專利名稱：蜂窩通信網(wǎng)中改進(jìn)的定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于蜂窩通信網(wǎng)的定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)一直處于發(fā)展和升級(jí)中。與此相結(jié)合，這些網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商在尋找產(chǎn)生新的收入源的途徑?！盎诙ㄎ坏姆?wù)”就是其中一種。這些是蜂窩通信網(wǎng)中的移動(dòng)單元(例如移動(dòng)電話手持設(shè)備)的用途，它們依賴于知道手持設(shè)備位置的網(wǎng)絡(luò)?？梢蕴峁┙o手持設(shè)備的業(yè)務(wù)種類包括位置信息、地圖信息、交通情況報(bào)告等。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商把這些服務(wù)看作是有非常大的盈利潛力。但是，可以提供的服務(wù)的范圍和服務(wù)對(duì)用戶的有用程度，受到可以取得的用戶定位準(zhǔn)確度的限制。
已經(jīng)提出很多不同的機(jī)制來(lái)測(cè)定移動(dòng)單元在一個(gè)蜂窩通信網(wǎng)中的位置。最常使用的一種被稱為增強(qiáng)型偏移時(shí)間微分(Enhanced OffsetTime Differential，E-OTD)。這個(gè)系統(tǒng)的工作原理是由移動(dòng)單元測(cè)量來(lái)自不同基站的特定信號(hào)之間的時(shí)間差。需要三個(gè)或更多的基站。這樣便得出來(lái)自不同基站的信號(hào)之間的時(shí)間偏移，它被報(bào)告回網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的適當(dāng)處理會(huì)將此偏移與在已知固定位置測(cè)量得到的對(duì)等數(shù)據(jù)相比較。此比較然后便允許計(jì)算出手持設(shè)備相對(duì)于基站和該固定位置的位置。
參見(jiàn)圖1，該圖給出了一個(gè)包含三個(gè)基站20的簡(jiǎn)單移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。兩個(gè)單元接收來(lái)自基站的信號(hào)一個(gè)移動(dòng)手持設(shè)備24以及一個(gè)固定的定位單元26。這些單元中的每一個(gè)都測(cè)量來(lái)自每個(gè)基站的已定義信號(hào)之間的時(shí)間差。每個(gè)單元將此偏移數(shù)據(jù)報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)知道所有基站20和固定定位單元26的位置，就可能計(jì)算出手持設(shè)備24距三個(gè)基站20中每個(gè)基站的距離。進(jìn)行這種計(jì)算所要求的數(shù)學(xué)沒(méi)有且也不需要在這里重復(fù)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)其都很熟悉。
計(jì)算的結(jié)果是一系列描述手持設(shè)備和每個(gè)基站之間間隔的弧線。由于諸如測(cè)量準(zhǔn)確度一類的因素，每個(gè)弧線都存在固有的誤差。因此，手持設(shè)備24的位置就測(cè)定為弧線交疊區(qū)的中心，受交疊區(qū)域大小的不確定度影響。
有很多因素影響到測(cè)定位置的準(zhǔn)確度。主要的四個(gè)因素如下1.進(jìn)行偏移測(cè)量的準(zhǔn)確度。這是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率和手持設(shè)備抽樣速度的函數(shù)。這兩項(xiàng)通常都不太可能改變。
2.蜂窩網(wǎng)絡(luò)所擁有的無(wú)線傳播模型的準(zhǔn)確度。這通常受限于網(wǎng)絡(luò)處理能力和要操作的地理數(shù)據(jù)的可獲得性與準(zhǔn)確度。
3.在將偏移報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)之前被平均的測(cè)量數(shù)。只要移動(dòng)單元沒(méi)有移動(dòng)，則求平均的測(cè)量數(shù)越多，準(zhǔn)確度就越高。如果移動(dòng)單元正在移動(dòng)，則更多的數(shù)量會(huì)導(dǎo)致準(zhǔn)確度下降。
