齊時手動重對齊。

根據另一個方案，載荷天線被配置為具有可操縱接收圖案。此外，所述方法包括通過將載荷天線的可操縱接收圖案操縱為具有最高確定探測信號質量值的接收圖案來自動重對齊載荷天線的可操縱接收圖案的步驟。

因此，在沒有手動干預的情況下自動改善了傳輸條件，這是一個優點。

因此，由于載荷天線對齊的改進，本公開獲得例如點對點無線電鏈路的系統增益的改進，尤其在傳播條件隨時間發生改變的場景中。

此外，由于載荷天線對齊的改進，獲得了對NLOS點對點無線電鏈路的可用性的積極影響，尤其在傳播條件持續改變的環境中。在另一個實施例中，本公開的目的通過無線電發送機中用于評估定向載荷天線的發送圖案的方法來實現。所述方法包括產生探測信號以及根據預定探測信號發送圖案序列操縱可操縱發送圖案天線的發送圖案的步驟。所述方法還包括經由可操縱發送圖案天線發送探測信號的步驟。

因此，一個優點在于，可以持續評估不同天線發送圖案在給定環境下在無線電通信系統中的適用性。

另一個優點是使用預定探測信號發送圖案序列。這允許用戶將預定探測信號發送圖案序列設置為滿足一定條件(即僅產生給定角范圍內的發送)的探測信號發送圖案序列。因此，在系統部署前或操作期間，可以根據例如政府規章或其他目的來設置預定探測信號發送圖案序列。

又一個優點是，使用探測信號來評估發送圖案，因而可以與任何其他信號(例如載荷信號)的發送無關地完成該評估。

根據一個方案，產生的步驟還包括用數據信號調制探測信號。

通過用數據信號調制探測信號的特征，在無線電發送機和無線電接收機之間啟用通信鏈路，這是有利的，因為可以在無線電發送機和無線電接收機之間傳遞信息，而與任何其他通信裝置無關，例如在無線電發送機和無線電接收機之間傳遞的載荷信號。因此，一個優點是任何其他通信裝置保持不受經由所述數據信號的通信鏈路的影響。

根據另一個方案，數據信號包括同步字，所述同步字指示所使用的預定探測信號發送圖案序列的開始時間。

根據又一個方案，數據信號包括可操縱發送圖案天線的當前使用的探測信號發送圖案。

因此，提供用于所使用的天線圖的無線電發送機和無線電接收機之間的同步的裝置，而與任何其他通信裝置無關，例如在無線電發送機和無線電接收機之間傳遞的載荷信號。

根據再一個方案，所述方法還包括與發送探測信號并行地經由載荷天線發送載荷信號的步驟。載荷天線被配置為具有載荷天線發送圖案。發送的載荷信號被布置為與發送的探測信號無關且分離。

因此，得到的優點是，載荷信號的發送與探測信號的發送無關，因而也不受探測信號的發送的阻礙。這在對載荷信號的可用性有嚴格要求的通信系統中尤其有利，因為可以任意修改用于發送探測信號的發送天線圖案而不影響載荷信號的發送。

根據一個方案，載荷天線和可操縱發送圖案天線構成相同的物理天線。

這在安裝位置、部署便利性以及制造成本方面是有利的。

根據另一個方案，載荷天線和可操縱發送圖案天線構成不同的物理天線。可操縱發送圖案天線安裝在載荷天線的附近，并且被配置為具有與載荷天線的天線發送圖案等同的經校準的參考天線發送圖案。

這是有利的，因為通過使用實現可操縱發送圖案天線的附加單元，可以評估已有天線(如固定圖案的碟形天線)的天線圖案。根據又一個方案，在頻帶的第一部分中發送載荷信號，在所述頻帶的第二部分中發送探測信號。

