專利名稱：識別通信網(wǎng)內(nèi)資產(chǎn)位置的方法與設備的制作方法
相關(guān)申請的交叉參照本申請要求2001年2月20日和2000年11月14日提交的共同未決美國臨時專利申請NO.60/270,254和60/248,357的利益，這些申請通過引用包括在這里。
背景技術(shù)：
本揭示內(nèi)容涉及跟蹤無線或部分無線通信網(wǎng)內(nèi)資產(chǎn)位置的設備與方法，尤其涉及利用可移動發(fā)射機廣播的通信序列在接收機的到達時間(下稱TOA)來識別資產(chǎn)位置。TOA評估指通信序列的“標時”。
在應用與通信網(wǎng)中接收機有關(guān)的測距或三角測量技術(shù)測定移動資產(chǎn)位置時，可能希望精密地評估通信序列到達時間。隨著網(wǎng)內(nèi)資產(chǎn)數(shù)量的增多、通信業(yè)務量或標時事件速率的提高，標時性能與整個網(wǎng)絡性能會下降。通常并不希望在網(wǎng)內(nèi)識別與每一廣播數(shù)據(jù)包有關(guān)的每個無線資產(chǎn)的位置。然而，網(wǎng)絡操作效率經(jīng)常低下，因為不對每個接收的數(shù)據(jù)包標時，就無法對期望的數(shù)據(jù)包標時。
在有些無線網(wǎng)中，接入點結(jié)構(gòu)會限制網(wǎng)絡性能。通常，接入點不允許標時處理快得足以對無線資產(chǎn)位置產(chǎn)生精確的估值。
無線通信網(wǎng)通常有一種相鄰蜂窩區(qū)以不同信道工作的蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為盡量減小通信信號之間的干擾，諸蜂窩區(qū)安排成盡量增大信道間的物理距離。這樣安排雖然盡量增大了網(wǎng)用戶的有效空間帶寬，但是因降低了接收機密度，往往劣化了指定信道上標時的有效位置評估精度。無線通信網(wǎng)已越來越多地設計成應用802.11射頻信號結(jié)構(gòu)。隨著該標準的推廣使用，對識別廣播標準802.11數(shù)據(jù)包的無線資產(chǎn)的位置將越來越有價值。
通常希望識別無線通信網(wǎng)附近出現(xiàn)的“無源”資產(chǎn)的位置，如跟蹤貨倉里的貨架位置。一個方法是對無源資產(chǎn)貼有源標牌，標牌一般按固定的時間表以單頻發(fā)射專用信號。當網(wǎng)絡不接收預定發(fā)射時，會丟失位置信息。固定時間表標牌不能“選擇”發(fā)射時間，因而不能優(yōu)化利用開放的“廣播時間”周期。因此，在業(yè)務量大的通信網(wǎng)中，位置評估特別困難，效率低下。在多頻蜂窩網(wǎng)中，單頻標牌會不能得到優(yōu)化跟蹤。
標時法一般應用基于相關(guān)性的信號處理技術(shù)(類似于信號譯碼技術(shù))，但已知相關(guān)技術(shù)固有的噪聲(如交叉相關(guān)噪聲)劣化了標時精度。
來自單一通信序列發(fā)射的多次信號到達(下稱“多徑”)，會劣化譯碼的信號質(zhì)量且難作序列檢測。當發(fā)射機附近的建筑物產(chǎn)生的發(fā)射回波在“視線”信號之后到達接收機時，會出現(xiàn)多徑現(xiàn)象。“視線”(下稱LOS)信號是發(fā)射的信號通過發(fā)射機與接收機之間最短路徑的部分。LOS信號可穿過建筑物，LOS路徑在可見譜中呈不透明。多徑會使被譯碼數(shù)據(jù)信號沾上假數(shù)據(jù)序列，造成LOS數(shù)據(jù)序列檢測困難。多徑造成的假序列具有比LOS信號更強的信號，因為LOS信號被其穿過的建筑物衰減了。
因此，希望提供有效的設備與方法來識別無線資產(chǎn)位置。
還希望提供可精確地識別無線資產(chǎn)位置的設備與方法。
更希望提供可識別廣播802.11信號結(jié)構(gòu)的無線資產(chǎn)位置的設備與方法。
另還希望提供能對無源資產(chǎn)有效地貼標牌以作位置識別的設備與方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為識別無線通信網(wǎng)內(nèi)無線資產(chǎn)位置而提供改進的設備與方法。
根據(jù)本發(fā)明的原理，提供的設備與方法可評估數(shù)據(jù)信號在接收機到達時間。在有些實施例中，數(shù)據(jù)信號被接收、解調(diào)并譯碼成譯碼的信號。可對有利于評估TOA的序列分析該譯碼的信號，若檢出了有利的序列，就可選擇一相關(guān)函數(shù)，以與解調(diào)的信號相關(guān)。該相關(guān)函數(shù)可用基于數(shù)據(jù)序列的相關(guān)特性編制的規(guī)則選擇。利用該相關(guān)函數(shù)、該相關(guān)函數(shù)的值或它們的組合，可以評估TOA。
附圖簡介通過以下結(jié)合附圖所作的詳細描述，本發(fā)明的種種目的與優(yōu)點將更清楚了，圖中用相同的參照字符表示相同的部件，其中

圖1示出可按本發(fā)明原理與無線資產(chǎn)位置識別系統(tǒng)一起使用的一示例設備
圖2示出可按本發(fā)明原理與無線資產(chǎn)位置識別系統(tǒng)一起使用的另一示例設備；圖3示出應用圖1與2所示設備的一示例通信網(wǎng)；圖4是示例步驟的流程圖，可在無線資產(chǎn)位置識別期間按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖5是一按本發(fā)明原理的示例通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)；圖6是另一示例步驟流程圖，在無線資產(chǎn)位置識別期間可按本發(fā)明的原理執(zhí)行；圖7是又一示例步驟流程圖，在無線資產(chǎn)位置識別期間可按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖8是再一示例步驟流程圖，在無線資產(chǎn)位置識別期間可按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖9是又一示例步驟流程圖，在無線資產(chǎn)位置識別期間可按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖10示出可按本發(fā)明原理與無線資產(chǎn)位置識別系統(tǒng)一起使用的另一示例設備；圖11是再一示例步驟流程圖，可在無線資產(chǎn)位置識別期間按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖12示出示例的被接收數(shù)據(jù)和按本發(fā)明原理的一相應示例相關(guān)信號；圖13示出另一示例被接收數(shù)據(jù)與一相應的示例相關(guān)信號；圖14示出按本發(fā)明原理的兩個示例相關(guān)信號；圖15是又一示例步驟流程圖，在無線資產(chǎn)位置識別期間可按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖15A示出可按本發(fā)明原理處理的一示例相關(guān)信號；圖16是一示出執(zhí)行圖15所示步驟時涉及的示例步驟的流程圖；圖17示出示例的被接收數(shù)據(jù)序列和按本發(fā)明原理的示例相關(guān)策略；圖18是又一示例步驟流程圖，在無線資產(chǎn)位置識別期間可按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖19是再一示例步驟流程圖，在無線資產(chǎn)位置識別期間可按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖20示出可按本發(fā)明原理與無線資產(chǎn)位置識別系統(tǒng)一起使用的示例設備；圖21是按本發(fā)明原理的一部分無線資產(chǎn)位置識別系統(tǒng)的示意圖；圖22是又一示例步驟流程圖，在無線資產(chǎn)位置識別期間可按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖23是再一示例步驟流程圖，在無線資產(chǎn)位置識別期間可按本發(fā)明原理執(zhí)行；圖24示出可按本發(fā)明原理用于無線資產(chǎn)位置識別的兩個示例相關(guān)信號。
發(fā)明的詳細描述可以為識別通信網(wǎng)內(nèi)無線資產(chǎn)的位置提供若干系統(tǒng)與方法。本發(fā)明的有些實施例，包括一同步信號發(fā)生器和若干配置成對該無線資產(chǎn)廣播標時的通信序列的網(wǎng)資源，各網(wǎng)資源可與同步信號發(fā)生器作電通信，各資源配置成對通信序列標時。
可用同步信號同步諸網(wǎng)資源中出現(xiàn)的時鐘?？捎脕碜再Y源的到達時間估值(下稱TOA估值)識別無線資產(chǎn)位置。在有些實施例中，可用到達不同網(wǎng)資源的通信序列的TOA之差識別無線資產(chǎn)位置。該TOA之差記為TDOA?？捎肨DOA測定一組求解的可能無線資產(chǎn)位置，并用第二TDOA識別求解組內(nèi)被評估的資產(chǎn)位置。在有些實施例中，可用雙曲三角測量法將TDOA轉(zhuǎn)換成無線資產(chǎn)位置估值。
在有些實施例中，可以標時IEEE802.11通信序列，該通信序列包括802.11射頻信號結(jié)構(gòu)。該通信序列包含一802.11數(shù)據(jù)包。
本發(fā)明有些實施例可提供一TOA評估裝置，可提供無線通信網(wǎng)中某一位置的通信序列的TOA估值。TOA評估裝置包括一個或多個用于接收一條或多條通信序列的接收機。TOA估值可以是通信序列或一部分通信序列的到達時間估值。通信序列包含一系列信息碼元，信息碼元可以是PN碼、CCK碼元、PBCC碼元或任一其他合適的信息碼元。在通信序列中，具有優(yōu)質(zhì)自相關(guān)特性的信息碼元模式適合標時，而有噪聲自相關(guān)特性的信息碼元模式不適合標時。
可將與一通信序列或其一部分相關(guān)聯(lián)的信號前沿定義為TOA?？捎糜赏ㄐ判蛄谢蚱湟徊糠謱С龅南嚓P(guān)信號的峰(下面討論)限定TOA。通信序列或其一部分的任何其他合適特征也可限定TOA。若網(wǎng)中多臺接收機對通信序列應用同一種TOA定義，就可精密地估算TOA之差。
