CN103190088B - 用于传感器辅助式无线组合的无线单元和方法 - Google Patents

用于传感器辅助式无线组合的无线单元和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103190088B
CN103190088B CN201180052800.2A CN201180052800A CN103190088B CN 103190088 B CN103190088 B CN 103190088B CN 201180052800 A CN201180052800 A CN 201180052800A CN 103190088 B CN103190088 B CN 103190088B
Authority
CN
China
Prior art keywords
radio
antenna
cell
signal
control signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201180052800.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103190088A (zh
Inventor
L·希恩布拉特
D·N·罗维奇
A·赫斯玛蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of CN103190088A publication Critical patent/CN103190088A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103190088B publication Critical patent/CN103190088B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0602—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using antenna switching
    • H04B7/0608—Antenna selection according to transmission parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H04B7/0805—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with single receiver and antenna switching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/0848—Joint weighting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0868—Hybrid systems, i.e. switching and combining
    • H04B7/0874—Hybrid systems, i.e. switching and combining using subgroups of receive antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/10—Polarisation diversity; Directional diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H04B7/0834—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection based on external parameters, e.g. subscriber speed or location

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

公开了用于达成接收机分集的装置和方法。无线单元包括多个天线、用以从这多个天线中选择一个或多个天线的天线选择器、具有来自惯性传感器的输入数据的处理器，该惯性传感器用于监视该无线单元的取向。基于该输入数据，处理器命令天线选择器选择一个或多个天线。在一些实施例中，该处理器是分集处理器。基于来自惯性传感器的输入数据，分集处理器计算收到信号的组合。在另一方面，无线单元还包括用于处理分集处理器的输出以供特定单元应用的基带处理器。

Description

用于传感器辅助式无线组合的无线单元和方法
相关申请
本申请是根据35U.S.C.120要求提交于2007年10月31日的题为“ApparatusandMethodforSensor-basedWirelessReceiveDiversity(用于基于传感器的无线接收分集的装置和方法)”的美国申请S/N.11/932,628的权益的部分继续申请，该美国申请通过引用全文纳入本申请、并且要求提交于2006年10月31日的题为“Sensor-basedGPSReceiveDiversity(基于传感器的GPS接收分集)”美国临时申请60/863,631的优先权，该美国临时申请也通过引用被全文纳入本申请。
发明背景
1.发明领域
本公开一般涉及经传感器调整的无线接收，尤其涉及用于基于来自空间传感器的测量来调整接收路径的装置和方法。
2.相关技术描述
在无线通信系统中，信号源的强度和方向随无线单元位置的移动而改变。信号源的强度还随无线单元相对取向的移动而改变。大多数无线单元通过无线电磁波与小区站点基站通信。来自小区站点基站的信号是通过安装在无线单元上的天线来接收的。典型地，无线单元上的天线接近各向同性天线或偶极天线。各向同性天线的理论模型在所有方向上均匀地辐射和接收功率。实践中，理想的各向同性天线是不可能实现的。类似地，偶极天线在垂直于天线轴的平面中均等地辐射。在这些方向图下，天线在大多数方向上非常均等地辐射和接收而不偏向特定方向。这导致对于各向同性天线接近0dBi以及对于偶极天线接近2.15dBi的低天线增益。因此，需要用于改善信号接收和所经历天线增益的装置、系统和方法。
概述
根据一个方面，提出了一种用于进行天线选择的无线单元，该无线单元包括：多个天线，包括具有至少两种不同天线方向图的天线；天线选择器，其包括各自耦合至这多个天线中的相应一个天线的多个端口、以及接受控制信号以选择这多个天线中的至少一个天线的控制端口；惯性传感器，其包括提供指示该无线单元的取向的取向信息的数据端口；以及处理器，其耦合至惯性传感器的数据端口并耦合至天线选择器的控制端口，其中该处理器配置成基于该取向信息来生成该控制信号。
根据另一方面，提出了一种用于组合信号的无线单元，该无线单元包括：多个天线，包括至少一个定向天线；惯性传感器，其包括提供指示该无线单元的取向的取向信息的数据端口；组合器，其包括各自耦合至这多个天线中的至少一个天线的多个输入端口并且还包括接收用于组合来自这多个输入端口的信号的控制信号的控制端口；以及处理器，其耦合至该惯性传感器的数据端口并耦合至该组合器的控制端口，其中该处理器配置成基于该取向信息来生成该控制信号。
根据另一方面，提出了一种使用无线单元来组合信号的方法，该方法包括：提供包括至少一个定向天线的多个天线；使用惯性传感器感测该无线单元的取向并生成指示该无线单元的取向的取向信息；基于该取向信息生成控制信号；以及基于该控制信号来组合来自多个天线的信号。
根据另一方面，提出了一种用于组合信号的无线单元，该无线单元包括：用于提供包括至少一个定向天线的多个天线的装置；用于使用惯性传感器感测该无线单元的取向并用于生成指示该无线单元的取向的取向信息的装置；用于基于该取向信息生成控制信号的装置；以及用于基于该控制信号来组合来自多个天线的信号的装置。
根据另一方面，提出了一种包括计算机可读介质的计算机可读产品，包括：用于使至少一台计算机使用惯性传感器感测无线单元的取向并生成指示该无线单元的取向的取向信息的代码；用于使至少一台计算机基于该取向信息生成控制信号的代码；以及用于使至少一台计算机基于该控制信号来组合来自多个天线的信号的代码。
应理解，根据以下详细描述，其他方面对于本领域技术人员而言将变得明显，在以下详细描述中以解说方式示出和描述了各种方面。附图和详细描述应被认为在本质上是解说性而非限制性的。
附图简述
图1是近似偶极天线的天线增益方向图的图解。
图2是半球面天线增益方向图的近似的图解。
图3是定向天线增益方向图的图解。
图4是具有惯性传感器和两个天线的无线单元的一方面的框图。
图5A到5D解说惯性传感器及天线方向图关于水平面和往远程天线的方向的几何学。
图6是具有分集接收能力的无线单元的另一方面的图解。
图7是具有基带处理能力的无线单元的一方面的框图。
图8是具有基带处理能力的第二方面的框图。
图9是具有基带处理能力的无线单元的第三方面的框图。
图10是具有基带处理能力的无线单元的第四方面的框图。
图11是单接收路径的通用导航卫星系统(GNSS)接收机的一般框图。
图12是可被用于分集接收的双接收路径的GNSS接收机的框图。
图13是根据本发明的一些实施例的使用取向传感器以及关于发射机位置的信息的多径GNSS接收机的框图。