根據再一個方案，在頻帶中，在時分雙工TDD幀的第一時隙中發送載荷信號，以及在相同頻帶中，在所述TDD幀的第二時隙中發送探測信號。

根據一個方案，在頻帶中使用第一擴頻碼發送載荷信號，以及在相同頻帶中使用第二擴頻碼發送探測信號。

因此，載荷信號和探測信號被配置為共享相同的頻帶，這在例如傳輸許可方面是一個優點。

根據另一個方案，載荷信號和探測信號的相對發送功率被布置為基于信號干擾噪聲比來改變，所述信號干擾噪聲比由被布置為接收載荷信號的無線電接收機確定。

因此，可以控制源自探測信號的載荷信號中的干擾，這是一個優點。

在再一個實施例中，本公開的目的通過一種包括可操縱接收圖案天線和處理單元在內的無線電接收機來實現。處理單元被布置為根據預定探測信號接收圖案序列來操縱可操縱接收圖案天線的接收圖案。無線電接收機還包括接收單元，所述接收單元被布置為經由可操縱接收圖案天線接收探測信號。處理單元還適配為：根據接收的探測信號，確定取決于被操縱的探測信號接收圖案的探測信號質量值。

在又一個實施例中，所述目的通過一種包括可操縱發送圖案天線、發送單元和處理器單元在內的無線電發送機來實現。處理器單元被布置為產生探測信號并向發送單元發送探測信號。發送單元被布置為從處理器單元接收探測信號，并經由可操縱發送圖案天線發送探測信號。處理器單元還適配為：根據預定探測信號發送圖案序列，操縱可操縱發送圖案天線的發送圖案。無線電接收機和無線電發送機具有與已結合方法描述的優點相對應的優點。

附圖說明

本公開的更多目的、特征和優點將通過以下具體實施例來展現，其中，將參考附圖更詳細地描述本公開的一些方案，在附圖中：

圖1-2示意性地示出了本公開的通信系統的實施例；

圖3是示出了本公開的發送機的細節的框圖；

圖4是示出了本公開的接收機的細節的框圖；

圖5示出了本公開的收發機的實施例；以及

圖6-7是示出了本公開的方法的實施例的流程圖。

具體實施方式

以下將參考附圖更全面地描述本公開的方案。然而，本文公開的裝置和方法可以按多種不同形式來實現，并且不應當被理解為限于本文闡述的實施例和方案。貫穿附圖，附圖中類似的附圖標記表示類似的元件。

本文中使用的術語僅用于描述本公開的特定方案的目的，而不是為了限制本發明。如本文中使用的，單數形式“一”、“一個”和“所述”意圖還包括復數形式，除非上下文明確地給出相反的指示。

圖1示出了無線電接收機100和無線電發送機120，被布置為可能通過環境中的對象130經由間接傳播路徑交換載荷信號128、108和探測信號126、106。該間接傳播路徑與視線LOS傳播路徑的不同之處在于，間接傳播路路徑涉及到經由環境中的折射或反射的傳播。

為清楚起見，示出了圖1中的無線電接收機100，但未示出對應的無線電發送機。應當注意，通常使用無線電收發機，即實現為單個實體的無線電發送機和無線電接收機，其能夠在相同的設備上發送和接收無線電信號。圖1中示出的無線電發送機120也如此，大多數情形中和無線電接收機在一起形成無線電收發機。

無線電接收機100包括可操縱接收圖案天線101和處理單元104。處理單元104被布置為根據預定探測信號接收圖案序列來操縱可操縱接收圖案天線101的接收圖案102。無線電接收機100還包括接收單元103，所述接收單元被布置為經由可操縱接收圖案天線101接收探測信號106。

處理單元104還適配為，根據接收的探測信號，確定取決于被操縱的探測信號接收圖案序列的探測信號質量值。因此，針對每個探測信號接收圖案，確定探測信號質量值。可以通過對應的探測信號質量 值，將所使用的探測信號接收圖案相互比較，并且可以找到最適合給定發送機的通信的圖案。

以這種方式，通過探測信號來評估從無線電發送機120到無線電接收機100的經過環境的不同傳播路徑。所確定的探測信號質量值針對預定探測信號接收圖案序列中的每個接收圖案示出了給定接收圖案的質量，即，在給定環境中用于從發送機120到接收機100的通信的適用性。

在本文中，信號質量值中使用的信號質量測量的類型根據不同方案而改變。根據一個方案，探測信號質量值包括接收的探測信號的信號噪聲比SNR。根據另一個方案，探測信號質量值包括接收的探測信號的信號干擾噪聲比SINR。根據又一個方案，探測信號質量值包括無線電發送機120和無線電接收機100之間的共同信息的測量。根據再一個方案，探測信號質量值包括錯誤率，例如，調制到探測信號上的數據信號的誤比特率BER。

