專利名稱：使用單個天線來實現真正的分集接收的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及一種使用少量天線來實現真正的分集接收的方法和設備。
分集接收可以定義成這樣一種無線電接收處理，在這種接收中通過組合或選擇來自同一個源得信號而接收所述信號的，其中自同一個源得信號是在兩個在空間分離的點上接收的，并且在指定時刻，其衰落特性有可能會發(fā)生變化。在一個接收信號中，衰落是指信號中的一個或多個頻率分量的幅度或相位在時間和空間上發(fā)生的變化，但也是可以是這兩者同時變化。由此可以使用分集接收而將衰落效應減至最小。但是對現有技術而言，在無線通信中需要復雜的天線結構來實現真正的分集接收。
相應地，當前需要一種不必使用復雜的天線結構就可以實現真正的分集接收的無線通信系統(tǒng)。
因此，本發(fā)明的一個特征是通過提供一種用于在無線通信系統(tǒng)中執(zhí)行真正的分集接收的方法和設備來克服那些通常與無線通信系統(tǒng)、尤其是真正的分集接收需求相關聯的上述缺陷，其中所述真正的分集接收是用單個天線實現的。
在第一個主要方面中，本發(fā)明提出了一種用于無線通信、尤其是用于接收通信信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個主天線結構，所述主天線結構適于接收作為第一內部信號的通信信號；以及一條天線電纜，所述天線電纜具有以可操作的方式耦合到所述主天線結構的第一末端以及一個第二末端，其中所述天線電纜包含了一條用于傳遞所述第一內部信號的主導線，以及一條第二接收導線，其中所述第二接收導線適于接收作為第二內部信號的所述通信信號，并且其中作為接收部件的所述第二接收導線與主天線結構在空間上是分離的。
在第二個主要方面中，本發(fā)明提出了一種用于在天線系統(tǒng)中提供分集接收的方法，所述方法包括提供一個主天線結構，所述主天線結構適于接收作為第一內部信號的通信信號；以及提供一條天線電纜，所述天線電纜具有以可操作的方式耦合到所述主天線結構的第一末端以及一個第二末端，其中所述天線電纜適于接收作為第二內部信號的所述通信信號，并且其中所述外屏蔽層充當天線并與主天線結構在空間上是分離的。
在第三個主要方面中，本發(fā)明提出了一種無線通信系統(tǒng)，其中包括用于提供通信信號的信號源；用于接收作為第一內部信號的所述通信信號的第一天線，其中所述第一天線以可操作的方式連接到一條天線電纜；一個用于在所述天線電纜外屏蔽層接收作為第二內部信號的所述通信信號的第二天線，其中所述第二天線與所述第一天線在空間上是區(qū)分開的，并且所述外屏蔽層為所述天線電纜提供了電磁屏蔽；一個信號接收機，具有一個經由所述第一導線接收所述第一內部信號的第一輸入端，以及一個經由所述第二導線接收所述第二內部信號的第二輸入端；并且信號處理電路以可操作的方式連接到所述第一輸入端和所述第二輸入端，其中所述信號處理電路適于以操作的方式來修改所述第一內部信號以及所述第二內部信號，以便產生一個可用信號。
在第四個主要方面中，本發(fā)明提出了一種無線通信方法，其中包括提供一個用于供應通信信號的信號源；提供一個用于在第一導線上接收作為第一內部信號的所述通信信號的第一天線；提供一個用于在第二導線上接收作為第二內部信號的所述通信信號的第二天線，其中所述第二天線與所述第一天線在空間上是區(qū)分開的，并且其中所述第二導線為所述第一導線提供電磁屏蔽；提供一個信號接收機，具有一個經由所述第一導線接收所述第一內部信號的第一輸入端以及一個經由所述第二導線接收所述第二內部信號的第二輸入端；以及提供一個信號處理電路，其中所述電路以可操作的方式連接到所述第一輸入端和所述第二輸入端，并且所述信號處理電路適于以操作的方式來修改所述第一內部信號以及所述第二內部信號，以便產生一個可用信號。
在第五個主要方面中，本發(fā)明提出了一種包含了無線通信系統(tǒng)的設備，所述設備包括一個用于在第一導線上接收作為第一內部信號的通信信號的第一天線，其中所述第一天線以可操作的方式連接到天線電纜；一個用于在第一天線的天線電纜外屏蔽層上接收作為第二內部信號的所述通信信號的第二天線；一個適于分離所述第一內部信號與所述第二內部信號的信號接收機；信號處理電路以可操作的方式連接到所述第一輸入端和所述第二輸入端，所述信號處理電路適于以操作的方式來修改所述第一和第二內部信號，以便產生一個有用信號；以及一個電子電源，所述電源以可操作的方式耦合到所述信號接收機、所述信號處理電路以及所述第一和第二天線，并且為這些設備提供電力。
