無線電定位系統的改進的製作方法
2023-09-10 08:00:40
專利名稱：無線電定位系統的改進的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及無線電定位系統，尤其涉及確定無線電通信系統內移動終端位置的改進方法，所述無線電通信系統尤其是使用碼分多址(CDMA)技術的系統。
存在多種公知的系統，通過這些系統可以確定在無線電通信網絡內操作的移動終端的位置。這些系統包括使用來自未與此網絡連接的發射機的信號，例如全球定位系統(GPS)衛星，而其它的系統使用移動終端發射和遠程接收機接收到的信號，例如抵達時間(TOA)和所謂的「無線電支路列印(Radio Finger Printing)」系統，或者反之，使用由網絡本身發射和由移動終端接收到的信號。後一類中的主要系統是增強觀測時間差值(E-OTD)和觀測抵達時間差值(OTDOA)系統。
雖然E-OTD系統通常可應用於許多不同的通信技術，但是已經特別地應用於全球移動通信系統(GSM)。在現有技術中已經描述了兩種主要的不同方法，它們在定位計算中使用從網絡發射機接收到的信號定時偏移。在一種方法中，例如EP-A-0767594、WO-A-9730360和AU-B-716647，在執行過程中，使用由固定接收機測量的信號來「同步」來自不同發射機的傳輸。使用固定接收機和發射機的已知位置，根據在固定接收機上測量出的數值來計算每個發射機相對於其相鄰發射機的瞬時傳輸時間偏移。然後，可以在基於公知標準技術的計算中使用移動終端所測量的定時偏移，在所述的公知標準技術中兩個或多個雙曲線位置線的交叉點預測出移動終端的位置。
另一種方法(參見我們的EP-B-0303371、US-A-6094168和EP-A-1025453，其具體內容在此引用作為參考，稱作一個CursorTM系統)使用固定接收機和移動終端兩者的測量結果來計算兩個接收機從每個發射機接收到的信號之間的相對時間差值。這導致基於以發射機為中心的圓的交叉點的計算。
已經考慮將應用於GSM系統的E-OTD方法用在寬帶CDMA系統內，尤其在採用通用行動電話系統(UMTS)「第三代」(3G)技術的那些系統中。在這裡，E-OTD已經被重新命名為OTDOA，但是受到一個主要問題的影響即所謂的「可聽性」問題。一般在CDMA網絡中，由全部使用同一射頻(RF)信道的網絡發射機發射信號。在UMTS中，這個信道的寬度大約為5MHz。使用唯一的「擴頻碼」來編碼來自每個發射機的信號，所述「擴頻碼」允許移動終端提取出所需要的信號，前提是(a)它知道發射機所使用的擴頻碼；和(b)其內部時鐘與發射機信號同步。為了有助於後一前提，每個發射機還可以在同一射頻信道內發射一個「導頻碼」，其編碼和其它特性使它很容易被識別出來。移動終端首先檢測和鎖定到該導頻信號，接收發射機所使用的擴頻碼，然後就能夠解碼主傳輸。當移動終端靠近一個發射機時將產生可聽性的問題。E-OTD系統(和因而的OTDOA系統)需要與至少三個地理位置上明顯不同的發射機有關的時間偏移的測量，但是當移動終端距離一個發射機過近時，來自更遠距離發射機的信號被本地信號所淹沒，致使無法測量出它們的時間偏移。已經推薦了一種稱作「空閒周期下行鏈路(IPDL)」的技術來克服這個問題，該技術在所謂的「空閒周期」內周期性地關閉來自本地發射機的傳輸，在「空閒周期」可以接收來自遠距離發射機的信號。這種技術的嚴重缺陷在於(a)降低了網絡承載語音和數據業務的容量；和(b)安裝和操作上很複雜，在它的一種形式中需要網絡內附加的消息傳輸來在發射機之間協調空閒周期。
本發明涉及以一種方式修改CursorTM系統使其一般適應CDMA系統且特別適應UMTS以克服可聽性的問題，所述CursorTM系統特別是例如在我們的US-A-6094168中所描述的。不需要空閒周期，因此通信功能可以以全部容量來操作。它還具有其它的優點，即(a)與E-OTD和OTDOA有關的固定接收機是特別簡單和低成本的設備；和(b)移動終端內所需要的附加軟體比GSM終端內的更簡單。
