使用天线波束扫描来改进通信的系统和方法

摘要

示出利用天线方向图或天线波束扫描技术来提供有效载荷流量的通信的系统和方法。使用一系列天线方向图来向基站无线电装置提供与多个站台的无线通信链路以用于基站和站台之间的有效载荷流量的通信。这些天线方向图例如被随机地、伪随机地或根据调度地连续扫描。可以用天线方向图调度器来实现天线方向图扫描和流量定时。可以提供有关多个基站的协作调度。优选地，基于环境、使用模式等来不时地调节对基站所使用的多个天线方向图的选择。

说明书

技术领域

本发明一般地涉及无线通信，并且更具体而言，涉及使用天线波束扫描来辅助所希望的无线通信。

背景技术

近年来，由于改进的无线电技术和调制技术、降低的基础结构部署成本和对站台移动性的支持，经由无线通信链路的通信已经变得非常普通。然而，无线通信的提供并非没有挑战和折衷。例如，无线通信链路常常容易受到(既有来自通信网络内的其它站台又有来自通信网络外的源的)干扰，提供有限的服务区，并且常常为了适应站台移动性而经历降低的容量。

例如，许多无线通信系统已经利用单向天线方向图(antenna pattern)或天线波束来提供遍布服务区的无线通信链路。然而，这样的单向天线方向图非常容易受到干扰并且通常会向其它系统引入干扰信号。此外，这样的单向天线方向图所服务的区域由于可从提供单向天线方向图的天线系统获得的增益的原因而常常半径比较小。例如从前述干扰引起的容量问题以及对服务区大小的限制常常使得在单向系统配置中增加的基站数目并且因此增加的成本和复杂度成为必需。

最近，无线通信系统已经采用了定向天线波束配置。这样的定向天线波束配置常常可以用来减少干扰并且潜在地扩展基站的范围。然而，定向天线波束配置就其初始基础架构成本以及通信和处理成本两者而言常常都是非常复杂和昂贵的。

例如，定向天线配置常常需要用于所形成的每个定向活动天线波束的无线电装置，因此常常需要相对大数目的无线电装置来提供大服务区内的通信。此外，为了形成恰当的定向波束，该基站必须具有非常精确的信道状态信息，从而针对来自站台(例如，在服务区内操作的多个订户台)的信道状态信息反馈采用可估计的开销。订户台常常必须设有用于收集对于实现适当的定向天线方向图来说必需的信道状态信息的复杂的算法和电路。站台用来收集信道状态信息并将其传送给基站所需要的时间可能导致基站处可用的信道状态信息比较旧。在高度移动环境或快衰落环境中，这样的过时信息对于定向天线方向图的适当控制可能是不够的。假定恰当的信道状态信息在基站处可用，则通常需要充分的处理功率来分析信道状态信息并且导出波束形成参数来提供对于该信道状态最优的定向天线方向图。在同时向多个站台提供通信的情况中，开销和处理需求可能是令人望而却步的。

因此，本发明申请人还未发现现今可用的各种无线通信系统能够提供服务区覆盖、系统容量和低成本的理想结合。

发明内容

本发明针对利用天线方向图或天线波束扫描(例如，在扫描序列中形成天线方向图并且处理天线波束信号)技术来提供有效载荷流量(例如，数据分组)的通信的系统和方法。根据本发明实施例，使用一系列天线方向图来向基站无线电装置(例如，收发器)提供与多个站台(例如，订户台)的无线通信链路以用于基站与站台之间的有效载荷流量的通信。优选地，通过使用从基站处可用的预定天线方向图的超集中所选出的多个定向天线方向图来提供无线通信链路。这多个定向天线方向图例如被随机地、伪随机地、顺序地或根据调度地(例如，定时的、加权的等等)连续扫描，以提供遍布于服务区的通信，所述服务区中部署了站台。预定天线方向图的使用降低了与形成用于提供通信的天线方向图相关联的处理要求和延迟，同时辅助定向天线方向图的使用，提供有关干扰、容量、距离等的优势。