图14A和14B示出所确定的移动设备的取向以及往各种发射机的方向。
图15示出使用相对位置处理器来执行开关分集。
图16示出使用相对位置处理器计算用于非相干组合的权重。
图17示出使用相对位置处理器计算用于相干组合的相位偏移。
具体描述
以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明的各个方面的描述，而无意表示仅可实践本发明的方面。本公开中描述的每个方面仅作为本发明的示例或例示来提供，并且不应当一定要解释成优于或胜于其它方面。详细描述包括为了提供对本发明的透彻了解的具体细节。然而，对于本领域技术人员而言，本发明无需这些特定细节也可实现是显而易见的。在某些实例中，众所周知的结构和设备以框图形式示出以避免模糊本发明的概念。首字母缩略词和其它描述性术语仅出于方便和清晰的目的而被使用，且无意限制本发明的范围。
图1是半途偶极天线或全向天线的天线增益方向图100的图解。该天线增益在关于Y轴的所有方向上是近似均匀的。因此，该近似偶极天线在X-Z平面中的所有方向上均匀地辐射和接收功率，但是与其它更具方向性的天线相比具有降低的天线增益。理论上的各向同性天线在关于X-Y-Z轴的所有方向上均匀地辐射。
图2示出了提供对半球面天线增益方向图的近似的天线增益方向图200。天线增益方向图200比近似偶极天线的天线方向图100具有约3-dB的增益增加。该增益增加是由于辐射方向图被仅限于上半球这一事实。
图3是定向天线增益方向图300的图解。取决于天线方向图的方向性，定向天线的增益大于半球面天线的增益。定向天线的示例包括螺旋天线、喇叭天线、偶极子阵列天线、片状天线等等。存在许多天线及其相应的增益方向图的示例，并且天线增益方向图依存于天线方向图的方向性。
图4是具有惯性传感器470和多个天线410的无线单元400的一方面的框图。无线单元400还包括天线选择器430、接收机440、处理器450、调理电路460、惯性传感器470和发射机480。无线单元400可以是固定的、手持式的或者便携式的移动电话、个人数字助理(PDA)、跟踪设备，和/或类似设备。
天线选择器430被耦合至天线410以接收信号405。天线选择器430基于天线选择输入455来向接收机440提供天线信号。接收机440将收到的信号提供给处理器450以进行处理。处理是基于来自惯性传感器470的传感器信号。如图所示，惯性传感器470将其传感器信号提供给调理电路460，然后将该传感器信号提供给处理器450。处理器450也向发射机480提供发射数据，发射机480向天线选择器430提供发射信号。
如图所示，存在将信号405接收至天线选择器430的m根天线410，天线选择器430将收到的信号转发给接收机440。如在此公开的，天线的数量并不限于特定数量，且天线的数量是基于特定系统参数来选择的。
在一些实施例中，这多个天线包括至少一个双极化天线。在一个示例中，双极化天线可包括水平和垂直极化以提供两个分集输出，后者随后被馈送到开关、选择器、组合器或等效电路。在其他实施例中，这多个天线反射一个或多个双极化天线的分集输出。单个双极化天线在精神实质上可等效于两个不同的、空间上分开的天线。
信号405由天线410中的一个或多个接收。天线选择器430基于来自处理器450的天线选择输入455从这多个天线中选择一个或多个来接收信号405。由所选的一个或多个天线接收的信号405随后作为输入信号被发送到接收机单元440并随后被发送到处理器450以供处理。在一些实施例中，典型接收机单元可包括以下组件中的一个或多个来处理信号405：带通滤波器、低噪声放大器(LNA)、混频器、本机振荡器(LO)、低通滤波器、模数转换器等。接收机单元的其他实施例是公知的，并且不会改变本公开的范围。在一些实施例中，多个接收机被实现为具有多个天线，其中这多个天线可在数量上多于这多个接收机。在其他实施例中，这多个天线在数量上等于这多个接收机。在一些实施例中，这多个接收机指代多信道接收机中的接收机输出。
惯性传感器470在惯性参照系中测量无线单元400的取向。由惯性传感器470测得的取向信息随后作为输入信号被发送到处理器450以生成天线选择输入455。由惯性传感器470测得的取向信息被用来支持天线选择以提升找到期望信号强度下的期望信号的机会或提升天线增益。例如，如果无线单元400的取向是已知的，则使用该取向信息来选择天线，且具有较高增益的所选天线可被指导成在该期望信号的直接路径中接收该信号并降低多径效应。
图5A解说惯性传感器470相对于局部水平面的几何学。该局部水平面被定义为与重力矢量垂直。将惯性传感器470的正交轴系统(X-Y)与局部水平面的正交轴系统(Xh-Yh)作对比以确定惯性传感器470相对于局部水平面的取向。
惯性传感器470的示例包括加速计、石英传感器、陀螺仪等。回顾图4，无线单元400的取向确定了在两个或更多个天线410中的选择。在其中实现两个天线的一些实施例中，一个天线是近似各向同性或偶极天线，而另一天线是半球面天线或定向天线。例如，如果无线单元400是与环绕其地理位置的各基站通信，则可选择近似各向同性天线，因为各向同性天线的天线增益方向图允许在所有方向上的均匀辐射，如上所述。然而，例如如果无线单元400是接收来自全球导航卫星系统(GNSS)的信号，并且无线单元400的天线如由惯性传感器470所确定地取向为朝向GNSS卫星，则天线选择器430受处理器450指示以选择该半球面天线来利用高天线增益。来自GNSS卫星的信号包括但不限于来自GPS卫星和/或任何其它卫星系统中的卫星的信号，这些卫星系统包括但不限于GLONASS、Galileo、COMPASS(北斗)、QZSS和IRNS。另外，信号源不限于GNSS，且可包括其他卫星定位系统(SPS)或任何其他无线源，诸如但不限于伪卫星系统、WiFi、CDMA、蓝牙、等等。
在其中实现两个天线的另一示例中，假定这两个天线之一是定向天线。对于此示例，信号405的源是来自特定方向。通过使用由惯性传感器470测得的取向信息，无线单元400的定向天线被选择成从该源的期望方向辐射和接收信号，从而使天线增益最大化。在另一示例中，如果信号是从地面伪卫星源和卫星源两者接收到的，则两个天线(例如，定向天线和半球面天线)之间的选择可基于由惯性传感器470测得的无线单元400的取向来作出。各类天线的组合是许许多多的，并且其选择将取决于系统设计和系统应用。
在一些实施例中，使用调理电路460将接收自惯性传感器470的测量换能或转换成与处理器450相兼容的形式。例如，惯性传感器470的输出可以是模拟格式的。调理电路460将该模拟数据格式转换成数字数据格式以供输入至处理器450。在另一示例中，惯性传感器470的输出在调理电路460中被放大至适于输入处理器450的信号电平。可基于惯性传感器470和处理器450的选择而使用具有不同换能属性的不同调理电路。而且，在一些实施例中，调理电路可能不是必要的。
一些无线单元400仅基于无线单元400的相对俯仰和侧滚来选择天线。例如，已知重力矢量关于无线单元400的方向，无线单元400可选择在水平面中最紧密地取向天线发射和/或接收的天线。其他无线单元400基于已知往远程发射机或接收机的方向来选择一个或多个天线。例如，无线单元400已知往远程发射机或接收机的绝对方向。无线单元400还可确定关于重力矢量的相对取向(俯仰和侧滚)。一些无线单元400还可以能够确定航向(即，无线单元400与基本方向之间的相对方向)。
图5B示出无线单元400的位置、远程天线的位置以及这两个位置之间的方向矢量。在选择天线之前，可通过例如发现每个端点的位置来计算示出从无线单元400往远程天线的绝对方向的矢量。无线单元400的位置可从该无线单元400处的GPS锁定、该无线单元400和/或邻近基站处的功率测量等等来确定。远程天线的位置可类似地在无线单元400处从广播或类似消息或者其他方向发现技术来确定。
图5C关于无线单元400内部坐标系示出往远程天线的方向矢量、基本矢量和重力矢量之间的相对关系。重力矢量可由内部传感器470确定。内部传感器470或副传感器可被用于确定基本矢量(例如，指北)。重力矢量将定义与该重力矢量垂直的局部水平面。基本矢量位于此水平面内，并且因此与重力矢量垂直，如图所示。往远程天线的方向矢量独立于基本矢量和重力矢量两者。一旦确定了从无线单元400往远程天线的绝对方向以及无线单元400的绝对取向，就选择在远程天线方向上具有最大增益的天线。
图5D解说两个示例天线之间的相对几何学。第一天线辐射和接收第一天线方向图310(例如，被示为图1的天线方向图100的横截面的偶极天线方向图)。第二天线具有第二天线方向图320(例如，来自图3中所示的定向天线方向图300)。取决于远程接收机或远程发射机的位置，无线单元400可选择对该远程位置具有较高增益的天线。即，并非使天线选择仅仅基于在重力矢量方向上无线单元400与地球之间的相对位置，诸实施例基于无线单元400和地球之间的相对位置及自无线单元400的当前位置的绝对取向与往远程接收机或远程发射机的方向的组合来选择一个或多个天线。