本發(fā)明的優(yōu)勢是在只使用了一個天線在無線通信系統(tǒng)中實現真正的分集接收。
從以下關于本發(fā)明實施例的更詳細的描述中可以清楚了解到本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)點。應該理解的是，上述一般描述以及后續(xù)詳細說明只是說明性的，它們并不對本發(fā)明進行限制。
通過閱讀下文中的詳細說明、權利要求書以及附圖，可以清楚了解本發(fā)明的特征以及各個發(fā)明方面，并且接下來將對附圖進行簡要說明。


圖1是只包括單個天線接收的通信網絡示意圖。
圖2是包括具有兩個空間分離的天線的真正分集接收的通信網絡示意圖。
圖3是依照本發(fā)明的一個實施例并且包含了使用單個天線的真正的分集接收的通信網絡示意圖。
接下來將對依照本發(fā)明，對用于天線系統(tǒng)的結構和方法進行詳細說明，其中所述天線系統(tǒng)使用了單個天線及其關聯的天線電纜來提供真正的分集接收。應該注意的是，在接下來的說明和附圖中，其中為功能和結構特征大致相同的組件指定了相同的參考數字，由此不必對其進行重復說明。
對本發(fā)明而言，在無線通信系統(tǒng)中有三個組件是很有意義的。這些組件是天線、接收機以及以可操作方式與天線和接收機相連的天線電纜。本發(fā)明使用了天線電纜自身的天線效應，由此使用單個天線來對單個通信信號進行真正的分集接收。
更確切地說，在這里可以使用天線電纜自身的天線效應。當天線電纜遭遇到一個RF信號的時候，在天線電纜表面(例如屏蔽層、外殼或″表面″下方)將會感生一個電流(例如表面電流)。表面電流通常在接收機的天線輸入端終止，以便消除與天線信號的干擾。然而在本發(fā)明中可以使用在電纜的外部導電層(或編織層、表層)上感應的信號。由于電纜位置的緣故，來自電纜的信號與來自那些空間分離的不同天線的信號是等價的，因此本實施例可以使用單個天線來提供真正的分集接收。
本發(fā)明可以作為天線端子單元或是適配器這樣的單個裝置來實現。為了提取兩個信號，在這里可以使用射頻(RF)變壓器、標準的聲表面波(SAW)濾波器、差分放大器或其他設備。
現在參考圖1，其中描述的是以單個天線接收為特征的無線通信系統(tǒng)100。在圖1中，射頻(RF)信號源120為接收機提供通信，其中所述信號源表示的是天線130所接收的信號125。天線130轉而沿著天線電纜135將一個信號提供到接收機輸入端，在這里將所述輸入端表示成電負載(″R-load″)160。天線電纜130的結構通常是包含了電磁屏蔽層140的電磁屏蔽電纜(特別地，所述結構可以是同軸線對，其中中心導線與屏蔽層即為RF傳輸線路中的組成部分)。電磁屏蔽層140是一種帶電材料，特別地，所述屏蔽層采用的形式包括金屬編織層、外殼或固態(tài)外部的薄導體(solid outside shallow conductor)。
在圖1的方案中，只有那些在天線130中感生的電流才被饋送給接收機150。在這種情況下，信號125是在某個單獨的位置即天線130上獲取的。然而在無線通信系統(tǒng)中通常會出現這樣一種情況，其中對接收信號而言，所謂的″死點″或是無信號區(qū)的存在將會影響到所述接收信號。死點是在接收點或信號密度圖形改變的時候出現的，由此信號接收點可能會越過那些信號強度趨近于零或是等于零的信號強度點，這將會產生一個不能執(zhí)行接收的死點。死點可以是由反射和直達信號的反射及重疊造成的，由此將會創(chuàng)建那些包含了這些死點的信號密度圖形。此外，在信號密度圖形改變的時候也有可能出現死點，例如天氣影響、來自那些并非發(fā)射或接收設備的一部分的飛行物的干擾等等。
一種減少這種死點影響的方法是在無線通信系統(tǒng)中使用分集接收。分集接收系統(tǒng)需要兩個空間分離的不同天線。在圖2中對結合了分集接收的無線通信系統(tǒng)實施例進行了描述。
