CN105682035A - 实现定向通信的终端及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现定向通信的终端，该装置包括：位置获取模块，用于获取终端的当前的位置信息，并获取与终端通信的基站的位置信息；方向确定模块，用于根据获取到的终端的位置信息和基站的位置信息确定终端信号的发送方向，或者根据获取到的终端的位置信息和基站的位置信息确定基站信号的接收方向；信号传输模块，用于基于定向天线系统，根据确定的发送方向进行信号的发送或者根据确定的接收方向进行信号的接收。本发明还提出一种实现定向通信的方法。本发明提出的实现定向通信的终端及方法提高了天线增益和频谱利用率，并且减小了系统干扰。

Description

实现定向通信的终端及方法

技术领域

本发明涉及移动终端技术领域，尤其涉及一种实现定向通信的终端及方法。

背景技术

现有的手机等移动终端的天线系统一般都是采用无方向性天线系统，这种无方向性天线系统在主要辐射平面上没有方向性，它的方向性图是一个圆，由于其在所有方向上都会有辐射功率，因此，在信号传输时，天线波瓣无法定向地指向用户，不仅容易受到其他系统的信号干扰，例如，会与本小区内其他用户之间，或者与相邻小区的用户之间产生信号干扰；而且存在天线增益低，频谱利用率低的问题。

发明内容

本发明提供一种实现定向通信的终端及方法，其主要目的在于提高天线增益、减小系统干扰，以及提高频谱利用率。

为实现上述目的，本发明提供一种实现定向通信的终端，该实现定向通信的终端包括：

位置获取模块，用于获取终端的当前的位置信息，并根据所述终端的位置信息获取与所述终端通信的基站的位置信息；

方向确定模块，用于根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述终端信号的发送方向，或者根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述基站信号的接收方向；

信号传输模块，用于基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送或者根据确定的所述接收方向进行信号的接收。

可选地，所述信号传输模块包括：

电磁调制单元，用于根据确定的所述接收方向对所述定向天线系统进行电磁调制，其中，所述定向天线系统为超材料天线系统；

信号接收单元，用于基于经过所述电磁调制后的所述定向天线系统进行信号定向接收。

可选地，所述信号传输模块包括：

波束赋形单元，用于根据确定的所述发送方向对所述定向天线系统进行波束赋形处理；

信号发送单元，用于基于经过所述波束赋形处理后的所述定向天线系统进行信号的定向发送。

可选地，所述位置获取模块包括：

第一获取单元，用于根据定位系统获取所述终端当前的位置信息；

网络搜索单元，用于进行网络搜索并确定所述终端的连接网络，搜索所述连接网络中距离所述终端的位置信息对应的位置处最近的预设数目的基站；

基站注册单元，用于从所述预设数目的基站中选择信号强度最强的基站进行注册；

第二获取单元，由于基于信令协议从所述连接网络获取所述信号强度最强的基站的位置信息。

可选地，所述网络搜索单元，还用于按照预设的网络优先级进行网络信号的搜索，其中，若搜索到优先级最高的网络，则将所述优先级最高的网络确定为所述连接网络，若搜索不到所述优先级最高的网络，则搜索优先级次之的网络直至确定所述连接网络。，

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种实现定向通信的方法，该实现定向通信的方法包括：

获取终端的当前的位置信息，并根据所述终端的位置信息获取与所述终端通信的基站的位置信息；

根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述终端信号的发送方向，或者根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述基站信号的接收方向；

基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送或者根据确定的所述接收方向进行信号的接收。

可选地，所述基于定向天线系统，根据确定的所述接收方向进行信号的接收的步骤包括：

根据确定的所述接收方向对所述定向天线系统进行电磁调制，其中，所述定向天线系统为超材料天线系统；

基于经过所述电磁调制后的所述定向天线系统进行信号定向接收。

可选地，所述基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送的步骤包括：

根据确定的所述发送方向对所述定向天线系统进行波束赋形处理；

基于经过所述波束赋形处理后的所述定向天线系统进行信号的定向发送。

可选地，所述获取终端的当前的位置信息，并根据所述终端的位置信息获取与所述终端通信的基站的位置信息的步骤包括：

根据定位系统获取所述终端当前的位置信息；

进行网络搜索并确定所述终端的连接网络，搜索所述连接网络中距离所述终端的位置信息对应的位置处最近的预设数目的基站；

从所述预设数目的基站中选择信号强度最强的基站进行注册，基于信令协议从所述连接网络获取所述信号强度最强的基站的位置信息。

可选地，所述进行网络搜索并确定所述终端的连接网络的过程包括步骤：

按照预设的网络优先级进行网络信号的搜索，其中，若搜索到优先级最高的网络，则将所述优先级最高的网络确定为所述连接网络，若搜索不到所述优先级最高的网络，则搜索优先级次之的网络直至确定所述连接网络。

