獲得信號捕獲輔助數據的系統和方法

2023-05-01 16:43:41 2

專利名稱：獲得信號捕獲輔助數據的系統和方法
技術領域：
所公開的方法和裝置涉及無線通信，並且更具體地涉及採用信號捕獲輔助數據來輔助一個接收站捕獲所選信號的無線系統。
背景技術：
無線通信業界正在開發為無線終端生成精確位置信息的服務。這種開發部分地由公共安全服務提供者致力於對緊急呼叫的快速反應的需要而推動。在很多實例中，主叫方可能不願或不能提供精確的位置信息。當自動地提供這種信息時，公共安全官員能夠迅速地反應並提供服務。一般來說，在其中一個公共安全實體接收到緊急「911」電話呼叫的一個位置稱為公共安全應答點(下文中稱為「PSAP」)。
眾所周知的全球定位系統(GPS)提供一種可能的方法來提供無線終端位置確定。採用GPS技術，可以在由FCC報告和規則所要求的精確度要求範圍內確定無線終端位置和速度信息。一旦將GPS技術加入到該單元，除提供足夠精確的無線終端位置信息之外，則還容易地將新的GPS特徵集成到無線電話中。可以用這額外的有價值的特徵來增加無線電話的市場價值並通過向這些電話的終端用戶提供附加服務來提高收益。
眾所周知，GPS導航系統採用在環繞地球的軌道中的衛星。地球上任何地方的任何GPS用戶都可以得到包括三維位置、速度和時刻(time of day)的準確導航信息。GPS系統包括24顆衛星，這些衛星部署在三個關於赤道以55°傾斜並關於彼此間隔120°的平面內具有26,600千米半徑的圓形軌道上。在三個軌道路徑中的每一個內八顆衛星等距地間隔。採用GPS的位置測量基於從在軌衛星向一個GPS接收機廣播的GPS信號的傳播延遲時間的測量。通常，在四維(緯度、經度、高度和時間)中進行準確的位置確定需要接收來自4顆衛星的信號。在一個接收機測量各信號的傳播延遲之後，通過用光速乘以每個延遲來計算到每個衛星的距離。通過結合所測量的距離和衛星的已知位置求解一組具有四個未知數的四個方程，得到位置和時間。結合連續地監控和修正衛星時鐘和軌道參數的跟蹤臺，對於每個衛星採用星載(on-board)原子鐘來維持GPS系統的精確能力。
每個GPS衛星飛行器(SV)在L頻帶中發送兩個直接序列編碼擴頻信號在載波頻率1.57542GHz處的一個L1信號，以及在1.2276GHz處的一個L2信號。L1信號包括兩個以相位正交調製的相移鍵控(PSK)擴頻信號P碼信號(P代表「精確」)和C/A(C/A代表「粗糙/捕獲」)碼信號。L2信號只包含P碼信號。P碼和C/A碼是調製到載波上的重複偽隨機(又稱偽噪聲或「PN」)比特(被通信領域的普通技術人員稱為「碼片」)序列。接收機利用這些碼類似於時鐘的性質來進行時延的測量。用於每個SV的PN碼是唯一的，使得接收機可以分辨哪個衛星發送了一個給定的碼，即使這些碼全部是在同一載波頻率上發送的。包含對於導航計算有用的系統狀態信息和衛星軌道參數的50bit/s的數據流也調製到每個載波上。P碼信號是加密的，並且通常P碼信號對於商業用戶和私人用戶是不可用的。C/A信號對於所有用戶可用。
由GPS接收機執行的絕大部分操作具有由直接序列擴頻接收機執行的操作的特徵。在一個稱為「解擴」的處理中，必須通過用PN碼的一個時間校準的本地生成副本乘以每個信號來從該信號中去除PN碼調製的擴展效果。由於不太可能在接收機啟動時就知道合適的時間校準或碼延遲，因此必須通過在GPS接收機操作的初始「捕獲」階段期間進行搜索來確定。
在執行解擴之後，每個信號包含在中間載波頻率的一個50bit/sPSK信號。由於由衛星和終端單元之間的相對移動引起的都卜勒效應，並且由於本地接收機的GPS時鐘參考誤差，該PSK信號的確切頻率是不確定的。由於在信號捕獲之前都卜勒頻率通常是未知的，因此在初始信號捕獲期間必須執行對都卜勒頻率的搜索。一旦近似地確定了都卜勒頻率，就可以進行載波解調。
在執行載波解調之後，使用一個比特同步環路得出數據比特定時，並最終檢測數據流。一旦已經捕獲來自四顆衛星的信號並鎖定到這些信號上，已經進行了時延和都卜勒測量，並且接收到足夠數目的數據比特(足以確定GPS定時參考和軌道參數)，就可以進行導航計算。
對於位置確定，GPS系統的一個缺點是需要相對較長的時間來執行信號捕獲。如上所述，直到已經通過在其維度為碼相位延遲和都卜勒頻移的二維搜索「空間」中進行搜索對SV信號進行了定位，才能跟蹤SV信號。典型地，如果在該搜索空間中沒有該信號的位置的先前知識，在接收機「冷啟動」之後通常是這種情況，對於待捕獲和跟蹤的每個SV信號，必須要搜索大量的碼延遲(大約2000個)和都卜勒頻率(大約15個)。因此，對於每個信號，必須檢查在搜索空間中的多達30,000個的位置。典型地，一次一個地順序地檢查這些位置，這是一個可能耗費5-10分鐘的過程。如果在接收天線的視野內四顆衛星的身份(即PN碼)是未知的，則捕獲時間還會變長。
至少當一個GPS接收機已經丟失了信號時，需要進行信號捕獲，GPS接收機丟失信號可能發生在例如關機之後，或發生在當信號已經被阻塞而不能到達接收機一段時間時。在捕獲信號之後，可以保持或「跟蹤」這些信號。
然而，諸如蜂窩電話移動臺(MS)之類的許多裝置具有的GPS功能作為一個附加特徵或增強，而不是作為該裝置的一個首要目的。對於這些裝置，連續地跟蹤GPS SV信號的需要會增加成本，縮短電池使用期限，或降低主要裝置(例如主要用作蜂窩電話)的功能性。例如，由於GPS SV信號是在不同於蜂窩電話信號頻率的頻率提供的，因此單個接收機不能同時監控兩個頻率。為此，MS需要一個額外的接收機單元，從而增加了裝置的成本。此外，需要增加系統的處理能力，以便並發地監控兩個信號，這會同時增加成本和功率消耗。因此，很多這種系統都很少跟蹤GPS SV信號，而僅根據需要來捕獲所需的信號。
所有的有GPS能力的系統都需要捕獲GPS SV信號。一些系統僅偶爾需要這種捕獲，而其他的系統則在每次對於一個GPS功能需要它們時都需要捕獲GPS SV信號。遺憾的是，對信號捕獲的需要不能避免緊急地需要GPS功能，諸如當需要迅速地獲得MS位置以便於對一個緊急情況進行響應時。在這種情況下，非常希望能獲得與在位置確定之前由GPS/無線終端單元進行的5至10分鐘的GPS衛星信號捕獲的冷啟動相關聯的時延。
為了減小該時延，可以提供信息來輔助一個接收機捕獲一個特定信號。通過提供一個「碼窗口」，這種捕獲輔助信息使得一個接收機可以縮小為了定位一個信號必須搜索的空間。碼窗口提供了一個在其中必須找到「碼相位」(有效地，信號到達時間)的縮小的範圍，或一個與該信號相關的都卜勒偏移的預測範圍。捕獲輔助還可以包括關於該信號的其他信息，諸如其PN(偽噪聲或偽隨機)碼、頻率、調製和內容。關於信號不確定度的窗口越小，接收機就可以越快地捕獲信號。縮小這些窗口不僅可以能夠更快的信號捕獲，這縮短了能夠產生位置確定結果之前的延遲，而且還減小了接收機上的處理負擔，這可以降低功率消耗。在其中在從一個系統中的另一源提供的信息的輔助下，接收機根據需要定位用於位置定位的測距信號(例如GPS SV信號)的系統通常稱為「無線輔助位置定位」系統。
自從引入了無線輔助位置定位系統，它們就作為優選的位置定位技術得到普及。它們可應用於任何這樣的系統中，其中能夠測量來自給定信號源的測距信號的用戶終端可以訪問一個資料庫以獲得便於測距信號的快速捕獲的信息。其中，一種應用就是由與一個或更多基站(BS)進行通信的具有位置定位的能力的無線移動臺(MS)所用，其中BS連接到一個或多個資料庫伺服器，也稱為位置確定實體(PDE)，其能夠提供信號捕獲輔助數據。