4.被測(cè)量偏移的不同的基站數(shù)量。這受到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的限制，因?yàn)椴豢赡軠y(cè)量來(lái)自不在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的基站的偏移。一種選項(xiàng)是監(jiān)測(cè)競(jìng)爭(zhēng)者網(wǎng)絡(luò)中的基站，盡管這會(huì)由于將涉及網(wǎng)絡(luò)提供給移動(dòng)單元的“相鄰小區(qū)”信息的較大改變而不是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商普遍的選項(xiàng)。
這些限制使得很難提高E-OTD的準(zhǔn)確度。
目前，正在引入所謂的第三代(3G)蜂窩通信網(wǎng)和手持設(shè)備。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，將出現(xiàn)大量這樣的手持設(shè)備，它們被稱為“雙?！笔殖衷O(shè)備。也就是說(shuō)，這些手持設(shè)備能同時(shí)監(jiān)測(cè)2G和3G系統(tǒng)。這些雙模手持設(shè)備能夠通過(guò)使用2G和3G無(wú)線接入技術(shù)(RAT)來(lái)與兩個(gè)蜂窩通信網(wǎng)通信，這就意味著監(jiān)測(cè)的基站數(shù)可以增加。因?yàn)榇蟛糠炙蟮男帕钤?G網(wǎng)絡(luò)互操作性設(shè)計(jì)中已經(jīng)提供，所以不給網(wǎng)絡(luò)信令要求增加很大的復(fù)雜度便可做到這一點(diǎn)。
此外，雙模手持設(shè)備有可能解決通用移動(dòng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)(UMTS)中的一個(gè)問(wèn)題，UMTS是一個(gè)擴(kuò)頻系統(tǒng)。因此每個(gè)小區(qū)有必要暫時(shí)停止傳輸，使得手持設(shè)備可以接收來(lái)自其他小區(qū)、相同頻率上的信號(hào)，且測(cè)量它們的時(shí)間偏移。這段時(shí)間稱為下行鏈路的空閑時(shí)段(IPDL)。IPDL在以下方面比較復(fù)雜，即區(qū)域中的所有手持設(shè)備必須知道來(lái)自小區(qū)的信號(hào)將要暫時(shí)消失，且然后將重新出現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)必須提供處理能力以調(diào)度該間隙，并且，移動(dòng)單元或手持設(shè)備必須提供處理能力，以重定向其發(fā)射機(jī)和接收機(jī)來(lái)尋找其他小區(qū)。
IPDL效率也不高，因?yàn)楫?dāng)小區(qū)關(guān)閉時(shí)它不發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣網(wǎng)絡(luò)帶寬減少，且失去了一個(gè)可能的收入源。此外，目前提出的很多UMTS網(wǎng)絡(luò)和手持設(shè)備并不支持IPDL。
如前所述，雙模手持設(shè)備能夠監(jiān)測(cè)兩個(gè)無(wú)線系統(tǒng)。要確定一個(gè)位置，僅必須監(jiān)測(cè)一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)(盡管更多的系統(tǒng)可以得到更高的準(zhǔn)確度)。這樣，在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是可能的條件下，雙模UMTS/GSM手持設(shè)備可以利用GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)信號(hào)獲得位置確定，而不需要IPDL和UMTS。
雙模手持設(shè)備能夠在2G和3G網(wǎng)絡(luò)中使用。根據(jù)定義，雙模手持設(shè)備必須能接收來(lái)自兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)。但是，雙模手持設(shè)備有兩類，一類可以同時(shí)在兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中工作；而另一類在某一時(shí)刻只能在一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中工作。