惯性传感器470被用于确定无线单元400与地球的相对取向。在一些实施例中，惯性传感器470可能仅能够区别无线单元400与重力矢量之间的相对位置。即，水平面中的绝对角度是未知的。在这些实施例中，可确定俯仰和侧滚，但是垂直于重力矢量的角度可能是未知的，但可基于不同的传感器或单独的处理(例如，基于内部罗盘或通过比较公共信号源的信号强度)来确定。处理器还可使用惯性传感器470或其他传感器(例如，诸如GPS接收机或信号强度计)来确定无线单元400与远程接收机或远程发射机之间的方向。组合无线单元400关于地球的相对取向以及自无线单元400往远程接收机或发射机的方向的知识，处理器可确定最优的天线或天线集来使用。
例如，在位于330和340内且由角度θ表示的圆锥区段内，第二天线提供比第一天线更大的增益。在角度θ外部，第一天线提供更大增益。基于来自惯性传感器470的信息以及关于远程接收机或发射机的位置的知识，处理器450可确定自无线单元400往远程接收机或发射机的绝对方向。内部传感器470可确定无线单元400真实世界的取向。有了关于卫星或基站的位置的知识，无线单元400可确定往该卫星或基站的绝对方向。例如，无线单元400可确定第一接收机或发射机位于方向360上，该方向360被示为在介于330和340之间的圆锥区段内。在此情形中，第二天线(例如，定向天线)具有更大增益，所以处理器450将向天线选择器450提供天线选择信号455以使得第二天线被使用。类似地，若无线单元400确定另一接收机或发射机位于方向350A、350B或350C(这些方向被示为在介于330和340之间的圆锥区段的外部)上，第一天线(例如，偶极天线)具有更大增益，所以处理器450将向天线选择器450提供天线选择信号455以使得第一天线被使用。
图5E示出基于往远程天线的方向以及绝对设备取向来选择内部天线的过程。在步骤560，确定自无线单元400往远程天线的绝对方向。例如，可通过确定无线单元400的位置以及还确定远程天线的位置来形成此矢量。
在步骤562，自无线单元400往远程天线的绝对方向被转换成相对于无线单元400的方向。为了确定该相对方向，可首先确定无线单元400的取向。例如，可通过确定重力矢量(往下)由此确定关于X-Y平面的方向来确定无线单元400的取向。可通过确定在局部水平面内的取向来进一步完善该取向。例如，可通过使用传感器470或副传感器(提供罗盘方向)来确定基本方向。
在步骤564，基于往远程天线的相对方向来选择天线。即，基于设备取向以及往远程天线的方向来选择天线。可选择在设备的当前确定取向下从设备的观点来看在远程天线的方向上提供最大增益的天线。
图6是具有分集接收能力的无线单元400的另一方面的图解。如图6中所解说的，无线单元400包括多个天线(ANT1…ANTm)510。在一个示例中，数量m等于2。取决于系统参数，其中m>2的其他天线数量可能是所期望的。这多个天线(ANT1…ANTm)510包括提供至少两种不同天线方向图的天线组合。
无线单元400还包括多信道接收机520，用于接收多个信号515并将这多个信号515转换成收到格式。在一些实施例中，多信道接收机520包括以下组件中的一个或多个以用于处理这多个信号515：带通滤波器、低噪声放大器(LNA)、混频器、本机振荡器(LO)、低通滤波器、模数转换器等。多信道接收机的其他方面是公知的，并且不会改变本公开的范围。
多信道接收机520的接收机输出(Z1…Zn)525作为输入信号被发送到分集处理器530。分集处理器530将接收机输出信号(Z1…Zn)525处理成输出信号Y535。在一些实施例中，输出信号535被进一步数字地处理成适合系统应用。
接收机输出(Z1…Zn)525的数目可对应于活跃天线(ANT1…ANTm)510的数目。在此情形中，n＝m。然而，在一些实施例中，接收机输出的数量n少于所实现的天线的数量m(即n<m)。例如，一个实现可包括一个接收机和供从中选择的两个天线。在其他实施例中，接收机输出的数量n大于所实现的天线的数量m(即n<m)。在n＝1的情形中，接收机520提供单个信号525，并且没有分集组合。多信道接收机的实现可以变化而不影响功能性。例如，具有多信道能力的接收机可用多个单信道接收机实现而不影响功能性。
在一些实施例中，分集处理器530计算接收机输出(Z1…Zn)525的加权平均，并输出代表该加权平均的输出信号535。在一个示例中，输出信号535(在此标记为Y)被定义为Y＝ΣwiZi，其中i＝1….n且参数wi是加权参数。
分集处理的许多其他示例是公知的，并且分集处理的特定选择是基于系统设计详情。在一些实施例中，将接收机输出(Z1…Zn)525用对其估计的彼此间的相位偏移量进行相干组合。在其他实施例中，接收机输出(Z1…Zn)525是非相干组合的。在一些实施例中，由多信道接收机520接收来自分集处理器530的天线选择输入455以实现对使用天线(ANT1…ANTm)510中的哪些天线的选择。天线选择输入455是基于由惯性传感器470测得的结果。
图7是具有基带处理能力的无线单元400的一方面的框图。在一些实施例中，分集处理器是模拟格式的，且包括模拟相位旋转器和分集组合器。无线单元400包括多信道接收机520，以用来从相应多个天线(ANT1…ANTm)510接收多个信号515，并将这多个信号515转换成接收机输出信号(Z1…Zn)525，其中n>＝1。
模拟分集处理器532接受接收机输出信号(Z1…Zn)525并提供输出信号P7。继模拟分集处理器532之后，由ADC720将输出P7从模拟格式转换成数字格式并随后由数字基带处理器A730处理以输出基带信号S7。在一些实施例中，ADC720包括用于将模拟格式输入转换成数字格式的采样器和量化器。在一些实施例中，数字基带处理器A730执行相位旋转、解扩、相干累积、和非相干累积以恢复基带信号S7。
在一些实施例中，由多信道接收机520接收来自分集处理器530的天线选择输入455以实现对使用天线(ANT1…ANTm)510中的哪些天线的选择。天线选择输入455是至少部分地基于由惯性传感器470测得的结果。例如，惯性传感器470可被用于确定包含该传感器的无线单元400与相对于地球的水平面之间的相对取向。此类知识可被用于选择关于远程接收机或发射机最可能具有最强增益的一个或多个天线。
图8是具有基带处理能力的无线单元400的第二方面的框图。分集处理器534是数字格式的，且对接收机输出(Z1…Zn)525执行相干采样和分集组合。在其他实施例中，相干采样可由耦合至分集处理器534的分开的单元(未示出)来执行。存在可以采用且不会影响本公开的范围的各种已知实现。在一些实施例中，数字基带处理器B830对输出P8执行相位旋转、解扩、相干累积和非相干累积以恢复基带信号S8。在一些实施例中，由多信道接收机520接收来自分集处理器530的天线选择输入455以实现对使用天线(ANT1…ANTm)510中的哪些天线的选择。天线选择输入455是基于由惯性传感器470测得的结果。
图9是具有基带处理能力的无线单元400的第三方面的框图。在一些实施例中，分集处理器940是数字格式的。基带处理器A930接收接收机输出(Z1…Zn)525以作基带处理，并输出处理器A输出(Pa1…Pan)，后者作为输入信号被发送到分集处理器940。来自分集处理器940的分集处理器输出D随后作为输入信号被发送到基带处理器B950作进一步处理以恢复基带信号S9。基带处理器A930和基带处理器B950可通过单个处理器单元或通过分开的处理器单元来实现。在一些实施例中，基带处理器A930、分集处理器940和基带处理器B950皆由单个处理器单元来实现。
在一些实施例中，由基带处理器A930执行的基带处理包括对每个接收机输出(Z1…Zn)525的相位旋转、解扩和相干累积。来自处理器A930的输出(Pa1…Pan)作为输入信号被发送至分集处理器940。在一些实施例中，由分集处理器940执行的分集处理包括累积并分集组合来自处理器A930的输出(Pa1…Pan)。在一些实施例中，分集处理器940相干累积处理器A输出(Pa1…Pan)。分集处理器输出D作为输入信号被发送到基带处理器B950。在一些实施例中，处理器B950执行进一步相干累积和非相干累积以恢复基带信号S9。来自处理器A930的输出(Pa1…Pan)的数量对应于接收机输出(Z1…Zn)525的数量。在一些实施例中，由多信道接收机520接收来自分集处理器940的天线选择输入455以实现对使用天线(ANT1…ANTm)510中的哪些天线的选择。天线选择输入455是基于由惯性传感器470测得的结果，如上所述。
图10是具有基带处理能力的无线单元400的第四方面的框图。在一些实施例中，分集组合是非相干地进行的。接收机输出(Z1…Zn)525作为输入信号被发送至基带处理器C1030。基带处理器C1030将接收机输出(Z1…Zn)525相位旋转、解扩、(相干或非相干地)累积以生成处理器C输出(Pc1…Pcn)。处理器C输出(Pc1…Pcn)随后作为输入信号被发送到分集处理器1040，后者非相干累积处理器C输出(Pc1…Pcn)并将它们非相干分集组合以恢复基带信号S10。基带处理器C1030和分集处理器1040可通过单个处理器单元或通过分开的处理器单元来实现。在一些实施例中，由多信道接收机520接收来自分集处理器1040的天线选择输入455以实现对使用天线(ANT1…ANTm)510中的哪些天线的选择。同样，天线选择输入455是基于由惯性传感器470测得的结果。
