專利名稱：無線通信系統(tǒng)及其移動終端單元以及方位確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于指定預(yù)定基準(zhǔn)方位然后根據(jù)所指定的基準(zhǔn)方位獲取方位信息的無線通信系統(tǒng)，特別涉及一種適用于專用網(wǎng)絡(luò)的無線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在包括多個移動單元的無線通信系統(tǒng)中，指定移動方向和無線電波發(fā)射方向的方位信息提供給在服務(wù)區(qū)內(nèi)自由移動的移動單元。方位信息可以與位置信息一起用來選擇到目標(biāo)地點(diǎn)的路徑。使用方位信息，從而各種系統(tǒng)可以共存。換句話說，由于根據(jù)方位信息控制無線電波的發(fā)射方向，可以減小對其它系統(tǒng)的干擾，從而多個系統(tǒng)可以容易地共存。
眾所周知，GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))是一種用于提供前述方位信息的技術(shù)。在GSP中，每個移動站使用GPS接收器接收衛(wèi)星信號，以測量它自己的位置或時間。移動站可以從測量結(jié)果中獲取方位信息。
移動站可以使用陀螺儀來獲取方位信息。另一方面，只要在安裝固定站時設(shè)定方向，固定站就可以獲取方位信息。
在如上所述用于獲取方位信息的傳統(tǒng)方法中，移動站需要具有GPS接收器或陀螺儀。因此，存在的缺點(diǎn)是，單元尺寸大，并且制造成本也增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述實(shí)際情況而提出的。本發(fā)明的目的是提供一種用作能夠采用簡單結(jié)構(gòu)獲取方位信息的移動站單元的移動終端單元，具有該移動站單元的無線通信系統(tǒng)，以及方位確定方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種無線通信系統(tǒng)，包括基準(zhǔn)站，發(fā)射具有朝向預(yù)設(shè)基準(zhǔn)方位的方向性的方位指定信號，以及多個終端站，其中，包含在多個終端站中的目標(biāo)終端站，包括接收裝置，接收從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號；到達(dá)方向獲取裝置，獲取接收信號的到達(dá)方向；方位指定信號生成裝置，生成具有方位指定信號到達(dá)方向反方向的方向性的方位指定信號；以及發(fā)射裝置，發(fā)射由方位指定信號生成裝置生成的方位指定信號。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于包括在無線通信系統(tǒng)中的基準(zhǔn)站向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號，因此獲取向基準(zhǔn)方位發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向，以指定基準(zhǔn)方位，從而可以獲取方位信息。因此，可以在不向終端站提供GPS接收器等的情況下構(gòu)成無線通信系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，在無線通信系統(tǒng)中，接收裝置構(gòu)造為接收從基準(zhǔn)站和其它終端站發(fā)射的方位指定信號。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)站和終端站發(fā)射方位指定信號，從而構(gòu)成獨(dú)立分布的系統(tǒng)。如上所述，由于終端站發(fā)射方位指定信號，因此終端站可以準(zhǔn)確地指定基準(zhǔn)方位。
根據(jù)本發(fā)明，在無線通信系統(tǒng)中，目標(biāo)終端站包括基準(zhǔn)方位指定裝置，檢測由方位指定信號生成裝置生成的方位指定信號的方向性的方向，作為基準(zhǔn)方位。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，包括在無線通信系統(tǒng)中的基準(zhǔn)站和終端站向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號。因此，獲取向基準(zhǔn)方位發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向，以指定基準(zhǔn)方位，從而可以獲取方位信息。因此，可以在不提供GPS接收器等的情況下獲取方位信息。終端站的單元結(jié)構(gòu)可以小型化，并且可以降低單元制造成本。
根據(jù)本發(fā)明，在無線通信系統(tǒng)中，基準(zhǔn)方位設(shè)在無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)的經(jīng)度方向上。
根據(jù)本發(fā)明，在無線通信系統(tǒng)中，沿著道路安裝基準(zhǔn)站，并且將基準(zhǔn)方位設(shè)在沿著道路的方向上。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，按照服務(wù)區(qū)的形狀適當(dāng)設(shè)置基準(zhǔn)方位。因此，要由包括在系統(tǒng)中的終端站接收的方位指定信號數(shù)目會大于基準(zhǔn)方位設(shè)在另一方向上的情況。因此，可以準(zhǔn)確地檢測基準(zhǔn)方位。
根據(jù)本發(fā)明，無線通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于檢測當(dāng)確定通信方向時要參照的基準(zhǔn)平面的裝置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以考慮基準(zhǔn)平面上的發(fā)射方向，確定方位指定信號的發(fā)射方向。因此，可以獲取正確的方位信息。
根據(jù)本發(fā)明，在無線通信系統(tǒng)中，基準(zhǔn)站和多個終端站都將優(yōu)先級信息加到方位指定信息，然后發(fā)射結(jié)果信號，并且方位指定信號生成裝置根據(jù)優(yōu)先級信息對多個接收方位指定信號進(jìn)行加權(quán)，以生成方位指定信號。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，根據(jù)方位指定信號的優(yōu)先級對到達(dá)方向進(jìn)行加權(quán)，以確定方位指定信號的到達(dá)方向，從而可以準(zhǔn)確地確定到達(dá)方向。因此，由于可以準(zhǔn)確地檢測基準(zhǔn)方位，因而也提高了所獲取方位指定的準(zhǔn)確性。
根據(jù)本發(fā)明，無線通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括優(yōu)先級加入裝置，用于將優(yōu)先級加到方位指定信號，每次執(zhí)行發(fā)射時，優(yōu)先級降低。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于每次執(zhí)行發(fā)射時，優(yōu)先級降低，因此可以減小發(fā)射方向與基準(zhǔn)方位的偏差，該偏差是由于方位指定信號的重復(fù)發(fā)射而產(chǎn)生的。
根據(jù)本發(fā)明，在無線通信系統(tǒng)中，目標(biāo)終端站，包括平均裝置，平均由到達(dá)方向獲取裝置獲得的到達(dá)方向；以及方位指定信號生成裝置，生成具有與平均到達(dá)方向反方向的方向性的方位指定信號。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于根據(jù)平均到達(dá)方向確定發(fā)射方向，因此可以準(zhǔn)確地獲取到達(dá)方向。因此，終端站可以準(zhǔn)確地檢測方位信息，并且還可以正確地向基準(zhǔn)方位發(fā)射承載方位指定信號的無線電波。因此，在整個系統(tǒng)中提高檢測方位的準(zhǔn)確性。
根據(jù)本發(fā)明，在無線通信系統(tǒng)中，終端站包括從方位指定信號中提取電功率的裝置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以使用方位指定信號將電功率發(fā)射給終端站。
根據(jù)本發(fā)明，在無線通信系統(tǒng)中，終端站包括從方位指定信號中提取電功率的裝置。根據(jù)本發(fā)明，在無線通信系統(tǒng)中，終端站包括在方位指定信號上添加電功率的裝置。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，可以使用方位指定信號將電功率發(fā)射給終端站。因此，延長一次收費(fèi)后的連續(xù)可用時間，從而系統(tǒng)變得更方便于用戶。