在根据优选实施例的操作中，既不从站台要求详细的信道状态信息也不要求完美的信道状态信息以便利用定向天线方向图。例如，在基站扫描形成当前所选择的多个定向天线方向图的定向天线方向图时，站台可以例如通过使用测距协议来提供如下信息，所述信息标识定向天线方向图中用于该基站的最佳(例如，最高的信号干扰比(SIR)，最高的接收信号强度指示符(RSSI)、最低的误比特率(BER)等等)定向天线方向图。天线方向图选择信息的反馈比为站台唯一地形成定向天线方向图所需要的完整的信道状态信息的反馈要求较少的开销并且可以被更迅速地完成。

本发明实施例利用天线方向图调度器来实现天线方向图扫描和流量定时。例如，本发明实施例的天线方向图调度器为基站调用所希望的一系列天线方向图，并且确保与如下多个站台相关联的数据分组发送和接收与这一系列天线方向图相一致，已经为所述多个站台选择了每个特定天线方向图。天线方向图调度器可以调用控制天线方向图的连续、天线方向图的活动时间、特定天线方向图的周期或重复等的算法，以提供各种特征或益处。例如，本发明实施例的天线方向图调度器可以例如通过更频繁地调度被确定为对于希望高QoS的站台而言最佳的天线方向图，来针对一个或多个站台促成所希望的服务质量(QoS)。天线方向图控制器可以控制天线方向图的扫描，使得服务区中与较高流量相关联的一个或多个部分的(可以由一个或多个天线波束提供的)照明时间(illumination time)大于服务区中其它部分的照明时间，从而提供增加的吞吐量。另外或替代地，通过本发明实施例的天线方向图调度器进行的天线方向图系列控制(antennapattern succession control)可以辅助网内干扰抑制。

根据本发明的实施例，提供关于多个基站的协作调度。例如，可以使用网络调度器(例如，前述天线方向图调度器中耦接到其它基站的天线方向图调度器的主天线方向图调度器，或耦接到多个基站的多个天线方向图调度器的集中式调度器)来协调用于通信网络中的多个基站的这一系列天线方向图。通过协调这一系列天线方向图，例如可以通过选择不会引起干扰(例如不重叠，具有正交特性、不存在指向彼此的波前，等等)的、在相邻基站或彼此视线内的基站处使用的天线方向图来避免网内干扰。

优选地，例如基于环境、使用样式等等来不时地调节对基站所使用的多个天线方向图的选择。例如，可以从基站处可用的预定天线方向图的超集中选择定向天线方向图的初始子集，作为常常被发现能够提供足够的通信的天线方向图集合、针对所预期的操作环境有可能提供所希望的操作的天线方向图集合等等。这样的初始选择例如可以提供定向天线方向图在方位上关于基站位置的均匀分布。然而，在特定基站的操作中，可能发现用户台和/或通信负载在整个服务区内不是均匀分布的。本发明的控制器可以操作来改编定向天线方向图的选择，以便提供覆盖服务区中较少使用的部分的、较少的、多半较宽波束的天线方向图，以及覆盖服务区中较多使用的部分的、较多的、多半较窄波束的天线方向图。因此，扫描服务区中较少使用的部分和/或为其服务的时间可以被最小化，而扫描服务区中较多使用的部分和/或为其服务的时间可以被增加，从而提供增加的容量和性能。

本发明实施例使用前述一系列天线方向图来提供对通信的调度，以最优化服务区覆盖和系统容量。通过一个数据流(应理解，这样的数据流可以包括携带与多个节点相关联的数据的多个访问数据流)对多个天线方向图配置的使用，并且通过有效利用(leverage)定向天线方向图的使用以在增加服务区覆盖和/或系统容量的同时降低干扰，本发明实施例在设备成本以及控制开销和处理成本两者上都提供相对低成本的解决方案。

以上所述已经非常广义地略述了本发明的特征和技术优势，这样，使得以下对本发明的详细描述可以被更好地理解。以下将描述本发明的构成其权利要求的主题的附加特征和优势。本领域技术人员应当了解，可以容易地利用所公开的概念和具体实施例来作为为了实现本发明的相同目的而修改或设计其它结构的基础。本领域技术人员还可以认识到，这样的等同构造不偏离所附权利要求所提出的本发明的精神和范围。当结合附图考虑时，从以下描述中将更好地理解对于本发明组织结构和操作方法两者而言被认为是本发明特点的新颖特征以及进一步的目的和优势。然而，可以清楚地理解，每个示图是仅为了说明和描述的目的而被提供的并且并非要作为对本发明的限制的定义。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现在结合附图来参考以下描述，在附图中：