如图6-10中所示，无线单元400包括惯性传感器470，后者测量无线单元400在惯性参照系中的取向。惯性传感器470的示例包括加速计、晶体传感器、陀螺仪等。基于无线单元400的测得取向，由惯性传感器470生成取向信息并作为输入信号发送到分集处理器。在一些实施例中，取向信息影响分集处理器如何处理并组合其输入。取决于无线单元400相对于一个或多个信号源的取向(其可被嵌入在取向信息中)，可将不同加权系数施加到一个或多个输入。在图6-8中所示的实施例中，分集处理器530的输入是接收机输出(Z1…Zn)525。在图9中所示的实施例中，分集处理器940的输入是处理器A输出(Pa1…Pan)。以及，在图10中所示的实施例中，分集处理器1040的输入是处理器C输出(Pc1…Pcn)。在一些实施例中，取向信息影响由天线选择输入455实现的对天线(ANT1…ANTm)510的使用选择。
图11是单接收路径的通用导航卫星系统(GNSS)接收机的一般框图。该接收机包括模拟前端，包括接收来自一个或多个定位卫星54a的信号的天线、带通滤波器(BPF)521、低噪声放大器(LNA)522、混频器及相关联的本机振荡器(LO)523、和低通滤波器(LPF)524。该接收机还包括数字接收机链，包括采样和保持电路525、模数转换器(ADC)526和数字基带处理器730。如上所述，数字基带处理器730执行相位旋转、解扩、相干累积和非相干累积。
图12是可被用于分集接收的双接收路径的GNSS接收机的框图。第一天线(ANT1)从一个或多个定位卫星54a中的每一个接收沿第一相应路径的信号。类似地，第二天线(ANT2)从这一个或多个定位卫星54a中的每一个接收沿第二相应路径的信号。每个天线信号经过分开的接收机链，接收机链包括低通滤波器BPF521、低噪声放大器LNA522、混频器532、低通滤波器524、以及包括采样器525和模数转换器ADC526的数字转换器。混频器523可各自接收彼此同相或异相的相干本机振荡器信号。
图13是根据本发明的一些实施例的包括多径GNSS接收机520、取向传感器570以及关于发射机位置的信息的无线单元400的框图。该框图示出多径接收机520被耦合至多个天线(ANT1,ANT2,…,ANTm)510并提供接收信号。该接收信号可包含随后将被解调的信息信号。天线可经由传导路径被耦合至多径接收机520以提供该信息信号。在一个示例中，数量m等于2。取决于系统参数，其中m>2的其他天线数量可能是所期望的。这多个天线(ANT1…ANTm)510包括提供至少两种不同天线方向图的天线组合。即，天线被设计成使得它们关于无线单元400提供至少两种不同天线方向图。用于提供多个天线的装置包括各自依着无线单元400的不同表面放置的两个或更多个等效天线的阵列。用于提供多个天线的另一装置包括各自提供具有不同天线方向图的不同覆盖的两个或更多个不同天线的群。例如，这多个天线中的第一天线可以是放置在无线单元400内的第一取向上的全向天线，而这多个天线中的第二天线可垂直于该第一取向放置。替换地，第一天线可以是定向天线以及第二天线可以是全向天线。还是替换地，第一天线可以是定向天线以及第二天线可以是半球面天线。下文描述的电路系统辅助无线单元选择多个天线中的一个天线、或者组合和加权多个天线中的两个或更多个天线。
该框图还包括向多径接收机520提供控制信号455的相对位置处理器560。信号455提供对局部参照系与这多个天线之间的相对位置的指示。控制信号455被用于确定多个信号中的哪一个天线信号或什么天线信号加权组合将被提供作为从多径接收机520输出的接收信号。控制信号455可选择多个天线中哪个天线预期提供无线单元和远程发射机之间的最强信号。替换地，控制信号455可选择多个天线中的哪两个或更多个天线预期提供最强信号。最强信号可基于哪个信号预期提供最高总功率(PMAX)、最高信噪比(SNR)、最高信号干扰噪声比(SINR)、最低比特差错率(BER)或其他质量量度来确定。此外，远程发射机可假定是关于无线单元400处于水平位置的地面基站或接入点。替换地，远程发射机可假定是关于无线单元400处于垂直位置的轨道卫星。
相对位置处理器560包括取向传感器570、处理器590以及相对发射机位置单元580，它们各自可以硬件、软件、或硬件与软件的组合来实现。相对位置处理器560可基于来自发射机位置单元580的信息信号确定远程发射机的绝对位置。在此情形中，控制信号是基于所确定的角度来生成的。在一些实施例中，相对位置处理器560确定无线单元的参考取向与往远程发射机的角度之间的角度。例如，若无线单元400以45度角垂直地倾斜并且发射机在正北面，则相对位置处理器560将选择具有指向北面的天线方向图的一个或多个天线。
取向传感器570充当用于感测并生成指示无线单元400的取向的信号的装置。取向传感器570包括惯性传感器，后者包括数据端口以提供指示无线单元400的取向的取向信息。取向传感器570确定移动设备关于局部参照系的取向。即，它描述无线单元关于垂直取向(上下地)和/或水平取向(例如，基本方向或磁方向)的取向。取向传感器570可包括陀螺仪或用以确定垂直取向(即，重力方向)的其他装置。取向传感器570可包括磁力计或用以确定水平取向的类似装置。基于取向传感器570，无线单元可确定自身关于其环境的取向。
相对发射机位置单元580确定一个或多个发射机与无线单元400之间的方向。相对发射机位置单元580可充当用于基于该信息信号确定远程发射机的绝对位置的装置。例如，无线单元400确定自无线单元400往最近发射机的方向。在其他实施例中，相对位置处理器560包括取向传感器570和处理器590但没有相对发射机位置单元580。在没有来自相对发射机位置单元580的具体发射机信息的情况下，可假定发射机是地面的。在此情形中，控制信号455基于无线单元400的当前取向来选择具有投射在水平面中的天线方向图的天线。替换地，可假定发射机在定位卫星中。在此情形中，控制信号455可再次基于无线单元400的当前取向来选择具有垂直投射的天线方向图的天线。
处理器590充当用于基于取向信息生成控制信号455的装置。处理器590还可充当用于确定自无线单元400往远程发射机的相对方向的装置。处理器590被耦合至取向传感器570的数据端口，并经由控制信号455耦合至天线选择器的控制端口。在操作中，处理器590基于来自取向传感器570的取向信息来生成控制信号455。处理器590还可接受来自相对发射机位置单元580的方向信号。基于该取向和方向信号，处理器590可确定哪一个天线信号或什么天线信号组合预期提供对于无线单元的当前取向和位置而言的最优信号。
以上配置将相对位置处理器用于输入信号。即，使用该配置来确定远程发射机相对于无线单元的位置并选择其天线中的一个或多个天线来接收一个或多个信号。可使用互补配置用于输出信号。即，无线单元400可被配置成确定远程接收机的位置，并选择一个或多个天线来发射一个或多个信号。在此情形中，提供收到信号的接收机520被接收发射信号的发射机代替。相对位置处理器560随后被用于确定往接收机的相对方向而非自发射机的相对方向。相对位置处理器560类似地选择发射机将用来发送该发射信号的一个或多个天线。
图14A和14B示出所确定的移动设备的取向以及往各种发射机的方向。在图14A中，无线单元400被示为在空间中具有关于参考取向矢量的任意取向(设备取向)。该设备取向可通过图13的取向传感器570来确定。在一些实施例中，设备取向矢量提供无线单元400的三维取向，如图所示。在其他实施例中，设备取向矢量提供二维取向，诸如由磁力计提供的水平取向。在另外其他实施例中，设备取向矢量提供单维度取向，诸如由加速计提供的垂直取向。
在图14B中，无线单元400被示为处在空间中关于各种发射机以及相应的位置矢量集合的任意位置。每个位置矢量表示自无线单元400往特定发射机的方向(或等效地，相对方向)。第一位置矢量示出自无线单元400往定位于近旁的基站(BS)的方向。该位置矢量集合可包括仅仅最近的基站或最近的两个或三个基站。第二矢量示出自无线单元400往定位卫星(诸如GPS卫星)的方向。该位置矢量集合可另外包括仅仅最近的GPS卫星、无线单元400最正上方的GPS卫星、或者两个、三个或四个此类定位卫星。
每个矢量从无线单元400的位置延伸至发射机的位置。这些位置可由图13的相对发射机位置单元580确定。设备位置可使用卫星定位系统(例如，GPS、Galileo或GLONASS系统)和/或地面定位系统(例如，基于蜂窝小区的三边测量或三角测量)来确定。发射机位置可以是预先定义的和/或存储在无线单元400中。例如，无线单元400可以能够基于当前时间确定一个或多个卫星在天空的位置。类似地，无线单元400可具有预定基站和/或接入点位置的表。这些位置可以是从网络传送给移动台的，或者可能是已由无线单元400在先前遭遇期间确定的。在一些实施例中，每个矢量是以如图所示的自无线单元400往发射机的三维方向矢量的形式提供的。在其他实施例中，该矢量仅提供无线单元400与发射机之间的二维位移，诸如水平面中的矢量。在另外其他实施例中，设备取向矢量提供单维度取向，诸如由加速计提供的垂直取向。
基于设备取向和(诸)方向矢量，无线单元确定选择哪一个或多个天线来接收信号。一些实施例包括用于选择单个天线由此实现开关分集的开关。其他实施例用相干组合器相干地、或用非相干组合器非相干地加权并组合多个天线输入信号。