在圖2中，無線通信系統(tǒng)200包括一個RF信號源220，其中所述信號源是由第一天線230接收的通信信號225感生的。第一天線230轉而將第一內部信號沿著第一天線電纜235以及電磁屏蔽層240提供給用于表示接收機250的電負載(″R-Load(1)″)260，第一天線電纜230的結構通常是包含了電磁屏蔽層240的電磁屏蔽電纜。所述電磁屏蔽層240必須是導電材料，特別地，所述屏蔽層采用的是金屬編織物或外殼的形式。
同樣，無線通信系統(tǒng)200的通信信號225a也是作為通信信號225b而被第二天線231接收的。在現實中，第一通信信號225a和第二通信信號225b實際上是相同的通信信號。為使本說明更為清楚，在這里將信號源200顯示成提供兩個不同的信號225a、225b，由此強調這樣一個事實，那就是由于兩個天線230、231之間的空間位置的緣故，每一個天線230、231所接收的兩個信號225a、225b具有略微不同的信號密度圖形特性。換言之，這兩個天線230、231各自接收的都是相同的通信信號225a、225b，并且它們是在不同位置接收該信號的。
第二天線231轉而將第二內部信號沿著第二天線電纜236提供給用于表示接收機250的電負載(″R-load(2)″)。一般來說，所述第二天線電纜231的結構與第一天線電纜235是相同的，舉例來說，它可以是包含了電磁屏蔽層241的電磁屏蔽電纜。電磁屏蔽層241可以是導電材料，特別地，所述屏蔽層采用的是金屬編織層或外殼的形式。
由于第一天線230和第二天線231是在在空間上分離的不同天線，因此，這兩個天線230、231同時在通信信號密度(也就是強度)圖形中碰上死點的統(tǒng)計概率要遠遠小于圖1所述的單個天線的概率，這樣則可以實現分集接收。因此，與圖1的單個天線的系統(tǒng)相比，具有兩個空間分離的天線的分集接收系統(tǒng)提供了一個更加穩(wěn)定的系統(tǒng)。
圖3示意性顯示了本發(fā)明的一個常規(guī)的說明性實施例。無線通信系統(tǒng)300包括射頻(RF)信號源230a，其中所述信號源是由天線結構330接收的通信信號325a感生的。天線結構330表示的是任何一種已知的無線通信接收設備，特別地，所述接收設備可以是能在汽車中找到的可伸縮的桿狀天線。天線結構330轉而使用與其關聯的電磁屏蔽層340將一個與通信信號325a相對應的第一內部信號376a經由天線電纜335提供到用于表示成接收機350的電負載(“R-load(1)”)的接收機輸入端。電負載(“R-load(1)”)表示的是現有技術中已知的信號處理電路，其中所述電路被用于通信信號處理，以便產生可以由最終用戶操作的信號。天線電纜335的結構通常是包含了電磁屏蔽層340的電磁屏蔽電纜。所述電磁屏蔽層340必須是導電材料，特別地，該屏蔽層使用了金屬編織物、外殼或固態(tài)外部很薄的導線的形式。在這里，出于說明目的，在概念上可以考慮將電磁屏蔽層340作為充當天線的獨立導體。然而，在圖3的實施例中，充當第二天線的是電磁屏蔽層340。
在圖3中，無線通信系統(tǒng)300的通信信號325a同樣由天線電纜的電磁屏蔽層340作為第二信號325b來進行接收。為了清楚起見，在這里將等價信號源320顯示成產生了兩個不同的信號，即第一等價信號325a以及第二等價信號325b。因此，第二等價信號325b是第二天線接收的信號325a，所述天線實際上是天線電纜的電磁屏蔽層340。當電磁屏蔽340接收到通信信號325b時，該信號將會變成第二內部信號376b。這樣一來，天線電纜的電磁屏蔽340將會充當第二天線和第二導線，并且會將第二內部信號376提供給接收機輸入端，在這里將所述輸入端表示成接收機350的電負載(“R-load(2)”)361。R-load(2)361表示的是本領域已知的信號處理電路，它被用于處理第一和第二內部信號376a、376b，以便產生可以由最終用戶操作的信號。第一去耦合設備380對在天線330上接收的第一內部信號376a執(zhí)行信號提取操作。第二去耦合設備381為在天線電纜的電磁屏蔽340上接收的第二內部信號376b執(zhí)行信號提取操作。所述去耦合設備380、381表示的是任何適用于隔離電子通信信號的設備，特別地，所述設備可以是電子濾波器、變壓器、晶體管、差分放大器及其他適合該任務的設備。一般來說，來自第一和第二天線的信號并不相互隔離。相反，它們是在內部主導線以及外部屏蔽層中同時存在的。然而，在不同的“差分域”中存在兩個信號。因此，當在接收機的天線輸入端分離信號的時候，信號處理電路使用了“差分參考點”來提取天線和外部屏蔽層產生的兩個信號。
在一個實施例中，本發(fā)明可以應用于汽車的無線電接收機。在這個方案中，天線結構330是通常固定在汽車擋板上的桿狀天線、帶有電磁屏蔽層340的天線電纜335則將天線結構330連接到安裝在汽車儀表板上的接收機350。這樣則存在一段天線電纜335和電磁屏蔽層340，其中所述電纜在空間上處于與天線結構330不同的位置。并且天線電纜335包含了天線電纜的電磁屏蔽層340。如上所述，出于本發(fā)明的目的，天線電纜的電磁屏蔽層340被當作第二天線。由于天線電纜的電磁屏蔽340的安裝在儀表板上的部分處于空間不同的位置并且遭遇到通信信號，此外還被當作第二天線，因此實際結果是可以使用單個天線來實現真正的分集接收。
在這里對本發(fā)明的實施例進行了描述。然而，本領域技術人員應該了解，在本發(fā)明的教導范圍以內可以進行某些修改。例如，本發(fā)明還包含了存在多個天線和/或多個接收機的實施例，而不僅僅是這里相對于圖3所論述的單個設備的實施例。因此，在這里應該通過研讀下列權利要求來確定本發(fā)明的真實范圍和內容。
權利要求
1.一種用于無線通信、尤其是接收通信信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個主天線結構，所述主天線結構適于接收作為第一內部信號的通信信號；以及一條天線電纜，所述天線電纜具有以可操作的方式耦合到所述主天線結構的第一末端以及一個第二末端，其中所述天線電纜包含了一條用于傳遞所述第一內部信號的主導線，以及一條第二接收導線，其中所述第二接收導線適于接收作為第二內部信號的所述通信信號，并且其中作為接收部件的所述第二接收導線與主天線結構在空間上是分離的。
2.權利要求1的系統(tǒng)，其中所述第二接收導線充當天線電纜的電磁屏蔽層。
3.權利要求1的系統(tǒng)，其中所述通信信號是由一個信號源提供的。
4.權利要求3的系統(tǒng)，其中所述通信信號是一個射頻(RF)信號。
5.權利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括一個以可操作的方式耦合到所述天線電纜的接收機，其中所述接收機包括一個輸入端口，所述端口適于從主天線接收所述信號，并且還適于從天線電纜的外部屏蔽層接收一個作為一個獨立信號的信號。
6.權利要求5的系統(tǒng)，其中所述接收機包括以可操作的方式耦合到所述輸入端口的信號處理電路，所述信號處理電路適于處理所述第一內部信號和所述第二內部信號，以便由最終用戶加以使用。
7.權利要求6的系統(tǒng)，其中所述輸入端口包括一個去耦合設備，所述去耦合設備適于將來自主天線的天線電纜攜帶的信號與在電纜外部屏蔽層上感生的信號分離開來。
8.一種用于在天線系統(tǒng)中提供分集接收的方法，所述方法包括提供一個主天線結構，所述主天線結構適于接收作為第一內部信號的通信信號；以及提供一條天線電纜，所述天線電纜具有以可操作的方式耦合到所述主天線結構的第一末端以及一個第二末端，其中所述天線電纜適于接收作為第二內部信號的所述通信信號，并且其中所述外屏蔽層充當天線并與主天線結構在空間上是分離的。
9.權利要求8的方法，其中所述外部屏蔽層充當天線電纜的電磁屏蔽層。
10.權利要求8的方法，其中所述通信信號是由一個信號源提供的。
11.權利要求10的方法，其中所述通信信號是一個射頻(RF)信號。
12.權利要求8的方法，其中所述方法還包括提供一個以可操作的方式耦合到所述天線電纜的接收機，其中所述接收機包括一個輸入端口，所述輸入端口適于經由所述天線電纜的第二末端從主天線接收所述信號，并且所述輸入端口還適于從接收所述第二內部信號，作為在所述天線電纜的外部屏蔽層上感生的一個信號。
13.權利要求12的方法，其中所述接收機包括以可操作的方式耦合到所述輸入端口的信號處理電路，所述信號處理電路適于處理所述第一內部信號和所述第二內部信號，以便由最終用戶加以使用。
14.權利要求13的方法，其中所述輸入端口包括一個去耦合設備，所述去耦合設備適于將在所述主天線中感生的信號與在所述電纜外部的所述屏蔽層上感生的信號分離開來。
15.一種無線通信系統(tǒng)，包括用于提供通信信號的信號源；用于接收作為第一內部信號的所述通信信號的第一天線，其中所述第一天線以可操作的方式連接到一條天線電纜；用于在所述天線電纜外屏蔽層接收作為第二內部信號的所述通信信號的第二天線，其中所述第二天線與所述第一天線在空間上是區(qū)分開的，并且所述外屏蔽層為所述天線電纜提供了電磁屏蔽；信號接收機，具有一個經由所述第一導線接收所述第一內部信號的第一輸入端，以及一個經由所述第二導線接收所述第二內部信號的第二輸入端；以及信號處理電路，以可操作的方式連接到所述第一輸入端和所述第二輸入端，其中所述信號處理電路適于以操作的方式來修改所述第一內部信號以及所述第二內部信號，以便產生一個可用信號。
16，權利要求15的系統(tǒng)，其中所述第一輸入端和所述第二輸入端都包含了一個去耦和設備，所述去耦和設備允許第一和第二內部信號傳遞到信號處理電路。
17.權利要求16的系統(tǒng)，其中去耦和設備是從包含了鐵磁設備、變壓器、光電設備、差分放大器、SAW設備以及光學設備的群組中選出的。
18.一種無線通信方法，包括提供一個用于供應通信信號的信號源；提供一個用于在第一導線上接收作為第一內部信號的所述通信信號的第一天線；提供一個用于在第二導線上接收作為第二內部信號的所述通信信號的第二天線，其中所述第二天線與所述第一天線在空間上是區(qū)分開的，并且其中所述第二導線為所述第一導線提供電磁屏蔽；提供一個信號接收機，具有一個經由所述第一導線接收所述第一內部信號的第一輸入端以及一個經由所述第二導線接收所述第二內部信號的第二輸入端；以及提供信號處理電路，其中所述電路以可操作的方式連接到所述第一輸入端和所述第二輸入端，并且所述信號處理電路適于以操作的方式來修改所述第一內部信號以及所述第二內部信號，以便產生一個可用信號。
19.權利要求18的方法，其中所述第一輸入端和所述第二輸入端都包含了一個去耦和設備，所述去耦和設備允許第一和第二內部信號傳遞到信號處理電路。
20.權利要求19的方法，其中去耦和設備是從包含了鐵磁設備、變壓器、光電設備、差分放大器、SAW設備以及光學設備的群組中選出的。
21.一種包含了無線通信系統(tǒng)的設備，所述設備包括一個用于在第一導線上接收作為第一內部信號的通信信號的第一天線，其中所述第一天線以可操作的方式連接到天線電纜；一個用于在第一天線的天線電纜外屏蔽層上接收作為第二內部信號的所述通信信號的第二天線；一個適于分離所述第一內部信號與所述第二內部信號的信號接收機；信號處理電路，以可操作的方式連接到所述第一輸入端和所述第二輸入端，所述信號處理電路適于以操作的方式來修改所述第一和第二內部信號，以便產生一個有用信號；以及一個電子電源，所述電源以可操作的方式耦合到所述信號接收機、所述信號處理電路以及所述第一和第二天線，并且為這些設備提供電力。
全文摘要
一種用于無線通信系統(tǒng)、尤其是接收通信信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個主天線結構(330)，所述主天線結構適于接收作為第一內部信號的通信信號；以及一條天線電纜，所述天線電纜具有以可操作的方式耦合到所述主天線結構的第一末端以及一個第二末端，其中所述天線電纜包含了一條用于傳遞所述第一內部信號的主導線(335)，以及一條第二接收導線(340)，其中所述第二接收導線適于接收作為第二內部信號的所述通信信號，并且其中作為接收部件的所述第二接收導線與主天線結構在空間上是分離的。
文檔編號H04B7/08GK1720675SQ200380105114
公開日2006年1月11日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權日2002年12月4日
發(fā)明者V·普龍金 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司