專利名稱：特別是終端設(shè)備的移動電信設(shè)備的定位的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的、特別是終端設(shè)備的移動電信設(shè)備的定位方法和權(quán)利要求11的前序部分所述的移動無線網(wǎng)。
背景技術(shù)：
在按照FDD(頻分多址)模式工作的移動無線網(wǎng)中，從發(fā)送設(shè)備向移動電信設(shè)備傳輸?shù)男盘?下行鏈路)與從移動電信設(shè)備向發(fā)送設(shè)備傳輸?shù)男盘?上行鏈路)相比是用另外的頻率傳輸?shù)?，從發(fā)送設(shè)備可以不斷地發(fā)出一個先導(dǎo)信號，這個先導(dǎo)信號可以按照傳播時間方法被用作定位的識別信號。
在按TDD(時分多址)模式工作的移動無線網(wǎng)中，取消了這種可能性，因為發(fā)送設(shè)備接收的信號如同發(fā)出的信號一樣位于同一個頻率上。因此持久的信號發(fā)射是不可能的。目前在按照TDD(時分多址)模式工作的移動無線網(wǎng)中主要使用兩種方法來定位移動電信設(shè)備，該移動電信設(shè)備譬如為終端設(shè)備或船上、街道車輛上的分配器或其它電信設(shè)備在第一種方法中，從各個固定的發(fā)送設(shè)備-如發(fā)射塔-發(fā)出識別該發(fā)送設(shè)備所處的各個小區(qū)的信號(所謂的小區(qū)識別號)，其中，在其發(fā)射有效距離內(nèi)需要測出電信設(shè)備的位置。由位于小區(qū)中的移動電信設(shè)備通過接收這個信號來確定其在小區(qū)、即在發(fā)送設(shè)備的接收區(qū)域中的位置。但由于這種小區(qū)延伸非常廣，故定位的精度是受限制的。
在第二種方法中利用GPS(全球定位系統(tǒng))進行定位。因此精度可以達到大約20米。然而需要在各個電信設(shè)備中裝設(shè)用于參與GPS的非常昂貴的硬件，這帶來了非常大的安裝費用和成本費用。此外必要的GPS模塊增加了移動電信設(shè)備的重量和尺寸，這與微型化和降低重量的趨勢是相反的。
在特別應(yīng)用于東亞地區(qū)的、且相對于所謂的碼片傳輸速率為3.84兆碼片/秒的TDD模式而將其數(shù)據(jù)傳輸速度降為1.28兆碼片/秒的模式下，也即在所謂的TD-SCDMA(時分同步碼分多址)模式下，可以應(yīng)用另一種定位方法，該方法利用了定向的信號傳輸，在同時測出發(fā)送方向的情況下，該方法可以通過測量發(fā)送設(shè)備和移動電信設(shè)備之間的信號傳播時間來計算出移動電信設(shè)備的位置。在此，發(fā)送方向是經(jīng)過可以定向發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的所謂的智能天線測出的。然而這種智能天線在技術(shù)上是復(fù)雜的，因此費用是昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的問題是在于簡化移動電信設(shè)備、特別是終端設(shè)備在移動無線網(wǎng)中的定位，該移動無線網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸在來和回的方向上使用同一個頻率，特別是對于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明是通過具有權(quán)利要求1特征的一種方法以及通過具有權(quán)利要求11特征的電信網(wǎng)絡(luò)來解決這個問題的。優(yōu)選改進方案參見 2～10和12。
用本發(fā)明方法可以實現(xiàn)與技術(shù)裝備(GPS，智能天線或其它)無關(guān)地進行定位。
若優(yōu)選地在一個有時被其它發(fā)送設(shè)備的其它數(shù)據(jù)所使用的數(shù)據(jù)塊中發(fā)送位置信號，那么接收數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)可保持不變。于是來和回的數(shù)據(jù)的同步是不困難的，而該同步在用一個頻率發(fā)送時具有重要的意義。