本发明提出的实现定向通信的终端及方法，通过终端的位置获取模块获取终端的当前的位置信息，并根据终端的位置信息获取与终端通信的基站的位置信息，根据获取到的终端的位置信息和基站的位置信息确定终端信号的发送方向或者是基站信号的接收方向，然后基于定向天线系统进行信号的定向接收或者定向发送，本发明在信号传输时，天线波瓣能够定向的指向用户终端，不易受到其他系统的信号干扰，与本小区内其他用户之间，或者与相邻小区的用户之间不易产生信号干扰，不仅提高了天线增益和频谱利用率，并且减小了系统干扰。

附图说明

图1为实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意图；

图2为如图1所示的移动终端的无线通信装置示意图；

图3为本发明实现定向通信的终端第一实施例的功能模块示意图；

图4为本发明实现定向通信的终端第一实施例中位置获取模块的细化功能模块示意图；

图5为本发明实现定向通信的终端第二实施例中信号传输模块的细化功能模块示意图；

图6为本发明实现定向通信的方法第一实施例的流程图；

图7为本发明实现定向通信的方法第一实施例中位置获取步骤的细化流程示意图；

图8为本发明实现定向通信的方法第二实施例中定向接收步骤的细化流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

移动终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是移动终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

图1为实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意。

移动终端100可以包括无线通信单元110、A/V(音频/视频)输入单元120、用户输入单元130、输出单元150、存储器160、接口单元170、控制器180和电源单元190等等。图1示出了具有各种组件的移动终端，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件。可以替代地实施更多或更少的组件。将在下面详细描述移动终端的元件。

无线通信单元110通常包括一个或多个组件，其允许移动终端100与无线通信装置或网络之间的无线电通信。例如，无线通信单元可以包括广播接收模块111、移动通信模块112、无线互联网模块113和位置信息模块115中的至少一个。

广播接收模块111经由广播信道从外部广播管理服务器接收广播信号和/或广播相关信息。广播信道可以包括卫星信道和/或地面信道。广播管理服务器可以是生成并发送广播信号和/或广播相关信息的服务器或者接收之前生成的广播信号和/或广播相关信息并且将其发送给终端的服务器。广播信号可以包括TV广播信号、无线电广播信号、数据广播信号等等。而且，广播信号可以进一步包括与TV或无线电广播信号组合的广播信号。广播相关信息也可以经由移动通信网络提供，并且在该情况下，广播相关信息可以由移动通信模块112来接收。广播信号可以以各种形式存在，例如，其可以以数字多媒体广播(DMB)的电子节目指南(EPG)、数字视频广播手持(DVB-H)的电子服务指南(ESG)等等的形式而存在。广播接收模块111可以通过使用各种类型的广播装置接收信号广播。特别地，广播接收模块111可以通过使用诸如多媒体广播-地面(DMB-T)、数字多媒体广播-卫星(DMB-S)、数字视频广播-手持(DVB-H)，前向链路媒体(MediaFLO)的数据广播装置、地面数字广播综合服务(ISDB-T)等等的数字广播装置接收数字广播。广播接收模块111可以被构造为适合提供广播信号的各种广播装置以及上述数字广播装置。经由广播接收模块111接收的广播信号和/或广播相关信息可以存储在存储器160(或者其它类型的存储介质)中。

移动通信模块112将无线电信号发送到基站(例如，接入点、节点B等等)、外部终端以及服务器中的至少一个和/或从其接收无线电信号。这样的无线电信号可以包括语音通话信号、视频通话信号、或者根据文本和/或多媒体消息发送和/或接收的各种类型的数据。