可同時(shí)工作在兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的手持設(shè)備能夠執(zhí)行對(duì)第二個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)而不對(duì)第一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。后一類手持設(shè)備則要求停止在一個(gè)系統(tǒng)中的工作，才能進(jìn)行在另一個(gè)系統(tǒng)中的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目前的實(shí)施方案所設(shè)想的2G系統(tǒng)是GSM蜂窩通信系統(tǒng)，而考慮的3G系統(tǒng)是UMTS系統(tǒng)。在有GSM/UMTS雙模手持設(shè)備的地方，UMTS可以工作在GSM時(shí)分結(jié)構(gòu)中固有的間隙內(nèi)。因而GSM可以以所謂的壓縮模式工作，這是一種在UMTS數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生間隙以允許監(jiān)測(cè)其他無(wú)線系統(tǒng)或其他頻率的技術(shù)。一個(gè)移動(dòng)單元要成為GSM/UMTS雙模設(shè)備，就必須能夠以其中一種方式工作。這樣的單元是可得到的，雖然它們目前尚未在E-OTD中使用或打算在其中使用。
本發(fā)明特殊的實(shí)施方案在于，提供了一種通過(guò)從兩個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)獲得定位數(shù)據(jù)，而為雙模蜂窩通信網(wǎng)中的雙模移動(dòng)單元測(cè)定位置的方法。
在一種實(shí)施方案中，位置信息由各個(gè)移動(dòng)單元獲得。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，給出一個(gè)計(jì)時(shí)器以提供兩個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)之間的時(shí)間參考點(diǎn)，從而克服不同網(wǎng)絡(luò)的時(shí)基之間的差異。
本發(fā)明更精確的定義在所附的現(xiàn)在將參考的權(quán)利要求中。


現(xiàn)在參考附圖來(lái)借助實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，其中圖1是上面所描述的E-OTD系統(tǒng)的示意圖；圖2是UMTS和GSM傳輸標(biāo)準(zhǔn)之間出現(xiàn)的定時(shí)差的實(shí)例示意圖；圖3是根據(jù)從多個(gè)基站接收的信號(hào)得到定時(shí)偏移，且從而得出移動(dòng)單元位置的裝置的框圖；以及圖4是圖3中所用的計(jì)時(shí)器的框圖。
具體實(shí)施例方式
目前提出的E-OTD能夠在GSM或UMTS網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立工作。然而，報(bào)告給每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)很相似，且取如下的形式1.進(jìn)行測(cè)量的時(shí)間(由測(cè)量時(shí)服務(wù)于該移動(dòng)單元的小區(qū)的幀編號(hào)，以及移動(dòng)單元所在的小區(qū)得到)。
2.當(dāng)前正被監(jiān)測(cè)E-OTD信號(hào)的小區(qū)的標(biāo)識(shí)。
3.從服務(wù)小區(qū)和被監(jiān)測(cè)小區(qū)接收的信號(hào)之間的時(shí)間偏移。
由于兩個(gè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)告數(shù)據(jù)具有相似的結(jié)構(gòu)，所以只要都參考一個(gè)公共的時(shí)間點(diǎn)，就不難結(jié)合在一起。而這也正是引起復(fù)雜性之處。將來(lái)自一種RAT和另一種RAT的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，有三個(gè)主要的問(wèn)題。這些問(wèn)題如下1.不同RAT的時(shí)基不同；2.雙模手持設(shè)備通常只和一種RAT相連接，同時(shí)它監(jiān)測(cè)另一種RAT。在處于呼叫模式或只是在待機(jī)模式下時(shí)這都同樣適用。這樣，便沒(méi)有關(guān)于第二種RAT的服務(wù)小區(qū)，且因此也就沒(méi)有它可能相對(duì)其來(lái)執(zhí)行偏移監(jiān)測(cè)的已定義的時(shí)基；3.目前還沒(méi)有一種機(jī)制，來(lái)通過(guò)經(jīng)一種RAT發(fā)送在另一種RAT中測(cè)量的數(shù)據(jù)而報(bào)告它。
