專利名稱：輔助gps定位中的準確度估計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般而言涉及基于衛(wèi)星的定位的領域，特別是由來自蜂窩 通信系統(tǒng)的輔助數(shù)據(jù)所輔助的基于衛(wèi)星的定位。
背景技術：
定位或導航技術具有的目的是確定目標、設備或攜帶該設備的人 的地理位置。所述位置典型地相對于規(guī)定坐標系而給出。近年來，這 種定位在許多應用領域中變得越來越令人感興趣。 一種解決定位的方 法是使用從衛(wèi)星發(fā)出的信號來確定位置。這種系統(tǒng)的公知實例是全球 定位系統(tǒng)(GPS)以及將來的GALILEO系統(tǒng)。基于接收到的多個衛(wèi)星 信號，作為三角測量/三邊測量而相對于規(guī)定坐標系給出位置。
輔助GPS (AGPS)是GPS系統(tǒng)的增強，以便于將GPS接收機集 成到例如蜂窩移動終端和/或蜂窩通信系統(tǒng)中。附于蜂窩通信系統(tǒng)的 GPS參考接收機收集輔助數(shù)據(jù)，所述輔助數(shù)據(jù)在被發(fā)射至終端中的GPS 接收機時增強GPS終端接收機的性能。附加的輔助數(shù)據(jù)典型地直接從 蜂窩通信系統(tǒng)來收集，以獲得終端位置的粗略初始估計連同初始估計 對應的不確定性。該位置通常由所謂的小區(qū)身份定位步驟來給出，即 終端的位置利用小區(qū)粒度來確定。
精細時間輔助意味著GPS接收機被提供有與衛(wèi)星時間參考(例如 全球GPS時間)和衛(wèi)星空間位置相關的高度準確的信息或數(shù)據(jù)。這又 允許對于駐留在通過初始的、相對較不準確的定位步驟獲得的區(qū)域內 任何位置的終端，計算出從所有的GPS衛(wèi)星所發(fā)射信號的碼相位的搜 索窗口的上界和下界。這是因為來自各GPS衛(wèi)星的信號的發(fā)射的時間 被極度精確地同步，并且因為可以在蜂窩通信系統(tǒng)中使用從例如GPS 參考接收機所獲得的其它類型的輔助數(shù)據(jù)而計算這些衛(wèi)星的軌道。
在這個過程中主要存在兩種主要的誤差源。第一種是由這一事實 所引起的，即用戶設備的初始位置通常無法以比其所連接的小區(qū)的大 小更好的準確度而得知。第二種主要誤差的作用是由去往終端的GPS 時間分布所引起的。兩種誤差源顯現(xiàn)在用戶設備的GPS接收機的碼/
多普勒搜索窗口的精確位置的不確定性中，所述窗口用來鎖定到一個
特定空間飛行器(SV)的測距信號。在WO06001738中公開了用于處 理由初始位置的不確定性所引起的搜索窗口不確定性的方法和裝置。 然而并沒有討論在衛(wèi)星參考時間(例如GPS周時(TOW))與蜂窩幀 結構的定時之間的精確關系的確定以及生成。
在GPS TOW與蜂窩幀結構的定時之間的時間關系的建立可以利 用兩種主要方法來執(zhí)行。 一種方法是在每個無線電基站中配有專用的 參考GPS接收機，其為上行鏈路和下行鏈路連接的蜂窩幀邊界打上時 間戳。然而，這種解決方案在無線電基站中需要相對較昂貴的附加硬 件，此外還具有冗余的缺點。
另 一 種方法是利用來自可能的用戶設備的測量，或者來自專用測 量，其在有A-GPS能力的用戶設備中被執(zhí)行。在基于用戶設備的A-GPS 的情況下，這些用戶設備建立GPSTOW,因此可以執(zhí)行打時間戳，而 更為復雜的過程必須被用于用戶設備輔助的GPS。這里所尋找到的關 系被發(fā)信號通知給網(wǎng)絡中的定位節(jié)點。
產(chǎn)生精細時間輔助數(shù)據(jù)的基本測量的生成是由用戶設備執(zhí)行的， 其在預定的GPS時間測量到蜂窩幀邊界的碼片數(shù)量。然而，在用戶設 備中建立GPS時間并非是無關緊要的，特別是在用戶設備輔助的GPS 中，這是因為在現(xiàn)有技術中沒有明確的方法來解釋所發(fā)射的信息。
如果GPS時間在一些用戶設備中#:正確地建立，那么測量的結果 4皮報告給定位節(jié)點。在WCDMA的情況下，定位節(jié)點一皮包含在RNC 中，并且報告在RRC協(xié)議上作為小區(qū)幀測量的GPS定時而發(fā)生。定位 節(jié)點收集測量，并且為蜂窩系統(tǒng)的每個小區(qū)建立GP S TOW和蜂窩幀定 時(例如UTRAN幀定時)之間的關系。該收集同樣并非無關緊要，這 同樣是因為上述的模糊解釋的可能性。
當利用AGPS要定位另一個用戶設備時，定位節(jié)點準備輔助數(shù)據(jù)， 特別是精細時間輔助數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)包括蜂窩幀定時(例如UTRAN 定時)和GPS時間(TOW)之間的預期關系。該數(shù)據(jù)涉及特定的預定 參考點，優(yōu)選地位于小區(qū)的中心。所述數(shù)據(jù)此外還包括在參考點的預 期碼相位和多普勒頻移。參見例如WO06001738,由小區(qū)的空間擴展所 施加的預期碼相位和多普勒的不確定性也可以被提供。該信息典型地 由定位節(jié)點來編碼，例如作為對每個SV的推薦搜索窗口，其被表示為
搜索窗口中心點和搜索窗口長度。然而，預期碼相位和多普勒還會受
到所提及的UTRAN幀定時與GPSTOW之間關系的誤差的影響。在沒 有任何關于這種關系的可能的或大概的不確定性的信息的情況下，不 得不使得在不必要寬的范圍內搜索用于預期碼相位和多普勒的窗口 ， 以便覆蓋所有可能的情況。這又導致不必要的大量運算工作以及不必 要的長的處理時間。
發(fā)明內容
現(xiàn)有技術中基于衛(wèi)星的定位依賴于基于用戶設備的測量以便建立 蜂窩時間和衛(wèi)星時間之間的關系，其 一 個問題是對于定位節(jié)點而言， 所建立的關系的準確度基本上是未知的。此外，現(xiàn)有技術的蜂窩系統(tǒng) 標準開放了在報告從用戶設備接收到的衛(wèi)星信號的時間戳時的模糊 性，從而使得在蜂窩通信網(wǎng)絡與衛(wèi)星系統(tǒng)之間所建立的時間關系不可 靠。
因此，本發(fā)明的一般目的是提供用于提供打算用于蜂窩通信系統(tǒng) 中用戶設備的定位的輔助數(shù)據(jù)的改進的方法和裝置，并且由此還提供 用于在蜂窩通信系統(tǒng)中用戶設備的位置確定的改進的方法和裝置。本 發(fā)明的進一步目的是提供用于提供更可靠和更有效的搜索窗口的方法 和裝置。本發(fā)明的另一個進一步目的是提供用于保證對由用戶設備所 提供的接收的衛(wèi)星信號的時間戳的明確解釋的方法和裝置。
上述目的通過根據(jù)所附的專利權利要求書的方法、裝置、節(jié)點和 系統(tǒng)來實現(xiàn)。 一般而言，通過允許搜索窗口的適配附加地依賴于蜂窩 幀時間與衛(wèi)星參考時間之間的關系的不準確度量度，從而提供可靠和 有效的搜索窗口 。該不準確度是在蜂窩通信系統(tǒng)的定位節(jié)點中計算的， 優(yōu)選地通過對從用戶設備所接收的測量的濾波。目前優(yōu)選的是，線性 趨勢卡爾曼濾波之后是估計誤差的后處理。為了保證對由用戶設備所 提供的接收的衛(wèi)星信號的接收的時間戳的明確解釋，在用戶設備和定 位網(wǎng)絡節(jié)點二者中都計算偽傳播時延。該計算是基于雙方可獲得的 GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)。然后參考所確定的偽傳播時延來定義GPS時間戳， 并且因此GPS時間戳可以在網(wǎng)絡側以明確的方式凈皮重建。在一個優(yōu)選 實施例中，偽傳播時延^L確保位于在預定時間間隔內。這種技術對于 幾個目的是有用的，例如用于細化上面提到的關系的不準確度確定， 以及用于用戶設備的實際定位。
