包括兩個或更多天線的通信裝置的製作方法

2024-03-05 00:31:15

專利名稱：包括兩個或更多天線的通信裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及適合於執行用於數據傳送的無線通信的電子裝置和延伸電子裝置的天線的方法，所述電子裝置包括至少兩個天線。
背景技術：
存在能夠改進無線鏈路的質量和可靠性的多種無線分集方案。作為一個示例，在無線通信系統中的傳送器與接收器之間經常沒有清晰的視距。特別在室內和市區環境中，由傳送天線發出的電磁信號在它最終在接收器處被拾起之前沿多個路徑反射(多路徑傳播)。每次反射可引起相移、時延、衰減乃至失真，並且這些反射在接收天線的孔徑可相消性地幹擾信號本身。由接收天線拾起的信號由此可遭受信號強度或質量的損耗以及來自所反射信號或由其它傳送器所發出信號的幹擾。為了克服這些問題，已知使用兩個或更多天線來改進接收或傳送的天線分集方案。這可實現為由多個天線觀測同一信號，每個天線經歷不同的幹擾環境。在一個天線可經歷相消性幹擾的同時，另一個天線可經歷相長性幹擾，因而可建立魯棒無線鏈路。另外，多個天線可從電磁場提取更多能量，從而導致信號強度增大。天線分集的具體實現是ΜΙΜ0(多輸入和多輸出)，其在傳送器和接收器都使用多個天線。使用對應的通信方案，通過利用空間復用可改進無線通信系統的容量，尤其是數據吞吐量。用這個方案，在同一頻率信道中從不同傳送天線傳送不同數據流。由於它們的不同空間籤名，所以可在(至少兩個)接收天線處分離這些數據流，從而有效地實現在同一頻率在分離的空間信道上傳送數據流。相應地，可增大數據吞吐量。為了實現由天線分集方案提供的優點，在發送/接收裝置的天線之間需要特定距離。例如，在空間復用方案中，接收器需要分離到達的、具有不同空間籤名的信號，以便能夠分離這些數據流。然而，空間經常是關鍵問題，特別是對於可攜式裝置。為了將這些天線分開所需距離，裝置的外殼需要具有比較大尺寸，特別是當以低頻率操作時。一般而言，提供適當距離所需的外殼將大於在其中裝入電子電路所需的外殼。因而，期望允許實現天線分集方案，諸如空間分集或空間復用，在小裝置中也是如此。還期望這種裝置的兩個或更多天線將傳遞不相關信號。還期望使兩個或更多天線所進行的信號接收/傳送適合當前接收/傳送條件(諸如頻帶、信號強度或質量、數據速率、環境條件(例如信號路徑)等)。因此，本發明的目的是減輕至少一些上述缺點，並提供配置成實現多天線通信方案的改進電子裝置。

發明內容
根據本發明的一方面，提供了適合於執行用於數據傳送的無線通信的電子裝置。該電子裝置至少包括第一天線和第二天線，第一天線具有第一天線饋送點，第二天線具有第二天線饋送點，第一天線和第二天線分別通過第一天線饋送點和第二天線饋送點連接到所述電子裝置。所述天線適合於使用基於多空間傳送路徑的多天線通信方案來傳送和接收用於提供無線通信的電磁信號。該電子裝置還包括延伸機構，至少第一天線安裝到所述延伸機構，所述延伸機構具有縮回位置和至少一個延伸位置，其中相比於在縮回位置，在延伸位置第一天線饋送點與第二天線饋送點之間的距離更大。用延伸機構，由此可增大兩個饋送點之間的距離，這可改進電子裝置中天線分集方案的實現。具體地說，通 過增大這些天線的空間間隔，接收信號強度和幹擾消除可以得到改進，並且空間復用可得以實現。由此可改進由電子裝置建立的無線鏈路的質量、可靠性和/或數據吞吐量。另外，當通過這些天線傳送信號時，這些信號的空間籤名的差異可增大，使得實現或增強這些信號在接收器的分離。根據一實施例，第二天線可安裝到所述延伸機構、安裝到第二延伸機構或安裝到所述電子裝置的外殼。因此，第二天線饋送點可相對於該外殼固定，或可通過延伸機構與該外殼進一步分離，由此進一步增大饋送點間隔。該延伸機構可包括具有向其安裝第一天線的部分的可移動組件。該延伸機構可適合於使得在縮回位置所述可移動組件位於其中在電子裝置的外殼附近或內部布置所述部分的位置，並且使得在延伸位置所述可移動組件位於其中以相比於在縮回位置到外殼更大的距離來布置所述部分的位置。因此，操作可移動組件可增大這些天線饋送點之間的距離。在延伸位置，第一天線饋送點和第二天線饋送點之間的距離可大於電子裝置的外殼的最大尺寸。因此，延伸構件的可延伸部分可不視為外殼的一部分。在延伸位置，第一天線饋送點和第二天線饋送點之間的距離例如可大於5cm，或者甚至大於7. 5cm。具體地說，它可能是藉助所述第一天線和所述第二天線執行無線通信所用波長的至少四分之一。這種間隔可實現信號在不同空間傳送路徑上的接收和傳送，並降低這些信號的相關性。第一天線可樞軸轉動地安裝到延伸機構。因此，可如所期望的那樣指向或針對改進接收或傳送。還有可能在延伸機構的可移動組件內部布置天線。由此可實現小型布置。根據一個實施例，延伸機構包括可旋轉地連接到電子裝置外殼的可樞軸轉動臂，其中所述可旋轉連接的樞軸轉動點位於可樞軸轉動臂的第一部分。可樞軸轉動臂可通過圍繞樞軸轉動點旋轉而移動以將延伸機構從縮回位置帶入到延伸位置，可樞軸轉動臂具有向其安裝第一天線的第二部分，並且第二部分相對於第一部分位於可樞軸轉動臂的相反端。在延伸機構的縮回位置，可樞軸轉動臂位於外殼附近。在延伸機構的延伸位置，所述可樞軸轉動臂從所述外殼的輪廓突出。在此位置，第二部分遠離外殼布置，並且因而第一天線的饋送點遠離外殼布置。這個示例可提供實現魯棒且成本有效的延伸機構的便利。在另一實施例中，延伸機構包括滑動地布置在電子裝置的外殼中所提供的凹口中的滑動單元，其中在延伸機構的縮回位置，所述滑動單元基本上布置在所述外殼內部，並且其中在延伸機構的延伸位置，所述滑動單元從所述外殼的輪廓突出。第一天線可安裝到滑動單元在延伸位置遠離外殼的部分。還有可能將第一天線饋送點和第一天線饋送點布置在滑動單元內部。