CN1168209A - 无线通信系统中在一个移动和固定无线电收发设备间信号传输的方法和实现这些方法的设备 - Google Patents

Abstract

固定无线电收发设备例如无绳电话中的基站所遍及的无线电空间被两个或更多的分别覆盖一个子空间的定向天线(3、4)所覆盖，其中激活定向天线中当时移动的无线电收发设备位于其覆盖子空间中的那一个定向天线，也就是例子中的无绳电话的移动部分(分集式天线)。本发明被优选使用在无绳电话中。

Description

无线通信系统中在一个移动和固定无线电收发设备间 信号传输的方法和实现这些方法的设备

本发明涉及一个根据权利要求1前序部分所述的方法。此外还涉及实现这些方法的设备。

一个无线通信系统中例如无绳电话包括一个固定和一个移动的无线电收发设备，这种系统的有效半径基本上通过发射功率和接受灵敏度来确定。这时一般的在所有的方向上的发射功率均相等，即几乎呈球形辐射。为了这些在每一个环境中都是可用的并且在每一个方向上都可以达到相同的有效半径。可是如果考虑一个独立的时间点，那么从固定无线电收发设备的角度上例如无绳电话的基站，在移动无线电收发设备例如无绳电话的方向上只辐射了发射能量的很小一部分。相反的发射能量的另外的大部分没有被利用并且甚至可能干扰外来的设备。

理想的情况是具有一个高度聚焦的定向天线的固定无线电收发设备，供使用的能量在移动无线电收发设备瞬间所处的那一个方向集中辐射。因此只需要测定移动无线电收发设备，也有例子中的一个无绳电话的移动部分和精密定位天线而不需要很大的花费。

本发明任务是实现一个在通信系统，特别是无绳电话的移动和固定无线电收发设备间改善传输特性非常少的花费的可能性。

此任务根据本发明权利要求1前序部分的方法通过在特征部分中给出的特征来解决。

分集式天线的这种形式有别于为了阻止衰减影响而使用的和在德国专利9214455中公开的那种天线。如果在系统的固定无线电收发设备的一侧实现根据本发明构成的具有定向天线的分集式天线的方法，那么在固定无线电收发设备例如无绳电话中的基站一侧不可能使用抗衰减的天线，除非对每一个定向天线加倍。已公开的分集式天线的功能转移至系统的移动无线电收发设备中例如在无绳电话的移动部分中放置或者这个功能可以被限制在移动部分中。

在权利要求1至4中给出了在权利要求1中给出的方法的适合的扩展。

一个实现本发明方法的设备以及有利的扩展和实施例在权利要求5至8中说明。

本发明和它的重要的优点根据下面九幅图说明，它指出了在一个截面平面上，例如水平截面上的射线分配。

在图1中，介绍了已公开的情况，在这种情况中，其中通过一个全方向性天线1，一个固定无线电收发设备例如无绳电话中的基站的发射功率均匀的分布在它的周围，或者由移动的无线电收发设备例如无绳电话中的移动部分均匀的接收周围来自这些固定无线电收发设备的无线电信号。天线因此具有一个所谓的圆形辐射特性2，根据这种特性，在每一个方向上达到一个相同的有效半径A。当仅仅考虑一个单独的时刻时，固定无线电收发设备在移动无线电收发设备的方向上只发射了发射能量的小部分，相反的发射能量的另外的大部分没有被使用。

图2说明了与此相对的具有有效半径A的用虚线表示的空间被分割成两个子空间。两个子空间中每一个单独空间被固定无线电收发设备一侧的具有方向特性曲线5或6的天线3或4的一个监测。这时，根据分集式天线的方式，两个定向天线3和4中当时移动部分位于它的子空间的那一个被激活。因为在图2所描述的情况中，有效半径A保持相等，所以可以降低设备的发射功率和接收灵敏度。

图3中与图1相一致，说明了具有有效半径A的设备例如无绳电话中基站的天线1的圆形辐射特性2，在图4中，通过定向天线7和8中的任一个当时在激活开关的作用下辐射相同的能量(发射情况下)或象在图3一样存在着相同的接收灵敏度(接收情况下)，图3和图4相比较说明了然后达到的有效半径A′相对于图3中的有效半径A在自由空间传播时提高因数

图3和图4也指出了在一个根据本发明实现的分集式天线的情况下所期望的有效半径增益和不变的发射功率和接收灵敏度。在根据图4的例子中，在所说明的时间点上，用实线说明的定向天线7的天线方向特性图9切换至激活，与此相对，定向天线7的用虚线所说明的天线方向特性图10在一瞬间变为不活动，因为移动收发设备不在定向天线7有效半径A′所覆盖的子空间内。

也可以确定：发射功率集中在半球形内相当于在这个半球形中发射功率的加倍。发射功率加倍因此相当与有效半径提高因数

根据图5至图9，说明根据本发明用于包括基站11和移动部分12的无绳电话的方法的基本的优点。在图5中所说明的一般情况下，基站11和移动部分12分别具有圆形辐射特性13以及14的天线。本例中基站11和移动部分12间的距离B用下面的方法测量，即在预先规定的有效半径内，刚好可以直接进行无线电通信。

