專利名稱：一種移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)，尤其涉及一種移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時方法和裝置。
背景技術(shù)：
目前，很多移動通信系統(tǒng)都采用衛(wèi)星授時方法進行系統(tǒng)授時，即采用全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)進行系統(tǒng)授時。具體地，在室外安裝GPS有源天線，在基站的I⑶中安裝GPS授時模塊，GPS有源天線接收來自不同方向的衛(wèi)星信號，將所述衛(wèi)星信號通過低噪聲放大器(LAN)放大后發(fā)給 GPS授時模塊，GPS授時模塊利用接收到的衛(wèi)星信號給基站授時。其中的GPS有源天線由GPS全向接收天線和低噪聲放大器組成，GPS全向接收天線的波束很寬，可以接收來自不同方向的衛(wèi)星信號。圖1是GPS全向接收天線在不同仰角典型的增益歸一化方向圖。由圖1可見，GPS全向接收天線在低仰角甚至負(fù)仰角處都具有一定增益，并且與高仰角處的增益相差較小。衛(wèi)星信號一般從仰角較高的方向(簡稱衛(wèi)星信號方向)到達(dá)GPS全向接收天線， 來自地面的各種干擾、噪聲一般從較低的仰角甚至負(fù)仰角的方向(簡稱地面干擾方向)到達(dá)GPS全向接收天線。因此利用GPS全向天線接收衛(wèi)星信號的同時，來自地面的干擾信號也同時被GPS全向天線接收，由于GPS全向天線在衛(wèi)星信號方向和地面干擾方向的增益相差不大，對地面干擾抑制能力較小，因此地面同頻干擾容易中斷授時。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時方法和裝置，以避免地面同頻干擾中斷授時。本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的一種移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時方法，該方法包括利用全向接收天線及其接收通道獲取衛(wèi)星信號，根據(jù)利用全向接收天線及其接收通道獲取的衛(wèi)星信號定位天線的位置和高度信息；利用定向接收天線及其接收通道獲取衛(wèi)星信號，根據(jù)天線的位置和高度信息和利用定向接收天線及其接收通道獲取的衛(wèi)星信號進行授時。一種移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時裝置，該裝置包括定向接收天線、第一接收通道、 全向接收天線、第二接收通道和授時模塊；所述定向接收天線，用于獲取衛(wèi)星信號，將獲取的衛(wèi)星信號通過第一接收通道發(fā)給授時模塊；所述全向接收天線，用于獲取衛(wèi)星信號，將獲取的衛(wèi)星信號通過第二接收通道發(fā)給授時模塊；
所述授時模塊，用于根據(jù)第二接收通道發(fā)來的衛(wèi)星信號定位天線的位置和高度信息，根據(jù)所述位置和高度信息以及第一接收通道發(fā)來的衛(wèi)星信號進行授時。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明利用定向接收天線及其接收通道獲取衛(wèi)星信號，由于定向接收天線只在特定方向上的增益較大，而在其他方向上的增益較小，因此可以通過利用定向接收天線在增益較大的方向上接收衛(wèi)星信號，而在增益較小的方向上接收地面信號，能夠避免地面同頻干擾中斷授時。


圖1是GPS全向接收天線在不同仰角典型的增益歸一化方向圖。圖2是本發(fā)明提供的移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時方法。圖3是GPS定向接收天線在不同仰角典型的增益歸一化方向圖。圖4是本發(fā)明提供的移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時裝置第一結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明提供的移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時裝置第二結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式圖2是本發(fā)明提供的移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時方法。