无线互联网模块113支持移动终端的无线互联网接入。该模块可以内部或外部地耦接到终端。该模块所涉及的无线互联网接入技术可以包括WLAN(无线LAN)(Wi-Fi)、Wibro(无线宽带)、Wimax(全球微波互联接入)、HSDPA(高速下行链路分组接入)等等。

位置信息模块115是用于检查或获取移动终端的位置信息的模块。位置信息模块的典型示例是GPS(全球定位装置)。根据当前的技术，GPS模块115计算来自三个或更多卫星的距离信息和准确的时间信息并且对于计算的信息应用三角测量法，从而根据经度、纬度和高度准确地计算三维当前位置信息。当前，用于计算位置和时间信息的方法使用三颗卫星并且通过使用另外的一颗卫星校正计算出的位置和时间信息的误差。此外，GPS模块115能够通过实时地连续计算当前位置信息来计算速度信息。

A/V输入单元120用于接收音频或视频信号。A/V输入单元120可以包括麦克风122，麦克风122可以在电话通话模式、记录模式、语音识别模式等等运行模式中经由麦克风接收声音(音频数据)，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频(语音)数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由移动通信模块112发送到移动通信基站的格式输出。麦克风122可以实施各种类型的噪声消除(或抑制)算法以消除(或抑制)在接收和发送音频信号的过程中产生的噪声或者干扰。

用户输入单元130可以根据用户输入的命令生成键输入数据以控制移动终端的各种操作。用户输入单元130允许用户输入各种类型的信息，并且可以包括键盘、锅仔片、触摸板(例如，检测由于被接触而导致的电阻、压力、电容等等的变化的触敏组件)、滚轮、摇杆等等。特别地，当触摸板以层的形式叠加在显示单元151上时，可以形成触摸屏。

接口单元170用作至少一个外部装置与移动终端100连接可以通过的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。识别模块可以是存储用于验证用户使用移动终端100的各种信息并且可以包括用户识别模块(UIM)、客户识别模块(SIM)、通用客户识别模块(USIM)等等。另外，具有识别模块的装置(下面称为“识别装置”)可以采取智能卡的形式，因此，识别装置可以经由端口或其它连接装置与移动终端100连接。接口单元170可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端100内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端和外部装置之间传输数据。

另外，当移动终端100与外部底座连接时，接口单元170可以用作允许通过其将电力从底座提供到移动终端100的路径或者可以用作允许从底座输入的各种命令信号通过其传输到移动终端的路径。从底座输入的各种命令信号或电力可以用作用于识别移动终端是否准确地安装在底座上的信号。输出单元150被构造为以视觉、音频和/或触觉方式提供输出信号(例如，音频信号、视频信号、警报信号、振动信号等等)。输出单元150可以包括显示单元151、音频输出模块152等等。

显示单元151可以显示在移动终端100中处理的信息。例如，当移动终端100处于电话通话模式时，显示单元151可以显示与通话或其它通信(例如，文本消息收发、多媒体文件下载等等)相关的用户界面(UI)或图形用户界面(GUI)。当移动终端100处于视频通话模式或者图像捕获模式时，显示单元151可以显示捕获的图像和/或接收的图像、示出视频或图像以及相关功能的UI或GUI等等。

同时，当显示单元151和触摸板以层的形式彼此叠加以形成触摸屏时，显示单元151可以用作输入装置和输出装置。显示单元151可以包括液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管LCD(TFT-LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、柔性显示器、三维(3D)显示器等等中的至少一种。这些显示器中的一些可以被构造为透明状以允许用户从外部观看，这可以称为透明显示器，典型的透明显示器可以例如为TOLED(透明有机发光二极管)显示器等等。根据特定想要的实施方式，移动终端100可以包括两个或更多显示单元(或其它显示装置)，例如，移动终端可以包括外部显示单元(未示出)和内部显示单元(未示出)。触摸屏可用于检测触摸输入压力以及触摸输入位置和触摸输入面积。

音频输出模块152可以在移动终端处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时，将无线通信单元110接收的或者在存储器160中存储的音频数据转换音频信号并且输出为声音。而且，音频输出模块152可以提供与移动终端100执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出模块152可以包括拾音器、蜂鸣器等等。

