專利名稱：一種通信系統(tǒng)、主無線站、從無線站以及通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及權利要求1的前序中定義的通信系統(tǒng)。這種通信系統(tǒng)可以是蜂窩或無繩電話系統(tǒng)，或任何其它適當?shù)南到y(tǒng)。系統(tǒng)可以是陸地及/或衛(wèi)星蜂窩移動無線系統(tǒng)，其中的一個無線站可以是陸地網(wǎng)中的無線基站或移動終端，另一個無線站可以是衛(wèi)星。系統(tǒng)可以是模擬或數(shù)字系統(tǒng)。在數(shù)字系統(tǒng)情況下，系統(tǒng)可以是所謂FD/TDMA系統(tǒng)(頻分/時分多址)、CDMA系統(tǒng)(碼分多址)、或混合FD/TDMA及CDMA系統(tǒng)，或任何其它合適的系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及主及從無線站以及用于這種通信系統(tǒng)中的一種無線通信方法。
上述類型的通信系統(tǒng)從手冊“Mobile Antenna SystemsHandbook”，K.Fujimoto等，Artech House Inc.1994，pp.436-451中得知。已知的系統(tǒng)是陸地移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其中主無線站是衛(wèi)星而且從無線站是車輛中的移動無線站。從無線站包括作為受控天線結(jié)構(gòu)的相控陣天線。在438-441頁，描述了一種衛(wèi)星跟蹤方法。相控陣天線基于光纖回轉(zhuǎn)儀和地磁傳感器捕獲的檢測信息而受控制，檢測信息用于開環(huán)控制方法。正如441頁上所描述的，地磁傳感器用于檢測絕對方向，校準只能檢測相對方向變化的光纖回轉(zhuǎn)儀的累計角度誤差。光纖回轉(zhuǎn)儀比較昂貴，跟蹤快運動較慢。此外，測量地磁場的絕對方向受到車輛通過包含金屬或其它東西的大建筑物時引起的靜態(tài)和動態(tài)磁場擾動的影響。而且，由于地磁場隨著地理位置以復雜的方式變化，需要復雜的糾正方法，通常需要昂貴的附加傳感器。在諸如蜂窩無線手機這樣的便攜無線站中，可以相對固定坐標系在不同位置自由而且快速地轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)已知方法至少是困難的或甚至不可行的。
本發(fā)明的一個目的是提供上述類型的通信系統(tǒng)，具有強壯而且便宜的控制機制，在自由轉(zhuǎn)向的從無線站中使受控天線結(jié)構(gòu)的輻射面向提供最佳通信條件的方向。
為了這個目的，根據(jù)本發(fā)明通信系統(tǒng)的特征在于權利要求1的特征部分中定義的特性。本發(fā)明基于認識到，在受控天線結(jié)構(gòu)最初調(diào)整到所定義方向之后，例如從從站到主站的直線方向，至少在原則上，只依賴于從無線站位置本地磁場的相對方向操縱受控天線結(jié)構(gòu)可以給出非常強壯的控制。認識到這種控制在原則上與從無線站的地理位置無關，而且可以對置于本地地磁場的靜態(tài)磁場干擾不敏感。優(yōu)選地，三維傳感器是使用三個、優(yōu)選為正交的AMR(Anisotropic MagnetoResistive各向異性磁阻)磁場傳感器元件的傳感器，價格低廉而且具有非常快的實時響應特性。如果所有傳感器元件置于單個底層上，一個AMR傳感器元件可以由霍爾效應傳感器元件代替。這種類型的三維傳感器以及處理傳感信息的電子設備在本申請人尚未發(fā)表的歐洲專利申請，歐洲申請No.97202104.2中描述，這個專利申請1997年7月8日提交，引入本專利申請作為參考。從三維傳感器的三個輸出信號，可以確定總場強的大小。因此，可以檢查是否由于很強的本地動態(tài)干擾，而在本地磁場中出現(xiàn)突然的改變。在這種情況下，可以啟動初次調(diào)整所用的恰當糾正以及可能的重校準過程。由于從無線站定向輻射網(wǎng)絡中無線站的能力，在原則上，一旦建立了無線鏈路，或者在空閑模式或者在呼叫模式，不使用通過這種鏈路的基本信息交換，在從無線站中可以實現(xiàn)相當大的功耗降低。特別是便攜通信設備，這意味著更長的待機時間及/或更長的連接時間。