如圖2所示，該方法包括步驟201，利用定向接收天線及其接收通道獲取衛(wèi)星信號。步驟202，根據(jù)所述衛(wèi)星信號進行授時。定向接收天線只在特定方向上的增益較大，而在其他方向上的增益較小，具體可參見圖3。圖3是GPS定向接收天線在不同仰角典型的增益歸一化方向圖。圖3中，GPS定向接收天線是一螺旋天線，其波束中心增益大于8dBi，3dB寬度約 60度，仰角低于10度方向增益比波束中心低至少23dB。通過將GPS定向接收天線的波束中心朝向衛(wèi)星信號接收方向，S卩利用定向接收天線在增益較大的方向上接收衛(wèi)星信號，而在增益較小的方向上接收地面信號，能夠避免地面同頻干擾中斷授時。為了使得移動通信系統(tǒng)中處于不同位置和高度的設(shè)備的衛(wèi)星授時結(jié)果一致，從而便于移動通信系統(tǒng)中處于不同位置和高度的設(shè)備之間實現(xiàn)同步，在進行授時時，根據(jù)天線的位置和高度信息以及利用定向接收天線獲取的衛(wèi)星信號進行授時。根據(jù)是否從衛(wèi)星授時裝置外部設(shè)置天線的位置和高度信息，衛(wèi)星授時裝置可分為自主定位授時和利用外部設(shè)置的位置和高度信息授時兩種工作模式。如果衛(wèi)星授時裝置采用自主定位授時的工作模式，則圖1所示方法還包括采用全向接收天線及其接收通道獲取衛(wèi)星信號，根據(jù)利用全向接收天線及其接收通道獲取的衛(wèi)星信號定位天線的位置和高度信息；相應(yīng)地，在進行授時時，根據(jù)定位到的位置和高度信息以及利用定向天線及其接收通道獲取的衛(wèi)星信號進行授時。如果衛(wèi)星授時裝置采用利用外部設(shè)置的位置和高度信息授時的工作模式，則圖1 所示方法還包括接收天線的位置和高度信息；相應(yīng)地，在進行授時時，根據(jù)接收的位置和高度信息以及利用定向天線及其接收通道獲取的衛(wèi)星信號進行授時。
本發(fā)明還提供了移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時裝置，具體請參見圖4和圖5。圖4是本發(fā)明提供的移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時裝置第一結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，該裝置包括定向接收天線401、第一接收通道402和授時模塊403。定向接收天線401，用于獲取衛(wèi)星信號，將獲取的衛(wèi)星信號通過第一接收通道402 發(fā)給授時模塊403。授時模塊403，用于根據(jù)所述衛(wèi)星信號進行授時。如果圖4所示的衛(wèi)星授時裝置采用利用外部設(shè)置的位置和高度信息授時的工作模式，則圖4所示的裝置還包括接收模塊。 所述接收模塊，用于接收天線的位置和高度信息。授時模塊403，用于根據(jù)所述衛(wèi)星信號和所述天線的位置和高度信息進行授時。由于定向接收天線401接收衛(wèi)星信號的角度范圍較窄，能夠被其獲取衛(wèi)星信號的衛(wèi)星個數(shù)較少，因此如果利用定向接收天線401獲取的衛(wèi)星信號來定位天線的位置和高度信息，進而利用該位置和高度信息進行授時，則一般達(dá)不到移動通信系統(tǒng)要求的授時精度， 因此圖4所示的衛(wèi)星授時裝置一般不會采用自主定位授時的工作模式，而是采用利用外部設(shè)置的位置和高度信息授時的工作模式。圖5是本發(fā)明提供的移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時裝置第二結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示，該裝置包括定向接收天線501、第一接收通道502、全向接收天線503、 第二接收通道504和授時模塊505。定向接收天線501，用于獲取衛(wèi)星信號，將獲取的衛(wèi)星信號通過第一接收通道502 發(fā)給授時模塊505。全向接收天線503，用于獲取衛(wèi)星信號，將獲取的衛(wèi)星信號通過第二接收通道504 發(fā)給授時模塊505。