图1示出根据本发明一个实施例改编的无线通信系统；

图2示出有关根据本发明一个实施例的图1的通信系统的基站的细节；

图3示出有关图1的通信系统的可替换实施例基站配置的细节；

图4示出根据本发明一个实施例的被选择用于扫描的天线方向图(antenna pattern)的示例性集合；以及

图5示出根据本发明一个实施例的被选择用于扫描的天线方向图的示例性修改的集合；

具体实施方式

图1示出根据本发明一个实施例改编的无线通信系统100。所图示的实施例的无线通信系统100包括提供与(如订户台101-104所示的)多个订户台的无线通信的(如基站111-113所示的)多个基站。具体而言，基站111-113中的每一个提供服务区121-123中的相应的一个服务区内的无线通信。因此，订户台101-104可以被部署在服务区121-123内的任何位置，并且无线通信系统100的操作可以提供到那里的无线链路。

应当了解，尽管图1的实施例示出包括多个基站的无线通信系统100以辅助各种实施例的特征的讨论，但是，可以针对无线通信系统的不同配置来实现本发明的概念。例如，本发明的实施例根据这里所描述的概念改编单个基站以提供改进的无线通信。

根据本发明实施例来采用的订户台可能在许多配置中被提供。例如，订户台101-104可以包括诸如膝上型计算机、桌面计算机(tablecomputer)、个人数字助(PDA)、蜂窝电话、寻呼机、车辆等等的移动装置，和/或诸如桌上型计算机、销售点(POS)终端、家电、实用仪表等等的静止装置。这样的站台只需被改编以如这里所描述地进行操作，例如，根据用于天线方向图选择的测距协议(ranging protocol)来进行操作。

将注意力指向图2，示出了有关根据本发明实施例来改编的基站的细节。具体而言，示出了有关图1的基站111的细节。应当了解，可以类似地配置基站112和113。

图2中所图示的基站111包括通过波束形成器220耦接到收发器230的天线阵列210。天线阵列210优选地包括多个天线元件，诸如包括单极天线、偶极子天线、微带天线和/或其它公知的射频(RF)转换器，它们被部署在预先确定的配置中，以作为如相控阵(phased array)来提供操作。根据本发明实施例来采用的各种天线元件可以在需要时具有不同的属性，例如，不同的极化、增益、定向等。

尽管所图示的实施例示出如天线阵列板211-214所示的4个天线阵列板，但是，应当了解，可以根据本发明实施例来采用各种天线阵列配置，包括具有任何数目的板(panel)的曲面天线、环形天线和锥形天线。一般，为相控阵设置的天线元件的数目越大，可用的天线方向图的数目越大并且/或天线方向图可被定义得越好。然而，可用于分开的天线定向图形成控制的天线元件越多，波束形成网络就变得越复杂。因此，为了提供期望水平的天线方向图形成控制与可接受水平的系统复杂度和成本，对于任何具体的系统配置，可以期待一个折衷。根据本发明的各种实施例可以利用提供这里所描述的所希望的天线方向图的任何天线配置。

实施例的波束形成器220在所希望的天线方向图内提供用于与收发器230相关联的信号(例如，数据流信号)的传送的移相网络。例如，波束形成器220可以将收发器信号接口耦接到多个单独的信号路径，每一个路径与天线阵列210的天线元件或天线元件列相关联。每个这样的波束形成器信号路径可以包括可调节的移相器、可调节的衰减器和/或可调节的放大器。另外或替代地，波束形成器220，多半与模拟到数字(A/D)和/或数字到模拟(D/A)转换器或者诸如可在指令集的控制下操作以提供数字信号处理的、基于处理器的系统之类的其它数字处理装置相结合，可以实现数字信号处理器(DSP)，以便提供数字波束成形。不论信号是否是使用波束形成器220的模拟和/或数字电路来处理的，由收发器230输出的信号都可以被提供给在方位上被部署在天线阵列210周围的天线元件，这些天线元件以适当的相对相位和加权(weighting)被部署以在被激发的天线元件(例如，足够形成一个或多个指向所希望的方向的波前(wave front)，具有一个或多个指向所希望的方向的零点(null)，具有所希望的波束宽度，提供所希望的增益等等)辐射时形成所希望的天线方向图。类似地，由在方位上被部署在天线阵列210周围的天线元件接收的信号可以提供给波束形成器220的天线阵列接口，使得这些天线信号被处理以使天线波束信号输出给收发器230。