其它實施方案在獨立權利要求中申請專利。其它實施方案主要面向解決如何最初調(diào)整受控天線結(jié)構(gòu)到預定方向的遺留問題，例如，從蜂窩無線系統(tǒng)中的移動站到可以是陸地站或衛(wèi)星站的無線基站的方向。
在權利要求3到5中，在系統(tǒng)中給出方法，以便得到允許最初調(diào)整受控天線結(jié)構(gòu)的信息。在主無線站，其本身位置以及周圍的磁場信息可以以在各種位置的地磁場測量所捕獲的先驗已知數(shù)據(jù)的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，或者主無線站可以也具有類似的三維傳感器，測量絕對的地磁場矢量。主無線站依照本發(fā)明向從站發(fā)送這種參考信息，使得在從站中可以進行針對固定坐標系的最初調(diào)整。
在權利要求7到10中，給出了如何針對主站建立從站方向指針的實施方案。一旦建立了這個方向指針，而且受控天線結(jié)構(gòu)受到控制使天線主瓣面向主站方向，從站就可以以低功率發(fā)射，因為使用了定向天線而不是全向天線。在所建立的通信鏈路即將丟失或鏈路已經(jīng)丟失的情況下，例如，由于從無線站進入了無線陰影區(qū)，那么可以再次使用全向天線找到較好的鏈路或恢復該鏈路。在一個實施方案中，全向天線預占一個服務小區(qū)而受控天線結(jié)構(gòu)用于掃描不同的方向以便實現(xiàn)這種方向上的能量測量，找到最佳鏈路。當找到時，受控天線結(jié)構(gòu)接管鏈路。在這個實施方案中，從站向不同方向發(fā)射一組參考信號，每個信號包含一個參考號和移動標識號。在這個實施方案中，主無線站確定最佳接收信號并將最佳找到的方向通知從無線站，使從無線站可以調(diào)整它的方向指針。至少在呼叫模式中，按照本發(fā)明方法的信息交換優(yōu)選地通過業(yè)務信道進行，在這個實施方案中，這種信息交換優(yōu)選地使用用于呼叫的業(yè)務信道的帶內(nèi)信令進行，而不是使用單獨的無線資源。在使用時隙交換信息的TDMA-系統(tǒng)中，例如話音編碼信息可以使用話音編解碼器，它用有效的方式使用無線資源，使得業(yè)務時隙內(nèi)仍提供一些比特用于時隙內(nèi)信令。在另一些實施方案中，網(wǎng)絡或從無線站本身確定從無線站在網(wǎng)絡中的位置，而且方向指針基于從無線站位置處的先驗已知的地磁場信息計算。
現(xiàn)在將參照附圖舉例描述本發(fā)明，其中

圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)，圖2A表示從無線站的正視圖，圖2B表示根據(jù)本發(fā)明的從無線站透視圖，圖3示意性地表示用于根據(jù)本發(fā)明的主或從無線站的三維地磁傳感器的傳感元件，圖4表示根據(jù)本發(fā)明的從無線站中受控天線結(jié)構(gòu)的框圖，圖5表示根據(jù)本發(fā)明的從無線站中受控天線結(jié)構(gòu)的另一個實施方案，圖6表示本發(fā)明實施方案中的時隙結(jié)構(gòu)，圖7表示主無線站的框圖，圖8表示從從無線站背后伸出的半球，圖9表示在從無線站背板中集成的相控陣天線結(jié)構(gòu)，圖10表示查找相控陣天線控制值的查找表，所有圖中，相同的參考號用于相同的特征。
圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)1。通信系統(tǒng)1，可以是陸地及/或衛(wèi)星蜂窩無線系統(tǒng)，或任何其它合適的通信系統(tǒng)，使用適當?shù)亩嘀芳夹g，例如FD/TDMA及/或CDMA，或任何其它多址技術，該系統(tǒng)包括主無線站2、3和4，以及從無線站5和6。主無線站2和3是在蜂窩網(wǎng)中彼此鏈接的陸地站。主無線站4是與陸地基站功能類似的衛(wèi)星。還表示了固定坐標系7，是所有移動站的固定參考，具有正交軸x、y和z。從無線站可以是便攜蜂窩無線手機，可以相對固定坐標系7自由轉(zhuǎn)動。在圖1中，表示從無線設備的主軸相對坐標系x、y和z傾斜。自從無線設備5的背后伸出的垂直的方向矢量指針N指向自由空間中的一個方向，而不是指向特定的方向。如果受控天線結(jié)構(gòu)，例如相控陣結(jié)構(gòu)，在從無線站5的背面安裝，這種相控陣結(jié)構(gòu)用于波束成形，而且相對窄的主瓣最初指向法線N的方向，網(wǎng)絡中的主無線站不可能最佳地從從無線站5接收信號。本發(fā)明提供了控制受控天線結(jié)構(gòu)波束的方法。另外表示了(在圖2中)全向天線8。正如下面將要描述的，受控天線結(jié)構(gòu)可以是使用波束成形或一組指向不同方向的可選天線的相控陣天線。
圖2A表示帶有外殼20的從無線站5的正視圖，在前端包括多個控制鍵21。從站5是便攜蜂窩或無繩電話，或任何其它合適的便攜通信設備，包括全向天線8、揚聲器22、顯示屏23、以及麥克風24。為了開/關控制和菜單控制，表示了其它的控制鍵25。
圖2B表示了根據(jù)本發(fā)明的從無線站5的透視圖，法線方向指針N自從無線站5的背面29伸出，垂直于背面29。除了全向天線8以外，所示的受控天線結(jié)構(gòu)包括一組可選的天線30、31、32、33和34，例如是陶瓷片的。如圖2B所示，天線指向不同方向，覆蓋相對法線N的所有正交方向。根據(jù)從無線站5的方向恰當?shù)剡x擇至少一個天線，可以實現(xiàn)所選天線的最大天線輻射波束按照需要指向主無線站的方向。小尺寸便攜設備中附帶多個天線不影響單個天線的方向性，因為相互之間的電磁耦合很小，天線之間大約有30dB或更多的耦合損耗。這種耦合對于每個天線3-6dB的方向增益不會有很強的影響。除了一組可選天線，可以使用諸如所述的Fujimoto手冊中詳細描述的相控陣天線，但是小型化的。相控陣天線可以集成到從無線設備5的結(jié)構(gòu)中。在一種實施方案中，輻射天線單元可以連接到站5中的微帶線，以便將RF信號耦合到單元中。微帶結(jié)構(gòu)的接地層可以放在背面29的內(nèi)部，使得在發(fā)射模式中，實際上來自站5的所有輻射都指向環(huán)繞法線N的半球，遠離使用從無線站5的用戶(未表示)頭部。在441頁，所述Fujimoto手冊中的圖6.66，表示了相控陣天線的一個天線單元。從無線站5還包括三維幾何傳感器36，置于站5的適當位置，例如在包含其它電路的PCB(Printed Circuit Board印刷電路板)上。
圖3示意性地表示用于從無線站5——或者如下所述用于根據(jù)本發(fā)明的主無線站——的三維地磁傳感器36的傳感單元40、41和42。例如，傳感單元40、41和42可以是各向異性的磁阻元件。正如尚未發(fā)布的歐洲專利申請中所描述的，傳感器件可以對傳感器件平面特定方向上的磁場敏感。然后產(chǎn)生與那個方向的磁場成正比的傳感信號。在圖3中，所示的Vx＝cHx，Vy＝cHy，以及Vz＝cHz，V表示傳感電壓，H表示磁場成分。當構(gòu)造只有AMR傳感元件的三維傳感器時，兩個這樣的傳感器可以放在單個平面片基上，第三個在垂直于所述片基平面的片基上。