本發(fā)明的 一個優(yōu)點是，可以實現(xiàn)用戶設備更有效和更可靠的定位， 而基本上不需要改變蜂窩通信系統(tǒng)報告的標準。本發(fā)明的另一個優(yōu)點 是，可以實現(xiàn)用戶設備更有效和更可靠的定位，而基本上不需要每個 基站中的專用衛(wèi)星參考節(jié)點。
本發(fā)明連同其進一步的目的和優(yōu)點，可以通過參考與附圖一起作
出的后面的描述而被最好地理解，其中
圖1是說明在蜂窩通信系統(tǒng)中實施的A-GPS的實例的框圖2是說明在不同系統(tǒng)時間之間的關系的圖3是蜂窩通信系統(tǒng)中小區(qū)的示意圖，其說明位置、同步和傳播 時延之間的關系；
圖4是說明在蜂窩通信系統(tǒng)幀參考時間與衛(wèi)星參考時間之間的關 系的圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的蜂窩通信系統(tǒng)的實施例的框圖，該蜂窩
通信系統(tǒng)使得能夠進行UE的A-GPS定位；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的主要步驟的流程圖7是說明在UE中接收衛(wèi)星測距信號時的時間關系的圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的用于計算偽傳播時延的優(yōu)選實施例的圖9是根據(jù)本發(fā)明的另 一 個方法的實施例的主要步驟的流程圖10A是根據(jù)本發(fā)明的蜂窩通信系統(tǒng)裝置的實施例的主要部件的
框圖；以及
圖10B是根據(jù)本發(fā)明的用戶設備的實施例的主要部件的框圖。
具體實施例方式
圖l說明在蜂窩通信系統(tǒng)l中實施的輔助GPS (A-GPS)的實例。 在這個特定實例中，蜂窩通信系統(tǒng)1是寬帶碼分多址(WCDMA)系統(tǒng)。 然而，本發(fā)明的原理也適用于其它蜂窩通信系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，無線 網(wǎng)絡控制器(RNC) 20充當為移動終端IO收集、細化和分發(fā)輔助數(shù)據(jù) 的節(jié)點。移動終端10典型地被表示為在WCDMA環(huán)境下的用戶設備 (UE )，并且在本發(fā)明的公開中，這兩個術語將作為同義表達而被使用。
核心網(wǎng)(CN) 30通過無線接入網(wǎng)應用部分(RANAP)接口 25請求 UE的定位。作為響應，RNC20可以使用不同種類的A-GPS技術。然 而，所有這些技術都建立在由蜂窩通信系統(tǒng)1中的節(jié)點所處理的輔助 數(shù)據(jù)上，所述節(jié)點在本發(fā)明的公開中被表示為定位節(jié)點。RNC20經(jīng)由 基站12通過無線資源控制(RRC)接口 15命令在UE 10中執(zhí)行定位 測量.這些測量由移動終端10中的專用A-GPS接收機硬件11來執(zhí)行。 這些GPS接收機斥企測來自衛(wèi)星50的GPS傳輸55，典型地沖全測GPS測 距信號。所述衛(wèi)星通常被表示為空間飛行器(SV) 50。
在GSM系統(tǒng)中，定位節(jié)點典型地被包含在服務移動位置中心 (SMLC)中。
為了便于GPS測距信號的測量，RNC 20向UE IO提供不同類型 的輔助數(shù)據(jù)。所述輔助數(shù)據(jù)可以是例如包含用于如在參考站點所預期 的GPS衛(wèi)星的列表的碼相位、整數(shù)碼相位以及GPS比特號的捕獲輔助 數(shù)據(jù)。所述輔助數(shù)據(jù)還可以包括精細時間輔助數(shù)據(jù)，其為GPS接收機 11提供與全球GPS時間和衛(wèi)星空間位置有關的高度精確的信息。這種 信息可以被用來計算特定GPS接收機11的單獨條件。當要執(zhí)行搜索衛(wèi) 星測距信號55時，GPS接收機11以這樣的方式典型地被提供從不同 衛(wèi)星所發(fā)射的信號的碼相位的上界和下界。
RNC20可以以不同的方式獲得輔助數(shù)據(jù)。 一種方法是根據(jù)圖1所 示的現(xiàn)有技術，即蜂窩通信系統(tǒng)1包含參考GPS接收機40,其能夠檢 測衛(wèi)星測距信號55,并且由此直接捕獲由SV 50所發(fā)射的精細時間輔 助數(shù)據(jù)以及GPS參考時間。輔助數(shù)據(jù)和GPS參考時間然后可以通過參 考接收機接口 45被提供給基站12，從而允許在基站12中建立蜂窩通 信系統(tǒng)時鐘與衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘之間的關系，即相對于GPS時間參考所表 示的上行鏈路和下行鏈路連接的UTRAN幀邊界的時間戳。時間戳或濾 波的偏差漂移率(bias drift rate )典型地通過接口 37被發(fā)送39至RNC 20。該解決方案在其配置上相對較簡單。然而，該解決方案要求在系 統(tǒng)中結合與每個RNC 20相關的參考GPS接收機，這導致高的附加成 本。此外，還存在某些冗余度的問題。
用于至少獲得蜂窩通信系統(tǒng)時鐘與衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘之間的關系的一 個替代解決方案是使用可能的UE IO或者來自有A-GPS能力的UE 10 的專用測量。這在圖1中并沒有明確地示出，但是UE IO可以被認為
是起作用的UE中的一個。在基于UE的A-GPS情況下(下面將更詳 細地討論)，UE 10為蜂窩幀的某個位置建立GPS TOW并且因此執(zhí)行 打時間戳，而下面進一步公開一種用于UE輔助A-GPS的更為復雜的 過程。所尋找到的關系然后必須被發(fā)信號通知給網(wǎng)絡中的定位節(jié)點， 在WCDMA中優(yōu)選地通過RRC協(xié)議15。
在這一點上，適合提及的是有兩種類型的A-GPS定位。 一種類型 是基于UE的A-GPS，其在移動終端自身中執(zhí)行定位計算。另一種類 型是UE輔助的A-GPS，其僅在終端中執(zhí)行測距測量。然后在蜂窩通 信系統(tǒng)的定位節(jié)點中使用移動終端中所測量的碼相位來計算位置。對 于基于UE的A-GPS,位置和GPS-TOW是在UE中建立的。
為了充分理解由本發(fā)明所提出的問題和解決方案，必須討論不同 系統(tǒng)時間之間的關系，優(yōu)選地結合圖2來討論。第一GPS空間飛行器 (SV)發(fā)射頻譜中心為1575.42MHz的測距信號102。信號包含所謂的 粗/捕獲(C/A)碼108,這對于每個SV是唯一的。C/A碼108具有1023 碼片的長度和1/I.023xl06s的碼片持續(xù)時間。C/A碼108每1ms重復其 自身。疊加在C/A碼108上的是比特周期為20ms的導航數(shù)據(jù)比特流。 導航數(shù)據(jù)尤其包含一組所謂的星歷參數(shù)，其使得接收機能夠計算衛(wèi)星 在信號發(fā)射時的精確位置。SV攜帶精確的原子鐘以維持時鐘的穩(wěn)定性。
然而，SV傳輸并不是與通用GPS系統(tǒng)時間101完全地同步。時間 軸在圖2中指向右側。通過在圖2的時序圖中繪制垂直線，因此可以 獲得所有時鐘讀數(shù)的快照，正如在空間中的不同位置所觀測的。GPS 系統(tǒng)時間101被定義為基于一組地面站時鐘和SV時鐘的子集的總體平 均。在SV位置所經(jīng)歷的單獨SV時鐘，例如第一SV 102的時鐘，與 GPS系統(tǒng)時間相比可能有略微的偏移，從而引起第一 SV的時鐘偏差 112。另一個SV 103具有另一個時鐘偏差113等。單獨偏移的模型作 為導航消息的一部分從每個SV被發(fā)射。