存储器160可以存储由控制器180执行的处理和控制操作的软件程序等等，或者可以暂时地存储己经输出或将要输出的数据(例如，电话簿、消息、静态图像、视频等等)。而且，存储器160可以存储关于当触摸施加到触摸屏时输出的各种方式的振动和音频信号的数据。

存储器160可以包括至少一种类型的存储介质，所述存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。而且，移动终端100可以与通过网络连接执行存储器160的存储功能的网络存储装置协作。

控制器180通常控制移动终端的总体操作。例如，控制器180执行与语音通话、数据通信、视频通话等等相关的控制和处理。另外，控制器180可以包括用于再现(或回放)多媒体数据的多媒体模块181，多媒体模块181可以构造在控制器180内，或者可以构造为与控制器180分离。控制器180可以执行模式识别处理，以将在触摸屏上执行的手写输入或者图片绘制输入识别为字符或图像。

电源单元190在控制器180的控制下接收外部电力或内部电力并且提供操作各元件和组件所需的适当的电力。

这里描述的各种实施方式可以以使用例如计算机软件、硬件或其任何组合的计算机可读介质来实施。对于硬件实施，这里描述的实施方式可以通过使用特定用途集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器180中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器160中并且由控制器180执行。

至此，己经按照其功能描述了移动终端。下面，为了简要起见，将描述诸如折叠型、直板型、摆动型、滑动型移动终端等等的各种类型的移动终端中的滑动型移动终端作为示例。因此，本发明能够应用于任何类型的移动终端，并且不限于滑动型移动终端。

如图1中所示的移动终端100可以被构造为利用经由帧或分组发送数据的诸如有线和无线通信装置以及基于卫星的通信装置来操作。

现在将参考图2描述其中根据本发明的移动终端能够操作的通信装置。

这样的通信装置可以使用不同的空中接口和/或物理层。例如，由通信装置使用的空中接口包括例如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和通用移动通信装置(UMTS)(特别地，长期演进(LTE))、全球移动通信装置(GSM)等等。作为非限制性示例，下面的描述涉及CDMA通信装置，但是这样的教导同样适用于其它类型的装置。

参考图2，CDMA无线通信装置可以包括多个移动终端100、多个基站(BS)270、基站控制器(BSC)275和移动交换中心(MSC)280。MSC280被构造为与公共电话交换网络(PSTN)290形成接口。MSC280还被构造为与可以经由回程线路耦接到基站270的BSC275形成接口。回程线路可以根据若干己知的接口中的任一种来构造，所述接口包括例如E1/T1、ATM，IP、PPP、帧中继、HDSL、ADSL或xDSL。将理解的是，如图2中所示的装置可以包括多个BSC2750。

每个BS270可以服务一个或多个分区(或区域)，由多向天线或指向特定方向的天线覆盖的每个分区放射状地远离BS270。或者，每个分区可以由用于分集接收的两个或更多天线覆盖。每个BS270可以被构造为支持多个频率分配，并且每个频率分配具有特定频谱(例如，1.25MHz,5MHz等等)。

分区与频率分配的交叉可以被称为CDMA信道。BS270也可以被称为基站收发器子装置(BTS)或者其它等效术语。在这样的情况下，术语"基站"可以用于笼统地表示单个BSC275和至少一个BS270。基站也可以被称为"蜂窝站"。或者，特定BS270的各分区可以被称为多个蜂窝站。

如图2中所示，广播发射器(BT)295将广播信号发送给在装置内操作的移动终端100。如图1中所示的广播接收模块111被设置在移动终端100处以接收由BT295发送的广播信号。在图2中，示出了几个全球定位装置(GPS)卫星300。卫星300帮助定位多个移动终端100中的至少一个。

在图2中，描绘了多个卫星300，但是可以理解的是，可以利用任何数目的卫星获得有用的定位信息。如图1中所示的GPS模块115通常被构造为与卫星300配合以获得想要的定位信息。替代GPS跟踪技术或者在GPS跟踪技术之外，可以使用可以跟踪移动终端的位置的其它技术。另外，至少一个GPS卫星300可以选择性地或者额外地处理卫星DMB传输。