图15示出使用相对位置处理器560来执行开关分集。该框图示出无线单元400包括提供接收信号(S)的单路径接收机520。接收机520经由开关528耦合至多个天线(ANT1,ANT2,…,ANTm)510。在一些实施例中，开关528切换射频(RF)输入信号。在其他实施例中，开关528切换中频(IF)输入信号。上文参照图13描述的相对位置处理器560提供用于选择天线输入信号的控制信号455。该开关将所选天线输入信号传给接收机520以供解调，从而得到收到信号S。
图16示出使用相对位置处理器560计算用于非相干组合的权重。该框图示出无线单元400包括多径接收机520，后者被耦合至多个天线(ANT1,ANT2,…,ANTm)510并提供相应的多个接收信号(S1,S2,…,Sm)。多径接收机520可传递天线信号或者将RF信号下变频至IF或基带信号。这多个接收信号(S1,S2,…,Sm)被提供给自乘、加权及求和电路系统。该自乘、加权及求和电路为每个接收信号(S1,S2,…,Sm)提供自乘单元722和加权单元724。自乘单元722接受接收信号(S1,S2,…,Sm)并输出经自乘的信号(S1 2,S2 2,…,Sm 2)。加权单元724用相应权重(w1,w2,…,wm)对每个经自乘的信号(S1 2,S2 2,…,Sm 2)进行加权。例如，来自第二天线(ANT2)的信号S2通过自乘单元722被自乘，随后通过单元724用值w2加权，得到经自乘和加权的乘积w2(S2)2。相应权重(w1,w2,…,wm)由来自相对位置处理器560的控制信号455设置。相对位置处理器560基于无线单元400的取向以及一个或多个发射机相对于无线单元400的位置来设置此控制信号455。例如，权重可基于来自每个天线的预期收到信号强度来设置。例如，权重可被设为(0.0、0.4和0.6)。在自乘和加权后，结果信号由求和器726求和以产生收到信号(S输出 2)。求和器基于控制信号455组合来自多个天线的信号。求和器充当用于组合多个信号的装置。可使用以硬件和/或软件实现的加法器、组合器、数字化器及数字处理器、或其他求和器作为用于组合的装置。
图17示出使用相对位置处理器计算用于相干组合的相位偏移。该图示出无线单元400包括多个天线(ANT1,ANT2,…,ANTm)510、多径接收机520、相对位置处理器560、相位补偿器725以及求和器726。多径接收机520包括用以从多个天线(ANT1,ANT2,…,ANTm)510接收信号的m个天线输入、和用以提供收到信号(S1,S2,…,Sm)的m个输出。每个信号Si包括同相分量和异相分量{Ii,Qi}。
基于无线单元400的取向以及一个或多个发射机的相对发射机位置，相对位置处理器560确定自无线单元400的当前取向往这一个或多个发射机的相对取向。通过此信息，相对位置处理器560生成相位调整信号455以指示从一个或多个发射机的天线接收。
可变相位调整信号(ΔΦ2,…,ΔΦm)控制相应的相位补偿器725。相位补偿器725还从多径接收机520接收相应信号(S2,…,Sm)。可变相位调整信号(ΔΦ2,…,ΔΦm)是基于来自相对位置处理器560的控制信号来设置的。进而，相位补偿器725使用可变相位调整信号(ΔΦ2,…,ΔΦm)来调整信号(S2,…,Sm)的传入的同相和异相信号分量{Ii,Qi}的相位。相位补偿器725使用该控制信号来调整信号(S2,…,Sm)中每一个的相位以使得每个信号具有与信号S1的估计相位共同的相位。用求和器726组合信号S1与相位调整信号得到相干组合的输出信号S输出。
上述系统可以硬件和软件的组合来实现。例如，无线单元400可包含用于使至少一台计算机进行以下操作的代码：(1)使用惯性传感器感测无线单元的取向并生成指示无线单元的取向的取向信息；(2)基于该取向信息生成控制信号；以及(3)基于该控制信号组合来自多个天线的信号。
本文所描述的各个示例性逻辑块、模块和电路可用一个或多个处理器实现或执行。处理器可以是诸如微处理器的通用处理器、诸如数字信号处理器(DSP)的专用处理器、或能够支持软件的任何其它硬件平台。软件应当被宽泛地解释成表示指令、数据结构或程序代码的任何组合，无论引用软件、硬件、中间件、微代码或任何其它术语来述及皆是如此。替换地，处理器可以是专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、状态机、分立硬件组件的组合、或其任意组合。本文所描述的各个示例性逻辑块、模块和电路还可包括用于存储软件的机器可读介质。机器可读介质还可包括一个或多个存储设备、传输线、或编码数据信号的载波。
提供了以上对所公开的方面的描述是为了使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本发明。对这些方面的各种修改容易为本领域技术人员所显见，并且在此所定义的普适原理可被应用于其它方面而不会脱离本发明的精神或范围。

Claims (35)

1.一种用于进行天线选择的无线单元，所述无线单元包括：
多个天线，包括具有至少两种不同天线方向图的天线；
天线选择器，其包括各自耦合至所述多个天线中的相应一个天线的多个端口、以及接受控制信号以选择所述多个天线中的至少一个天线的控制端口；
惯性传感器，其包括提供取向信息的数据端口，其中所述取向信息被部分地用于生成绝对取向信息，所述绝对取向信息指示所述无线单元的自所述无线单元的当前位置的绝对取向和往远程发射机的方向；以及
处理器，其耦合至所述惯性传感器的所述数据端口并耦合至所述天线选择器的所述控制端口，其中所述处理器配置成基于所述绝对取向信息来生成所述控制信号。
2.如权利要求1所述的无线单元，其特征在于，所述多个天线包括定向天线和半球面天线。
3.如权利要求1所述的无线单元，其特征在于，基于所述绝对取向信息的所述控制信号包括用于选择所述多个天线中的哪个天线预期在所述无线单元与假定关于所述无线单元处于水平位置的所述远程发射机之间提供最强信号的控制信号。
4.如权利要求1所述的无线单元，其特征在于，基于所述绝对取向信息的所述控制信号包括基于所述多个天线中的哪个天线预期在所述无线单元与假定关于所述无线单元处于垂直上方位置的远程发射机之间提供最强信号的控制信号。
5.如权利要求1所述的无线单元，其特征在于，还包括配置成接收信息信号的接收机，其中所述处理器进一步配置成基于所述信息信号来确定远程发射机的绝对位置。
6.如权利要求5所述的无线单元，其特征在于，基于所述绝对取向信息的所述控制信号还基于所述远程发射机的所述绝对位置。
7.如权利要求5所述的无线单元，其特征在于，所述远程发射机包括基站。
8.如权利要求5所述的无线单元，其特征在于，所述远程发射机包括定位卫星。
9.如权利要求8所述的无线单元，其特征在于，所述定位卫星包括全球定位卫星(GPS)。
10.如权利要求1所述的无线单元，其特征在于，所述惯性传感器包括加速计。
11.如权利要求1所述的无线单元，其特征在于，所述惯性传感器包括陀螺仪。
12.一种用于组合信号的无线单元，所述无线单元包括：
多个天线，包括至少一个定向天线，所述多个天线包括具有至少两种不同天线方向图的天线；
惯性传感器，其包括提供取向信息的数据端口，其中所述取向信息被部分地用于生成绝对取向信息，所述绝对取向信息指示所述无线单元的自所述无线单元的当前位置的绝对取向和往远程发射机的方向；
组合器，其包括各自耦合至所述多个天线中的至少一个天线的多个输入端口并且还包括接收用于组合来自所述多个输入端口的信号的控制信号的控制端口；以及
处理器，其耦合至所述惯性传感器的所述数据端口并耦合至所述组合器的所述控制端口，其中所述处理器配置成基于所述绝对取向信息来生成所述控制信号。
13.如权利要求12所述的无线单元，其特征在于，所述多个天线包括定向天线和半球面天线。
14.如权利要求12所述的无线单元，其特征在于，还包括：
配置成接收信息信号的接收机，其中所述处理器进一步配置成基于所述信息信号来确定所述远程发射机的绝对位置；
其中基于所述取向信息的所述控制信号还基于所述远程发射机的所述绝对位置。
15.如权利要求14所述的无线单元，其特征在于，所述远程发射机包括基站。
16.如权利要求14所述的无线单元，其特征在于，所述远程发射机包括定位卫星。
17.如权利要求16所述的无线单元，其特征在于，所述定位卫星包括全球定位卫星(GPS)。
18.如权利要求12所述的无线单元，其特征在于，所述组合器包括非相干组合器。
19.如权利要求18所述的无线单元，其特征在于，所述控制信号包括至少一个相应权重(wi)。
20.如权利要求12所述的无线单元，其特征在于，所述组合器包括相干组合器。
21.如权利要求20所述的无线单元，其特征在于，所述控制信号包括至少一个可变相位调整信号(ΔΦi)。
22.如权利要求12所述的无线单元，其特征在于，所述惯性传感器包括加速计。
23.如权利要求12所述的无线单元，其特征在于，所述惯性传感器包括陀螺仪。
24.一种使用无线单元来组合信号的方法，所述方法包括：
提供包括至少一个定向天线的多个天线，所述多个天线包括具有至少两种不同天线方向图的天线；
使用惯性传感器感测所述无线单元的取向并生成绝对取向信息，其中所述绝对取向信息指示所述无线单元的自所述无线单元的当前位置的绝对取向和往远程发射机的方向；