在一些實施例中，TOA評估裝置包括一接收射頻信號的裝置和與射頻裝置電子通信的第一電路，后者配置成檢測接收的通信序列的相關(guān)函數(shù)峰。
第一電路起相關(guān)器作用，檢測有利于TOA評估的通信序列部分。該相關(guān)器可以是滑動相關(guān)器，把通信序列與選擇的一參考函數(shù)相乘，乘積限定一相關(guān)信號。
第一電路包括一、二、三、四或五碼元相關(guān)器，其中各相關(guān)器的每個碼元對應于可能出現(xiàn)在接收的通信序列中的某些信息碼元。二碼元相關(guān)器可用來檢測通信序列中兩個連續(xù)對應碼元的模式，三碼元相關(guān)器用來檢測通信序列中三個連續(xù)對應碼元的模式。更“長”的相關(guān)器可檢測出現(xiàn)在通信序列中的更長的碼元模式。
第一電路包括一N碼元相關(guān)器，N為任意正整數(shù)。第一電路可以包括不同長度相關(guān)器的組合。在有些實施例中，系統(tǒng)包括串接的相關(guān)器。在有些實施例中，系統(tǒng)包括并聯(lián)的相關(guān)器。
在有些實施例中，TOA評估裝置包括配置成對接收機接收的通信序列作譯碼的第二電路，如在無線802.11兼容網(wǎng)中，通常把一位(Barker序列)相關(guān)器用作譯碼器。(這里使用的術(shù)語802.11包括無線通信網(wǎng)規(guī)程的任一802.11族，包括802.11a與802.11b)在有些實施例中，TOA評估裝置包括第三電路，它配置成從相關(guān)器輸出信號(也稱為相關(guān)信號)里濾出多徑信號分量。多徑信號是建筑物發(fā)射的通信信號。通常在相應的直接或“視線”信號被接收后接收。指定視線信號的反射可產(chǎn)生多種多徑信號，而且后者可能比前者更強，因為視線信號在傳播通過建筑物時被衰減了。因此，必須識別對相關(guān)信號有貢獻的視線。
在有些實施例中，TOA評估裝置包括配置成輸出指示到達時間估值的信號的第四電路。在有些實施例中，TOA評估裝置包括第五電路，被配置成對所述通信序列中的移動資產(chǎn)裝置標識碼作分析。移動資產(chǎn)標識碼包含媒體接入控制(下稱MAC)地址。移動資產(chǎn)標識碼可以包含因特網(wǎng)協(xié)議(下稱IP)地址。第五電路在MAC地址與IP地址之間執(zhí)行轉(zhuǎn)換，如可以應用地址分辨協(xié)議或反地址分辨協(xié)議作轉(zhuǎn)換。移動資產(chǎn)標識碼可由系統(tǒng)管理者選擇，它可以是一種802.11標識碼、唯一碼或非唯一碼。
在有些實施例中，TOA評估裝置包括解調(diào)通信序列的電路。在有些實施例中，TOA評估裝置包括接收通信序列的天線。在有些實施例中，TOA評估裝置包括執(zhí)行到達時間評估所需任務的中央處理單元，該中央處理單元可以是個人計算機。在有些實施例中，TOA評估裝置包括一無線電模塊(如compactFlash Association的compact FlashTM名下(P.O.BOX51537，PaloAlto，California)、PCMCIA的PC CardTM名下(2635N.First St.Suite 209，San Jose，California 95134)和Mini PCI(PCI S.I.G控制的型號形狀因子)名下的市售產(chǎn)品)。
在有些實施例中，本發(fā)明包括一裝置網(wǎng)，包括配置成通過“選聽”而有選擇地識別某個移動資產(chǎn)位置的若干接收機。接收機接收來自移動資產(chǎn)的通信序列，若該資產(chǎn)的標識符對應于一選擇的標識符，就有選擇地評估該資產(chǎn)的位置。選擇的標識符可以是唯一標識符或非唯一標識符，可由系統(tǒng)用戶選擇并存入網(wǎng)資源存儲器。網(wǎng)發(fā)射機可對選擇的無線資產(chǎn)發(fā)信號，令其廣播通信序列，然后網(wǎng)對該序列標時。
在有些實施例中，本發(fā)明包括一TOA評估裝置網(wǎng)，各裝置包括一配置成工作于特定頻率的接收機。該網(wǎng)包括多個配置成對以不同頻率傳播的信號提供標時的TOA評估裝置?？蓪ν活l率分配一組TOA評估裝置。一組的分配頻率不同于其他組的分配頻率。諸裝置以蜂窩結(jié)構(gòu)分布。這里把涉及不同頻率廣播或接收的無線資產(chǎn)位置識別方法稱為“多頻合估”定位法。
網(wǎng)可以配置成用第一組的一個或多個TOA評估裝置接收來自某個無線資產(chǎn)的第一頻率通信序列，然后用第二組的一個或多個TOA評估裝置接收來自該無線資產(chǎn)的第二頻率通信序列?？梢杂霉ぷ饔谝粋€或多個相應附加頻率的一個或多個附加TOA評估裝置組，接收來自該無線資產(chǎn)的一個或多個相應的附加通信序列。在有些實施例中，無線資產(chǎn)發(fā)射可在足夠短的一段時間里通過所有或部分可用的網(wǎng)頻進行，保證該無線資產(chǎn)位置在該期間保持幾乎不變。各TOA評估裝置可對在其各自頻率上收到的通信序列作標時。
根據(jù)TOA評估裝置產(chǎn)生的TOA估值，可算出一個或多個無線資產(chǎn)位置估值，從選自同組或不同組的一對TOA導出TDOA。TDOA可從位于有利于識別移動資產(chǎn)位置的TOA評估裝置導出，處于有利位置的位置包括接近無線資產(chǎn)的裝置，也包括在空間以有利于位置識別計算的模式分布的裝置(如以包圍移動單元的三角形模式)。
在有些實施例中，作初步位置識別計算以提供無線資產(chǎn)位置的粗估值。在有些這類實施例中，可應用按移動資產(chǎn)位置初步估值選擇的TOA評估裝置的到達時間估值，作高精密度估算。
在有些實施例中，TOA評估裝置可配置成接收一個以上頻率的通信信號，如該裝置可配置成接收網(wǎng)內(nèi)所有可用頻率的通信序列。該裝置包括至少一個配置成接收網(wǎng)內(nèi)每個可用頻率的通信序列的接收機。在有些實施例中，可將網(wǎng)內(nèi)所有的TOA評估裝置配置成接收所有可用頻率的通信序列。在有些實施例中，工作于任一可用頻率的無線資產(chǎn)，可以廣播可被網(wǎng)內(nèi)所有TOA評估裝置標時的通信序列。
在包括配置成接收多頻通信序列的TOA評估裝置的有些實施例中，裝置包括一主接收機和至少一個輔接收機，前者配置成在分配的頻率接收通信序列，后者配置成交替變換一系列頻率(如網(wǎng)內(nèi)所有的可用頻率)。網(wǎng)包括一中央控制器，迫使輔接收機在特定時間工作于一選定的頻率，如控制器可以令所有的輔接收機同時進行一不同頻率的序列，不同頻率包括所有的可用頻率。在將所有輔接收機切換到一特定頻率的間隔內(nèi)，可用網(wǎng)內(nèi)幾乎所有的TOA裝置對無線資產(chǎn)在該頻率廣播的通信序列標時。
本發(fā)明的有些實施例包括配置成為TOA評估廣播一系列通信序列的無線資產(chǎn)。在有些實施例中，無線資產(chǎn)應用網(wǎng)接收機使用的一系列不同頻率廣播一系列通信序列。在有些實施例中，無線資產(chǎn)可為TOA評估配置成以指定頻率反復發(fā)射一通信序列。這里把無線資產(chǎn)出于識別其位置的目的而發(fā)射的通信序列稱為位置標識信息。
本發(fā)明的有些實施例包括貼到出現(xiàn)在通信網(wǎng)內(nèi)或附近的移動物件上的標牌。2000年11月14日提交的美國專利申請NO.60/248,357描述了該標牌，該申請通過引用包括在這里。標牌配置成對網(wǎng)提供位置標識信息，該信息包括格式適合網(wǎng)的數(shù)據(jù)，如標牌可發(fā)射802.11兼容數(shù)據(jù)。在有些實施例中，把標牌配置成等候一段預定時間，以檢測出現(xiàn)在網(wǎng)信道上的射頻能(如應用檢能器)，若射頻能明顯小于預定的閾值，就向網(wǎng)發(fā)送位置標識信息。標牌以“睡眠”模式等候，睡眠模式要求減小的電力，該模式由標牌內(nèi)的定時器中斷，或由來自網(wǎng)絡端的“喚醒”呼叫中斷。
若第一測試頻率的射頻能不小于閾值，則將標牌配置成切換到一不同的網(wǎng)頻。在有些實施例中，標牌連續(xù)切換到不同的網(wǎng)頻，直到檢出一條無干擾信道。當檢出無干擾信道時，標牌可向諸網(wǎng)接收機發(fā)送位置標識信息。在有些實施例中，在廣播位置標識信息之前，把標牌配置成等候，直到指定的信道變無干擾。
在有些實施例中，為實現(xiàn)多頻合估，可將標牌配置成以多頻發(fā)射位置標識信息。例如標牌可以包括多個發(fā)射機，在蜂窩網(wǎng)內(nèi)一條以上信道上廣播位置標識信息。在有些實施例中，例如標牌可以應用單個可調(diào)諧發(fā)射機在多條信道上依次廣播位置標識信息。
在有些實施例中，標牌可以發(fā)射資產(chǎn)標識信息。資產(chǎn)標識信息包括識別標牌自身的信息、識別貼標牌的移動物件的信息，還可包括MAC地址、一部分MAC地址、IP地址、一部分IP地址，或者用于識別標牌或貼標牌移動物件的任何合適的唯一或唯一信息。
在有些實施例中，標牌配置成接收來自網(wǎng)發(fā)射機的數(shù)據(jù)。在某些實施例中，標牌配置成接收來自網(wǎng)終端的喚醒信號。
本發(fā)明包括在接收機評估通信序列TOA的方法和/或設備。2001年2月20日提交的美國臨時申請NO.60/270,254討論了TOA評估技術(shù)，其內(nèi)容通過引用包括在這里。通信序列出現(xiàn)在數(shù)據(jù)信號或一部分數(shù)據(jù)信號中。在有些實施例，本發(fā)明包括的方法用于接收數(shù)據(jù)信號，解調(diào)該數(shù)據(jù)信號(如得出通信序列)，由該數(shù)據(jù)信號形成譯碼的信號(如得出位序列)，并應用選擇的或預選的相關(guān)函數(shù)評估該數(shù)據(jù)信號的TOA。
在用相關(guān)函數(shù)評估TOA的實施例中，相關(guān)函數(shù)包括對通信序列的表示和選擇的參考信號。對可選部分的數(shù)據(jù)信號評估該相關(guān)函數(shù)。需要時可作緩存的數(shù)據(jù)信號和參考信號以某種方式組合，當參考信號與數(shù)據(jù)信號或其一部分相關(guān)最強時，使相關(guān)函數(shù)具有最大值?？蓪⒊霈F(xiàn)這一最大值的時間(相對于數(shù)據(jù)信號或任何其他時間基準的始端)定義為該數(shù)據(jù)信號的TOA。