因此，可在縮回位置實現電子裝置的小型尺寸。根據另一實施例，延伸機構可包括可樞軸轉動地連接到電子裝置外殼的口蓋。在延伸機構的縮回位置，口蓋可以向裡摺疊使得口蓋的扁平部分緊靠外殼，並且在延伸機構的延伸位置，口蓋的扁平部分從外殼的輪廓突出。第一天線饋送點和第一天線饋送點可包含在口蓋的扁平部分中。由此可獲得延伸機構的便利，其中天線被保護在口蓋內部。這些口蓋可以是裝有彈簧的，並且可以除了雙極天線或螺旋天線外還包括貼片或PIF (平面倒F型)天線。根據另一實施例，延伸機構包括致動器，該致動器適合於接收控制信號並按照控制信號將延伸機構從縮回位置帶入到延伸位置。因此，除了人工操作之外，還可提供延伸機構的自動操作。該致動器例如可包括電動機或磁致動器。延伸機構可適合於具有多個延伸位置，其中每個延伸位置對應於第一天線饋送點與第二天線饋送點之間的不同距離，其中致動器適合於按照控制信號將延伸機構帶入到延伸位置之一。電子裝置還可包括用於通過向致動器提供控制信號來控制延伸機構的操作的控制器。控制信號可確定延伸機構被帶入到的延伸位置以便調整第一天線饋送點與第二天 線饋送點之間的距離。因為通過調整天線饋送點距離可以改變接收或傳送信號所在的空間路徑，所以這種機構可以使電子裝置能夠適合於信號接收的當前條件。控制器可適合於根據這些天線要傳送和/或接收電磁信號以便基於多空間傳送路徑實現通信所在的頻帶來調整第一天線饋送點和第二天線饋送點之間的距離。因此，對於不同的傳送波長可滿足有關饋送點間隔的要求。電子裝置還可包括適合於經由所述第一天線和所述第二天線接收電磁信號的接收部件和適合於確定通信參數的處理部件。控制器可適合於按照確定的參數來調整第一天線饋送點與第二天線饋送點之間的距離。該參數例如可包括經由所述第一天線和所述第二天線所接收信號的接收信號功率、信號質量指示符、幹擾強度指示符、相關性或者在通信期間所接收數據的數據速率。電子裝置還可包括可以人工方式操作的控制單元，諸如按鍵或軟體按鈕，其適合於在激活控制單元後向致動器提供控制信號。致動器可適合於響應於控制信號將延伸機構從縮回位置帶入到延伸位置。根據一個實施例，多天線通信方案是空間復用通信方案，延伸機構適合於在延伸位置提供第一天線饋送點和第二天線饋送點之間足夠大的距離，以實現由所述兩個天線根據所述空間復用通信方案所發送或接收的兩個空間復用數據流的空間分離。因此，通過使用MMO通信，可在同一頻率信道上(例如在500MHz與2. 5GHz之間的頻帶中)傳送兩個或更多數據流。在另一實施例中，多天線通信方案是空間分集方案，所述延伸機構適合於在所述延伸位置提供第一天線饋送點和第二天線饋送點之間足夠大的距離，使得由第一天線和第二天線接收所述電磁信號所經由的所述空間路徑不同並具有獨立信號衰落屬性。因此，可改進幹擾消除以及接收或傳送的信號強度。延伸機構可適合於使得在延伸位置第一天線饋送點和第二天線饋送點之間的距離是經由兩個天線的通信發生所在的頻帶的波長的至少一個四分之一。這可確保所接收信號和所傳送信號二者的恰當空間分離。藉助致動器，例如對於數據吞吐量、幹擾消除或信號強度的自動改進自動操作延伸機構。然而，延伸機構還可適合於以人工方式被操作並從縮回位置移動到延伸位置。在其它實施例中，電子裝置可包括多於2個(例如4個)天線。在這種配置中，至少兩個天線然後可安裝到延伸機構，以便實現它們的饋送點與其它天線的饋送點之間距離的增大。由此還可進一步提高鏈路質量和可靠性以及數據吞吐量。電子裝置可實現為移動裝置，諸如行動電話、PDA、移動TV或可攜式攝像機、照相機、無線網絡適配器、衝浪條(surf stick)(例如USB條或迷你PCI卡的形式)，或者實現為具有集成無線數據傳送功能性的任何其它移動裝置。然而，實現不限於移動裝置，而且還可包括其它裝置，例如固定裝置，諸如無線路由器、基站(例如家庭基站，諸如毫微微基站)，以及具有無線數據傳送功能性的其它裝置。相應天線的饋送點可位於天線安裝到延伸機構或外殼的點或鄰近天線安裝到延伸機構或外殼的點，例如在天線底座處。
根據本發明的另一方面，提供了延伸電子裝置的天線的方法。電子裝置適合於執行用於數據傳送的無線通信，並且至少包括第一天線和第二天線，第一天線具有第一天線饋送點，第二天線具有第二天線饋送點，第一天線和第二天線分別通過所述第一天線饋送點和所述第二天線饋送點連接到電子裝置，所述天線適合於傳送和接收用於使用基於多空間傳送路徑的多天線通信方案提供所述無線通信的電磁信號。電子裝置還包括延伸機構，至少第一天線安裝到該延伸機構，該延伸機構具有縮回位置和至少一個延伸位置，其中相比於在縮回位置，在延伸位置第一天線饋送點與第二天線饋送點之間的距離更大，延伸機構還包括適合於接收控制信號並按照控制信號將延伸機構從縮回位置帶入到延伸位置的致動器。該方法包括如下步驟向致動器提供控制信號，並響應於在致動器接收到控制信號而操作致動器以將延伸機構從縮回位置帶入到延伸位置。通過使用該方法來增大這些天線的饋送點之間的距離，可以實現類似於上面概括的優點。根據該方法的一個實施例，電子裝置還可包括控制器，該控制器用於通過向所述致動器提供所述控制信號來控制所述延伸機構的操作，以便調整所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離。該方法還可包括如下步驟確定要操作電子裝置以便執行所述無線通信所在的頻帶；確定在所述頻帶上經由所述兩個天線基於多空間傳送路徑實現所述通信所需的最小距離；以及藉助所述控制器，將所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離調整成等於或大於所述最小距離的距離。該距離由此可匹配通信頻率以改進接收/傳送。