無線電接收機100還被布置為：與接收探測信號106并行地經由載荷天線101’接收載荷信號108。載荷天線101’具有載荷天線接收圖案109，并且載荷信號128被布置為與探測信號126的發送并行地使用載荷天線發送圖案129從無線電發送機120發送。

因此，一旦在探測信號質量值的方面上評估出多個不同探測信號接收圖案109，就可以對用于載荷信號108的接收圖案109和具有最佳的確定探測信號質量值的探測信號接收圖案進行比較。在與當前用于載荷信號108的接收圖案相對應的探測信號接收圖案不是最佳接收圖案的情形中，可以采取動作修正載荷信號接收圖案109，以改善從無線電發送機120到無線電接收機100的傳輸條件。

注意，圖1中用于接收載荷信號的載荷天線101’和用于接收探測信號的可操縱接收圖案天線101被示為相同的物理實體101/101’。參考圖2至4，還描述了用于載荷信號和探測信號二者的共享天線。然而，本公開不必如此，如參考圖5所示，其中載荷天線101’和可操縱接收圖案天線101通過不同的物理天線來實現。

因此，由于載荷天線對齊的改進，本公開獲得例如點對點無線電 鏈路的系統增益的改進，尤其在傳播條件隨時間發生改變的場景中。此外，還是由于載荷天線對齊的改進，獲得了對NLOS點對點無線電鏈路的可用性的積極影響，尤其在傳播條件持續改變的環境中。

圖1中示出的無線電發送機120包括可操縱發送圖案天線121、發送單元123和處理器單元124。處理器單元124被布置為產生探測信號并向發送單元123發送探測信號。發送單元123被布置為從處理器單元124接收探測信號，并經由可操縱發送圖案天線121發送探測信號126。處理器單元124還適配為根據預定探測信號發送圖案序列來操縱可操縱發送圖案天線121的發送圖案122。

因此，與無線電接收機100評估不同探測信號接收圖案102的方式大致相同，無線電發送機120改變探測信號發送圖案122，因而能夠評估不同發送天線圖案或評估發送天線圖案和接收天線圖案的組合，以便在給定環境中使用。

圖1中示出的無線電發送機120還包括用于發送載荷信號128的載荷天線121’。載荷天線121’具有發送天線圖案129。在圖1中，將用于發送探測信號的可操縱發送圖案天線121和載荷天線121’被示為相同的物理實體121/121’。本公開不必如此，如以下結合圖5所示，其中載荷天線121’和可操縱發送圖案天線121通過不同的物理天線來實現。

根據一個方案，無線電接收機100的處理器單元104包括同步模塊105。同步模塊105被配置為在時間上同步所使用的預定探測信號發送圖案序列和所使用的預定探測信號接收圖案序列。因此，在任意給定時刻，通過同步模塊105，無線電接收機100的處理器單元104知曉當前使用的探測信號發送圖案126和探測信號接收圖案102的組合。以這種方式，處理器單元104被布置為確定探測信號發送圖案122和探測信號接收圖案102的組合的探測信號質量值。

根據一個方案，同步模塊105被布置為解調接收的探測信號106，并檢測已經調制到由無線電發送機120發送的探測信號126上的數據信號107、127。根據一個方案，數據信號107、127是表示預定探測信號發送圖案序列的開始的唯一同步字的載體。根據另一個方案，探 測信號被數據信號調制以承載當前使用的探測信號發送圖案。因此，使得無線電接收機100知曉當前使用的探測信號發送圖案和當前使用的探測信號接收圖案，無線電接收機由此可以確定與探測信號發送圖案和探測信號接收圖案的組合相對應的探測信號質量度量。

根據一個方案，檢測的數據信號包括發送機標識字。相應地，發送機標識字包括用以標識產生接收的探測信號的無線電發送機的信息。該標識字的示例可以是例如發送機站的MAC地址或IP地址，或者簡單地是標識無線電發送機組中的無線電發送機的唯一字。

