通信设备以及通信设备中的方法与流程

1.本发明的各方面涉及一种包括毫米波天线排列的通信设备。本发明的各方面还涉及通信设备中的方法。此外，本发明的各方面涉及一种计算机程序。


背景技术：

2.在第五代毫米波移动通信中，为了满足高增益和波束形成的需求，无线应用需要采用多辐射单元的天线阵列。通常，所述天线阵列与射频集成电路(radio frequency integrated circuit，rfic)一起集成在一个模块或一个包中，或者将一个统一的阵列放置在通信设备的边缘。根据3gpp对5g nr(new radio)ue(user equipment)波束赋形的性能参数的定义，5g ue应采用全覆盖毫米波天线，以实现所有方向和朝向的稳定通信。“全覆盖”是指一个天线在各个方向上的辐射都一样好。由于ue内的空间限制，难以为5g ue提供全覆盖。


技术实现要素：

3.发明人发现，人体，例如，手和/头，能轻易地遮挡住毫米波辐射。因此，需要一种用于ue等移动设备的改进的毫米波天线。
4.因此，本发明实施例的目的是为移动设备(或通信设备)提供改进的毫米波天线排列。
5.本发明实施例的另一个目的是抵消人体阻挡毫米波辐射带来的影响。
6.根据本发明的第一方面，提供一种通信设备，以实现本发明上述目的中的至少一个，其中，所述通信设备包括：
7.毫米波天线排列，包括分布式毫米波天线辐射单元和相应的固定毫米波天线辐射单元；
8.射频集成电路，其中
9.所述固定毫米波天线辐射单元与所述射频集成电路一起设置在第一基板上；以及
10.所述分布式毫米波天线辐射单元设置在至少一个与所述第一基板隔开的第二基板上；以及
11.切换装置，用于选择性地将所述固定毫米波天线辐射单元连接到所述射频集成电路或将所述分布式毫米波天线辐射单元到所述射频集成电路。
12.本发明实施例提高了毫米波天线排列的天线覆盖性能，并且可以抵消用户身体(例如，手或头)阻挡移动设备的天线元件所导致的人体效应的影响。换句话说，辐射覆盖范围扩大，人体效应减弱。当人体，例如，手，遮挡固定毫米波天线辐射单元，所述切换装置可以断开被遮挡的固定毫米波天线辐射单元，而将分布式毫米波天线辐射单元连接到所述rfic。此外，总功耗不会增加或不会显著增加。因此，本发明的实施例提供了一种改进的全向覆盖的毫米波天线排列。
13.在根据第一方面的通信设备的一种可能的实现方式中，所述通信设备包括：容纳
所述毫米波天线排列、所述射频集成电路、所述切换装置和处理单元的外壳，其中所述射频集成电路连接到所述处理单元。该实现方式的优点是，提供了一种用于通信设备的改进的毫米波天线排列。
14.在根据第一方面的通信设备的另一种可能的实现方式中，所述处理单元包括主印刷电路板(printed circuit board，pcb)上的基带处理器。所述主印刷电路板可以与所述第一基板和所述第二基板隔开。因此，所述基带处理器可以与所述第一基板和所述第二基板隔开。该实现方式的优点是，进一步提高了所述天线排列的灵活性。
15.在根据第一方面的通信设备的又一种可能的实现方式中，所述毫米波天线排列包括：包括所述分布式毫米波天线辐射单元的多个分布式毫米波天线辐射单元，以及包括所述固定毫米波天线辐射单元的多个相应的固定毫米波天线辐射单元。所述多个分布式毫米波天线辐射单元可以为至少两个分布式毫米波天线辐射单元。所述多个对应的固定毫米波天线辐射单元可以为至少两个对应的固定毫米波天线辐射单元。通过设置至少两个分布式毫米波天线辐射单元和至少两个固定毫米波天线辐射单元，进一步改进了向基站发射和从基站接收信号的灵活性和效率。有利地，所述切换装置被设置用于控制连接到所述rfic的分布式毫米波天线辐射单元的数量和固定毫米波天线辐射单元的数量。该实现方式的优点是，进一步提高了所述天线排列的灵活性。进一步地，进一步保证了所述通信设备的毫米波全覆盖。
16.在根据第一方面的通信设备的再一种可能的实现方式中，所述毫米波天线排列包括：包括所述至少一个第二基板多个第二基板，所述第二基板彼此间隔设置，每个第二基板上设置有至少一个分布式毫米波天线辐射单元。该实现方式的优点是，进一步提高了所述天线排列的灵活性和效率。