根據(jù)本發(fā)明，無線通信系統(tǒng)包括收費(fèi)管理單元，該單元包括管理表，保存多個終端站的通信情況；以及收費(fèi)確定部分，根據(jù)每個終端站的通信情況參照管理表確定相應(yīng)終端站的收費(fèi)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于可以根據(jù)每個終端站的通信情況確定收費(fèi)，因此可以高效地運(yùn)行該系統(tǒng)。例如，發(fā)射方位指定信號的終端站免于收費(fèi)。如上所述的免于收費(fèi)導(dǎo)致對終端站發(fā)射方位指定信號的激勵。因此，由于可以在系統(tǒng)中保持方位指定信號的很多發(fā)射源，因此，可以在系統(tǒng)服務(wù)區(qū)的大范圍內(nèi)使用方位指定信號獲取方位信息。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于在終端站中確定方位的方位確定方法，包括如下步驟在基準(zhǔn)站中，發(fā)射方位指定信號，從而形成朝向預(yù)設(shè)基準(zhǔn)方位的方向性；并且在終端站中，接收終端站中的方位指定信號，獲取方位指定信號的到達(dá)方向，生成具有所獲得到達(dá)方向反方向的方向性的方位指定信號，發(fā)射所生成的方位指定信號，根據(jù)從基準(zhǔn)站和終端站發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向指定基準(zhǔn)方位，并且根據(jù)所指定的基準(zhǔn)方位，確定方位。
根據(jù)該方法，由于包括在無線通信系統(tǒng)中的基準(zhǔn)站和終端站向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號，獲取向基準(zhǔn)方位發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向，以指定基準(zhǔn)方位，從而可以獲取方位信息。因此，因?yàn)榭梢栽诓惶峁〨PS接收器等的情況下獲取方位信息，所以可以使用作終端站的單元結(jié)構(gòu)小型化，并且可以降低單元制造成本。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種移動終端單元，包括接收裝置，接收從基準(zhǔn)站發(fā)射從而形成預(yù)設(shè)基準(zhǔn)方位的方向性的方位指定信號；到達(dá)方向獲取裝置，獲取接收信號的到達(dá)方向；方位指定信號生成裝置，生成具有與方位指定信號到達(dá)方向反方向的方向性的方位指定信號；基準(zhǔn)方位指定裝置，檢測由方位指定信號生成裝置生成的方位指定信號的方向性的方向，作為基準(zhǔn)方位；以及發(fā)射裝置，發(fā)射由方位指定信號生成裝置生成的方位指定信號。
接收裝置接收從其它移動通信終端單元發(fā)射的方位指定信號，并且到達(dá)方向獲取裝置獲取從其它移動終端單元發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，獲取向基準(zhǔn)方位發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向，以指定基準(zhǔn)方位，從而可以獲取方位信息。因此，因?yàn)榭梢栽诓惶峁〨PS接收器等的情況下獲取方位信息，所以可以使單元結(jié)構(gòu)小型化，并且可以降低單元制造成本。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的基準(zhǔn)站的結(jié)構(gòu)方框圖；圖1B是圖1和2的發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)示例方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的示意圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的概要圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖；圖6是在本發(fā)明第二實(shí)施例中發(fā)射電波的發(fā)射方向的說明圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖；圖9是考慮優(yōu)先級確定的到達(dá)方向的說明圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的專用網(wǎng)絡(luò)的示意結(jié)構(gòu)圖；圖12是方位信息獲取過程的說明圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的收費(fèi)系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖；圖15是管理表的結(jié)構(gòu)示例圖；圖16是管理表的結(jié)構(gòu)示例圖；圖17是設(shè)置基準(zhǔn)方位的示例圖；以及圖18是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖。
最佳實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明的主要點(diǎn)，系統(tǒng)中的終端站接收以由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的方位從基準(zhǔn)站或其它終端站輻射的無線電波，然后獲取方位信息。終端站以接收電波到達(dá)方向的反方向輻射無線電波，然后獲取系統(tǒng)方位，以確定各個終端的方位。
現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明的多個實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。
(第一實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，無線通信系統(tǒng)包括多個基準(zhǔn)站，其中每個基準(zhǔn)站以由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)方位輻射無線電波，以及多個終端站，其中每個終端站從基準(zhǔn)站或其它終端站接收無線電波，然后以接收方向的反方向輻射無線電波。下面將對基準(zhǔn)站和終端站進(jìn)行說明。
首先，將參照圖1A和1B對基準(zhǔn)站進(jìn)行說明。圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的基準(zhǔn)站的結(jié)構(gòu)方框圖。圖1B是圖1A的發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)示例方框圖。一般，基準(zhǔn)站是固定安裝的。本地信息保存部分101保存有關(guān)相應(yīng)基準(zhǔn)站安裝位置的位置信息、有關(guān)水平平面的信息以及有關(guān)由根據(jù)本實(shí)施例的系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)方位的信息。
方位指定信號生成部分102參考由本地信息保存部分101保存的信息，形成朝向基準(zhǔn)方位的發(fā)射信號方向性。方向性是使用例如自適應(yīng)陣列天線(以下稱作“AAA(Adaptive Array Antenna)”)來形成的。換句話說，方位指定信號生成部分102將發(fā)射信號與使用擬合算法例如LMS算法或RLS算法算出的權(quán)值進(jìn)行相乘，從而生成方位指定信號，以輻射具有基準(zhǔn)方位方向性的無線電波。如圖1B所示，發(fā)射部分103包括調(diào)制/高頻部分106、方位數(shù)據(jù)解碼部分107、以及方位控制部分108。方位控制部分108與可控制方向性天線部分104進(jìn)行結(jié)合，從而輻射具有指定方向的方向性的無線電波。換句話說，方位數(shù)據(jù)解碼部分107對包含在方位指定信號中的表示指定方位的碼進(jìn)行解碼，生成控制信號，以控制方位控制部分108，從而以解碼方位輻射無線電波。調(diào)制/高頻部分106將由方位指定信號生成部分102生成的方位指定信號頻率轉(zhuǎn)換到射頻頻帶，然后將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號通過方位控制部分108提供給天線部分104。所發(fā)射的方位指定信號是表示該信號需要以預(yù)定方位進(jìn)行發(fā)射的信號。例如，為了區(qū)分方位指定信號和數(shù)據(jù)信號，信號可以具有預(yù)定碼或者設(shè)為預(yù)定頻率。
然后，將參照圖2對終端站進(jìn)行說明。圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖。終端站接收從基準(zhǔn)站或其它終端站發(fā)射的方位指定信號。接收部分202對從天線201接收的方位指定信號進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，然后將經(jīng)過頻率轉(zhuǎn)換的信號輸出給到達(dá)方向獲取部分203。到達(dá)方向獲取部分203獲取方位指定信號的到達(dá)方向。