在利用TD-SCDMA模式進行傳輸時，由發(fā)送設(shè)備發(fā)出的下行鏈路信號可以有多個子幀，這些子幀均被劃分成同樣結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)塊(時隙)。重復(fù)的數(shù)據(jù)塊有時可以被釋放成間歇(空閑的時隙)以便能接收其它發(fā)送設(shè)備的數(shù)據(jù)來定位移動無線終端設(shè)備，而且有時是被一個促使位于發(fā)送設(shè)備的相應(yīng)小區(qū)內(nèi)的移動無線終端設(shè)備產(chǎn)生同步的信號占用。
本發(fā)明其它特征和優(yōu)點是從附圖表示的和后面敘述的本發(fā)明對象的實施例中得出的。


圖1示出了分配給數(shù)據(jù)傳輸?shù)那野ㄗ訋膸Y(jié)構(gòu)和在TD-SCDMA模式下將其劃分為單個數(shù)據(jù)塊(時隙)的簡圖，圖2示出了在TD-SCDMA模式下包含有數(shù)據(jù)的塊的占用結(jié)構(gòu)簡圖(標準脈沖串)，圖3示出了包含有同步信號的數(shù)據(jù)塊的占用結(jié)構(gòu)簡圖(下行鏈路同步脈沖串)，所述同步信號用于把數(shù)據(jù)發(fā)送給移動電信設(shè)備，圖4示出了包含有同步信號的數(shù)據(jù)塊的占用結(jié)構(gòu)簡圖(上行鏈路同步脈沖串)，所述同步信號用于從移動電信設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，圖5示出了用多個固定發(fā)送設(shè)備和移動無線終端設(shè)備的上視圖所表示的定位原理圖。
具體實施例方式
該實施例示出了在UMTS(通用移動電信系統(tǒng))標準中把本發(fā)明應(yīng)用到某個數(shù)據(jù)傳輸模式的數(shù)據(jù)傳輸圖1(圖1)上，所述的模式即所謂的TD-SCDMA(時分同步碼分多址)模式。可以理解，本發(fā)明也可以用到另外的模式和標準中。
在UMTS標準中不僅將FDD傳輸模式的使用(在來和回方向的數(shù)據(jù)傳輸用不同的頻率)而且將TDD傳輸模式的使用(在來和回方向的數(shù)據(jù)傳輸用同樣的頻率)實施為用乒乓方法交替地傳輸數(shù)據(jù)。
在東南亞區(qū)域，特別是在中國建立了移動電話的TD-SCDMA模式。只要在UMTS標準中除了上述FDD和TDD模式之外還應(yīng)將該模式標準化為第三種傳輸模式，也即在UMTS內(nèi)應(yīng)該可以使用，則這種模式是特別重要的。下面借助于這種模式來敘述本發(fā)明。
與UMTS-TDD模式一樣，TD-SCDMA模式針對從固定的發(fā)送設(shè)備S1、S2、S3到移動電信設(shè)備M1(下行鏈路)和相反方向(上行鏈路)的傳輸使用同樣的頻率。為了在傳輸方向之間進行轉(zhuǎn)換而使用一個多路復(fù)用器。
然而TD-SCDMA模式相對于TDD模式的不同特征在于，TD-SCDMA模式有減小的碼片速率。
這個碼片速率是用兆碼片/秒測量的。其中一個“碼片”代表了與數(shù)據(jù)比特的信息內(nèi)容相對應(yīng)的代碼序列的一個成員，然而是用擴展因子Q擴展的。譬如數(shù)據(jù)比特“1”可以通過序列0-1-1-0-1-1-0-1-1-0進行傳輸，即通過10個符號的序列。在這個例子中擴展因子Q為10。一般來說，在UMTS模式下擴展因子譬如為1，2，4，8，16。將序列的各個(這里是10)成員稱為碼片。目前的UMTS-TDD模式的碼片速率為3.84兆碼片/秒，相反，TD-SCDMA模式為1.28兆碼片/秒，也即只是目前TDD速率的三分之一。
作為其它不同的特征，TD-SCDMA模式包括一個變化的幀結(jié)構(gòu)，如同它在圖1至4上表示的。在此，幀結(jié)構(gòu)是指各個數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)時間序列或同歇的排列網(wǎng)格將數(shù)據(jù)D再分為單個的幀f，其中每個幀f在所示的模式中有一個時間長度，即傳輸時間為10毫秒。將每個幀f分成為兩個子幀sf，它們對應(yīng)于一半的時延，即5毫秒。子幀sf在又各自分成十個單個的數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊被稱為時隙ts，并被不同地占用。除了被稱為保護時間GP的時隙ts之外，可以區(qū)分為三種基本類型在圖1上表示的名稱為TsO以及Ts1至Ts6的時隙ts譬如可以傳輸任何類型的數(shù)據(jù)，如文本數(shù)據(jù)或者具有聲音或者沒有聲音的圖像數(shù)據(jù)，并表現(xiàn)為圖2所示的占用結(jié)構(gòu)、即所謂的標準脈沖串。它首先包括長度為352碼片的第一數(shù)據(jù)段da1，在其后跟隨著長度為144碼片且被稱為中間序列的數(shù)據(jù)段ma，然后是長度為352碼片的第二數(shù)據(jù)段da2，最后是長度為16碼片的保護時間GP。