17.在根据第一方面的通信设备的再又一种可能的实现方式中，每个分布式毫米波天线辐射单元通过柔性传输线连接到所述切换装置。该实现方式的优点是，进一步提高了所述天线排列的灵活性和效率。
18.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述切换装置包括多个开关，其中，每个开关用于在将固定毫米波天线辐射单元从所述射频集成电路断开连接的同时将分布式毫米波天线辐射单元连接到所述射频集成电路，每个开关用于在将固定毫米波天线辐射单元连接到所述射频集成电路的同时将分布式毫米波天线辐射单元从所述射频集成电路断开连接。该实施形式的优点是，提供了进一步高效的切换装置，从而提供了进一步改进的通信设备。
19.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述射频集成电路包括多个射频(radio frequency，rf)信道，其中每个射频信道连接到所述切换装置的开关。该实施形式的优点是，提供了进一步高效的切换装置，从而提供了进一步改进的通信设备。
20.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述切换装置设置在所述第一基板上。该实现方式的优点是，所述切换装置靠近所述射频集成电路，从而为所述通信设备提供了紧凑高效的天线方案。
21.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述通信设备包括多个射频集成电路，所述通信设备包括至少一个模块，每个模块包括毫米波天线排列、射频集成电路和切换装置。该实现方式的优点是，有利于所述通信设备的组装。
22.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述通信设备包括：包括所述至少一个模块的多个模块。该实现方式的优点是，进一步有利于所述通信设备的组装。
23.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述外壳包括前部、后盖和将所述后盖安装到所述前部的围框，所述围框具有四个角点，第一模块的第一基板位于第一角点，而第一模块的至少一个第二基板与第一角点隔开。该实现方式的优点是，提供了良好的天线覆盖性能。
24.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述第一模块的所述至少一个第二基板与所述围框相邻设置。该实现方式的优点是，提供了良好的天线覆盖性能。
25.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，第二模块的所述第一基板位于与所述第一角点对角的第二角点处，而所述第二模块的所述至少一个第二基板与所述第二角点隔开，并与所述围框相邻设置。该实现方式的优点是，提供了良好的天线覆盖性能，并且可以高效抵消人体效应。
26.应当理解，所述第一模块和所述第二模块及其部分可以以其它合适的方式设置。
27.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述处理单元用于当检测到用户场景发生变化时，控制所述切换装置连接分布式毫米波天线辐射单元并断开固定毫米波天线辐射单元。该实现方式的优点是，提供了良好的天线覆盖性能，并且可以高效抵消人体效应。
28.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述用户场景的变化是用户的手或身体遮挡所述固定毫米波天线辐射单元，这可以称为所述人体效应。该实现方式的优点是，提供了进一步改进的天线覆盖性能，并且可以高效抵消人体效应。
29.在根据第一方面的通信设备的再另一种可能的实现方式中，所述用户场景的变化为所述固定毫米波天线辐射单元相对于所述通信设备所连接的基站天线而言朝向发生变化。该实现方式的优点是，提供了改进的天线覆盖性能。
30.根据本发明的第二方面，提供一种用于通信设备的方法，以实现本发明上述目的中的至少一个，其中，所述方法包括：
31.将与射频集成电路设置在同一基板上的固定毫米波天线辐射单元连接到所述射频集成电路；
32.检测到用户场景发生变化；