如果一個傳感元件是Hall-效應傳感元件時，所有的元件都可以放在單個平面片基上。傳感信號可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行抽樣，而且抽樣的信號可以由微控制器(未表示)處理，以便得到有關檢測的本地磁場的角度和幅度信息，即地磁場和本地干擾信號的重疊。為了得到所有方向較好的靈敏度，可以用三個以上的傳感元件，將傳感信號恰當?shù)睾喜⒁员愕玫剿璧拇艌鲂畔?。這種合并是直接的而且確定的。從無線站中捕獲的磁場信息用于實時控制受控天線結(jié)構(gòu)，以相對的方式進行方向調(diào)整。因此，實現(xiàn)了很強壯的控制。移動無線手機甚至可以用做指向設備，用于例如膝上型電腦等應用，如所述歐洲專利申請No.97202104.2中所描述的。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的從無線站5中受控天線結(jié)構(gòu)的實施方案的框圖。所選的天線30到34分別通過限帶濾波器55、56、56、58和59分別連接到受控開關50、51、52、53和54，并到連接天線結(jié)構(gòu)以便接收Rx分支或發(fā)送Tx分支的雙工開關60。從無線站5的其它結(jié)構(gòu)收和發(fā)分支是眾所周知的，不在這里更詳細地表示。因為同樣原因，主站結(jié)構(gòu)也不詳細表示了。適當編程的控制裝置61，基于捕獲的傳感信息并基于通過空中接口從主站得到的信息控制天線結(jié)構(gòu)，正如本發(fā)明申請的介紹中所描述和所申請的。天線的窄帶特性，以及耦合電路組成了開關50到54、以及開關62和63所產(chǎn)生的噪音和諧波——切換匹配阻抗Zm1和Zm2并聯(lián)于所選的天線單元——的足夠的濾波器。對于所示的天線結(jié)構(gòu)，可以選擇五個不同的輻射方向。如果需要更多的不同方向，兩個天線合并可以并聯(lián)連接，用Zm2而不是Zm1匹配，Zm1用于一次將一個天線與收發(fā)機電路匹配。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的從無線站5中受控天線結(jié)構(gòu)的另一種實施方案，以相控陣天線形式，包括天線單元70、71和72，通過受控的相移網(wǎng)絡73、74和75以及功分器/合并器76連接到雙工器60。全向天線8也可以受到控制裝置61的控制。
在通信鏈路被定為與作為輸出設備的設備耳機話音連接的情況下，設備很可能用于靠在人的頭部，可以限制使用某些天線方向或限制只在一定的最大功率電平下使用。在這種情況下，系統(tǒng)可以根據(jù)這個方向辨別標識最佳的主站。此外，在主站出現(xiàn)在人頭部方向的情況下，話音連接可以切換到各向同性天線。因此，這些限制不用于另一種類型的連接。
一些實施方案的功能已經(jīng)在本發(fā)明申請的介紹中描述。主和從無線站之間信息的信令交換，如所描述的，通過控制信道及/或業(yè)務信道進行。在從無線站一側(cè)，處理和控制在控制裝置61中進行，其中包含適當編程的只讀存儲器、隨機訪問存儲器、以及輸入/輸出接口，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、二進制輸入和輸出、或任何其它必要的將傳感器與切換設備接口的I/O接口。通常，這種設備是恰當編程的微控制器。
為了建立從站相對主站的方向指針，本發(fā)明介紹中描述了各種實施方案?；旧希⒎较蛑羔樢馕吨x擇可選天線結(jié)構(gòu)的恰當天線單元，如圖4所示，或者如圖5所示調(diào)整相控陣天線結(jié)構(gòu)。