如在US-A-6094168中所描述的CursorTM系統使用兩個接收機，一個是固定和在已知位置上的，另一個在移動終端內部，用於分別接收每個發射機發射的信號。將所接收的信號表示發送回一個計算節點，在此比較它們(通常通過互相關)來確定每個接收機接收信號的時間偏移。為至少兩個其它的地理位置上不同的發射機(在GSM系統內在不同射頻信道上發射)重複這個處理過程以獲得一個成功的定位計算所需要的三個時間偏移。
在直接序列CDMA系統中，發射機使用相同的射頻信道。因此，將CursorTM系統直接應用於CDMA將產生帶有許多峰值的互相關，每個峰值對應於由兩個接收機從一個特定發射機接收到的信號的對準。如果可以測量與至少三個所需要的發射機相關的峰值，則該系統將非常適合於定位。然而，如在下面描述的特定實施例中所說明的，與較遠距離的發射機有關的信噪比(SNR)通常太小，我們依然面臨類似的如上所述的可聽性問題。
因此，本發明的第一方面提供一種確定終端在通信網絡內的位置或移動狀態的方法，所述網絡包括多個發射機，所述終端包括一個無線電接收機，該方法包括步驟(a)在終端上建立由無線電接收機從發射機所接收的信號表示的一部分；(b)建立由第一個所述發射機發射的信號表示的第一部分，和建立由第二個所述發射機發射的信號表示的第二部分，每個部分在時間上與在終端上建立的部分相互重疊；(c)使用所述第一部分計算在終端上從所述第一發射機接收到的信號的估計值，和將所述估計值從在終端上建立的部分中減去，從而生成一個餘量表示；(d)使用所述餘量表示和所述第二部分執行一個計算，並估計它們之間的時間偏移；和(e)使用所述時間偏移計算該終端的位置。
優選地，在相應的第一和第二發射機上建立第一和第二部分，但是也可以在任何位置上建立它們。可以在附屬於相應的發射機或位於任何位置上的一個或多個抽樣設備中建立所述第一和第二部分，或者可以由在通信網絡內任何位置上或者在其它任何位置上運行的電腦程式使用從網絡提供的與所發射信號有關的信息來建立所述第一和第二部分。
可以將各個信號表示的部分發送給一個或多個計算設備，在其中可以計算所述估計值、時間偏移和終端位置。在一些實施例中，可以首先計算由接收機所接收信號的表示的所述部分與所述第一部分之間的時間偏移，然後可以在計算所述估計值時使用。所述時間偏移可以使用所述部分來計算，或者可以通過其它方法來計算，例如通過計算諸如導頻碼的一個已知信號分量的時間偏移。
因此，例如，通過使用用於每個發射機的單獨的抽樣設備，它是在E-OTD系統內的固定接收機的等同設備，它向一個計算設備發送一個僅有所述發射機發射的信號的表示，通過執行由移動終端發送回的表示和與一個發射機相關的抽樣設備發送回的表示之間的互相關來估計它們之間的時間偏移；和通過從由移動終端發送回的表示中減去一個該信號的估計值，從而儘可能地降低了它對剩餘信號的影響，本發明克服了可聽性的問題。可以重複執行互相關與減法步驟直到沒有可提取的有用信號為止。仿真表明這種方法至少提供了與IPDL方法相同的可聽性增益。然而，當然，所發送的方法不受本發明方法的影響，所以，例如並不需要中斷傳輸。
在一些系統中，可以通過一種方法簡單地解決可聽性的問題，所述方法即減去僅一個信號的估計值，通常是最強的信號，剩下一個餘量表示，在此餘量表示中可以確定導頻碼的時間偏移或所述發射信號的任何其它已知部分。
因此，本發明的第二方面提供一種確定終端在通信網絡內的位置或移動狀態的方法，所述網絡包括多個發射機，所述終端包括一個無線電接收機，該方法包括步驟(a)在終端上建立由無線電接收機所接收的來自發射機的信號的表示的一部分；(b)建立由一個所述發射機發射的信號的表示的一部分，它在時間上與在終端上建立的所述部分相互重疊；(c)使用由所述發射機發射的信號的表示的所述部分計算在終端上從所述發射機接收到的信號的估計值，並將所述估計值從在終端上建立的部分中減去，從而生成一個餘量表示；(d)使用所述餘量表示和由通信網絡發射的信號的一個或多個已知分量來執行一個或多個計算，從而估計估計相應分量的時間偏移；和(e)使用任意一個所述時間偏移來計算該終端的位置。
在終端上由接收機所接收的信號表示的部分可以在發送給計算設備之前記錄在該終端內。該部分也可以實時地傳送給計算設備，並存儲在其中。
優選地，在所述發射機上建立由發射機發送的信號的表示的部分，但是也可以在任何位置上建立。可以在附屬於所述發射機或位於任何位置上的抽樣設備中建立所述表示的部分，或者可以由在通信網絡內任何位置上或者在其它任何位置上運行的電腦程式使用從網絡提供的與所發射信號有關的信息來建立所述表示的部分。