數(shù)據(jù)信號是被編碼成被TOA評估裝置識別的信號，如為了提高標時精度，可將有利于標時的預選通信序列插入數(shù)據(jù)信號。當與預選的通信序列相關(guān)時，識別編碼數(shù)據(jù)信號的TOA評估裝置可用預選的參考信號產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的相關(guān)信號。在本發(fā)明配置成接收已知通信序列的實施例中，可對PN碼、CCK碼元、PBCC碼元等序列或OFDM信號標時。在這些實施例中，預選的參考信號包括選自PN碼、CCK碼元、PBCC碼元的碼元或OFDM信號。例如，通過將數(shù)據(jù)信號頭部(如802.11包頭部)或數(shù)據(jù)包中的某一碼元設置成預定值，可為標時而編碼數(shù)據(jù)信號。在有些實施例中，可對數(shù)據(jù)信號編碼，以指導TOA評估裝置對序列作標時。
數(shù)據(jù)信號可以是不被編碼成讓TOA評估裝置識別的信號。在接收非編碼信號時，可監(jiān)視數(shù)據(jù)信號，以檢測有利于用一個或多個存貯的參考信號實現(xiàn)相關(guān)的通信序列。當檢出可能有利的通信序列時，可將已知與檢出序列強相關(guān)的參考信號同該通信序列組合起來產(chǎn)生一相關(guān)信號。本發(fā)明監(jiān)視有利通信序列的數(shù)據(jù)信號的諸實施例，可以檢測Barker碼、PN碼、擴頻碼(如DSSS切片碼)或任何其他合適碼的序列。
在本發(fā)明有些實施例中，通過使相關(guān)函數(shù)值相對TOA參數(shù)或估計量變成最大或最小，可以測定TOA估值，如可將TOA估值定義為相關(guān)函數(shù)的獨立變量的最大似然估值(或“峰值”)。
在本發(fā)明有些實施例中，可用TOA估值計算通信序列與一部分同步信號到達的時差。在有些實施例中，可用TOA估值計算通信序列與時鐘信號參考部分的時差。時鐘信號用TOA評估裝置的內(nèi)部或外部時鐘產(chǎn)生。在本發(fā)明有些實施例中，可用TOA估值計算第一與第二接收機收到的同一通信序列的時差。在有些實施例中，可用TOA估值計算第一與第二通信序列的時差，而第一與第二通信序列在同一或不同的接收機接收。
本發(fā)明有些實施例可從相關(guān)信號中濾波或除去多徑信號分量。通過檢測出相關(guān)信號中一組可能重迭的峰前沿，可除去多徑。運用信道評估，可將多徑與視線相關(guān)信號分量分開。在應用信道評估的實施例中，把通信信道模擬成一系列分離脈沖函數(shù)，假定第一脈沖是視線脈沖。無多徑的理想相關(guān)信號與實際相關(guān)信號可一起用于構(gòu)成該信道的估值。利用該評估的信道，可以分離視線脈沖與多徑脈沖。
在本發(fā)明有些實施例中，可提供評估通信序列TOA的系統(tǒng)或系統(tǒng)元件。有些這類實施例包括用于接收、解調(diào)、譯碼、緩存、處理或濾波數(shù)據(jù)信號的設備，有些實施例包括把TOA估值輸出給其他網(wǎng)資源的設備，有些實施例包括多個相關(guān)器。在有些這類實施例中，相關(guān)器相互并聯(lián)。
本發(fā)明有些實施例包括在通信網(wǎng)中接收機上評估通信序列TOA的電路，該電路包括載波跟蹤電路或定時回路。載波跟蹤電路可調(diào)節(jié)接收機用于接收無線電信號的振蕩頻率。
該電路包括切片碼相關(guān)器，它可將擴頻通信序列(如直接擴頻通信序列)譯碼成一系列譯碼的二進制碼元。切片碼相關(guān)器可用相關(guān)函數(shù)譯碼通信序列，相關(guān)函數(shù)包括與通信序列的切片碼匹配的碼元序列。切片碼相關(guān)器可以作用于載波跟蹤電路輸出的信號。切片碼相關(guān)器的輸出反饋給載波跟蹤電路以跟蹤電路控制。
該電路包括標時電路，它可結(jié)合使用相關(guān)函數(shù)與通信序列而產(chǎn)生相關(guān)信號，并可利用相關(guān)信號評估該通信序列的到達時間。該標時電路包括分離多徑相關(guān)信號分量與視線相關(guān)信號分量的電路。標時電路可以影響載波跟蹤電路的輸出。
該電路包括接收機接口，可以是MAC接口。在有些實施例中，載波跟蹤電路、切片碼相關(guān)器和接收機接口串聯(lián)。在有些實施例中，標時電路接收載波跟蹤電路與相關(guān)器二者的輸出。跟蹤電路的輸出經(jīng)相關(guān)器支路供給標時電路。在有些這類實施例中，跟蹤電路的輸出與相關(guān)器的輸出一起用來檢測用于TOA評估的通信序列中的序列。將標時電路的輸出接至接收機接口而與網(wǎng)資源通信。
有些實施例包括接相關(guān)器電路輸出的譯碼器電路，可譯碼相關(guān)器電路輸出，以對例如低數(shù)據(jù)通信速率產(chǎn)生一系列二進制信息碼元。譯碼器電路接載波跟蹤信號輸出，譯碼器譯碼跟蹤電路輸出，以對例如高數(shù)據(jù)通信速率產(chǎn)生一系列二進制信息碼元。
有些實施例包括解擾器電路，它可以接收譯碼的信號并向接收機接口輸出解擾信號。
本發(fā)明包括利用配置成對無線資產(chǎn)廣播通信序列標時的網(wǎng)資源識別該資產(chǎn)位置的設備和/或方法。在有些實施例中，標時的網(wǎng)資源包括TOA評估裝置。
在有些實施例中，TOA評估裝置可以估算無線資產(chǎn)廣播的通信序列的TOA。該TOA用選擇的相關(guān)函數(shù)估算，然后在第二TOA評估裝置上估算同一通信序列的TOA。
可用兩個TOA的TDOA(到達時間差)限定一組發(fā)射通信序列的位置。2000年11月14日提交的美國臨時專利申請NO.60/248,357，描述了用到達時間識別無線資產(chǎn)位置的技術(shù)，其內(nèi)容通過引用包括在這里。該組位置是一條雙曲線。在有些實施例中，各TOA評估裝置有一用于量化TOA的內(nèi)部時鐘或計數(shù)器。包含在網(wǎng)內(nèi)諸TOA評估裝置里的時鐘經(jīng)同步或校正，可以計算從不同TOA評估裝置得到的TOA里導出的TDOA。
這里把第一對TOA評估裝置產(chǎn)生的TDOA稱為第一TDOA，把對應于第一TDOA的一組可能的位置稱為第一求解組。識別資產(chǎn)位置時，附加位置信息可結(jié)合第一求解組使用。在有些實施例中，可充分迅速地獲取附加位置信息，以保證在獲取TOA評估裝置的位置標識信息期間，資產(chǎn)位置只發(fā)生很小變化。
附加位置信息包括例如至少一個附加TDOA求解組，它可限定第二條與第一雙曲線相交的雙曲線，且可從不同于第一對TOA評估裝置的TOA評估裝置求出。該附加TDOA求解組可從第一對的一個TOA和不包含在第一對里的TOA評估裝置的一個TOA求出。可以使用許多附加TODA求解組?？蓪①Y產(chǎn)位置標識定義成兩個求解組最有可能或最精密地估算的相交。在有些實施例中，可用交點的最小二乘方估值識別資產(chǎn)位置。在有些實施例中，可用交點的最大似然估計量識別資產(chǎn)位置。
附加位置信息包括來自原來TOA評估裝置對外部TOA評估裝置的距離(或范圍)估值。當發(fā)送與接收時間都已知時，通過接收來自移動資產(chǎn)的通信序列可確定范圍。通過從TOA評估裝置向移動資產(chǎn)發(fā)射信號，接收來自該移動資產(chǎn)的“回波”信號，并用往返運行時間計算范圍，可確定該范圍。如在802.11通信網(wǎng)中，返回信號是802.11確認幀(ACK)。在有些實施例中，精密地控制被發(fā)射信號接收與回波信號廣播之間的延遲，可提供精密的往返運行時間。通過接收來自無線資產(chǎn)的通信信號并應用信號強度衰減估算范圍，可測定該范圍。還可用任何其他合適的方法測定范圍。
附加位置信息包括對移動資產(chǎn)位置在物理、地域或幾何上的限制。例如第一TDOA可經(jīng)歷網(wǎng)內(nèi)若干扇區(qū)。若已知移動資產(chǎn)不在一個或多個扇區(qū)內(nèi)，則可排除這些扇區(qū)作為可能的位置，而用其余扇區(qū)識別資產(chǎn)位置。
在本發(fā)明有些實施例中，把TDOA定義為指定一對TOA評估裝置的多個TOA差值的平均值，如第一TOA評估裝置接收來自移動資產(chǎn)的通信序列，它產(chǎn)生三個不同的TOA。第二TOA評估裝置接收來自移動資產(chǎn)的通信序列而產(chǎn)生三個對應的TOA。計算這三隊相應TOA的差值，產(chǎn)生三個TDOA，然后將這三個TDOA求均而定義為一有效TDOA。對該通信序列反復應用同一相關(guān)函數(shù)，應用不同的連續(xù)相關(guān)函數(shù)，應用單個產(chǎn)生多個TOA估計量的相關(guān)函數(shù)(見下述)，或應用任何其他合適方法，在各TOA評估裝置產(chǎn)生連續(xù)的TOA。
在有些實施例中，當對接收的通信序列產(chǎn)生多個TDOA時(如當多對獨立的TOA評估裝置接收該通信序列時)，必須求出兩個以上求解組的交點。當出現(xiàn)兩個以上求解組時，可應用最小二乘方、最大似然度或任何其它適合估算位置最可能標識的方法來測定資產(chǎn)位置。
當出現(xiàn)兩個以上求解組時，必須廢棄其中的一個或多個。如在有些實施例中，若與基準TOA數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的噪聲高于測定閾值，就廢棄有噪聲的求解組。有些實施例廢棄相對于其它對同一通信序列導出的求解組成為“極端數(shù)”的求解組。在應用最大似然評估法確定位置同一性的實施例中，對各求解組按其內(nèi)出現(xiàn)的噪聲量加權(quán)，這樣相對于噪聲小的TDOA求解組，可對噪聲較大的TDOA求解組打折。
本發(fā)明有些實施例包括一條定時電纜，用于使網(wǎng)內(nèi)TOA評估裝置時鐘同步。在有些實施例中，該電纜可提供高頻正弦波。在有些這類實施中，該電纜可提供高頻方波。同步信號由網(wǎng)資源產(chǎn)生，并由TOA評估裝置例如應用鎖相回路倍頻。在TOA評估裝置，該信號作放大、濾波、波整形，或以任何其它合適方式的處理。該信號經(jīng)處理，可產(chǎn)生配置成驅(qū)動數(shù)字計數(shù)器的數(shù)字信號。在通信網(wǎng)中，數(shù)字計數(shù)器用作TOA評估裝置的TOA時鐘。