在一個實施方案中，在通過時隙發(fā)送和接收的TDMA系統(tǒng)中，使用可選的天線結(jié)構(gòu)，從無線站5在各個方向上掃描，或者通過全向天線8在時隙中接收信號，或者使用其它天線30到34在其它時隙中建立最佳掃描信號的方向。最佳信號的準則可以是最高接收信號能量，或者傳輸質(zhì)量，例如信號解調(diào)之后確定的BER(Bit Error Rate誤比特率)。這種實施方案的好處是一次只需通過一個天線單元接收。通過附加的處理和平均，多徑衰落和反射效應可以消除。主站可以將使用的發(fā)射頻率通知從站5，這樣從無線站可以進行適當?shù)哪芰肯鄬Ψ较虻臏y量，或者分別地進行，傳輸質(zhì)量相對方向的測量。如果每一個掃描方向給出比其它方向好的結(jié)果，從無線站可以繼續(xù)通過它的全向天線8接收和發(fā)射?；诮邮招盘柲芰康臏y量是優(yōu)選的方法，因為它給出瞬時結(jié)果。
在另一種實施方案中，從無線站5向主站發(fā)送一組內(nèi)容已知的參考信號，例如方向號和從站標識。在TDMA-系統(tǒng)中，可以改變時隙提供足夠多的方向，將時隙細分成更短的時隙，用于無線站的不同天線方向和頻道，并且重復發(fā)射該消息。因此，主無線站可以檢測最佳的接收方向。主站將這個最佳方向以及方向的索引號碼發(fā)送回去。將時隙細分成更小的時隙可以在現(xiàn)有GSM和其它系統(tǒng)中進行，因為只需要修改消息內(nèi)容，而傳輸是連續(xù)的并且尋址到單個的主站。在發(fā)射時，從站記錄測量得到的它相對于磁場的方向。因此，控制裝置61可以確定哪個天線的輻射指向最接近主站，而且可以建立選擇適當天線或調(diào)整相控陣的進一步過程。當從站方向改變時，該站通過它的磁傳感器觀察到這個改變，并可選擇適當?shù)奶炀€或調(diào)整它的相控陣天線，保持最大輻射指向所要的主站。在另一個實施方案中，從無線站5的位置通過檢測它的絕對地理坐標來確定。移動站的定位方法是眾所周知的。在歐洲專利申請EP 0 800 319中，基于三角測量的定位方法的所希望的，但是位置確定也可以基于GPS(Global PositioningSystem全球定位系統(tǒng))-信息。在三角測量方法中，也是確定主和從站之間的距離?；谥髡局邢闰灤鎯Φ淖鳛榈乩砦恢煤瘮?shù)的絕對地磁場矢量，從站5可以確定方向指針。
在所有實施方案中，可以實現(xiàn)通常的過程，例如如果有較好的改變到不同的基站，或者通過向網(wǎng)絡發(fā)送信號強度測量報告協(xié)助越區(qū)切換。此外，當連接到一個主站時，從站可以執(zhí)行或可以被指示執(zhí)行與其他主站有關的方向和質(zhì)量測量，例如當向其覆蓋區(qū)移動時因此而改變到其他主站。
圖6表示本發(fā)明實施方案中的時隙結(jié)構(gòu)，用于對接收的信號強度相對天線方向中的變化做平均。這是通過在適當間隔和時隙中重復測量中檢測完成的，而且如果需要的話，改變天線方向組合以便使用最佳的已知天線方向有利于所需信號的接收，這是通過檢查所述最佳已知方向的周圍以便適應從無線站5位置或方向的改變，并通過區(qū)分可能的幾個使用相同頻率和時隙但是相對從無線站5出現(xiàn)在不同方向的主無線站來進行的。
為了這個目的，在圖6中，主無線站的發(fā)射時隙被示為頻率f1和f2。時隙TS1由從無線站5接收，使用最佳的已知天線方向I。接收信號被解碼。下一個時隙TS2的接收用于測量從無線站5所有可能的天線方向的接收能量。這是用羅馬數(shù)字I到羅馬數(shù)字X表示的。此外，在不同頻率f2的時隙TSM中，從方向I到IV的方向被測量以便得到更好的方向圖。在所給的例子中，方向羅馬數(shù)字II、I、II、IV用于這個目的。對于不同天線方向?qū)r隙細分成子時隙可以同時保持連續(xù)傳輸而進行，沒有任何的保護時間段，因為該時隙都尋址到單個主站。
圖7表示主無線站2的框圖，包括通過天線濾波器連接到雙工器81的天線80。雙工器連接到發(fā)射電路83和接收電路84。另外表示的是具有只讀存儲器86的微控制器85，其中存儲了程序和其他固定數(shù)據(jù)，以及可變數(shù)據(jù)的隨機訪問存儲器87。主無線站可以包括三維地磁傳感器88。