發送到一個MS的信號捕獲輔助信息可以包括對該MS可得到的測距信號類型的描述和這些信號的特徵，諸如頻率、PN偏移、期望的碼相位等。這些參數中的一些參數的確定基於對MS的內部狀態和位置的近似知識。這種捕獲輔助信息的一個目標是使得MS可以預測一個特定SV信號的到達時間或碼相位，並且如果可應用，該SV信號的都卜勒偏移，這通常可以稱為碼相位預測。需要考慮的事項包括碼相位預測信息的生成、傳送和使用。
碼相位預測僅僅和輸入用於其計算的參數一樣準確。由於通常不能精確地知道相對於所期望的一個特定信號源的MS的移動和位置，時鐘偏移，因此所預測的碼相位具有某些不確定性，其可以表示為圍繞一個預測的碼相位的不確定度窗口和圍繞一個預測的信號都卜勒偏移的不確定度窗口。
無線輔助位置定位系統受到這樣的一個缺陷的影響，該缺陷是例如當需要GPS功能時由於需要接收捕獲輔助信息而引起的等待時間。該等待時間不僅起因於獲得必要信號所需的時間，而且還起因於請求捕獲輔助信息所需的時間-通常從在該通信系統中的另一實體，對於該實體要收集和提供該捕獲輔助，對於該捕獲輔助要被接收。此外，傳輸該捕獲輔助信息加重了通信系統傳送能力的負擔。
因此，需要一種採用捕獲輔助來實現準確的碼相位預測，同時減小在無線輔助位置定位系統中的接收機上的通信負擔的系統和方法。

發明內容
此處描述的系統和方法包括用於向一個用戶終端傳送捕獲輔助信息的特徵，以及用於在一個網絡基礎設施和在該用戶終端中確定捕獲輔助參數的特徵。所述系統和方法的各方面解決了上面指出的採用捕獲輔助來實現準確的碼相位預測，同時減小在無線輔助位置定位系統中的接收機上的處理和通信負擔的需要。本領域的普通技術人員應理解，所述系統和方法的各方面還提供了其他優點。
一個方面包括一種方法，通過這種方法，當在一個蜂窩通信系統中的一個移動臺(MS)在嘗試獲得一個給定信號時，通過確定先前接收到的捕獲信息對在捕獲該給定信號的MS來說仍然有效，避免了對接收捕獲輔助信息的需要。
另一個方面包括一種方法，通過該方法，可以利用捕獲輔助來獲得多個信號。可以捕獲多個信號中的一個第一信號，並且可以採用該第一信號的測量來改善與所搜尋的多個信號中的其他信號相關的捕獲輔助數據。
又另一個方面包括在一個移動臺(MS)處獲得一個信號的方法。該方法包括當MS在一個第一位置時獲得捕獲輔助，並隨後隨著MS移動到一個不同的新位置補償所獲得的捕獲輔助數據。
另外一個方面包括確定在一個蜂窩通信系統中的一個MS位置的變化的方法。該方法利用了符合與MS的一個位置相關的選擇標準的基站(BS)的一個列表。該方法包括將在某一時刻屬於這樣一個列表的BS與在一個稍後的時刻屬於該「相同」列表(即符合相同選擇標準的BS的列表)的BS相比較的步驟。


附圖中示出了所公開的方法和設備的實施方式，其中相同的參考標號和名稱表示相同或相似的部件。
圖1示出了移動臺、服務基站和其信號待捕獲的衛星飛行器的典型基本幾何關係。
圖2示出了多個基站，並且該圖用於描述如何可以使用移動臺中的基站列表來得出該移動臺已經移動了位置的結論。
圖3示出了發起於移動臺的位置定位會話的消息流程。
圖4示出了終止於移動臺的位置定位會話的消息流程。
具體實施例方式
此處描述的系統和方法可應用於諸如利用捕獲輔助數據來輔助一個接收機捕獲一個信號的無線輔助位置定位系統之類的系統。大多數無線輔助位置定位系統都能夠捕獲和利用全球定位系統(GPS)衛星飛行器(SV)信號。如上所述，目前的GPS SV信號發送具有一個與CDMA通信信號緊密相關的格式的信號。因此，此處所描述的示例性系統基於一個CDMA蜂窩通信系統。然而，本領域的技術人員應當理解，同樣可以採用任何其他通信空中接口。
為了信號捕獲和測距的目的，與所選通信信號的定時相關的信息是有用的。有用的做法是，確定何時預料一個給定信號的一個可識別特徵到達，以便使對該信號的搜索僅覆蓋一個有限的時間期間，並且同樣有用的是，儘可能正確地確定各信號相對於彼此的到達時間。如下所述，各信號相對於彼此的到達時間可以用於測距的目的。這些定時問題都涉及一個信號的一個可識別特徵的「到達時間」。
熟悉通信系統的技術人員應當理解，這種到達時間信息在大多數情況下都相當於一個信號的「碼相位」。「碼相位」在接收碼和開始於一個參考時間的相同碼之間的相位偏移方面描述了到達信號的定時。因此，識別一個信號的「碼相位」有效地識別了該信號的「到達時間」，只需該用信號的頻率乘以該碼相位來獲得一個到達時間。這兩者如此接近地並簡單地相關，以至於「到達時間」幾乎可與「碼相位」互換。「到達時間」這一術語經常用於位置確定系統中，特別是用於不共享通信系統的「碼」方面的系統中。
所有無線系統都可以容易地採用此處描述的系統和方法。為測距的目的而需要捕獲的信號不限於CDMA信號，而是可以包括很多其他的類型。測距信號也不限於GPS SV信號。例如，基站(BS)信號通常用於測距，並且不需要傳送該測距信號。但是，此處描述的一個示例性系統是一個CDMA通信系統，並且對於這種系統通常地使用「碼相位」。本領域的普通技術人員應當理解這些術語的相關本質，並且他們將沒有困難地在一個更經常應用其他術語的系統中使用利用這些術語中的一個來描述的思想。
以下符號可以用於整個本說明書中R是MS位置不確定度區域的半徑bSV是SV時鐘偏差 是所估計的BS時鐘偏差bBS％是BS時鐘偏差的不確定度bMS是MS時鐘偏差 是所估計的MS時鐘偏差bMS％是MS時鐘偏差的不確定度 是MS的GPS與CDMA接收鏈之間的估計時延差dMS％是MS的GPS與CDMA接收鏈之間的估計時延差的不確定度 是所估計的MS頻率偏移ΔfMS％是所估計的MS頻率偏移的不確定度fSV是SV都卜勒α是SV仰角c是光速fc是碼片速率(對於GPS C/A碼，fc＝1.023MHz)rBS_MSV是從BS指向MS的向量rBS_SVV是從BS指向SV的向量rMS_SVV是從MS指向SV的向量在當前的系統中，向移動臺(MS)提供用於全球定位系統(GPS)空間飛行器(SV)信號的捕獲輔助數據。在諸如TIA/EIA IS-801-1之類的各種位置定位信令標準中定義了用於提供該捕獲輔助數據的確切過程。這些標準中的至少一些標準未能提供用於傳送關於蜂窩BS的相似捕獲輔助信息的方法。眾所周知，例如蜂窩BS導頻信號之類的不同於GPS SV信號的信號也可以用作測距信號源。至今，還沒有看到該缺點的嚴重性。這是因為BS捕獲輔助信息典型地是藉助於其他無線信令方法，例如在TIA/EIA IS-2000中以一個鄰居列表消息的形式提供給MS的。然而，這種捕獲輔助適於便於在無線網絡中進行無縫切換，而不是便於進行位置定位測量。儘管現有的捕獲輔助技術相應地提供了低於最優的性能，但可以通過在位置定位消息中添加明確的BS捕獲輔助來提高它們的效率。在位置定位消息中的另外附加的明確的捕獲輔助也便於實現對無線輔助位置定位系統的其他改善。
信號都卜勒偏移的輔助捕獲以下相對簡單的方法可以用於提供信號捕獲輔助。由於MS不需要非常精確地知道所預測的都卜勒頻率，因此可以採用以下方法縮小對一個SV信號的一個都卜勒頻移的搜索。
所預測的都卜勒 可以推導為D^=fsv-f^MS,----(1)]]>並且都卜勒搜索窗口WD可以計算為WD=Rq1+fMS%,----(2)]]>其中q1是一個說明位置不確定度的因子。典型地，採用q1＝10-3Hz/m簡單的碼相位輔助方法圖1示出了一個與一個服務BS(或基站發送臺BTS)104進行通信的MS 102。MS與BS 104進行通信意味著MS 102位於BS 104的覆蓋區域內。如果服務天線106直接從所示的服務基站進行操作(例如，通信路徑中沒有中繼器)，則BS 104的覆蓋區域的一個適當的第一估計是一個圓心在BS天線106的圓。該覆蓋區域從而與用於MS102的定位的一個不確定度區域一致。在這種情況下，採用任何適當的計算技術，諸如在美國專利6,429,815中所給出的那些，藉助於幾何關係可以容易地確定在一個SV 112的一個天線110和MS 102的一個天線114之間的信號108的碼相位預測(即一個碼相位窗口中心)和碼相位預測的不確定度(即一個碼相位窗口大小)。最大碼相位116對應於從SV 112到服務小區118的最遠點的距離，而最小碼相位120對應於從服務小區118的最近點到SV 112的距離。