在有些實施例中，定期調(diào)制同步信號，使網(wǎng)內(nèi)TOA評估裝置時鐘同步。定期調(diào)制可用作全網(wǎng)時鐘復位。TOA評估裝置里的解調(diào)器可用來檢測定期調(diào)制，使數(shù)字計數(shù)器復位。在有些實施例中，對選擇的周期數(shù)或脈沖數(shù)去除信號里的高頻分量，實施定期調(diào)制。為了檢測遺漏的脈沖并產(chǎn)生時鐘復位，可使用暫停時間大于單個脈沖的可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。TOA評估裝置包括一大型計數(shù)器，如多達32位。在有些實施例中，計數(shù)器大于32位。
本發(fā)明有些實施例包括校正處理，以補償與各個TOA評估裝置相關(guān)的不同固定延遲。這些延遲包括但不限于接收機與電纜的延遲。延遲經(jīng)量化，可調(diào)整用TOA評估裝置產(chǎn)生的TOA估值計算的無線資產(chǎn)位置估值。在有些實施例中，延遲可存入存儲器。
按本發(fā)明原理構(gòu)制的示例實施例示于圖1～24。
圖1示出包括接收機110與處理器120的示例TOA評估裝置100，它包括向資產(chǎn)130等無線資產(chǎn)發(fā)射信號的發(fā)射機。在有些實施例中，TOA評估裝置100可以是或部分是無線網(wǎng)接入點，如802.11兼容接入點或任何其它合適的接入點。在有些實施例中，裝置100可以不包括通常與接入點相關(guān)的元件，如發(fā)射機。接收機110接收來自130等無線資產(chǎn)的通信信號112。無線資產(chǎn)130可以是移動個人計算機、筆記本計算機、手持個人計算機、汽車個人計算機、個人數(shù)字助理器(PDA)、蜂窩電話、蜂窩電話/PDA組合機、無線標牌、無線購物設備、無線盤存設備，或者任何其它適合于發(fā)射無線通信信號的裝置。無線資產(chǎn)130通過布線發(fā)射通信信號。
接收機110包括任何對來自無線資產(chǎn)130的通信信號112作接收、解調(diào)與譯碼所需的硬件、固件或軟件。在有些實施例中，在接收機110與處理器120之間分配或分擔信號處理任務，如接收機110解調(diào)通信信號112，處理器120執(zhí)行譯碼和TOA分析任務。在有些實施例中，處理器120接收來自接收機110的通信信號112并對其解調(diào)，還應用合適的信號處理和/或分析硬件或軟件執(zhí)行TOA分析任務。在有些實施例中，將接收機110與處理器120的任務集中于單個元件(如集中于接入點)。
例如，處理器120同個人計算機、掌上計算機、手持個人計算機、汽車個人計算機、個人計算機、個人數(shù)字助理器(PDA)、蜂窩電話、蜂窩電話/PDA組合機、機頂盒、便攜計算機、因特網(wǎng)服務器、網(wǎng)服務器、薄型服務器或任何其它適合處理通信信號或支持信號分析工具的裝置相關(guān)聯(lián)。
用戶140通過任何合適的有線或無線方式與系統(tǒng)100通信。有些系統(tǒng)100的實施例中，140等用戶通過鍵板、鍵盤、觸摸板或任何其它合適接口與處理器120互作用。用戶140可以是客戶機或主控處理器。
圖2的示例TOA評估裝置200，提供類似于結(jié)合TOA評估裝置100描述的功能。TOA評估裝置200包括的天線210，能接收來自無線資產(chǎn)的無線信號。在有些實施例中，天線210可對無線資產(chǎn)發(fā)射無線信號。在有些實施例中，TOA評估裝置200通過有線媒體向用戶傳送TOA評估信息，在有些實施例中，通過無線媒體向用戶傳送TOA評估信息。在有些實施例中，裝置200不包括發(fā)射功能。
在有些實施例中，與無線電模塊230和/或高分辨率定時模塊240互作用的中央處理單元220，可以解調(diào)無線210收到的信號，譯碼該信號，執(zhí)行串行或并行相關(guān)任務，執(zhí)行串行并行混合相關(guān)任務，并對系統(tǒng)200接收的通信序列提供產(chǎn)生或輸出TOA估值所需的緩存、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)格式化。處理單元220可應用任一合適的信號處理和/或分析硬件或軟件。
在本發(fā)明有些實施例中，無線電模塊230對高分辨率定時模塊240分別提供同相與正交無線電信號分量I與Q。無線電模塊230向定時模塊240提供輔助信號，如提供RSSI信號(用于測量信號強度)。MD-ROY信號(數(shù)據(jù)成幀)、RXCLK信號(對數(shù)據(jù)進行定時)和RXD信號(傳送收到的數(shù)據(jù))。
在有些實施例中，定時模塊240包括數(shù)據(jù)采集模塊241、RSST A/D模塊242、定時器模塊243、資產(chǎn)ID分析器模塊244、配置寄存器245、相關(guān)模塊246和任何其它合適的模塊。數(shù)據(jù)采集模塊241采集來自信號I與Q的通信序列，把模擬信號轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號。定時器模塊243包括振蕩器與計數(shù)器，為標時系統(tǒng)200收到的通信信號提供時間基準，可對無線電模塊230發(fā)射的信號標時。發(fā)射信號的標時可結(jié)合使用收到信號的TOA，以估算信號在TOA評估裝置200與無線資產(chǎn)之間的往返運行時間。定時器模塊243與出現(xiàn)在網(wǎng)內(nèi)的TOA評估裝置里的其它定時模塊同步，故可計算兩個在不同TOA評估裝置收到的TOA之差。在有些實施例中，定時器模塊接收來自網(wǎng)資源的同步信號。例如，為分析出現(xiàn)在收到的通信序列中的無線資產(chǎn)標識信息(如MAC地址)，可以有資產(chǎn)ID分析器模塊244，它包括分析該標識信息的數(shù)據(jù)濾波器?？梢杂信渲眉拇嫫?45，如可用于對選擇的標時存貯無線資產(chǎn)標識信息(如上所述)。提供的相關(guān)模塊246對通信序列應用相關(guān)函數(shù)，產(chǎn)生TOA估值。該模塊246包括多徑處理元件。
在有些實施例中，定時模塊240向中央處理單元220提供資產(chǎn)ID、TOA估值、I/Q數(shù)據(jù)、RSST或任何其它合適的信息，單元220處理接收自定時單元240的信息，通過無線或有線方式向其它網(wǎng)資源提供資產(chǎn)ID、TOA估值、I/Q數(shù)據(jù)、RSSI、信號強度、往返傳播時間、與無線資產(chǎn)的距離等信息或任何其它合適的信息；還向集中型資產(chǎn)位置標識處理器提供資產(chǎn)ID與TOA，以計算TDOA。
圖3示出的TOA評估裝置300類似于TOA評估裝置100與200，被匯入通信網(wǎng)310。通信網(wǎng)310由網(wǎng)服務器320支持，它可以是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、市區(qū)網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)、外部網(wǎng)、任一類其它通信網(wǎng)，或者任一該網(wǎng)的任何無線或部分無線形式。網(wǎng)服務器320可與因特網(wǎng)330或任何其它電子通信網(wǎng)通信。網(wǎng)310包括有線資產(chǎn)340。這里把TOA評估裝置300、服務器320、因特網(wǎng)330、有線資產(chǎn)340與無線資產(chǎn)350等特征稱為網(wǎng)資源。有線資產(chǎn)340可以是個人計算機、掌上計算機、手持個人計算機、個人數(shù)字助理器、機頂盒、便攜計算機、因特網(wǎng)服務器、LAN服務器、薄型服務器或任何其它合適的處理裝置。一個或多個TOA評估裝置300可以估算接收自350等無線資產(chǎn)的信號的TOA。網(wǎng)服務器320、有線資產(chǎn)340之一、TOA評估裝置300之一或任何其它合適的網(wǎng)資源，都可產(chǎn)生同步信號，使出現(xiàn)在TOA評估裝置的300里的時鐘同步。
圖4示出的廣義示例步驟流程圖，涉及本發(fā)明有些與識別通信網(wǎng)內(nèi)無線資產(chǎn)位置相關(guān)的實施例。圖4的步驟僅作示例，可以任何合適的次序執(zhí)行，實際上還有附加步驟，或可剔除某些步驟。圖4的某些步驟涉及接收無線信號，有些步驟涉及發(fā)射無線信號，有些步驟涉及處理信號。這些步驟可用任何合適的設備執(zhí)行，包括圖1系統(tǒng)100、圖2系統(tǒng)200和圖3系統(tǒng)310的某些或全部元件。
在步驟410，一個或一組TOA評估裝置接收至少一個來自無線資產(chǎn)的通信序列。在有些實施例中，用工作于不同頻率的TOA評估裝置接收通信序列。在步驟420，對一個或多個通信序列標時。在有些實施例中，在TOA評估裝置就地標時。在步驟422，中央處理器收集來自網(wǎng)TOA評估裝置TOA估值，對成對TOA計算TDOA。在步驟424，用TDOA產(chǎn)生無線資產(chǎn)TDOA求解組，用于識別無線資產(chǎn)位置(如應用雙曲三角測量法)。
在步驟426，TOA與測距信號廣播時間(下稱TOB)一起用于估算TOA評估裝置與無線資產(chǎn)的距離，如可用TOB、TOA和任何涉及信號處理的延遲計算往返信號傳播時間。應用信號的傳播速度，可估算出距離。
在有些實施例中，在步驟430估算收到通信序列的信號強度。在有些這類實施例中，在TOA評估裝置就地估算信號強度。在有些實施例中，接收機的信號強度與無線資產(chǎn)發(fā)射機的信號強度一起用于計算信號衰減。在步驟426，用信號強度或衰減估算無線資產(chǎn)與TOA評估裝置的距離。在步驟428。例如應用三角測量法，可運用來自己知位置的不同接收機的距離估值識別無線資產(chǎn)位置。
在步驟440，用通信序列載波信號相位估算通信序列在TOA評估裝置的到達角(下稱AOA)。當知道了來自無線資產(chǎn)的一通信序列或多個通信序列的一個以上AOA時，可用兩個或更多載波信號傳播方向矢量的交點識別無線資產(chǎn)位置。
在有些實施例中，可用混合法識別無線資產(chǎn)位置，這類方法組合了TDOA求解組、無線資產(chǎn)與TOA評估裝置的距離、載波信號傳播方向或它們的任意組合或子組合。