UE還包含時鐘106A。時鐘106A至少在某種程度上與蜂窩通信系 統(tǒng)時鐘同步，例如與RNC幀結構同步，以便使得能夠在上行鏈路和下 行鏈路交換消息。在精細時間輔助的情況下，UE時鐘106A還可以用 GPS系統(tǒng)時間幀106B來表示。時鐘106B從而構成對UE中所做出的 GPSTOW的估計。GPS系統(tǒng)時間101與UE時鐘時間106B的對應位置 之間的關系10 7是UE時鐘偏差。蜂窩通信系統(tǒng)的幀時間與衛(wèi)星參考時
間之間的關系可以例如被表示為GPSTOW,以用于特定參考RNC幀的 開始。時鐘偏差107典型地相對較穩(wěn)定，但是可能顯示出輕微的漂移， 這意味著蜂窩通信系統(tǒng)的定位節(jié)點必須不斷地更新與GPS時間的關 系，至少是間歇地。
當從SV發(fā)射的信號到達地球表面上的UE時，所述信號已被延遲 一個取決于從所討論的SV到UE的距離的量。所述時延取決于信號所 行進的距離，并且對于位于或靠近地球表面的UE而言典型地為 58-87ms。對于第一SV和第二SV,由UE所接收的衛(wèi)星信號的定時在 圖2中分別通過線104和線105來說明。
獨立的GPS接收機在接收機的位置能夠被計算之前通常需要解碼 完整的導航數(shù)據(jù)。這可能花費非常長的時間，因為例如上面所提及的 星歷和時鐘4交正參數(shù)每隔30s才發(fā)送一次。對于一些應用，該時延可能 是無法接受地大，例如對于緊急呼叫應用。此外，解碼需要某個最小 量的信號強度以取得成功。接收機可以以遠低于解碼導航消息所需要 的信號強度來確定C/A碼的邊界。因此所謂的輔助GPS方法被開發(fā)了 ， 其中前述的星歷和時鐘校正參數(shù)作為輔助數(shù)據(jù)在更快且更為可靠的通 信鏈路(例如蜂窩通信鏈路)上被發(fā)送。
輔助數(shù)據(jù)典型地還包含近似的GPS系統(tǒng)時間和UE的近似位置。 取決于操作的模式，UE可以替代地接收一組使得接收機能夠更快地確 定C/A碼邊界的參數(shù)。在后一種情況下，在UE之外的網(wǎng)絡定位節(jié)點 中計算位置，并且UE僅提供C/A碼邊界的相對位置的測量。
A-GPS接收機的基本任務是測量到大量衛(wèi)星的偽距。對于笫一衛(wèi) 星的偽距被定義為
A-c-k-f,') (1)
其中G是在接收時的UE時鐘讀數(shù)106B， ^是在時間/ 在UE處接收 到的信號部分的、來自第一SV104的信號發(fā)射的時間。偽距與真實距 離的區(qū)別在于大量的擾動因子(接收機時鐘偏差、電離層和對流層時 延、SV時鐘偏差、測量誤差等)。出于清楚的目的，在該討論中這些 誤差源的大多數(shù)的影響將被忽略。有許多用來補償大部分上面列出的 誤差源的已知技術，參見例如[l]。 簡化的才莫型是，所測量的偽距服從
A Hx"-x."(U + "ei. (2)
此處x^ (jc ^z )是包含未知接收機位置的三維坐標的行向量。類似 地，xsl是包含在發(fā)射時間&的第一 SV的坐標的行向量。SV以3.84km/s 的速度移動，因此發(fā)射時間需要以毫秒級別被知曉，否則位置精度將 惡化。符號lzl是指括號內向量的模，其等于|2|= (zzT) 1/2。在這種情況 下，它可以被解釋為接收機和SV之間的距離。此外，6是接收機時鐘 偏差107 (表示為距離)
(3)
其中,gps表示GPS系統(tǒng)時間。最后，e!是測量誤差。
精細時間輔助數(shù)據(jù)允許GPS接收機獲得A-GPS所可能的最佳靈敏 度。為了理解這些益處，應當提及的是，GPS是碼分多址(CDMA) 系統(tǒng)。來自每個衛(wèi)星的GPS信號因此與一個特定碼相關聯(lián)。該碼的碼 片速率為1.023MHz,以用于民用粗捕獲(C/A)信號。來自每個衛(wèi)星 的信號通過相對于每個衛(wèi)星的唯一代碼的相關性而找到。該碼具有 1023碼片的持續(xù)時間，其合計正好為1毫秒。更為復雜的是，50Hz比 特PSK調制的流;波疊加在來自衛(wèi)星的包含例如星歷數(shù)據(jù)的GPS測距信 號上。由于PSK調制，比特邊緣(edge)可能使得測距相關性變得復 雜，這是因為在不知道比特邊緣的精確時間實例的情況下，在比特邊 緣處未知的符號切換惡化了相關性接收機性能。直到在GPS接收機中 已經(jīng)建立了與GPS時間的準確同步，因此在大于10毫秒上的相干相關 性不可能。當正好第一衛(wèi)星被捕獲時，如果沒有外部同步信息可獲得， 那么這一事實顯著地降低了性能。剩余衛(wèi)星的捕獲無需經(jīng)受該靈敏度 損失，因為它們可以使用與作為第一衛(wèi)星的檢測結果而獲得的GPS時 間的精確同步。
最后，精細時間輔助的第一個和最重要的優(yōu)點是，它允許A-GPS 接收機將相干相關性檢測也應用于其所捕獲的第 一 衛(wèi)星?？梢垣@得的 5-10dB靈敏度增益被認為對于獲得A-GPS的一致室內覆蓋是至關重要 的。原因在于在深入的室內，所有的衛(wèi)星都被假定為同樣的微弱。沒
有單個的衛(wèi)星比剩余的那些更容易被檢測到。
由于衛(wèi)星的相對速度的大的變化，GPS相關性接收機搜索二維碼 和多普勒空間。與精細時間輔助相關的一個優(yōu)點是，它允許相關性枱r 索窗口在碼的大小上被減小。該益處將結合圖3進一步解釋。小區(qū)2 由無線基站(RBS) 12來服務。參考站點5,優(yōu)選地被定義在小區(qū)2 的中心。與參考站點2有關的精細時間輔助數(shù)據(jù)被傳送13至小區(qū)內不 同的UE IOA-B。衛(wèi)星測距信號55在UE 10A-B ^L接收。衛(wèi)星信號55 的規(guī)定時刻通過與C/A信號的相關性而被檢測到。然而，取決于UE 的實際位置，檢測時間將不同。當衛(wèi)星信號55的某個部分124在例如 位于參考站點的UE IOA處被接收時，位于更靠近小區(qū)邊界的UE 10B 將必須等待時間122,直到接收到相應的衛(wèi)星信號部分124。相干相關 性必須在將覆蓋這些空間差異的衛(wèi)星信號的所述大部分上執(zhí)行。搜索 窗口因此必須相應地凈皮適配。
然而，如果GPS同步也具有某種不確定性，那么這也將影響必須 的搜索窗口的大小。如果誤差的出現(xiàn)與GPS系統(tǒng)時間數(shù)據(jù)有關，那么 衛(wèi)星信號55的部分124的發(fā)生可以像在稍晚時刻凈皮檢測到一樣而出 現(xiàn)。這作為幀邊界126的偏移而被說明。UE 10B的檢測于是可以對應 于具有正確的同步但甚至位于小區(qū)2之外的UE IOC。 UTRAN與GPS 系統(tǒng)之間的同步的不確定性將因此增大由空間不確定性所引入的不確 定性。
為了適配搜索窗口以便覆蓋所有可選情況，必須考慮同步。于是 的問題在于，當前在標準蜂窩控制信令中(例如在RRC上行鏈路接口 上)沒有信息實體可以提供給定位節(jié)點對UE所執(zhí)行的測量的適當?shù)牟?確定性量度。 一種方法可以是定義用于同步的確定的最小要求性能， 并且對其進行補償。然而，這將始終給出搜索窗口，該搜索窗口始終 適合于任何可以連接至蜂窩通信網(wǎng)絡的UE的最壞情形。這不將給出搜 索窗口的任何有效的適配，這必然降低了性能。另一種方法是修改標 準，但是這種工作可能會花費長的時間才能達成一致。此外，現(xiàn)有的 UE也必須適應所述標準的變化。