圖8表示自從無線站5的背面29伸出的半球90。所示的半球說明了使用相控陣天線結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實施方案的操作，如前所述。為了使天線結(jié)構(gòu)對從無線站5周圍空間完全覆蓋，半球可以擴展為完整的球。根據(jù)本發(fā)明，以預定的方式控制相控陣的受控相移網(wǎng)絡70、71和72以及第四個天線單元的另一個相移網(wǎng)絡的相角，如圖5所示，是先驗計算并存儲在從無線設備5的微控制器61所包括的只讀存儲器中的，例如，沿著半球90表面展開的螺旋形91上的128點，或者對于完整的球是256個點。沿著螺旋形的分布是統(tǒng)一選擇的，這樣可以推出覆蓋從無線站附近的整個空間。這種計算是直接的數(shù)學計算，當知道了相控陣的波束成形特性時就可以實現(xiàn)。然后，使用查找表，例如，可以查找恰當?shù)南辔恢嫡{(diào)整天線波束。
圖9表示從無線站5背面29的部分94中集成的相控陣天線結(jié)構(gòu)。所示的是用微帶技術的天線單元95、96、97和98，以及接地層99。在這個部分旁邊表示的是沿著線A-A的一個長段，表示天線單元95和96，以及另外的天線單元100和101。從無線站的外面29處的天線單元可以指向落入半球90內(nèi)的方向。兩個這樣的方向102和103在圖8中表示。從無線站5的內(nèi)壁天線單元104可以指向其他的半球方向(未表示)，這些方向與半球90覆蓋的方向相對。
圖10表示查找表120，查找圖9所示的相控陣結(jié)構(gòu)的控制值。例如，該表可以有256項，如所示，可以根據(jù)給定的掃描算法掃描。這些項包括相位信息ph1、ph2、...、ph8，以便調(diào)整相控陣結(jié)構(gòu)天線單元的各個相位，并包括權重因子wf以及使能/禁止域ena，使能或禁止一個項。所示的查找表存儲在RAM中，是ROM中存儲的同一查找表的復制，增加了域wf和ena。當打開從無線站5的電源時，ROM的內(nèi)容復制到RAM。因此，實現(xiàn)了完全的靈活控制。
對于主無線站的初始掃描，只使能了十六項，對稱分布在(半)球上。因此不管它本身的方向如何，從無線站5有很好的機會找到它周圍的主無線站。在這個方面，應該認識到從無線站可能是顛倒的，它的背面29指向不用的垂直方向(放在桌面上)，而且應該能夠接收入呼叫，當拿起進行出呼叫時可能指向正常點到了更水平的方向。已經(jīng)實現(xiàn)恰當?shù)卣紦?jù)一個服務小區(qū)之后，將屬于所選主無線站的項周圍的那些項使能，而且其他最初使能的項禁止。因此，可以找到一個參考方向，即使在與網(wǎng)絡通信的時候，正如其他實施方案中所描述的。當使用天線分集時，一個天線結(jié)構(gòu)固定指向，另一個天線結(jié)構(gòu)連續(xù)掃描較好的方向，甚至可以省掉全向天線。這種分集掃描在本申請人的歐洲專利申請No.0 728 372中詳細描述。當然，本實施方案可以與以前描述的實施方案結(jié)合。同時，三維地磁傳感器36提供相對的調(diào)整值，如前所述，這樣可以在從無線站5中進行實時調(diào)整。在一個實施方案中，只使能半球90中的方向，這樣當使用從無線站5時，所有的輻射點都遠離用戶的頭部。對每個使能項可以調(diào)整輻射幅度的權重因子wf，而不是完全禁止，在ROM中，最初所有的權重因子都設為1。因此，射過頭部及附近的輻射方向可以衰減而不是完全變“死”。因此，保持了完全的方向靈活性。相控陣結(jié)構(gòu)比全向結(jié)構(gòu)消耗功率小，這是它的波束成形特性帶來的。在接收模式，所有方向都可以變得同等靈敏，而禁止及/或加權可以在發(fā)射模式進行。除了指向螺旋形，可以使用另一種智能輪廓覆蓋從無線站5附近的空間。