我們已經(jīng)理解，其中的第一個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)硬件中提供的一些數(shù)據(jù)處理來(lái)解決，第二個(gè)問(wèn)題可以由改變手持設(shè)備的工作方式來(lái)解決，而第三個(gè)問(wèn)題則要改變網(wǎng)絡(luò)信令。解決這些問(wèn)題的實(shí)施方案如下所述。
下面所述的要求在網(wǎng)絡(luò)固定的定位單元中也必須被用到，該網(wǎng)絡(luò)固定的定位單元在E-OTD中被要求來(lái)計(jì)算移動(dòng)單元的位置。這些將需要報(bào)告雙模數(shù)據(jù)。因此，下面將要描述且在手持設(shè)備中采用的技術(shù)，也必須構(gòu)建到網(wǎng)絡(luò)固定的單元中。如果不是這樣，那么就不能容易地獲得E-OTD參考數(shù)據(jù)。一個(gè)選項(xiàng)是當(dāng)進(jìn)行位置計(jì)算時(shí)，將來(lái)自兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的單模單元的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起。
一個(gè)雙模RAT E-OTD系統(tǒng)有很多其他的要求。這些要求在GSM/UMTS雙模組合中默認(rèn)地已經(jīng)包含了，但是當(dāng)此技術(shù)應(yīng)用于其他無(wú)線接入技術(shù)時(shí)，需要解決這些要求。
首先，手持設(shè)備必須知道到哪里去尋找關(guān)于替代的RAT的小區(qū)。在同一或合作運(yùn)營(yíng)商在同一地區(qū)部署兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的情況下，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供其余的本地小區(qū)的細(xì)節(jié)。這很有用，因?yàn)檫@為手持設(shè)備提供了關(guān)于該其他RAT而進(jìn)行偏移測(cè)量所需的幾乎所有細(xì)節(jié)。
第二，手持設(shè)備必須能進(jìn)行關(guān)于該替換的RAT的E-OTD測(cè)量。事實(shí)上這在GSM/UMTS雙模單元中的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，因?yàn)樗蟮男盘?hào)已經(jīng)在監(jiān)測(cè)中。對(duì)于GSM這是BSIC解碼，對(duì)于UMTS則這是同步信息的一部分。需要一些另外的處理能力，但是沒(méi)有額外的無(wú)線活動(dòng)。
雙模系統(tǒng)中關(guān)于每種RAT的傳輸結(jié)構(gòu)是已知的，并且是明確定義的，因此只要有一個(gè)參考點(diǎn)，就可以進(jìn)行兩種RAT之間的定時(shí)轉(zhuǎn)換。在GSM/UMTS組合中，通過(guò)進(jìn)行簡(jiǎn)單的偏移測(cè)量就可以參考該時(shí)基。這個(gè)測(cè)量記錄了每個(gè)系統(tǒng)的傳輸幀起始之間的偏移。另外，進(jìn)行測(cè)量的GSM和UMTS幀編號(hào)必須記錄下來(lái)。如果可得到這三個(gè)信息，則如下所述就可進(jìn)行GSM和UMTS時(shí)基之間的轉(zhuǎn)換。
圖2給出了一個(gè)稱為UTRA超幀的UMTS復(fù)幀，以及一個(gè)起始時(shí)間與UTRA超幀不同的GSM復(fù)幀。時(shí)間差為T(mén)offset。
為了闡述清楚，使用下面的記號(hào)fn＝幀編號(hào)fp＝幀周期sn＝時(shí)隙編號(hào)cn＝碼片編號(hào)sfn＝超幀編號(hào)qb＝四分之一比特一個(gè)UMTS幀長(zhǎng)10ms，且由15個(gè)長(zhǎng)度為10/15ms的時(shí)隙組成。每個(gè)時(shí)隙由2560個(gè)碼片組成，每個(gè)碼片為10/38400ms。
每個(gè)GSM超幀長(zhǎng)3060/13ms，且由51個(gè)長(zhǎng)度為60/13的幀組成，每個(gè)幀是8個(gè)長(zhǎng)度為15/26ms的時(shí)隙。每個(gè)時(shí)隙由625個(gè)qb組成，每個(gè)qb時(shí)長(zhǎng)為15/16250ms。