相比于GPS測距信號的完整1023碼片的碼出現(xiàn)時間(epoch),可 以實現(xiàn)多于因子10的碼大小的減少。這導致了附加的A-GPS靈敏度改 進，因為較少的碼和多普勒搜索倉(bin)可以導致接收機的錯誤報警。
然而，該增益相對較小。計算指示，它為0.1-0.5dB的數(shù)量級，這取決 于假設。更重要的是，減小的搜索窗口大小按比例減小了 GPS接收機 的計算復雜性，事實是轉化成在更長時間段進行相關以增強靈敏度的 可能性，或者減少了計算時間，由此還降低了功率消耗。后一益處在 A-GPS接收機用于在延長的時間段內進行跟蹤目的的情況下會是相當 大的。注意，減小的搜索窗口的益處在搜索新的和未檢測到的衛(wèi)星時 始終存在。
根據(jù)上面進一步討論的內容，配備有A-GPS接收機的UE可以被 用來確定時鐘偏差，或者更一般地是蜂窩通信系統(tǒng)的幀時間與衛(wèi)星參 考時間之間的關系(或同步)的量度。這種量度又可以被用于由蜂窩 通信網(wǎng)絡進行計算以建立蜂窩和衛(wèi)星幀結構之間的時間關系。本發(fā)明 的 一 個方面涉及這種時間關系的建立。至少部分精細時間輔助數(shù)據(jù)的 生成是由UE執(zhí)行的，其在UE已知的預定GPS時間測量至UTRAN幀 邊界的UTRAN碼片的數(shù)量。注意，UE中GPS時間的建立并不是無關 緊要的，特別是在UE輔助的情況下。測量的結果通過RRC協(xié)議作為 小區(qū)幀測量的GPS定時被報告給定位節(jié)點，此處為RNC。下面將對此 進一步詳細地討論。根據(jù)本發(fā)明，定位節(jié)點收集來自UE的類似測量， 并為支持A-GPS的蜂窩系統(tǒng)中的每個小區(qū)建立并跟蹤GPS TOW和 UTRAN幀定時之間的關系。
在下一步中，當UE利用A-GPS被定位時，定位節(jié)點準備好輔助 數(shù)據(jù)，特別是精細時間輔助數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)說明了 GPS時間(TOW)中 UTRAN幀定時的預期的(標稱的)關系，其被定義在參考站點，優(yōu)選 地在UE所位于的小區(qū)的中心。此外，它還包含在參考站點處的預期碼 相位和多普勒。由小區(qū)擴展所施加的預期碼相位和多普勒的不確定性 也^皮提供，優(yōu)選地是才艮據(jù)WO06001738。然而，所建立的UTRAN幀定 時和GP S TOW之間的關系的不確定性也有益處。
本發(fā)明的 一個基本目的是避免引入攜帶測量不確定性信息的信息 實體，所述測量不確定性信息是關于UE的小區(qū)幀測量的GPS定時， 例如通過RRC到定位節(jié)點。本發(fā)明的另一個基本目的是避免對UE的 小區(qū)幀測量的GPS定時的最小性能進行規(guī)定的需要。通過本發(fā)明在定 位節(jié)點中應用能夠自動估計不確定性的技術來實現(xiàn)這一點。
根據(jù)本發(fā)明，GPS系統(tǒng)時間與蜂窩通信系統(tǒng)時間之間的時間關系
以及該關系的不確定性在定位節(jié)點中(即在蜂窩通信網(wǎng)絡中)被聯(lián)合 估計和跟蹤。該估計和跟蹤是在定位節(jié)點中單獨執(zhí)行的，從而使得-見
范和UE的實施都不受影響。
這可以由圖4中的圖來進一步說明。GPS時間與UTRAN時間之 間的關系130在很多時機被測量，如圖中的點所示。所述關系的每個 測量130都與不確定性132相關聯(lián)，僅示出了測量中的一次。值130 被報告給定位節(jié)點，然而不確定性132是未知的。根據(jù)本發(fā)明，這些 關系被估計，優(yōu)選地通過使用了線性趨勢模型的卡爾曼濾波?？梢杂?此實現(xiàn)偏移136以及總斜率134的估計。該斜率理論上等于1,但是系 統(tǒng)時鐘的漂移可能會在此引入微小的偏差。這可以由卡爾曼濾波容易 地處理。偏移136對應于GPS系統(tǒng)時間與蜂窩通信系統(tǒng)之間的時間關 系。該量度的不準確度也可容易地獲得。 一種方式是利用反復的數(shù)據(jù) 差分(differentiation )。另 一種方式是應用后處理步驟，所述后處理步 驟是基于第一估計步驟所獲得的估計誤差。標準偏差是表示不確定性 的一種可能性。分離的局外處理也是需要的，這是因為可能有一些UE 模型提供了不良的測量，或者其經(jīng)歷了下面將進一步描述的問題。
圖5說明具有根據(jù)本發(fā)明實施的這種估計功能的蜂窩通信系統(tǒng)的 框圖。大量衛(wèi)星50發(fā)射UE 10可檢測到的測距信號55。 UE 10測量 GPS系統(tǒng)時間與蜂窩通信系統(tǒng)之間的關系，并將這種測量通過UTRAN 信號14在RRC協(xié)議15上經(jīng)由RBS 12報告給RNC 20。 RNC包含定 位節(jié)點21。定位節(jié)點21根據(jù)本發(fā)明預測特定小區(qū)的小區(qū)幀的GPS定 時。定位節(jié)點21中的第一估計器22接收小區(qū)幀的GPS定時的測量， 并提供小區(qū)幀的GPS定時的估計，例如使用基于漂移模型的卡爾曼濾 波。估計的余項被提供給定位節(jié)點中的第二估計器23，其中提供對小 區(qū)幀的GPS定時的不確定性的估計。這些估計量然后在每當需要定位 UE時凈皮使用。
在圖6中說明根據(jù)本發(fā)明的描述輔助數(shù)據(jù)的提供的方法的實施例 的主要步驟的流程圖。該過程開始于步驟200。在步驟210,衛(wèi)星時間 參考數(shù)據(jù)被提供。衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)至少包含蜂窩通信網(wǎng)絡的幀時間 與衛(wèi)星參考時間之間的關系。該步驟又包含子步驟212、 214和216。 在子步驟212,表示所述關系的量隨時間在多個移動終端中被測量。所 測量的量在步驟214中從移動終端被報告給定位節(jié)點。在步驟216中
執(zhí)行計算。蜂窩通信網(wǎng)絡的幀時間與衛(wèi)星參考時間之間的關系的估計 由所報告的測量的量來計算得出。此外，關系的估計的不準確度也凈皮 估計。
在步驟220,對于特定衛(wèi)星的搜索窗口被適配，這是基于衛(wèi)星時間
參考數(shù)據(jù)，然后特別是至少基于所估計的蜂窩通信網(wǎng)絡的幀時間與衛(wèi) 星參考時間之間的關系估計的不準確度。最后在步驟230,表示適配的
搜索窗口的數(shù)據(jù)被提供給將要被定位的移動終端。該過程結束于步驟 299。
為了給出關于濾波過程的優(yōu)選實施例的一些細節(jié)，可以介紹下面 的線性趨勢模型來作為 一 個實例
= W)+w力) (4)
』"《)+e力) (5)
此處r是將被估計的小區(qū)幀值的GPS定時，r是對應的漂移率，以及w 是模型不確定性，其通常被建模為高斯白噪聲。此外，^_,_,表示幀 的GPS定時的測量，以及e表示一個特定測量的測量誤差。7;表示對于 時變所能允許的測量速率。時間可變的卡爾曼濾波器于是可以被設計，
例如參見[2],為了估計r和r,使用測量^_,_,。應當注意，關于濾波 步驟的精確解決方案，可以有幾個可變復雜等級的替代方案。
來自該濾波器的估計誤差然后可以被用作對于例如標準偏差的估 計的基礎，所述標準偏差然后形成所尋找的不確定性量度。
上述過程的一種不大準確的替代方案將是簡單地在數(shù)字上對測量 差分兩次。這將理想地給出單次測量的測量不確定性的量度，然后則 可以在類似于上面概述的步驟的步驟中進行合并。
在利用UE來提供GPS與蜂窩幀的關系的測量時的附加問題還有， 在目前標準中由于數(shù)據(jù)截短所引入的模糊性，而不能完全地確定用于 報告GPS TOW的量度應如何解釋。這在UE輔助A-GPS期間也將是 重要的，其中GPS定時從UE被提供給定位節(jié)點。