考慮到前述，本領域的技術人員可以明確，在下文所附的權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以進行各種修改，因此本發(fā)明不限于所提供的實例。例如，從站5可以分開，天線結(jié)構(gòu)放在使用無線站5的用戶腰上所圍的腰帶中。其他組件可以象通常一樣放在移動無線設備中，提供低功率紅外或無線鏈路連接天線結(jié)構(gòu)和實際的移動無線設備。
權利要求
1.包括至少一個主無線站和多個從無線站的通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，主無線站設計為與包括地磁傳感器、連接到收發(fā)機的可控天線結(jié)構(gòu)的從無線站通信，其特征在于，從無線站是便攜無線站，可以相對固定坐標系自由轉(zhuǎn)向，地磁傳感器是三維地檢測本地磁場的三維傳感器，而且從站包括控制裝置，基于三維傳感器得到的傳感信息控制受控天線結(jié)構(gòu)地磁場，使得在可控天線結(jié)構(gòu)最初調(diào)整到預定方向之后，不管便攜無線站后來的方向如何，天線結(jié)構(gòu)基本上保持它的輻射指向預定方向。
2.權利要求1的通信系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括建立參考方向的裝置，預定方向三維地偏離本地磁場方向一個給定量。
3.權利要求2的通信系統(tǒng)，其特征在于，在空閑模式，從無線站捕獲主無線站，主無線站設計為向從無線站發(fā)射本地得到的磁場信息，從無線站使用來自主無線站的本地磁場信息作為參考方向。
4.權利要求3的通信系統(tǒng)，其特征在于，主無線站包括存儲裝置，它以及周圍的本地磁場信息存儲在其中，這些信息是基于有關地磁場的先驗測量和知識而獲得的。
5.權利要求3的通信系統(tǒng)，其特征在于，主無線站包括三維傳感器，三維地檢測相對固定地理方向的本地磁場。
6.前面任一權利要求中的通信系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括建立自從無線站到主無線站的方向指針的裝置，允許主無線站和從無線站之間使用相對窄的天線波束通信。
7.權利要求6的通信系統(tǒng)，其特征在于，從站包括全向天線，用于最初捕獲至少一個主無線站，以及受控的可控天線結(jié)構(gòu)及/或其他信號質(zhì)量，當掃描不同方向時，主站實現(xiàn)與通過從站不同天線發(fā)射的無線信號有關的能量測量，而且控制受控天線結(jié)構(gòu)使得最大輻射方向?qū)跈z測到主和從站之間最佳通信質(zhì)量的方向。
8.權利要求6的通信系統(tǒng)，其特征在于，從無線站設計為向不同方向發(fā)射具有給定內(nèi)容的一組參考信號，從無線站捕獲的主無線站具有檢測裝置，檢測最強的接收信號并將這種信息返回通知從無線站，而且從無線站設計為將方向指針調(diào)整到返回通知的方向。
9.權利要求6的通信系統(tǒng)，其特征在于，從無線站在多個不同天線方向之間切換，同時時隙細分成子時隙，每個代表所測量的天線方向。
10.權利要求6的通信系統(tǒng)，其特征在于一個網(wǎng)絡，包括至少一個主無線站，或從無線站，其中包括相對網(wǎng)絡建立從無線站地理位置的裝置，主無線站被設計為針對存儲的本地磁場信息計算方向指針，并將計算的方向指針發(fā)送到從站。
11.權利要求6的通信系統(tǒng)，其特征在于，網(wǎng)絡或從無線站包括相對網(wǎng)絡建立從無線站地理位置的裝置，而且主無線站被設計為將存儲的本地磁場信息發(fā)送到從站，從站被設計為相對接收的本地磁場信息計算方向指針。