在一些頻率(例如超過閾限頻率)，可能不需要操作延伸機構。該方法還包括如下步驟使用空間分集方案經由所述第一天線和所述第二天線中至少一個天線執行通信；確定所述通信的參數；以及藉助所述控制器，調整所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離以便調整所述參數。所述參數包括如下項中的至少一個經由所述第一天線和所述第二天線所接收信號的接收信號功率、信號質量指示符、幹擾強度指示符、相關性以及在所述通信期間所接收數據的數據速率。可調整所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離使得第一天線和第二天線接收所述電磁信號所經由的所述空間路徑不同並具有獨立信號衰落屬性。所述空間分集方案可包括空間復用通信方案，並且可調整所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離以便實現所述兩個天線根據所述空間復用通信方案所發送或接收的兩個空間復用數據流的空間分離。
該方法還可用上文提到的任何電子裝置實現。應該清楚，上文提到且在下文進一步說明的本發明的方面和實施例的特徵不僅可以指出的相應組合來使用，而且可以其它組合來使用，或孤立使用，而沒有離開本發明的範圍。


根據結合附圖閱讀的如下詳細描述，本發明的前述和其它特徵以及優點將變得更加顯然。在附圖中，相似的附圖標記是指相似的單元。圖I是根據本發明一實施例的電子裝置的示意性框圖。圖2示意性例證了以不同天線饋送點距離的信號接收。圖3A到3C示出了根據本發明一實施例的電子裝置的示意性表示，所述電子裝置具有可樞軸轉動臂作為延伸機構。圖4A到4C示出了根據本發明一實施例的電子裝置的示意性表示，所述電子裝置具有滑動單元作為延伸機構。圖5A和5B示出了根據本發明一實施例的電子裝置的示意性例證，所述電子裝置具有包括兩個滑動單元的延伸機構，其中每個滑動單元中布置了天線。圖6A和6B示出了根據本發明一實施例的電子裝置的示意性例證，所述電子裝置具有包括兩個口蓋單元的延伸機構，其中每個口蓋單元中布置了天線。圖7示出了根據本發明一實施例的方法的流程圖。圖8示出了根據本發明一實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式在下文，將參考附圖詳細描述本發明的實施例。要理解的是，給出下文對實施例的描述只是為了例證的目的，而非在限制的意義上進行。本發明的範圍不打算由後面描述的實施例也不由附圖限制(它們僅用作例證性的)，而是打算僅由所附權利要求書及其等效方案限制。附圖僅要被視為示意性表示，並且附圖中的單元不一定彼此按比例。附圖中示出的功能塊或其它物理或功能部件之間的任何直接連接或耦合(即沒有中間單元的任何連接或耦合)也可通過間接連接或耦合(即具有一個或多個附加中間單元的連接或耦合)實現。這些物理或功能塊或部件不一定實現為物理上分離的部件，而是所示出或描述的塊或部件可實現為分離部件、電路、晶片或電路單元，或還可實現在公共電路、晶片、電路單元或部件中。圖I示出了根據本發明實施例的電子裝置100的示意性框圖。電子裝置100適合於執行用於(例如通過無線通信網絡)傳遞數據的無線通信。裝置100可接收數據(例如以便向用戶顯示該數據)，傳送存儲在該裝置上或由該裝置獲取的數據，或者可充當另一個電子裝置的數據傳遞裝置，例如作為用於計算機的、傳遞數據的數據機或網絡裝置。電子裝置100包括採取微處理器130形式的處理部件，所述微處理器130藉助輸入/輸出部件131對接該電子裝置的多個組件。可通過總線系統(未示出)實現控制信號或數據在這些組件之間的交換。微處理器130可根據存儲在存儲器132中的程序來控制電子裝置100的操作。微處理器130可實現為單個微處理器或實現為多個微處理器(其形式為通用或專用微處理器)，或者一個或多個信號處理器或專用集成電路(ASIC)。存儲器132可包括所有形式的存儲器，諸如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)或其它類型的易失性存儲器或非易失性存儲器，諸如EPROM或EEPR0M、快閃記憶體或硬驅動器。這些類型存儲器中的一些可以是可從電子裝置100拆卸的，諸如快閃記憶體卡，而其它的例如可與微處理器130集成。存儲器132可存儲藉助收發器110接收的數據或要由收發器110傳送的數據。收發器110執行經由天線101 (第一天線)和天線102 (第二天線)與另一裝置的無線通信。因此，它包括傳送部件和接收部件。可經由移動通信網絡(諸如LTE(長期演進)網絡)執行該通信。它還可經由無線區域網、與另一裝置的藍牙(TM)類型的通信或任何其它類型的無線通信來執行。這樣，收發器110可實現為完全功能蜂窩無線電收發器或無線網絡收發器，並且可根據任何適當已知標準工作。經由天線101和102，收發器110可接收數據，該數據隨後被存儲在存儲器312中，或者該數據經由數據連接160被傳送到另一裝置。反之亦然，存儲在存儲器132中的數據或在數據連接160上接收的數據可經由天線101和102由收發器110傳送到另一裝置。