从以上所述应当了解，尽管示出了将天线阵列板211-214中的每一个连接到波束形成器220的单个线，但是在每个这样的天线阵列板和波束形成器220之间可以设置多个信号路径。例如，可以在天线阵列板和波束形成器220之间设置用于天线阵列板211-214的每个天线元件或天线元件列的信号路径。本发明的实施例将波束形成器220部署为与天线阵列210紧邻，例如在天线阵列210的天线杆的顶部，以避免长距离的、承载天线阵列信号的大量线缆。然而，如果需要，波束形成器220可以部署在任何可行的位置，例如带有收发器230的框体内。如果需要，天线阵列信号可以被转换成数字信号以用于这样的发送和/或波束成形。

所图示的实施例的控制器240被耦接到波束形成器220和收发器230来提供对它们的控制和/或从它们接收信息。控制器240可以包括可操作用来提供这里所描述的控制的任何适当形式的控制系统，例如可以包括在指令集、可编程门阵列(PGA)、专用集成电路(ASIC)等的控制下进行操作的基于处理器的系统。

实施例的收发器230优选地提供RF和基带信号的接收和发送。因此，收发器230可以被用来安排(place)订户台与例如通过网络250耦接到收发器230的其他装置进行通信。当然，要被安排与订户台通信的一个或多个系统(例如，计算机、服务器、外围装置等)可以被直接耦接到网络250。

所图示的实施例的收发器230根据一个或多个标准化的协议来提供通信。例如，收发器230可以包括可操作用来根据IEEE 802.11(通常称为WiFi)和/或802.16(通常称为WiMAX和WiBro)标准提供通信的无线电装置或无线电芯片集(radio chip set)。因此，收发器230可以包括传统无线电装置或无线电芯片集，该无线电装置或无线电芯片集当在根据本发明的实施例来改编的基站中被利用时实现改进的通信。

从所图示的实施例中可见，收发器230以和由天线阵列210形成的天线方向图一对多的关系被耦接。即，可以利用收发器230来使用多个天线方向图和多个访问协议(例如，WiFi、WiMAX、WiBro等等)为多个订户台提供基本同时的(例如，用户感觉为同时的)通信。通过使用前述多个天线方向图，可以降低干扰并且增大容量。

可以在许多配置中(例如，在嵌入式配置或分离式配置中)提供前述基站组件。例如，可以提供其中天线阵列、波束形成器和控制器与收发器分离的分离式配置来辅助针对耦接不同天线/基站组合的灵活性。根据一个实施例，通过标准化收发器控制接口，诸如WiFi、WiMAX和WiBro基站之类的不同收发器类型可以与不同的天线配置(例如，不同数目的扇区，不同数目的天线元件，不同的天线增益等)相连。这样的实施例提供针对不同的部署情况的灵活性。

可以提供其中天线阵列和波束形成器与控制器和收发器分离的另一种分离式配置。还是通过标准化控制接口，诸如WiFi、WiMAX和WiBro基站之类的不同基站类型可以与不同的天线配置相连。此外，波形控制连接还可以被嵌入在RF连接中以减少部署难度。

其中天线阵列、波形成形器、控制器和收发器被集成到同一单元中的实施例的嵌入式配置提供不那么复杂的部署，这是因为不需要进一步的连接来将天线构造与基站单元相连。为了提供针对不同部署情况的选择，集成的基站单元实际上可以是多模式的，例如既使能WiFi又使能WiMAX。因此，天线阵列可以是多模式的，优选地具有独立波束控制单元，独立波束控制单元对于WiFi和WiMAX系统支持分开的天线方向图形成。此外，实施例可以包括用于处理这多种模式之间的切换的特殊算法，例如以便提供负载均衡和/或满足其他商业逻辑。

仍然参考图2，网络250可以是根据本发明实施例的任何形式的网络。例如，网络250可以包括公共交换电话网络(PSTN)、因特网、内部网、外部网、局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、无线网和/或它们的组合。可以利用网络250来提供与订户台相关联的流量的通信、与基站相关联的控制信息的通信等等。