為了測(cè)量圖1中的時(shí)間Toffset，已知幀偏移定時(shí)以及偏移測(cè)量處的GSM和UMTS幀編號(hào)，就可以計(jì)算出總偏移。這可以從下面的等式推出Toffset＝[(UTRA_fn×UTRA_fp)-(GSM_fn×GSM_fp)+Frame_Offset]MOD(51×GSM_fp)為了根據(jù)UMTS時(shí)基定義GSM時(shí)基，我們需要知道從UTRA超幀開(kāi)始所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。以ms為單位的這個(gè)時(shí)間由下式給出GSM_Time＝(從UTRA超幀開(kāi)始的時(shí)間)-(Toffset)對(duì)應(yīng)的GSM超幀、幀、時(shí)隙和四分之一比特編號(hào)可以由GSM時(shí)間除以各自的時(shí)間長(zhǎng)度并取適當(dāng)?shù)哪６?jì)算得出。這由下面的等式給出GSM_sfn=INT[GSM_Time(3060/13)]]]>GSM_fn=INT[GSM_Time(60/13)]MOD(51)]]>GSM_sn=INT[GSM_Time(15/26)]MOD(8)]]>GSM_qb=[GSM_Time(15/16250)]MOD(625)]]>類似地，可以根據(jù)GSM時(shí)基定義UMTS時(shí)基，方式如下所示UTRA時(shí)間＝(從GSM復(fù)幀開(kāi)始的時(shí)間)+(N個(gè)GSM復(fù)幀的長(zhǎng)度)+(Toffset)上式可以變成UTRA_Time=[(GSM_fn×6013)+(GSM_sn×1526)+(GSM_qb×1616250)+(N×51×6013)+Toffset]]]>于是幀時(shí)隙和碼片編號(hào)就可以用與GSM類似的方式得到，且如下所示UTRA_fn=INT[UTRA_Time10]MOD(4096)]]>UTRA_sn=INT[UTRA_Time10/15]MOD(15)]]>UTRA_chip=[UTRA_Time10/38400]MOD(2560)]]>這樣，可以看出通過(guò)簡(jiǎn)單的偏移測(cè)量，RAT之間的時(shí)基轉(zhuǎn)換成為可能。上面的例子被顯示為特定應(yīng)用于GSM和UMTS RAT，但此原理可以應(yīng)用于任何采用循環(huán)傳輸方案的RAT。
為了進(jìn)行時(shí)基的轉(zhuǎn)換，我們首先必須知道兩種RAT之間的偏移-我們需要指示參考時(shí)間點(diǎn)的幀-在上面的等式中的參考。這通過(guò)使用一個(gè)高分辨率的計(jì)時(shí)器來(lái)完成。在圖3中這由參考數(shù)字2指示。計(jì)時(shí)器有三個(gè)輸入，時(shí)鐘4、UMTS中斷6和GSM中斷8。所有這些信號(hào)都出現(xiàn)在雙模手持設(shè)備中。顯然要有時(shí)鐘。UMTS和GSM幀中斷是為了保證與無(wú)線工作保持同步，這兩個(gè)中斷在適當(dāng)系統(tǒng)的每個(gè)無(wú)線幀開(kāi)始處出現(xiàn)。
計(jì)時(shí)器2由來(lái)自CPU9的命令啟動(dòng)。一接收到一個(gè)UMTS中斷就開(kāi)始計(jì)數(shù)。然后就按照時(shí)鐘速率遞增，直到被一個(gè)GSM中斷終止。當(dāng)計(jì)時(shí)器停止時(shí)，該計(jì)數(shù)乘以時(shí)鐘周期(1/F)就是幀偏移時(shí)間。于是CPU讀出計(jì)數(shù)器時(shí)間，將這個(gè)值與已知的時(shí)鐘速率，以及GSM和UMTS幀計(jì)數(shù)器10和12的當(dāng)前值相結(jié)合，以在計(jì)算Toffset單元14中計(jì)算出偏移時(shí)間Toffset?？梢钥闯?，到計(jì)算Toffset單元14的三個(gè)輸入是來(lái)自GSM幀計(jì)數(shù)器10和UMTS幀計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)，以及由計(jì)時(shí)器2報(bào)告的幀偏移時(shí)間。
計(jì)數(shù)器模塊由可編程半導(dǎo)體器件-復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或類似器件實(shí)現(xiàn)，其形式如圖4所示。
(1)為了初始化計(jì)數(shù)器模塊，CPU將一個(gè)1寫(xiě)入控制寄存器30。這個(gè)動(dòng)作自動(dòng)將計(jì)數(shù)器34復(fù)位為零，并將觸發(fā)器初始化為零輸出。
(2)當(dāng)下一個(gè)UMTS中斷到來(lái)時(shí)，它通過(guò)一個(gè)與門(mén)36，在那里它與當(dāng)前的控制比特值相結(jié)合。如果該控制比特設(shè)置為1，則在中斷脈沖期間與門(mén)輸出變?yōu)楦唠娖?，且觸發(fā)器被觸發(fā)。之后觸發(fā)器的輸出變?yōu)楦唠娖健＿@將使到異或門(mén)38的輸入變得不同，因此異或門(mén)38將輸出邏輯高電平。這個(gè)邏輯高電平將啟動(dòng)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。