電子裝置100本身可包括數據源，諸如數位相機部件，其捕獲可由收發器110傳遞的數字圖像形式的數據。另一方面，諸如視頻流等數據可經由天線和收發器110接收，並且可藉助顯示器135顯示給電子裝置100的用戶。應該清楚，這些僅是數據傳遞情形的可能示例，並且電子裝置100可適合於本領域已知的任何數據傳遞應用。用戶接口 133包括控制單元134和顯示器135。藉助用戶接口 133，用戶可操作和控制電子裝置100。在不需要這種交互作用的裝置100的實現中，可不提供用戶接口 133，其諸如是數據機或網絡適配器。控制單元134可包括機械按鈕或按鍵、觸摸板和軟體實現的控制項，諸如顯示器135上顯示的軟體按鈕，顯示器135可以是包括觸摸板的觸控螢幕。電子裝置100將兩個天線101和102用於通信，這使裝置100能夠實現天線分集方案，尤其是採用兩個或更多物理上分離的天線的空間分集方案。這種多天線通信方案能實質上改進裝置100的通信能力。裝置100例如可適合於執行ΜΜ0(多輸入多輸出)通信。在MMO設置中，也向與電子裝置100通信的另一裝置提供了兩個或更多個物理上分離的天線。除了其它技術之夕卜，這種設置也允許空間復用。在空間復用中，在同一頻率信道中從不同傳送天線傳送不同數據流。如果這些信號到達具有充分不同的空間籤名的接收天線，則該接收器可分離這些流。因此，在同一頻率信道上創建兩個或更多並行空間信道，從而增大信道容量並因此增大數據吞吐量。除了空間復用之外，裝置100還可實現其它技術，例如用於改進信號強度或幹擾消除。由於在天線處經歷的幹擾而引起的信號減小或失真將很大程度上取決於該天線的空間位置。通過採用兩個天線，可通過兩個天線的信號的恰當組合或通過使用對於接收提供更好的信號的天線來降低幹擾的影響。類似地，信號強度一般取決於天線位置，使得通過在這兩個天線上所接收信號的適當組合，信號強度和質量將改進。當傳送信號時，由這兩個天線所傳送信號的相位可被調整，以便實現射束形成，並且相應地改進傳送強度和質量。可以相應地用預編碼、空間復用、分集編碼或空間分集來實現MMO通信方案。與僅具有一個接收或傳送天線的另一個裝置的通信肯定也是可能的。在這種設置中，可採用SIMO (單輸入多輸出)或MISO (多輸入單輸出)方案，其也將受益於空間分集的優點。
為了實現這種多天線通信方案的優點，需要這些天線的最小空間間隔。這在圖2中詳細例證了。在圖2的示例中，一個或多個傳送天線150傳送由天線101和102接收的電磁信號。如果天線101與102之間的物理間隔小，則接收的信號高度相關。因此，因為例如在同一頻率信道上傳送的兩個數據流不再能夠分開，所以不再能夠實現天線分集的優點。本發明認識到，為了實現分集和MMO方案，天線101和102應該間隔開發生通信所在頻率的至少一個四分之一波長。用這種空間間隔，這兩個天線將提供不相關信號。具體地說，所接收信號的相關性可通過分離天線101和102的饋送點103和104來降低。因為所需的物理間隔取決於通信頻率，所以，所在的頻率越低，該間隔應該越大。天線饋送點103和104的最大間隔一般由電子裝置100的外殼尺寸規定。對於以較高頻率(例如超過I. 5GHz)通信的小裝置，由該外殼提供的天線的間隔可足夠大。對於在較低頻帶(例如低於IGHz的頻率)上的通信，這些天線之間的適當間距不再能夠實現。現在轉回到圖1，本發明通過提供延伸機構105克服了這個問題。在圖I的實施例 中，延伸機構105包括可移動組件106，天線101安裝到可移動組件106。可移動組件106可從電子裝置100的外殼120延伸，使得天線101的饋送點103和天線102的饋送點104的物理間隔可增大。注意，用可從外殼120延伸的可移動組件106實現延伸機構105僅是增大這些饋送點之間距離的一種可能性，下面描述了可與裝置100 —起使用的延伸機構的其它實現。延伸機構105可包括另外組件(天線102可安裝到所述另外組件)，或者可為天線102提供第二延伸機構。該第一延伸機構或該附加延伸機構可適合於當操作時增大饋送點104與外殼120之間的距離並因此增大饋送點104到饋送點103的距離。通過提供延伸機構105，外殼120可保持成小尺寸，同時在裝置100操作期間實現饋送點103與104的足夠間隔。因此，甚至在低頻帶，小尺寸的裝置也可採用分集/MIMO通信方案。裝置100的延伸機構105包括致動器107，所述致動器107可通過延伸可移動組件106將延伸機構105從縮回位置帶入到延伸位置。致動器107的適當實現包括電動機或磁致動器。控制器108向致動器107提供用於操作延伸機構105的控制信號。控制器108本身可以是軟體控制的，例如通過運行在微處理器130上的軟體。通過軟體的全自動控制或通過用戶交互作用的控制(例如經由用戶接口 133)都是可想到的。這種軟體還可評估由收發器110經由這兩個天線接收的信號，並向控制器108發出適當的控制命令以調整這些天線之間的距離，以便優化通信參數。這種參數例如可以是數據吞吐量、幹擾消除或接收信號強度。還有可能的是由可以是收發器110 —部分的測量/處理部件111來對經由天線101和102接收的信號執行評估。部件111例如可以是作為收發器110 —部分的信道估計器。部件111可以測量信號強度、信號質量、幹擾強度、信號相關性、數據速率/吞吐量等。可通過分析經由一個或兩個天線接收的數據流導出其它信息。然後可通過如下方式來改變或優化這些測量參數之一通過向延伸機構105的致動器107提供對應的控制信號來調整一個或兩個天線的位置。例如，可以增大數據速率。除了調整天線饋送點103與104之間的距離之外，還可提供另外組件用於在部件111的控制下調整天線方位(antenna orientation)。應該清楚,測量/處理部件111也可實現為運行在微處理器130上的軟體。在其它實現中，控制器108可以是部件111的一部分。