授時模塊505，用于根據(jù)接收的衛(wèi)星信號進行授時。如果圖5所示的衛(wèi)星授時裝置采用自主定位授時的工作模式，則授時模塊505，用于根據(jù)第二接收通道504發(fā)來的衛(wèi)星信號定位天線的位置和高度信息，根據(jù)所述位置和高度信息以及第一接收通道502發(fā)來的衛(wèi)星信號進行授時。為了使圖5所示的衛(wèi)星授時裝置能夠采用利用外部設(shè)置的位置和高度信息授時的工作模式，圖5所示的裝置還可以包括接收模塊。 所述接收模塊，用于接收天線的位置和高度信息。參照圖5所示的衛(wèi)星授時裝置結(jié)構(gòu)，下面對衛(wèi)星授時裝置的工作過程進行示例性說明GPS全向接收天線在仰角大于10度范圍內(nèi)增益大于_3dB，以便接收多顆GPS衛(wèi)星信號。GPS全向接收天線將接收到的衛(wèi)星信號經(jīng)LAN放大后輸入第二接收通道。第二接收通道對輸入的信號進行進一步放大、濾波、變頻，得到低中頻模擬信號，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換得到低中頻數(shù)字信號，輸出到授時模塊。GPS定向接收天線可以為一螺旋天線，其波束中心增益大于8dBi，3dB寬度約60 度，仰角低于10度方向增益比波束中心低至少23dB。GPS定向天線接收到的衛(wèi)星信號經(jīng) LAN放大后輸入第一接收通道。第一接收通道對輸入的信號進行進一步放大、濾波、變頻，得到低中頻模擬信號，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換得到低中頻數(shù)字信號，輸出到授時模塊。
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授時模塊一般是數(shù)字接收處理器，用于對轉(zhuǎn)換成低中頻數(shù)字信號的衛(wèi)星信號進行解擴、解調(diào)、偽距測量、位置解算、時間解算，產(chǎn)生秒脈沖并輸出時間信息。圖5所示各模塊的電路安裝在同一個密封殼體內(nèi)，GPS全向接收天線和GPS定向接收天線的波束中心都豎直向上，秒脈沖和時間信息可以通過光纜或電纜輸出。根據(jù)是否從衛(wèi)星授時裝置外部設(shè)置天線的位置和高度信息，衛(wèi)星授時裝置可分為自主定位、授時和利用外部設(shè)置位置信息授時兩種工作模式。衛(wèi)星授時裝置在自主定位、授時工作模式下，不需要從外部輸入天線的位置和高度信息，圖5所示衛(wèi)星授時裝置的工作過程如下步驟11.授時模塊利用第二接收通道輸出的信號進行定位解算，通過對多次定位解算結(jié)果進行平均處理，得到接收天線準(zhǔn)確的位置和高度信息。步驟12.授時模塊不斷地從第一接收通道輸出的信號中搜索GPS衛(wèi)星信號，鎖定并跟蹤所有能接收到的衛(wèi)星信號，得到所有能正常跟蹤衛(wèi)星的導(dǎo)航電文。步驟13.利用第11步中得到的接收天線準(zhǔn)確的位置和高度信息，以及從步驟12 中得到的各衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，計算各衛(wèi)星的仰角。然后用仰角最高的衛(wèi)星進行單星授時。步驟14.在進行單星授時的同時，每秒鐘計算一次通過定向天線收到的各GPS衛(wèi)星的仰角，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有比當(dāng)前授時用的衛(wèi)星仰角更高的衛(wèi)星出現(xiàn)時，利用仰角更高的衛(wèi)星進行單星授時。在整個授時過程中不斷計算各衛(wèi)星的仰角，保證始終利用仰角最高的衛(wèi)星授時。利用外部設(shè)置位置信息授時工作模式下，需要通過接收機串口或其它通信接口， 設(shè)置接收天線的位置和高度，則圖5所示衛(wèi)星授時裝置的工作過程如下步驟21.設(shè)置接收天線準(zhǔn)確的位置和高度。步驟22.授時模塊不斷地從第一接收通道輸出的信號中搜索GPS衛(wèi)星信號，鎖定并跟蹤所有能接收到的衛(wèi)星信號，得到所有能正常跟蹤衛(wèi)星的導(dǎo)航電文。步驟23.利用第21步中得到的接收天線準(zhǔn)確的位置和高度信息，以及從步驟22 中得到的各衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，計算各衛(wèi)星的仰角。