通過標識字，無線電接收機可以標識產生接收的探測信號的無線電發送機。這使得無線電接收機能夠在存在很多探測信號的場景中找到正確的探測信號。此外，偶然從不感興趣的無線電發送機(即，接收機不想與之通信的無線電發送機)接收到強探測信號的無線電接收機可以通知操作員，操作員可以相應地采取合適的動作，例如，控制網絡中的干擾。根據一個備選，接收單元103被布置為解調接收的探測信號106，并檢測調制到由無線電發送機120發送的探測信號126上的數據信號107、127。這時，同步模塊105被布置為從接收單元103接收數據信號中包括的信息。

根據一個方案，在部署通信系統時執行校準，以便建立探測信號接收圖案與載荷天線的接收圖案之間的至少在方向性方面(即主天線波束的方向)上的唯一關系。

注意，圖1中示出的天線121/121’、101/101’的發送圖案122、129和接收圖案102、109被示為單波束天線圖案。當然還存在這種單波束圖案的備選。因此，根據方案，所述預定探測信號發送圖案和接收圖案序列包括：具有變化波束寬度的單個或多個波束天線圖案、其中每個波束的方向和寬度都隨序列而改變的兩個或多個波束天線圖案、以及隨機化天線圖案(即，沒有任何特別波束的更一般的天線圖案)。

換句話說，根據一個方案，使用可調節波束天線裝置來持續地優化天線波束寬度及其方向，以最大化無線電鏈路容量。這是有利的，因為在一些場合中寬波束適用，但在其他情況下窄波束具有更好的性能。

因此，由于載荷天線對齊的改進，本公開獲得例如點對點無線電鏈路的系統增益的改進，尤其在傳播條件隨時間發生改變的場景中。此外，還是由于載荷天線對齊的改進，獲得了對NLOS點對點無線電鏈路的可用性的積極影響，尤其在傳播條件持續改變的環境中。

圖2示出了點對點無線電鏈路通信系統200。無線電鏈路收發機201、202配備有可操縱天線陣列，即，可用于持續監視無線電鏈路的傳播條件以檢測并可能響應次優天線對齊的可操縱接收222和發送212圖案天線。

根據一個方案，可操縱發送和接收圖案天線僅被用作傳感器，處理器單元211、221在無線電鏈路兩端使用所述傳感器來探測通信信道，以判斷載荷天線(圖2中未明確示出)的對齊是否合適或者是否存在更好的對齊。該情形中，當預期到通過重對齊可以有足夠大的系統增益時，請求對載荷天線的手動天線重對齊。

根據另一個方案，天線陣列212、222還用于通過載荷信號的跳(hop)的無線電鏈路載荷傳輸。根據該方案，發送機201和接收機202被布置為自動重對齊天線，即，自動適配用于載荷信號的發送和接收的發送圖案和接收圖案，以便當傳播條件隨時間改變時，適配到最好或更好的天線對齊。

圖2示出了可操縱天線陣列212、222，所述可操縱天線陣列212、222包括多個單獨天線元件340、440。通過這些單獨天線元件340、440的控制，可操縱天線陣列產生不同的天線圖案。

圖3示出了一個這樣的單獨天線元件340，被布置為用作可操縱天線陣列212的一部分以用于進行發送。

圖4示出了一個這樣的單獨天線元件440，被布置為用作可操縱天線陣列222的一部分以用于進行接收。

根據方案，至少兩種類型的信號通過無線電跳230從發送機201發送到接收機202，一個是載荷信號，一個是探測信號。使用天線陣列212的第一相位操控值來發送載荷信號，同時使用天線陣列操縱系數的第二集合來發送探測信號，如圖3所示，其中示出了多個天線陣列元件中的單個陣列元件340。由此，可以相互獨立地控制載荷信號 和探測信號的天線圖案，同時天線圖案仍被布置為在空中341并行傳輸。

因此，圖3示出了無線電發送機201的實施例的細節300，具體示出了用于接收探測信號的端口310和用于接收載荷信號的端口320。然后，探測信號和載荷信號被布置為經由探測信號移相器312和載荷信號移相器322而經受不同的移位。探測信號移相器312和載荷信號移相器322被布置為由處理器211來操縱，這里，所述處理器單元211被示為探測信號處理器模塊211’和載荷信號處理器模塊211”。

