用于確定移動(dòng)無(wú)線終端位置的方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提出了在具有時(shí)間彌散的無(wú)線環(huán)境中，通過(guò)對(duì)由同一無(wú)線發(fā)射機(jī)（１３０）重復(fù)發(fā)射、并可能經(jīng)過(guò)多徑傳播的無(wú)線接收信號(hào)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)處理，以更準(zhǔn)確地確定一臺(tái)無(wú)線接收機(jī)（１００）和無(wú)線發(fā)射機(jī)（１３０）之間距離的方法和裝置。使用信道功率分布重復(fù)估計(jì)無(wú)線接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)間（ＴＯＡ）（步驟４０２）。選擇接近最小現(xiàn)有ＴＯＡ的一個(gè)ＴＯＡ值（步驟４０２），其中每個(gè)估計(jì)ＴＯＡ從一組隨機(jī)選取、并具有同一已知比特序列的接收發(fā)的非相干合成中得到（步驟４０４），以消除噪聲的影響。（*該技術(shù)在2018年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

技術(shù)介紹
專(zhuān)利
本專(zhuān)利技術(shù)一般涉及移動(dòng)無(wú)線通信領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及用于確定一臺(tái)移動(dòng)無(wú)線終端地理位置的方法和系統(tǒng)。有關(guān)技術(shù)描述由Hagerman等人提出的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)08／894,466描述了一種利用上行鏈路到達(dá)時(shí)間(TOA)和到達(dá)方向(DOA)測(cè)量來(lái)確定移動(dòng)無(wú)線終端(下文中稱(chēng)為移動(dòng)臺(tái)或MS)位置的方法。文獻(xiàn)中略微提到重復(fù)若干次上行鏈路信號(hào)，以改善確定TOA的準(zhǔn)確度。不過(guò)，該文獻(xiàn)沒(méi)有提供如何實(shí)現(xiàn)這種改善的任何細(xì)節(jié)。與本專(zhuān)利技術(shù)在同一天提出的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)(代理人文檔號(hào)第27946-00353號(hào))揭示了一種提供來(lái)自待定位MS的“原始”上行鏈路信號(hào)的方法和裝置。本專(zhuān)利技術(shù)與上述專(zhuān)利申請(qǐng)的主題相關(guān)聯(lián)，描述了如何處理一個(gè)重復(fù)的上行鏈路信號(hào)，例如來(lái)自待定位MS的“原始”上行鏈路信號(hào)。由Telefonaktiebolaget LM Ericsson(愛(ài)立信電話股份有限公司)生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)全球移動(dòng)通信(GSM)的系統(tǒng)CME 20發(fā)送帶有定時(shí)超前(TA)的上行鏈路消息，以便補(bǔ)償由于無(wú)線基站(BS)和MS之間的距離產(chǎn)生的無(wú)線信號(hào)傳播延遲。TA值由一個(gè)程序確定，該程序從BS對(duì)MS發(fā)射的幾個(gè)接入突發(fā)進(jìn)行的若干次測(cè)量中選擇最小TA值。在確定TA值方面，該程序解決了無(wú)線信號(hào)的多徑傳播問(wèn)題(即當(dāng)信號(hào)沿著視距傳播時(shí)，還沿著一條或多條反射通路傳播)。該程序在下文中稱(chēng)為“最小時(shí)間”方法。本專(zhuān)利技術(shù)解決的另一個(gè)問(wèn)題是，如果RX中要確定的信號(hào)參數(shù)是TOA，如何處理上述數(shù)字信號(hào)。本專(zhuān)利技術(shù)解決的還有一個(gè)問(wèn)題是，如果RX中要確定的信號(hào)參數(shù)是TOA，而且在BS中進(jìn)行TOA和DOA測(cè)量，如何處理上述數(shù)字信號(hào)。因此，本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)目的是提供一種通過(guò)處理受到噪聲和多徑傳播影響的無(wú)線信號(hào)從而更準(zhǔn)確地確定RX和TX之間距離的方法和裝置，其中無(wú)線信號(hào)重復(fù)發(fā)自同一TX，并在RX中接收。本專(zhuān)利技術(shù)的另一目的是提供符合上述目的的一種方法和裝置，其中要處理的信號(hào)參數(shù)是TOA。本專(zhuān)利技術(shù)還有一個(gè)目的是提供符合上述目標(biāo)的一種方法和裝置，其中要處理的信號(hào)參數(shù)是TOA、TDOA和DOA。