33.将所述固定毫米波天线辐射单元与所述射频集成电路断开连接；以及将设置在与所述射频集成电路的基板隔开的基板上的相应分布式毫米波天线辐射单元连接到所述射频集成电路。
34.通过这种方法，提供了进一步改进的天线覆盖性能，并且可以抵消人体阻挡毫米波辐射的影响。
35.根据本发明的第三方面，提供具有程序代码的至少一个计算机程序，以实现本发明上述目的中的至少一个，其中，当所述计算机程序运行在电脑或处理单元上时，执行本发明第二方面所述的方法。
36.本发明还涉及一种计算机程序，其以代码装置为特征，其中，当其被处理装置运行
时，使得所述处理装置执行根据本发明的任何方法。此外，本发明还涉及一种计算机程序产品，包括计算机可读介质和所述计算机程序，其中所述计算机程序包括在所述计算机可读介质中，所述计算机可读介质包括以下组中的一个或多个：只读存储器(read only memory，rom)、可编程只读存储器(programmable read only memory，prom)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read only memory，eprom)、闪存、电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，eeprom)和硬盘驱动器。
[0037]“布置在”理解为安装在、形成在或附接在相应的基板或板上。“间隔”是指两个或两个以上的实体或单元彼此分离，即，两个实体之间设置有距离。然而，它们之间可能仍然有直接或间接的电连接。“连接”是指两个连接的单元可以直接电连接，例如，经由导电路径，或经由变压器或电容器等电气装置彼此间接连接/耦合。
[0038]
上述特征和实现方式可以以各种可能的方式组合，以提供进一步有利的实现方式。通过以下详细描述，本发明的进一步应用和优点将显而易见。
附图说明
[0039]
附图意在阐明和阐释本发明的各项实施例，其中：
[0040]
图1为根据本发明的不包括通信设备外壳的通信设备的一个实施例的示意图；
[0041]
图2为根据本发明的通信设备的一个实施例的示意图；
[0042]
图3为根据本发明的通信设备的一个实施例的示意图；
[0043]
图4a至4c为根据本发明的通信设备的一个实施例的示意框图；
[0044]
图5为根据本发明的方法的各方面的示意图。
具体实施方式
[0045]
此处公开的通信设备102、202、302可以为用户设备、用户设备、移动台、物联网(internet of thing，iot)设备、传感器设备、无线终端和/或移动终端，能够在无线通信系统，有时也称为蜂窝无线系统，特别是lte或新无线(nr/5g)无线系统，中进行无线通信。所述ue还可以称为具有无线能力的移动电话或蜂窝电话。例如，本发明上下文中的ue是便携式的、袖珍式的、手持式的、或包括计算机的，能够经由无线接入网与另一实体，例如另一接收器或服务器，传送语音和/或数据。
[0046]
图1示意性地示出了通信设备102的各方面。所述通信设备102包括毫米波天线排列104。所述毫米波天线排列104包括3个分布式毫米波天线辐射单元106、108、110和3个相应的固定毫米波天线辐射单元112、114、116。然而，所述毫米波天线排列还可以只包括一个分布式毫米波天线辐射单元和一个相应的固定毫米波天线辐射单元。所述分布式毫米波天线辐射单元的数量和所述固定毫米波天线辐射单元的数量可根据所需应用进行选择。所述通信设备还包括射频集成电路118。所述固定毫米波天线辐射单元112、114、116与所述射频集成电路rfic 118一起设置在第一基板120上。在本实施例中，所述rfic 118和所述固定毫米波天线辐射单元112、114、116设置在公共第一基板120的相对侧。所述分布式毫米波天线辐射单元106和108中的两个设置在与所述第一基板(120)隔开的第二基板122上。第三分布式毫米波天线辐射单元110设置在与所述第一基板118和所述第二基板122隔开的其它第二