根據一個方案，圖3中示出的求和單元330通過定向耦合器來實現。

從相同的天線元件340發送341載荷信號和探測信號。

圖4示出了無線電接收機202的實施例的細節400，具體示出了分別用于輸出接收的探測信號和輸出接收的載荷信號的輸出端口410、420。然后，探測及載荷信號441被布置為被天線元件440接收，然后經由探測信號移相器412和載荷信號移相器422而分別經受不同的移位。探測信號移相器412和載荷信號移相器422被布置為由處理器單元221來操縱，這里，所述處理器單元221被示為探測信號處理器模塊221’和載荷信號處理器模塊221”。

注意，通信系統中的發送和接收功能通常包含在相同的物理天線中，即，收發機設備使用的適于同時發送接收的天線。

根據方案，探測信號和載荷信號相互分離，從而不相互干擾。此外，優選地，不應允許探測信號消耗的通信資源(例如無線電鏈路許可頻帶)超過由于業務流低于當前所需的無線電鏈路容量而引起的自由可用資源。

因此，根據第一方案，通過為探測信號預留可變寬度子頻帶，實現了載荷信號與探測信號之間的分離。子頻帶的寬度依賴于載荷信號承載的業務負載。

根據第二方案，通過在時間上同步無線電發送機和無線電接收機以使能時分雙工(TDD)傳輸，并根據業務流為探測信號預留可變傳輸時間量，來實現載荷信號與探測信號之間的分離。

因此，根據第三方案，通過使用載荷信號和探測信號的不同擴頻碼，實現了載荷信號與探測信號之間的分離。合適地，探測信號相對于載荷信號的分配的發送功率隨著業務負載而變化，即，在低業務負載時使用大探測信號功率，反之亦然。

根據方案，相對于載荷信號所消耗的通信資源，探測信號所消耗的通信資源的量是根據當前業務負載而設置的，所以根據本方案的載荷信號的總符號能量將隨時間變化。為對此進行說明并保持恒定的探測信號符號能量，可以使用可以具有可變長度的PN序列來調制探測信號。由此，當大量資源可用時，使用短的長度(短的重復持續時間)，并且通信資源很少時，使用較大的長度(長的重復持續時間)。

根據一個方案，在使用擴展頻譜類型的分離系統時，使用探測信號的功率控制，以便不過度干擾載荷信號。根據一個備選，設置探測信號的功率，以保持在無線電接收機處接收的載荷信號的恒定的預定義信號噪聲比(SNR)或均方誤差(MSE)。以這種方式，使用當前SNR給定的凈空，用于探測信號的信道探測。

根據一個方案，載荷信號的接收被布置為與接收探測信號并行執行。此外，如上文所討論，載荷信號與探測信號無關且分離。

探測信號與載荷信號無關是有利的，因為可以在探測期間為探測信號的操作賦予完全的自由，而沒有對載荷信號的使用造成不利影響的風險。由于探測信號和載荷信號分離，可以在不改變載荷信號的情形下隨意地改變探測信號，這是一個優點。此外，可以重新使用并升級被布置用于載荷信號的發送和接收的已有通信系統，以便還能夠發送和接收探測信號。

通過改變天線陣列的天線陣列操縱系數，可以獲得發送方向和接收方向的范圍。根據一個方案，無線電發送機201使用具有給定寬度的單個天線波束，并按照預定順序和預定的步進大小在發送角度(仰角和方位角)范圍中步進，與此同時，無線電接收機202也使用具有給定寬度的單個天線波束，并按照預定順序和預定步進大小在預定接收角度(仰角和方位角)范圍中步進，每個發送角度一次循環。然后，無線電接收機202可以確定探測信號質量值，例如針對每個發送接收 角配置的探測信號的接收信號功率或能量，并因此可以確定當前給定傳播條件下的合適天線對齊。

根據一個方案，且如上所述，無線電發送機201被布置為用數據信號調制探測信號，以便將當前輸出發送角(例如，仰角和方位角)傳送至無線電接收機202，其中該信息由所述數據信號承載。這樣，無線電接收機202被布置為獲得辨別當前正被無線電發送機201使用的發送角(仰角和方位角)(即，探測信號發送圖案)所需的信息。