图6仅指出类似于根据本发明的相对于根据图5的情况的情况，不变的发射功率和接收灵敏度通过在基站11中使用具有方向特性曲线15的天线在自由空间传播时以系数 提高通信系统的有效半径，在所说明的情况中即无绳电话，如果它的距离比在图5中的情况的距离B大很多时，那么移动部分12然后仍然能和基站11联系，图5示出了本发明前的实际位置。象图6中一样，如果根据本发明的方法没有被用于提高有效半径，那么可以降低对基站11和移动部分12的接收灵敏度的要求，因此得出降低费用的一般可能性。图7说明这些情况：发射信号不低于正常水平的范围总是用实线表示，可以接收到最小正常水平的信号的范围用虚线表示。这里基站11也通过方向特性图16增益来提高发射功率，以致于可以缩小移动部分12接收机用虚线表示的灵敏度。相反，当从移动部分12一方基于在基站11中使用定向天线的方法发射信号时，同样降低它的接收灵敏度，这是为了移动部分10正确地接收发射信号，因为被缩小的方向特性曲线17(虚线表示)总还是足够的。

根据图7，如果根据本发明的方法没有被用于提高有效半径，那么可以替换地降低接收灵敏度，基站11和移动部分12的发射功率被降低，这情况在图8中说明。由于较低的能量需求，这将导致提高电池充电供给的移动部分12的工作时间。图8中，发送信号不低于正常水平的范围用实线表示，可以接收到最小正常水平的信号的范围用虚线表示。在从基站11一方发送情况下，基于使用方向特性曲线18的方法，满足以无线电形式与移动部分相联系的一个较小的发射功率。如果与此相对应，基站11接收，那么移动部分12的较小发送功率满足该要求，因为用虚线表示的方向特性曲线19的基站11具有一个提高了的接收灵敏度。

所有这些通过使用根据本发明的方法可以降低干扰辐射的方法一般均适用。因为在移动部件12不在的那个子空间内没有辐射功率，也就是在这些空间内不干扰外来的仪器。如果没有使用本发明的方法提高有效半径，那么可以-以前已经实现的-降低移动部分12的发送功率。因此，在移动部件12周围环境内减小了对外来系统的干扰。

下面根据图9还将作解释：也存着兼有根据本发明的方法的不同的优点的可能性。

基站11的发送功率和接收灵敏度直到天线连接点保持不变。以此在一个子空间内，定向天线的方向特性曲线20产生一个增益，可以通过该增益，在这个子空间内使不仅发射功率而且接收灵敏度有效地上升。

较大的有效的发射功率可能降低移动部分12的接收灵敏度。因为它预先规定了基站11停止到多个移动部件的联系，所以几倍节省了移动部分12接收机中的费用。

基站11的较大的有效接收灵敏度也可能降低移动部件12的发送功率。因此，减小了移动部分12的功率消耗。即可以得到一个较长的工作时间或者因此一个较小的有益的蓄电池足够了。另外降低了在移动部件12的附近对外来系统的干扰。

固定的无线电收发设备的一个或多个定向天线以一个适当的方法通过一个方位调整设备来不同安置。

可以优先的使用所谓的快速定向天线(Quick-Heading-Beam-Antennen)作为可调节的定向天线，快速定向天线被看作是垂直的半波定向辐射天线的扩展并且分别包括一个具有四个寄生元件的垂直半波辐射器，它被安排到半波辐射器距离总为0.15λ(λ＝波长)并且如此转换它们的长度，以至于它们被选择来起引向器或者反射器作用。通过这些方法，可以使具有它的主要辐射的定向辐射器通过相应的开关掠过所有的方向，而没有机械的转动天线。在它的作用下，快速定向天线大约相当于一个三元八木天线(3-Element-Yagi-Antenne)。

Claims (8)

1、在一个无线通信系统中，在一个预先规定天线设备的移动的无线电收发设备特别是无绳电话的移动部分和一个同样预先规定天线系统的固定无线电收发设备特别是无绳电话的基站之间信号传输的方法，其特征在于，固定无线电收发设备所遍及的无线电空间被两个或多个覆盖其中一个子空间定向天线(3、4)所覆盖，这构成了固定无线电收发设备的天线设备，并且根据分集式天线的方式，激活定向天线中当时的移动的无线电收发设备位于其中的那一个定向天线。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，所有固定的无线电收发设备的定向天线(3、4)覆盖的子无线电空间的总和构成一个至少是点对称的无线电空间。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于，定向天线(7，8)的一个例如手动进行的可校准特性，因此可以使由它们监测的无线电空间分别适合所存在的环境例如一个建筑物。

4、根据上述权利要求中的任一个的方法，其特征在于，根据固定无线电收发设备中接收场强的比较消息，挑选当时将被激活的天线(3、4)。

5、实现根据上述权利要求中的任一个的方法的设备，其特征在于，固定无线电收发设备的天线设备布置了两个或多个定向天线(3、4)，它们中的每一个覆盖固定无线电收发设备所遍及的无线电空间的一个子空间，并且激活当时的移动的无线电收发设备所处的子空间的那一个定向天线。

6、根据权利要求5的设备，其特征在于，用于固定无线电收发设备的天线(7、8)的一个方向调节装置。

7、根据权利要求5或6中任一个的设备，其特征在于，在无线电收发设备中含有一个测量设备，通过该设备，测量射入到各个定向天线(3、4)的来自一个移动的无线电收发设备的信号的接收场强，并且含有一个比较和挑选设备，它将接收到的场强进行比较并且从中确定较大的，因此激活存在着较大的接收场强的那一个定向天线。

8、根据权利要求5至7中任一个的设备，其特征在于，固定无线电收发设备的定向天线(7、8)由所谓的快速定向天线构造，它们分别包括一个具有四个寄生元件的垂直的半波辐射器，它们在距离半波辐射器以0.15λ(λ＝波长)的距离来布置并且以下面方法转换它的长度，即或者作为引向器或者作为反射器。

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