MS觀察碼相位P，其可以表示為P=fc(|rMS_SVV|c+bSV-bMS).----(3)]]>所預測的碼相位 可以表示為P^=fc(|rBS_SVV|c+bSV-b^MS),----(4)]]>並且窗口的大小W可以表示為W=fc(2Rcosc+bMS%).----(5)]]>可以採用用於蜂窩通信信令的現有消息格式將計算出的碼相位預測參數 和W從BS發送到MS。應當注意，圖1中的線示出了對應於 的實際碼相位108。指示了從BS天線106到MS天線114的一個信號(輔助)的線122還指示了範圍向量 是從BS天線106到SV天線110的向量，其在圖1中沒有用一個對應的線示出。
只要在MS和SV中的時鐘偏移(時鐘偏差)是已知的，該簡單方法就工作得很好。可以從對於無線系統的位置確定實體(PDE)(圖1中未示出)可得到的星曆參數中確定SV時鐘偏移(偏差)。例如，如果在一個先前成功的位置定位測量期間計算出MS時鐘偏移(偏差)之後存儲了該MS時鐘偏移(偏差)，則該MS時鐘偏移(偏差)也可以是可用的。然而，先前確定的MS時鐘偏移有可能不再有效。已經確定了MS時鐘偏移(偏差)可用時，可以通過將自獲得該數據以後的時間與關於時鐘頻率誤差的信息相比較來測試該MS時鐘偏移(偏差)的有效性。如果所存儲的數據表明時鐘頻率誤差可忽略，或者如果準確的信息使得頻率誤差可以得到補償，則可以假定該MS時鐘偏移值(補償的)是有效的。如公式(5)所示，如果不能可靠地知道MS時鐘偏移，則應通過一個附加非零餘量bMS％(MS時鐘偏差不確定度)來擴展碼相位窗口W。根據CDMA標準使用中的現有消息格式，代表總的搜索窗口大小的一個單一的值將從PDE發送到MS。
擴展的碼相位輔助方法其中將BS同步到GPS時間的諸如IS-95、IS-2000或IS-856之類的無線系統提供的優點是使MS也近似地同步到GPS時間。在這些情況下，MS時鐘偏差將主要由於BS系統時間偏移結合BS到MS的信號傳播延遲而引起。由MS觀察到的碼相位P可以表示如下P=fc(|rMS_SVV|c+bSV-b^MS)=fc(|rMS_SVV|c+bSV-b^BS-|rBS_MSV|c-d^MS).----(6)]]>可以用於為一個給定的可用數據組產生一個最小的碼相位窗口大小的一個碼相位輔助參數組是所期望的，並且可以根據如下來得到。對於在MS位置不確定度區域中的每個點，根據公式(6)計算值P，並在該不確定度區域中的所有點上確定這些值的最小值和最大值，用 和 表示。然後，碼相位輔助參數可以計算為P^=P^min+P^max2,----(7)]]>以及W=P^max-P^min+fc(bBS%+dMS%).----(8)]]>應當注意，根據公式(8)計算的W已經考慮了一個由於BS到MS的信號傳播延遲而引起的MS時鐘偏差不確定度的分量。因此，附加餘量bBS％和dMS％只需考慮BS和MS的硬體延遲中的不確定度。對於一個校準良好的MS，通常可以將dMS％考慮為零。SV時鐘偏差中的不確定度典型地也較小，並且出於很多目的可以將其考慮為零。
通過在不確定度區域中的所有點上搜索最大值和最小值來產生一個最優的捕獲輔助參數組在計算上是不方便的，但可以採用簡化而幾乎不損失準確度。例如，儘管P是MS位置的一個連續函數，但一個實際的搜索由諸如碼片長度和採樣解析度之類的因數限制為有限的步長大小。因此，該搜索可以限於一個網格上的點，其中在該網格中相鄰的網格點由 隔開，在此q2是一個適當選擇的常數，例如q2＝4。減小計算負擔的另一種方法是採用迭代搜索算法，諸如牛頓迭代算法。
通過考慮以下意見可以縮小搜索空間。可以看到，最小值和最大值 和 將出現在MS位置不確定度區域的周邊上的某處。因此，通過將搜索限制到周邊可以加速對外部值的搜索。應當注意，一般來說，不確定度區域是一個三維對象，並且因此應當在一個「表面」上進行該搜索。
可以通過考慮一種極端的情況來獲得其中可以用前述方法來減小計算的碼相位窗口大小的一種方式的圖形理解。向量rBS_MSV和rBS_SVV是平行的，但指向相反的方向，那時通過從MS位置觀察能「看到」SV在BS的後面(典型地涉及一個較低仰角的SV)。沿著由該幾何關係確定的一條線，碼相位的不確定度基本上是零。之所以這樣，是因為從MS到BS的碼相位以及從MS到SV的碼相位必須嚴格地協力地變化。隨著MS遠離BS，由於所增加的延遲MS時鐘偏差會增加。MS時鐘的這種變化精確地等於SV信號的實際碼相位的增加，從MS的角度這將消除。研究公式(6)的後面部分，兩個向量值幾何地加在一起得到一個常數，並且其餘的量是常數或無關緊要的。因此，所觀察的碼相位P獨立於MS到SV的距離。換句話說，即使MS位置的不確定度和MS時鐘偏差的不確定度都不為零，碼相位窗口W也可以縮小到零。
儘管W僅沿一條從徑直地遠離其信號正被搜尋的SV的BS天線延伸的線減小到零，但上述原理使得除了那些位於BS和SV之間的一條線上的MS位置之外，所有MS位置的W都減小。因此，該增強的碼相位輔助方法比前述簡單方法更可取，因為，一般來說，它給出較小的搜索窗口大小。應當注意，如果其他的BS正好基本上與一個其信號正被搜尋的SV成一直線，則除了該服務BS(其確定MS時鐘偏差)，該技術可以擴展到該另一BS。為此，這種其他BS的導頻測量提供一個可用於對MS時鐘偏差進行偏移的測量。有效地，該其他BS可以用作用於特定的SV捕獲的時鐘源。
以部分測量來改善估計在實際的系統中，希望並發地進行對多個SV信號的捕獲。然而，由於有限的硬體資源，通常不會嘗試同時地對所有期望的SV信號進行測量。由於一些信號在碼相位窗口中的位置被安排為先進行搜索，或者由於這些信號需要較短的綜合時間，或者同時由於這兩個原因，即使對多個信號的搜索是同時發起的，一些SV也會比其他SV更早被發現。當想要獲得多個信號時，基於對作為搜索結果而已經獲得的一個或更多信號的測量，通過對還未獲得的信號逐漸地緊縮搜索窗口，可以開拓這一事實。
如果SV近似地在α＝90°的仰角上，並且MS和BS的高度是已知的，在進行一次單獨的SV測量之後，就可以得到對MS時鐘偏差的一個較好的近似。應當注意，BS的高度(更精確地說是BS天線的高度)典型地是已知的，並且MS的高度可以從高度輔助的輔助數據較好的近似出。上方的衛星也有可能具有MS可容易地區分的相對較強的信號，並且因此當搜尋一組SV信號時，試圖首先捕獲來自這種SV的信號可能是有用的。
當SV近似地在α＝90°的仰角上時，有|rMS_SVV|-|rBS_SVV|h^MS-hMS,----(9)]]>
其中hMS是MS的高度並且 是MS的估計高度。(應當注意，在rBS_SVVBS的高度被調整為與MS的估計高度相同)。在計算 時，同樣假定BS採用公式(4)，b^MS=0.]]>然後，從公式(3)、公式(4)和公式(9)，真實的MS時鐘偏差bMS可以計算為bMS=P^-Pfc+hBS-hMSc.----(10)]]>一旦確定了MS時鐘偏差，只要明確地知道MS時鐘偏差的不確定度值，就可以去除或至少減小先前包括在W中的附加餘量fc·bMS％。因此，可以減小用於剩餘SV信號的搜索時間。為了在MS處實現W的這種逐漸的減小，應當將餘量bMS％作為一個單獨的值從PDE發送到MS，而不是包含在由公式(5)所給出的總的搜索窗口大小中。這需要對由當前的標準所規定的現有消息格式進行小的改動。