根據一個方案，探測信號的無線電接收機通過與發送的探測信號相匹配的相關器架構來實現。

根據無線電接收機結構具有低復雜度的方案，使用接收的探測信號的功率來確定在探測信號質量值方面哪個發送接收角對(即，探測信號發送圖案和探測信號接收圖案的組合)是最優的。

如上所述，在更為高級的無線電接收機結構中，可以使用其他性能度量作為探測信號質量值，例如，發送機和接收機之間的共同信息、MSE、BER或類似的性能度量。

圖5示出了被布置用于探測信號524和載荷信號511的并行發送和接收的收發機500，其中，分離的天線510、522用于探測信號524和載荷信號511。因此，載荷天線510用于載荷信號的發送和接收，探測信號天線522用于探測信號的發送和接收。

根據圖5示出的收發機500的一個方案，探測信號天線522構成被配置成載荷天線510的附加天線的低成本天線陣列。這里，探測信號天線522是用于持續評估載荷天線對齊的優化度(即主載荷天線510的發送和接收圖案)的附加天線。

根據另一個方案，探測信號天線522構成碟形天線，所述碟形天線具有被布置為由處理器單元521機械操縱的發送和接收天線圖案。

根據又一個方案，探測信號天線522構成碟形天線，所述碟形天線具有被布置為由操作員手動操縱的發送和接收天線圖案。

根據一個方案，探測信號天線522剛性連接523到主天線。

根據另一個方案，探測信號天線522被布置為與載荷天線510相連，并和載荷天線510一起被校準，這意味著處理器單元521可以做 出探測信號天線522的優化對齊與載荷天線510的當前對齊之間的比較。

根據又一個方案，在載荷天線510的優化對齊偏離載荷天線510的當前對齊超過預定閾值的情形中，被配置操縱探測信號天線522的處理器單元521產生警報信號530，所述警報信號530經由例如回程網絡被傳輸至系統操作員或維護人員。

根據一個方案，本公開適用于具有單波束碟形天線的NLOS點對點無線電鏈路應用，其中，單波束碟形天線用于無線電發送機120和無線電接收機100之間的載荷傳輸，即NLOS點對點無線電鏈路。根據該方案，使用可操縱接收/發送圖案天線來發送和接收探測信號126/106，所述可操縱接收/發送圖案天線與用于載荷傳輸的碟形天線物理上不同。在該情形中，探測信號天線圖案的評估意味著找到傳播環境130中從無線電發送機120到無線電接收機100的經由例如反射或折射的單個合適的NLOS傳播路徑。

圖6示出了無線電接收機100中用于評估定向載荷天線的接收圖案109的方法600。方法600包括以下步驟：

·根據預定探測信號接收圖案序列，操縱S11可操縱接收圖案天線101的探測信號接收圖案102，以及

·經由可操縱接收圖案天線101，接收S12探測信號106，以及

·根據接收的探測信號106，確定S13取決于預定探測信號接收圖案序列的探測信號質量值。

結合示出無線電接收機100的圖1，描述了執行上述和在圖6中示出的方法的示例。通過操縱S11探測信號接收圖案102和接收S12探測信號的特征，可以評估不同探測信號接收圖案(例如，不同天線波束寬度或方向(仰角和方位角))在例如接收探測信號功率方面如何表現。以這種方式，該方法可以用于將預定探測信號接收圖案序列映射到對應的探測信號質量值。

因此，可以持續評估無線電通信中使用的不同天線接收圖案在給定環境下的適用性，這是一個優點。

如上文提到，另一個優點是使用預定探測信號接收圖案序列，這 允許在系統部署前或在操作期間，根據例如政府規章或其他目的來設置所述預定探測信號接收圖案序列。

又一個優點是，使用探測信號來評估接收圖案，因而可以與其他信號(例如載荷信號)的接收無關地完成該評估。

根據一個方案，確定S13的步驟還包括：將被操縱的探測信號接收圖案序列同步S131到用于無線電發送機120發送的探測信號126的預定探測信號發送圖案序列。此外，確定S13的步驟還包括：根據接收的探測信號106，確定S132取決于探測信號發送圖案122和接收圖案102的組合的探測信號質量值。