基板124上。所述第一基板120和所述第二基板122是刚性的，而另一第二基板124是柔性基板，例如，柔性印刷电路(flexible printed circuit，fpc)。所述第二基板122可通过柔性传输线121，例如，中频(intermediate frequency，if)线缆，连接至所述第一基板120。此外，所述通信设备102包括切换装置126，用于选择性地将所述固定毫米波天线辐射单元112、114、116连接到所述rfic 118或将所述分布式毫米波天线辐射单元106、108、110连接到所述rfic 118。每个基板120、122可以是介质基板。在该实施例中，所述切换装置126设置在第一基板120上。
[0047]
参考图2，所述通信设备202还包括外壳204。所述外壳204容纳毫米波天线排列206、rfic 207、切换装置212和处理单元214，其中所述rfic 207通过电缆215，例如，if线缆，连接到所述处理单元214。所述通信设备202包括至少一个模块。在图2的实施例中，所述通信设备202包括两个模块216、218。每个模块216、218包括毫米波天线排列206、rfic 207和切换装置212。所述处理单元214可以包括主印刷电路板220上的基带处理器(未示出)。所述处理单元214用于在检测到用户场景发生变化时，控制每个模块216、218的切换装置212连接分布式毫米波天线辐射单元226，并断开固定毫米波天线辐射单元234，反之亦然。用户场景的变化可以是用户的手或身体遮挡所述固定毫米波天线辐射单元234。然而，用户场景的变化也可以是所述固定毫米波天线辐射单元234相对于所述通信设备202所连接的基站天线的朝向的变化。在图2所示的示例中，每个毫米波天线排列206包括4个分布式毫米波天线辐射单元226、228、230、232和4个相应的固定毫米波天线辐射单元234、236、238、240。所述固定毫米波天线辐射单元234、236、238、240设置在第一基板上。所述分布式毫米波天线辐射单元226、228、230、232设置在至少一个第二基板上。主pcb220与所述第一和第二模块216、218分离，因此也与所述第一基板和所述第二基板分离。
[0048]
图3示意性地示出了包括分布式和固定毫米波天线辐射单元的模块的布置的示例。所述通信设备302的所述外壳304包括前部306、后盖(未示出)和将所述后盖安装到所述前部306的围框308。所述围框308具有四个角点310、312、314和316。第一模块320的所述第一基板318位于第一角点310处，而所述第一模块320的两个第二基板322、324与所述第一角点310隔开，但通过fpc连接至所述第一基板318。第二模块328的第一基板326位于第二角点314处，而所述第二模块328的两个第二基板330、332与所述第二角点314隔开，但通过，例如，fpc，连接至所述第二模块328的所述第一基板326。所述第一和所述第二模块320、328的所述第二基板322、324、330、332与所述围框308相邻设置，并且可以置于所述通信设备302的显示侧/正面306或背面。所述第二模块328的所述第一基板326位于与所述第一角点310对角的角点314处。每个第二基板322、324、330、332包括多个分布式毫米波天线辐射单元。每个第一基板318、326包括至少一个rfic和多个固定毫米波天线辐射单元。应当理解，所述模块的其它位置是可能的。所述第一模块的第一基板和所述第二模块可以，例如，被放置在所述通信设备的两个相邻的角点。将模块的第一基板靠近侧边或角点是有利的，因为这样，用户手或头阻挡天线元件的风险较低。
[0049]
图4a至4c示意性地示出了所述通信设备的一个实施例中的切换。切换装置402包括多个开关403、404、405、406。每个开关403、404、405、406用于在将毫米波天线排列419的对应的固定毫米波天线辐射单元422、424、426、428中的一个与rfic 408断开连接的同时，将所述毫米波天线排列419的对应的分布式毫米波天线辐射单元412、414、416、418中的一
个连接至所述rfic 408。反之亦然，每个开关403、404、405、406用于在将对应的固定毫米波天线辐射单元422、424、426、428中的一个连接至所述rfic 408的同时，将对应的分布式毫米波天线辐射单元412、414、416、418中的一个与所述rfic 408断开连接。因此，为每一对固定和分布式毫米波天线辐射单元提供相应的开关。