所述計算可以在計算設備內執行，該計算設備可以在手持機內或者在其它位置上，例如一個連接到網絡的處理器。
由附屬於終端的接收機接收的信號表示可以是在接收機內首先轉換到基帶的接收信號的數位化形式。由發射機發射的信號的表示可以是首先轉換到基帶的發射信號的數位化形式。
為了確保相應部分的重疊，可以使用所發射信號的合適選擇出的分量來指示抽樣的開始。
可以使用互相關或相應部分之間的其它比較來計算由附屬於終端的接收機從一個發射機接收到的信號的所述部分與由所述發射機之一發射的信號的所述表示的部分之間的時間偏移，或者可以將其計算為終端內的常規通信處理的一部分，或者可以使用通信網絡所發射信號的已知分量，例如導頻碼，來計算。
在本發明的第二方面中所發射信號的已知分量例如是導頻碼。
本發明還包括用於執行本發明的設備。
因此，提供一種用於執行本發明第一方面的方法的通信網絡，該網絡包括(a)一個計算設備或多個計算設備；(b)一個終端，包括附屬於該終端的無線電接收機；用於建立由該無線電接收機從該通信網絡的發射機接收到的信號的表示的一部分的裝置；和用於將所述部分發送給所述的一個或多個計算設備的裝置；(c)與相應的第一和第二所述發射機相關的抽樣設備，用於建立由相應發射機發射的信號表示的相應的第一和第二部分，它們在時間上與在終端上建立的部分相互重疊，和用於將在所述發射機上建立的表示的部分發送給所述的一個或多個計算設備；所述的一個或多個計算設備適合於執行1.使用所述第一部分計算在終端上從所述第一發射機接收到的信號的估計值；2.從由終端發送的部分中減去所述估計值以生成一個餘量表示；3.使用所述餘量表示和所述第二部分來計算以生成它們之間時間偏移的估計值；和4.使用所述時間偏移來計算終端的位置。
本發明還包括用於在這樣一個通信網絡內使用的一個或多個計算設備，適合於執行在上述段落中闡述的工作。
本發明還包括一種用於執行本發明第二方面的方法的通信網絡，該網絡包括
(a)一個計算設備或多個計算設備；(b)一個終端，包括附屬於該終端的無線電接收機；用於建立由該無線電接收機從該通信網絡的發射機接收到的信號的表示的一部分的裝置；和用於將所述部分發送給一個計算設備的裝置；(c)與發射機相關的設備，用於建立由相應發射機發射的信號表示的多個部分，它們在時間上與在終端上建立的部分相互重疊，和用於將所述部分發送給所述的一個或多個計算設備；所述的一個或多個計算設備適合於執行1.生成一個參考信號；2.使用由相應發射機發射的信號的表示的所述部分來計算在終端上從所述發射機接收到的信號的估計值；3.從由終端發送的部分中減去所述估計值以生成一個餘量表示；4.使用所述餘量表示和所述參考來執行一次或多次計算，從而估計至少一個信號和所述參考之間的時間偏移；和5.使用所述時間偏移或任一個時間偏移來計算終端的位置。
本發明還包括用於在這樣一個通信網絡內使用的一個或多個計算設備，適合於執行在上述段落中闡述的工作。
用於在一個或多個計算設備內執行計算的工具可以是硬體和/或軟體組件。
因此，本發明包括一個或多個電腦程式，其中包括電腦程式編碼裝置，用於執行如上所述的在一個或多個計算設備內執行的步驟。
所述終端可以是定位系統的一部分，例如在EP-A-0767594、WO-A-9730360、AU-B-716647、EP-B-0303371、US-A-6094168和EP-A-1025453中的任一篇文獻中所述的，並可以是一個與發射機相關的固定設備(例如「固定接收機」或「位置測量單元LMU」)，其目的是從遠程發射機以及從它的相關發射機接收信號，在這種情況下，本發明的方法包括估計和減去從其相關發射機接收到的信號，從而允許它測量從遠程發射機接收到的信號的時間偏移。
因此，本發明的第三方面提供一種確定由附屬於固定終端的接收機從通信網絡的多個發射機接收到的至少一個信號與在固定終端內生成的參考信號之間的時間偏移的方法，該方法包括步驟a)在固定終端上建立由無線電接收機從發射機接收的信號的表示的一個部分；b)建立由所述發射機之一發射的信號的表示的一個部分，該部分在時間上與在固定終端上建立的部分相重疊；c)使用由所述發射機發射的信號的表示的所述部分來計算在固定終端上從所述發射機接收的信號的估計值，並從在固定終端上建立的部分中減去所述估計值，從而生成一個餘量表示；d)使用所述餘量表示和所述參考信號執行一個計算，從而估計所述餘量表示的一個分量和所述參考信號之間的時間偏移。