已結合上述圖1給出包括方案的實現同步S131的步驟的示例，其中描述了圖1中示出的同步模塊105。

根據另一個方案，同步S131的步驟包括：通過解調接收的探測信號106，檢測探測信號126、106中包括的數據信號127、107。

根據又一個方案，檢測到的數據信號包括同步字，所述同步字指示無線電發送機120使用的探測信號發送圖案序列的開始時間。

根據再一個方案，檢測到的數據信號包括當前用于無線電發送機120發送探測信號126的探測信號發送圖案122。

已結合上述圖1給出包括其方案的實現同步S131的步驟的示例，其中描述了圖1中示出的同步模塊105。

根據一個方案，方法600還包括與接收探測信號106并行地經由載荷天線101’接收S14載荷信號108的步驟。載荷天線101’具有載荷天線接收圖案109。與探測信號126的發送并行地，使用載荷天線發送圖案129，從無線電發送機120發送載荷信號128。

根據另一個方案，載荷天線101’和可操縱接收圖案天線101構成相同的物理天線222。

結合圖2至4示出和描述了由相同的物理天線實現的載荷天線和可操縱接收圖案天線的示例。這里，根據方案，使用單個天線陣列同時用于載荷信號和探測信號。

根據又一個方案，載荷天線510和可操縱接收圖案天線522構成不同的物理天線。可操縱接收圖案天線522安裝523在載荷天線510 的附近，并且被配置為具有和載荷天線510的天線接收圖案等同的經校準的天線接收圖案。

結合圖5示出和描述了分離的載荷和可操縱接收圖案天線的示例。這里，根據方案，針對探測信號使用一天線陣列，同時針對載荷信號使用另一天線。根據點對點無線電鏈路應用中的一個方案，用于載荷信號的天線是碟形天線，所述碟形天線必須手動重對齊以改變方向性。

換句話說，根據另一個方案，方法600包括當檢測到次優載荷天線圖案時請求S17手動天線重對齊的步驟。請求S17的步驟還包括向無線電接收機100的操作員發送天線重對齊請求消息。

根據一個方案，方法600還包括將對應于載荷天線接收圖案109或對應于載荷天線發送圖案129和載荷天線接收圖案109的組合的探測信號質量值與最高總確定探測信號質量值進行比較S15的步驟。

根據一個方案，探測信號質量值包括接收的探測信號的信號噪聲比SNR。根據另一個方案，探測信號質量值包括接收的探測信號的信號干擾噪聲比SINR。根據又一個方案，探測信號質量值包括無線電發送機120和無線電接收機100之間的共同信息的測量。根據再一個方案，探測信號質量值包括錯誤率，例如，調制到探測信號上的數據信號的誤比特率BER。

方法600還包括：當最高總確定探測信號質量值與對應于載荷天線接收圖案109或對應于載荷天線發送圖案129和載荷天線接收圖案109的組合的探測信號質量值之間的差超過預設閾值時，檢測S16次優載荷天線圖案。

根據一個方案，所述閾值基于對載荷傳輸的要求來設置。因此，即使當前使用的載荷發送和接收圖案不是最優的，性能也足以滿足要求。在該情形中，不必重對齊。以這種方式，避免了頻繁的不必要的重對齊，這是一個優點。

根據又一個方案，載荷天線被配置為具有可操縱接收圖案，方法600還包括通過將載荷天線的可操縱接收圖案操縱為具有最高確定探測信號質量值的接收圖案來自動重對齊S18載荷天線的可操縱接收圖案的步驟。

圖7示出了無線電發送機120中用于評估定向載荷天線的發送圖案129的方法700。方法700包括以下步驟：

·產生S21探測信號，以及

·根據預定探測信號發送圖案序列，操縱S22可操縱發送圖案天線121的發送圖案122，以及

·經由可操縱發送圖案天線121，發送S23探測信號126。

已結合示出無線電發送機120的圖1，描述了執行在圖7中示出的方法的示例。

根據一個方案，產生S21的步驟還包括用數據信號127調制S211探測信號126的步驟。

根據另一個方案，數據信號127包括同步字，所述同步字指示所使用的預定探測信號發送圖案序列的開始時間。

根據又一個方案，數據信號127包括可操縱發送圖案天線121當前使用的探測信號發送圖案122。

如上文已討論，與數據信號有關的特征使得能夠對發送和接收天線圖案的組合的優點進行評估。

根據再一個方案，方法700還包括與發送探測信號126并行地經由載荷天線121’發送S24載荷信號128的步驟。載荷天線121’被配置為具有載荷天線發送圖案129。