因此，電子裝置100能夠以全自動模式操作，在該全自動模式中，調整天線101與102的間隔以降低信號相關性、增大接收信號強度或質量、增大所傳送或接收數據的吞吐量或調整其它通信參數。未使用來自通過天線101和102所接收信號的反饋的更簡單實現也是可想到的。可只是通過發生通信所在的頻率來確定這些天線的間隔。裝置100的用戶可藉助顯示器135上提供的軟體用戶界面來調整該間隔。該用戶可錄入命令以藉助控制單元134將延伸機構105移動到多個可能延伸位置之一，或僅在兩個可能位置(縮回/延伸)之間移動延伸機構105。在另外的實現中，向裝置100提供了電耦合到控制器108的按鍵或按鈕。通過激活該按鍵，用戶可調整延伸機構105的位置或只是在延伸位置與縮回位置之間切換。在其它實施例中，以人工方式操作延伸機構105。因而，不需要提供致動器107和控制器108。因而，可使用機械控制單元來操作延伸機構105。可移動組件106例如可以是裝有彈簧的，並且當在縮回位置時通過鎖定構件嚙合，該鎖定機構通過機械按鈕釋放，因此，可移動組件106被移動到延伸位置。在其它實現中，可只是在縮回位置與延伸位置之間以人工方式移動可移動組件106。 可從上文看到，延伸機構105可多種方式來實現，在下文對這些方式進行進一步詳述。裝置100可實現為行動電話、移動TV、可攜式攝像機、照相機或具有集成高數據速率功能性的其它可攜式裝置。這些裝置受益於可通過MIMO通信方案實現的高數據傳遞速率，同時它們的外殼尺寸可保持為小。其它實現包含USB衝浪條(surf-stick)、無線網絡適配器(例如迷你PCI卡形式)、小型無線路由器等。例如，通過移動通信網絡來實現數據通信的USB條(USB-stick) —般具有小形狀因子，這禁止使用MMO通信方案。這個問題通過本發明的延伸機構被克服。電子裝置110不僅能實現為移動裝置，而且能實現為固定裝置，諸如毫微微基站等。具體應用是通過LTE網絡通信的裝置。上文提到的所有裝置都可適合於在LTE網絡中操作。因而，通過利用本發明，可使這些裝置能夠使用多天線通信方案，多天線通信方案可產生改進的信號強度、質量和數據吞吐量。應該清楚，裝置100可包括對上文所提到裝置而言共同的另外組件，而其它組件可能是不需要的。一些實現例如可能不需要微處理器130和存儲器132，而其它實現可能不需要用戶接口 133。因而，可調整裝置100的配置以適合於相應應用。圖3A到3C示出了裝置100的實現。圖3A示出了裝置100，裝置100具有在縮回位置的延伸機構以及向裡摺疊的天線101和102。該延伸機構包括在第一部分202可旋轉地連接到外殼120的可樞軸轉動臂201。天線101可樞軸轉動地安裝到可樞軸轉動臂201遠離第一部分202的部分，而天線102可樞軸轉動地安裝到外殼120。天線101和102的饋送點103和104位於相應安裝點或鄰近相應安裝點。該饋送點一般是饋送線連接到天線的位置。饋送線將天線與收發器或放大器連接。該饋送點例如可位於天線安裝到電子裝置所在的天線底座處。還向外殼120提供了用於容納電源連接器140和數據傳遞連接器141的插座。在其它實現中，電子裝置100可能不包括插座，而是可能包括USB連接器、迷你PCI或PCMCIA連接器或其它類型的連接器或連接器插座。其它實現可能根本不包括連接器或插座。在圖3A的配置中，裝置100準備好用於運輸。在圖3B中，天線101和102向外摺疊。這種配置適合於以高頻的通信，其中圖3B中所示的饋送點103和104間隔開短距離是足夠的。對於以較低頻率的通信，該延伸機構可通過向外摺疊槓桿臂201而移動到延伸位置。槓桿臂201通過圍繞第一部分202中提供的樞軸點旋轉而向外摺疊。因此，天線101的方位隨後可根據期望調整。如可看到的那樣，饋送點103與104之間的距離充分增大。這些饋送點之間的距離超過外殼220的最大尺寸，因此，即使外殼120是小型的，在低頻也能夠實現多天線通信方案(諸如空間復用)。槓桿臂201以及天線101和102可以人工方式被操作，然而它們也可通過裝有彈簧的機構結合釋放機構來驅動，或者可以是電動機驅動的。槓桿臂201可靈活安裝，或者可做成可拆卸的，例如使得它可由天線101本身代替。還有可能用不同長度、顏色、設計或其它特性的槓桿臂來代替該槓桿臂。圖4A到4C示出電子裝置100的另一實現。天線102再次可樞軸轉動地安裝到裝置100的外殼120。天線101可樞軸轉動地安裝到滑動單元210。圖4A示出了具有在縮回位置的延伸機構的裝置100。滑動單元210 (或滑動器)布置在外殼120的凹口 211內部。
天線101和102向裡摺疊，使得該裝置準備好用於運輸。在圖4B，再次顯示裝置100，其中天線101和102向外摺疊，以便在較高頻帶通信。儘管該延伸機構仍是縮回的，但相比於圖3B的實現中，這些天線饋送點之間的距離更大。對於通信和較低頻率，滑動器210可被拉出，這增大了這些天線饋送點之間的距離以實現多天線通信方案(圖4C)。天線101安裝到滑動器210在該延伸機構的延伸位置遠離外殼120的部分212。因為滑動單元210從外殼220突出，因此提供了饋送點103與104之間大於外殼最大尺寸的距離。該滑動器可以人工方式被操作，例如通過拉該天線延伸該機構並將滑動器推入以便運輸。其它可能實現包含裝有彈簧的推/拉機構(例如類似於原子筆)或電動機驅動的操作。圖5A和5B示出了電子裝置100的另外實現。該延伸機構現在包括兩個滑動單元220和221，在延伸機構的縮回位置，這兩個滑動單元220和221各布置在凹口 222中(圖5A)。在圖5A中示出的縮回位置實現了高頻通信，其中兩個天線均布置在裝置100內部。對於低頻操作，可通過拉出滑動單元220和221來增大這些天線之間的距離(圖5B)。具有它們的相應饋送點103和104的天線101和102位於滑動單元220和221的內部。這種配置特別適合於可裝在滑動單元220和221內部的貼片天線或PIF(平面倒F型)天線。在圖5B中示出的延伸機構的延伸位置，天線饋送點103和104的空間間隔再次顯著增大。可藉助手柄(grip)或推/拉機構來以人工方式操作滑動器。此外，這些滑動器可以是裝有彈簧的或電動機驅動的，並因此可由軟體或用戶開關來控制。