在图2中所图示的实施例中，基站111耦接到协调控制器260。协调控制器260可以包括可操作用来提供这里所描述的控制的任何适当形式的控制系统，例如可以包括在指令集、PGA和ASIC等的控制下进行操作的基于处理器的系统。根据本发明实施例，协调控制器260提供对例如基站111-113的多个基站之间的天线方向图扫描的协作控制(例如，在扫描序列中形成用于处理天线波束信号的天线方向图)。可以经由网络链路(例如使用网络250)和/或经由专用信号路径来提供协调控制器260和这些基站中的各个基站之间的通信。

尽管在所图示的实施例中，协调控制器260被示出与基站111分离，应当了解，协调控制器260的功能可以被集成到基站中，例如在控制器240内。例如，基站111的控制器240可以提供用于协调多个基站的“主”控制器。

应当了解，可以根据本发明实施例来采用基站的各种配置。例如，可以根据本发明来采用实现多个天线阵列(例如，2，3，4等)的实施例。将注意力指向图3，示出了在双天线阵列配置中实现基站111的实施例。具体而言，图3的基站111除了包括天线阵列210以外还包括具有阵列板311-314的天线阵列310。所图示的实施例的阵列天线310通过波束形成器320耦接到收发器230。优选地，如以上针对天线阵列210和波束形成器220所描述的那样配置和操作天线阵列310和波束形成器320。

可以利用天线阵列310来提供分集，例如空间分集和/或极化分集，多输入多输出(MIM)通信等。例如，在提供WiFi接入点时所使用的收发器通常被配置为包括用于空间分集的两个天线端口。在提供WiMAX接入点时所使用的收发器常常被配置为包括用于MIMO操作的多个天线端口。图3的收发器230可以包括这样的收发器配置，从而辅助天线阵列210和310的使用。

本发明优选实施例的基站111-113利用天线方向图或天线波束扫描技术来提供来自和去往订户台101-104以及/或来自和去往基站111-113中的其他基站的有效载荷流量的通信。例如，根据本发明实施例使用一系列天线方向图来向基站111的收发器230提供与订户台101、102和104的无线通信链路，以用于基站111与订户台101、102和104之间的有效载荷流量的通信。天线方向图优选地提供与基站111相关联的服务区121的不同部分的照明，并且(针对它们在服务器中的足迹)可以是重叠的天线方向图，不重叠的天线方向图或是重叠的天线方向图和不重叠的天线方向图的组合。

优选地通过使用从基站处可用的预定天线方向图的超集(superset)中选出的多个定向天线方向图来提供无线通信链路。例如，基站111可以被配置为提供包括1000个或更多个被存储在数据库243(图2)中并且具有各种不同属性(例如，集中于不同的方位角，具有不同的波束宽度，提供不同水平的增益，具有沿不同方位角定向的零点)的天线方向图的超集，并且优选地，这个可用天线方向图(例如，4-20个天线方向图)的超集中的子集被选择为用于扫描的天线方向图。

定向天线方向图的初始子集可以是基于各种准则从基站处可用的预定天线方向图的超集中选出的。例如，最初可以选择通常被发现能提供足够的通信的天线方向图的集合。替代地，最初可以选择被认为针对预期的操作环境有可能提供所希望的操作的天线方向图的集合。根据一个实施例，网络运营商或其它实体可以提供有关订户台分布和/或流量负载的信息，使得可以为预期的环境定制天线方向图和调度计划的初始选择。因此，可以从数据库243中选择各种窄的和/或宽的天线方向图以用于指向服务区121的特定部分，并且调度器242所调用的初始调度计划可以被改编以促成所希望的吞吐量、QoS等等。

在图4中示出了被选出用于扫描的多个天线方向图的高度简化表示。在图4的实施例中，已从数据库243中可用的所有天线方向图中选出如天线方向图411-414所示的4个基本90°的天线方向图用于扫描。例如，可以由方向图控制器241从数据库243获得适于形成特定天线方向图的波束形成器220的信号路径的相移和信号加权信息，以用于控制波束形成器220的组件来提供天线方向图411-414。应当了解，天线方向图411-414一起提供了对服务区121的照明。