根據另一個方案，載荷天線121’和可操縱發送圖案天線121構成相同的物理天線212。

圖2中示出了這種共享型天線配置的示例，并結合圖2進行了討論。

根據另一個方案，載荷天線510和可操縱發送圖案天線522構成不同的物理天線。可操縱發送圖案天線522安裝523在載荷天線510的附近，并且被配置為具有和載荷天線510的天線發送圖案等同的經校準的參考天線發送圖案。

圖5中示出了這種具有用于探測信號和載荷信號的不同天線的天線配置的示例，并結合圖5進行了討論。

根據又一個方案，在頻帶的第一部分中發送載荷信號128，在所 述頻帶的第二部分中發送探測信號126。

根據另一個方案，在時分雙工TDD幀的第一時隙中發送載荷信號128，在所述TDD幀的第二時隙中發送探測信號126。

根據另一個方案，使用第一擴頻碼發送載荷信號128，使用第二擴頻碼發送探測信號126。

根據再一個方案，載荷信號128和探測信號126的相對發送功率被布置為基于信號干擾噪聲比來改變，所述信號干擾噪聲比由被布置為接收載荷信號108的無線電接收機100確定。

因此，探測信號和載荷信號相互分離，從而不相互干擾。

在通信系統中，業務負載(即，載荷信號承載的信息量)通常隨時間改變。根據方案，給定固定帶寬量對通信系統通常是可用的，則只允許探測信號消耗載荷信號不需要的資源。這時，上文詳細描述的使載荷信號和探測信號分離的各個方案具有允許載荷信號和探測信號之間的動態資源分配的更多優點。因此，當業務負載高時，只有極少量資源被探測信號使用，而在業務負載低的時間期間，允許探測信號消耗更多資源。

自適應調制是將調制格式適配為匹配當前傳輸條件的技術。當傳輸條件良好時(例如SNR方面)，使用提高吞吐量的高頻譜效率調制格式。當傳輸條件不好時，使用提高對干擾和噪聲的抵抗力的較低頻譜效率調制格式。因此，實現自適應調制的通信系統的益處是，當傳輸條件良好時(晴天條件)增加頻譜效率，同時當傳輸條件變差時對抗干擾和噪聲。

有利地，自適應調制可以與上文討論的載荷信號和探測信號之間的動態資源分配相結合。當業務負載高時，根據本方案使用自適應調制來最大化載荷信號的頻譜效率，僅間或留下有限的通信資源量供探測信號消耗。然而，當業務負載低時，使用自適應調制來降低載荷信號的頻譜效率，以增加對載荷信號傳輸的干擾和噪聲的抵抗力。這允許有更多的通信資源被探測信號消耗，尤其在通過擴頻碼將載荷信號和探測信號分離的場景中。

參考附圖(例如框圖和/或流程圖)描述本公開的方案。應當理解， 附圖中的若干實體(例如框圖中的框)以及附圖中的實體的組合可以通過計算機程序指令來實現，所述指令可以存儲在計算機可讀存儲器中并被載入計算機或其他可編程數據處理裝置。這些計算機程序指令可以提供給通用計算機的處理器、專用計算機和/或用來產生機器的其他可編程數據處理裝置，使得該指令經由計算機的處理器和/或其他可編程數據處理裝置執行時創建用來實現方框圖和/或流程圖框中指定的功能/動作的裝置。

在一些實現中且根據本公開的一些方案，在框中提到的功能或步驟可以以與操作圖示中說明的順序不同的順序來發生。例如依賴于所涉及的功能/動作，連續示出的兩個框實際上可以實質上同時執行，或者框有時候可以按照相反的順序執行。此外，框中提到的功能或步驟可以根據本公開的一些方案循環連續執行。

在附圖和說明書中，已經公開了本公開的示例性方案。然而，可以在不顯著偏離本公開的原理的情況下做出對這些方案的許多變化和修改。因此，本公開應被認為是說明性而非限制性的，并且不限于上文討論的具體方案。因此，雖然使用了特定術語，但是其用于一般性或描述性意義，且不用于限制目的。