圖7說明對于接收的衛(wèi)星信號的發(fā)射時間確定進行確定的詳細實 例的時序圖。信號部分在發(fā)射時間/,, 111從衛(wèi)星被發(fā)射。衛(wèi)星信號部
分104在UE 110在特定時間t被接收。如果/ 例如被定義為UE時鐘時
間的幀邊界，則對應的發(fā)射時間ztl通過使用信號的內部定時信息而#:確
定。這使得能夠通過將差值與光速相乘而確定偽距A。
發(fā)射時間/。典型地在幾個階段中被確定。首先，G的亞毫秒部分通
過找到SV的C/A碼的邊界而確定。這是使用相關器來測試某個4叟索 窗口內的所有可能的碼相位和多普勒頻移而完成，如上進一步所述。
在后續(xù)的步驟中，需要估計發(fā)射時間的毫秒部分。這僅需要對將 被確定的第一 SV進行。后續(xù)的SV的完整發(fā)射時間可以在RNC中通 過使用一個完整發(fā)射時間以及UE和SV位置的先-瞼知識來重構。試j果 性的發(fā)射時間相對于彼此相差整數(shù)個毫秒。 一毫秒對應于300km。因 此對于大多數(shù)的情況，如果完整的GPSTOW信息對于RNC將是可獲 得的，那么發(fā)射時間將可能被明確地確定。因此，如果已知GPSTOW, 僅僅來自最近的幀邊界的碼片數(shù)量&必須被確定，即截短的發(fā)射時間。 由此，截短的偽距&也可以通過使用下面的關系而浮皮提供
=c. (0.001— (6)
發(fā)射時間的毫秒部分的估計要求接收的數(shù)據(jù)被解擴，從而留下原 始導航數(shù)據(jù)比特。所述估計然后可以通過大量的技術來做出。
第一種方法是TOW的直接解調。這首先要求比特同步以20ms的 水平被執(zhí)行。然后數(shù)據(jù)以20ms的速率被解調。該過程通常要求子幀邊 界被確定之后解碼出所謂的切換字，從中可以得出TOW,即發(fā)射時間 ,(1。每個子幀的長度為6s,因此該過程可能要求收集近似8秒的導航 數(shù)據(jù)。TOW解調工作低至近似-172dBW,假設天線增益為OdB,實際 上是GPS覆蓋范圍的限制因子。
第二種方法是使用了相關技術的TOW估計。該過程也要求生成解 調數(shù)據(jù)比特，但是替代直接解碼，利用已知的發(fā)射的導航數(shù)據(jù)比特來 做出相關。這些比特包含所謂的遙測字和HOW字，其可以作為輔助數(shù) 據(jù)的 一部分而被發(fā)送給UE。這要求GPS時間在幾秒內是先驗已知的。 該過程工作在比直接TOW解碼低一些的信號水平上，但是性能最有可 能受限于跟蹤環(huán)，其在這種低信號水平時可能失鎖。典型地，鎖相環(huán) 或自動頻率控制環(huán)路可以在此采用。然而，預期這將在低至-179dBW 附近工作。
笫三種方法是使用實時時鐘。如果TOW先前已經(jīng)被確定，那么接 收機可能能夠使用例如蜂窩系統(tǒng)時鐘來在毫秒級別維持準確的時鐘， 所述蜂窩系統(tǒng)時鐘典型地每秒僅漂移幾個納秒，并且對于相當大的時 間量而言，長期穩(wěn)定性可能好于lms。然而，對于用戶而言可能難以知 道絕對精度，這限制了該方法的使用。此外，該方法要求第一種或第 二種方法以某 一 間隔扭J亍。
無論使用什么方法，支持UE輔助的A-GPS的UE隨后需要補償 傳播時延，并因此在測量時報告近似的GPS系統(tǒng)時間，參看圖7。注 意，支持UE輔助的A-GPS的UE通常不可以訪問星歷數(shù)據(jù)，即衛(wèi)星 位置，也不知道其近似位置。因此，似乎難以補償從SV到UE的傳播 時延。同樣，對于位置計算，并不是必須執(zhí)行這種補償。更好的替代 方案將是報告所估計的發(fā)射時間來替代。事實上，位置計算中第一任 務之一就是從估計的GPS系統(tǒng)時間執(zhí)行變換回到發(fā)射時間，這是因為 在發(fā)射時需要發(fā)射時間來計算精確的SV位置。估計GPS系統(tǒng)時間的 需求造成了一種風險，即發(fā)射時間的重構無法被正確地完成。這隨后 在GPS/UTRAN時間的關系中引入了毫秒級的模糊性，這使得輔助數(shù) 據(jù)不大有用或者甚至有害。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，創(chuàng)建了 UE應當如何執(zhí)行時延補償?shù)念^見 則，從而RNC可以從報告的GPS系統(tǒng)時間來明確地重構發(fā)射時間。此 外，該解決方案無需改變各種蜂窩標準。
UE被提供有用于SV的列表的預期的碼相位(CP)、整數(shù)碼相位 (ICP)和GPS比特號(GPSBN)。這些"碼相位,，參數(shù)因此在特定時 間和特定參考位置有效(參看圖3)。該公共時間戳GPS TOW也凈皮才是 供。數(shù)據(jù)在信息元素GPS捕獲輔助中被提供，并且目的是使得UE能 夠減小在搜索C/A碼中的碼相位偏移數(shù)量。對于該特定應用，假設UE 沒有接收任何在GPS和蜂窩時間之間的準確關系。實際上，利用可獲 得的這種關系，UE將無需在接收時重構TOW。因此，可以假設UE 僅在幾秒內知道GPS時間。因此，上述提及的輔助數(shù)據(jù)字^:僅在捕獲 第一 SV信號時被使用一次。
然而，這些信息元素還可以令人驚訝地用于本發(fā)明的本方面的目 的，即準確地估計從SV到UE的時延，典型地用于第一衛(wèi)星。所4是及 的輔助數(shù)據(jù)元素的精確定義如下
碼相位(CP)字段包含碼相位，以1 GPS碼片為單位，范圍從O 到1022 GPS碼片。CP號定義了保留到下一C/A碼邊界的碼片數(shù)量， 正如在參考站點處的接收機在GPS TOW時所見到的。該CP號因》匕類 似于截短的預測的偽距。參考位置典型地將為MS位置的先驗估計。 該字段是強制性的。時間分辨率顯然為0.001/1023 s。
整數(shù)碼相位(ICP)字段包含整數(shù)碼相位，即自最近的GPS比特邊 界以來而經(jīng)過的碼周期的數(shù)量，以C/A碼周期為單位，正如在參考站 點處的接收機在GPS TOW時所見到的。該字段是強制性的。范圍是 0-19，并且時間分辨率為O.OOls。
GPS比特號(GPSBN)字段包含當前在時間GPSTOW所接收的 GPS比特號(以模4表示)，正如在參考站點處的接收機所見到的。該 字段是強制性的。范圍是0-3,并且時間分辨率為0.02s。
從這些定義顯而易見的是，它們與在參考站點處在GPS TOW時間 所見到的SV時間直接相關。通過使用這些定義，來自第一衛(wèi)星的發(fā)射 時間可以作為下述而#皮得到
^^-G尸幼^0,02 + JCP.0,001 + (1023-O5)/1.023.106， C尸-O 。 ^ - G尸5BAT 0.02 + /CP 0.001, CP = 0 ，
以秒表示。時延因此可以^皮表示為
r = . (8)
然而注意，發(fā)射時間被定義為才莫80ms,這意p未著時延還需要,皮定 義為模80ms。 /^,即在參考站點所預期的GPS TOW也以80ms為單位 來表示，這導致
r = mod(;, - 、^，0.08)=咖d(- ^w,0.08)= 0.08 — (9)