(3)當(dāng)下一個(gè)GSM中斷到來(lái)時(shí)，它通過(guò)一個(gè)與門(mén)40，在那里它和異或門(mén)38的當(dāng)前輸出相結(jié)合。如果異或門(mén)38的當(dāng)前輸出是高電平，則在中斷脈沖期間與門(mén)40的輸出變?yōu)楦唠娖?，且觸發(fā)器被觸發(fā)。這將使異或門(mén)38的輸入是相同的，因此異或門(mén)的輸出將是邏輯低電平。這將使計(jì)數(shù)器停止。
(4)邊沿檢測(cè)電路42檢測(cè)異或門(mén)38的輸出從高電平變?yōu)榈碗娖降霓D(zhuǎn)移，且使控制比特30復(fù)位，以指示計(jì)數(shù)完成。作為另一替代方案，該邊沿檢測(cè)電路42也可以給CPU一個(gè)中斷，以通知計(jì)數(shù)完成。
(5)CPU讀出控制比特，并且如果它現(xiàn)在為零，就接著讀取已完成的計(jì)數(shù)。如果控制比特不為零，則計(jì)數(shù)仍在進(jìn)行，因此CPU必須等待。
該電子設(shè)備被這樣安排，使得只有上述的事件序列才能產(chǎn)生一個(gè)計(jì)時(shí)器數(shù)值。在UMTS中斷可啟動(dòng)該計(jì)時(shí)器之前，控制比特必須設(shè)置好；在GSM中斷可停止計(jì)時(shí)器之前，時(shí)間必須一直連續(xù)。由于兩個(gè)系統(tǒng)中的相對(duì)幀長(zhǎng)度，在第一個(gè)GSM中斷之前不可能有第二個(gè)UMTS中斷到達(dá)。
要注意在這個(gè)序列中所有的電子設(shè)備過(guò)程都有固有時(shí)延。要使得每個(gè)中斷信號(hào)經(jīng)過(guò)的電子設(shè)備相同(與門(mén)、觸發(fā)器和異或門(mén))，從而力圖使每個(gè)信號(hào)的時(shí)延保持相同。如果對(duì)兩個(gè)信號(hào)施加相同的時(shí)延，則測(cè)量?jī)烧咧g的偏移仍然是有效的。電路的物理實(shí)現(xiàn)必須十分注意，以保證時(shí)延是相同的。
有一個(gè)具有足夠分辨率的計(jì)時(shí)器是很重要的。分辨率必須好于要報(bào)告的E-OTD測(cè)量的分辨率，因?yàn)橛?jì)時(shí)器的分辨率控制了可判定位置的最高精確度。例如，如果計(jì)時(shí)器的分辨率為10ns，則這將對(duì)應(yīng)無(wú)線傳播距離3米，在手持設(shè)備做出的報(bào)告中可能有3米的誤差。因此，可以說(shuō)定位的最大精確度就是3米，盡管事實(shí)上由于E-OTD本身的計(jì)算不完全準(zhǔn)確，情況會(huì)比這更差。
典型地E-OTD系統(tǒng)可以精確到10米，且計(jì)時(shí)器的分辨率所給出的最大誤差必須遠(yuǎn)小于這個(gè)值，以避免誤差簡(jiǎn)單地復(fù)合和變得很大而無(wú)法接受。目前可以得到的大部分移動(dòng)手持設(shè)備都有幾十到幾百兆赫茲的內(nèi)部時(shí)鐘速率。用一個(gè)100MHz的計(jì)時(shí)器時(shí)鐘執(zhí)行的偏移可給出的分辨率為10ns，如上所述對(duì)應(yīng)無(wú)線傳播距離為3米，這是可以接受的。
不管手持設(shè)備目前正在使用哪種RAT，計(jì)時(shí)器都能夠在時(shí)基之間測(cè)量，這一點(diǎn)很重要。測(cè)量頻率取決于外部因素，例如導(dǎo)致手持設(shè)備內(nèi)的時(shí)基失步的移動(dòng)，而且在關(guān)于主RAT的每一次小區(qū)選擇或切換之后，也需要進(jìn)行一次新的測(cè)量。如果次RAT時(shí)基和一個(gè)特定的小區(qū)相鏈接，那么該次RAT小區(qū)中每一次用于同步的改變之后都需要一次測(cè)量。
為了解決第二種RAT沒(méi)有已定義的時(shí)基的問(wèn)題，在手持設(shè)備中建立一個(gè)由該第二種RAT使用的格式的、自由運(yùn)行的時(shí)基，且根據(jù)與主RAT相同的源來(lái)計(jì)時(shí)。這就建立了相對(duì)其測(cè)量的基線。不過(guò)，如果來(lái)自這兩個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量要進(jìn)行合并，則它確實(shí)需要依賴用于該主RAT的基線。通過(guò)驅(qū)動(dòng)來(lái)自同一主時(shí)鐘、經(jīng)過(guò)合適的分頻器的兩個(gè)時(shí)基以確保兩個(gè)時(shí)基保持同步，這就可以實(shí)現(xiàn)。這樣，只有關(guān)于主RAT的服務(wù)小區(qū)改變時(shí)才需要測(cè)量幀偏移值，且在這一點(diǎn)上主RAT時(shí)基經(jīng)歷一個(gè)步調(diào)改變以便與其新的服務(wù)小區(qū)同步。
可替換地，該次RAT時(shí)基可以與該次RAT中最佳可用小區(qū)的時(shí)基對(duì)齊。這要稍稍復(fù)雜一些，因?yàn)閮蓚€(gè)時(shí)基之間可能發(fā)生滑動(dòng)?；瑒?dòng)將由手持設(shè)備的移動(dòng)、最佳小區(qū)的重新選擇等而引起。于是在這些情況的每一情況下就必須重新測(cè)量幀偏移。為了取得最高的精確度，每次E-OTD測(cè)量的時(shí)候都要一并測(cè)量幀偏移。從節(jié)約能量的角度來(lái)看這并不是所希望的，因?yàn)檫@會(huì)要求無(wú)線CPU處于活動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間比其它情況下的時(shí)間稍長(zhǎng)。
上面的內(nèi)容使得我們可以進(jìn)行RAT時(shí)基之間的轉(zhuǎn)換，且因此關(guān)于不同RAT的E-OTD測(cè)量就被轉(zhuǎn)化為公共格式。因而這就增加了可得到以用于位置計(jì)算的基站數(shù)目，且被計(jì)算位置的準(zhǔn)確度也提高了。
剩下的步驟就是將定位數(shù)據(jù)送回網(wǎng)絡(luò)。這需要修改手持設(shè)備、核心網(wǎng)和固定的定位單元的信令層。
在一種實(shí)施方案中，時(shí)基的轉(zhuǎn)換在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)完成。手持設(shè)備和固定的定位單元測(cè)量并提供幀偏移信息，這可以是上面所述的Toffset或者是幀偏移加上測(cè)量處的GSM和UMTS幀編號(hào)。然后除了執(zhí)行關(guān)于替代的RAT的標(biāo)準(zhǔn)E-OTD測(cè)量之外，要報(bào)告此信息。返回的數(shù)據(jù)是以該替代的RAT所使用的格式。這就要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)信令進(jìn)行修改，特別是需要包含一個(gè)新的結(jié)構(gòu)，作為可選項(xiàng)用于E-OTD報(bào)告。這個(gè)新的結(jié)構(gòu)是該替代的RAT使用的標(biāo)準(zhǔn)E-OTD報(bào)告，帶有一個(gè)用于偏移測(cè)量的另外的域。由于在使用中任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都可以是主網(wǎng)絡(luò)，所以兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中都必須進(jìn)行信令結(jié)構(gòu)的修改。
另一選項(xiàng)是為手持設(shè)備和固定的定位單元進(jìn)行時(shí)基轉(zhuǎn)換，這樣就避免了對(duì)網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)的需要。于是每個(gè)設(shè)備都將能夠以正確的格式給主RAT發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣的缺點(diǎn)是處理被從網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到手持設(shè)備，由此增加了手持設(shè)備的功率消耗。而且，由于關(guān)于一種RAT的小區(qū)識(shí)別碼與關(guān)于另一種RAT的E-OTD報(bào)告的測(cè)量不適合，所以仍然需要修改網(wǎng)絡(luò)。因此，由于不管何種情況都需要修改網(wǎng)絡(luò)，所以網(wǎng)絡(luò)也增加轉(zhuǎn)換功能是有利的。
如果只要求允許將來(lái)自次RAT的數(shù)據(jù)傳送給主RAT且由其使用，并且它不與主RAT的這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)合，就沒(méi)有必要進(jìn)行時(shí)基轉(zhuǎn)換。只有在該固定的定位單元以與手持設(shè)備相同的格式報(bào)告數(shù)據(jù)時(shí)，這才是正確的。這種情況是我們希望避免使用UMTS中的IPDL，且因此E-OTD只關(guān)于替代的RAT(即GSM)測(cè)量，并以GSM的格式報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)。