优选地，当前被选择用于扫描的天线方向图中的“最佳”天线方向图被选择用于与希望进行通信的各个订户台的通信。可以实现一种或多种测距协议，以便最初为各个订户台选择最佳天线方向图，以及更新或修改选择。例如，在基站111扫描形成当前被选择用于扫描的天线方向图的那些天线方向图时，订户台可以监视基站发送和/或发送分组来提供如下信息(例如，天线方向图选择信息)，所述信息标识天线方向图中用于该订户台的最佳(例如，最高信号干扰比(SIR)，最高接收信号强度指示符(RSSI)，最低误比特率(BER)等)的天线方向图。该信息优选地由控制器240来处理以辅助如这里所描述的调度和天线方向图控制。

所图示出的实施例的调度器242通过控制天线方向图的连续、天线方向图的活动时间、特定天线方向图的周期或重复等来实现天线方向图扫描和流量定时。例如，实施例的调度器242与方向图控制器241进行通信来调用所希望的一系列被选择用于扫描的天线方向图(在以上示例中，为天线方向图411-414)。调度器242还与收发器230进行通信，以接收标识用于订户台的最佳天线方向图的信息并且提供有关数据分组的定时控制。根据本发明实施例，这样的定时控制可以包括控制收发器230来在恰当的时间发送恰当的数据分组(例如，当特定订户台的最佳天线方向图是活动的(active)时发送指向该订户台的数据分组)和/或控制方向图控制器241和波束形成器220来在恰当的时间激活恰当的天线方向图(例如，在指向特定订户台的数据分组正被发送时激活那个订户台的最佳天线方向图)。

尽管由本发明实施例的调度器242调用的调度计划可以是均匀的(homogeneous)(例如，每个所选择的天线方向图被连续实施相同的照明时间段)，但是，本发明实施例调用不均匀的天线方向图调度计划(例如，在一个或多个天线方向图较频繁地连续实施和/或一个或多个天线方向图被实施较长/较短的照明时间段的情况中)。例如，可以由调度器242通过较频繁/不那么频繁地调度被确定为对于希望高/低QoS的站台而言最佳的天线方向图来控制对各个订户台设置的服务质量(QoS)。另外或替代地，调度器242可以控制天线方向图的扫描使得服务区中与较高/较低流量相关联的一个或多个部分的照明时间大于/少于该服务区的其它部分的照明时间。例如，对订户台密布或具有较密集的通信流量的区域进行照明的天线方向图可以被允许在扫描序列中保持活动较长的时间(天线方向图活动时间段)和/或可以在扫描序列中被更经常地重复(天线方向图活动频率)。类似地，可以在调度器242调用的扫描序列中协作使用提供对订户台密布的区域的照明的、重叠的天线方向图，以对服务区的特定部分提供增加的照明时间。

在根据优选实施例的操作中，在控制器240的控制下连续地扫描被选择用于扫描的天线方向图，以提供遍布与基站相关联的服务区的通信。例如，基站111可以连续地形成天线方向图411-414中的每一个，以提供来自/去往订户台101、102和104中的每一个订户台的通信以及监视服务区121中所有由其它订户台发起通信的部分。所选择的天线方向图被形成的顺序可以是随机的、伪随机的(例如，按以下顺序扫描天线方向图411-414：411、413、412、414、413、412、411……)、顺序的(例如，按以下顺序扫描天线方向图411-414：411、412、413、414、411、412……)或根据预定的调度的。例如，可以这样定义调度，其中，一个或多个天线方向图中用过的天线方向图被加权(例如，按以下顺序扫描天线方向图411-414，其中列表中的每个条目与统一的活动时间段相关联：411、412、412、413、414、411、412、412……)，以便提供特定订户台的加权后的照明来促成所希望的服务质量(QoS)。另外或替代地，可以定义调度，以便提供天线方向图的定时同步来辅助通信。根据实施例，随机的或伪随机的天线方向图扫描可能是优选的，以便提供对其它系统(例如，无线通信系统中的其它基站和/或订户台)所经历的干扰的时间平均抑制。