作为无线通信装置的一个典型操作，BS270接收来自各种移动终端100的反向链路信号。移动终端100通常参与通话、消息收发和其它类型的通信。特定基站270接收的每个反向链路信号被在特定BS270内进行处理。获得的数据被转发给相关的BSC275。BSC提供通话资源分配和包括BS270之间的软切换过程的协调的移动管理功能。BSC275还将接收到的数据路由到MSC280，其提供用于与PSTN290形成接口的额外的路由服务。类似地，PSTN290与MSC280形成接口，MSC与BSC275形成接口，并且BSC275相应地控制BS270以将正向链路信号发送到移动终端100。

基于上述移动终端硬件结构、通信装置的结构，提出本发明方法各个实施例。

本发明提供一种实现定向通信的终端。

参照图3所示，为本发明实现定向通信的终端的第一实施例的示意图。

在第一实施例中，该实现定向通信的终端包括：

位置获取模块10，用于获取终端的当前的位置信息，并根据所述终端的位置信息获取与所述终端通信的基站的位置信息；

本实施例提出的终端可以是手机等可以与基站实现无线通信的终端，可以在终端设置位置识别系统作为位置获取模块10，用来获取终端的位置信息，其中，位置识别系统可以是卫星定位系统，如GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)、北斗定位系统等；或者基站辅助定位系统等。

由于运营商网络，即移动通信网络需具有该网络所有基站对应的位置信息，因此在位置获取模块10获取到终端的位置信息后，可以根据终端的位置信息获取基站的位置信息，搜索终端的位置信息对应的位置处的网络信号，并选择合适的基站进行注册，在注册完成后，可以从连接的移动通信网络获取该基站的位置信息。

在一实施例中，参照图4所示，位置获取模块10可以包括以下单元：

第一获取单元11，用于根据定位系统获取所述终端当前的位置信息；

网络搜索单元12，用于进行网络搜索并确定所述终端的连接网络，搜索所述连接网络中距离所述终端的位置信息对应的位置处最近的预设数目的基站；

基站注册单元13，用于从所述预设数目的基站中选择信号强度最强的基站进行注册；

第二获取单元14，基于信令协议从所述连接网络获取所述信号强度最强的基站的位置信息。

进一步地，网络搜索单元12，还用于按照预设的网络优先级进行网络信号的搜索，其中，若搜索到优先级最高的网络，则将所述优先级最高的网络确定为所述连接网络，若搜索不到所述优先级最高的网络，则搜索优先级次之的网络直至确定所述连接网络。

网络搜索单元12可以按照预设的搜网优先级搜网，比如按照4G、3G、2G的顺序，若搜索到4G网络，则连接到4G网络，若搜索不到4G网络，则搜索3G网络，以此类推。然后按该网络的终端与基站由近到远的优先级搜索预数目个基站，本实施例中，优选为4-12个，或者，优选为6个，由于六个基站形成一个蜂窝网络，基站注册单元13从预设数目的基站中选择接收信号最强的基站注册，第二获取单元14基于信令协议获取该基站的位置信息，信号传输模块30根据终端和基站的位置确定发送/接收方向定向发送和接收信号。

方向确定模块20，用于根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述终端信号的发送方向，或者根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述基站信号的接收方向；

信号传输模块30，用于基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送或者根据确定的所述接收方向进行信号的接收。

终端注册到运营商网络，位置获取模块10获取到终端的位置信息和基站的位置信息后，方向确定模块20可以根据获取到的上述位置信息确定信号的方向，其中，由所述终端的位置信息指向所述基站的位置信息的方向即为所述终端信号的发送方向，由所述基站的位置信息指向所述终端的位置信息的方向即为所述基站信号的接收方向，信号传输模块30基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送或者根据确定的所述接收方向进行信号的接收。

关于本实施例中的定向天线系统，在某一个或某几个特定方向上发射以及接收电磁波特别强，可以是超材料天线系统，在其他实施例中，也可以是其他的能够实现信号的定向发送和/或接收的天线系统。

进一步地，如果位置获取模块10没有该运营商网络的基站位置信息，注册到移动网络后通过约定的协议获取该网络所有的基站位置信息，也可以定时刷新该位置信息，如果位置获取模块10已经获取了该运营商网络的基站位置信息，在终端开机搜网和注册阶段就可以采用基站位置信息，信号传输模块30定向该基站发送信号或者定向接收该基站的信号。若终端无法获取当前的位置信息，则智能按无方向的方向发送和接收信号。