上面所概括描述的E-OTD定位系統與非同步網絡協同工作，即任一發射機所發射信號的任一個公共分量在時間上與任何其它發射機進行的該分量傳輸不同步，而是在一個未知的時間延遲之後傳輸，所述時間延遲有時稱作相對傳輸延遲(RTD)。定位計算要求這個延遲是已知的，所以定位系統使用分布在網絡內已知位置上的固定接收機，它們用於測量所發射的信號和計算RTD。上面已經描述了可聽性的問題如何阻礙E-OTD技術在直接序列CDMA系統上的直接應用。然而，通過允許從固定接收機所接收的信號中減去來自本地發射機的非常強的信號，從而允許測量出來自遠距離發射機的非常微弱的信號，本發明的第三方面克服了可聽性的問題。因此，將E-OTD應用於CDMA系統的方法遵循例如在我們的EP-A-1025453中所描述的方法。
通過參考附圖可以進一步地理解本發明，在附圖中
圖1圖示二維通信系統的幾何圖形，其中所有的發射機和移動終端處於同一平面上；
圖2圖示一個簡化的UMTS網絡；圖3圖示由UMTS網絡的每個節點B在導頻碼信道(CPICH)上使用的主擾碼的參考複本與一個所接收信號的記錄的相關；圖4圖示由終端所接收的記錄與所發射信號的記錄的互相關的結果；圖5圖示所測量和所估計的記錄；圖6圖示一個餘量記錄與所發送信號的記錄的互相關；圖7圖示另一個餘量記錄與一個所發送信號的記錄的互相關。
下面的數學分析有助於理解本發明所包含的概念。圖1圖示一個二維系統的幾何圖形，其中所有的發射機和移動終端處於一個平面上。發射機A、B和C的位置用矢量a、b和c來代表，所有這些矢量具有共同的起點O。移動終端R在矢量位置r上。如上面所描述的，每個發射機都包含一個抽樣設備，它抽樣由發射機發射的信號，並將信號的一個表示發送回一個計算設備(在圖1中未圖示)。我們假設移動終端最靠近發射機A，然後是B，再其次是C。計算設備首先執行R從A、B和C接收到(全部在同一射頻信道上)的信號的表示與A所發射信號的表示之間的互相關。因為來自A、B和C的信號包含正交擴頻碼，互相關的結果產生一個峰值，它的位置代表R從A接收到信號的時間偏移以及該移動終端內的接收機的時鐘誤差ε。這個時間偏移ΔtA用下式給出vΔtA＝|r-a|+ε其中v是無線電波的速度，豎線代表所包含的矢量量值的幅度。類似地，對於B和C來說，我們有vΔtB＝|r-b|+εvΔtC＝|r-c|+ε (1)已經建立了來自A的信號的時間偏移，現在計算節點減去由R從A接收到的信號的估計值。由發射機A、B和C在時間t上發射的信號的表示可以分別用函數SA(t)、SB(t)和SC(t)來表示。移動終端所接收的信號包括這些信號之組合。在存在多徑、噪聲和非線性效應的情況下，可以用V(t)來表示所接收信號的表示，其中V(t)＝αSA(t-ΔtA)+βSB(t-ΔtB)+γSC(t-ΔtC)α，β和γ是代表從各個發射機到移動終端的路徑損耗的常量。在計算節點內運行的軟體程序估計延遲ΔtA的SA(t)的幅度以從V(t)中減去，例如通過確定最小化餘量V』(t)均方幅度的α的值。在最佳情況下，這將一起消除A的作用，所以V′(t)＝βSB(t-ΔtB)+γSC(t-ΔtC)現在執行V』(t)和SB(t)之間的互相關以估計ΔtB，並再一次執行減法以從餘量V″(t)中減去B的作用，其中V″(t)＝γSC(t-ΔtC)，如果減法是理想的話。最後，V″(t)和SC(t)之間的互相關產生ΔtC的估計值。然後，如在US-A-6094168中所描述的，可以從等式(1)中求解r。
實際上，移動終端所接收的信號受到噪聲、幹擾和多徑效應的影響。此外，信號的表示方法可能是低解析度的數字格式。在這些情況下，減法處理將不是理想化的，但是足以克服可聽性的問題。在能夠估計信道參數和可以允許多徑傳播效應的情況下，產生更好的信號減法。