根据之后被选择用于扫描的天线方向图的配置和订户台在服务区内的当前位置，可以经由同一天线方向图向一个或多个订户台提供通信链路。因此，可以将同一天线方向图作为多个订户台的“最佳”天线方向图进行共享。这样的天线方向图共享可以被计算在前述调度内，这样，在扫描重复过程中天线方向图为活动的持续时间可以与订户台(对于所述订户台，特定天线方向图被选作“最佳”天线方向图)的数目成比例(例如，按以下顺序扫描天线方向图411-414，其中列表中的每个条目与统一的活动时间段相关联：411、412、413、413、414、411、412、413、413……)。

如将从以下讨论了解的，尽管可以在服务区内的相同或接近相同的位置中部署两个订户台，但是本发明实施例可操作用于选择不同的天线方向图作为用于每个这样的订户台的“最佳”天线方向图。因此，根据本发明实施例，可以经由不同的天线方向图来向被部署在接近相同的位置中的订户台提供通信链路。

优选地，通过本发明实施例的天线方向图调度器进行的天线方向图系列控制来辅助网内干扰抑制。如上所述，可以利用随机的或伪随机的天线方向图扫描来提供对其它系统所经历的干扰的时间平均抑制。然而，这样的随机的或伪随机的天线方向图扫描在某些情况中可能无法提供所希望水平的网内干扰，以及/或在某些系统中可能不易被实现(例如，由于数据分组发送的相关联的定时控制难以获得，天线方向图的伪随机调度是不可能的)。因此，本发明实施例实施对基站111-113的协作调度。例如，实施例的协调控制器260(图2)被耦接到基站111-113中的每一个并且被配置为针对基站111-113中的每一个来协调一系列天线方向图的网络调度器。通过协调这一系列天线方向图，可以避免网内干扰。例如，协调控制器260可以使得基站111-113的每个基站处的控制器240在一个时段(epoch)选择面向东南的天线方向图(例如，图4中的天线方向图412)，以使得每个基站利用不会导致干扰或使干扰最小的天线方向图。

应当了解，根据本发明实施例的协调控制不限于在各个基站使用具有相同或类似属性的天线方向图。因此，在相同的时段期间，在协调控制器260的控制下，基站可以使用具有各种属性(例如，宽波束和窄波束，具有不同方位定向的波束，等等)的天线波束。

尽管图4中所图示的实施例示出基本不重叠的天线方向图的使用，但是应当了解，本发明实施例可以利用重叠的天线方向图、不重叠的天线方向图和它们的组合。根据一个实施例，宽波束天线方向图与窄波束天线方向图相结合地被利用，其中，宽波束天线方向图与一个或多个窄波束天线方向图基本重叠。例如，订户台可能正在服务区121内相对快速地移动，因此，建议选择具有较宽波束宽度的天线方向图，尽管订户台也可能在具有更窄的波束宽度的天线方向图的覆盖区域内。类似地，订户台尽管在服务区121内相对慢地移动但可能正在频繁地传送数据，也建议选择具有较宽波束宽度的天线方向图，尽管订户台也可能在具有更窄的波束宽度的天线方向图的覆盖区域内。例如，尽管订户台可能正在慢速移动，但是由于来自/去往订户台的数据流量不频繁(例如，与订户台相关联的数据流量之间经过长的时间段)，所以订户台的位置在与该订户台相关联的发送之间可能已经有大的改变。可以提供这样的宽波束天线方向图的使用，以避免订户台的移动引起不及时的、无效的或不能令人满意的天线方向图选择。

因此，应当了解，除了前述天线方向图反馈信息以外，用于提供与特定订户台的通信的天线方向图的选择还可以基于准则。例如，基站111的控制器240在标识用于任何特定订户台的最佳天线方向图时，可以利用与订户台的速度、订户台的移动方向、订户台的位置、订户台的通信的频繁或不频繁等有关的信息。

从以上所述，可以了解，本发明实施例可以利用被选择用于扫描的天线方向图中的天线方向图的子群。例如，可以利用第一子群和第二子群，所述第一子群包括在提供与具有一个或多个特定属性的订户台(例如，具有频繁的通信的静止订户台或慢速移动订户台)的通信时所要使用的窄波束天线方向图，所述第二子群包括在提供与具有一个或多个不同特定属性的订户台(例如，具有不频繁的通信的快速移动订户台或慢速移动订户台)的通信时所要使用的宽波束天线方向图。这些群组内或群组间的天线方向图可以是重叠的天线方向图、不重叠的天线方向图或它们的组合。