然后用仰角最高的衛(wèi)星進行單星授時。步驟24.在進行單星授時的同時，每秒鐘計算一次通過定向天線收到的各GPS衛(wèi)星的仰角，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有比當(dāng)前授時用的衛(wèi)星仰角更高的衛(wèi)星出現(xiàn)時，利用仰角更高的衛(wèi)星進行單星授時。在整個授時過程中不斷計算各衛(wèi)星的仰角，保證始終利用仰角最高的衛(wèi)星授時。上述過程中，授時模塊也可以利用定向天線接收到的衛(wèi)星信號進行多星授時。不論那種工作模式，都利用定向天線接收到的衛(wèi)星信號進行授時。由于定向天線在衛(wèi)星信號方向的增益超過地面干擾方向的增益23dB以上，普通全向天線在衛(wèi)星信號方向和地面干擾方向之間增益差一般小于12dB，所以與普通GPS授時裝置相比，圖5所示衛(wèi)星授時裝置抗地面同頻干擾的能力可以提高IOdB以上。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時方法，其特征在于，該方法包括利用全向接收天線及其接收通道獲取衛(wèi)星信號，根據(jù)利用全向接收天線及其接收通道獲取的衛(wèi)星信號定位天線的位置和高度信息；利用定向接收天線及其接收通道獲取衛(wèi)星信號，根據(jù)天線的位置和高度信息和利用定向接收天線及其接收通道獲取的衛(wèi)星信號進行授時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括接收天線的位置和高度信息，根據(jù)接收的天線位置和高度信息以及利用定向接收天線及其接收通道獲取的衛(wèi)星信號進行授時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述進行授時包括根據(jù)各個衛(wèi)星的信號確定仰角最高的衛(wèi)星，利用該仰角最高的衛(wèi)星的信號進行單星授時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述進行授時包括進行多星授時。
5.一種移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時裝置，其特征在于，該裝置包括定向接收天線、第一接收通道、全向接收天線、第二接收通道和授時模塊；所述定向接收天線，用于獲取衛(wèi)星信號，將獲取的衛(wèi)星信號通過第一接收通道發(fā)給授時模塊；所述全向接收天線，用于獲取衛(wèi)星信號，將獲取的衛(wèi)星信號通過第二接收通道發(fā)給授時模塊；所述授時模塊，用于根據(jù)第二接收通道發(fā)來的衛(wèi)星信號定位天線的位置和高度信息， 根據(jù)所述位置和高度信息以及第一接收通道發(fā)來的衛(wèi)星信號進行授時。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括接收模塊；所述接收模塊，用于接收天線的位置和高度信息；所述授時模塊，用于根據(jù)從第一接收通道接收的衛(wèi)星信號和所述接收模塊接收的天線位置和高度信息進行授時。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述授時模塊，用于根據(jù)各個衛(wèi)星的信號確定仰角最高的衛(wèi)星，利用該仰角最高的衛(wèi)星的信號進行單星授時。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星授時方法和裝置。該方法包括利用定向接收天線及其接收通道獲取衛(wèi)星信號，根據(jù)所述衛(wèi)星信號進行授時。該裝置包括定向接收天線、第一接收通道和授時模塊；所述定向接收天線，用于獲取衛(wèi)星信號，將獲取的衛(wèi)星信號通過第一接收通道發(fā)給授時模塊；所述授時模塊，用于根據(jù)所述衛(wèi)星信號進行授時。應(yīng)用本發(fā)明能夠避免地面同頻干擾中斷授時。
文檔編號G04G7/02GK102540869SQ20101062445
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者于明, 傅思寧, 曹基榮, 耿瑄, 金泓 申請人:中國移動通信集團江蘇有限公司