本实施例提出的实现定向通信的终端，通过终端的位置获取模块获取终端的当前的位置信息，并根据终端的位置信息获取与终端通信的基站的位置信息，根据获取到的终端的位置信息和基站的位置信息确定终端信号的发送方向或者是基站信号的接收方向，然后基于定向天线系统进行信号的定向接收或者定向发送，本发明在信号传输时，天线波瓣能够定向的指向用户终端，不易受到其他系统的信号干扰，与本小区内其他用户之间，或者与相邻小区的用户之间不易产生信号干扰，不仅提高了天线增益和频谱利用率，并且减小了系统干扰。

参照图5所示，基于本发明实现定向通信的终端的第一实施例提出本发明实现定向通信的终端的第二实施例。在本实施例中，所述终端与第一实施例的区别在于，信号传输模块30包括以下细化单元：

电磁调制单元31，用于根据确定的所述接收方向对所述定向天线系统进行电磁调制，其中，所述定向天线系统为超材料天线系统；

信号接收单元32，用于基于经过所述电磁调制后的所述定向天线系统进行信号定向接收。

关于超材料天线系统，超材料技术是一种通过复制电磁结构的设计精确控制、调制电磁波传播的技术，超材料具有介电常数占与磁导率p同时为负值的电磁特性，电磁波在该介质中传播时，电场强度、磁场强度与传播矢量三者遵循左手螺旋定则，因此存在负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射和理想透镜等多种物理现象，

它是一种针对应用需求对材料电磁特性进行逆向设计的技术，超材料技术能为用户带来超越电磁响应极限的卓越电磁性能，通过超材料对电磁波的响应，可以利用超材料任意控制电磁波传播的方式，因此，电磁调制单元31可以基于由超材料制作的超材料天线系统，根据方向确定模块20确定的接收方向调制超材料天线系统的电磁特性以进行电磁调制，信号接收单元32在此方向接收信号，避免其它方向的干扰，获得最大的信号接收增益。

关于信号的定向发送，信号传输模块包括：

波束赋形单元，用于根据确定的所述发送方向对所述定向天线系统进行波束赋形处理；

信号发送单元，用于基于经过所述波束赋形处理后的所述定向天线系统进行信号的定向发送。

方向确定模块20确定了发送方向以后，波束赋形单元可以根据发送方向进行波束赋形，信号发送单元实现信号的定向发送。如果无法获取接收和发送方向，则按照无方向的方式发送信号。

本实施例提出的实现定向通信的终端，可以根据接收方向调制超材料天线系统的电磁特性以进行电磁调制，实现信号的定向接收，避免其它方向的干扰，获得最大的信号接收增益；根据发送方向进行波束赋形实现信号的定向发送。

本发明还提出一种实现定向通信的方法。

参照图6所示，为本发明实现定向通信的方法第一实施例的流程图。

在第一实施例中，该实现定向通信的方法包括：

步骤S10，获取终端的当前的位置信息，并根据所述终端的位置信息获取与所述终端通信的基站的位置信息；

本实施例提出的终端可以是手机等可以与基站实现无线通信的终端，可以在终端设置位置识别系统，用来获取终端的位置信息，其中，位置识别系统可以是卫星定位系统，如GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)、北斗定位系统等；或者基站辅助定位系统等。

由于运营商网络，即移动通信网络需具有该网络所有基站对应的位置信息，因此在获取到终端的位置信息后，可以根据终端的位置信息获取基站的位置信息，搜索终端的位置信息对应的位置处的网络信号，并选择合适的基站进行注册，在注册完成后，可以从连接的移动通信网络获取该基站的位置信息。

在一实施例中，参照图7所示，步骤S10可以包括以下细化步骤：

步骤S11，根据定位系统获取所述终端当前的位置信息；

步骤S12，进行网络搜索并确定所述终端的连接网络，搜索所述连接网络中距离所述终端的位置信息对应的位置处最近的预设数目的基站；

步骤S13，从所述预设数目的基站中选择信号强度最强的基站进行注册，基于信令协议从所述连接网络获取所述信号强度最强的基站的位置信息。

进一步地，进行网络搜索并确定所述终端的连接网络的过程包括步骤：

按照预设的网络优先级进行网络信号的搜索，其中，若搜索到优先级最高的网络，则将所述优先级最高的网络确定为所述连接网络，若搜索不到所述优先级最高的网络，则搜索优先级次之的网络直至确定所述连接网络。