時隙的第二種類型是名稱為DwPTS(下行鏈路引導(dǎo)時隙)的時隙ts。它可以包括用于下行鏈路同步的一個或多個信號。在該實施例中，在時隙DwPTS中從發(fā)送設(shè)備S1(或者S2，S3…)發(fā)送一個小區(qū)專用信號以用于下行鏈路同步，使得進入固定發(fā)送設(shè)備S1的接收區(qū)域E1內(nèi)的移動電信設(shè)備M1被迫借助于這個時隙DwPTS與發(fā)送設(shè)備S1同步，以便在接收通信之前確保將移動電信設(shè)備M1調(diào)整成各個發(fā)送設(shè)備S1(或者S2，S3…)的時隙結(jié)構(gòu)，這在兩個方向用同樣頻率發(fā)送時是絕對必要的。在圖3上表示了DwPTS的占用結(jié)構(gòu)(脈沖串)，且表示了長度為32碼片的間歇GP以及跟隨在后面的階段Sync，在該階段Sync內(nèi)是傳輸同步信號且其長度為64碼片。在數(shù)據(jù)傳輸速率為1.28兆碼片/秒時，碼片要求的傳輸時間為1秒/1.28兆，即0.78125μs。整個時隙DwPTS的96碼片相當(dāng)于傳輸時間為75μs。
時隙ts的第三種類型被稱為UpPTS(下行鏈路引導(dǎo)時隙)，由它保證上行鏈路方向的同步，即從移動電信設(shè)備M1到固定發(fā)送設(shè)備S1(或者S2，S3…)的傳輸。在圖4所示的脈沖串結(jié)構(gòu)中，它是用一個被稱為Sync1且長度為128碼片的同步階段和跟隨在其后面且長度為32碼片的保護階段GP來表示的。因此時隙UpPTS包括的總長度為160碼片。
從圖1所表示的子幀sf圖中可以看出，時隙DwPTS和UpPTS在時間上是通過保護時間GP相互分開的，以避免相互干擾。
對于移動電話或另外的移動電信設(shè)備M1，譬如普通的手機或具有附加輸入功能或顯示功能的設(shè)備，譬如進入發(fā)送設(shè)備S1的一個區(qū)域E1內(nèi)的膝上型電腦，它們只需要得到一次包括在時隙DwPTS中的同步信號，以便針對稍后經(jīng)過該發(fā)送設(shè)備S1的呼叫而在時間上同步和由此準備接收。然而時隙DwPTS在每個子幀sf內(nèi)只被包含一次，也即是每5毫秒發(fā)出的，這對于所出現(xiàn)的一次同步的移動電信設(shè)備M1沒有附加影響。就此而言，只要移動電信設(shè)備繼續(xù)位于接收區(qū)域E1內(nèi)，則從發(fā)送設(shè)備S1向移動電信設(shè)備M1繼續(xù)發(fā)送同步信號是多余的。另一方面，如果新的移動電信設(shè)備連續(xù)地出現(xiàn)在發(fā)送設(shè)備S1的接收區(qū)域E1內(nèi)，則還需要針對它們進行同步。當(dāng)然此時也不需要用上述密集的脈沖重復(fù)頻率來發(fā)射同步信號。因此按照本發(fā)明，在每個子幀sf內(nèi)，需在時隙DwPTS內(nèi)提供使用的階段Sync不是用同步信號占用，而只是有時、也即以預(yù)定的規(guī)律性一時用同步信號占用該數(shù)據(jù)塊DwPTS，一時以窗口形式保留為空閑，其中，該順序無須是均勻交替的，而是譬如也可以以比例3∶1，5∶1或其它的規(guī)律進行。
在沒有被數(shù)據(jù)塊DwPTS占用的子幀sf內(nèi)，子幀保持空閑，因此構(gòu)成一個間歇(空閑時隙)。在其內(nèi)移動電信設(shè)備M1不需要從發(fā)送設(shè)備S1接收信號。因此該間歇可以被移動電信設(shè)備M1用來接收另外發(fā)送設(shè)備S2、S3的信號。因此移動電信設(shè)備M1可以在這個間歇內(nèi)接收另外的發(fā)送設(shè)備S2、S3的位置信息P2、P3，并因此利用多個信號序列的經(jīng)過而最終幾乎同時地由多個發(fā)送設(shè)備S1、S2、S3進行定位。