基于所述绝对取向信息生成控制信号；以及
基于所述控制信号来组合来自多个天线的信号。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括：
接收信息信号；以及
基于所述信息信号确定所述远程发射机的绝对位置；
其中基于所述控制信号来组合来自所述多个天线的信号的动作还基于所述远程发射机的所述绝对位置。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括：
确定自所述无线单元往所述远程发射机的相对方向；
其中基于所述绝对取向信息生成所述控制信号的动作包括部分地基于所述相对方向生成所述控制信号。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述无线单元的参考取向与往所述远程发射机的角度之间的角度；
其中基于所述绝对取向信息生成所述控制信号的动作包括部分地基于所确定的角度生成所述控制信号。
28.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述控制信号包括至少一个相应权重(wi)。
29.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述控制信号包括至少一个可变相位调整信号(ΔΦi)。
30.一种用于组合信号的无线单元，所述无线单元包括：
用于提供包括至少一个定向天线的多个天线的装置，所述多个天线包括具有至少两种不同天线方向图的天线；
用于使用惯性传感器感测所述无线单元的取向并用于生成绝对取向信息的装置，其中所述绝对取向信息指示所述无线单元的自所述无线单元的当前位置的绝对取向和往远程发射机的方向；
用于基于所述绝对取向信息生成控制信号的装置；以及
用于基于所述控制信号来组合来自多个天线的信号的装置。
31.如权利要求30所述的无线单元，其特征在于，还包括：
用于接收信息信号的装置；以及
用于基于所述信息信号确定所述远程发射机的绝对位置的装置；
其中所述用于基于所述控制信号来组合来自所述多个天线的信号的装置还基于所述远程发射机的所述绝对位置。
32.如权利要求31所述的无线单元，其特征在于，还包括：
用于确定自所述无线单元往所述远程发射机的相对方向的装置；
其中所述用于基于所述绝对取向信息生成所述控制信号的装置包括用于部分地基于所述相对方向生成所述控制信号的装置。
33.如权利要求31所述的无线单元，其特征在于，还包括：
用于确定所述无线单元的参考取向与往所述远程发射机的角度之间的角度的装置；
其中所述用于基于所述绝对取向信息生成所述控制信号的装置包括用于部分地基于所确定的角度生成所述控制信号的装置。
34.如权利要求30所述的无线单元，其特征在于，所述控制信号包括至少一个相应权重(wi)。
35.如权利要求30所述的无线单元，其特征在于，所述控制信号包括至少一个可变相位调整信号(ΔΦi)。
CN201180052800.2A 2010-09-03 2011-09-02 用于传感器辅助式无线组合的无线单元和方法 Expired - Fee Related CN103190088B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/875,735 2010-09-03
US12/875,735 US20100330940A1 (en) 2006-10-31 2010-09-03 Sensor-aided wireless combining
PCT/US2011/050418 WO2012031257A1 (en) 2010-09-03 2011-09-02 Sensor-aided wireless combining

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103190088A CN103190088A (zh) 2013-07-03
CN103190088B true CN103190088B (zh) 2015-12-02

Family

ID=44651997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180052800.2A Expired - Fee Related CN103190088B (zh) 2010-09-03 2011-09-02 用于传感器辅助式无线组合的无线单元和方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100330940A1 (zh)
EP (1) EP2612453A1 (zh)
JP (2) JP2013539290A (zh)
KR (2) KR20130052008A (zh)
CN (1) CN103190088B (zh)
WO (1) WO2012031257A1 (zh)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5096478B2 (ja) * 2006-10-31 2012-12-12 クゥアルコム・インコーポレイテッド センサに基づいた無線受信ダイバーシティのための装置および方法
CN101652942A (zh) * 2007-03-15 2010-02-17 罗盘自动跟踪器有限责任公司 用于测向仪的设备和方法
US8471869B1 (en) 2010-11-02 2013-06-25 Google Inc. Optimizing display orientation
US8797358B1 (en) 2010-11-02 2014-08-05 Google Inc. Optimizing display orientation
US9160071B2 (en) * 2010-12-20 2015-10-13 Kathrein-Werke Kg Active antenna for filtering radio signal in two frequency bands
US20120219036A1 (en) * 2011-02-28 2012-08-30 Qualcomm Incorporated Using multiple antennas to improve ranging availability
US20120258741A1 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 Compass Auto Tracker, Llc. Apparatus and Method for Using a Wireless Mobile Handset Application to Locate Beacons
US8694010B2 (en) * 2011-04-26 2014-04-08 Xirrus, Inc. Wireless array device and system for managing wireless arrays having magnetometers
US9276685B2 (en) * 2011-10-14 2016-03-01 Qualcomm Incorporated Distributed antenna systems and methods of wireless communications for facilitating simulcasting and de-simulcasting of downlink transmissions
US9312941B2 (en) 2011-10-14 2016-04-12 Qualcomm Incorporated Base stations and methods for facilitating dynamic simulcasting and de-simulcasting in a distributed antenna system
US9246211B2 (en) * 2012-03-05 2016-01-26 Blackberry Limited Portable electronic device and method for tuning an antenna
US8868144B2 (en) * 2012-04-16 2014-10-21 Futurewei Technologies, Inc. Smart antenna system using orientation sensors
US8843313B2 (en) * 2012-06-13 2014-09-23 The Boeing Company Multipath isolation through the combined use of antenna diversity and frequency diversity
JP6212121B2 (ja) 2012-08-31 2017-10-11 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 無線通信システムにおけるアンテナ仮想化方法及び装置