圖5示出示例蜂窩無線通信網(wǎng)500的結(jié)構(gòu)，它可以應用多頻合估法識別無線資產(chǎn)位置。網(wǎng)500包括圖3的網(wǎng)310的某些或全部元件，具有工作于選定頻率的多個區(qū)。網(wǎng)500區(qū)所示的頻率是基本工作頻率(如“分配的”頻率)。在有些實施例中，TOA評估裝置可工作于至少一個不同于基本頻率的頻率。各區(qū)有一個或多個接收裝置或接入點。在有些實施例中，各區(qū)有一個或多個諸如100的TOA評估裝置。網(wǎng)500有三個基本工作頻率f1、f2與f3，但本發(fā)明包括具有更多或更少基本工作頻率的網(wǎng)。位于f3區(qū)內(nèi)的無線資產(chǎn)520，處于工作于頻率f1、f2與f3的附近接收裝置的范圍內(nèi)。若這三個工作頻率之一被其它通信業(yè)務“占用”，無線資產(chǎn)520就試用另兩個頻率之一通信。
在有些實施例中，各區(qū)的TOA評估裝置配置成主要以分配給該區(qū)的工作頻率進行發(fā)射和接收。例如，若無線資產(chǎn)520以f1廣播通信序列，位于區(qū)D、E與B里的TOA評估裝置可接收該通信序列，并對其標時。在本發(fā)明有些實施例中，無線資產(chǎn)520在至少一個附加頻率廣播通信序列，以允許在其它(如較近的)TOA評估裝置上標時，如無線資產(chǎn)520先以頻率f1、再以頻率f2、又以頻率f3廣播通信序列，讓附近小區(qū)A、B、C內(nèi)的裝置對該通信序列標時。在有些實施例中，無線資產(chǎn)520可用并行的發(fā)射機以多個頻率同時廣播通信序列。在有些實施例中，無線資產(chǎn)520以多個頻率連續(xù)廣播通信序列。
在有些實施例中，區(qū)內(nèi)的TOA評估裝置配置成從基本頻率切換到第二頻率、第三頻率或某個不同頻率。區(qū)內(nèi)的TOA評估裝置可以從一個頻率切換到另一個頻率，以接收來自例如配置成以單頻(這里稱為“目標”頻率)廣播的通信序列，并對其標時。在有些實施例中，可將網(wǎng)內(nèi)部分或全部TOA評估裝置配置成幾乎同時切換到目標頻率，以接收通信序列作標時。
圖6～9示出示例步驟的廣義流程圖，涉及在通信網(wǎng)內(nèi)應用多頻合估法識別無線資產(chǎn)位置。圖6～9的步驟僅作示例，可按任一合適的次序執(zhí)行，其實還有些附加步驟，或某些步驟可以刪除。圖6的某些步驟涉及用無線資產(chǎn)產(chǎn)生和/或發(fā)射無線信號，可用任一合適的設備執(zhí)行，如圖6的部分或全部步驟可用圖1的無線資產(chǎn)130等無線資產(chǎn)執(zhí)行。圖7～9的有些步驟涉及接收無線信號或處理信號，可用任一合適的設備執(zhí)行，包括圖1的系統(tǒng)100、圖2的系統(tǒng)200、圖3的網(wǎng)310和圖5的網(wǎng)500的部分元件。
在圖6的步驟610，無線資產(chǎn)在廣播供通信網(wǎng)內(nèi)接收裝置用于標時的信號之前，可以等候一段選擇的時間。該網(wǎng)類似于圖3的網(wǎng)310或圖5的網(wǎng)500。在涉及諸如網(wǎng)500的多頻蜂窩網(wǎng)的實施例中，在選擇的時間結(jié)束時，無線資產(chǎn)以頻率f1廣播通信序列(步驟620)。在步驟630，無線資產(chǎn)發(fā)射機切換到頻率f2廣播通信序列。在步驟640，無線資產(chǎn)發(fā)射機切換到頻率f3廣播通信序列。
在有些實施例中，無線資產(chǎn)發(fā)射機對應于通信網(wǎng)內(nèi)可用的工作頻率，切換到附加頻率，如步驟640以f2+m所示。在有些實施例中，以不同頻率廣播的諸通信序列幾乎相同，在有些實施例中，以不同頻率廣播的諸通信序列不同。
圖7示出用于多頻合估方案的示例步驟，其中每個工作于分配給該組頻率的成組TOA評估裝置，用于識別通信網(wǎng)內(nèi)無線資產(chǎn)的位置。為便于示例，把網(wǎng)分成三組TOA評估裝置(組1、組2、與組3)。在有些實施例中，網(wǎng)分成較少的組，或分成較多的組。在步驟700，網(wǎng)利用組1裝置接收無線資產(chǎn)以頻率f1廣播的通信序列。在步驟705，組1裝置對該通信序列標時。在步驟710，網(wǎng)處理器按組1估算的成對TOA計算TDOA。在步驟715，產(chǎn)生求解組，包括由組1的TOA導出的每個TDOA的一個或多個無線資產(chǎn)位置。
在步驟720，網(wǎng)用組2裝置接收無線資產(chǎn)以頻率f2廣播的通信序列。涉及組2裝置與以頻率f2接收的通信序列的步驟725～735的處理，類似于涉及組1裝置與頻率f1接收的通信序列步驟705～715的處理。在步驟740，網(wǎng)用組3裝置接收無線資產(chǎn)以頻率f3廣播的通信序列。步驟745～755的處理涉及組3裝置和以頻率f3接收的通信序列，類似于涉及組1裝置和以頻率f1接收的通信序列的步驟705～715處理。在步驟760，網(wǎng)處理器應用步驟715、735、755產(chǎn)生的一個或多個求解組識別該無線資產(chǎn)的位置。若步驟715、735、755全體只產(chǎn)生一個求解組，則識別無線資產(chǎn)位置要求收集更多的信息。步驟760之后返回步驟700，開始新一輪多頻標時。
圖8示出用于多頻合估方案的示例步驟，其中用包括一個或多個輔接收機的TOA評估裝置識別通信網(wǎng)內(nèi)無線資產(chǎn)的位置。TOA評估裝置中的輔接收機(如除了工作于基頻的諸接收機外)以基本工作頻率以外的頻率接收信號，并不中斷基頻接收。在步驟820，工作于等同頻率的諸輔接收機接收來自無線資產(chǎn)的通信序列。在步驟830，估算各接收機的通信序列的TOA(如應用與各接收機相關(guān)的TOA評估裝置)。在步驟840，由接收機估算的成對TOA計算TDOA。在步驟850，產(chǎn)生求解組，包括步驟840導出的各TDOA的一個或多個可能的無線資產(chǎn)位置。在步驟860，用一個或多個在步驟850產(chǎn)生的求解組識別無線資產(chǎn)位置。若步驟850只產(chǎn)生一個求解組，識別無線資產(chǎn)位置就要求附加信息。在步驟870，把輔接收機切換到新的等同頻率，利用以新頻率接收的通信序列重復無線資產(chǎn)定位循環(huán)。在本發(fā)明有些實施例中，沒有輔接收機。在這些實施例中，把主接收機配置成切換到不同頻率執(zhí)行步驟820～870。
圖9示出由網(wǎng)執(zhí)行的示例步驟，用于“選聽”無線資產(chǎn)。在有些實施例中，可對接收自預選組無線資產(chǎn)一員的無線資產(chǎn)的通信序列作標時。在步驟910，選擇一個或多個無線資產(chǎn)標識符，它們對應于希望識別其位置的無線資產(chǎn)。在步驟920，存貯選擇的標識符。在步驟930，網(wǎng)接收來自無線資產(chǎn)的通信序列。在步驟940，根據(jù)通信序列分析資產(chǎn)標識符，確定在發(fā)射的無線資產(chǎn)的標識。在步驟950，將收到的標識符與預選標識符比較，若不相配，就不出現(xiàn)TOA或位置識別處理，過程回到步驟930，為可能的位置識別接收新的通信序列。若收到的標識符與預選標識符相配，則在步驟960估算通信序列TOA。步驟930～960可在網(wǎng)內(nèi)多個接收裝置上執(zhí)行，故在步驟960可估算對應于多個接收裝置裝置的多個TOA。在步驟970，用步驟960的TOA估值識別無線資產(chǎn)位置。在有些實施例中，步驟960和970涉及估算和/或處理用于位置識別的非TOA量，例如步驟960和970包括圖4的一個和多個步驟424、426、428、430、440和442。
圖10示出無線標牌1000的示例結(jié)構(gòu)，該標牌結(jié)構(gòu)可貼到移動物件作位置識別。天線1010可與通信網(wǎng)的設備(如圖1的系統(tǒng)100和圖2的系統(tǒng)200)收發(fā)信號。無線電發(fā)射機1020產(chǎn)生對網(wǎng)廣播的通信序列，它被配置成用不同頻率的載波信號調(diào)制通信序列。在有些實施例中，可選擇有利于無線資產(chǎn)位置識別的通信序列，有些通信序列包括無線資產(chǎn)標識信息?？刂破?040裝在標牌1000里，可與無線電接收機1030和無干擾信道檢測器1060互作用，檢測通信信道上存在的射頻業(yè)務。在有些實施例中，設有無線電接收機1030。在這些實施例中，用無干擾信道檢測器1060判斷信道是否無干擾。檢測器1060可以是檢能器。標牌1000利用接收機1030和檢測器1060“聽”信道上的通信業(yè)務，若信道無干擾，就在其上廣播通信序列。若信道上有業(yè)務，控制器1040就把接收機1030切換到后續(xù)的不同聽頻率，直到檢出無干擾的信道。然后，控制器1040把發(fā)射機1020切換到該無干擾信道，廣播通信序列。可以設置由控制器1040控制的收發(fā)開關(guān)1050，以把天線1010切換成與發(fā)射機1020或接收機1030通信。
在有些實施例中，接收機1030配置成接收來自網(wǎng)的信號，其中包括指令該機廣播通信序列，使網(wǎng)能識別標牌的位置。標牌1000由電源1080供電。在有些實施例中，為減輕電源的負擔，將元件組1070配置成工作于低功率。
圖11是示例步驟的廣義流程圖，涉及向通信網(wǎng)提供有關(guān)移動物件的位置標識信息。圖11的步驟僅為示例，可以任何合適的次序執(zhí)行。實際上還有附加步驟，或可刪除某些步驟。圖11的有些步驟涉及用標牌產(chǎn)生和/或發(fā)射無線信號，并可用任何合適的設備的執(zhí)行，如圖11的部分或全部步驟可用圖1的無線資產(chǎn)130等無線資產(chǎn)(包括圖10的標牌1000)或任何合適設備執(zhí)行。為簡化起見，假定用1000等標牌執(zhí)行圖11步驟。
在步驟1110，標牌保持睡眠模式。在本發(fā)明有些實施例中，睡眠模式可節(jié)省電力，如在圖10的電源1080中。作為網(wǎng)發(fā)射機的發(fā)射機向標牌發(fā)送喚醒信號，該信號是標牌附近發(fā)射的強RF信號。在步驟1120，標牌用檢能器接收喚醒信號。若在預定時間結(jié)束時收不到喚醒信號，可將標牌配置成在步驟1120自動醒來。在步驟1125，發(fā)射機和接收機電路(如圖10的元件組1070中)被賦能。若收到喚醒信號，發(fā)射機和接收機電路可在步驟1125被賦能。之后，在步驟1140，標牌判斷信道對廣播通信序列是否無干擾。在有些實施例中，步驟1140用檢能器執(zhí)行。圖11的有些步驟可用標牌(如類似于圖10中標牌1000的標牌)執(zhí)行，它被配置成廣播802.1 信號，但不完全遵照802.11，如標牌不含接收機。若信道對廣播不無干擾，標牌可在步驟1150激活延遲。步驟1150包括應用退避(back-off)算法提供預選的延遲，之后返回步驟1140再檢查該信道。該退避算法是符合802.11的退避算法。在有些實施例中，步驟1150之后返步驟1110，把標牌送回睡眠模式。在有些實施例中，步驟1140檢測連續(xù)不同頻率上的通信業(yè)務。