具有多个订户台中的每个订户台可用的完美的信道状态信息将有助于自适应地形成用于与之通信的理想天线方向图。然而，要具有完美的或者甚至接近完美的信道状态信息常常是不可能的或不可行的。例如，与收集和处理信道状态信息有关的延迟通常使得信道状态信息不能令人满意。此外，提供这样的信息的反馈和处理所必需的开销可能是难以承担的。因此，如上所述，本发明实施例居先尝试收集和处理完美的信道状态信息并且创建对于特定订户台的信道状态而言唯一最优的天线方向图。在订户台的数目非常大并且几乎均等地分布时，预期根据本发明实施例来扫描预定天线方向图会提供对于特定订户台而言唯一最优的天线方向图的使用的非常好的近似。然而，期望在存在相对少的订户台的情况中和/或在订户台被不均等地分布的情况中利用本发明实施例。

因此，优选地，例如基于环境、使用模式等来不时地调节对基站所使用的多个定向天线方向图的选择。继续图4的示例，可以基于历史信息、环境因素、操作目的等随时间来修改对最初被选择用于扫描的天线方向图411-414的选择。例如，可以发现，订户台很少被部署在基站111的西北和西南象限(分别为方向图414和411)。因此，可以确定，调度多个天线方向图来服务这些区域是不够的。因此，本发明实施例的控制器240可以访问数据库243来获取更适于正经历的情况的一个或多个天线方向图配置。此外，可以确定基站111的东北象限(天线方向图413)具有最大的订户台活动性并且/或在其中部署了需要高的服务质量的订户台。因此，本发明实施例的控制器240可以另外或替代地访问数据库243来获取更适合这种情况的天线方向图配置。

现在参考图5，示出根据以上所述的活动性情况来选择用于扫描的天线方向图的替换集合。具体而言，尽管天线方向图412继续被用来服务东南象限，但是天线方向图411和414已经被天线方向图511替换并且天线方向图413已经被天线方向图513和514替换。天线方向图511提供适于对服务区的西半边进行服务的宽波束天线方向图，这是因为在该示例中，订户台很少被部署在该区域中。因此，扫描序列中专用于该很少使用的区域的时间可以被最小化。在该示例中，天线方向图514提供与服务区121的对应部分的较高利用率相一致的更窄波束的天线方向图。该示例的天线方向图513提供甚至更窄波束的天线方向图，例如可以与具有高的服务质量要求的订户台102和/或服务区121中具有高的利用密度的相应部分相关联。可以预期，根据本发明实施例随时间调整后的前述天线方向图会提供对于特定订户台而言唯一最优的天线方向图的使用的非常好的近似，其中，订户台的数目很大并且几乎均等地分布。

尽管图4和图5中所图示的实施例包括相同数目的天线方向图，应当了解，对于选择相同数目(或任何特定数目)的天线方向图用于扫描没有限制。例如，本发明实施例可以在扫描时最初实施第一数目的天线方向图并且此后增加或减少扫描中所使用的天线方向图的数目。

应当了解，针对流量有效载荷通信利用的前述天线方向图可以不是本发明实施例的基站所利用的唯一天线方向图。例如，当使用除了用于订户台的最佳天线方向图以外的一个或多个天线方向图发送通信时，特定天线方向图之外的订户台可以不从基站接收通信。因此，本发明的基站可以被改编以提供独立于被选择用于扫描的天线方向图的、用于可由订户台接收的导频信号、控制信号和/或定时信号的天线方向图。例如，可以针对导频信号而利用单向天线方向图来提供订户台所采用的帧定时信息和/或其它控制信息。另外或替代地，定时信息和/或其它控制信息可以包括在使用被选择用于扫描的天线方向图来发送的信号中。

尽管已经详细描述了本发明及其优势，但是应当理解，在不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化、置换和变更。此外，不希望本申请的范围被限制于本说明书中所描述的处理、机器、制造、事件构成、手段、方法和步骤的具体实施例。如本领域普通技术人员之一将容易从本发明的公开中了解到的，现有的或之后被开发的、与这里所描述的相应实施例执行基本相同的功能或实现基本相同的结果的处理、机器、制造、事件构成、手段、方法和步骤可以根据本发明而被采用。因此，所附权利要求打算将这样的处理、机器、制造、事件构成、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。