沒(méi)有UMTS數(shù)據(jù)要進(jìn)行合并，且因此不要求進(jìn)行從GSM到UMTS時(shí)基的轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種用于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)，具有以第一個(gè)通信格式發(fā)送和接收信號(hào)的第一組基站，以第二個(gè)通信格式發(fā)送和接收信號(hào)的第二組基站，其中所有的基站在預(yù)定的時(shí)間發(fā)送已知信號(hào)用于獲得定位數(shù)據(jù)，一個(gè)位于已知位置的發(fā)送和接收單元，一個(gè)位于要確定位置的發(fā)送和接收單元，在固定的位置單元處測(cè)定來(lái)自每組基站中各個(gè)基站的已知信號(hào)到達(dá)時(shí)間的裝置，在處于未知位置的單元處測(cè)定來(lái)自每組基站中各個(gè)基站的信號(hào)到達(dá)時(shí)間的裝置，比較在未知位置接收的信號(hào)和在已知位置接收的信號(hào)的時(shí)間差的裝置，以及由此測(cè)定未知位置的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，包含測(cè)定由兩組基站發(fā)送的信號(hào)之間的時(shí)基差的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中各組基站中的一組基站使用GSM傳送網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，而另一組基站使用UMTS傳送網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中測(cè)定未知位置的裝置在各組基站之一連接的其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)提供。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中測(cè)定未知位置的裝置在未知位置處的設(shè)備中提供。
6.一種基本上如參考附圖在這里描述的、用于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)。
7.一種供兩個(gè)蜂窩通信網(wǎng)使用的雙模發(fā)送和接收單元，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)基站，用于發(fā)送和接收來(lái)自該單元的信號(hào)，該單元包含從兩個(gè)蜂窩通信網(wǎng)獲取定位數(shù)據(jù)的裝置。
8.一種供兩個(gè)蜂窩通信網(wǎng)使用的雙模發(fā)送和接收單元，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)基站，用于發(fā)送和接收來(lái)自該單元的信號(hào)，該單元包含從一個(gè)蜂窩通信網(wǎng)獲取定位數(shù)據(jù)的裝置和通過(guò)第二個(gè)蜂窩通信網(wǎng)報(bào)告此數(shù)據(jù)的裝置。
9.一種基本上如這里描述的雙模發(fā)送和接收單元。
全文摘要
一種蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的定位系統(tǒng)，具有以第一個(gè)通信格式發(fā)送和接收信號(hào)的第一組基站(20)。第二組基站以第二個(gè)通信格式發(fā)送和接收信號(hào)。所有的基站在預(yù)定的時(shí)間發(fā)送已知信號(hào)，用于獲取定位數(shù)據(jù)。已知位置的發(fā)送和接收單元(26)測(cè)定來(lái)自每組基站中各個(gè)基站的這些信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。類似地，未知位置處的移動(dòng)單元(24)測(cè)定來(lái)自各個(gè)基站的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。通過(guò)比較在未知位置接收的信號(hào)和在已知位置接收的信號(hào)之間的時(shí)間差，就可由此測(cè)定未知位置。然后這可以被發(fā)送回各組基站中的任一組。在使用兩個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的情況下，該移動(dòng)單元是雙模發(fā)送和接收單元。
文檔編號(hào)G01S5/00GK1420702SQ0215049
公開(kāi)日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月16日
發(fā)明者R·奧姆森 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社