其它發(fā)送設(shè)備S2、S3與發(fā)送設(shè)備S1發(fā)出同樣的信號序列。因此發(fā)送設(shè)備S2或S3的時隙DwPTS和發(fā)送設(shè)備S1所發(fā)出的信號的時隙是同時開始的。如果在S1發(fā)出的信號序列中在時隙DwPTS內(nèi)保留了一個窗口，于是可以相應(yīng)地接收包括在發(fā)送設(shè)備S2或S3的時隙DwPTS中的信號。這些發(fā)送設(shè)備在每次發(fā)射時也不用信號占用該時隙DwPTS，而是以有規(guī)律或沒有規(guī)律的、但相互不同的順序使其成為空閑時隙，以便可以接收另外發(fā)送設(shè)備的信號。
由移動電信設(shè)備M1分析在發(fā)送設(shè)備(譬如S1)的各個開放時隙DwPTS內(nèi)對其它發(fā)送設(shè)備(譬如S2，S3)的各個時隙DwPTS的信號進行接收的接收時間點。因此由移動電信設(shè)備M1確定位于時隙DwPTS的開始和發(fā)送設(shè)備S1在該時隙內(nèi)的信號的接收時間點之間的時間差Δt1。將這個數(shù)值通知給發(fā)送設(shè)備S1。用同樣的方法確定位于時隙DwPTS的開始和在發(fā)送設(shè)備S1的間歇內(nèi)接收發(fā)送設(shè)備S2的所屬信息之間的時間差Δt2，并將其通知給該發(fā)送設(shè)備。相應(yīng)地也確定位于時隙DwPTS的開始和接收發(fā)送設(shè)備S3的相應(yīng)信號之間的時間差Δt3，并將其通知給發(fā)送設(shè)備S1。
由發(fā)送設(shè)備S1將這樣測出的信號延遲數(shù)值用于計算移動電信設(shè)備M1的準確位置。為此各自構(gòu)成差值Δt12＝Δt1-Δt2和Δt13＝Δt1-Δt3。從中可以將移動電信設(shè)備M1的位置作為雙曲線A2和A3的交點(圖5)進行確定。其曲線是由發(fā)送設(shè)備S2和S3的已知位置以及由時間差Δt12和Δt13得出的。
當(dāng)已知信號傳播速度時，從信號傳播時間Δt1中得出移動電信設(shè)備M1到發(fā)送設(shè)備S1的距離。因此移動電信設(shè)備的位置可以從圍繞發(fā)送設(shè)備S1的等距圓A1以及時間差雙曲線A2和A3的交集SM中測出(圖5)。交集SM說明了移動電信設(shè)備M1的位置。
可以理解，除了包括信號DwPTS的數(shù)據(jù)塊之外，也可以補充或替換地有時采用非用于定位的信號來占用其它的數(shù)據(jù)塊，或只是有時使其保持空閑，然后在該間歇內(nèi)由處于發(fā)送設(shè)備S1的接收區(qū)域E1內(nèi)的移動電信設(shè)備M1接收用于定位的、其它發(fā)送設(shè)備S2、S3的信號。
數(shù)據(jù)塊也可以只部分地被信號占用，且部分地保持空閑，以便在數(shù)據(jù)傳輸期間不僅能實現(xiàn)定位，而且還能傳輸包括在這個數(shù)據(jù)塊中的其它信息。
然而，使用數(shù)據(jù)塊(時隙)DwPTS或UpPTS中的階段Sync或Sync1是非常適合于TD-SCDMA模式的，因為上述時隙只包括在這里。
為了實現(xiàn)這種數(shù)據(jù)傳輸，即利用上述時隙ts作為有時被占用的數(shù)據(jù)塊和有時至少部分空閑的窗口，設(shè)置了一種電信網(wǎng)絡(luò)TN，它有一個或多個固定的發(fā)送設(shè)備S1、S2、S3，其接收區(qū)域E1、E2、E3可以部分地重疊。發(fā)送設(shè)備S1、S2、S3均用同一個頻率發(fā)送和接收。在網(wǎng)絡(luò)TN內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)D被分成具有幀f和子幀sf的結(jié)構(gòu)，其中，所述的子幀包括一種時隙結(jié)構(gòu)，其中一個或多個有時可以被定位信號占用，且有時可以被譬如用于同步信號傳輸?shù)钠渌盘栒加谩?br> 對于何時譬如用同步信號占用各個數(shù)據(jù)塊(時隙ts)和何時將它保持空閑并由此用其它發(fā)送設(shè)備的定位信號占用它，這可以譬如借助多路復(fù)用器用硬件來實現(xiàn)，或者采用軟件方法來實現(xiàn)。因此本發(fā)明的組成部分也是一個軟件，該軟件這樣地發(fā)出占用時隙ts的節(jié)拍，使得并不是在發(fā)出這個時隙ts的每個節(jié)拍上它都被數(shù)據(jù)占用，而是在有規(guī)律的間隔上以窗口的形式保留了空閑。
權(quán)利要求