如果由PDE所使用的時鐘偏差估計 對MS也可用，則基於部分SV測量在MS處逐漸地減小搜索窗口的方法工作得最好。在上面的例子中，這通過設b^MS=0]]>來實現。對於任意 值，明確地向MS發送 值是一個較好的解決方案，但需要對現有信令消息進行另一個小的改動。
因此，可以使用一個信號列表的部分捕獲來減小不確定度窗口或碼相位估計的MS時鐘不確定度分量。一方面，如果計算實體(諸如MS)可利用的數據明確地包括MS時鐘不確定度分量，並且當從搜索列表已經獲得的信號來自於一個幾乎直接地在上方的SV，這有可能特別有用。另一方面，當MS和SV在MS所接收的BS的相反側時，幾何上的考慮可以基本上減小用於由在較低的仰角上的SV發送的SV信號的W。如前所述，如果將MS計算調節到仿佛基於可測量的BS的導頻信號，則任何可測量的BS都可以用於此目的。除了這些技術，還可以採用其他適當的導航技術連同部分測量以改善用於隨後的信號捕獲的捕獲輔助。
最小化碼相位窗口大小附加捕獲信息元素一個MS可以被編程成計算預測的碼相位參數，而不僅僅是經由一個BS從在系統中的另一實體，例如PDE，接收它們。為此，向MS提供的捕獲輔助可以有利地包括描述BS和SV星座相對於MS的估計位置的幾何關係的信息元素。這些信息元素中的一些不包括在由至少一些當前標準所規定的BS到MS捕獲輔助消息中。通過省略作為輔助數據的一部分的明確的碼相位搜索窗口大小和都卜勒搜索窗口大小信息，可以使對這種附加數據的發送至少部分地偏移，因此對信令開銷的淨影響將較小。
不包括在一些蜂窩通信捕獲輔助標準中的有用信息元素分為幾類。根據普通的工程考慮，為了有助於減小所計算的碼相位窗口大小，在一個特定實現中，可以使用下面提出的信息元素的任意組合。第一個這樣的種類為「SV信號捕獲輔助信息」，其將由一個接收MS從一個服務BS接收。該種類可以包括例如以下信息1)SV信號PRN序列標識符；2)SV和MS的估計相對位置(rMS_SVV)，其可以描述為(a)SV和MS的估計位置之間的距離；以及(b)從MS的一個估計位置所觀察的在一個給定坐標系統中SV的方位角和仰角；3)SV時鐘偏差(bSV)值(然而，由於與相當於一個粗捕獲(C/A)碼片的最小搜索窗口大小相比該項通常較小，作為選擇，該項可以省略，或者可以在用c進行縮放後將該項用作對SV到MS的距離的修正項)；或者4)從所估計的MS位置觀察的SV都卜勒頻率信息(fSV)，包括用於都卜勒頻率的等式的第一階、第二階或甚至更高階的導數的係數，可以將其包括在內以使得MS能夠將碼相位和都卜勒預測外推到未來時間中。
第二類信息元素為「BS信號捕獲輔助信息」，其將由服務BS從MS接收，如果不存在該信息，則可以將其有用地併入到捕獲輔助請求消息中。這類信息可以包括例如
1)導頻信號PN序列標識符；2)服務BS和MS的估計相對位置(-rBS_MSV)，其可以描述為(a)BS和MS的估計位置之間的距離；以及(b)從MS的估計位置所觀察的在一個給定坐標系統中BS的方位角；3)BS時鐘偏差 ；或者4)BS時鐘偏差的不確定度(bBS％)。
「MS位置不確定度」是第三類有用的信息元素，描述了一個圍繞MS的估計位置的區域。該類中的信息元素可以從BS接收或在MS內計算。這些元素可以包括例如1)三維(3-D)不確定度橢圓體，相當於3-D協方差矩陣；或者2)二維不確定度橢圓以及垂直不確定度值。
這兩個元素典型地可以選擇地而不是並發地使用。
「所估計的MS時鐘信息」是第四類有用的信息元素，如果不存在該信息，則可以將其有用地併入到捕獲輔助請求消息中，並且其可以由MS從BS接收，或在MS內計算。這類信息可以包括例如1)MS時鐘偏差 2)MS時鐘偏差的不確定度(bMS％)；3)MS時鐘頻移 4)MS時鐘頻移的不確定度(ΔfMS％)；或者5)MS時鐘偏差估計的有效時間(T0)，其可以例如是一個明確的時間值或是一個參考號，諸如參考存儲在MS中的先前測量參考時間的測量序列號。
「MS校準信息」是第五類有用的信息元素，如果不存在該信息，則可以將其有用地併入到捕獲輔助請求消息中，以便於進行碼相位和窗口的計算。這些元素可以存儲在MS中。這類信息可以包括例如1)在MS中的GPS與CDMA接收鏈之間的估計時延差 2)在MS中的GPS與CDMA接收鏈之間的估計時延差的不確定度(dMS％)。
所附的附錄A(題目為「通用捕獲輔助消息」)中詳細地描述了可以結合此處所給出的方法和設備而使用的信息消息和協議的一個例子。所附的通用捕獲輔助消息描述了包括在CDMA標準IS-801-A中的特定消息、格式和協議，並示出了所提出的對這些消息、格式和協議的改變，以便於根據此處的進一步的描述來改善無線輔助位置確定。
用於MS的捕獲輔助數據計算方法在接收到諸如上面提出的信息之類的適當信息之後，一個MS可以根據下文提出的方法來計算碼相位估計和不確定度窗口。該方法採用術語「SV信號」來表示待獲得或待測量的信號，因為這是一個通用的實踐並且在幾何上簡單明了。然而，可以如同將在下面的方法中給出的針對要測量的一組「SV信號」中的一個「SV信號」的那樣對企圖捕獲的任意信號進行處理。用於諸如未跟蹤的BS信號之類的待測量的其他信號的所有過程與下面所涉及的那些過程類似或相同，因此本領域的普通技術人員可以容易地針對那些其他信號對計算進行修改而不需要此處的明確指示。因此，可以容易地針對可以更容易地獲得的諸如BS信號之類的其他信號而計算捕獲輔助(例如碼相位估計和窗口)。這些其他信號可以用於很多與SV信號相同的目的，例如用於測距和位置確定，並且如有必要這些其他信號可以完全代替SV信號。
以下是一個MS獲得和更新捕獲一組信號(典型地是SV)所需的捕獲輔助數據可以採取的步驟的示例性算法。該算法主要涉及時間敏感的數據-對於信號捕獲也需要時間不敏感的參數，諸如PN碼和信號頻率，但該算法通常不針對這些參數。獲得一個特定信號最終還需要的輔助包括該特定信號的一個碼相位(或到達時間)估計和一個圍繞該估計的不確定度窗口大小，連同一個都卜勒頻率估計和不確定度窗口。以下算法一般地表示了由MS所採取的步驟，但這些步驟可以替代性地由其他實體執行。MS典型地計算「最終的」捕獲輔助數據(碼相位、都卜勒和相應的不確定度窗口)。這種計算基於從一個遠端實體(諸如一個PDE)接收的捕獲輔助數據參數來執行，以及基於有可能已經在先前通過在MS中進行計算而獲得的捕獲輔助數據參數來執行，並且在一些情況下還基於由MS進行的測量來執行。MS還可以計算中間參數，並且可以重新計算它們以反映例如在時間或在位置的變化。下面將給出「獲得和更新捕獲輔助」算法的細節1.評估現有捕獲輔助數據的可用性和有效性，並如下計算待測量的一組SV信號的輔助數據a.如果MS時鐘信息是可用的，則儘可能地根據可用的修正項來計算MS時鐘頻率i.如果MS時鐘頻率修正信息是可用的，則通過將以下值 加到時鐘偏差來修正估計的時鐘偏差 (時刻T0的)，其中將在時刻t進行SV的測量。
ii.如果MS時鐘偏差的不確定度修正信息是可用的，則通過添加ΔfMS％·(t-T0)來修正時鐘偏差不確定度bMS％(時刻T0的)。
iii.如果不能執行根據步驟i或步驟ii的修正，則使用相關的量的未修正值。
b.從其信號待測量的一組SV中選擇一個SV用於首先進行信號捕獲，如果方便的話就以具有較高仰角的SV開始。
c.用公式(4)和公式(5)來計算待測量的一組SV信號中的至少第一個的預測的碼相位和搜索窗口大小。
d.用公式(1)和公式(2)來計算待測量的一組SV信號中的至少第一個的預測的都卜勒和都卜勒搜索窗口大小。
e.如果對於當前的測量來說MS時鐘信息是不可用的或其是無效的，則對於該MS測量，MS使用CDMA時間參考i.用公式(7)和公式(8)來計算待測量的一組SV信號中的至少第一個的預測的碼相位和搜索窗口大小。