12.權利要求6、7、8、9、10或11的通信系統(tǒng)，其特征在于，從無線站從空閑模式切換到呼叫模式，方向指針以權利要求6、7、8、9或10中的方式維護，修改之處在于，有關方向指針維護的信息交換通過結(jié)合使用業(yè)務信道和控制信道傳輸?shù)母郊有帕顏硗瓿伞?br> 13.權利要求6、7、8、9、10或11的通信系統(tǒng)，其特征在于，從站從通信類型和聲音接口的使用中分辨是否設備有可能將其某個輻射方向在天線到人的很短距離上面向人，因此，能夠防止使用這種指向人的天線并使用其他天線，例如各向同性天線替代。
14.一種主無線站，用語包括至少一個主無線站和多個從無線站的通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，主無線站設計為與包括地磁傳感器、連接到收發(fā)機的可控天線結(jié)構(gòu)的從無線站通信，其特征在于，在系統(tǒng)中從無線站是便攜無線站，可以相對固定坐標系自由轉(zhuǎn)向，地磁傳感器是三維地檢測本地磁場的三維傳感器，而且在系統(tǒng)中從站包括控制裝置，基于三維傳感器得到的傳感信息控制受控天線結(jié)構(gòu)，使得在可控天線結(jié)構(gòu)最初調(diào)整到參考方向之后，不管便攜無線站的方向以及后來的方向變化如何，天線結(jié)構(gòu)基本上保持指向預定方向，而且在系統(tǒng)中，在空閑模式，從無線站捕獲主無線站，主無線站被設計為向從無線站發(fā)射本地得到的磁場信息，而且在系統(tǒng)中從無線站使用來自主無線站的本地磁場信息進行最初的調(diào)整。
15.一種從無線站，用語包括至少一個主無線站和多個從無線站的通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，主無線站設計為與包括地磁傳感器、連接到收發(fā)機的可控天線結(jié)構(gòu)的從無線站通信，其特征在于，從無線站是便攜無線站，可以相對固定坐標系自由轉(zhuǎn)向，地磁傳感器是三維地檢測本地磁場的三維傳感器，而且從站包括控制裝置，基于三維傳感器得到的傳感信息控制受控天線結(jié)構(gòu)，使得在可控天線結(jié)構(gòu)最初調(diào)整到參考方向之后，不管便攜無線站的方向如何，天線結(jié)構(gòu)基本上保持指向預定方向。
16.已知一種通信方法用于包括至少一個主無線站和多個從無線站的通信系統(tǒng)，在該方法中，主無線站與包括連接到收發(fā)機的可控天線結(jié)構(gòu)的從無線站通信，而且在該方法中檢測地磁場，其特征在于，從無線站是便攜無線站，可以相對固定坐標系自由轉(zhuǎn)向，地磁場是三維檢測的，可控天線結(jié)構(gòu)基于三維檢測信息而受控制，使得在可控天線結(jié)構(gòu)最初調(diào)整到預定方向之后，不管便攜無線站的方向如何，天線結(jié)構(gòu)基本上保持指向預定方向。
全文摘要
已知一種通信方法用于包括至少一個主無線站和多個從無線站的通信系統(tǒng),在該方法中,主無線站與包括連接到收發(fā)機的可控天線結(jié)構(gòu)的從無線站通信,而且在該方法中檢測地磁場。建議從無線站是便攜無線站,可以相對固定坐標系自由轉(zhuǎn)向,地磁場是三維檢測的,可控天線結(jié)構(gòu)基于三維檢測信息而受控制,使得在可控天線結(jié)構(gòu)最初調(diào)整到預定方向之后,不管便攜無線站的方向如何,天線結(jié)構(gòu)基本上保持指向預定方向。
文檔編號H01Q21/28GK1251691SQ98803722
公開日2000年4月26日 申請日期1998年11月20日 優(yōu)先權日1997年11月26日
發(fā)明者J·拉佩利, K·M·H·倫森 申請人:皇家菲利浦電子有限公司