一種用于改善時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確度的方法和裝置實(shí)現(xiàn)了以上和其他目的，該方法包括從一個(gè)TX發(fā)射“M”個(gè)同一信號(hào)的樣值；接收“M”個(gè)信號(hào)樣值和多徑分量以及噪聲，對(duì)于接收的每“M”個(gè)樣值，在RX中確定一個(gè)估計(jì)信道功率分布(profile)(CPPi)；從“M”個(gè)接收樣值中選擇“N”個(gè)；對(duì)這“N”個(gè)樣值的CPPi進(jìn)行非相干合成，得到一個(gè)合成信號(hào)ICCP(Ni)；確定ICCP(Ni)的信噪比質(zhì)量是否大于或等于一個(gè)預(yù)定門(mén)限值；如果不是，通過(guò)與后續(xù)的一個(gè)附加接收樣值CPPi重新進(jìn)行非相干合成來(lái)按需要改善ICCP(Ni)的信噪比質(zhì)量，直至ICCP(Ni)的信噪比質(zhì)量大于或等于預(yù)定門(mén)限值；確定TOA(i)，其中包括根據(jù)最大信號(hào)幅度來(lái)確定TOA(i)，以及在一個(gè)表示作為T(mén)OA(i)函數(shù)的發(fā)生頻率曲線中加入該TOA(i)值；通過(guò)從“M”個(gè)樣值中選擇一個(gè)新的“N”個(gè)樣值組合來(lái)重復(fù)整個(gè)程序“X”次，從而得到該發(fā)生頻率曲線中的“X”個(gè)附加點(diǎn)；使得被確定為最小值TOA(min)的時(shí)間值具有以下特點(diǎn)在所有出現(xiàn)值中，占“z”部分的TOA(i)值大于它，占“1-z”部分的TOA(i)值小于它，其中z＞0．7。本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)重要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是，這種用于改善信號(hào)質(zhì)量的方法(它需要對(duì)許多信號(hào)進(jìn)行相加(非相干合成))在實(shí)現(xiàn)時(shí)還允許根據(jù)上述“最小時(shí)間”方法來(lái)確定最小TOA。本專(zhuān)利技術(shù)的另一個(gè)重要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是，該方法所提供的噪聲消除允許更多的遠(yuǎn)端BS參與到對(duì)MS的定位中，這不僅提高了每次測(cè)量的準(zhǔn)確度，還提高整個(gè)測(cè)量的準(zhǔn)確度，因?yàn)榭梢杂懈鄶?shù)量的BS參與定位處理。附圖的詳細(xì)描述通過(guò)參考附圖說(shuō)明圖1-7，可以很好地理解本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，相同的代號(hào)用于表示各圖中相同和對(duì)應(yīng)的部分。從本質(zhì)上說(shuō)，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種進(jìn)行可用于確定移動(dòng)無(wú)線終端地理位置的時(shí)間測(cè)量的方法。就這一點(diǎn)而論，所涉及的時(shí)間測(cè)量可以是TOA測(cè)量或到達(dá)時(shí)間差(TDOA)測(cè)量。以下描述給出了本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，其中優(yōu)選地使用TOA測(cè)量。具體地說(shuō)，圖1是可以用于根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行確定信號(hào)TOA的測(cè)量的無(wú)線BS方框圖。如圖所示，BS 100可以通過(guò)一個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)125與有線網(wǎng)(未明確表示)連接，以進(jìn)行通信。如圖所示，BS 100通過(guò)一條無(wú)線連接對(duì)移動(dòng)無(wú)線終端(MS)130進(jìn)行TOA測(cè)量，其中兩條所示上行通路101、102提供分集。對(duì)于一個(gè)蜂窩移動(dòng)無(wú)線BS，通常包括提供這種上行鏈路分集的兩副接收天線(例如103和104)。與每副天線103和104對(duì)應(yīng)的分別是接收機(jī)111a和111b、射頻(RF)解調(diào)器112a和112b以及中頻(IF)解調(diào)器113a和113b。接收頻率合成器114與每個(gè)射頻(RF)解調(diào)器112a和112b以及控制單元115連接。接收頻率合成器114使用這些連接從而使能對(duì)某些無(wú)線信道的接收。來(lái)自IF解調(diào)器113a和113b的解調(diào)信號(hào)分別通過(guò)連接116和117與均衡器135連接。盡管沒(méi)有明確表示，均衡器還要與BS 100的其他單元連接。來(lái)自IF解調(diào)器113a和113b的解調(diào)信號(hào)還與一個(gè)改進(jìn)型RX(ModRX)118相連。