可以按照预设的搜网优先级搜网，比如按照4G、3G、2G的顺序，若搜索到4G网络，则连接到4G网络，若搜索不到4G网络，则搜索3G网络，以此类推。然后按该网络的终端与基站由近到远的优先级搜索预数目个基站，本实施例中，优选为4-12个，或者，优选为6个，由于六个基站形成一个蜂窝网络，从预设数目的基站中选择接收信号最强的基站注册，基于信令协议获取该基站的位置信息，天线系统根据终端和基站的位置确定发送/接收方向定向发送和接收信号。

步骤S20，根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述终端信号的发送方向，或者根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述基站信号的接收方向；

步骤S30，基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送或者根据确定的所述接收方向进行信号的接收。

终端注册到运营商网络，并获取到终端的位置信息和基站的位置信息后，可以根据获取到的上述位置信息确定信号的方向，其中，由所述终端的位置信息指向所述基站的位置信息的方向即为所述终端信号的发送方向，由所述基站的位置信息指向所述终端的位置信息的方向即为所述基站信号的接收方向。

关于本实施例中的定向天线系统，在某一个或某几个特定方向上发射以及接收电磁波特别强，可以是超材料天线系统，在其他实施例中，也可以是其他的能够实现信号的定向发送和/或接收的天线系统。

进一步地，如果终端没有该运营商网络的基站位置信息，注册到移动网络后通过约定的协议获取该网络所有的基站位置信息，也可以定时刷新该位置信息，如果终端已经获取了该运营商网络的基站位置信息，在终端开机搜网和注册阶段就可以采用基站位置信息，定向该基站发送信号和定向接收该基站的信号。若终端无法获取当前的位置信息，则智能按无方向的方向发送和接收信号。

本实施例提出的实现定向通信的方法，通过终端的位置获取模块获取终端的当前的位置信息，并根据终端的位置信息获取与终端通信的基站的位置信息，根据获取到的终端的位置信息和基站的位置信息确定终端信号的发送方向或者是基站信号的接收方向，然后基于定向天线系统进行信号的定向接收或者定向发送，本发明在信号传输时，天线波瓣能够定向的指向用户终端，不易受到其他系统的信号干扰，与本小区内其他用户之间，或者与相邻小区的用户之间不易产生信号干扰，不仅提高了天线增益和频谱利用率，并且减小了系统干扰。

参照图8所示，基于本发明实现定向通信的方法的第一实施例提出本发明实现定向通信的方法的第二实施例。在本实施例中，所述方法与第一实施例的区别在于，步骤S30包括以下细化步骤：

步骤S31，根据确定的所述接收方向对所述定向天线系统进行电磁调制，其中，所述定向天线系统为超材料天线系统；

步骤S32，基于经过所述电磁调制后的所述定向天线系统进行信号定向接收。

关于超材料天线系统，超材料技术是一种通过复制电磁结构的设计精确控制、调制电磁波传播的技术，超材料具有介电常数占与磁导率p同时为负值的电磁特性，电磁波在该介质中传播时，电场强度、磁场强度与传播矢量三者遵循左手螺旋定则，因此存在负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射和理想透镜等多种物理现象，

它是一种针对应用需求对材料电磁特性进行逆向设计的技术，超材料技术能为用户带来超越电磁响应极限的卓越电磁性能，通过超材料对电磁波的响应，可以利用超材料任意控制电磁波传播的方式，因此，由超材料制作的超材料天线系统，可以根据接收方向调制超材料天线系统的电磁特性以进行电磁调制，在此方向接收信号，避免其它方向的干扰，获得最大的信号接收增益。

关于信号的定向发送，基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送的步骤可以包括以下细化步骤：

根据确定的所述发送方向对所述定向天线系统进行波束赋形处理；

基于经过所述波束赋形处理后的所述定向天线系统进行信号的定向发送。

确定了发送方向以后，超材料控制系统可以根据发送方向进行波束赋形，实现信号的定向发送。如果无法获取接收和发送方向，则按照无方向的方式发送信号。

本实施例提出的实现定向通信的方法，可以根据接收方向调制超材料天线系统的电磁特性以进行电磁调制，实现信号的定向接收，避免其它方向的干扰，获得最大的信号接收增益；根据发送方向进行波束赋形实现信号的定向发送。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种实现定向通信的终端，其特征在于，所述实现定向通信的终端包括：