發(fā)射方向形成部分204確定由到達(dá)方向獲取部分203獲得的到達(dá)方向的反方向，即通過將所獲得的到達(dá)方向旋轉(zhuǎn)180°而獲得的方向，作為發(fā)射方向?；鶞?zhǔn)方位檢測部分207檢測由發(fā)射方向形成部分204確定的發(fā)射方向作為基準(zhǔn)方位。方位指定信號生成部分205將發(fā)射信號與使用擬合算法例如LMS算法或RLS算法算出的權(quán)值進(jìn)行相乘，生成方位指定信號，以輻射具有由發(fā)射方向形成部分204確定的發(fā)射方向的方向性的無線電波。發(fā)射部分206具有與圖1B所示的前述發(fā)射部分103相同的結(jié)構(gòu)。發(fā)射部分206將方位指定信號頻率轉(zhuǎn)換到射頻頻帶，將轉(zhuǎn)換信號的電功率放大到預(yù)定發(fā)射電功率，從而具有指定方向的方向性，然后從天線201發(fā)射結(jié)果信號。
在本實(shí)施例中，將參照圖3對根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)進(jìn)行說明。圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的示意圖。
每個圖1所示的基準(zhǔn)站進(jìn)行有意的布置，從而分布在作為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的覆蓋范圍的服務(wù)區(qū)內(nèi)。圖3示出布置在系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)的基準(zhǔn)站中的基準(zhǔn)站301到306。每個基準(zhǔn)站301到306形成基準(zhǔn)方位的方向性，并且發(fā)射方位指定信號。在本說明書中，由基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號可以稱作“基準(zhǔn)站信號”。實(shí)際上，每個基準(zhǔn)站301到306具有角度擴(kuò)展范圍的方向瓣，其中，由于AAA技術(shù)準(zhǔn)確性的限制，基準(zhǔn)方位設(shè)在中心。在圖3中，圖中從下往上的方向設(shè)為基準(zhǔn)方位?；鶞?zhǔn)方位是由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的。任何方位可以設(shè)為基準(zhǔn)方位。為了簡化說明，本實(shí)施例將對于基準(zhǔn)方位設(shè)為“北”的情況進(jìn)行說明。包括在系統(tǒng)中的所有基準(zhǔn)站和終端站都知道設(shè)為基準(zhǔn)方位的方位。
圖2所示的終端站是在系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)自由移動的移動終端單元，或者固定安裝在服務(wù)區(qū)內(nèi)的固定終端單元。在圖3中，每個終端站307到316獲取從基準(zhǔn)站(或其它終端站)發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向，形成與到達(dá)方向反方向的方向性，然后發(fā)射方位指定信號。在本說明書中，由終端站發(fā)射的方位指定信號可以稱作“終端站信號”。由于方位指定信號是向基準(zhǔn)方位進(jìn)行發(fā)射的，因此，終端站307到316在獲取到達(dá)方向的準(zhǔn)確性和在發(fā)射方向上形成的方向性準(zhǔn)確性誤差范圍內(nèi)向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號。當(dāng)天線104是自適應(yīng)天線陣列時，前述方位指定信號的到達(dá)方向可以通過組合表示由單元接收的電功率的向量的算術(shù)操作來獲得。
結(jié)果，包括在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中的所有基準(zhǔn)站301到306和所有終端站307到316向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號。也就是，從在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的所有點(diǎn)向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號。換句話說，在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中，包括在系統(tǒng)中的站(即，基準(zhǔn)站和終端站)向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號，從而形成統(tǒng)一場(以下稱作“方向場”)，以指定系統(tǒng)中的方位指定信號的發(fā)射方向。在方向場中，終端站307到316能夠以類似于由于地球磁場指南針指向一個方位的情況的方式識別基準(zhǔn)方位。
在本實(shí)施例中，當(dāng)假定終端站307是移動終端單元，并且終端站308是固定終端單元時，將對在這些終端站中獲取方位信息的過程進(jìn)行說明。首先，將要說明移動終端單元307中的過程。
當(dāng)在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)內(nèi)移動時，移動終端單元307接收方位指定信號，并且獲取接收方位指定信號的到達(dá)方向。移動終端單元307檢測所獲得到達(dá)方向的反方向，即通過將所獲得的到達(dá)方向旋轉(zhuǎn)180°而獲得的方向，作為基準(zhǔn)方位。移動終端單元307總是如上所述獲取方位信息。因此，即使移動終端單元307改變它自己的方位，單元307也能獲取方位信息。
現(xiàn)在將參照圖12對獲取方位信息的過程進(jìn)行具體的說明。首先，在移動終端單元307中，基準(zhǔn)方位檢測部分207如上所述根據(jù)方位指定信號指定基準(zhǔn)方位(在本實(shí)施例中為“北”)。在指定出基準(zhǔn)方位的狀態(tài)下，即在根據(jù)獲取方位指定信號到達(dá)方向的結(jié)果指定出基準(zhǔn)方位的狀態(tài)下，當(dāng)接收到不同于方位指定信號的信號(以下稱作“數(shù)據(jù)信號”)時，到達(dá)方向獲取部分203獲取接收數(shù)據(jù)信號的到達(dá)方向。檢測數(shù)據(jù)信號的到達(dá)方向和方位指定信號的到達(dá)方向之間的差值，從而可以指定接收信號進(jìn)入的“方位”。表示以這種方式指定的“方位”的信息稱作“方位信息”。
例如，在圖12中，獲取向“東”偏離方位指定信號到達(dá)方向獲取結(jié)果45°的值，作為數(shù)據(jù)信號1201的到達(dá)方向。因此，移動終端單元307可以根據(jù)已知基準(zhǔn)方位信號的到達(dá)方向(在本實(shí)施例中為“南”)將數(shù)據(jù)信號進(jìn)入方位指定為向東偏離“南”45°的“東南”。
另一方面，固定終端單元308接收方位指定信號，然后獲取接收方位指定信號的到達(dá)方向。固定終端單元308可以檢測與所獲得到達(dá)方向的反方向，即通過將到達(dá)方向旋轉(zhuǎn)180°而獲得的方向，作為基準(zhǔn)方位。一般，固定終端單元308的方位在安裝之后不會改變。因此，固定終端單元308使用如上所述獲得的方位信息執(zhí)行各種處理。
現(xiàn)在將參照圖4對基準(zhǔn)方位所設(shè)的方向進(jìn)行說明。圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的概要圖。在圖4中，基準(zhǔn)站402到411布置在橢圓形服務(wù)區(qū)401中。在這種無線通信系統(tǒng)中，最好，基準(zhǔn)方位設(shè)為包括在系統(tǒng)中的終端站可以盡可能多地接收方位指定信號的方向，也就是，服務(wù)區(qū)的經(jīng)度方向。因?yàn)榉?wù)區(qū)401是橢圓形，所以基準(zhǔn)方位設(shè)為橢圓的長軸方向。因此，要由包括在系統(tǒng)中的終端站接收的方位指定信號的數(shù)目會大于基準(zhǔn)方位設(shè)為另一方向的情況。
如上所述，基準(zhǔn)方位最好設(shè)為根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)可以提供的服務(wù)區(qū)的經(jīng)度方向。在服務(wù)區(qū)覆蓋日本整個國土的情況下，考慮到日本國土范圍是從南-西南到北-東北這一事實(shí)，基準(zhǔn)方位最好設(shè)為北-東北或南-西南。
當(dāng)服務(wù)區(qū)沿著道路形成時，基準(zhǔn)方位最好設(shè)為沿著道路的方向。將參照圖17對服務(wù)區(qū)沿著道路形成的情況下所設(shè)的基準(zhǔn)方位進(jìn)行說明。如圖17所示，在服務(wù)區(qū)1705沿著道路1701形成的情況下，基準(zhǔn)方位設(shè)為沿著道路的方向。因此，基準(zhǔn)方位設(shè)為沿著服務(wù)區(qū)的方向。
為了沿著道路設(shè)置基準(zhǔn)方位，沿著道路布置基準(zhǔn)站，并且每個所布置的基準(zhǔn)站沿著道路設(shè)置方位指定信號的發(fā)射方向(即，基準(zhǔn)方位)。當(dāng)安裝基準(zhǔn)站時，設(shè)置基準(zhǔn)站中的方位指定信號的發(fā)射方向。參照圖17，基準(zhǔn)站1702到1704以預(yù)定的間隔沿著道路進(jìn)行放置。每個基準(zhǔn)站將基準(zhǔn)方位設(shè)為沿著道路的方向。例如，基準(zhǔn)站1702將基準(zhǔn)方位設(shè)為沿著道路的方向，也就是，從圖的左下到右上的方向。