在步驟1140檢出無干擾的信道時，標牌可在步驟1160廣播通信序列，該通信序列可在步驟1140檢出的無干擾信道上廣播。步驟1160廣播的通信序列包括識別標牌或貼標牌物件的信息。例如，若該步驟由一不同類的無線資產(chǎn)執(zhí)行，可在該通信序列中包含任何合適的標識信息。通信序列可以包含位置標識信息，也可包含與IEEE802.11通信標準兼容的碼元。
在步驟1170，標牌將數(shù)據(jù)上行發(fā)送至網(wǎng)。標牌用802.11通信協(xié)議將數(shù)據(jù)上行發(fā)送至網(wǎng)，上行數(shù)據(jù)包括電池狀態(tài)信息、標牌溫度信息或任何其他合適的信息。在有些實施例中，標牌可在步驟1180在不同的信道上廣播通信序列。這樣廣播過程就返回步驟1140，搜索新的無干擾信道；否則，過程可返回1110，使標牌回到睡眠模式。
在本發(fā)明提供通信序列標時的諸實施例中，涉及到圖12～20示出的一些原理、方法與設備。
可用相關(guān)函數(shù)檢測出現(xiàn)在通信序列中的碼元模式。相關(guān)函數(shù)中的本地或全局極值對應于具有強自相關(guān)特性的碼元模式。具有強自相關(guān)特性的碼元模式可產(chǎn)生易觀察和可再現(xiàn)的相關(guān)函數(shù)峰。這種峰的時間值可用作收到數(shù)據(jù)信號的TOA估值或標時。在有些實施例中，相關(guān)函數(shù)C(τ)定義為C(τ)=∫-TTD(t)R(t-τ)dt----(1)]]>式中t是時間量度，D(t)代表時間相關(guān)的解調(diào)接收信號，R(t)代表參考信號。R(t)對應于出現(xiàn)在D(t)里的碼元模式。-T與T分別是C(τ)評估(或極值掃描)時間間隔的開始與結(jié)束。D(t)的TOA估值定義為使C(τ)有極值的τ值，該極值可以是最大值或最小值。把對應于C(τ)的極值的t值稱為 圖12對示例的D(t)和R(t)示出一例C(τ)。該例中，D(t)是通信序列，包括級聯(lián)的三個連續(xù)的通用信息碼元。用“+”指示的各碼元示作PN碼，如該PN碼可以是Barker碼。雖然將碼元示為PN碼，但是這里討論的原理也適用于PBCC、CCK、OFDM或其他合適的碼元。將R(t)選成對應于出現(xiàn)在D(t)中的信息碼元或信息碼元模式。在圖12例中，R(t)與單一重復的信息碼元(“+”)一樣。D(t)中每出現(xiàn)一次R(t)，C(τ)就有一個峰值。可將分別對應于本地C(τ)峰C1、C2與C3的任一估計量 與 選作TOA估值。在有些實施例中，可將D(t)的TOA定義為 與 等估計量的平均值。例如，可將D(t)的TOA定義為<τ^>≡1NΣiNτ^i]]>其中 對指定D(t)而言是N個 估值的平均值。
圖13的一例D(t)類似于圖12的情況，但將圖12中用“-”標識的第二信息碼元“極性”反轉(zhuǎn)。(這里使用的相反“極性”的信息碼元，對指定的相關(guān)函數(shù)產(chǎn)生正負號相反的相關(guān)信號。)C(τ)中相應的第二峰為負值。由于指定時間點C(τ)的值取決于一系列t值(即-T～T)，所以C(τ)對D(t)的極性變化很敏感，結(jié)果在C(τ)中可觀察到諸如1300的交叉相關(guān)噪聲。噪聲1300很難將視線信號分量與多徑分開，因為該噪聲與視線分量同幅值。
圖14示出兩例C(τ)。波形1400與圖12的同，波形1450相對1400有增強的峰值。應用等同于出現(xiàn)在D(t)中的級聯(lián)信息碼元的參考信號，可增大峰值。例如定義為
C′(τ)=∫-TTD(t)R′(t-τ)dt----(3)]]>的相關(guān)函數(shù)C′(τ)包括信號R′(t)，而R′(t)包括級聯(lián)的D(t)信息碼元。例如，R′(t)是圖12所示級聯(lián)的三個連續(xù)碼元(各自標為“+”)。
圖15示出示例步驟的一般流程圖，涉及本發(fā)明的一些實施例。圖15的步驟僅作示例，可按任何合適的次序執(zhí)行，實際上還有附加步驟，或可以刪除某些步驟。圖15的有些步驟涉及接收無線信號，有些涉及處理信號，種種步驟可用任何合適的設備執(zhí)行，包括圖1的接收機110等接收機和包含在圖2中TOA評估裝置200里的設備。
為簡明起見，下述討論把圖15的步驟描述成由“系統(tǒng)“執(zhí)行，該系統(tǒng)包括適合執(zhí)行這些步驟的任何系統(tǒng)。系統(tǒng)在步驟1510接收數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)信號接收自無線資產(chǎn)，如圖1的無線資產(chǎn)130或圖3的無線資產(chǎn)350。數(shù)據(jù)信號在步驟1520解調(diào)，得出解調(diào)信號。系統(tǒng)在步驟1530緩存數(shù)據(jù)信號。如下所述，在檢測信號序列時，可使用緩存的數(shù)據(jù)。例如在步驟1540，通過相關(guān)與數(shù)字化，可將解調(diào)信號譯碼成譯碼二進制數(shù)據(jù)序列，譯碼的二進制數(shù)據(jù)在步驟1550緩存。
在有些實施例中，在步驟1560分析緩存的二進制數(shù)據(jù)，檢測存在的有利的信息碼元模式。在步驟1570，評估C(τ)等相關(guān)函數(shù)，包括R(t)等參考信號。(為簡明起見，雖然結(jié)合圖15～17示出并討論了應用C(τ)與R(t)的步驟，但是當把級聯(lián)的信息碼元選為參考函數(shù)而分別代替C(τ)與R′(t)時，圖15～17及其這里的說明的范圍還包括相應的應用C′(τ)與R′(t)的步驟。)在步驟1575，檢驗相關(guān)信號質(zhì)量(如對C(τ))。應用某種客觀量度，如信噪比、峰值或任何其他合適的指標，量化相關(guān)信號質(zhì)量。
若相關(guān)信號C(τ)的質(zhì)量足夠高，就可在步驟1580將視線信號分量與多徑分開。步驟1580包括前沿檢測步驟1585、信道評估步驟1590。信道評估包括超分辨技術(shù)，如MUSIC，或任何其他合適的信道評估技術(shù)。
在步驟1580，系統(tǒng)估算TOA。在有些實施例中，系統(tǒng)使C(τ)最大，以確定 在有些實施例中，系統(tǒng)使C(τ)最小，以確定 在有些實施例中，系統(tǒng)把TOA定義為相關(guān)峰的前沿。例如在步驟1590，將圖15A的視線峰1502與多徑峰1504(也示于圖15A)分開?？蓪⒁暰€峰1502的前沿1503定義為通信序列的TOA。峰1502可與峰1504區(qū)分，因為視線脈沖先于多徑脈沖收到。(多徑信號比視線信號的傳播路徑更長。)在有些場合中，視線峰1502可能同多徑峰1504重疊或交匯，此時可在步驟1585將交匯脈沖的前沿定義為TOA。
圖16示出的示例步驟涉及諸如圖15的步驟1560，這些步驟僅作示例，可以任何合適的次序執(zhí)行，實際上還有附加步驟，或可刪除某些步驟。在步驟1610，系統(tǒng)斷定或確定收到的數(shù)據(jù)信號為TOA編碼，如無線資產(chǎn)發(fā)射的數(shù)據(jù)信號包括有利于TOA評估的預選的通信序列，而該預選的通信序列以預定位置位于數(shù)據(jù)包內(nèi)(如從數(shù)據(jù)包的第n位開始)。在有些實施例中，系統(tǒng)配置成檢測數(shù)據(jù)包內(nèi)的指示符，TOA評估通信序列位于包內(nèi)的指定位置。預選的通信序列包括PBCC、CCK與OFDM碼元，預選的信息序列包括PN碼。
系統(tǒng)接收預選的通信序列時，步驟1610后接步驟1620，可將參考信號置成等于一個或多個CCK碼元、PBCC碼元、OFDM碼元或PN碼的序列。
當系統(tǒng)接收未對標時編碼的數(shù)據(jù)包時，可監(jiān)視數(shù)據(jù)信號，如步驟1630所示。數(shù)據(jù)信號監(jiān)視包括對存在的有利于標時的信息碼元模式監(jiān)視譯碼版的數(shù)據(jù)信號(如來自步驟1550)。譯碼數(shù)據(jù)的每一位對應于出現(xiàn)在諸如圖12與13中D(t)的通信序列里的一個信息碼元。在位流中檢測了有利模式后，可選擇對應于該模式的參考信號，用于與標時的解調(diào)信號相關(guān)。
例如，緩存器按N位的接收與譯碼次序存貯該N位，每位對應于D(t)中的某一碼元。這樣，若在位流中檢出了有利于標時的位序列，系統(tǒng)就可瞄準緩存數(shù)據(jù)信號中對應于標時位流序列的碼元。為簡明起見，這里把針對標時的碼元組記為“M”。當M包括一個以上信號符時，系統(tǒng)可對M的子組“P”相關(guān)，P是M的中心子組。例如若M有5個信息碼元，系統(tǒng)可配置成選擇與P強相關(guān)的參考信號(R(t)或R′(t))，而P為三個M的中心信息碼元(即M的第二、第三與第四碼元)。
在有些實施例中，系統(tǒng)可以不執(zhí)行步驟1610。在有些這類實施例中，系統(tǒng)可配置成使參考信號與通信序列中預定的信息碼元相關(guān)，如系統(tǒng)配置成對通信序列中的第一信息碼元應用相關(guān)函數(shù)。在另一例中，系統(tǒng)配置成應用通信序列中第二到第四信息碼元相關(guān)?？蛇x擇通信序列任一合適的碼元與參考信號相關(guān)。
圖17示出圖16的步驟1630中所含的幾例N、D(t)和P，以及圖16的步驟1640中所含R(t)的幾個相應例。(為作示例，R(t)指單個和級聯(lián)的參考信號，如在公式3中表示為R′(t)的信號。)圖17中實例1～5各自包括一規(guī)模為N個12位的緩存器，保存了一段譯碼的數(shù)據(jù)信號D(t)。D(t)中各碼元用“+”或“-”表示，分別指示正或負極化碼元(后接圖12與13使用的慣例)。M是一組出現(xiàn)在D(t)中的碼元。P是位子組，可能出現(xiàn)在M中，以與參考信號R(t)相關(guān)為目標。R(t)中各碼元用“+”表示，指示正極性碼元。雖然圖17示出只有正極性碼元的R(t)，若有必要，R(t)可以包括一個或多個負極性碼元。在有些實施例中，R(t)是一信息碼元序列，與出現(xiàn)在P中的信息碼元序列相同。