位置获取模块，用于获取终端的当前的位置信息，并根据所述终端的位置信息获取与所述终端通信的基站的位置信息；

方向确定模块，用于根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述终端信号的发送方向，或者根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述基站信号的接收方向；

信号传输模块，用于基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送或者根据确定的所述接收方向进行信号的接收。

2.根据权利要求1所述的实现定向通信的终端，其特征在于，所述信号传输模块包括：

电磁调制单元，用于根据确定的所述接收方向对所述定向天线系统进行电磁调制，其中，所述定向天线系统为超材料天线系统；

信号接收单元，用于基于经过所述电磁调制后的所述定向天线系统进行信号定向接收。

3.根据权利要求1所述的实现定向通信的终端，其特征在于，所述信号传输模块包括：

波束赋形单元，用于根据确定的所述发送方向对所述定向天线系统进行波束赋形处理；

信号发送单元，用于基于经过所述波束赋形处理后的所述定向天线系统进行信号的定向发送。

4.根据权利要求1所述的实现定向通信的终端，其特征在于，所述位置获取模块包括：

第一获取单元，用于根据定位系统获取所述终端当前的位置信息；

网络搜索单元，用于进行网络搜索并确定所述终端的连接网络，搜索所述连接网络中距离所述终端的位置信息对应的位置处最近的预设数目的基站；

基站注册单元，用于从所述预设数目的基站中选择信号强度最强的基站进行注册；

第二获取单元，由于基于信令协议从所述连接网络获取所述信号强度最强的基站的位置信息。

5.根据权利要求4所述的实现定向通信的终端，其特征在于，所述网络搜索单元，还用于按照预设的网络优先级进行网络信号的搜索，其中，若搜索到优先级最高的网络，则将所述优先级最高的网络确定为所述连接网络，若搜索不到所述优先级最高的网络，则搜索优先级次之的网络直至确定所述连接网络。

6.一种实现定向通信的方法，其特征在于，所述实现定向通信的方法包括：

获取终端的当前的位置信息，并根据所述终端的位置信息获取与所述终端通信的基站的位置信息；

根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述终端信号的发送方向，或者根据获取到的所述终端的位置信息和所述基站的位置信息确定所述基站信号的接收方向；

基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送或者根据确定的所述接收方向进行信号的接收。

7.根据权利要求6所述的实现定向通信的方法，其特征在于，所述基于定向天线系统，根据确定的所述接收方向进行信号的接收的步骤包括：

根据确定的所述接收方向对所述定向天线系统进行电磁调制，其中，所述定向天线系统为超材料天线系统；

基于经过所述电磁调制后的所述定向天线系统进行信号定向接收。

8.根据权利要求6所述的实现定向通信的方法，其特征在于，所述基于定向天线系统，根据确定的所述发送方向进行信号的发送的步骤包括：

根据确定的所述发送方向对所述定向天线系统进行波束赋形处理；

基于经过所述波束赋形处理后的所述定向天线系统进行信号的定向发送。

9.根据权利要求6所述的实现定向通信的方法，其特征在于，所述获取终端的当前的位置信息，并根据所述终端的位置信息获取与所述终端通信的基站的位置信息的步骤包括：

根据定位系统获取所述终端当前的位置信息；

进行网络搜索并确定所述终端的连接网络，搜索所述连接网络中距离所述终端的位置信息对应的位置处最近的预设数目的基站；

从所述预设数目的基站中选择信号强度最强的基站进行注册，基于信令协议从所述连接网络获取所述信号强度最强的基站的位置信息。

10.根据权利要求9所述的实现定向通信的方法，其特征在于，所述进行网络搜索并确定所述终端的连接网络的过程包括步骤：

按照预设的网络优先级进行网络信号的搜索，其中，若搜索到优先级最高的网络，则将所述优先级最高的网络确定为所述连接网络，若搜索不到所述优先级最高的网络，则搜索优先级次之的网络直至确定所述连接网络。