如上所述，在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中，包括在系統(tǒng)中的每個基準(zhǔn)站301到306向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號，并且包括在系統(tǒng)中的每個終端站307到316獲取方位指定信號的到達(dá)方向，然后在所獲得到達(dá)方向的反方向上發(fā)射方位指定信號。在本實(shí)施例中，由于從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號是向基準(zhǔn)方位發(fā)射的，因此終端站在基準(zhǔn)方位的反方向上接收方位指定信號，然后在接收方向的反方向(也就是，基準(zhǔn)方位的同方向)上發(fā)射方位指定信號。采用這種方式，包括在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中的基準(zhǔn)站和終端站向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號。因此，每個終端站307到316(和基準(zhǔn)站301到306，如果必要)獲取向基準(zhǔn)方位發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向，以指定基準(zhǔn)方位。因此，每個站可以獲取方位信息。換句話說，在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中，每個終端站向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號，從而獨(dú)立且分布地構(gòu)造用來獲取方位信息的系統(tǒng)。
如上所述，由于根據(jù)本實(shí)施例的終端站307到316在不需要任何GPS接收器或陀螺儀的情況下可以獲取方位信息，因此可以使單元結(jié)構(gòu)小型化，并且可以降低單元制造成本。
基準(zhǔn)站301到306有意地布置在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的覆蓋范圍內(nèi)。因此，用作移動終端單元的終端站307在整個覆蓋范圍內(nèi)接收指向基準(zhǔn)方位的方位指定信號，然后獲取方位信息。因此，終端站307可以根據(jù)所獲得的方位信息進(jìn)行通信。無線通信系統(tǒng)可以滿足移動通信的要求，實(shí)現(xiàn)“隨時隨地”的通信。
(第二實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，在三維中控制方位指定信號的發(fā)射方向。具體地說，在三維中檢測預(yù)定基準(zhǔn)平面。參照所檢測的基準(zhǔn)平面，控制方位指定信號的發(fā)射方向。在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中，對第一實(shí)施例的終端站結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分修改。圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖。在圖5中，用相同的標(biāo)號指定與根據(jù)第一實(shí)施例的圖2相同的組件，并且省略相應(yīng)說明。
水平平面檢測部分501檢測水平平面。發(fā)射方向形成部分204考慮由水平平面檢測部分501檢測的水平平面，確定垂直平面的發(fā)射方向。例如，當(dāng)方位指定信號以相對于水平平面30°仰角的方向進(jìn)入時，發(fā)射方向也設(shè)為30°仰角。水平平面檢測部分501還可以根據(jù)為圖1所示的基準(zhǔn)站提供的本地信息保存部分101所保存的信息，檢測水平平面。在本實(shí)施例中，水平平面檢測部分501從基準(zhǔn)站獲取有關(guān)水平平面的信息，以檢測水平平面。
現(xiàn)在將參照圖6對由發(fā)射方向形成部分204確定的發(fā)射方向進(jìn)行說明。圖6是在本發(fā)明第二實(shí)施例中的方位指定信號發(fā)射方向的說明圖。圖6示出根據(jù)從“南”進(jìn)入的接收電波(方位指定信號)，對發(fā)射電波(方位指定信號)進(jìn)行向“北”發(fā)射的情況。發(fā)射方向形成部分204以類似于第一實(shí)施例的方式，根據(jù)接收電波的到達(dá)方向設(shè)置水平平面的發(fā)射方向，并且還根據(jù)由水平平面檢測部分501檢測的水平平面的平面方向，設(shè)置垂直平面的發(fā)射方向。例如，發(fā)射方向確定為接收電波相對于水平平面的仰角等于發(fā)射電波相對于水平平面的仰角。具體地說，當(dāng)接收電波的仰角為30°時，水平平面的發(fā)射方向設(shè)為與接收電波在水平平面的到達(dá)方向相差180°的反方向，并且垂直平面的發(fā)射方向設(shè)為仰角為30°的方向。發(fā)射方向形成部分204可以確定平行于所檢測的水平平面的方向作為垂直平面的發(fā)射方向。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，水平平面檢測部分501檢測水平平面，從而可以考慮垂直方向確定方位指定信號的發(fā)射方向。因此，可以更加準(zhǔn)確地檢測方位。
(第三實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，現(xiàn)在將說明接收多個方位指定信號的終端站的操作。在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中，對根據(jù)第一實(shí)施例的終端站結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分修改。圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖。除了圖2所示終端站的各個組件之外，圖7所示的終端站還包括分離部分701，用于將接收信號分離為方位指定信號和優(yōu)先級信息；以及優(yōu)先級確定部分702，用于考慮優(yōu)先級信息進(jìn)行加權(quán)，以確定方位指定信號的發(fā)射方向。在圖7中，用與圖2相同的標(biāo)號指定與圖2相同的組件，并且省略相應(yīng)說明。
根據(jù)本實(shí)施例的每個基準(zhǔn)站和終端站將優(yōu)先級信息加到方位指定信號，然后發(fā)射結(jié)果信號。具體地說，每個基準(zhǔn)站將表示從基準(zhǔn)站發(fā)射方位指定信號的已知比特加到相應(yīng)信號，然后發(fā)射結(jié)果信號。每個終端站將表示從終端站發(fā)射方位指定信號的另一類已知比特加到相應(yīng)信號，然后發(fā)射結(jié)果信號。
天線201如上所述接收從終端站和基準(zhǔn)站發(fā)射的帶優(yōu)先級信息的方位指定信號。接收部分202對接收信號進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，然后將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號輸出到分離部分701。分離部分701將每個接收信號分離為方位指定信號和用作已知比特的優(yōu)先級信息。然后，分離部分701將兩類分離方位指定信號輸出給到達(dá)方向獲取部分203，并且將兩類分離優(yōu)先級信息輸出到優(yōu)先級確定部分702。到達(dá)方向獲取部分203計(jì)算多個方位指定信號的到達(dá)方向，也就是，來自基準(zhǔn)站的方位指定信號和來自終端站的方位指定信號，然后將計(jì)算結(jié)果輸入到優(yōu)先級確定部分702。
優(yōu)先級確定部分702參照優(yōu)先級信息確定每個接收方位指定信號的優(yōu)先級，然后考慮所確定的優(yōu)先級，對到達(dá)方向獲取部分203從每個方位指定信號獲取的到達(dá)方向進(jìn)行加權(quán)。當(dāng)從基準(zhǔn)站和終端站發(fā)射方位指定信號時，從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號的優(yōu)先級高于從終端站發(fā)射的方位指定信號的優(yōu)先級。發(fā)射方向形成部分204根據(jù)按照由優(yōu)先級確定部分702確定的優(yōu)先級進(jìn)行加權(quán)的到達(dá)方向，形成方位指定信號的發(fā)射方向。如上所述，優(yōu)先級確定部分702根據(jù)優(yōu)先級信息對到達(dá)方向進(jìn)行加權(quán)，以確定方位指定信號的發(fā)射方向。
在本實(shí)施例中，現(xiàn)在將參照圖9對在優(yōu)先級確定部分702中確定到達(dá)方向的示例過程進(jìn)行說明。圖9是考慮優(yōu)先級確定的到達(dá)方向的說明圖。在本實(shí)施例中，以終端站接收兩類方位指定信號(即從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號和從其它終端站發(fā)射的方位指定信號)的情況為例進(jìn)行說明。