ii.用公式(1)和公式(2)來計算待測量的一組SV信號中的至少第一個的預測的都卜勒和都卜勒搜索窗口大小。
2.基於如該算法的步驟1所述而計算出的輔助數據，對至少一個SV信號進行測量以獲得一個測量的碼相位值。
3.根據任何適當的導航算法，使用來自待測量的一組SV信號中的一個或更多信號的測量結果a.重新計算一些或全部MS參數R， bMS％， 和ΔfMS％。
b.可選地，根據需要重新計算其他參數，諸如rBS_MSV，rBS_SVV和rBS_SVV。
c.可選地，計算待測量的一組SV信號中剩餘的一個或多個未測量的SV信號的α和方位角。
4.確定是否已經獲得或測量了待測量的一組SV信號的所有。
如果所有都已經測量了，則停止捕獲測量並進行到期望的隨後步驟，諸如計算MS位置。
如果還沒有測量完SV信號，則修改待測量的一組SV信號以便只反映那些還沒有測量的SV信號，並返回上述步驟1。
合適的導航算法的例子可參見美國專利6,353,412。
以下是說明上述方法的步驟3的一個例子，假定MS時鐘偏差的估計是已知的。一個SV信號的碼相位P已經測量，並且可以確定MS包含在圓心同在SV的位置上的兩個球之間的空間V中。球半徑由以下等式給出c[(P+bMS+bSV)+/-(|bMS％|+|Puncertainty|)]；由於MS的位置限於最有效的先前估計的MS位置的不確定度區域和空間V的相交區域，因此可以對該MS位置進行更新。如果該相交區域小於先前估計的MS位置的不確定度區域，則有可能可以減小MS時鐘偏差的不確定度(在考慮了P的測量不確定度之後)。作為減小MS時鐘偏差不確定度的一個例子，考慮其中SV在α＝90°仰角上的情況。在這種情況下，V由兩個平行的水平平面近似地確定。因此，考慮測量不確定度，可以將MS時鐘偏差的不確定度減小到相當於高度位置的不確定度的級別。
以下例子說明了本方法的步驟3的第二種實現。當MS時鐘偏差的估計不可用時，以及當已知MS從一個服務BS的導頻信號得到其時間參考時，應當採用該實現。MS位於兩個雙曲面的表面之間的空間V中，每個雙曲面的一個焦點在SV處並且另一個焦點在服務BS處。兩個雙曲面的特徵距離差基於由 修正的所測量的碼相位(用c相乘)，其中 是所估計的BS時鐘偏差並且 是MS中的GPS和CDMA接收鏈之間的估計時延差。兩個雙曲面由反映所測量的碼相位以及 和 的不確定度的距離隔開。更新後的MS位置由先前估計的MS位置不確定度區域和V的相交區域給出。如果該相交區域小於先前估計的MS位置不確定度區域，則可以減小位置不確定度。
應當注意，可以對上面給出的步驟3的第二實現進行修改，使用由MS跟蹤的任意次級信號源(從而對該源的碼相位測量在MS處可用)，而不是服務BS。為此，如果該次級源提供了時間參考，則可以根據MS將使用的參考時間重新計算為SV測量的P，即可以由該次級源信號的相對到達時間來使測量發生偏移。使用相對於該次級源的相應信息，該計算還如上面關於服務BS所述那樣繼續進行。
擴展捕獲輔助數據有效性-時間考慮可以將捕獲輔助數據的有效性持續時間定義為在此期間輔助數據能夠準確地描述BS和SV到MS的距離的時間段的長度。假定可以將BS考慮為是靜止的，則有效性持續時間依賴於SV和MS的移動程度。對於一個靜止的MS，根據為描述SV都卜勒偏移的一個公式中的高階項提供的係數的可用性和精確度，SV捕獲輔助數據的有效性持續時間的範圍從30秒到1個小時。
有益的是利用(可能地實質上)輔助數據的有效性時間通過減小對頻繁更新輔助數據的需要來保留通信資源以及減小獲得一個信號所需的時間。然而，與MS時鐘同步和MS位置相關的本系統的特徵阻礙了對輔助數據的有效利用。
例如，首先，由於有可能由信號衰落、業務量情況或其他原因引起的基站切換(或服務BS中的其他改變)，MS經常改變其時間參考。當用作時間參考的導頻信號發生改變時，所觀察的企圖捕獲的信號(來自一個SV或一個BS)的碼相位有可能偏移一個較大的值，以至於原始的碼相位輔助變得無用。在這種情況下，MS可以更新將參考新的服務BS的rDS_MSV值，以便計算合適的輔助數據。
擴展捕獲輔助數據有效性-移動考慮有效利用輔助數據的第二個障礙來自於這樣的事實，即一個非靜止的MS有可能被移置一個足以使先前的碼相位輔助數據無效的距離。如果MS自接收到捕獲輔助數據以來移動著，並且MS能夠獲得其新位置的一個估計，則該MS可以基於先前接收到的其他捕獲輔助信息(假定其仍有效)簡單地使用該新的位置估計來計算捕獲輔助數據。MS可以通過任意可用的方便的手段來獲得一個新的位置估計。例如，MS可以執行高級前向鏈路三邊測量(AFLT)，以便得出一個相對較窄的位置估計。可以單獨地基於一個新服務BS的服務扇區來確定位置估計。還可以藉助於諸如由移動臺跟蹤的到一個第二BS的碼相位之類的部分測量來進一步限定服務扇區估計。這種部分測量可以定義一個限於圍繞由聚焦在服務BS和(例如)一個第二BS處的雙曲面的不確定度區域與服務扇區的相交區域的不確定區域。在本例中，該雙曲面具有由第二BS相對於服務BS的相對碼相位確定的特徵距離。名義雙曲面任意一側上的不確定度範圍，或不確定度值包括兩個BS的時鐘不確定度之和，以及到每個的碼相位(用c相乘)的測量的不確定度之和。通過根據需要更新MS的位置信息，可以將許多捕獲輔助數據的有效壽命擴展至由外推到未來的能力所影響的時限，如上所述，這由描述一個信號源(SV)的都卜勒偏移的等式的高階項的係數的準確度和可用性限定。
可用於確定MS是否已經移動的另一種技術是「BS列表比較」。根據特定於一個列表的標準來選擇一些BS使之成為該列表的成員。隨著情況的改變，這些特定的標準會識別一組不同的BS，它們將構成更新後的列表的成員。因此，顧名思義，「相同的列表」指的是通過一致的標準和過程得到的一個列表，並且期望這種列表的成員會隨時間變化以反映變化的情況。
如果用於列表中成員的標準有效地反映了MS的位置，則BS列表可以適用於確定MS的移動。用於此目的的合適的列表的例子包括「鄰居列表」、「激活集」或服務BS。當然，特別是在有可能完全不使用這些特定列表的非CDMA實現中，其他列表有可能是合適的。一個「服務」BS就是主要地與一個被服務的MS進行通信的BS。服務BS向被服務的MS提供一個「鄰居列表」，並且該「鄰居列表」標識了相對較近的BS，但通常不包括在MS的「激活集」中的BS。「激活集」是具有由MS積極地跟蹤的強導頻信號的BS(典型地1-6個)的一個列表或組。
BS列表比較技術可以用於確定是否要重新計算MS位置以及是否要針對新的位置補償捕獲輔助數據。作為替代，基於當前的MS位置，該技術可以僅用作先前的捕獲輔助數據(或其他數據)仍然有效或不再有效的指示符。出於一些目的，該技術不需要一個MS獲得根據現有的無線通信標準對於該MS通常並非可利用的任何信息，並且因此該技術可以在不考慮這些標準中所提出的要求發生改變的情況下實現。此外，不但在確定捕獲信息是否仍然有效時，而且在考慮其他位置敏感的問題時，確定一個MS是否已經移動都有可能是有用的。例如，實質上的MS移動的確定可以用於一些情況下，以觸發一個新的位置定位會話。MS移動的確定還可以觸發對諸如BS曆書、中繼器曆書等位置敏感數據的更新。
可以將MS的可能移動假定為在任何時刻在(a)用於該MS的BS鄰居列表、(b)用於該MS的BS激活集或者(c)用於該MS的服務BS的過去版本和當前版本之間任何項有改變。因此，在沒有任何改變的情況下，則可以假定沒有發生移動。這個結果可以例如避免對更新MS位置估計的需要，並且可以表明先前獲得的捕獲信息(或其他MS位置敏感信息)仍然有效。如果該比較組合的某些部分改變了，則在最簡單的情況下，可以將其有效性正被討論的數據假定為無效。然而，在沒有無效性的極端結論的情況下，有可能需要一個更詳細的分析以確定是否實際上已經發生了足以危害現有的位置敏感信息的準確度並從而危害有效性的MS移動。