1.特別是終端設(shè)備的移動電信設(shè)備的定位方法，該電信設(shè)備通過在來和回的方向上利用同樣的頻率傳輸數(shù)據(jù)來使用被劃分成時幀的數(shù)據(jù)塊，以便進行數(shù)據(jù)傳輸，其特征在于，總是保留一個或多個數(shù)據(jù)塊沒有被其它數(shù)據(jù)占用，以便至少有時傳輸至少一個信號來用于定位所述的電信設(shè)備。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，當(dāng)數(shù)據(jù)塊沒有被其它數(shù)據(jù)占用時，在該數(shù)據(jù)塊的傳輸時間內(nèi)接收一個或多個來自一個或多個其它發(fā)送設(shè)備的信號。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，在需要被定位的所述移動電信設(shè)備上記下包含在所述數(shù)據(jù)塊中的信號的接收時間。
4.按照上述權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，將一個數(shù)據(jù)塊用作所述傳輸定位信號的數(shù)據(jù)塊，該數(shù)據(jù)塊有時、但并不是在每次信號傳輸中被非用于定位的信號占用。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述被非用于定位的信號占用的數(shù)據(jù)塊包括一個或多個信號，用于使所述移動電信設(shè)備與相應(yīng)發(fā)送設(shè)備的時鐘同步。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于，所述被非用于定位的信號占用的數(shù)據(jù)塊包括下行鏈路同步信號DwPTS，該同步信號包含在一個幀內(nèi)的多個子幀中。
7.按照上述權(quán)利要求1至6之一的方法，數(shù)據(jù)傳輸是按UMTS(通用移動電信系統(tǒng))模式進行的。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)傳輸是在TDMA(時分多址)模式下通過為數(shù)據(jù)分別提供經(jīng)一個或多個多路復(fù)用器控制的時幀(時隙)來進行的。
9.按照權(quán)利要求1至7之一的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)傳輸是在CDMA(碼分多址)模式下通過將二進制數(shù)據(jù)分別擴展成二進制數(shù)據(jù)序列來進行的。
10.按照權(quán)利要求1至9之一的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)傳輸是通過利用TDMA和/或CDMA模式而用TD-SCDMA(時分同步CDMA)方法進行的。
11.移動電信網(wǎng)絡(luò)(TN)，特別被用來執(zhí)行如權(quán)利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，所述的電信網(wǎng)絡(luò)(TN)具有固定的發(fā)送設(shè)備(S1)，該發(fā)送設(shè)備用同一個頻率發(fā)出和接收信號，并將數(shù)據(jù)(D)劃分成幀(f)，所述的幀具有子幀(sf)，其中一個或多個數(shù)據(jù)塊(ts)有時保持空閑，并隨后可以被其它發(fā)送設(shè)備(S2；S3)的一個或多個用于定位的信號來占用。
12.按照權(quán)利要求11的電信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)塊(ts)只是有時可以被用于定位的信號占用。
全文摘要
在對特別是終端設(shè)備的移動電信設(shè)備進行定位的方法中,該電信設(shè)備通過在來和回的方向上利用同樣的頻率傳輸數(shù)據(jù)來使用被劃分成時幀的數(shù)據(jù)塊,以便進行數(shù)據(jù)傳輸,總是保留一個或多個數(shù)據(jù)塊沒有被其它數(shù)據(jù)占用,以便至少有時傳輸至少一個信號來用于定位所述的電信設(shè)備。
文檔編號H04B7/26GK1365242SQ0210180
公開日2002年8月21日 申請日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月12日
發(fā)明者S·貝爾, H·N·蔡, T·戈特沙爾克, M·漢斯, F·科瓦列夫斯基, J·勞門, A·施密德特, G·施密德特, C·西韋爾特 申請人:西門子公司