在圖9中，基準(zhǔn)站信號向量901是表示從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號的向量。在基準(zhǔn)站信號向量901中，它的大小表示根據(jù)從基準(zhǔn)站發(fā)射的優(yōu)先級信息而獲取的優(yōu)先級A，并且與x軸的夾角表示從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向θ1，到達(dá)方向是由到達(dá)方向獲取部分203獲取的。終端站信號向量902是表示從終端站發(fā)射的方位指定信號的向量。在終端站信號向量902中，它的大小表示根據(jù)從終端站發(fā)射的優(yōu)先級信息而獲取的優(yōu)先級B，并且與x軸的夾角表示從終端站發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向θ2，到達(dá)方向是由到達(dá)方向獲取部分203獲取的。優(yōu)先級確定部分702以從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號的優(yōu)先級高于從終端站發(fā)射的方位指定信號的優(yōu)先級的方式確定優(yōu)先級，因此A＞B。
優(yōu)先級確定部分702將通過參照從分離部分701輸出的優(yōu)先級信息而獲得的向量大小信息加到從到達(dá)方向獲取部分203輸出的表示角度的到達(dá)方向信息，從而作為向量表示每個接收方位指定信號。考慮到根據(jù)從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號而獲得的到達(dá)方向準(zhǔn)確性高于根據(jù)來自終端站的方位指定信號而獲得的到達(dá)方向準(zhǔn)確性這一事實(shí)，優(yōu)先級確定部分702將基準(zhǔn)站信號向量901設(shè)為大于終端站信號向量902。
優(yōu)先級確定部分702組合如上形成的基準(zhǔn)站信號向量901和終端站信號向量902，以形成組合向量903。發(fā)射方向形成部分204識別組合向量903與x軸之間的夾角θ3作為到達(dá)方向，然后形成具有與到達(dá)方向反方向的方向性的方位指定信號。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，優(yōu)先級確定部分702在多個接收方位指定信號中將根據(jù)從基準(zhǔn)站向基準(zhǔn)方位準(zhǔn)確發(fā)射的方位指定信號形成的到達(dá)方向信息的優(yōu)先級(即“A”)設(shè)為大于根據(jù)從終端站發(fā)射的方位指定信號形成的到達(dá)方向信息的優(yōu)先級(即“B”)，從而對來自基準(zhǔn)站的具有高準(zhǔn)確性的方位指定信號的到達(dá)方向進(jìn)行加權(quán)。因此，優(yōu)先級確定部分702可以確定方位指定信號的發(fā)射方向。采用這種方式，根據(jù)方位指定信號的發(fā)射源對到達(dá)方向進(jìn)行加權(quán)，以確定方位指定信號的到達(dá)方向，從而能以高準(zhǔn)確性確定到達(dá)方向。
(第四實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，進(jìn)一步說明用于當(dāng)接收到多個方位指定信號時確定方位指定信號到達(dá)方向的方法。在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中，對根據(jù)第一實(shí)施例的終端站結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分修改。圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖。除了圖2所示終端站的各個組件之外，圖8所示的終端站還包括平均部分801，用于平均由到達(dá)方向獲取部分203獲取的接收電波到達(dá)方向。在圖8中，用與圖2相同的標(biāo)號指定與圖2相同的組件，并且省略相應(yīng)說明。
對于從天線201發(fā)射并且由接收部分202接收的多個方位指定信號，到達(dá)方向獲取部分203獲取各個信號的到達(dá)方向。平均部分801對由到達(dá)方向獲取部分203獲取的方位指定信號到達(dá)方向進(jìn)行平均，獲取平均到達(dá)方向。發(fā)射方向形成部分204確定通過將以平均到達(dá)方向表示的方向旋轉(zhuǎn)180°而獲得的方向，作為發(fā)射方向。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)楦鶕?jù)由平均部分801算出的平均到達(dá)方向獲取到達(dá)方向，所以可以準(zhǔn)確地確定發(fā)射方向。因此，終端站可以準(zhǔn)確地檢測方位，并且還可以正確地向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號。因此，可以在整個系統(tǒng)中提高檢測方位的準(zhǔn)確性。
(第五實(shí)施例)根據(jù)在上述實(shí)施例中說明的基準(zhǔn)方位檢測方法，考慮到每次重復(fù)發(fā)射時，可能累積獲取到達(dá)方向中的操作誤差，并且由于誤差累積，方位指定信號的發(fā)射方向可能偏離于基準(zhǔn)方位。根據(jù)本實(shí)施例，按照發(fā)射次數(shù)對方位指定信號設(shè)置優(yōu)先級，并且有效地使用發(fā)射次數(shù)少的方位指定信號來獲取到達(dá)方向。
對于按照發(fā)射次數(shù)設(shè)置優(yōu)先級然后發(fā)射方位指定信號的情況，現(xiàn)在將說明兩個示例。根據(jù)第一示例，每次執(zhí)行發(fā)射時以預(yù)定量減小發(fā)射電功率。根據(jù)第二示例，每次執(zhí)行發(fā)射時減小在第三實(shí)施例中說明的優(yōu)先級信息所示的優(yōu)先級?，F(xiàn)在將對第一示例進(jìn)行說明。
在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中，對根據(jù)第一實(shí)施例的終端站結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分修改?，F(xiàn)在將參照圖10對根據(jù)本實(shí)施例的終端站結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖10是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖。在圖10中，用與圖2相同的標(biāo)號指定與圖2相同的組件，并且省略相應(yīng)說明。在本實(shí)施例中，以終端站接收m(m表示大于等于2的自然數(shù))個方位指定信號的情況為例進(jìn)行說明。
在圖10所示的終端站中，天線201接收從終端站或其它基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號。接收部分202對接收信號進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，然后將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號輸出給到達(dá)方向獲取部分203和接收電功率測量部分1002。接收電功率測量部分1002測量各個接收方位指定信號的電功率，然后將測量結(jié)果輸出給到達(dá)方向獲取部分203。
到達(dá)方向獲取部分203獲取各個方位指定信號的到達(dá)方向，然后將獲得結(jié)果輸出到發(fā)射方向形成部分204。到達(dá)方向獲取部分203形成其大小表示由接收電功率測量部分1002測量的每個接收電功率并且其角度表示每個所獲得到達(dá)方向的向量，然后組合所形成的向量。發(fā)射方向形成部分204確定由組合向量表示的角度作為方位指定信號的到達(dá)方向，然后根據(jù)到達(dá)方向獲取方位信息。
發(fā)射方向形成部分204將所形成的組合向量的角度作為到達(dá)方向輸出到方位指定信號生成部分205，并還將所形成的組合向量的大小作為電功率信息輸出到優(yōu)先級加入部分1001。
發(fā)射方向形成部分204根據(jù)所獲得的到達(dá)方向設(shè)置各個方位指定信號的發(fā)射方向。方位指定信號生成部分205生成具有由發(fā)射方向形成部分204設(shè)置的各個發(fā)射方向的方向性的方位指定信號優(yōu)先級，然后將所生成的信號輸出到優(yōu)先級加入部分1001。
優(yōu)先級加入部分1001將通過向量操作獲得的值作為優(yōu)先級加到由方位指定信號生成部分205生成的每個方位指定信號。具體地說，由方位指定信號生成部分205生成的方位指定信號用方位指定信號向量Vn表示，其中，向量大小表示根據(jù)從發(fā)射方向形成部分204輸出的電功率信息的接收電功率，并且向量角度表示由發(fā)射方向形成部分204設(shè)置的發(fā)射方向。用參考符號α表示每次重復(fù)發(fā)射時發(fā)生的優(yōu)先級降低的系數(shù)，并且用參考符號m表示無線電波的數(shù)目。然后，執(zhí)行表達(dá)式1所示的向量操作。確定通過執(zhí)行表達(dá)式1所示的向量操作而獲得的向量大小作為方位指定信號的大小，并且確定向量所示的角度作為方位指定信號的發(fā)射方向。Σn=1mVnm-Σn=1mVn|Σn=1mVn|α---(1)]]>優(yōu)先級加入部分1001生成具有預(yù)定發(fā)射方向的方向性的方位指定信號，然后將所生成的方位指定信號輸出到發(fā)射部分206。優(yōu)先級加入部分1001控制發(fā)射部分206，從而如上所述確定的方位指定信號大小表示發(fā)射電功率。發(fā)射部分206以根據(jù)優(yōu)先級加入部分1001的控制的發(fā)射電功率，發(fā)射方位指定信號。