關於MS是否已經顯著地移動的更詳細的分析可以例如由在一個相關BS列表中的任意較小的改變來觸發。根據檢測移動的目的，分析有可能是簡單的或者其有可能是複雜的，具有合適的複雜度。例如，如果檢測移動的目的僅僅是確定是否要更新SV或本地中繼器的一個列表，則分析可以簡單到僅測試一個服務BS是否已經改變，以及激活集是否也已經改變。然而，出於E911緊急定位的目的，有可能希望進行一個具有較高敏感度的分析。可以根據例如平衡處理成就對捕獲速度之類的普通工程考慮來選擇分析的敏感度和複雜度。
考慮如圖2所示的關於一個區域而布置的多個BS。為了進行該討論，可以假定BS1與BS10之間的距離約為5英裡。還假定一個特定的MS最初具有一個包括BS2、BS3和BS4的激活集，並且服務BS是BS3。並且BS4和BS6相對地靠攏在一起，並且MS的位置正好使任一BS都同樣地適合於包括在該MS的激活集中。因此，如果從該激活集中去掉BS4而加入BS6，則去掉和加入BS的這種接近有可能意味著僅憑這種改變不能可靠地得出MS在移動的結論。因此，諸如對激活集去掉BS4並加入BS6之類的小改變可以視為不能表明MS位置的顯著改變。然而，即使對一個列表的這種小改變也可以用於觸發對一個或更多附加指示符的檢查以便證實該小改變代表的MS移動的微弱證據。這種證實可以例如從對其他列表或對測距信號數據進行檢查來實現。
在MS的激活集中BS6代替BS4的小改變可以解釋(由它自己)為不表明實質上的移動。然而，給定相同的初始激活集(BS2、BS3和BS4)，即使服務BS仍然相同(BS3)，改變到BS3、BS5和BS7表明已經發生了顯著的MS移動。因此，在激活集中發生了這樣的改變之後，如果其指示了窄於服務BS的小區的位置不確定度，則可以假定位置信息和捕獲輔助無效。(當然，如果服務BS仍然相同，則指示位置在服務小區邊界內的非常粗糙的信息有可能仍然有效。)如果該信息顯示為無效，則在MS處對捕獲輔助的需要將許可一個對來自服務BS的新的捕獲輔助的請求。
可以以類似於上述激活集的使用的方式來使用鄰居列表。例如，一個包括BS1、BS2和BS5的原始鄰居列表(BS3、BS4和BS6在該激活集中)以及其改變到去掉BS5並加入BS7有可能並不表明實質上的MS移動，特別是在BS6仍然是服務BS時。然而，如果鄰居列表改變到去掉BS1和BS2，同時取而代之加入BS7和BS8(從而只包括BS5、BS7和BS8)，同時該激活集繼續包括BS3、BS4和BS6，則即使BS6仍然是服務BS，也可以推斷出MS發生了移動。
關於是否應當採取特定的改變(在任意或所有的服務BS、激活集和鄰居列表的一個組合中)暗示實質上的移動的判斷是可以量化的。可以採用任何合適的技術，並且實際上不同的技術可以用於不同的目的(例如對於不同的數據或對於不同的BS組(例如所有可見的BS、激活集BS或服務BS))。
可以用來量化關於是否已經發生「顯著的」或「危害數據有效性的」MS移動的判斷的一種技術是確定一個在代表較早時刻的一個BS列表的第一點與代表較晚時刻的該相同BS列表的第二點之間的「明顯改變」向量。如果一個點的位置使得其到該列表上的每個BS的距離的平方和最小，則可以考慮用該點來代表一個特定的BS列表。從第一點到第二點的向量可以稱為「明顯改變」向量。可以為任意相關的BS組(例如鄰居列表、激活集、組合列表，等等)計算一個「明顯改變」向量。可以獨立地考慮每個「明顯改變」向量，或者作為選擇可以用向量方式對從不同列表中產生的向量進行組合(當然，其他組合也是可以的)。可以將得到的向量與一個合適地選擇的門限值進行比較(單獨地或在組合之後)。超過所選擇的門限的結果可以解釋為表明實質上的、危害數據的MS移動，而低於這樣一個門限的差異可以解釋為是無意義的。
在此參考圖2來說明計算「明顯改變」的一個簡單例子。在時刻T0，第一BS組(一個激活集)包括BS1、BS2和BS3。在稍後的時刻t，該激活集包括BS3、BS4和BS6。通過最小化Sum1＝(d1202)2+(d2204)2+(d3206)2，確定了第一點208。通過最小化Sum2＝(d4212)2+(d5214)2+(d6216)2來確定第二點210。「明顯改變」向量218位於第一點208和第二點210之間。應當注意，如果諸如激活集和鄰居列表之類的BS集合是互斥的，則當這兩個不同集合中的兩個特定BS交換位置時，一個集合中的「明顯改變」向量將傾向於在一定程度上抵消另一集合的「明顯改變」向量。可以加入加權作為一種細化。該合適的門限將依賴於是否對BS組的結果進行了組合。可以將起始門限設置為先前和當前的位置不確定度之和的1/6。一個可供選擇的門限可以計算為BS之間的平均距離的45％。
因此，可以開發出基於當前和先前的服務BS、鄰居列表BS和激活集BS的某些組合的比較來評估MS移動的方法。根據工程考慮和其他因素，該方法可以像所要求的一樣複雜或簡單。這種考慮可以包括BS位置信息的可用性、選擇鄰居列表和激活集的方法，以及進行這種評估的問題的位置敏感度。
為了評估一個所選擇的MS是否已經移動，可以如上所述對多個BS組的改變進行檢查。然而，這些組可以變化很大，並且不必限於BS而是可以包括任何有用的信號源。如果用於包括進一個組(或列表)中的標準主要地基於對一個MS的接近度，則該組將很有可能是相關的。各組的成員的改變的值以及重要性將依賴於該組的唯一特徵，並且在與其他組的結果進行組合之前有可能需要對來自不同組的結果進行加權。任意組的名稱是無關的，並且在此使用特定的名稱激活集、鄰居列表和服務BS僅僅是因為它們提供了對CDMA系統中公知的與MS位置確定相關的組比較方便的參考。在其他系統中，即使用於包括進的標準與用於這些特定BS組的標準顯著不同，不同的組也有可能是相關的。必須基於個案處理標準考慮各組中的成員的相關性和重要性之間的差別，並且當將對從重要性或敏感度不同的組的改變得出的MS移動指示進行組合時有可能需要施加加權。
在CDMA通信系統中的捕獲輔助消息呼叫流程圖3說明了當一個MS發起一個位置定位會話或者識別需要捕獲輔助時的消息流程。這種需要有可能出現在例如當一個用戶請求來自一個MS的位置信息時。在圖3中，MS在時間302期間識別需要捕獲輔助信息。在隨後的時間304期間，MS將開始多個動作，這些動作不必是連續的。MS將準備消息306並將其發送給服務BS，在那將該消息傳送給該系統中的一個位置確定實體(PDE)。消息306可以向服務BS提供關於MS的解釋預先的位置信息並且以本地計算位置信息參數的能力的信息，並向服務BS提供關於所需要的捕獲輔助參數的信息。消息306還可以提供對於MS已經可用的(無論這種信息多麼粗糙)關於MS位置的這種信息，諸如服務BS的識別、激活集BS列表和相應的導頻測量、鄰居列表、來自CDMA開銷消息的LAT/LONG，等等。可以發送可輔助PDE的任何信息或所有信息，包括關於服務BS的信息，其有可能並未與PDE進行通信。也會經由BS向PDE發送一個請求捕獲輔助的消息，諸如名為「提供通用捕獲輔助」的消息。
除了準備並發送捕獲輔助請求消息306之外，在時間段304期間，MS還可以開始獲得關於BS信號的有可能有用的信息。這可以包括獲得MS還未跟蹤的BS信號，以及測量可以提供有用的測距信息的BS信號。在該時間期間，諸如使用除了關於這些BS的可利用的曆書信息之外該MS已經進行的BS測量，藉助於高級前向鏈路三邊測量(AFLT)，MS還可以努力改善其具有的位置信息。應當注意，有可能有用的是，確定任意BS導頻信號是否顯示為已經經由一個中繼器到達，以便可以合適地處理這種信號並且不將其視為是從服務BS直接發送的。如果在捕獲輔助信息從PDE經由BS來到之前這些任務都完成了，則MS可以在接收到這樣的捕獲輔助信息之前嘗試獲得其所需的任何信號。