為了運輸和高頻使用，這些滑動器可簡單地推入到裝置100中，並且因此這些天線可簡單地推入到裝置100中。在圖6A和6B中示出的裝置100的實現中，該延伸機構包括兩個口蓋(flap)(或側翼)230和231。這些口蓋230和231分別包括扁平部分232和233，扁平部分232和233其中每個中都布置了天線。在圖6A中示出的縮回位置，這些口蓋向裡摺疊使得扁平部分232和233緊靠裝置100的外殼120。向裡摺疊的位置適合於運輸和高頻通信。對於低頻通信，口蓋230和231向外摺疊，如圖6B所示。在圖6B中示出的延伸機構的延伸位置，天線饋送點103和104相比於在縮回位置再次進一步分離。因為天線101和102分別布置了口蓋230和231，因此它們可再次配置為貼片或PIF天線，然而它們也可以是杆狀天線或摺疊的環形天線。同樣在此配置中，包括這些天線的這些口蓋或側翼可以人工方式被操作，或者可以是裝有彈簧的並且是可通過釋放機構釋放的(例如通過用戶按鈕或通過軟體控制來控制)。它們也可是電動機驅動的。圖7示出了例證根據本發明一實施例的方法流程圖，該方法流程圖可在電子裝置100中實現。圖7例證了例如可在LTE網絡中執行的空間復用 形式的多天線通信方案。在步驟301，經由天線I和2在同一頻帶中在兩個並行空間信道上從基站接收信號。在步驟302，確定經由天線I和2所接收信號的相關性。如果該相關性太高，則不能分離這些不同的空間信道。因而，在步驟303，根據該相關性和用於該通信的頻帶，確定天線I與2的饋送點之間所需的最小距離。該最小距離確保能分離這些空間信道(見圖2)。為了在這些天線之間提供所需的間隔，在步驟304，向該延伸機構的致動器提供對應的控制信號。用該控制信號，操作該致動器以將該延伸機構帶入到與天線I與2的饋送點之間期望距離對應的延伸位置(步驟305)。在步驟306，啟動或繼續根據該空間復用方案的通信。作為一個示例，該致動器可通過信道估計器得到控制，該信道估計器可以是裝置100的收發器的一部分。在一種操作模式下，這些天線的空間間隔可得到控制，以便改進數據吞吐量。這可基於在該信道估計器中計算的信道矩陣(H)，信道矩陣(H)如下
//| A,,)
I h:x h:: J
這是2x2 MIMO系統的信道矩陣。基於這個矩陣的奇異本徵值分解，可提取兩個分離的數據流(ΜΙΜ0)。通過調整天線位置，能夠以能改進數據速率的這種方式來改變該矩陣的本徵值。圖8示出了根據本發明另一實施例的方法流程圖，該方法流程圖可在裝置100中實現並且也可與圖7所示方法組合。在第一步驟401，在同一頻帶中經由天線I和2接收來自基站的信號。該信號可僅由一個天線發出或由兩個或更多天線發出。在步驟402，確定經由天線I和2所接收信號的功率和/或質量。根據所確定的信號功率/質量和用於通信的頻帶，確定天線I與2的饋送點之間的距離，用所述天線I與2實現了獨立信號衰落屬性(步驟403)。然後向該延伸機構的致動器提供對應的控制信號(步驟404)。該控制信號操作該致動器以將該延伸機構帶入到與天線I與2的饋送點之間期望距離對應的延伸位置(步驟405)。然後組合在天線I和2上接收的、具有合適的幅度和相位的信號，以實現改進的信號質量(步驟406)。因為使用來自具有獨立衰落屬性的兩個天線的信號，因此可以提高信號質量和/或強度。在步驟407，使用空間分集方案形式的多天線通信方案開始或繼續該通信。此外，可動態調整這些天線饋送點之間的距離以便在操作期間改進通信參數。作為一個示例，可改進幹擾信號消除(interferer cancellation)。在存在幹擾信號的情況下，可以用降低幹擾信號的影響的方式改變天線位置。該天線饋送點距離調整可運行在可用幹擾消除算法之上，或者可以是這種算法的一部分。多於一度的自由度可用於改進幹擾信號消除。
另一示例可以是信號強度的動態改進。所接收的信號可能弱，並且因而，數據速率可能由於在該天線位置的低信噪比而受到限制。由此可改變天線位置以改進所接收信號的信號強度。由於空間分集，一般將在另一天線位置改變信號強度。因此，操作該延伸機構以重新定位該天線饋送點能改進信號強度。類似於上面提到的方法，這可動態執行，例如通過使用基於所接收信號的反饋算法。因為信號強度隨距離更大而改變更大，所以這個方法對於高頻帶特別有利，然而它還將顯示對於低頻帶的改進。例如，在低頻帶，這些天線可彼此如此靠近以致每個天線的輻射圖案都可改變並增大信號強度。上文所描述實施例的特徵可以組合。根據上述實施例的電子裝置的天線可實現為不同天線類型，諸如杆狀天線或雙極天線、貼片天線、PIF天線、摺疊環形天線等。裝置100的可移動組件106可實現為如相對於圖3至6所描述的那樣，例如實現為槓桿臂、滑動單元、口蓋等。在所有實施例中，例如在該延伸機構的不同延伸位置之間可動態調整該饋送點距離，然而也可只是在兩個截然不同的位置(延伸和縮回)之間調整它。雖然圖3至6示出了小數據機或網絡裝置形式的裝置100的實現，但應該清楚，類似配置對於所有上面提到的裝置(諸如蜂窩電話、PDA、數位相機等)都是可能的。 本發明允許實現能夠與支持低頻帶和高頻帶的天線系統進行空間分集或空間復用通信的小電子裝置，諸如移動裝置或固定裝置。本發明可用多種天線類型實現。該電子裝置的外殼可適合於電子電路所需的尺寸，它不需要為了實現這些天線饋送點之間的足夠間隔而被增大。由於提供集成且可調整天線的延伸機構，該裝置便於使用和攜帶。
權利要求
