[发明专利]多普勒定向仪以及用多普勒定向仪定向的方法

说明书

本发明涉及多普勒定向仪，尤其涉及但不是唯一地涉及在蜂窝通信网站中所用的多普勒定向仪。本发明还涉及对例如是使用多普勒定向仪的移动台进行定位的方法。

我们所了解的多普勒定向仪被设计用来从所接收到的信号中确定方向。但是，这些已知的多普勒定向仪通常被设计而工作于经过相对简单调制的接收信号，这些筒单的调制例如可以是频率调制或幅度调制。已知的多普勒定向仪可能不适于用在含有相对复杂调制的接收信号，这种复杂的调制例如可以是高斯最小偏移键控(GMSK)。特别是，如果使用了复杂调制，则已知的多普勒定向仪需要增加许多时间，以便由所接收到的信号来确定方向。如果在定向仪必须从同时接收到的若干信号中来确定出方向的情况下，这就成为一个问题。随着调制的复杂程度的增加，多普勒定向仪的检测范围和精度下降了。

在已知的蜂窝通信网中，一个固定的基地发送接收站(BTS)被设计为，能将信号发送到移动台(MS)，或接收来自移动台的信号，该移动台例如可以是位于由上述基地发送接收站所服务的蜂窝或蜂窝扇区内的移动电话。对于BTS和MS之间的一般通信传输，只要BTS和MS之间的通信质量令人满意，则有关蜂窝或蜂窝扇区内的移动台的精确位置的信息就不重要了。但是，美国权威机构(FCC)最近引入一种规则，即要求在蜂窝或蜂窝扇区内的移动台呼叫一种紧急业务时，该移动台的位置必须被定位在125米的范围内。已经提出了几种方法对蜂窝或蜂窝扇区内的移动台的位置进行定位。一种方法是利用信号到达的时差(TDOA)的原理。使用到达时差的方法，来自一个移动台的信号被若干基地发送接收站接收。通过观测来自指定移动台的一个指定信号到达若干基地发送接收站所需的时间差，就有可能确定出该移动台的位置。但是，如果来自一个移动台的信号仅仅可被单独的一个基站接收时，就不能使用这种方法。另外，还存在许多困难，这些困难与提供所需的每个基地发送接收站的定时信号，以便能确定该时间差相关。

在所提出的另一种方法中，使用了定时超前信息(timing advanceinformation)。在时分多址联接(TDMA)蜂窝网中需要定时超前信息。在时分多址联接蜂窝网中，使用了若干时隙。一帧由预定数目的许多时隙组成。对每个移动台，在每一帧内都分配给它一个指定时隙，用于该移动台与基地发送接收站进行通信。但是，与移动站和基地发送接收站距离较近时相比，当移动台距离基地发送接收站相对较远时，信号到达基地发送接收站所花费的时间也较长。

为正确地处理所接收到的来自各种移动台的信号，来自每个移动台的信号必须是在所分配的时隙内由基地发送接收站接收。为确保信号能在所分配的时隙内被接收，基地发送接收站将要向移动台提供定时超前信息。这一信息表明移动台何时应该向基地发送接收站发送自己的信号。因此，当移动台距离基地发送接收站相对较远时，该移动台将会比移动台距离基站相对较近时更早地向基站发送自己的信号。因此，由移动台发送的信号能在所分配的时隙内被基地发送接收站接收。由此，定时超前信息是移动台和基站之间距离的一种度量。但是，如果信息是来自于仅仅一个可用的基站时，这一系统就不精确了。另外，这种方法不能提供任何有关诸如接收信号的方向之类的提示。如果注意到来自两个基站的定时超前信息，则这种方法可得到改善。但是，还会存在与所需的定时信号的提供相关的问题。

因此，本发明的确定实施例的目的是减少或至少减轻这些问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种多普勒定向仪，包括：

至少一个天线，该天线与旋转点有一段距离，所述天线被设计为，在使用时能围绕所述旋转点旋转，所述至少一个天线被设计为能提供一种包含由所述至少一个天线接收到的、组合有多普勒频移分量的信号的第一输出信号；

一种用于提供一个不含多普勒频移分量的、包含所述接收到的信号的第二输出信号的装置；

一种用于处理所述第一和所述第二信号，以获取所述多普勒频移分量的装置；以及

一种用于由所述多普勒频移分量中确定出接收信号的接收方向的装置。

通过处理第一和第二信号，可解除任何接收信号的调制分量。因此，可发现，这个装置可允许多普勒定向仪的检测范围增加，同时还可允许得到更精确的结果。采用本发明的多普勒定向仪确实具有一个快速稳定时间的优点，这在无线电远程通信网中尤为有用。

在至少一个天线进行机械旋转的情况下，可获得满意的效果。但是，如果这至少一个天线是进行电旋转时，则可提供至少三个天线。最好可提供3个到10个天线，但在4个到8个天线之间可获得良好效果。