在實例1中，只出現(xiàn)隔離的正極性碼元。系統(tǒng)選擇與單個P碼元相關(guān)的單一碼元參考信號R(t)。實例2中，M包含2個碼元，系統(tǒng)選擇與M中單個目標碼元P相關(guān)的單個碼元參考信號R(t)。系統(tǒng)瞄準M中的尾碼元以減小C(τ)中所得峰前沿的噪聲(如交叉相關(guān)噪聲)，提高TOA評估精度(如存在多徑時)。實例3中，M包括三個碼元，系統(tǒng)瞄準與單碼元R(t)相關(guān)的中心符P。為了與碼元比出現(xiàn)在M中的碼元少的R(t)相關(guān)，瞄準M的中心自組碼元是有利的，可以減小C(τ)(或C′(τ))中的噪聲。實例4和5示出瞄準M中的中心碼元。實例4中，系統(tǒng)瞄準的兩個碼元(P)在M中的四個碼元里居中，P與具有2碼元的R(t)相關(guān)。實例5中，系統(tǒng)瞄準的三個碼元(P)在M中的五個碼元里居中，P與具有三碼元的R(t)相關(guān)。
在有些實施例中，可在查找表中存貯參考信號R(t)庫，查找表用一系列可能檢出的序列作索引，這樣就可用檢出的序列選擇能產(chǎn)生優(yōu)化相關(guān)信號的參考信號。有些實施例提供的規(guī)則可對收到數(shù)據(jù)信號中指定的檢出序列優(yōu)先選擇可能的R(t)。選擇合適的R(t)產(chǎn)生的相關(guān)信號，其脈沖很少有或者沒有圖14那樣的交叉相關(guān)噪聲。
圖18示出本發(fā)明有些實施例涉及的示例步驟的一般流程圖。圖18的步驟僅作示例，可以任何合適的次序執(zhí)行，實際上還有附加步驟，且可刪除某些步驟。圖18的有些步驟涉及接收無線信號和處理信號。各種步驟可用任何合適的設備執(zhí)行，包括圖1中接收機110等接收機和圖12中包含在TOA評估裝置200里的那些設備。
為簡明起見，以下將圖18的步驟描述成由“系統(tǒng)”執(zhí)行，該系統(tǒng)包括任何適于執(zhí)行這些步驟的系統(tǒng)。系統(tǒng)在步驟1810接收數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)信號接收自無線資產(chǎn)，如圖1的無線資產(chǎn)130或圖3的無線資產(chǎn)350。數(shù)據(jù)信號在步驟1812被解調(diào)，得到解調(diào)信號，它類似于結(jié)合圖15描述的信號。解調(diào)信號在步驟1814分離，以作并行處理，包括并行相關(guān)和任何其他合適的處理、濾波或緩存步驟。
在步驟1820、1822、1824、1826和1828，把對應于公式(1)或(3)中的D(t)的解調(diào)信號同時饋給多個相關(guān)器。步驟1822、1824和1826允許同時執(zhí)行1碼元、2碼元與3碼元相關(guān)。步驟1822的相關(guān)可應用對應于公式(1)中R(t)的參考信號。步驟1824～1828的相關(guān)可應用對應于公式(3)中R′(t)的參考信號，因為步驟1824～1828涉及到級聯(lián)的參考信號。涉及信息碼元序列比步驟1822～1826中的序列更長的相關(guān)，可在步驟1828與步驟1822～1826中的部分或全部步驟同時執(zhí)行。在任一步驟1822～1828中，系統(tǒng)存貯了足量的碼元，可用上述結(jié)合圖17定義的目標碼元組M或目標碼元子組P作相關(guān)。
系統(tǒng)利用步驟l820和l830檢測解調(diào)數(shù)據(jù)信號中的序列。例如在步驟1820用1碼元相關(guān)器譯碼該解調(diào)數(shù)據(jù)信號。譯碼相關(guān)器類似或等同于步驟1822所使用的1碼元相關(guān)器。隨著解調(diào)數(shù)據(jù)流在步驟1820通過譯碼器，可將得到的位存入緩存器，用于在步驟1830作序列檢測。檢出序列后，在步驟1840，根據(jù)已知與檢出序列強相關(guān)的參考信號，選一相關(guān)信號(如在步驟1822～1828生成)。步驟1832～1838是多徑處理步驟(圖18中的MPP)，用于從步驟1822～1828中產(chǎn)生的相關(guān)信號里濾除多徑信號。
在步驟1850，系統(tǒng)使選出的相關(guān)函數(shù)最大化，把一TOA估值定義為估計量，如 在有些實施例中，則以要求最小化的方式限定該相關(guān)函數(shù)而評估 在有些實施例中，系統(tǒng)在步驟1832～1838用前沿檢測、信道評估及其組合來限定TOA估值。(前沿檢測與信道評估已結(jié)合圖15和15A作過討論。)在這些實施例中，步驟1840涉及從步驟1832～1838的結(jié)果中選一TOA估值。在這些實施例中，可以不必在步驟1850確定諸如 的TOA估計量而限定TOA估值。
圖19示出可用于執(zhí)行圖18所示某些步驟的示例緩存器1900(對譯碼的數(shù)據(jù))、1922(對信息碼元)和1932(對信息碼元)。解調(diào)信號1902傳給譯碼器1904、相關(guān)器1920和1930。譯碼器1904把輸出1906傳給序列檢測器1907里的緩存器1900，用于檢測諸如1908的模式。該例中，模式1908包括5個連續(xù)的相同位，包含起始位1909與最終位1910。值與模式1908中的值不同位1911通知模式1908結(jié)束。各個緩存器1922和1932中的一碼元相關(guān)器1920與三碼元相關(guān)器1930同時產(chǎn)生各自的相關(guān)信號Cl與C3。對于一碼元和三碼元相關(guān)器，M1、P1與R1和M3、P3與R3分別對應于圖17中的M、P與R。
可用檢出的模式1908選一個相關(guān)器輸出(如C1或C3)用于確定TOA。在圖19例中，由于預期C3比C1強，所以選擇C3。C3比C1強的原因在于，三碼元參考信號(R(t))與在五碼元子組(M)居中的三碼元子組(P)相關(guān)。反之，C1則基于一碼元參考信號(R1(t))與在一碼元子組(M)居中的一碼元子組(P)相關(guān)。
在有些實施例中，序列檢測器1907配置成改變用于在譯碼器輸出1906中搜索信息序列判據(jù)。例如檢測器1907編程后可搜索五個連續(xù)同符的序列。若在分析了預定位數(shù)后仍檢不出這種序列(或經(jīng)過一段預定時間后，或二者)，譯碼器就自動偏向搜索更容易尋找的模式(如更短的模式)。在有些實施例中，可應用多種搜索策略。在有些實施例中，檢測器1907具有適合重掃部分或全部譯碼器輸出1906的處理特征與緩存容量，可識別不同的位模式。
圖20示出的示例TOA評估裝置2000，可執(zhí)行部分圖16和18的步驟。無線電接收機2010類似于圖1的接收機110，也類似于圖2中中央處理單元220與無線電模塊230的組合。系統(tǒng)2000的其他元件集中入系統(tǒng)100的處理器120、系統(tǒng)200的定時模塊240或任何其他合適的信號處理設備里。系統(tǒng)2000與圖3的網(wǎng)310等通信網(wǎng)通信。
天線2012接收來自圖1中無線資產(chǎn)130等無線資產(chǎn)的在載波信號上調(diào)制的通信序列，可向載波跟蹤電路2020提供分別被A/D轉(zhuǎn)換器2014與2016數(shù)字化的基帶同相(I)與正交(Q)信號。電路2020包括載波信號跟蹤和/或定時回路，用該載波信號同步系統(tǒng)2000的定時。跟蹤電路2020向切片碼相關(guān)器提供同步的通信序列，用于譯碼該通信序列。反饋回路2032向電路2020反饋，以跟蹤控制。相關(guān)器2030向譯碼器2050提供相關(guān)信號，后者對通過路徑2035接收自跟蹤電路2020的高數(shù)據(jù)速率調(diào)制碼元作譯碼。高數(shù)據(jù)速率調(diào)制碼元包括PBCC、CCK等802.11數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和任何其他合適的高數(shù)據(jù)速率調(diào)制碼元。設置的解擾器2060對譯碼的解調(diào)通信序列解擾。MAC接口2070向網(wǎng)資源提供解擾的通信序列。
電路2020向標時電路2040提供同步的通信序列作TOA評估。設置的支路2022讓電路2040幾乎與相關(guān)器2030并行地執(zhí)行任務，電路2040包括一個或多個TOA估值相關(guān)器。在有些實施例中，電路2040可執(zhí)行圖18的數(shù)據(jù)信號譯碼步驟1820，或執(zhí)行諸如序列檢測步驟1830、多位相關(guān)步驟1822～1828、多徑處理步驟1832～1836、估計量選擇步驟1840、TOA數(shù)據(jù)輸出步驟1850等圖18所示的步驟，或任何其他適合標時的步驟。MAC接口2070接收來自電路2040的TOA估值并把它供給網(wǎng)資源。
圖21示出可用于識別無線資產(chǎn)位置的示例網(wǎng)2100，它包括多個TOA評估裝置。為簡明起見，圖21只示出三個TOA評估裝置A(2110)、B(2120)和C(2130)，它們以電纜2102作電子通信。無線資產(chǎn)位于還未被識別的位置P，可廣播被TOA評估裝置A～C接收的通信序列?？捎靡粚χ付ǖ腡OA評估裝置的TDOA產(chǎn)生包含點P的求解組(如上所述)。例如可用TDOABC產(chǎn)生由無線資產(chǎn)與每個系統(tǒng)B和C的距離差限定的雙曲線，而該TDOABC可對到達TOA評估裝置B和C的通信序列算出。TDOABC與距離差的關(guān)系為TDOABC=1C(rB-rC)----(4)]]>式中C是通信序列的傳播速度，rB為無線資產(chǎn)與TOA評估裝置B的距離，rC為無線資產(chǎn)與TOA評估裝置C的距離。然后，用量(rB-rC)限定一條包含P或其估值的曲線(如雙曲線)。例如，應用系統(tǒng)對A與B或A與C產(chǎn)生的TDOA，可產(chǎn)生含P的第二求解組?？捎脕碜云渌鸗OA評估裝置(未示出)的TOA估值產(chǎn)生一個或多個求解組，用于識別位置P。