此處注意，GPSTOW所包含的信息/^消失了 ，這使得以模80ms 表示的時延r成為才莫糊的。時延r始終給出0與80ms之間的值。然而 對于實際的GPS衛(wèi)星，到地球表面的距離給出的實際時延在大約 58-87ms范圍的某處。 在圖8中說明這些關系。水平軸為視在(apparent)時延，即時延 以才莫80ms給出，垂直軸為示出的偽時延。該偽時延與實際時延的不同 是由于某些誤差和偏移，這可以以不同的方式來補償。衛(wèi)星配置已知 的偽時延位于某個間隔內。最下方區(qū)域的視在時延必須被解釋為減 少了 80ms。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所有低于某個閾值r^ 的視在時延都應當通過增加80ms來進行補償。這給出了視在時延r與 偽時延r'之間的關系140。為了覆蓋58與87ms之間的預定偽時延范圍， 閾值優(yōu)選地應當選取在間隔&^附近，范圍從7到58ms。為了使i吳差 和偏移具有一些安全余量，并且還包括一些移動終端并不是恰好位于 地球表面的情況，閾值應當選取在間隔&^的中間某處，例如在間隔30 到45ms。
如果選擇了特定的^值，那么偽時延可以被計算為
<formula>formula see original document page 27</formula>
UE現(xiàn)在可以確定如在實際位置所接收的來自第一衛(wèi)星的發(fā)射時 間/,,。然后使用偽時延來確定接收時間。使得
接收時間然后被量化為整數(shù)毫秒，這可以通過簡單的截短來實現(xiàn)，
使得
<formula>formula see original document page 27</formula>
當報告被發(fā)送給RNC時，發(fā)射時間~,也被截短，使得
<formula>formula see original document page 27</formula>
其中^是截短的發(fā)射時間，即亞毫秒部分，以及A是整數(shù)。這也可以 通過上述的關系(6)被表示為截短的偽距。GPSTOW和截短的偽距被 報告給RNC。在RNC中，截短的發(fā)射時間很容易獲得，并且整數(shù)部分
A:現(xiàn)在可以通過將(12)插入到(11)中并對其重新整理而凈皮重構，/人 而給出<formula>formula see original document page 28</formula> (14)
值,沒有被報告，但是由于它的計算僅基于由RNC自身所提供的輔助 數(shù)據(jù)，所以對應的r的計算也可以在RNC側處祐j丸4亍。RNC現(xiàn)在可以 根據(jù)(12)而使用重構的^,連同其它偽距測量和RNC系統(tǒng)幀號來計算 UE位置、精確的GPS系統(tǒng)TOW,并建立GPS和UTRAN時間之間的 精確關系。
應當注意，可以采用計算r的其它實施例，只要在蜂窩通信系統(tǒng) 中的兩側都執(zhí)行相同的計算，即在UE和RNC兩側。所述計算因此不 得不依賴于在兩側節(jié)點都可獲得的參數(shù)。在本發(fā)明中，實現(xiàn)了捕獲輔 助數(shù)據(jù)可以服務于此目的。
圖9說明根據(jù)本發(fā)明一個方面的方法的實施例的主要步驟的流程 圖。該過程開始于步驟300。在步驟310, GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)被提供。 該GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)至少包含用于如在參考站點處所預期的GPS衛(wèi)星 的列表的碼相位、整數(shù)碼相位和GPS比特號。在步驟312，捕獲輔助 數(shù)據(jù)被傳送給UE。在步驟314中，多個衛(wèi)星測距信號在UE中被接收 到。在步驟316，到所述多個GPS衛(wèi)星中每一個的偽距和對于各個信 號接收的GPS時間戳被確定。該確定包括，對于將要被確定的第一衛(wèi) 星，基于捕獲輔助數(shù)據(jù)執(zhí)行偽傳播時延的計算。偽傳播時延然后被用 來確定第一衛(wèi)星測距信號接收時的時間戳。在步驟318，時間戳和截短 的偽距被傳送給定位節(jié)點。在時間戳將要被用于根據(jù)例如圖6的濾波 過程的情況下，GPS時間戳和偽距的截短被包含在所報告的測量的量 中，所述測量的量表示蜂窩通信系統(tǒng)的幀時間與衛(wèi)星參考時間之間的 關系。在步驟320,計算被執(zhí)行。該計算步驟包含與UE中執(zhí)行的相同 的偽傳播時延的計算。該計算可以是例如根據(jù)圖6的濾波過程。該計 算步驟還可以包括UE位置的計算，其基于所傳送的時間戳、偽距的截 短以及計算的偽傳播時延。
圖IOA說明在蜂窩通信系統(tǒng)中涉及UE定位的裝置60的實施例的 主要部件的框圖。該裝置60典型地被包含在蜂窩通信系統(tǒng)的定位節(jié)點
21中，例如在RNC20中。然而，裝置60還可以位于蜂窩通信系統(tǒng)中 的其它地方，并且還可以以分布式的方式來配置，其中不同的功能初 包含在彼此通信的不同節(jié)點中。裝置60包含用于提供數(shù)據(jù)的部分61, 特別是衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)和/或GPC捕獲輔助數(shù)據(jù)。用于提供數(shù)據(jù)的部 分61在本實施例中被連接至用于適配搜索窗口界限的部分62，所述搜 索窗口用于輔助UE來搜索衛(wèi)星測距信號。用于適配搜索窗口界限的部 分62和用于提供數(shù)據(jù)的部分61被連接至發(fā)射機63，其被安排成提供 數(shù)據(jù)(例如搜索窗口界限或捕獲輔助數(shù)據(jù))給UE,優(yōu)選地使用不同的 控制信令。裝置60進一步包含接收機64,用于接收表示蜂窩通信系統(tǒng) 的幀時間與衛(wèi)星參考時間之間的關系測量量和/或表示多個衛(wèi)星與UE 之間的偽距的截短以及這些測距信號接收時的GPS時間戳的數(shù)據(jù)。接 收的數(shù)據(jù)被提供給處理器65。處理器65在本實施例中被安排成計算來 自接收數(shù)據(jù)的關系的估計，以及用于計算所估計的關系的估計的不準 確度。這些估計被提供給用于適配搜索窗口界限的部分62以及用來提 供數(shù)據(jù)的部分61,以便改善搜索窗口的適配。
在本實施例中，處理器進一步包含用于計算偽傳播時延的裝置66。 該偽傳播時延可以用在關系的計算和/或用于UE位置的計算。
圖10B說明根據(jù)本發(fā)明的用戶設備10的實施例的主要部件的框 圖。UE 10包含接收機71和發(fā)射機72,用于控制蜂窩通信系統(tǒng)內的信 令。通過接收機，捕獲輔助數(shù)據(jù)被接收并被提供給處理器74。 UE 10 另外包含GPS接收機73，其被安排成允許從多個GPS衛(wèi)星接收衛(wèi)星測 距信號。所接收的測距信號被提供給處理器74。處理器包含用于計算 偽傳播時延的裝置66，其基于所接收到的捕獲輔助數(shù)據(jù)。偽傳播時延 由處理器用來從所接收的衛(wèi)星測距信號提供截短的偽距以及對應的
用于進一;提供給在蜂窩通信系統(tǒng)中的定位節(jié)點。、、''
人員將會理解，可以對這些實施例進行各種修改、組合以及改變而無 需背離本發(fā)明的范圍。特別是，不同實施例中的不同部分解決方案在 技術上可能的情況下可以被組合在其它配置中。然而，本發(fā)明的范圍 由所附權利要求書來限定。
參考文獻
(lj E.D. Kapan， "Understanding GPS - Principles and Applications", Norwood, MA, Artech House, 1996, pp. 247-251, 255, 340-343.
PI T. S6derstrdm, "Discrete-Time Stochastic Systems - Estimation and Control", Prentice Hall, Hemel Hempstead, UK， p. 235.