TW201411943A (zh) * 2012-09-03 2014-03-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 可切換天線的無線通訊終端及天線切換方法
CN103685614A (zh) * 2012-09-03 2014-03-26 国基电子（上海）有限公司 可切换天线的无线通讯终端及天线切换方法
EP2954595B1 (en) * 2013-02-11 2023-05-24 Gogo Business Aviation LLC Multiple antenna system and method for mobile platforms
US9065497B2 (en) 2013-07-09 2015-06-23 Symbol Technologies, Llc Context aware multiple-input and multiple-output antenna systems and methods
US9515708B2 (en) 2013-07-09 2016-12-06 Symbol Technologies, Llc Context aware multiple-input and multiple-output antenna systems and methods
JP6151214B2 (ja) * 2014-04-28 2017-06-21 株式会社東芝 電子機器
US20160013552A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Sony Corporation Operating an Antenna Device of a User Equipment
US10117043B2 (en) 2014-09-22 2018-10-30 Symbol Technologies, Llc Serially-connected bluetooth low energy nodes
CN108184275B (zh) 2014-12-31 2021-07-06 深圳市大疆创新科技有限公司 移动物体及其天线自动对准方法、系统
JP2016197805A (ja) * 2015-04-03 2016-11-24 池上通信機株式会社 直線偏波受信装置
US9844700B1 (en) * 2015-06-14 2017-12-19 Grady Burleson, Jr. Avalanche self-rescue device
CN105306109A (zh) * 2015-09-17 2016-02-03 北京自在科技有限责任公司 一种低功耗蓝牙设备及低功耗蓝牙设备天线切换方法
CN108352889B (zh) 2015-11-09 2021-09-10 索尼互动娱乐股份有限公司 主波束方向确定设备、头戴式显示器、确定方法及存储介质
CN107110973B (zh) * 2015-11-13 2021-10-15 华为技术有限公司 改善gps性能的方法及终端
EP4072092A1 (en) * 2016-05-10 2022-10-12 Nokia Technologies Oy Antenna co-location and receiver assumptions
WO2018132497A1 (en) * 2017-01-10 2018-07-19 Nextivity, Inc. Real time adaptation of a mobile repeater antenna pattern
US10090892B1 (en) * 2017-03-20 2018-10-02 Intel Corporation Apparatus and a method for data detecting using a low bit analog-to-digital converter
CN107135029A (zh) * 2017-05-15 2017-09-05 深圳星联天通科技有限公司 卫星终端及其搜星方法、计算机可读存储介质
CN112415557B (zh) * 2020-12-14 2022-05-17 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于云平台的伪卫星室内多源融合定位方法
US11677436B1 (en) * 2021-12-01 2023-06-13 Rockwell Collins, Inc. Antenna optimization for SATCOM waveforms
WO2024106919A1 (ko) * 2022-11-14 2024-05-23 삼성전자 주식회사 통신 신호의 위상 변환 방법 및 전자 장치
CN116505992B (zh) * 2023-06-25 2023-09-15 西安安森智能仪器股份有限公司 一种无线通信方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1639906A (zh) * 2002-03-04 2005-07-13 思科技术公司 用于unii访问点的分集天线
US7453363B2 (en) * 2005-08-19 2008-11-18 Thingmagic, Inc. RFID reader system incorporating antenna orientation sensing
CN101377544A (zh) * 2008-09-19 2009-03-04 深圳华为通信技术有限公司 一种自动选择天线的方法、装置及移动终端
CN101529652A (zh) * 2006-10-31 2009-09-09 高通股份有限公司 用于基于传感器的无线接收分集的装置和方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5163176A (en) * 1980-12-29 1992-11-10 Raytheon Company All weather tactical strike system (AWTSS) and method of operation
EP0700116A3 (en) * 1994-08-29 1998-01-07 Atr Optical And Radio Communications Research Laboratories Apparatus and method for controlling array antenna comprising a plurality of antenna elements with improved incoming beam tracking
US6363108B1 (en) * 1999-03-31 2002-03-26 Qualcomm Inc. Programmable matched filter searcher
JP4132643B2 (ja) * 2000-11-10 2008-08-13 日本放送協会 移動体通信装置及び基地局
US6862433B2 (en) * 2001-02-06 2005-03-01 Motorola, Inc. Antenna system for a wireless information device
JP2002290315A (ja) * 2001-03-27 2002-10-04 Hitachi Kokusai Electric Inc 干渉除去方法および移動通信システム
DE10125474A1 (de) * 2001-05-25 2002-12-12 Walter Doell Vorrichtung sowie Verfahren zum Empfangen von von Satelliten abgegebenen Signalen
JP2003235072A (ja) * 2002-02-06 2003-08-22 Ntt Docomo Inc 無線リソース割当て方法、無線リソース割当て装置及び移動通信システム
JP2004064741A (ja) * 2002-06-05 2004-02-26 Fujitsu Ltd 移動端末用適応アンテナ装置
US20040087294A1 (en) * 2002-11-04 2004-05-06 Tia Mobile, Inc. Phases array communication system utilizing variable frequency oscillator and delay line network for phase shift compensation
US7085541B2 (en) * 2003-01-31 2006-08-01 Bbnt Solutions Llc Systems and methods for directional antenna power control in a wireless network