主控時鐘2104經(jīng)電纜2102向TOA評估裝置提供同步信號，以同步裝置內(nèi)設置的時鐘、定時器或計數(shù)器。同步信號向TOA評估裝置發(fā)送復位脈沖，迫使裝置時鐘同時復位。當電纜2102包括輸電線時(如Ethernet直流電力線)，可用該電力線發(fā)射同步信號，如將同步信號加到或電容耦合到直流電信號里。當電纜2102包括數(shù)據(jù)傳輸線時，可用數(shù)據(jù)傳輸線發(fā)射同步符，如電纜2102可以包括一對扭絞線(如Ethernet數(shù)據(jù)傳輸線)。同步信號可以重疊在扭絞對載送的數(shù)據(jù)信號上。在TOA評估裝置，可用濾波、共模抑制及其組合方法分離定時與數(shù)據(jù)信號。不同的TOA評估裝置有不同的固定延遲。例如若時鐘2104與TOA評估裝置間的電纜長度不同，或諸裝置的處理速率不一，那么裝置產(chǎn)生的TOA即使在同步后仍包含了偏差。偏差可以量化，而TOA估值可在計算TDOA之前自動補償。在有些實施例中，設置一種信標，對裝置2110～2130廣播無線同步信號。
圖22和圖23示出的示例步驟一般流程圖，涉及本發(fā)明用TDOA識別無線資產(chǎn)位置的一些實施例。圖22和圖23的步驟僅作示例，可用任何合適的次序執(zhí)行，實際上還有其他步驟，也可刪除某些這類步驟。圖22和23的某些步驟涉及接收無線信號和處理信號。各種步驟可用任何合適的設備執(zhí)行，包括圖1的系統(tǒng)100(含例如接收機110)和圖2的系統(tǒng)200。
在步驟2210，使用于無線資產(chǎn)位置識別的網(wǎng)TOA評估裝置的時鐘同步于選擇的網(wǎng)時間信號或計數(shù)器。在步驟2220，第一TOA評估裝置接收來自無線資產(chǎn)的通信序列并產(chǎn)生TOA1(第一TOA估值)。在步驟2230，網(wǎng)時間參照TOA1。在步驟2240，第二TOA評估裝置接收通信序列并產(chǎn)生TOA2(第二TOA估值)。在步驟2250，網(wǎng)時間參照TOA2。在步驟2260，用TOA1與TOA2計算TDOA。然后在步驟2270，產(chǎn)生一組可能的無線資產(chǎn)位置。重復步驟2210～2260，產(chǎn)生一個或多個附加求解組的可能的無線資產(chǎn)位置。
圖23示出的示例步驟，可在多個TOA評估裝置提供多個TDOA估值時執(zhí)行。在步驟2310，收集與廣播通信序列一起產(chǎn)生的TOA估值。在步驟2320，將一TOA評估裝置定為參考TOA評估裝置。在步驟2330，來自非參考TOA評估裝置的TOA與參考系統(tǒng)產(chǎn)生的TOA一起用來計算各非參考系統(tǒng)的TDOA。在有些實施例中，可指定一個以上的參考系統(tǒng)。在步驟2340，用各TDOA產(chǎn)生一個資產(chǎn)位置求解組。在步驟2350，廢丟受噪聲劣化的實際不可行或不可能(“越限”)的求解組或其他質(zhì)次求解組。在步驟2360，若在步驟2350選擇后留下至少兩個求解組，則用余下的求解組和求解評估法，諸如最小二乘方評估、最大似然評估、噪聲加權(quán)最大似然評估或任何其他合適的評估法，來識別無線資產(chǎn)位置。若在步驟2350之后留下的求解組少于2個，則過程進到步驟2370，不識別位置。
圖24示出與無線資產(chǎn)廣播的通信序列相關(guān)的示例相關(guān)信號CA(τ)與CB(τ)。該通信信號被多個TOA評估裝置接收，各裝置產(chǎn)生一相關(guān)信號。例如可用圖21分別示作A與B的TOA評估裝置產(chǎn)生CA(τ)與CB(τ)，它們類似于圖12的C(τ)。圖25中，CA和CB分別依賴于時間變量τA與τB，它們分別指系統(tǒng)A與B里的內(nèi)部時鐘或計數(shù)器。這些內(nèi)部是時鐘同步后，使τA與τB同步并參照同一標準。例如，CA具有峰CA1～CA4，分別對應于TOA估計量 CB具有峰CB1～CB4，分別對應于TOA估計量 這些估計量用公式1確定。運用成對TOA估計量，包括來自系統(tǒng)A與B的估計量，可產(chǎn)生多個TDOA。例如可由 與 產(chǎn)生圖24的TDOA1，由 與 產(chǎn)生TDOA2。雖然圖24示出四個TDOA，但有些實施例可產(chǎn)生四個以上的TDOA。盡管圖24的TDOA基于 與 等TOA估值，但有些實施例可應用基于前沿檢測、信道評估及其組合方法的TOA估值來計算平均TDOA。圖24的TDOA稱為“初步TDOA”。在有些實施例中，對于參照圖21～23討論的無線資產(chǎn)，可用初步TDOA的平均值產(chǎn)生一求解組的可能的資產(chǎn)位置。
由此提供了在無線通信網(wǎng)內(nèi)識別無線資產(chǎn)位置的設備與方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員明白，本發(fā)明可用其他實施例來實施，本文描述的諸實施例用于示例而非限制，所以本發(fā)明僅受制于下述的諸權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種提供位置標識信息的方法，所述位置信息對應于通信網(wǎng)內(nèi)一移動資產(chǎn)的位置，其特征在于，所述方法包括等候一段預定的時間；檢測第一信道上存在的射頻能量；和若所述射頻能量基本上小于預定閾值，就發(fā)射所述位置標識信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射包括發(fā)射802.11數(shù)據(jù)包。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，若所述射頻能量基本上不小于所述閾值，還包括檢測第二信道上存在的射頻能量；和若所述第二信道上的射頻能量基本上小于預定閾值，就在所述第二信道上發(fā)射所述位置標識信息。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，若所述射頻能量基本上不小于所述閾值，還包括一直等到所述射頻能量基本上小于所述閾值；和發(fā)射所述位置標識信息。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測包括應用檢能器。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射包括發(fā)射資產(chǎn)標識信息。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射包括發(fā)射至少一個為到達時間評估而選擇的信息序列。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括接收來自網(wǎng)發(fā)射機的通信序列。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括接收來自所述網(wǎng)內(nèi)的發(fā)射機的喚醒信號，其中在收到所述喚醒信號時啟動所述檢測。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，僅在收到所述喚醒信號時才起動所述檢測。
11.一種提供位置標識信息的方法，所述位置信息對應于通信網(wǎng)內(nèi)一移動資產(chǎn)的位置，其特征在于，所述方法包括接收來自所述網(wǎng)內(nèi)一發(fā)射機的喚醒信號；和發(fā)射所述位置標識信息。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射包括發(fā)射802.11數(shù)據(jù)包。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射包括發(fā)射資產(chǎn)標識信息。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射包括發(fā)射至少一個為到達時間評估而選擇的信息序列。
15.一種提供位置標識信息的系統(tǒng)，所述位置信息對應于通信網(wǎng)內(nèi)一移動資產(chǎn)的位置，其特征在于，所述系統(tǒng)包括延遲一段預定時間的裝置；檢測第一信道上射頻能量的裝置；和在所述第一信道上發(fā)射所述位置標識信息的裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射裝置配置成發(fā)射802.11數(shù)據(jù)包。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括檢測出現(xiàn)在第二信道上的射頻能量的裝置；和在所述第二信道上發(fā)射所述位置標識信息的裝置。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置包括檢能器。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射裝置配置成發(fā)射資產(chǎn)標識信息。
20.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射裝置配置成發(fā)射至少一個為到達時間評估而選擇的信息序列。
21.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括接收來自網(wǎng)發(fā)射機的通信序列。
22.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括接收來自所述網(wǎng)內(nèi)的發(fā)射機的喚醒信號的裝置；和響應于收到的所述喚醒信號啟動所述位置標識信息發(fā)射的裝置。
23.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射裝置配置成發(fā)射至少一個為到達時間評估而選擇的信息序列。
全文摘要
利用通信序列到達不同網(wǎng)接收機的時間差，可識別無線通信網(wǎng)內(nèi)不變未修正無線資產(chǎn)的位置。標時裝置包括與信號譯碼器并行工作的相關(guān)器電路，可對諸通信序列標時。蜂窩無線網(wǎng)可多頻合估以提高空間標時密度。把標牌貼于無源資產(chǎn)，可向網(wǎng)裝置提供位置標識信息。可識別廣播標準802.11射頻結(jié)構(gòu)的資產(chǎn)的位置。應用選擇的相關(guān)函數(shù)，可減少使通信序列相關(guān)時所固有的噪聲。
文檔編號H04W48/08GK1568599SQ01818794
公開日2005年1月19日 申請日期2001年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月14日
發(fā)明者D·哥倫, C·D·胡可 申請人:訊寶科技公司