權利要求
1.一種用于在確定移動終端(10；10A-B)的位置時提供輔助數(shù)據(jù)的方法，所述移動終端經(jīng)由基站(12)被連接到蜂窩通信系統(tǒng)(1)，所述方法包含以下步驟:提供(210)衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)；所述衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)包含在所述蜂窩通信系統(tǒng)(1)的幀時間(106A)與衛(wèi)星參考時間(101)之間的關系；至少基于所述衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)，使搜索窗口適配(220)于衛(wèi)星測距信號(55)所來自的特定衛(wèi)星(50)；以及把所述搜索窗口提供(230)給所述移動終端(10；10A-B)；提供(210)衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)的所述步驟又包含以下步驟:在多個移動終端(10；10A-C)中隨時間測量(212)表示所述關系的量；將來自所述多個移動終端(10；10A-C)的表示所述關系的所述測量的量報告(214)給所述蜂窩通信網(wǎng)絡(1)的定位節(jié)點(21)；根據(jù)所述報告的表示所述關系的測量的量，在所述定位節(jié)點(21)中計算(216)所述關系的估計，以及計算所述關系的所述估計的估計的不準確度；由此適配(220)所述搜索窗口的所述步驟是基于所述估計的關系和所述估計的關系的所述估計的不準確度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述計算的步驟包含卡爾曼濾波。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述卡爾曼濾波是基于線性趨 勢模型的。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的方法，其中所述計算(216)的步驟 進一步包含根據(jù)所述卡爾曼濾波的估計誤差來對所述不準確度進行 后處理估計。
5. 根據(jù)權利要求1至3中任何一項所述的方法，其中所述計算(216) 的步驟包含根據(jù)所述測量的量的反復差分來對所述不準確度進行估 計。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任何一項所述的方法，其被應用于使用了 全球定位系統(tǒng)GPS的移動終端輔助的定位中，包含以下的進一步步驟 在所述定位節(jié)點(21)中提供(310) GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)，所述 GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)包含用于在參考站點(5 )處所預期的GPS衛(wèi)星的列 表的碼相位、整數(shù)碼相位和GPS比特號；將所述GPS輔助數(shù)據(jù)傳送(312 )給所述移動終端(10; 10A-C );在所述移動終端(10; 10A-C)處從多個GPS衛(wèi)星(50)接收(314) 信號(55);在所述移動終端(10; 10A-C)處確定(316)到所述多個GPS衛(wèi) 星(50)中每一個的偽距以及在接收各個所述信號時的GPS時間戳；將所述GPS時間戳和所述偽距的截短傳送(318)給所述定位節(jié)點 (21);由此表示所述關系的所述報告的測量的量包含所述GPS時間戳和 所述偽距的截短；所述確定(316) GPS時間戳的步驟和所述計算(216)的步驟二 者都包含進一步的基于所述GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)來計算偽傳播時延的步 驟；對于所述多個GPS衛(wèi)星(50)中的第一個確定(316) GPS時間戳 的所述步驟是基于到所述第一 GPS衛(wèi)星的所述偽距和所述偽傳播時 延；由此所述關系的計算是基于所述偽傳播時延和所述關系的所述報 告的測量的表示。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述偽傳播時延的所述計算又 包含以下步驟確定視在傳播時延；如果所述視在傳播時延大于預定的最小時延，則將所述偽傳播時 延確立為所述一見在傳播時延，以及如果所述視在傳播時延小于所述預 定的最小時延，則將所述偽傳播時延確立為所述視在傳播時延加上 80ms。
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述最小時延在7至58ms的 間隔中選取。
9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述最小時延在30至45ms 的間隔中選取。
10. 根據(jù)權利要求7至9中任何一項所述的方法，其中所述視在傳 播時延r被計算為<formula>formula see original document page 4</formula>其以s來表示，其中對于所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個，GPSBN 是GPS比特號，ICP是整數(shù)碼相位，以及CP是碼相位；所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個的所述GPS時間戳被計算為.-<formula>formula see original document page 4</formula>其以ms來表示，其中/fl是來自所述多個衛(wèi)星的所述第 一個的發(fā)射時間， 以及r是所述偽傳播時延。
11. 根據(jù)權利要求IO所述的方法，其中所述關系的所述計算是基于 發(fā)射時間的，所述發(fā)射時間被計算為<formula>formula see original document page 4</formula> 其以s來表示，其中^是截短的發(fā)射時間，其根據(jù)下列關系來計算<formula>formula see original document page 4</formula>其中^是所述截短的偽距。
12. —種用于在蜂窩通信系統(tǒng)(1)中確定移動終端(10; 10A-C) 的位置的方法，包含以下步驟根據(jù)權利要求6至U中任何一項所述來提供GPS輔助數(shù)據(jù)；以及 在所述定位節(jié)點(21)中，基于所述傳送的GPS時間戳、所述傳送的所述偽距的截短和所述偽傳播時延來計算(320)所述移動終端(10;10A-C)的所述位置。
13. —種輔助數(shù)據(jù)提供裝置(60),包括裝置(61, 64, 65 )，用于提供衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)； 所述衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)包含在所述蜂窩通信系統(tǒng)(1)的幀時間與 衛(wèi)星參考時間之間的關系； 裝置(62),用于至少基于所迷衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)，使搜索窗口的 界限適配于衛(wèi)星測距信號(55)所來自的特定衛(wèi)星(50),其被連接至 用于提供衛(wèi)星參考數(shù)據(jù)的所述裝置；以及裝置(63),用于把所述搜索窗口的所述界限提供給移動終端 (IO;IOA-C );用于提供衛(wèi)星時間參考數(shù)據(jù)的所述裝置(61， 64, 65 )又包括 裝置(64),用于對于多個移動終端(IO;IOA-C)接收表示所述關系的隨時間測量的量；處理器(65),其被安排成根據(jù)所述接收的表示所述關系的測量的量來計算所述關系的估計，以及計算所述關系的所述估計的估計的不準確度；由此所述用于適配所述搜索窗口的裝置(62)被安排成基于所述 估計的關系和所述估計的關系的所述估計的不準確度來適配所述搜索 窗口的所述界限。
14. 根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中所述處理器(65)被安排成 執(zhí)行卡爾曼濾波。
15. 根據(jù)權利要求14所述的裝置，其中所述卡爾曼濾波是基于線性 趨勢模型的。
16. 根據(jù)權利要求14或15所述的裝置，其中所述處理器(65)進 一步被安排成根據(jù)所述卡爾曼濾波的估計誤差來對所述不準確度進 行后處理估計。
17. 根據(jù)權利要求13至15中任何一項所述的裝置，其中所迷處理 器被安排成根據(jù)所述測量的量的反復差分來對所述不準確度進行估 計。
18. 根據(jù)權利要求13至17中任何一項所述的裝置，用于應用于^吏 用了全球定位系統(tǒng)GPS的移動終端輔助的定位，進一步包括裝置(61 ),用于提供GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)，所述GPS捕獲輔助數(shù) 據(jù)包含用于在參考站點(5)處所預期的GPS衛(wèi)星(50)的列表的碼相 位、整數(shù)碼相位和GPS比特號；裝置(63 ),用于將所述GPS輔助數(shù)據(jù)傳送給移動終端(10; 10A-C );用于接收表示所述關系的所述測量的量的所述裝置(64)被安排 成接收數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表示多個GPS衛(wèi)星(50)和所述移動終端(10; 10A-C)之間的偽距的截短、以及在所述移動終端(10; 10A-C)中接 收來自GPS衛(wèi)星(50)中相應的衛(wèi)星的信號時的GPS時間戳；所述處理器(65)進一步被安排成基于所述輔助數(shù)據(jù)來計算偽傳 播時延；由此所述處理器(65)被安排成基于所述偽傳播時延、所述偽距 和所述時間戳來計算所述關系。
19. 根據(jù)權利要求18所述的裝置，其中所述處理器(65)被安排成 通過以下步驟來執(zhí)行所述偽傳播時延的所述計算確定視在傳播時延；如果所述視在傳播時延大于預定的最小時延，則將所述偽傳播時 延確立為所述視在傳播時延，以及如果所述視在傳播時延小于所述預 定的最小時延，則將所述偽傳播時延確立為所述視在傳播時延加上 80ms。
20. 根據(jù)權利要求19所述的裝置，其中所述最小時延在7至58ms 的間隔中選取。
21. 根據(jù)權利要求20所述的裝置，其中所述最小時延在30至45ms 的間隔中選取。
22. 根據(jù)權利要求19至21中任何一項所述的裝置，其中所述視在 傳播時延r被計算為<formula>formula see original document page 6</formula>其以s來表示，其中對于所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個，GPSBN 是GPS比特號，ICP是整數(shù)碼相位，以及CP是碼相位。