1.一種適合於執行用於數據傳送的無線通信的電子裝置，所述電子裝置包括 -至少第一天線(101)和第二天線(102),所述第一天線(101)具有第一天線饋送點(103)，所述第二天線(102)具有第二天線饋送點(104)，所述第一天線和所述第二天線(101，102)分別通過所述第一天線饋送點和所述第二天線饋送點(103，104)連接到所述電子裝置(100)，所述天線(101，102)適合於使用基於多空間傳送路徑的多天線通信方案傳送和接收用於提供所述無線通信的電磁信號；以及 -延伸機構(105)，至少所述第一天線(101)安裝到所述延伸機構(105)，所述延伸機構(105)具有縮回位置和至少一個延伸位置，其中相比於在所述縮回位置，在所述延伸位置所述第一天線饋送點(103)與所述第二天線饋送點(104)之間的距離更大。
2.如權利要求I所述的電子裝置，其中所述第二天線(102)安裝到所述延伸機構(105)、安裝到第二延伸機構或安裝到所述電子裝置(100)的外殼(102)。
3.如權利要求I或2所述的電子裝置，其中所述電子裝置包括外殼(120)，並且其中所述延伸機構(105)包括可移動組件(106)，所述可移動組件(106)具有向其安裝所述第一天線(101)的部分，調整所述延伸機構(105)使得在所述縮回位置所述可移動組件(106)位於在所述外殼(120)附近或內部布置所述部分的位置，並且在所述延伸位置所述可移動組件(106)位於以相比於在所述縮回位置到所述外殼(120)更大的距離來布置所述部分的位置。
4.如以上權利要求中任一項所述的電子裝置，其中在所述延伸位置，所述第一天線饋送點和所述第二天線饋送點(103，104)之間的距離大於所述電子裝置(100)的外殼(120)的最大尺寸。
5.如以上權利要求中任一項所述的電子裝置，其中在所述延伸位置，所述第一天線饋送點和所述第二天線饋送點(103，104)之間的距離大於5cm。
6.如以上權利要求中任一項所述的電子裝置，其中所述第一天線(101)可樞軸轉動地安裝到所述延伸機構(105)。
7.如以上權利要求中任一項所述的電子裝置，其中所述第一天線(101)布置在所述延伸機構(105)的可移動組件(106)內部。
8.如以上權利要求中任一項所述的電子裝置，其中所述延伸機構(105)包括可旋轉地連接到所述電子裝置(100)的外殼(120)的可樞軸轉動臂(201)，其中所述可旋轉連接的樞軸轉動點位於所述可樞軸轉動臂(201)的第一部分(202)，所述可樞軸轉動臂(201)可通過圍繞所述樞軸轉動點旋轉而移動以將所述延伸機構(105)從所述縮回位置帶入到所述延伸位置， 所述可樞軸轉動臂(105)具有向其安裝所述第一天線(101)的第二部分，並且所述第二部分相對於所述第一部分(202)位於所述可樞軸轉動臂(201)的相反端， 其中在所述延伸機構的所述縮回位置，所述可樞軸轉動臂(201)位於所述外殼(120)附近，並且 其中在所述延伸機構的所述延伸位置，所述可樞軸轉動臂(201)從所述外殼(120)的輪廓突出。
9.如權利要求1-7中任一項所述的電子裝置，其中所述延伸機構(105)包括滑動地布置在所述電子裝置(100)的外殼(120)中所提供的凹口(211;222)中的滑動單元(210;220)， 其中在所述延伸機構的所述縮回位置，所述滑動單元(210;220)基本上布置在所述外殼(120)內部，並且 其中在所述延伸機構的所述延伸位置，所述滑動單元(210;220)從所述外殼(120)的輪廓突出。
10.如權利要求9所述的電子裝置，其中所述第一天線(101)安裝到所述滑動單元(210)在所述延伸位置遠離所述外殼(120)的部分。
11.如權利要求9所述的電子裝置，其中所述第一天線(101)和所述第一天線饋送點(103)布置在所述滑動單元(220)內部。
12.如權利要求1-7中任一項所述的電子裝置,其中所述延伸機構(105)包括可樞軸轉動地連接到所述電子裝置(100)的外殼(120)的口蓋(230; 231), 其中在所述延伸機構的所述縮回位置，所述口蓋(230;231)向裡摺疊使得所述口蓋的扁平部分(232; 233)緊靠所述外殼(120)，並且 其中在所述延伸機構的所述延伸位置，所述口蓋(230;231)的所述扁平部分(232; 233)從所述外殼(120)的輪廓突出。
13.如權利要求12所述的電子裝置，其中所述第一天線(101)和所述第一天線饋送點(103)包含在所述口蓋的所述扁平部分(232;233)中。
14.如以上權利要求中任一項所述的電子裝置，其中所述延伸機構(105)包括致動器(107)，所述致動器(107)適合於接收控制信號並按照所述控制信號將所述延伸機構(105)從所述縮回位置帶入到所述延伸位置。
15.如權利要求14所述的電子裝置，其中所述致動器(105)包括電動機和磁致動器中的至少一個。
16.如權利要求14或15所述的電子裝置,其中所述延伸機構(105)適合於具有多個延伸位置，所述多個延伸位置各對應於所述第一天線饋送點(103)與所述第二天線饋送點(104)之間的不同距離，所述致動器(107)適合於按照所述控制信號將所述延伸機構帶入到所述延伸位置之一，所述電子裝置(100)還包括控制器(108)，所述控制器(108)用於通過向所述致動器(107)提供所述控制信號來控制所述延伸機構(105)的操作，所述控制信號確定所述延伸機構被帶入到的所述延伸位置以便調整所述第一天線饋送點(103)與所述第二天線饋送點(104)之間的距離。
17.如權利要求16所述的電子裝置，其中所述控制器(108)適合於根據要由所述天線(101，102)在其中傳送和/或接收所述電磁信號以便基於多空間傳送路徑提供所述通信的頻帶來調整所述第一天線饋送點和所述第二天線饋送點(103，104)之間的距離。
18.如權利要求16或17所述的電子裝置，還包括適合於經由所述第一天線和所述第二天線(101，102)接收所述電磁信號的接收部件(110)和適合於確定所述通信的參數的處理部件(111)，其中所述控制器(108)適合於按照確定的參數來調整所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述參數包括如下項中的至少一個經由所述第一天線和所述第二天線所接收信號的接收信號功率、信號質量指示符、幹擾強度指示符、相關性以及在所述通信期間所接收數據的數據速率。