本發明的要求之一是在A、B、C和R上的信號記錄在時間上相互重疊。例如，可以通過接收服務發射機(在上述分析中是A)所發射信號的一個特定方面來初始化移動終端內的記錄處理。在發射機內執行記錄必須全部與這個方面鬆散地同步。在發射機相互同步的情況下，如在IS 95標準中，將由網絡內的所有發射機幾乎同時地發射所述方面。然而，在非同步系統中，也可以使用其它裝置來進行同步，例如GPS和在我們的WO-A-00/73814和EP申請No.01301679.5中所描述的概念。
現在，將參考圖2至圖7描述根據本發明的一個系統的實施例。
圖2圖示一個簡化的UMTS系統，包括三個通信發射機(節點B)201、202和203，每個通信發射機包括一個抽樣設備204、205和206、一個終端(用戶設備UE)207和一個計算設備(在服務移動定位中心SMLC)208。每個節點B包括一個全方向性天線，並被配置以發送網絡業務負載型的信號。下面的表1說明所使用的不同物理信道以及它們的功率電平和符號速率。在左欄內記錄的縮寫詞，P-CPICH等，是產業上用於表示信道的縮寫詞。使用隨機二進位序列來調製DPCH。三個節點B使用正交的主擾碼，在這種情況下分別是0、16和32。
表1節點B信道配置
注釋1DPCH功率電平隨機地從-10dB到-25dB中選擇；注釋2DPCH符號速率隨機地從15到240Kss-1中選擇。
節點B是嚴格同步的。這在常規實施中並不是一個要求，但是為了示範的目的是很方便的。
根據圖2可以看出UE 207更靠近節點B 201，距離節點B 202和203更遠。因此，來自節點B 201的信號是最強的(相對其自身是0dB)，來自節點B 202的信號較弱，是-15dB，來自節點B的信號最弱，是-30dB。三個抽樣設備204、205和206由SMLC 208控制，在下一周期開始之後的第一個256碼片過程內記錄和報告由相關節點B發射的信號。以每碼片2個抽樣的速率抽樣這些信號，解析度是4個比特。
在描述如何使用該系統以說明本發明之前，通過考慮常規E-OTD方法測量UE 207所接收信號的時間偏移來強調可聽性的問題。每個節點B在CPICH上使用的主擾碼的參考複本(即每個擾碼0、16和32的前256個碼片)與UE 207所接收的信號互相關，並搜索最強的相關峰值。圖3圖示一個典型的結果。注意到UE 207接收到的信號同樣以每碼片2個抽樣的速率被抽樣，解析度是4個比特。所獲得的互相關曲線表明在擾碼0的相關中有一個明顯的峰值301，對應於來自節點B 201的信號的時間偏移。然而，擾碼16和32的相關結果並未生成任何明顯的峰值。這是因為UE 207從節點B 202和203接收到的信號淹沒在從節點B 201接收到的強信號中。假如可以看到它們的話，對於來自節點B 202和203的信號來說，這些峰值應當分別位於可視峰值301右側1和2微秒處(對應於3.8和7.6個碼片)。
不能檢測到來自202和203的信號意味著不能計算一個E-OTD定位，因為需要至少三個獨立的定時。已經描述了如何使用空閒周期(例如IPDL方法)來克服這個問題。
現在使用相同的測試系統來說明本發明。在這種情況下，每個抽樣設備204、205和206記錄分別由它的相關節點201、202和203發射的信號的一部分。這個部分是持續周期內的一個符號，同樣在每碼片2個抽樣的速率上抽樣，解析度是4個比特。UE 207也在同樣的抽樣速率和解析度上記錄它所接收信號的一個256個碼片的部分，在特定時隙內與CPICH上的第一個符號對準。
在SMLC 208上，三個抽樣設備204、205和206所報告的三個記錄分別與UE 207的記錄互相關，在圖4中圖示其結果。使用所獲得的相關曲線的峰值來確定所接收信號的三個作用分量的相對電平，以及它們要被減去的順序。同樣，節點B 201的互相關產生最大峰值401。還注意到，與圖3不同，節點B 202的互相關也產生一個明顯的峰值402。這是因為使用節點B所發射的全部信號，而不僅僅使用CPICH來執行互相關，所述CPICH代表在每種情況下所發射的總能量的一部分。
已經識別出來自節點B 201的信號的時間偏移，現在使用抽樣設備204所報告的信號記錄來建立該信號的一個合適標度、延遲和相位旋轉的複本。這個處理的結果是圖5中的曲線。上面的曲線圖將UE 207所記錄的原始信號的實部圖示為實線曲線，而虛線曲線表示所估計標度的、延遲和旋轉信號。下面的曲線圖表示所接收和所估計信號的虛部的類似比較。注意到，雖然在這個例子中實際使用256個碼片的持續時間，在該圖中的時間軸已經被限制到大約50個碼片。從整個UE記錄中減去所估計的記錄，剩下一個餘量記錄。
現在使來自抽樣設備205和206的記錄與所述餘量記錄互相關，得到圖6所示的結果。注意到在這種情況下，在消除來自節點B201的信號之後，對於來自節點B 203的信號存在一個明顯的相關峰值601，對於節點B 202存在一個峰值602。使用這些峰值來估計相應信號的時間偏移，提供了足夠的獨立定時測量值(在這種情況下是3個)來計算一個定位。
如果對應於來自節點B 203的信號的峰值601太弱以至於無法分析，可以再重複執行，其中可以減去來自節點B 202的信號以生成第二剩餘信號(圖7)。如所預期的，在大約7個碼片的延遲上存在一個明顯的相關峰值701。
因此，總而言之，通過本發明的重複執行方法克服了來自節點B 201的信號的較高電平所產生的問題，所述較高的電平導致通過常規方法不能測量出來自節點B 202和203的信號的時間偏移，本發明的重複執行方法包括估計和減去最強的剩餘信號，所以能夠檢測出較弱的一個信號。
如先前所解釋的，本發明還可以應用於使用常規E-OTD技術的定位系統的固定接收機(LMU)。在這種情況下，固定接收機與發射機處於同一位置上，但是連接到一個單獨的接收天線。需要支持寬動態範圍和具有極好線性特性的LMU接收由其天線接收到的信號，如上所述建立這些信號表示的一部分，並將該部分發送給一個計算設備。與發射機相關聯的抽樣設備提供發射機所發射信號的一個同時部分。然後，執行計算，其中從所述表示中減去發射機所發射和接收天線所接收的信號的估計值(以生成一個餘量表示)，從而降低它對從該網絡的其它更遠距離的發射機接收到的信號的影響。至此，該處理方法與在上面討論的具體例子中的描述完全相同。然而，LMU的目的是提供儘可能多的從所有發射機接收到的信號之間的定時偏移。通過分析LMU向計算設備發送的表示的部分，從本地發射機接收到的很強信號提供一個用於該發射機的精確定時，然後可以為來自其它發射機的其餘信號分析餘量表示。
可以如下執行表示和餘量表示的分析以確定特定分量的時間偏移。預先作為一個二進位序列獲知給定發射機在CPICH上發射的導頻碼。通過使其例如經過一個升餘弦濾波器來進行調製，使得它儘可能接近地匹配發射機在CPICH上接收到的信號。然後，使這個參考序列與所接收信號的表示的部分或者餘量表示的部分互相關，從而識別出一個峰值，該峰值對應於從相應發射機接收到的信號相對於所述參考序列的時間偏移，如圖3所示。
權利要求
1.一種確定終端在通信網絡內的位置或移動狀態的方法，所述網絡包括多個發射機，所述終端包括一個無線電接收機，該方法包括步驟(a)在終端上建立由無線電接收機從發射機接收到的信號的表示的一部分；(b)建立由第一所述發射機發射的信號的表示的第一部分，和建立由第二所述發射機發射的信號的表示的第二部分，這兩個部分在時間上都與在終端上建立的部分相互重疊；(c)使用所述第一部分計算在終端上從所述第一發射機接收到的信號的估計值，和將所述估計值從在終端上建立的所述部分中減去，生成一個餘量表示；(d)使用所述餘量表示和所述第二部分執行一個計算，並估計它們之間的時間偏移；和(e)使用所述時間偏移來計算該終端的位置。
2.一種確定終端在通信網絡內的位置或移動狀態的方法，所述網絡包括多個發射機，所述終端包括一個無線電接收機，該方法包括步驟(a)在終端上建立由無線電接收機從發射機接收到的信號的表示的一部分；(b)建立由所述發射機之一發射的信號的表示的一部分，它在時間上與在終端上建立的所述部分相互重疊；(c)使用由所述發射機發射的信號的表示的所述部分來計算在終端上從所述發射機接收到的信號的估計值，並將所述估計值從在終端上建立的部分中減去，生成一個餘量表示；(d)使用所述餘量表示和由通信網絡發射的信號的一個或多個已知分量來執行一個或多個計算，以估計相應分量的時間偏移；和(e)使用任意一個所述時間偏移來計算該終端的位置。
3.一種確定由附屬於固定終端的接收機從通信網絡的多個發射機接收到的至少一個信號與在該固定終端內生成的參考信號之間的時間偏移的方法，該方法包括步驟a)在固定終端上建立由無線電接收機從發射機接收的信號的表示的一部分；b)建立由所述發射機之一發射的信號的表示的一部分，該部分在時間上與在固定終端上建立的部分相重疊；c)使用由所述發射機發射的信號的表示的所述部分來計算在固定終端上從所述發射機接收的信號的估計值，並從在固定終端上建立的部分中減去所述估計值，從而生成一個餘量表示；d)使用所述餘量表示和所述參考信號執行一個計算，以估計所述至少一個信號和所述參考信號之間的時間偏移。
4.根據權利要求1至3中任一權利要求的方法，其中在相應的發射機上建立由相應發射機發射的信號的表示的部分或每個部分。
5.根據權利要求1至4中任一權利要求的方法，其中在與相應發射機相關聯的抽樣設備內建立相應發射機所發射信號的表示的部分或每個部分。
6.根據權利要求1至5中任一權利要求的方法，其中將所述信號表示的部分發送給一個或多個計算設備，在其中計算所述估計值和時間偏移。
7.根據權利要求1至5中任一權利要求的方法，當根據權利要求1或權利要求2時，其中在所述一個或多個計算設備內計算終端位置。
8.根據權利要求1至7中任一權利要求的方法，其中首先計算接收機所接收信號的所述表示的部分與所述第一部分之間的時間偏移，然後在所述估計值的計算中使用。
9.根據權利要求1至8中任一權利要求的方法，其中在發送給一個或多個計算設備之前，在終端內記錄在終端上由接收機接收到的信號的表示的部分。
10.根據權利要求1至8中任一權利要求的方法，其中實時地將在終端上由接收機接收到的信號的表示的部分傳送給一個或多個計算設備，並在其中進行記錄。
11.根據權利要求6或權利要求7的方法，其中所述計算設備在手持機內。
12.根據權利要求6或權利要求7的方法，其中一個或多個計算設備各包括一個連接到網絡的處理器。
13.根據權利要求1至12中任一權利要求的方法，其中接收機所接收的信號的表示是在接收機內首先轉換到基帶的所接收信號的數位化形式。
14.根據權利要求1至13中任一權利要求的方法，其中由發射機所發射的信號的表示是首先轉換到基帶的所發射信號的數位化形式。
15.根據權利要求1至14中任一權利要求的方法，其中為了確保各個部分的重疊，使用所發射信號的一個已知分量來表示抽樣的開始。
16.根據權利要求1至15中任一權利要求的方法，其中所執行的計算包括互相關。
17.根據權利要求2的方法，其中所發射信號的已知分量是導頻碼。
18.一種通信網絡，該網絡包括(a)一個或多個計算設備；(b)一個終端，包括附屬於該終端的無線電接收機；用於建立由該無線電接收機從該通信網絡的發射機接收到的信號的表示的一個部分的裝置；和用於將所述部分發送給所述一個或多個計算設備的裝置；(c)與相應的第一和第二所述發射機相關的抽樣設備，用於建立由相應發射機發射的信號的表示的相應第一和第二部分，它們在時間上與在終端上所建立的部分相互重疊，和用於將在所述發射機上建立的表示的部分發送給所述一個或多個計算設備；所述一個或多個計算設備適合於執行1)使用所述第一部分計算在終端上從所述第一發射機接收到的信號的估計值；2)從由終端發來的部分中減去所述估計值，生成一個餘量表示；3)使用所述餘量表示和所述第二部分來計算以生成它們之間時間偏移的估計值；和4)使用所述時間偏移來計算終端的位置。
19.一種通信網絡，該網絡包括(a)一個或多個計算設備；(b)一個終端，包括附屬於該終端的無線電接收機、用於建立由該無線電接收機從該通信網絡的發射機接收到的信號的表示的一部分的裝置、和用於將所述部分發送給一個計算設備的裝置；(c)與發射機相關的設備，用於建立由相應發射機發射的信號的表示的多個部分，它們在時間上與在終端上建立的部分相互重疊，和用於將所述部分發送給所述一個或多個計算設備；所述一個或多個計算設備適合於執行1)生成一個參考信號；2)使用由相應發射機發射的信號的表示的所述部分來計算在終端上從所述發射機接收到的信號的估計值；3)從由終端發來的部分中減去所述估計值以生成一個餘量表示；4)使用所述餘量表示和所述參考信號來執行一次或多次計算，以估計餘量表示的一個分量和所述參考信號之間的時間偏移；和5)使用所述時間偏移或其中任一個時間偏移來計算終端的位置。
20.根據權利要求18或權利要求19的通信網絡，其中在發送給一個計算設備之前，在終端內記錄在終端上由接收機接收到的信號的表示的部分。
21.根據權利要求18或權利要求19的通信網絡，其中實時地將在終端上由接收機接收到的信號的表示的部分傳送給一個計算設備，並在其中進行記錄。
22.根據權利要求18至權利要求21中任一權利要求的通信網絡，其中從與一個發射機相關的抽樣設備獲得由相應發射機發射的信號的表示的部分。
23.根據權利要求18至權利要求22中任一權利要求的通信網絡，其中所述計算設備在手持機內。
24.根據權利要求18至權利要求22中任一權利要求的通信網絡，其中一個計算設備包括一個連接到網絡的處理器。
25.根據權利要求18至權利要求24中任一權利要求的通信網絡，其中接收機所接收的信號表示是在接收機內首先轉換到基帶的所接收信號的數位化形式。
26.根據權利要求18至權利要求25中任一權利要求的通信網絡，其中由發射機所發射的信號的表示是首先轉換到基帶的所發射信號的數位化形式。
27.根據權利要求18至權利要求26中任一權利要求的通信網絡，其中為了確保各個部分的重疊，使用所發射信號的一個已知分量來表示抽樣的開始。
28.根據權利要求18至權利要求27中任一權利要求的通信網絡，其中在計算設備內所執行的計算包括互相關。
29.根據權利要求19的通信網絡，其中所述餘量表示的分量是一個導頻碼。
30.用於通信網絡的一個或多個計算設備，該通信網絡包括一個終端，具有附屬於該終端的無線電接收機、用於建立由該無線電接收機從該通信網絡的發射機接收到的信號的表示的一個部分的裝置、用於將所述部分發送給所述一個或多個計算設備的裝置；和與相應的第一和第二所述發射機相關的抽樣設備，用於建立由相應發射機發射的信號的表示的相應第一和第二部分，它們在時間上與在終端上所建立的部分相互重疊，和用於將在所述發射機上建立的表示的部分發送給所述一個或多個計算設備；所述一個或多個計算設備適合於執行1)使用所述第一部分計算在終端上從所述第一發射機接收到的信號的估計值；2)從由終端發來的部分中減去所述估計值，生成一個餘量表示；3)使用所述餘量表示和所述第二部分來計算以生成它們之間時間偏移的估計值；和4)使用所述時間偏移來計算終端的位置。
31.用於通信網絡的一個或多個計算設備，該通信網絡包括一個終端，包括附屬於該終端的無線電接收機、用於建立由該無線電接收機從該通信網絡的發射機接收到的信號的表示的一部分的裝置和用於將所述部分發送給所述一個或多個計算設備的裝置；以及與發射機相關的設備，用於建立由相應發射機發射的信號的表示的多個部分，它們在時間上與在終端上建立的部分相互重疊，和用於將所述部分發送給所述一個或多個計算設備；所述一個或多個計算設備適合於執行1)生成一個參考信號；2)使用由相應發射機發射的信號的表示的所述部分來計算在終端上從所述發射機接收到的信號的估計值；3)從由終端發來的部分中減去所述估計值以生成一個餘量表示；4)使用所述餘量表示和所述參考信號來執行一次或多次計算，以估計餘量表示的一個分量和所述參考信號之間的時間偏移；和5)使用所述時間偏移或其中任一個時間偏移來計算終端的位置。
32.一個或多個電腦程式，包括適合於執行權利要求30的計算設備的步驟的電腦程式編碼工具。
33.一個或多個電腦程式，包括適合於執行權利要求31的計算設備的步驟的電腦程式編碼工具。
全文摘要
本發明的目的在於通過使用用於每個發射機(201、202和203)的單獨抽樣設備(204、205和206)克服在CDMA通信網絡內的可聽性問題，所述發射機將向計算設備(208)發射僅由該發射機發射的信號的表示，在所述CDMA通信網絡內提供定位業務。在計算設備(208)內執行由移動終端(207)發送回的表示與在最強發射機內由抽樣設備發送回的表示的互相關，從移動終端(207)發送回的表示中減去最強信號的估計值，從而儘可能地降低它對其餘信號的影響。重複執行互相關和相減步驟，直到沒有要提取的有用信號。
文檔編號H04Q7/34GK1537235SQ02814270
公開日2004年10月13日 申請日期2002年7月15日 優先權日2001年7月17日
發明者彼得·詹姆士·杜福特史密斯, 瑪爾科姆·戴維·馬克納格坦, 約翰·克里斯多福·克拉克, 羅伯特·威勒姆·洛維, 威勒姆 洛維, 克里斯多福 克拉克, 姆 戴維 馬克納格坦, 彼得 詹姆士 杜福特史密斯 申請人:劍橋定位系統有限公司