在PDE經由BS向MS發送捕獲輔助信息信號308之後，在時間310期間，MS根據從該PDE提供的捕獲輔助信息以及根據本地BS碼相位的測量來計算捕獲輔助參數。上面給出了用於這種計算的各種技術。
在MS已經針對要獲得的至少一個第一信號計算了捕獲輔助信息之後的時間312期間，該MS利用得到的估計碼相位和窗口，以及信號特徵來實際地獲得該信號。有可能有利的是，以幾乎就在上方的SV開始，以便能夠減小MS時鐘偏差的不確定度，並隨後根據基於僅對期望信號列表的一部分的測量的碼相位不確定度的連續的「緊縮」減小針對隨後的信號的計算的捕獲窗口。在該時間期間，MS通常將完成所需要的測距信號的獲得。如果在MS的範圍內，則該MS還可以計算其位置，或否則解釋其測量的粗的測距信息。在完成這些任務之後，MS向合適的一個實體或多個實體發回一個消息314。如果確定了位置以及測距信號測量的結果，則消息314通常會包含它們。該消息可以是名為「提供通用測量消息」的標準消息。
圖4說明了當另一實體發起位置定位會話或否則指示MS搜尋需要捕獲輔助的信號時的消息流程。在這種情況下，MS不會發起動作以促進這種位置確定，直到消息402通知其有此需要時為止。消息402可以提供通用捕獲輔助，其中BS或PDE使用其所具有的諸如用於該MS的服務小區的位置之類的信息來確定初始捕獲輔助數據和初始位置信息。該消息將典型地包括對通用測量的請求，並且可以包括諸如將用於位置確定的信號列表之類的進一步的信息，等等。因此，MS在接收到消息402之後在時間404確定需要獲得信號。
在接收到消息402之後，MS可以如上面關於圖3所述類似地繼續下去。可以在時間段406期間進行對諸如鄰居列表的BS之類的相關BS的捕獲，儘管由於連同消息402中的初始請求一起提供給MS的另外的信息，相比於圖3的對應時間段304，該時間段可能縮短。
在測量有用的BS之後，MS可以在時間段408期間進行捕獲參數的計算。實際上這些動作可以在所示的時間段之間重疊。在時間段410期間，MS可以使用從時間段408內的計算中或從請求消息402中以及額外地從在MS處進行的測量中獲得的捕獲輔助來實際地獲得和測量所關注的信號。在完成捕獲之後，MS可以在消息412中經由BS簡單地向發出請求的實體返回測量數據。如果希望，MS可以計算將包括在消息412中的實際的測距和位置值。
通信系統中的附加消息根據所公開的方法和設備的一個實施方式，MS在從BS發送到該MS的一個消息中接收到一個「發送所有的測量」(SAM)標記。SAM標記表明MS應當提供MS已經對這些信號測量了相對到達時間(或者作為替代，在MS能夠以實際時間測量到達時間的情況下，實際到達時間)的所有通信信號的測量。應當注意，在常規的環境下，MS將從該MS有可能能夠進行的所有可能測量中選擇由該MS接收的特定信號的測量。
在常規系統中限制發送的測量數目的原因是，假定只有來自每個BS的最早到達的信號將給負責計算MS位置的裝置提供價值。這是因為從與由MS接收到的較早到達的信號相同的BS發送到該MS的較晚到達的信號被假定為是反射信號(通常也稱為「多徑信號」)。這種多徑信號經歷了從BS到MS的一條非直接的路徑。通過注意到BS與MS之間的最快路線就是最直接的路線可以理解，較早到達的信號必定經歷了最直接的路線。沿最直接路線的距離最準確地表明了BS與MS之間的距離。因此，假定BS與MS之間的其他不那麼直接的路線的測量具有很小的價值。此外，在一些情況下，即使該信號是從同一源接收到的信號中最早到達的信號，所接收信號的功率也必須在期望功率門限以上，否則MS不會報告該信號的測量。
然而，低於功率門限或經歷了非直接路線的信號可以向將最終計算MS位置的裝置提供額外的信息。因此，當前所公開的方法和設備使得BS可以發送SAM標記並使得MS可以通過發送該MS能夠進行的所有測量來對包括該SAM標記的消息做出響應。作為替代，在接收到SAM標記時，MS發送所有可能測量的一個子集，該子集大於如果MS沒有接收到該SAM標記則將發送的測量的子集。
結論前述描述說明了一種用於獲得捕獲輔助信息以在無線通信中使用的方法和系統的示例性實現和新穎特徵。由於該方法和系統可以涉及一個通信系統的大量組件之間的交互，因此對於該方法和系統有很多方面。該方法和系統的不同方面可以涉及例如獲得原始捕獲輔助數據，延長這些數據的壽命，通過使用先前獲得的捕獲輔助數據的計算來獲得某些捕獲數據，或者通過更新先前的捕獲信息來反映環境的改變，以及評估先前獲得的捕獲輔助數據的有效性。儘管針對該方法和設備的可供選擇的使用和實現提供了某些建議，但窮舉地列出或描述這些可供選擇的使用和實現當然是不實際的。因此，應當僅參考所附權利要求來確定本發明的範圍，並且除了所附權利要求中列舉了限制的範圍之外，本發明的範圍不應還受到此處所說明的特徵的限制。
儘管以上描述已經指出了所公開的方法和設備的應用於各種實施方式的新穎特徵，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的範圍的情況下，可以在所示的方法和系統的形式和細節上進行各種省略、替代和改變。例如，本領域的普通技術人員可以使此處所述的細節適應具有較寬範圍的調製技術、發射機和接收機體系結構以及通常任意數目的不同格式的通信系統。特別地，任意系統發射機都可以用作用於本公開目的的基站，並且不必利用CDMA技術，甚至不必是蜂窩通信基站。可以類似於此處對SV的處理來處理任意的發射機，推導、獲得和利用捕獲輔助信息以對來自該發射機的信號進行捕獲時提供輔助。
上面所述的元素的每個實際的和新穎的組合以及等價於這些元素的每個實際組合應當視為本發明的一個實施方式。部分地由於可視為本發明的實施方式的元素組合比此處能夠相當明確地列舉的元素組合要多得多，本發明的範圍由所附權利要求而不是由前述描述來正確地限定。此外，上述特徵的任何可操作的可能組合都應當視為已經在此清楚地和明確地進行了公開。在各個要求保護的元素的等價的意義和範圍內的所有變型都包含在相應權利要求的範圍內。為此，應當以儘可能寬廣的範圍來解讀每個權利要求中的每個所述元素，並且此外應當將這些元素理解為這樣儘可能地包含等價於這些元素的任意元素，即不會包含現有技術。
權利要求
1.一種在捕獲輔助數據的輔助下在一個通信系統的接收機處獲得一個信號的方法，包括a)在所述接收機處獲得捕獲輔助數據，包括由遠離所述接收機的一個實體提供的數據；b)在獲得所述捕獲輔助數據的時間之後，確定該接收機需要獲得一個特定信號；c)評估先前獲得的捕獲輔助數據的有效性以在獲得所述特定信號時使用；以及d)部分地基於接收機時鐘偏差的一個估計來計算所述特定信號的一個期望的到達時間參數。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述期望的到達時間參數是一個期望的值。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述期望的到達時間參數是一個期望的窗口。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述接收機是一個蜂窩通信系統移動臺。
5.根據權利要求4所述的方法，還包括從所述先前獲得的捕獲輔助數據獲得所述接收機的一個時鐘偏差估計；以及如果確定所述先前獲得的捕獲輔助數據仍有效，則使用所述估計的接收機時鐘偏差來計算在所述接收機處的估計到達時間和到達時間不確定度窗口，以獲得上述特定信號。