23. 根據(jù)權利要求22所述的裝置，其中所述關系的所述計算是基于 發(fā)射時間的，所述發(fā)射時間被計算為<formula>formula see original document page 6</formula>其以s來表示，其中&是截短的發(fā)射時間，其根據(jù)下列關系來計算 <formula>formula see original document page 7</formula>其中&是所述截短的偽距，GPSTOWs們是所述GPS時間戳，以及廣是 所述偽傳播時延。
24. 蜂窩通信系統(tǒng)節(jié)點(20),包括根據(jù)權利要求13至23中任何一 項所述的裝置(60)。
25. 根據(jù)權利要求24所述的蜂窩通信系統(tǒng)節(jié)點，其中所述蜂窩通信 系統(tǒng)節(jié)點(20)是無線網(wǎng)絡控制器RNC或服務移動位置中心SMLC。
26. —種用于在蜂窩通信系統(tǒng)(1)中確定移動終端(10; 10A-C) 的位置的方法，包含以下步驟在所述蜂窩通信系統(tǒng)(1 )的定位節(jié)點(21 )中提供(310) GPS 捕獲輔助數(shù)據(jù)，所述GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)包含用于在參考站點(5)處所 預期的GPS衛(wèi)星(50)的列表的碼相位、整數(shù)碼相位和GPS比特號；將所述GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)傳送(312 )給所述移動終端(10; 10A-C );在所述移動終端(10; 10A-C )處接收(314 )來自多個GPS衛(wèi)星 (50)的信號(55);在所述移動終端(10; 10A-C)處確定(316)到所述多個GPS衛(wèi) 星(50)中每一個的偽距以及在接收各個所述信號(55)時的GPS時 間戳；將所述G P S時間戳和所述偽距的截短傳送(318 )給所述定位節(jié)點 (21);以及基于所述傳送的GPS時間戳和所述傳送的所述偽距的截短，在所 述定位節(jié)點(21)中計算(320 )所述移動終端(10; 10A-C)的所述 位置；所述確定(316)的步驟和所述計算(320 )的步驟二者都包含進 一步的基于所述捕獲輔助數(shù)據(jù)來計算偽傳播時延的步驟；對于所述多個GPS衛(wèi)星中的第 一個確定GPS時間戳的所述步驟是 基于到所述第一GPS衛(wèi)星(50)的所述偽距和所述偽傳播時延；由此所述計算的步驟進一步基于所述偽傳播時延。
27. 根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述偽傳播時延的所述計算 又包含以下步驟確定視在傳播時延； 如果所述視在傳播時延大于預定的最小時延，則將所述偽傳播時 延確立為所述視在傳播時延，以及如果所述視在傳播時延小于所述預 定的最小時延，則將所述偽傳播時延確立為所述視在傳播時延加上80ms 。
28. 根據(jù)權利要求27所述的方法，其中所述最小時延在7至58ms 的間隔中選取。
29. 根據(jù)權利要求28所述的方法，其中所述最小時延在30至45ms 的間隔中選取。
30. 根據(jù)權利要求26至29中任何一項所述的方法，其中 所述視在傳播時延7被計算為=Gi^SBiV 0.02 + /C尸'0.001 + (1023 - CP) /1.023.106， 0 W = GP羅 0.02 + /C尸'0.001， CP = 0其以s來表示，其中對于所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個，GPSBN 是GPS比特號，ICP是整數(shù)碼相位，以及CP是碼相位；所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個的所述GPS時間戳被計算為其以ms來表示，其中/,是所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個的發(fā)射時 間，以及r'是所述偽傳播時延。
31.—種用于在蜂窩通信系統(tǒng)(1)中確定移動終端(10; 10A-C) 的位置的裝置(60),包括裝置(61 ),用于提供GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)，所述GPS捕獲輔助數(shù) 據(jù)包含用于在參考站點處所預期的GPS衛(wèi)星的列表的碼相位、整數(shù)碼 相位和GPS比特號；裝置(63),用于將所述GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)傳送給所述移動終端 (10; 10A-C);接收機(64),用于接收數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表示多個GPS衛(wèi)星(50) 與所述移動終端(10; 10A-C)之間的偽距的截短、以及在所述移動終 端(10; 10A-C)中接收來自GPS衛(wèi)星(50)中相應的衛(wèi)星的信號(55) 時的GPS時間戳； 處理器(65 ),其被安排成基于所述GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)來計算偽傳 播時延；所述處理器(65)進一步被安排成基于所述傳送的GPS時間戳、 所述傳送的所述偽距的截短和所述偽傳播時延來計算所述移動終端 (10; 10A-C)的所述位置。
32. 根據(jù)權利要求31所述的裝置，其中所述處理器(65)被安排成 通過以下步驟來執(zhí)行所述偽傳播時延的所述計算確定纟見在傳播時延；如果所述視在傳播時延大于預定的最小時延，則將所述偽傳播時 延確立為所述視在傳播時延，以及如果所述視在傳播時延小于所述預 定的最小時延，則將所述偽傳播時延確立為所述視在傳播時延加上 80ms 。
33. 根據(jù)權利要求32所述的裝置，其中所述最小時延在7至58ms 的間隔中選取。
34. 根據(jù)權利要求33所述的裝置，其中所述最小時延在30至45ms 的間隔中選取。
35. 根據(jù)權利要求32至34中任何一項所述的裝置，其中所述視在 傳播時延r被計算為<formula>formula see original document page 9</formula>其以s來表示，其中對于所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個，GPSBN 是GPS比特號，ICP是整數(shù)碼相位，以及CP是碼相位。
36. 根據(jù)權利要求35所述的裝置，其中所述關系的所述計算是基于 發(fā)射時間的，所述發(fā)射時間被計算為其以s來表示，其中^是截短的發(fā)射時間，其根據(jù)下列關系來計算:<formula>formula see original document page 9</formula>其中&是所述截短的偽距，GPSTOWsv!是所述GPS時間戳，以及r'是 所述偽傳播時延。
37. 蜂窩通信系統(tǒng)節(jié)點(20),包括根據(jù)權利要求31至36中任何一 項所述的裝置。
38. 根據(jù)權利要求37所述的蜂窩通信系統(tǒng)節(jié)點，其中所述蜂窩通信 系統(tǒng)節(jié)點(20)是無線網(wǎng)絡控制器RNC或服務移動位置中心SMLC。
39. —種移動終端(10; 10A-C),用于使用了全球定位系統(tǒng)GPS的 移動終端輔助的定位，包括接收機(71 ),用于GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)，所述GPS捕獲輔助數(shù)據(jù) 包含用于在參考站點(5 )處所預期的GPS衛(wèi)星(50 )的列表的碼相位、 整數(shù)碼相位和GPS比特號；處理器(74)，用于基于所述捕獲輔助數(shù)據(jù)來計算偽傳播時延； 接收機(73),用于來自多個GPS衛(wèi)星(50)的信號； 所述處理器(74)被進一步安排成確定到所述多個GPS衛(wèi)星(50) 的每一個的偽距；所述處理器(74)被進一步安排成基于到所述第一 GPS衛(wèi)星的所 述偽距和所述偽傳播時延來確定所述多個GPS衛(wèi)星(50)的第一個的 GPS時間戳；以及裝置(72),用于在所述蜂窩通信系統(tǒng)(1)中將所述GPS時間戳 和所述偽距的截短傳送給定位節(jié)點(21 )。
40. 根據(jù)權利要求39所述的移動終端，其中所述處理器(74)被安 排成通過以下步驟來執(zhí)行所述偽傳播時延的所述計算確定纟見在傳纟番時延；如果所述視在傳播時延大于預定的最小時延，則將所述偽傳播時 延確立為所述視在傳播時延，以及如果所述視在傳播時延小于所述預 定的最小時延，則將所述偽傳播時延確立為所述視在傳播時延加上 80ms。
41. 根據(jù)權利要求40所述的裝置，其中所述最小時延在7至58ms 的間隔中選取。
42. 根據(jù)權利要求41所述的裝置，其中所述最小時延在30至45ms 的間隔中選取。
43. 根據(jù)權利要求40至42中任何一項所述的裝置，其中所述視在傳播時延r被計算為=( 尸卿'0.02 + /0>'0遍+ (1023-0>)/1.023'106， CP-O (w = G尸S5AT. 0.02 + JCP' 0.001, CP = 0其以s來表示，其中對于所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個，GPSBN 是GPS比特號，ICP是整數(shù)碼相位，以及CP是碼相位。所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個的所述GPS時間戳被計算為G尸S2W = y —000 * + t* )}腦，其以ms來表示，其中^是所述多個衛(wèi)星(50)的所述第一個的發(fā)射時 間，以及尸是所述偽傳播時延。
44. 蜂窩通信系統(tǒng)(1 ),包括根據(jù)權利要求31至36中任何一項所 述的至少一個裝置(60)。
45. 根據(jù)權利要求44所述的蜂窩通信系統(tǒng)，進一步包括根據(jù)權利要 求39至43中任何一項所述的至少一個移動終端(10; IOA-C)。
全文摘要
通過允許適配碼搜索窗口來提供可靠且有效的搜索窗口，所述碼搜索窗口的適配取決于蜂窩幀時間與衛(wèi)星參考時間之間的關系的不準確度量度。該不準確度在蜂窩通信系統(tǒng)(1)的定位節(jié)點(21)中被計算，優(yōu)選地通過對從用戶設備所接收的測量的濾波。目前優(yōu)選的是，線性趨勢卡爾曼濾波之后是估計誤差的后處理。為了確保對由用戶設備(10)所提供的接收的衛(wèi)星信號(55)的接收的時間戳的明確的解釋，在用戶設備(10)和定位節(jié)點(21)二者中基于GPS捕獲輔助數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來計算偽傳播時延。然后參考所確定的偽傳播時延來定義GPS時間戳。在優(yōu)選實施例中，偽傳播時延被保證位于預定的時間間隔內。
文檔編號G01S1/00GK101375174SQ200680052795
公開日2009年2月25日 申請日期2006年2月15日 優(yōu)先權日2006年2月15日
發(fā)明者A·康加斯, K·T·威格倫 申請人:艾利森電話股份有限公司