20.如權利要求14-19中任一項所述的電子裝置，還包括可以人工方式操作的控制單元，所述可以人工方式操作的控制單元適合於在激活所述控制單元後向所述致動器(107)提供控制信號，所述致動器(107)適合於響應於所述控制信號將所述延伸機構從所述縮回位置帶入到所述延伸位置。
21.如以上權利要求中任一項所述的電子裝置，其中所述多天線通信方案是空間復用通信方案，所述延伸機構(105)適合於在所述延伸位置提供所述第一天線饋送點和所述第二天線饋送點(103，104)之間足夠大的距離以實現由所述兩個天線(101，102)根據所述空間復用通信方案所發送或接收的兩個空間復用數據流的空間分離。
22.如以上權利要求中任一項所述的電子裝置，其中所述多天線通信方案是空間分集方案，所述延伸機構(105)適合於在所述延伸位置提供所述第一天線饋送點和所述第二天線饋送點(103，104)之間足夠大的距離使得由所述第一天線和所述第二天線(101，102)接收所述電磁信號所經由的所述空間路徑不同並具有獨立信號衰落屬性。
23.如以上權利要求中任一項所述的電子裝置，其中所述延伸機構(105)適合於使得在所述延伸位置所述第一天線饋送點和所述第二天線饋送點(103，104)之間的距離是經由所述兩個天線(101，102)的所述通信發生所在頻帶的波長的至少一個四分之一。
24.一種延伸電子裝置的天線的方法，所述電子裝置(100)適合於執行用於數據傳送的無線通信，並且包括至少第一天線(101)和第二天線(102)以及延伸機構(105)，所述第一天線(101)具有第一天線饋送點(103),所述第二天線(102)具有第二天線饋送點(104)，所述第一天線和所述第二天線(101，102)分別通過所述第一天線饋送點和所述第二天線饋送點(103，104)連接到所述電子裝置(100)，所述天線(101，102)適合於使用基於多空間傳送路徑的多天線通信方案來傳送和接收用於提供所述無線通信的電磁信號，至少所述第一天線(101)安裝到所述延伸機構(105)，所述延伸機構(105)具有縮回位置和至少一個延伸位置，其中相比於在所述縮回位置，在所述延伸位置所述第一天線饋送點(103)與所述第二天線饋送點(104)之間的距離更大，所述延伸機構(105)還包括致動器(107)，所述致動器(107)適合於接收控制信號並按照所述控制信號將所述延伸機構(105)從所述縮回位置帶入到所述延伸位置， 所述方法包括如下步驟 -向所述致動器(107)提供控制信號；以及 -響應於在所述致動器接收到所述控制信號而操作所述致動器(107)以將所述延伸機構從所述縮回位置帶入到所述延伸位置。
25.如權利要求24所述的方法，其中所述電子裝置還包括控制器(108)，所述控制器(108)用於通過向所述致動器提供所述控制信號來控制所述延伸機構的操作，以便調整所述第一天線饋送點(103)與所述第二天線饋送點(104)之間的距離，所述方法還包括如下步驟 -確定要操作所述電子裝置(100)以便執行所述無線通信所在的頻帶； -確定在所述頻帶上經由所述兩個天線(101，102)基於多空間傳送路徑實現所述通信所需的最小距離；以及 -藉助所述控制器(108)，將所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離調整成等於或大於所述最小距離的距離。
26.如權利要求24或25所述的方法，其中所述電子裝置還包括控制器(108)，所述控制器(108)用於通過向所述致動器(107)提供所述控制信號來控制所述延伸機構(105)的操作，以便調整所述第一天線饋送點(103)與所述第二天線饋送點(104)之間的距離，所述方法還包括如下步驟 -使用空間分集方案經由所述第一天線和所述第二天線(101，102)中至少一個天線執行通信； -確定所述通信的參數；以及 -藉助所述控制器(108)，調整所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離以便調整所述參數。
27.如權利要求26所述的方法，其中調整所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離使得由所述第一天線和所述第二天線(101，102)接收所述電磁信號所經由的所述空間路徑不同並具有獨立信號衰落屬性。
28.如權利要求26或27所述的方法，其中所述空間分集方案包括空間復用通信方案，並且其中調整所述第一天線饋送點與所述第二天線饋送點之間的距離以便實現由所述兩個天線(101，102)根據所述空間復用通信方案所發送或接收的兩個空間復用數據流的空間分離。
29.如權利要求26-28中任一項所述的方法，其中所述參數包括如下項中的至少一個經由所述第一天線和所述第二天線所接收信號的接收信號功率、信號質量指示符、幹擾強度指示符、相關性以及在所述通信期間所接收數據的數據速率。
全文摘要
本發明提供適合於執行用於數據傳送的無線通信的電子裝置。該裝置包括至少第一天線和第二天線，第一天線具有第一天線饋送點，第二天線具有第二天線饋送點。這些天線適合於使用多天線通信方案來傳送和接收用於提供無線通信的電磁信號。
文檔編號H01Q1/24GK102948016SQ201080067799
公開日2013年2月27日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者W.波拉貝恩, W.法伊爾納, D.馬圖齊扎克 申請人:瑞典愛立信有限公司