6.根據權利要求1所述的方法，還包括如果從獲得所述先前的捕獲輔助數據以來已經過去了多於一個的門限時間量，則請求來自遠離所述接收機的一個實體的新的捕獲輔助數據。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述門限的一個值依賴於一個所述接收機具有其準確係數的描述都卜勒偏移的等式的階。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述評估包括確定所述接收機是否移動了一個危害所述先前獲得的捕獲輔助數據的有效性的量。
9.根據權利要求1所述的方法，還包括確定需要獲得多個信號；獲得所述多個信號中的一個第一信號；以及利用所述多個信號中的所述第一信號的測量到的參數來計算用於獲得所述多個信號中的另一個信號的搜索窗口。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述接收機是一個在一個蜂窩通信系統中的移動臺。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括修改所述先前獲得的捕獲輔助數據以補償從獲得所述捕獲輔助數據以來所述移動臺的移動。
12.根據權利要求10所述的方法，還包括基於一個當前的鄰居列表與一個先前的鄰居列表之間的一個比較來確定所述移動臺已經移動。
13.根據權利要求10所述的方法，還包括基於一個所述移動臺的當前的激活基站集與一個所述移動臺的先前的激活基站集之間的一個比較來確定所述移動臺已經移動。
14.根據權利要求10所述的方法，還包括基於一個所述移動臺的當前的服務基站與一個所述移動臺的先前的服務基站之間的比較來確定所述移動臺已經移動。
15.一種在捕獲輔助數據的輔助下在一個通信系統接收機處獲得一個信號的方法，包括確定需要在一個接收機處獲得多個信號；在所述接收機處獲得所述多個信號中的一個第一信號；以及利用所述多個信號中的所述第一信號的測量到的參數來計算用於所述多個信號中的第二信號的捕獲輔助數據。
16.根據權利要求15所述的方法，還包括從遠離所述接收機的一個實體獲得捕獲輔助數據。
17.根據權利要求15所述的方法，其中所述接收機是一個在一個通信系統中的移動臺，並且所述移動臺利用所述多個信號中的所獲得的第一信號的所測量的參數來計算用於所述多個信號中的所述第二信號的一個估計到達時間。
18.根據權利要求15所述的方法，其中所述接收機是一個在一個通信系統中的移動臺，並且所述移動臺利用所述多個信號中的所獲得的第一信號的所測量的參數來計算用於所述多個信號中的該第二信號的一個到達時間不確定度窗口。
19.根據權利要求15所述的方法，還包括在確定需要獲得多個信號之前從一個遠端實體獲得捕獲輔助數據；以及評估所述先前獲得的捕獲輔助數據的有效性，以在獲得所述多個信號中的至少一個信號時使用。
20.根據權利要求15所述的方法，還包括確定由於在接收到所述捕獲輔助數據之後所述接收機的移動，一些先前接收的捕獲輔助數據是無效的。
21.根據權利要求15所述的方法，還包括基於以下比較的一個組合來確定所述接收機已經移動(a)所述接收機的一個當前的鄰居列表與所述接收機的一個先前的鄰居列表的比較；(b)所述接收機的一個當前的激活基站列表與所述接收機的一個先前的激活基站列表的比較；以及(c)所述接收機的一個當前的服務基站與所述接收機的一個先前的服務基站的比較。
22.根據權利要求17所述的方法，還包括對於在獲得所述先前獲得的捕獲輔助數據之後所述接收機的移動，基於先前獲得的捕獲輔助數據，補償一個所估計的到達時間。
23.根據權利要求17所述的方法，還包括對於在獲得所述先前獲得的捕獲輔助數據之後所述接收機的移動，基於先前獲得的捕獲輔助數據，補償一個計算出的到達時間不確定度窗口。
24.一種在捕獲輔助數據的輔助下在一個移動臺通信系統接收機處獲得一個信號的方法，包括a)當所述移動臺在一個第一位置時，在所述移動臺處獲得第一捕獲輔助數據；b)在上述移動臺處為所述移動臺的一個新位置補償所述第一捕獲輔助數據，以對由所述移動臺在一個不同的第二位置處搜索一個信號進行輔助。
25.根據權利要求24所述的方法，其中所述第一捕獲輔助數據包括得自一個遠端實體的數據，並且包括一個估計到達時間。
26.根據權利要求25所述的方法，還包括從所述捕獲輔助數據得出一個移動臺時鐘偏差，並且使用所述得出的移動臺時鐘偏差在所述移動臺處計算所述估計到達時間。
27.根據權利要求24所述的方法，其中所述第一捕獲輔助數據包括得自一個遠端實體的數據，並且包括一個到達時間不確定度窗口。
28.根據權利要求27所述的方法，還包括從所述捕獲輔助數據得出一個移動臺時鐘偏差，並且使用所述得出的移動臺時鐘偏差在所述移動臺處計算所述到達時間不確定度窗口。
29.根據權利要求24所述的方法，還包括在使用所述第一捕獲輔助數據以輔助獲得一個特定信號之前評估其有效性。
30.根據權利要求24所述的方法，還包括僅如果從獲得所述數據以來已經經過了少於一個預定時間量的時間時，才使用所述第一捕獲輔助數據中的某些數據。
31.根據權利要求24所述的方法，其中所述預定時間量的一個值依賴於一個所述移動臺具有其準確係數的描述都卜勒偏移的等式的階。
32.根據權利要求24所述的方法，還包括基於以下比較的任意組合來確定所述移動臺已經移動(a)所述接收機的一個當前的鄰居列表與所述接收機的一個先前的鄰居列表的比較；(b)所述接收機的一個當前的激活基站列表與所述接收機的先前的激活基站列表的比較；或者(c)所述接收機的一個當前的服務基站與所述接收機的一個先前的服務基站的比較。
33.根據權利要求24所述的方法，還包括確定需要獲得多個信號；獲得所述多個信號中的一個第一信號；以及利用所述多個信號中的所述第一信號的測量到的參數來對捕獲所述多個信號中的另一個信號進行輔助。
34.一種確定在一個蜂窩通信系統中的一個移動臺的位置的改變的方法，包括a)根據特定標準在一個第一時間處獲得一個與所述移動臺相關的基站列表；b)根據特定標準在一個稍後的第二時間處獲得一個與所述移動臺相關的基站列表；c)將所述稍後的相關基站列表與所述先前的基站鄰居列表相比較。
35.根據權利要求34所述的方法，其中所述基站列表是基站的激活集。
36.根據權利要求34所述的方法，還包括根據一個第二標準組針對與所述移動臺相關的一個第二基站集執行步驟a)、步驟b)和步驟c)。
37.根據權利要求34所述的方法，其中所述第二基站集是一個鄰居列表。
38.根據權利要求34所述的方法，還包括組合根據特定標準屬於與所述移動臺相關的一個集合的第一和稍後的基站在步驟c)中的比較結果與根據第二標準屬於與所述移動臺相關的一個不同集合的第一和稍後的基站的比較結果。
全文摘要
為接收裝置獲得信號捕獲輔助數據，接收裝置諸如搜尋來自諸如衛星飛行器和基站之類的任意源(B1－B10)的信號的無線輔助位置定位裝置(208、210)。基於對諸如時間和位置等參數的有可能危害有效性的改變的評估，可以從先前獲得的數據獲得這些數據。在一些情況下，可以針對參數改變來調整這些數據。特別地如果由一個遠端實體提供的捕獲輔助數據比已經典型地提供的包括更確切的參數，則可以由接收機採用信號集的部分測量來計算精密的數據。除非檢測到不可補償的移動臺移動，並且該移動危害了先前數據的有效性，否則直到先前數據的有效性由於採用都卜勒係數的時間外推的限制而過期時，才需要獲得新的數據。
文檔編號G01S19/03GK1798983SQ200480015208
公開日2006年7月5日 申請日期2004年4月2日 優先權日2003年4月25日
發明者彼得·加阿爾, 利奧尼德·希恩布拉特, 克里斯多福·派屈克, 懷亞特·託馬斯·賴利 申請人:高通股份有限公司