每次發(fā)射方位指定信號時，以比率α減小通過執(zhí)行表達(dá)式1所示的操作而獲得的組合向量。因此，隨著發(fā)射次數(shù)的增多，方位指定信號的發(fā)射電功率減小。
然后，將對第二示例進(jìn)行說明。如上所述，根據(jù)第二示例，每次執(zhí)行發(fā)射時降低在第三實(shí)施例中說明的優(yōu)先級信息所示的優(yōu)先級。如第三實(shí)施例所示，表示優(yōu)先級A的優(yōu)先級信息加到從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號，并且優(yōu)先級B加到從終端站發(fā)射的方位指定信號(如上所述，A＞B)。圖18示出實(shí)現(xiàn)第二示例的終端站結(jié)構(gòu)。圖18所示的終端站除了圖7所示終端站的各個組件之外，還包括優(yōu)先級加入部分1001。在圖18中，用相同的標(biāo)號指定與圖7和10相同的組件，并且省略相應(yīng)詳細(xì)說明。
在圖18所示的終端站中，優(yōu)先級加入部分1001以預(yù)定量降低加到接收方位指定信號的優(yōu)先級信息所示的優(yōu)先級，然后將表示降低之后的優(yōu)先級的新優(yōu)先級信息加到方位指定信號。
例如，當(dāng)接收帶表示優(yōu)先級B的優(yōu)先級信息的方位指定信號時，發(fā)射方向形成部分204根據(jù)接收方位指定信號確定發(fā)射方向。而且，方位指定信號生成部分205生成具有由發(fā)射方向形成部分204確定的發(fā)射方向的方向性的方位指定信號。優(yōu)先級加入部分1001將表示優(yōu)先級B′的優(yōu)先級信息(通過以預(yù)定量在接收時降低優(yōu)先級B而獲得)加到由方位指定信號生成部分205生成的方位指定信號，然后將結(jié)果信號輸出到發(fā)射部分206。
因此，每次發(fā)射方位指定信號時，以預(yù)定量降低優(yōu)先級。在接收該方位指定信號的終端站中，優(yōu)先級確定部分702根據(jù)優(yōu)先級信息所示的優(yōu)先級對接收信號進(jìn)行加權(quán)。因此，通過有效地使用發(fā)射次數(shù)少的方位指定信號，可以指定基準(zhǔn)方位。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，每次發(fā)射方位指定信號時，減小發(fā)射電功率。因此，對于要由終端站接收的方位指定信號，發(fā)射次數(shù)越少，所獲得的接收電功率就越高。當(dāng)終端站接收到根據(jù)發(fā)射次數(shù)具有不同接收電功率的多個方位指定信號時，到達(dá)方向獲取部分203為終端站根據(jù)各自的接收電功率對接收方位指定信號進(jìn)行加權(quán)。也就是，到達(dá)方向獲取部分203對于每個方位指定信號形成向量大小表示接收電功率并且角度表示所獲得到達(dá)方向的向量，并且組合所形成的這些向量。從而，確定到達(dá)方向。因此，根據(jù)本實(shí)施例，可以減小發(fā)射方向與基準(zhǔn)方位的偏差，該偏差是由于重復(fù)發(fā)射方位指定信號而產(chǎn)生的。
根據(jù)本實(shí)施例，根據(jù)方位指定信號的發(fā)射次數(shù)控制發(fā)射電功率，以根據(jù)發(fā)射次數(shù)設(shè)置優(yōu)先級。然而，用于設(shè)置優(yōu)先級的方法不受控制發(fā)射電功率的限制。換句話說，可以根據(jù)通信質(zhì)量設(shè)置優(yōu)先級。由于考慮到通信質(zhì)量越高，發(fā)射方向與基準(zhǔn)方位的偏差越小，如同發(fā)射次數(shù)越少，發(fā)射方向與基準(zhǔn)方位的偏差越小的情況。
(第六實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，將對作為優(yōu)先級信息加入方位指定信號的發(fā)射次數(shù)的情況進(jìn)行說明。首先，對于從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號，終端站獲取到達(dá)方向，然后根據(jù)所獲得的到達(dá)方向設(shè)置發(fā)射方向，并且此后，再次發(fā)射結(jié)果信號。從終端站發(fā)射的方位指定信號由其它終端站進(jìn)行接收。其它終端站類似地發(fā)射該信號。如上所述，方位指定信號第一次從基準(zhǔn)站進(jìn)行發(fā)射，并且此后，該信號由終端站進(jìn)行再次發(fā)射。
根據(jù)本實(shí)施例，發(fā)射次數(shù)作為優(yōu)先級信息加到方位指定信號。也就是，基準(zhǔn)站將表示它是第一次發(fā)射這一情況的優(yōu)先級信息加到方位指定信號，然后發(fā)射結(jié)果信號。接收到將表示它是第一次發(fā)射這一情況的優(yōu)先級信息加到其中的方位指定信號的終端站設(shè)置發(fā)射方向，將表示它是第二次發(fā)射這一情況的優(yōu)先級信息加到該信號，然后發(fā)射結(jié)果方位指定信號。同樣，接收到將表示它是第K次發(fā)射這一情況的優(yōu)先級信息加到其中的方位指定信號的終端站將表示它是第(K+1)次發(fā)射這一情況的優(yōu)先級信息加到該信號，然后發(fā)射結(jié)果信號。當(dāng)使用多個方位指定信號時，計(jì)算通過平均多個方位指定信號發(fā)射次數(shù)而獲得的值作為臨時發(fā)射次數(shù)，并且作為優(yōu)先級信息加入算出的臨時發(fā)射次數(shù)。
在本實(shí)施例中，現(xiàn)在將對根據(jù)本實(shí)施例的用于在終端站中確定到達(dá)方向的方法進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，不同于用于確定到達(dá)方向的方法的條件與第三實(shí)施例相同。現(xiàn)在將以類似于第三實(shí)施例的方式參照圖7對本實(shí)施例進(jìn)行說明。
天線201接收從終端站和基準(zhǔn)站發(fā)射并且其中每個均加有優(yōu)先級信息的多個方位指定信號。接收部分202對這些信號進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，然后將結(jié)果信號輸出到分離部分701。分離部分701將每個接收信號分離為方位指定信號和優(yōu)先級信息，將所分離的方位指定信號輸出給到達(dá)方向獲取部分203，并且將所分離的優(yōu)先級信息輸出到優(yōu)先級確定部分702。到達(dá)方向獲取部分203計(jì)算多個方位指定信號的到達(dá)方向，也就是，來自基準(zhǔn)站的方位指定信號和來自終端站的方位指定信號，然后將計(jì)算結(jié)果輸入到優(yōu)先級確定部分702。
優(yōu)先級確定部分702參照從分離部分輸出的優(yōu)先級信息，按照優(yōu)先級對從到達(dá)方向獲取部分203輸出的來自基準(zhǔn)站的方位指定信號的到達(dá)方向以及來自終端站的方位指定信號的到達(dá)方向中的每個到達(dá)方向進(jìn)行加權(quán)，從而確定到達(dá)方向。具體地說，優(yōu)先級確定部分702將從基準(zhǔn)站和終端站發(fā)射的方位指定信號各自表示為向量大小表示優(yōu)先級并且角度表示所獲得到達(dá)方向的向量，并且對于由向量表示的方位指定信號執(zhí)行向量相加。假定用Vn表示由向量表示的方位指定信號，用m表示接收方位指定信號的數(shù)目，并且用β(Kn)表示在Kn次傳輸?shù)那闆r下的優(yōu)先級降低率，在優(yōu)先級確定部分702中，執(zhí)行表達(dá)式2所示的向量相加。Σn=1m(Vn-Vn|Vn|β(Kn))m---(2)]]>優(yōu)先級確定部分702將通過表達(dá)式2所示的操作而獲得的相加向量的反方向作為到達(dá)方向，輸出到發(fā)射方向形成部分204。發(fā)射方向形成部分204把通過將由優(yōu)先級確定部分702確定的到達(dá)方向旋轉(zhuǎn)180°而獲得的方向設(shè)置為發(fā)射方向。優(yōu)先級確定部分702通過平均發(fā)射次數(shù)Kn，獲得Kn′，然后將該Kn′作為優(yōu)先級信息加到方位指定信號。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，根據(jù)方位指定信號的發(fā)射次數(shù)進(jìn)行加權(quán)，獲取到達(dá)方向，從而可以更準(zhǔn)確地指定基準(zhǔn)方位。