US8686900B2 (en) * 2003-03-20 2014-04-01 Hemisphere GNSS, Inc. Multi-antenna GNSS positioning method and system
US8138970B2 (en) * 2003-03-20 2012-03-20 Hemisphere Gps Llc GNSS-based tracking of fixed or slow-moving structures
US7643794B2 (en) * 2003-04-07 2010-01-05 Yoram Ofek Multi-sector antenna apparatus
US20050270228A1 (en) * 2003-07-03 2005-12-08 Stephens Scott A Radar system for local positioning
US7250901B2 (en) * 2003-07-03 2007-07-31 Navcom Technology Inc. Synthetic aperture radar system and method for local positioning
DE602004032557D1 (de) * 2003-10-06 2011-06-16 Insitu Inc Verfahren und vorrichtung zur satellitengestützten relativen positionierung beweglicher plattformen
JP2005214779A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Xanavi Informatics Corp ナビゲーション装置および地図データ更新方法
US7319397B2 (en) * 2004-08-26 2008-01-15 Avante International Technology, Inc. RFID device for object monitoring, locating, and tracking
JP2006157117A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 移動体通信システム
GB2423191B (en) * 2005-02-02 2007-06-20 Toshiba Res Europ Ltd Antenna unit and method of transmission or reception
US7310062B1 (en) * 2005-07-28 2007-12-18 Rockwell Collins, Inc. Dual antenna diversity method to detect GPS signal tampering
JP2008042802A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd アダプティブアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置
US7844378B2 (en) * 2006-10-05 2010-11-30 Trimble Navigation Limited Farm apparatus having implement sidehill drift compensation
US7626544B2 (en) * 2006-10-17 2009-12-01 Ut-Battelle, Llc Robust low-frequency spread-spectrum navigation system
US7855678B2 (en) * 2007-05-16 2010-12-21 Trimble Navigation Limited Post-mission high accuracy position and orientation system
JP5067085B2 (ja) * 2007-09-12 2012-11-07 沖電気工業株式会社 無線通信装置
JP5112965B2 (ja) * 2008-06-16 2013-01-09 株式会社東海理化電機製作所 車両検索システム
US9614951B2 (en) * 2008-11-21 2017-04-04 Nokia Technologies Oy Method, apparatus and computer program product for analyzing data associated with proximate devices
US8466837B2 (en) * 2008-12-31 2013-06-18 Navcom Technology Inc. Hooked turnstile antenna for navigation and communication
US9174123B2 (en) * 2009-11-09 2015-11-03 Invensense, Inc. Handheld computer systems and techniques for character and command recognition related to human movements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1639906A (zh) * 2002-03-04 2005-07-13 思科技术公司 用于unii访问点的分集天线
US7453363B2 (en) * 2005-08-19 2008-11-18 Thingmagic, Inc. RFID reader system incorporating antenna orientation sensing
CN101529652A (zh) * 2006-10-31 2009-09-09 高通股份有限公司 用于基于传感器的无线接收分集的装置和方法
CN101377544A (zh) * 2008-09-19 2009-03-04 深圳华为通信技术有限公司 一种自动选择天线的方法、装置及移动终端

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012031257A1 (en) 2012-03-08
CN103190088A (zh) 2013-07-03
US20100330940A1 (en) 2010-12-30
EP2612453A1 (en) 2013-07-10
KR20150016374A (ko) 2015-02-11
JP2013539290A (ja) 2013-10-17
JP2016001910A (ja) 2016-01-07
KR20130052008A (ko) 2013-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103190088B (zh) 用于传感器辅助式无线组合的无线单元和方法
US11784699B2 (en) Method and apparatus for focused data communications
US9125165B2 (en) WLAN-based positioning system
EP2078324B1 (en) Apparatus and method for sensor-based wireless receive diversity
US8620368B2 (en) Method and system for 60 GHz antenna adaptation and user coordination based on base station beacons
KR101604739B1 (ko) 방향 센서를 사용하는 스마트 안테나 시스템
US6917337B2 (en) Adaptive antenna unit for mobile terminal
US20110201357A1 (en) Method and system for refining a location of a base station and/or a mobile device based on signal strength measurements and corresponding transmitter and/or receiver antenna patterns
US20140162691A1 (en) Positioning Method and Wireless Communication System Using the Same
JP2008061277A (ja) 移動局、通信制御方法
JP2004297664A (ja) 移動局、通信制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151202

Termination date: 20180902

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee