使用至少两个天线分别用于无线电通信和无线电定位的无线电通信设备以及相应系统的制作方法

专利名称：使用至少两个天线分别用于无线电通信和无线电定位的无线电通信设备以及相应系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线电通信领域(例如英语的GSM(Global System forMobile communication，即全球移动通信系统)类型的)和无线电定位领域(例如GPS(英语Global Positioning System，即全球定位系统)类型的)——尤其是车载式的。
更精确地说，本发明涉及一种使用至少两个天线的系统，这两个天线被关联到两个独立的无线电通信和无线电定位系统，这两个独立的系统意味着不同的技术方法，例如与不同频率、不同的信号结构(尤其那些遵守特定标准的)、不同的信号极化方式、和/或一个能够是有源的而另一个不能是有源的天线的相关联的不同技术方法。
然而，该系统的两个部分(无线电定位和无线电通信)能提供一些应用的协作(例如通过因特网下载一个地址，然后无线电导航)，使得这两个部分相互共存成为必要。
根据现有技术，人们在同一个系统中使用两个分离的、各自包括一个天线及一些控制和通信线路的设备。这些技术带来复杂而且昂贵的弊病，尤其就布线而言，因为需要使用昂贵而且难以布置的同轴电缆来将那两个天线连接到两个处理装置上。
该问题尤其关键地存在于汽车中，在那里，需要好几米的电缆来将天线连接到处理装置上。
根据其不同方面的发明特别以减缓前面的方法的弊病作为目的。
更精确地说，本发明的一个目的是提供一种使用起来特别简单而且经济的无线电通信设备，该设备包括至少两个被关联到一些独立系统(例如其中一个系统是无线电移动通信类型的，另一个是无线电定位类型的)的天线。
本发明的另一个目的是提供这样一种装置，例如到汽车中，并优化其布线。
为此目的，本发明提出一种使用至少一个第一天线并且包括一些使用一个第二天线的无线电定位装置的无线电通信设备，其卓越之处在于它使用单根同轴电缆，该同轴电缆的第一端连接到至少一个第一选择块，该第一选择块允许选择性地连接该同轴电缆到所述一个或多个第一天线和/或到第二天线，该同轴电缆的第二端允许连接该同轴电缆到多个无线电通信信号处理装置和到多个无线电定位信号处理装置。该第一选择块特别包括至少一个被由该同轴电缆传来的控制信号操纵的选择元件。
因此，本发明依赖于一个全新的而且创造性的管理同一根同轴电缆上的无线电定位和无线电通信数据的方案。无线电通信信号能产生一个控制信号，该控制信号与由天线接收和传输的数据使用同一根电缆，这简化了设备的使用并因此降低制造成本，这在汽车领域里尤其有益。
因此第一选择块允许连接所述一个或多个第一天线，或者第二天线，或者二者同时到同轴电缆。
根据一个特别的特征，该无线电通信设备的特征在于该同轴电缆的第二端连接到至少一个第二选择块，该第二选择块允许选择性地连接该同轴电缆到多个无线电通信信号处理装置和到多个无线电定位信号处理装置。有利的是，该无线电通信设备的特征在于在无线电通信信号帧中的那些没有任何有用的无线电通信信息被传输的期间，所述的第一选择块将第二天线连接到无线电定位处理装置上。
根据一个第一实施方式，第一选择块包括一个第一转换装置。
因此该转换装置选择性地连接该同轴电缆到第一无线电通信天线或到第二无线电定位天线。特别是，当无线电通信信号没有传输任何有用信息时，该转换装置连接第二天线。根据这种实施方式，在一个给定的时刻，只有一种射频信号(要么是无线电定位的，要么是无线电通信的)在同轴电缆上传输。因此本质上我们对该同轴电缆上的信号采用时分处理。
根据一个第二实施方式，第一选择块包括在该同轴电缆上将一个无线电定位信号和一个无线电通信信号频分和时分多路传输的装置。
因此，该第二实施方式对信号互补地采用频分和时分处理。
根据该第二实施方式，一个第一频带被关联到一个第一类型的无线电通信信号，一个第二频带被选择性地关联到一个第二类型的无线电通信信号和/或到一个无线电定位信号。
特别是，一个第一类型的无线电通信信号是GSM 900MHz信号，一个第二类型的无线电通信信号是DCS1800MHz信号。当然，使用相同频率范围的其它类型的信号将能被使用。
因此，根据该第二实施方式，一个无线电通信设备能同时接收无线电定位信息和无线电通信信息。
有利的是，该无线电通信设备包括一个频率带除滤波器，这个频率带除滤波器的一端被连接到那些无线电定位信号处理装置，另一端被连接到第二选择块。
例如，该滤波器是陷波型的。它尤其能滤除约等于900MHz的频率，并因此限制一些信号随机损失。
根据该第二实施方式的一个第一变型，第一选择块包括至少两个双工器和一个无线电通信/无线电定位转换装置。特别是，一个第一双工器的第一端被连接到第一天线，第二端被选择性地连接到一个第二双工器的一个高通滤波器。
特别是，这样的一个双工器允许将一个频带——分别通过一个高通滤波器和一个低通滤波器——分为两个子带，即一个高子带和一个低子带。
这样一个双工器因此允许把来自于不同来源的几个信号——尤其是一个无线电定位信号和一个无线电通信信号——合并成一个单一的复合信号，以便能在同轴电缆上同时传输它们。
根据该第一变型，第二双工器的高通滤波器被选择性地连接到第二天线(或者任何其它的被连接到第二天线的元件，例如一个带通滤波器或一个低噪声放大器)或者——通过无线电通信/无线电定位转换装置——到第一双工器的一个高通滤波器。
该无线电通信/无线电定位转换装置因此允许选择一个无线电定位信号，例如GPS类型的，或一个无线电通信信号，例如DCS1800MHz类型的。
因此，第一天线上的一个低频无线电通信信号(例如GSM900MHz类型的)也能与第二天线上的一个无线电定位信号(例如GPS类型的)同时接收(或发射)。
根据该第二实施方式的一个第二变型，第一选择块包括至少两个转换装置和一个双工器。该双工器的一个高通滤波器被特别地连接到第二天线(或到任何其它连接到第二天线的元件，例如一个带通滤波器或一个低噪声放大器)；而根据一个第一或第二类型的无线电通信信号，通过那些转换装置，第一天线被选择性地连接到该双工器的一个低通滤波器或到同轴电缆的第一端。
因此，一个第一类型的无线电通信信号(GSM 900MHz)能通过该双工器被频分多路传输到一个无线电定位信号上。一个第二类型的无线电通信信号(DCS 1800MHz)被直接连接到同轴电缆的第一端。
根据该第二变型，控制信号同相且同时地操纵那些转换装置。
因此，那些转换装置要么让第二类型的无线电通信信号通过，要么让与无线电定位信号频分多路传输的第一类型的无线电通信信号通过。因此它允许对信号的选择。要注意到，对第二类型的无线电通信信号而言，它是被时分多路传输到无线电定位信号上的，正如第一实施方式的运行状况。
特别是，这些转换装置是单极双向(英文中的SPDT，表示“单刀双掷”)类型的。
根据该第二实施方式的一个第三变型，第一选择块包括至少一个第一和一个第二转换装置对和一个双工器。该双工器的一个高通滤波器被特别地连接到第二天线(或任何其它连接到第二天线的元件，例如一个带通滤波器和一个低噪声放大器)；而根据第一或第二类型的一个无线电通信信号，通过那些转换装置对，第一天线被选择性地连接到该双工器的一个低通滤波器或到同轴电缆的第一端。
根据该第三变型，一个第一类型的无线电通信信号(GSM900MHz)能通过该双工器重新被多路传输到一个无线电定位信号上。一个第二类型无线电通信信号(DCS 1800MHz)——通过那些转换装置——被直接连接到同轴电缆的第一端。
特别的是，这些转换装置对能被重组为一个单一的双极双向(英文中的DPDT，表示双刀双掷)类型的元件，以节省元件并降低损耗。
特别的是，控制信号同相且同时地操纵第一转换装置对，而一个该控制信号的反相信号同相且同时地操纵第二转换装置对，从而使第一转换器对和第二转换器对以反相方式工作。
特别的是，该控制信号能通过一个反相器被反相。
根据一个特别的特征，该无线电通信设备的卓越之处在于当第二天线被选取时，该控制信号提供一个第一直流电压。
有利的是，该无线电通信设备的卓越之处在于第一电压为从第二天线接收到的信号的放大装置供电。
因此，不仅控制电压允许操纵那些转换器。
以最佳的方式，该无线电通信设备的卓越之处在于当第二天线被选取时，控制信号提供一个与第一电压不同的第二直流电压。
因此，当第一和第二电压不同时，它允许操纵那些转换装置。电压之间的差值最好大于或等于1伏，这允许一个有益的抗噪声性能和一个允许快速转换的应用。
尤其是，第一电压能低于或反之高于第一电压。
在本发明的一个特别实施方式下，该无线电通信设备的卓越之处在于当那个或那些第一天线和/或第二天线被选取的时候，控制信号提供一个副载波以操纵第一选择块。
在本发明的另一个特别实施方式下，该无线电通信设备的卓越之处在于控制信号根据一个单线协议被传输，以根据天线的选取情况来操纵第一选择块。
有利的是，该无线电通信设备的卓越之处在于它包括一些限制去往第二天线的电压的装置。
因此，第二天线以及相关的无线电和/或电子设备(例如滤波器，有源天线的元件......)被保护，以免遭受与控制电压和/或与错误控制相关的可能的过电压。
根据一个特别的特征，该无线电通信设备的卓越之处在于这些限制装置包括两个限幅二极管。
有利的是，该无线电通信设备的卓越之处在于那个或那些第一天线以线极化的方式工作；和在于第二天线以圆极化的方式工作。
因此，当必须使用两个采用不同技术的天线时，本发明允许一部分资源的共享。
优先地，该无线电通信设备的卓越之处在于它包括一些被调整为传输和/或接收猝发信号的无线电通信装置。
因此，该设备被尤其出色地调整为适应那些以猝发(即英文中的burst)方式工作的无线电发射和/或接收的情况。无线电通信信号的接收和/或发射的间隙被有利地利用，以接收无线电定位数据。
根据一个特别的特征，该无线电通信设备的卓越之处在于它包括一些GSM，CT2，EDGE，HSCSD，无线局域网，Hiperlan和/或IEEE802.11类型的无线电通信装置。
因此，该设备与许多网络兼容，尤其是■无线电话网，例如根据由ETSI(欧洲电信标准学会)定义的CT2(英文中表示“无绳电话”)标准的；■无线电移动电话网，例如根据同样是由ETSI定义的GSM标准(尤其包括GSM 900，DCS 1800版本，以及美国的GSM 850和PCS1900(英文的“Personal Communication System”，即1900MHz“个人通信系统”)标准)、EDGE(英文的“Enhanced Data rates for GSMEvolution”，即“全球移动通信系统演进的增强数据速率”)、或HSCSD(英文的“High Speed Circuit Switch Data”，即“高速线路交换数据”)的；和
■数据传输网，例如无线局域网(即英文的WLAN，表示“无线局域网”)，Hiperlan(由ETSI定义)，或IEEE 802.11(由IEEE，即“电气与电子工程师协会”，定义)类型的。
根据一个有利的特征，该无线电通信设备的卓越之处在于它包括一些GPS类型的无线电定位装置。
本发明还涉及一个无线电通信系统，该无线电通信系统包括■至少一个如前文所描述的一个无线电通信设备；和■至少一个第一天线，一个第二天线，一个单根同轴电缆，一些无线电通信信号处理装置和一些由那个或那些无线电通信设备使用的无线电定位信号处理装置。
因此，本发明尤其涉及那些无线电通信或无线电定位终端类型的无线电通信系统，该终端——例如——由一个单独的机盒或由一个机盒与一些分离式天线构成，这些分离式天线由一单根同轴电缆连接到被包含在一个或两个机盒内的信号处理装置。
该系统的优点与无线电通信设备的优点相同，将不作更详细的叙述。


通过阅读随后的对作为一个既有说明性又非限制性的、简单的例子给出的一个最佳实施方式和附图的描述，本发明的其它特征和优点就将更清晰地显现出来。这个最佳实施方式。在附图中■图1a和1b各显示了一个符合本发明的、根据一个特别实施方式的GSM类型的时域图；■图2说明了一个符合本发明的、根据一个特别实施方式的GSM类型的时域图；■图3a、3b、和3c显示了时域图的一个组合，这些时域图正如对照图1a和图2所说明的那样；■图4说明了时域图的一个组合，这些时域图正如对照图1b和图2所说明的那样；和
■图5、6、和7描述了一个终端，该终端适于接收和处理那些根据第一实施方式、对照前面的图被说明的信号。
■图8a、8b、8c显示了根据一个第二实施方式的根据本发明的一个设备的三个变型。
■图9说明了一个系统，该系统相对于一个没有得益于这样一个滤波器的系统来说提供更好的隔离。
具体实施例方式
本发明的总的原理依赖于简化的理念(一个单根的同轴电缆连接多个天线到相应的处理单元)和对同轴电缆上的信号的读取的时域组织这两者之间的协同作用。这种时域组织还能与信号的频分相结合。
更精确地说，本发明采用多个应用对同一根同轴电缆的分时共享，每一个应用被关联到一个天线。根据本发明，我们使用一个选择块，它根据同轴电缆上的由处理单元传来的命令信号允许或拒绝来自于天线的信号通过。
在图1a和1b的配合下，我们显示两个时域图，它们分别与一个叫做“TCH方式”(意思是“业务信道”，英文的“Traffic Channel”)的数据传输方式和与根据GSM标准叫做“空闲”的方式相关联。
GSM标准采用两个发射频带(880至915MHz和1710至1785MHz，分别用于33dBm和30dBm等级的发射功率)和两个接收频带(925至960MHz和1905至1880MHz，用于包含在-102与-50dBm之间的可接受的接收功率)。终端的GSM天线因此通常是双频带型、无源、以及垂直线性极化型的。
根据TCH方式，一个无线电通信终端按照一个重复的、精确的循环来接收或传输数据。与一个GSM帧相对应的每个循环的时长d为4.615毫秒，并包含8个时长ts为577微秒的时隙。在循环10的第一个时隙100期间，终端接收一个GSM帧。然后，在两个时隙101期间，终端既不发射也不接收任何数据。然后，在循环10的第四个时隙102期间，终端传输数据。然后，在循环10的最后4个时隙期间，终端既不发射数据也不接收定向到它的数据。然而，该终端保留一个时隙104，该时隙跨在循环10的第七和第八时隙上，以测定网络的各邻近小区的功率(“监听”相)。循环10结束时，一个具有相似结构的新循环开始(在第一个时隙106期间接收数据，然后在两个时隙107期间既不发射也不接收数据，然后在时隙108期间传输数据，......)。在TCH方式下，占空比因此等于3/8，即37.5％根据GSM空闲方式，无线电通信终端在一个有限的时期内接收，以节约资源(尤其是电池)。这个时期对应于一些与八个4.615毫秒的基本循环相关联的、总时长为37毫秒(tRx空闲)的接收循环。一个0.5至2秒(取决于GSM网的参数)的间隔Δt分隔开连续的接收循环。在每个接收循环内，我们区分四个循环，这每个循环包含一个接收定向到终端的数据的时隙，和两个各为577微秒的监听时隙。如果我们考虑GSM空闲方式中的两个接收循环之间的、等于2秒的时间段Δt，那么一个接收的有效时长大约为0.35％((4×3×577毫秒)/2秒)。因此，空闲方式下的GSM无接收时长超过总时间的99％。
图2说明了一个GPS循环25以及-更精确地说-该帧的时域分割。
循环25包含25个1500二进制码元(或位)的GPS帧24，代表一个30秒的时长，而且每帧都由5个消息构成■一个时钟校正消息240；■两个日历消息241和242；■一个数据消息243；和■一个年历类型的消息244；一个消息被编码在一个GPS子帧23中，该子帧本身包含■遥测数据230(占用30位)；■“切换”数据231(也占用30位)；■消息的内容232(占用240位)；子帧23的每个位22被传输20次(C/A码(英文的“粗获取”)，对应于一个扩展码21，该扩展码遵循一种扩展因子等于1024码片的扩频技术。因此，对于每个位22，20个C/A码21——每个具有约等于1毫秒的时长tc并且包含1024个码片20——被传输。因此，传输一个位22的时长tb等于20毫秒。
参照图3a，我们阐述图1a和图2的一个根据本发明的一个特别实施方式的组合。
为了便于描述，我们假定一个GPS码21的传输与一个TCH方式下的GSM帧10同时开始。
根据本发明的一个第一实施方式，我们把优先权给予GSM数据的接收和传输。因此，当终端接收被定向到它的GSM数据或允许它监听GSM数据时，或当它传输GSM数据时，那些被传输或被接收的数据通过禁止接收GPS数据而被在一根连接GSM天线到GSM处理单元的同轴电缆上传输。在相反的情况下，没有任何GSM数据被接收或传输，那同一根同轴电缆允许将相应天线的GPS信号传向GPS处理单元。
根据本发明的第二实施方式，我们实施无线电通信和无线电定位信号的频分和时分多路传输。因此，该无线电通信设备能同时接收无线电通信信息和无线电定位信息，这些信息通过那根连接第一和第二天线到处理单元的同轴电缆传输。
根据该第二实施方式，一个第一频带被关联到一个第一类型的无线电通信信号(例如一个GSM 900MHz类型的信号)，第二频带被关联到一个第二类型的无线电通信信号和/或到一个无线电定位信号(例如一个DCS 1800MHz或GPS类型的信号)。因此，有些GPS C/A代码部分被GSM数据交叉。然而，因为GPS冗余度很高，所以未被终端用于GSM接收或传输的时间允许获得一些GPS位。因此，即使一个代码只是部分被接收，后者也能在一定条件下(尤其高信噪比、足够长的该代码的接收时长(例如高于60％的代码时长tc))被译码，并且，如果位22的有些代码不能被正确接收或译码，位22将仍然能被正确地估算出来。
为说明起见，图3b显示了终端接收的一些GSM数据104和106。这些数据部分地与代码213和214交叉。因此，那些GPS数据213在等于t3的时间段上与GSM时隙104交叉；因此它们将不被终端处理。此外，在我们不能频分复用接收到的信号时(GPS与GSM之间或反过来的切换以使GSM数据被完整地接收和传输的方式而应用；从GPS到GSM方向，它于GSM数据接收或传输开始之前完成，而从GSM到GPS方向，它直到GSM数据传输完成之后才开始)，需要一个近10微秒的时间δt将同轴电缆从GPS天线切换到GSM天线。一个被应用在GSM猝发(即burst)之前和之后的保护时间间隔δt尤其允许与GSM标准的兼容。如果一个GSM空闲时隙103与GPS代码213的起始之间的交叉时间等于t1+δt(即GPS代码的时长t代码减去交叉时间t3)，用于接收GPS代码213的可用时间就等于t1。t1越大，代码估算越好。根据一种实施方式，只有当t1大于或等于60％的时长tc时，数据213才被保留。根据所给例子，t1确实大于0.6t代码。因此与数据213相应的信号被在同轴电缆上传输并且相应数据被译码。GPS数据214在等于t3+t5的总时间内与GSM时隙104和106部分交叉，因而剩余时间等于t2+2δt。因此那些GPS数据214在一个远远低于0.6tc的时间t2内被传输到相应的处理单元；因此它们将不被译码。因此，只有对照图3a所说明的代码211，212，213，和215至220具备大于0.6tc的可用译码时间并且将被终端译码，这将允许对位22的正确估算。
根据本发明的一个变型，被处理的GPS代码的有效时长相对于其允许被终端保留的最大时长的比率的最小值将可以高于或低于60％(例如80或50％)或者根据任何指标(特别是接收质量)或通过参数设定而动态变化。
根据本发明的一个变型，对每一个完整地或部分地接收到的代码执行估算，而且只有那些具有足够可靠性的估算(例如，能根据一个用于译码运算的关联函数的结果被估算和/或考虑被处理代码的有效时长)被保留。
根据本发明的另一个变型，每个代码的译码结果根据译码的可靠性被加权，该译码也考虑一个关联结果和/或被处理的代码的有效时长译码时长越长，相应代码就在相关位的估算中越重要。
图3c显示了TCH方式下在同轴电缆上被传输的数据的类型(除了那些用于从GSM方式切换到GPS或反之的必要的保护间隔)。
因此，按照图3a，同轴电缆依次提供GSM接收数据100、GPS数据30(对应于代码211)、GSM发射数据102、GPS数据31(代码212和213)，用于监听的GSM数据104、GPS数据32(因为太短而不可用于译码)、GSM接收数据106、GPS数据33(代码215)、GSM传输数据、GPS数据34(代码216)......。因此GPS和GSM数据在同轴电缆上被时分复用，每一时刻只有单独一种数据出现在电缆上。
根据第二实施方式，如果无线电通信信号是第一类型，也就是说如果无线电通信信号与无线电定位信号之间的频带间距足够地宽，那么GPS和GSM数据也能被频分复用。
特别的是，频带GPS和GSM 900(第一类型的信号)之间的间距是660Hz级的，并且允许简单而有效地应用频分复用。
然而，频带GPS和DCS 1800(第二类型的信号)之间的间距是135MHz级的，应用频分复用是复杂的并且必须使用昂贵而复杂的大型滤波器。
根据第二实施方式，如果GPS和GSM数据在同轴电缆上被时分和频分复用(第一类型无线电通信信号)，那么多种类型的数据能因此以有利而新颖的方式在每一个时刻出现在电缆上。
根据第一实施方式，GSM数据的时间占用率为37.5％，用于在同轴电缆上传输GPS数据的时间约为63.5％，这代表一个4dB(即20log(0.635))的、在许多情况下都可接受的损耗。另一方面，GSM信号则没有任何损耗。
根据一个没有示出的变型，只有那些真正被处理了用于译码的数据被在同轴电缆上传输。
图4说明一个根据本发明的特别实施方式的对图1b和图2的组合。
与在TCH方式下一样，在GSM空闲方式下我们将优先权给予接收或传输GSM数据。因此，根据第一或第二实施方式，如果无线电通信信号是第二方式中的一个第二类型，当终端接收定向到它或允许它进行监听的GSM数据时，或当它传输GSM数据时，那些被传输或被接收的数据通过禁止接收GPS数据而在一根连接GSM天线到GSM处理单元的同轴电缆上被传输。
因此，在那些GSM接收循环11、13、和15期间，同轴电缆传输在接收时隙期间接收到的GSM数据，而在这些时隙之外(即在时隙410、411、......4110、45、和46期间，它传输GPS数据。
因为有0.35％的时间占用率用于GSM数据，所以GPS信号伴随着一个约为0.03dB的、可忽略的损耗被处理。相反，如同在TCH方式下，根据空闲方式没有任何GSM信号损耗。
图5和6说明了一个适于接收和处理——根据一个第一实施方式——那些对照前面那些图所说明的信号的终端50。
终端50尤其包括■一个垂直极化的GSM天线511，它适于接收和传输一些传送GSM数据的信号51；■一个圆极化的天线521，它适于接收GPS信号52；■一根同轴电缆502(可能几米长，例如对在车辆内使用而言)；■一个适于接收、传输、和处理GSM数据帧的处理单元GSM514；■一个适于接收和处理GPS代码的处理单元GPS 524；■一个选择块——叫做第二选择块(在该第一实施方式中，是转换装置503)，它连接同轴电缆502要么到GPS单元524，要么到GSM单元514，并且被一个属于单元GSM 514的微处理器操纵；■一个逻辑单元504，它根据一个由单元GSM 514发送的控制信号在同轴电缆502上传输一个操纵电压，这个电压也被用于那些处于天线和电缆502之间的接收装置。
■一个低噪声放大器LNA 522，它被连接在天线521上，可以放大接收到的GPS信号；■一个第一选择块(在该第一实施方式中，是电子转换装置501)，它被在电缆502上传输的控制信号控制，并且连接电缆502要么到GSM天线511，要么到放大器522；■一些限压装置525，它适于避免送往GPS天线的电压(特别是供电电压)损坏该天线和/或处于上游的滤波器；及■一个该终端50的电源600。
这些电子和/或无线电装置——分别是GPS类型的(521、522、500)和GSM类型的(511)——最好由一个分别为3伏和5伏的电压供电。
根据一个变型，这些电子和/或无线电装置——分别是GPS类型的和GSM类型的——最好由一个分别为7伏和5伏的电压供电。
通常，分别与GPS和GSM相关联的电压最好相差至少1伏，这允许以一个高分辨度操纵转换装置501；与GSM相关联的电压最好约为5V，以允许转换器501的快速转换(约1微秒)。
因此，电缆502传输的两个电压是不同的。单元500允许转换器501的切换，以允许在电缆502上时分复用GPS数据的接收或GSM数据的发射/接收。
限制电压的装置525最好以两个限幅二极管的形式被使用，这两个二极管被反向并联安装，并且被连接到地线和到与放大器522相连的转换装置501的输出。
转换装置503最好是一个适用于多频带移动通信协议的转换装置(例如“双频带”、三频带、或四频带)，其接收端口之一(例如一个为接收US PCS 1900链接而提供的端口)——根据本发明——被以迂回的方式用于传输无线电定位信号到无线电定位装置。如此，该设备的制造成本就被降低了。
根据本发明的一个变型，转换装置503是一个用于在被发射和/或被接收的无线电通信信号与被接收的无线电定位信号之间进行交换的转换装置。
根据本发明的另一个变型，GSM和GPS处理单元被重组成一个单一的单元，并被直接连接到同轴电缆502(也就是说不使用转换装置503)。
图7也说明了该第一实施方式的一个变型。
根据这个变型，第二选择块包括一个双工器71和两个转换装置SWA1 5031和SWA2 5032，而第一选择块包括一个转换装置SWB1501。在这张图上，各转换装置被定位到接收GPS信号的位置。
因此，在一个给定的时刻，只有一个类型的射频信号被同轴电缆502传输，因为该实施方式只采用了数据的时分方式。
特别的是，双工器71允许将一个频带分成两个子频带，一个对应于GPS和本例中的DCS 1800MHz信号的高子频带，和一个对应于GSM 900MHz信号的低子频带。
特别的是，两个转换装置SWA1 5031和SWA2 5032被逻辑单元504操纵。
根据这个变型，对应于空闲方式(“idle”)，或无线电通信信号通信方式(发射或接收GSM信号)，各个转换装置的真值表如下

我们由此注意到，根据该第一实施方式，GPS信号只能在空闲方式下接收。
现在，我们参照图8a、8b、8c，根据一个第二实施方式，阐述根据本发明的一个设备的三种实施变型。
正如前文所述，GSM标准使用两个发射频带(880至915MHz和1710至1785MHz)和两个接收频带(925至960MHz和1905至1880MHz)。因此终端的GSM天线通常是双频带类型的。
根据该第二实施方式，第一选择块81包括一些在同轴电缆上频分复用一个无线电定位信号和一个无线电通信信号的装置。因此我们能够同时实施GPS数据接收和无线电通信，——特别有益的接收，用共生的概念来说，是为了实施新的服务，尤其是援助和导航，例如安装在机动车辆上的。
根据在图8a中说明的、该第二实施方式的一个第一变型，第一选择块81包括两个双工器——一个第一双工器810和一个第二双工器811——和一个转换装置SWB1 501。在这张图上，这些转换装置被定位以同时接收一个GSM信号和一个GPS信号。
特别的是，一个带通滤波器82可以被添加到转换装置SWB1 501和被连接在天线GPS 521上的低噪声放大器LNA 522之间。也可以在天线GPS 521与低噪声放大器LNA 522之间再添加一个带通滤波器。
一个双工器71被加到同轴电缆502的第二端，以分隔GSM 900MHz与GPS信号。
在图8a说明的这个例子中，在天线511处收到的无线电通信信号GSM 900MHz穿过双工器810和811的两个低通滤波器。这些低通滤波器滤除高于1300MHz的频率。
天线521接收到的GPS无线电通信信号穿过被单元83操纵的转换装置SWB1 501，单元83允许转换装置的切换以选择接收GPS信号或选择DCS1800网，然后穿过双工器811的高通滤波器。双工器810和811的高通滤波器滤除低于2000MHz的频率。于是，GPS和GSM900信号在第二双工器811级被频分复用。因此，我们能同时接收GPS和GSM900信号。
然而，由于转换装置SWB1 501切换为了要么选取GPS信号接收，要么选取DCS1800网，我们不能同时接收GPS和DCS1800信号。
因此，同轴电缆502在无线电通信信号GSM 900(第一类型)的情况下传输时分和频分的数据，或者，在无线电通信信号DCS1800(第二类型)的情况下，传输的只是时分的数据。
在该第二实施方式的的该第一变型中，我们把优先权给予接收和传输GSM900数据。
根据在图8b中说明的、该第二实施方式的一个第二变型，第一选择块81包括一个双工器和两个转换装置——一个第一转换装置SWB1 501和一个第二转换装置SWB2 801。在这张图上，这些转换装置被定位成接收一个DCS1800信号(位置1-3)。
因此，如果我们接收(或发射)一个DCS1800信号，被单元83同相操纵的那两个转换装置SWB1 501和SWB2 801被定位成使无线电通信信号被直接连接到同轴电缆的位置。我们由此把优先权给予DCS1800数据的接收和传输。因此，这些被传输和接收的数据通过禁止接收GPS数据而在那根连接GSM天线到GSM处理单元的同轴电缆502上被传输。反之，在没有任何DCS1800数据被接收或传输的时候，那同一根同轴电缆允许GPS信号从相应天线传输到GPS处理单元。
因此，转换装置SWB1 501和SWB2 801被用于选取DCS1800通信，或选取与GPS接收相结合的GSM900通信。
事实上，当转换装置SWB1 501和SWB2 801被定位成接收GPS信号(位置1-2)时，连接在转换装置SWB2 801和带通滤波器82上的双工器84使GSM 900MHz信号在它的低子带和GPS信号在它的高子带上同时通过，从而有利地允许同时传输无线电定位和无线电通信信号。
根据该第二实施变型，控制信号同相且同时地操纵转换装置SWB1 501和SWB2 801。因此，转换装置要么使DCS无线电通信信号通过，要么使GSM900无线电通信信号与无线电定位信号频分复用通过，要么，当没有关于第二类型的无线电通信信号的信息时，使无线电定位信号单独通过。
那两个转换装置SWB1 501和SWB2 801是例如SPDT单刀双掷类型的(英文“Single Pole Double Throw”的意思，即单极双向)。
根据在图8c中说明的、该第二实施方式的一个第三变型，第一选择块81包括一个第一转换装置对85和一个第二转换装置对86，及一个双工器87。
双工器87的高通滤波器通过带通滤波器82和低噪声放大器LNA522被连接到天线GPS 521。
根据无线电通信信号的类型，通过转换装置对85和86，那个(或那些)GSM天线被选择性地连接到双工器87的低通滤波器或到同轴电缆502的第一端。
因此一个无线电通信信号GSM 900(第一类型)能通过双工器87被频率复用到一个GPS信号上。一个无线电通信信号DCS 1800(第二类型)被直接连接到同轴电缆502的第一端。
转换装置对85和86被单元83操纵。尤其，控制信号操纵对86，而反相的控制信号操纵转换装置对85，从而使这两个转换装置对85和86反相工作。
这个最后的变型尤其允许节约元件，并因此通过使用例如一个DPDT双刀双掷(英文“Double Pole Double Throw”，表示双极双向的转换装置)来降低损耗。
当应用该第二实施方式时，无论采用哪种变型，对应于空闲方式(英文的“Idle”)，或无线电信号通信方式(发射或接收GSM信号)，各转换装置的真值表如下所示

我们由此注意到，根据该第二实施方式，GPS信号可以在空闲方式下，或当无线电通信信号为第一类型(GSM900)时接收。
一个无线电通信设备因此能同时接收无线电通信和无线电定位信号。
最好选用5伏的供电电压用于GSM900无线电通信——它伴随着GPS信号的接收——，尤其是根据第二实施方式，因为无线电通信信号穿过两个转换装置SWB1 501和SWB2 8001，例如SPDT类型的。事实上，当施加在端子上的电压更高的时候，SPDT的输出就呈现出更好的线性。
与低噪声放大器LNA 522对GPS信号的增益相比，由于添加双工器或转换装置所引起的损耗并不显著。
尤其是可以添加一个频率带除滤波器91，如图9中说明的那样，用以提高同轴电缆502的第二端与无线电定位信号处理装置之间的隔离。该滤波器例如是陷波型的，并且滤除约等于900MHz的频率。当然，本发明并不局限于上面所提到的实施例子。
特别的是，业内人士可以在无线电通信协议规定的范围内提供任何一种变型，它不局限于TCH方式或GSM空闲方式，而涉及任何其它的包含不被终端使用的时隙的通信方式，和尤其这些类型的通信方式■无线电话(例如，根据CT2标准的)；■无线电移动电话，例如根据GSM、EDGE或HSCSD标准的；及■数据传输网，例如无线局域网(即WLAN)、Hiperlan(由ETSI定义)、或IEEE 802.11类型的。
我们注意到，该无线电通信设备并不局限于那些与一个移动无线电通信类型的系统相关的GPS类型的应用，而是延伸到任何其它的使用两个与两个独立系统——例如由于不同的技术领域或不同的技术方案(尤其极化，......)——相关联的天线的设备。本发明尤其涉及一些与无线电定位应用(不局限于GPS)相关联的无线电通信类型的应用。
本发明还与这样一些设备兼容这些设备运行两个以上的应用，这些应用共享同一根同轴电缆，该同轴电缆连接在两个或更多的天线上，而每一个应用被关联到一个天线，并且，在同轴电缆上传输的数据被时分复用。
本发明还涉及这样一些设备在这些设备上，在同轴电缆上传输的数据被时分和频分复用。
本发明并不局限于那种两个天线之间的切换由预定的电压等级来操纵的情况，而是延伸到任何在同轴电缆上传输控制信号的装置，尤其是■通过是否存在一个基带副载波(副载波的存在或不存在允许一些检测该副载波的装置操纵一个转换装置，以引导信号从电缆去一个天线(或反之)，该信号最好被滤除以免扰乱天线或处理单元的良好运行)；和/或■通过一个单线协议(例如关联到一个微型控制器的RS232C串行连接类型的)。
本发明可以以不同的形式实施，尤其是以形式■一个由单一机盒构成的终端的一部分或全部，这个机盒同时包括无线电定位装置、带有相应天线的无线电通信装置、和一根传输来自或去往天线的数据信号的同轴电缆；或■一个包括分离式天线(例如用于安放在车辆的顶部的)的系统的一部分或全部，这些分离式天线被一根同轴电缆连接到一个中央机盒，这个中央机盒包括无线电定位和无线电通信处理装置(例如，该机盒被放置在车辆驾驶室的内部)。
权利要求
1.一种使用至少一个第一天线(511)并且包括一些使用一个第二天线(521)的无线电定位装置的无线电通信设备，其特征在于它使用单根同轴电缆(502)，该同轴电缆的第一端连接到至少一个第一选择块，该第一选择块允许选择性地将所述的同轴电缆连接到所述的一个或多个第一天线和/或所述第二天线，所述同轴电缆的第二端允许将所述同轴电缆连接到多个无线电通信信号处理装置(514)和到多个无线电定位信号处理装置(524)，其特征还在于所述第一选择块包括至少一个由所述同轴电缆传送的控制信号控制的选择单元。
2.根据权利要求1的无线电通信设备，其特征在于所述同轴电缆的所述第二端连接到至少一个第二选择块，该第二选择块允许选择性地将所述同轴电缆连接到所述无线电通信信号处理装置和到所述无线电定位信号处理装置。
3.根据权利要求1和2中的任意一项的无线电通信设备，其特征在于在那些没有传输任何有用的无线电通信信息的无线电通信信号帧周期期间，所述第一选择块将第二天线连接到无线电定位处理装置。
4.根据权利要求1至3中的任意一项的无线电通信设备，其特征在于所述第一选择块包括一个第一转换装置。
5.根据权利要求1至3中的任意一项的无线电通信设备，其特征在于所述第一选择块包括一些在所述的同轴电缆上对无线电定位信号和无线电通信信号进行频分多路传输的装置。
6.根据权利要求5的无线电通信设备，其特征在于第一频带被关联到第一类型的无线电通信信号；第二频带被选择性地关联到第二类型的无线电通信信号和\或无线电定位信号。
7.根据权利要求6的无线电通信设备，其特征在于所述的第一类型无线电通信信号是GSM 900MHz信号。
8.根据权利要求7的无线电通信设备，其特征在于所述的第二类型无线电通信信号是DCS 1800MHz信号。
9.根据权利要求5至8中的任意一项的无线电通信设备，其特征在于它包括频率带除滤波器，该频率带除滤波器的一端被连接到所述无线电定位信号处理装置，另一端被连接到所述第二选择块。
10.根据权利要求5至9中的任意一项的无线电通信设备，其特征在于所述第一选择块包括至少两个双工器和一个无线电通信\无线电定位转换装置；第一双工器的第一端被连接到所述的第一天线，第二端被选择性地连接到第二双工器的低通或高通滤波器。
11.根据权利要求10的无线电通信设备，其特征在于所述的第二双工器的所述高通滤波器通过所述无线电通信\无线电定位转换装置被选择性地连接到所述第二天线或所述第一双工器的高通滤波器。
12.根据权利要求5至9中的任意一项的无线电通信设备，其特征在于所述的第一选择块包括至少两个转换装置和一个双工器；还在于■所述的双工器的高通滤波器被连接到所述第二天线；■根据所述第一或第二类型的无线电通信信号，通过所述转换装置，所述第一天线被选择性地连接到所述双工器的低通滤波器或所述同轴电缆的所述第一端。
13.根据权利要求12的无线电通信设备，其特征在于所述的控制信号同相且同时地控制所述转换装置。
14.根据权利要求5至9中的任意一项的无线电通信设备，其特征在于所述第一选择块包括至少一个第一转换装置对和一个第二转换装置对以及一个双工器；还在于■所述双工器的高通滤波器被连接到所述第二天线；■根据所述第一或第二类型的无线电通信信号，通过所述各转换装置对，所述第一天线被选择性地连接到所述双工器的低通滤波器或所述同轴电缆的所述第一端。
15.根据权利要求14的无线电通信设备，其特征在于所述控制信号同相且同时地控制所述第一转换装置对；还在于所述控制信号的反相信号同相且同时地控制所述第二转换装置对，从而使所述第一和第二转换装置对以反相方式工作。
16.根据权利要求1至15中的任意一项的无线电通信设备，其特征在于当所述第二天线被选择时，所述的控制信号提供一个第一直流电压。
17.根据权利要求16的无线电通信设备，其特征在于所述的第一电压为对从所述第二天线接收到的信号进行放大的装置供电。
18.根据权利要求16和17中的任意一项的无线电通信设备，其特征在于当所述第二天线被选择时，所述的控制信号提供一个与所述的第一电压不同的第二直流电压。
19.根据权利要求1至15中任意一项的无线电通信设备，其特征在于当所述至少第一天线和\或所述第二天线被选择时，所述的控制信号提供用于控制所述第一选择块的副载波。
20.根据权利要求1至15中任意一项的无线电通信设备，其特征在于所述的控制信号按照一种单线协议被传输，以便根据对天线的选择情况控制所述第一选择块。
21.根据权利要求1至20中任意一项的无线电通信设备，其特征在于它包括多个限制供给所述第二天线的电压的限制装置。
22.根据权利要求21的无线电通信设备，其特征在于所述的限制装置包括两个限幅二极管。
23.根据权利要求1至22中任意一项的无线电通信设备，其特征在于所述的一个或多个第一天线以线极化方式工作；还在于所述的第二天线以圆极化方式工作。
24.根据权利要求1至23中任意一项的无线电通信设备，其特征在于它包括多个适于传输和/或接收猝发信号的无线电通信装置。
25.根据权利要求1至24中任意一项的无线电通信设备，其特征在于它包括多个GSM，CT2，EDGE，HSCSD，无线局域网，Hiperlan和/或IEEE802.11类型的无线电通信装置。
26.根据权利要求1至25中任意一项的无线电通信设备，其特征在于它包括多个GPS类型的无线电定位装置。
27.一种无线电通信系统，它包括■至少一个根据权利要求1至26中任意一项所述的无线电通信设备；和■至少一个第一天线(511)，一个第二天线(521)，一个单根同轴电缆(502)，由每个所述的设备所使用的多个无线电通信信号处理装置(514)和多个无线电定位信号处理装置(524)。
全文摘要
本发明涉及一种使用至少一个第一天线(511)并且包括一些使用一个第二天线(521)的无线电定位装置的无线电通信设备。这样一种设备使用单根同轴电缆(502)，该同轴电缆的第一端连接到至少一个第一选择块，该第一选择块允许选择性地连接该同轴电缆到那个或那些第一天线和/或到第二天线，该同轴电缆的第二端允许连接该同轴电缆到一些无线电通信信号处理装置(514)和到一些无线电定位信号处理装置(524)。该第一选择块包括至少一个被由该同轴电缆传送的控制信号操纵的选择单元。
文档编号H04B1/44GK1784835SQ200480012131
公开日2006年6月7日 申请日期2004年5月7日 优先权日2003年5月7日
发明者弗朗库伊斯·希特尔, 法布瑞斯·雷诺, 雅克斯·马瑟 申请人:维夫康姆公司