(第七實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，將對無線通信終端單元例如蜂窩電話、PHS(PersonalHandy-phone System，個人手持電話系統(tǒng))或者無線LAN(Local Area Network，局域網(wǎng))用作根據(jù)前述各個實(shí)施例的終端站的情況進(jìn)行說明。根據(jù)本實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)防止由方位指定信號使用的信道(以下稱作“方位指定信道”)和其它通信信道之間的干擾。
根據(jù)本實(shí)施例，通過下面一種或多種方式防止干擾。
(1)對方位指定信道和其它通信信道執(zhí)行頻分。換句話說，將方位指定信號和通過其它通信信道發(fā)射的其它信號置于具有不同頻帶的載頻，然后進(jìn)行發(fā)射。
(2)對方位指定信道和其它通信信道執(zhí)行碼分。換句話說，使用不同擴(kuò)頻碼對方位指定信號和通過其它通信信道發(fā)射的其它信號執(zhí)行擴(kuò)頻處理。
(3)對方位指定信道和其它通信信道執(zhí)行時分。換句話說，在時間上相互間隔地發(fā)射方位指定信號和通過其它通信信道發(fā)射的其它信號。
(4)將方位指定信號分配給OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交頻分復(fù)用)中的一個子載波。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可以提供能夠采用簡單結(jié)構(gòu)獲取方位信息的無線通信終端單元。特別，當(dāng)使用(2)到(4)所述的方式時，還可以使用為傳統(tǒng)無線通信終端單元提供的接收器。因此，可以使單元的結(jié)構(gòu)小型化。
(第八實(shí)施例)在前面第一到第七實(shí)施例中的任一個所述的無線通信系統(tǒng)應(yīng)用于一種專用網(wǎng)絡(luò)。該專用網(wǎng)絡(luò)是其中終端單元通過無線信道相互連接的網(wǎng)絡(luò)。在包括移動終端單元的專用網(wǎng)絡(luò)中，由于移動終端單元的位置是變化的，因此從移動終端單元觀察的固定終端單元的方位(或者從本移動終端單元觀察的其它移動單元的方位)是不清楚的?？紤]到可能不能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行通信，根據(jù)本實(shí)施例，上面第一到第七實(shí)施例中的任一個所述的移動終端單元(即終端站)安裝在專用網(wǎng)絡(luò)的終端單元中，以允許指定通信對方的方位。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的專用網(wǎng)絡(luò)的示意結(jié)構(gòu)圖。該專用網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)1100范圍內(nèi)的通信。該專用網(wǎng)絡(luò)包括自由移動的移動終端單元1101以及固定在安裝位置上的固定終端單元1102到1104。移動終端單元1101和固定終端單元1102到1104都是用作根據(jù)第一實(shí)施例的終端站的通信單元。
包括在專用網(wǎng)絡(luò)中的每個通信單元(包括移動終端單元1101和固定終端單元1102到1104)向預(yù)定基準(zhǔn)方位(在本實(shí)施例中為“北”)發(fā)射方位指定信號。
移動終端單元1101獲取接收方位指定信號的到達(dá)方向，并且根據(jù)所獲得的到達(dá)方向獲取方位信息。換句話說，移動終端單元1101檢測通過將水平平面上方位指定信號的到達(dá)方向旋轉(zhuǎn)180°而獲得的方向，作為基準(zhǔn)方位。
現(xiàn)在將對移動終端單元1101與固定終端單元1102進(jìn)行通信的情況下的操作進(jìn)行說明。當(dāng)接收從固定終端單元1102發(fā)射的不同于方位指定信號的信號(以下稱作“數(shù)據(jù)信號”)時，移動終端單元1101獲取接收信號的到達(dá)方向，從而移動終端單元1101可以根據(jù)所獲得到達(dá)方向與所檢測基準(zhǔn)方位之間的差值檢測從該單元自身觀察的固定終端單元1102的方位。在圖11所示的情況下，由于單元1101以偏離方位指定信號大約90°的方向接收來自固定終端單元1102的信號，固定終端單元1102的位置可以指定為相對于該單元自身的東邊。
因此，移動終端單元1101可以指定固定終端單元1102的方位，然后執(zhí)行與其的通信。例如，當(dāng)固定終端單元1102是通信對方時，向“東”形成要發(fā)射信號的方向性，然后對發(fā)射信號進(jìn)行發(fā)射。因此，可以減小對不同于固定終端單元1102的單元的干擾。當(dāng)固定終端單元1102不是通信對方時，自適應(yīng)地控制發(fā)射信號的方向性，以在朝向固定終端單元1102的方向上為空。因此，可以避免對固定終端單元1102的干擾。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，由于移動終端單元可以采用簡單的結(jié)構(gòu)指定通信對方的方位，可以減小在專用網(wǎng)絡(luò)中使用的移動通信單元的尺寸，并且可以降低制造成本。
(第九實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，在根據(jù)第一實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中使用方位指定信號發(fā)射電功率。方位指定信號用來獲取到達(dá)方向。一般，該信號不用來傳輸數(shù)據(jù)。因此，該信號適合于電功率發(fā)射。在根據(jù)本實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中，對根據(jù)第一實(shí)施例的終端站結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分修改。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的終端站的結(jié)構(gòu)方框圖。除了圖2所示終端站的各個組件之外，圖13所示的終端站還包括電功率提取部分1301，用于從接收信號中提取電功率；以及電功率添加部分1302，用于將電功率添加到要發(fā)射的信號中。在圖13中，用與圖2相同的標(biāo)號指定與圖2相同的組件，并且省略相應(yīng)說明。
在圖13所示的終端站中，由天線201接收的方位指定信號由接收部分202進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，然后輸出到電功率提取部分1301。電功率提取部分1301提取由從接收部分202輸出的方位指定信號振蕩的電場和磁場，作為電功率。
功率添加部分1302振蕩電場和磁場，然后將振蕩添加到要從方位指定信號生成部分205輸出的方位指定信號上。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可以使用方位指定信號將電功率發(fā)射到終端站。因此，可以延長一次收費(fèi)后的連續(xù)可用時間。該系統(tǒng)變得更方便于用戶。
(第十實(shí)施例)根據(jù)本實(shí)施例，將說明一種考慮應(yīng)用于包括在前述實(shí)施例中的任一個所述的無線通信系統(tǒng)中的終端站的服務(wù)內(nèi)容，對該終端站進(jìn)行收費(fèi)的收費(fèi)系統(tǒng)。圖14是根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的收費(fèi)系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖14所示的收費(fèi)管理單元1401監(jiān)測終端站1404-1到1404-N的通信情況，并且根據(jù)通信情況對這些站進(jìn)行收費(fèi)。收費(fèi)管理單元1401包括顯示各個通信站通信情況的管理表1402。費(fèi)用確定部分1403參照管理表1402確定收費(fèi)。
圖15示出管理表1402的示例結(jié)構(gòu)。如圖15所示，管理表1402示出表示每個終端站是否發(fā)射方位指定信號的情況。當(dāng)終端站發(fā)射方位指定信號時，費(fèi)用確定部分1403不對終端站進(jìn)行收費(fèi)。當(dāng)終端站不發(fā)射信號時，費(fèi)用確定部分1403對終端站進(jìn)行收費(fèi)。代替免于收費(fèi)，可以對不發(fā)射方位指定信號的終端站給予付費(fèi)或其它通信費(fèi)用的折扣。
根據(jù)上述收費(fèi)系統(tǒng)，當(dāng)終端站1404-1到1404-N發(fā)射方位指定信號時，它們免于收費(fèi)。當(dāng)這些站不發(fā)射信號時，可以節(jié)省要消耗的電功率。換句話說，終端站1404-1到1404-N可以選擇“免于收費(fèi)”或者“節(jié)省要消耗的電功率”帶來的好處。
當(dāng)終端站發(fā)射方位指定信號時，該站免于收費(fèi)。因此，根據(jù)本實(shí)施例的收費(fèi)系統(tǒng)用來激勵終端站發(fā)射方位指定信號。因此，系統(tǒng)可以保持方位指定信號的很多發(fā)射源，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的平滑運(yùn)行。