ModRX 118的功能和操作在上述Hagerman等的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)08／894,466中描述，它用于測(cè)量自MS 130接收的信號(hào)TOA，并通過(guò)到控制單元115的連接向MSC 125通報(bào)這些測(cè)量的結(jié)果。對(duì)TOA測(cè)量的處理最好由ModRX 118中的處理器119進(jìn)行。或者，也可以由控制單元115或有線網(wǎng)(例如MSC 125)中的處理器進(jìn)行TOA測(cè)量處理。均衡器135合并了連接116和117上的兩路解調(diào)信號(hào)，以便同時(shí)利用輸入的視距和反射無(wú)線能量。另一方面，ModRX 118又單獨(dú)處理這兩路解調(diào)信號(hào)，因?yàn)樵跍y(cè)量TOA時(shí)，信號(hào)衰落是所要的一種效果。換句話說(shuō)，衰落消除了某些接收突發(fā)的反射波束，因而只提供所要的視距信號(hào)。圖2A-2E說(shuō)明了與確定一個(gè)樣值TOA(i)的方法有關(guān)的一系列波形，所述方法可以根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。圖2A所示波形代表在連接116(或117)上的一個(gè)接收信號(hào)突發(fā)，它包含可變數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2，以及突發(fā)之間的訓(xùn)練序列(預(yù)先已知)。實(shí)線波形代表一個(gè)直達(dá)(視距)接收信號(hào)，虛線波形代表一個(gè)反射接收突發(fā)(因此時(shí)間上略有延遲)。圖2B所示波形代表在連接116(或117)上的輸入直達(dá)和反射信號(hào)突發(fā)與ModRX 118中用于確定TOA的可用已知訓(xùn)練序列之間的理論相關(guān)響應(yīng)。在ModRX 118中處理后得到的這些突發(fā)的合并相關(guān)響應(yīng)(“信道沖激響應(yīng)”或CIR)如圖2C所示。后綴“i”表示一個(gè)特定的接收突發(fā)。圖2C中所示的CIRi波形是一個(gè)包括幅度和相位的復(fù)數(shù)值。CIRi的中心部分由有限個(gè)樣值(例如5)個(gè)決定，但是圖2C所示的完整信號(hào)要由處理器119使用傳統(tǒng)的內(nèi)插技術(shù)重建。圖2D所示波形代表CIRi的平方絕對(duì)值，它被稱(chēng)為“估計(jì)信道功率分布”或CPPi。所繪CPPi波形是理想化的，實(shí)際上常常包含一個(gè)較大的噪聲分量。因此，如圖2E所示，M(例如M=70)個(gè)CPPi中的N個(gè)就合成了一個(gè)信號(hào)ICPP(Ni)。合成信號(hào)ICPP(Ni)具有與所要信號(hào)對(duì)應(yīng)的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
在具有時(shí)間彌散的無(wú)線環(huán)境中用于確定一臺(tái)無(wú)線發(fā)射機(jī)和一臺(tái)無(wú)線接收機(jī)之間距離的方法，包括步驟： 自所述無(wú)線發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)信號(hào)的Ｍ個(gè)樣值； 在所述接收機(jī)中接收帶有多徑分量和噪聲的所述Ｍ個(gè)樣值； 確定所述Ｍ個(gè)樣值中每一個(gè)的估計(jì)信道功率分布； 從所述Ｍ個(gè)樣值中選擇第一組Ｎ個(gè)樣值； 對(duì)所述第一組Ｎ個(gè)樣值的所述估計(jì)信道功率分布進(jìn)行非相干合成，以構(gòu)成第一合成信號(hào)； 如果所述第一合成信號(hào)關(guān)于信噪比的質(zhì)量電平低于一個(gè)預(yù)定門(mén)限，從所述Ｍ個(gè)樣值中選擇另一個(gè)樣值； 對(duì)所述第一組Ｎ個(gè)樣值和所述另一樣值的所述估計(jì)信道功率分布進(jìn)行非相干合成，以構(gòu)成第二合成信號(hào)； 如果所述第二合成信號(hào)關(guān)于信噪比的質(zhì)量電平大于或等于所述預(yù)定門(mén)限，確定所述第二合成信號(hào)最大電平的到達(dá)時(shí)間； 在到達(dá)時(shí)間與發(fā)生頻率陣列中加入所述到達(dá)時(shí)間； 從所述Ｍ個(gè)樣值中選擇第二組Ｎ個(gè)樣值； 對(duì)所述第二組Ｎ個(gè)樣值重復(fù)從所述合成到所述加入步驟的所有處理；以及 根據(jù)所述陣列來(lái)確定估計(jì)到達(dá)時(shí)間最小值。

【技術(shù)特征摘要】
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【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：H格魯貝克，S菲舍爾，P倫德奎斯特，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：艾利森電話股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：SE[瑞典]