[0050]
参考图4a，所有四个固定毫米波天线辐射单元422、424、426、428连接到所述rfic 408，而所有四个分布式毫米波天线辐射单元412与所述rfic 408断开连接。这可以被视为切换场景中切换的起点，当所述通信设备被用户放在口袋里，且被呼叫时，用户用右手抓住所述通信设备接听电话，然后将所述通信设备紧挨着头。
[0051]
当所述用户通过所述通信设备通话时，所述处理单元214接收关于两个固定毫米波天线辐射单元422、424被遮挡的信息。所述两个固定毫米波天线辐射单元422、424可以被用户的头部或手阻挡。因此，所述处理单元214控制所述切换装置402将所述固定毫米波天线辐射单元422、424与所述rfic 408断开连接，并将两个分布式毫米波天线辐射单元412、414连接至所述rfic 408。本场景如图4b所示，其中，两个固定毫米波天线辐射单元426和428仍然连接到所述rfic 408，而两个分布式毫米波天线辐射单元416、418仍然与所述rfic 408断开连接。
[0052]
当所述用户结束通话并挂机后，所述用户用双手抓住通信设备，并在通信设备的屏幕上观看视频或阅读。所述处理单元214接收信息，指示两个仍连通的固定毫米波天线辐射单元426、428被阻挡。所述两个固定毫米波天线辐射单元426、428可以被用户的手阻挡。因此，所述处理单元214控制所述切换装置40将所述剩余的固定毫米波天线辐射单元426、428与所述rfic 408断开连接，并将所述两个分布式毫米波天线辐射单元416、418连接至所述rfic408。该场景如图4c所示，所有四个固定毫米波天线辐射单元422、424、426、428此时与所述rfic 408断开连接，而所有四个分布式毫米波天线辐射单元412、414、416、418连接到所述rfic 408。应当理解的是，可替代的切换场景和可替代的毫米波天线排列是可能的。参考图4c，所述rfic 408可以包括多个射频信道430、432、434、436。每个rf信道430、432、434、436连接到所述切换装置402的开关403、404、405、406。
[0053]
参照图4a至4c，所述毫米波天线排列，例如，可包括比图4a至4c中更少或更多的固定毫米波天线辐射单元。所述毫米波天线排列，例如，可包括比图4a至图4c更少或更多的分布式毫米波天线辐射单元。可以相应地选择所述切换装置402的开关的数量。
[0054]
图5为根据本发明的方法的各方面的示意图。所述通信设备中的方法包括以下步骤：
[0055]
501：将与rfic设置在同一基板上的固定毫米波天线辐射单元与所述rfic连接。
[0056]
502：检测到用户场景发生变化(可以是上文所述的场景)。
[0057]
503：将所述固定毫米波天线辐射单元与所述rfic断开连接；以及504：将设置在与所述rfic的基板隔开的基板上的相应分布式毫米波天线辐射单元连接到所述rfic。
[0058]
本发明还提供可以直接加载到至少一个数字计算机或处理单元的内部存储器的至少一个计算机程序产品，包括软件代码部分，其中，当所述产品在所述计算机或处理单元上运行时，所述软件代码用于执行前述方法的步骤。
[0059]
应理解，所述毫米波天线排列可以包括：包括所述分布式毫米波天线辐射单元的多个分布式毫米波天线辐射单元。应理解，所述毫米波天线排列可以包括：包括所述固定毫
米波天线辐射单元多个固定毫米波天线辐射单元。应理解，所述毫米波天线排列可以包括：包括所述至少一个第二基板多个第二基板，所述第二基板彼此间隔设置。每个第二基板可以设置有至少一个分布式毫米波天线辐射单元。
[0060]
所述固定毫米波天线辐射单元可以具有边射辐射图和/或端射辐射图。
[0061]
上述天线辐射单元中的每一个，例如，可以是平板天线、印刷天线、偶极天线或缝隙天线等。所述天线和其他天线可能有不同的组合方式。
[0062]
上文所公开的通信设备、方法和至少一个计算机程序的不同实施例的特征可以通过各种可能的方式组合，以提供进一步有利的实施例。
[0063]
最后，应了解，本发明并不局限于上述实施例，而是同时涉及且并入所附独立权利要求书的范围内的所有实施例。