用于在費(fèi)用確定部分1403中確定收費(fèi)的方法不限于圖15所示的示例。例如，如圖16所示，通過更詳細(xì)地監(jiān)測終端站1404-1到1404-N的通信情況對這些終端站進(jìn)行收費(fèi)是可能的。在圖16中，如果終端站接收方位指定信號以提高方位準(zhǔn)確性，對該站進(jìn)行收費(fèi)。如果終端站發(fā)射方位指定信號以提供方位信息，對該站給予付費(fèi)。除上述之外，如果向終端站提供電功率，對該站進(jìn)行收費(fèi)(“+20”)。相反，當(dāng)該站提供電功率時，對該站給予付費(fèi)(“-10”)。
根據(jù)上述實(shí)施例中的每一個，提供其中每個站向基準(zhǔn)方位發(fā)射方位指定信號的無線通信系統(tǒng)，從而可以獨(dú)立且分布地檢測基準(zhǔn)方位。甚至當(dāng)系統(tǒng)不是獨(dú)立分布系統(tǒng)時，也可以應(yīng)用本發(fā)明。也就是，甚至當(dāng)每個終端站不發(fā)射方位指定信號時，也根據(jù)從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號檢測基準(zhǔn)方位，從而可以檢測絕對方位。
在前述實(shí)施例中，基準(zhǔn)站和終端站以一個預(yù)定方向例如北，輻射方位指定信號，并且其它站和終端站接收該信號，然后輻射方位指定信號?？紤]到當(dāng)累積有關(guān)方向的誤差時，可能不能正確地獲得方位，作為優(yōu)選實(shí)施例之一，方位指定信號的輻射方向不僅僅是預(yù)定方向，并且使用在不同于上述方向的方向上進(jìn)行輻射的第二方位指定信號。換句話說，當(dāng)向北輻射第一方位指定信號時，向偏離北向90°的東向輻射第二方位指定信號。每個終端站接收這兩類方位指定信號，并且執(zhí)行類似于前述實(shí)施例中的每一個的處理。因此，對有關(guān)方位的累積誤差進(jìn)行校正，從而可以獲取正確的方位。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例?？梢詫η笆鰧?shí)施例進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合和使用。例如，第十實(shí)施例所述的收費(fèi)系統(tǒng)可以應(yīng)用于根據(jù)第二實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，終端站以從其它站接收的方位指定信號的到達(dá)方向的反方向發(fā)射方位指定信號，從而終端站可以采用簡單的結(jié)構(gòu)獲取方位信息。
權(quán)利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)，包括基準(zhǔn)站，發(fā)射具有朝向預(yù)定基準(zhǔn)方位的方向性的方位指定信號，以及多個終端站，可以接收從所述基準(zhǔn)站發(fā)射的所述方位指定信號，其中，包含在所述多個終端站中的目標(biāo)終端站，包括接收裝置，接收從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號；到達(dá)方向獲取裝置，獲取由所述接收裝置接收的方位指定信號的到達(dá)方向；方位指定信號生成裝置，生成具有與所述到達(dá)方向獲取裝置獲得的方位指定信號到達(dá)方向的反方向的方向性的新方位指定信號；以及發(fā)射裝置，讓由所述方位指定信號生成裝置生成的方位指定信號具有方位指定信號所指定的方向的方向性，然后發(fā)射該信號。
2.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其中，接收裝置構(gòu)成為接收從基準(zhǔn)站和其它終端站發(fā)射的方位指定信號。
3.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其中，目標(biāo)終端站包括基準(zhǔn)方位指定裝置，檢測由方位指定信號生成裝置生成的方位指定信號的方向性的方向，作為基準(zhǔn)方位。
4.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其中，基準(zhǔn)方位設(shè)在無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)的經(jīng)度方向上。
5.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其中，沿著道路安裝基準(zhǔn)站，并且將基準(zhǔn)方位設(shè)在沿著道路的方向上。
6.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于檢測當(dāng)確定通信方向時要參照的基準(zhǔn)平面的裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其中，每一基準(zhǔn)站和多個終端站都將優(yōu)先級信息加到方位指定信息，然后發(fā)射結(jié)果信號，并且方位指定信號生成裝置根據(jù)優(yōu)先級信息對多個接收方位指定信號進(jìn)行加權(quán)，以確定方位指定信號的發(fā)射方向。
8.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，進(jìn)一步包括優(yōu)先級加入裝置，用于將優(yōu)先級加到方位指定信號，每次執(zhí)行發(fā)射時，優(yōu)先級降低。
9.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其中，終端站包括平均裝置，平均由到達(dá)方向獲取裝置獲得的到達(dá)方向；以及方位指定信號生成裝置，生成具有平均到達(dá)方向反方向的方向性的方位指定信號。
10.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其中，終端站包括從方位指定信號中提取電功率的裝置。
11.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其中，終端站包括在方位指定信號上添加電功率的裝置。
12.如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，包括收費(fèi)管理單元，該單元包括管理表，保存多個終端站的通信情況；以及收費(fèi)確定部分，根據(jù)每個終端站的通信情況參照所述管理表確定相應(yīng)終端站的收費(fèi)。
13.一種用于在終端站中確定方位的方位確定方法，包括如下步驟在基準(zhǔn)站中，發(fā)射方位指定信號，從而具有朝向預(yù)定基準(zhǔn)方位的方向性；并且在所述終端站中，接收所述方位指定信號，獲取方位指定信號的到達(dá)方向，生成具有所述所獲得到達(dá)方向的反方向的方向性的新方位指定信號，發(fā)射所述所生成的新方位指定信號，根據(jù)從基準(zhǔn)站和終端站發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向指定基準(zhǔn)方位，并且根據(jù)所指定的基準(zhǔn)方位，確定方位。
14.一種移動終端單元，包括接收裝置，接收從基準(zhǔn)站發(fā)射從而具有預(yù)設(shè)基準(zhǔn)方位的方向性的方位指定信號；到達(dá)方向獲取裝置，獲取由所述接收裝置接收的所述方位指定信號的到達(dá)方向；方位指定信號生成裝置，生成具有方位指定信號到達(dá)方向反方向的方向性的新方位指定信號；基準(zhǔn)方位指定裝置，檢測由所述方位指定信號生成裝置生成的新方位指定信號的方向性的方向，作為基準(zhǔn)方位；以及發(fā)射裝置，發(fā)射由方位指定信號生成裝置生成的方位指定信號，從而具有方位指定信號所指定的方向的方向性。
15.如權(quán)利要求14所述的移動終端單元，其中，接收裝置接收從其它移動通信終端單元發(fā)射的方位指定信號，并且到達(dá)方向獲取裝置獲取從基準(zhǔn)站發(fā)射的方位指定信號以及從其它移動終端單元發(fā)射的方位指定信號的到達(dá)方向。
全文摘要
本發(fā)明公開一種能夠采用簡單結(jié)構(gòu)獲取方位信息的移動站裝置和適應(yīng)該移動站裝置的無線通信系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，到達(dá)方向獲取部分203通過計(jì)算獲取從基準(zhǔn)站或其它終端站接收的方位指定信號的到達(dá)方向。發(fā)射方向形成部分204確定與到達(dá)方向獲取部分203獲得的到達(dá)方向的反方向作為發(fā)射方向?；鶞?zhǔn)方位檢測部分207檢測由發(fā)射方向形成部分204確定的發(fā)射方向作為基準(zhǔn)方位。方位指定信號生成部分205生成方位指定信號，從而輻射具有由發(fā)射方向形成部分204確定的發(fā)射方向的方向性的無線電波。
文檔編號G01S3/14GK1456019SQ02800204
公開日2003年11月12日 申請日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月31日
發(fā)明者平野純, 荒牧隆, 太田現(xiàn)一郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社