專利名稱：前向鏈路中繼器頻率水印系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及定位系統(tǒng)，其利用無線信號來確定電子移動設備的位置。
背景技術(shù)：
基于GPS的現(xiàn)有定位系統(tǒng)使用環(huán)繞地球軌道的衛(wèi)星的網(wǎng)絡，這些衛(wèi)星在已知時間發(fā)射信號。地面上的GPS接收機測量來自它能夠“看到”的天空中各衛(wèi)星的信號的到達時間。信號的到達時間與衛(wèi)星的確切位置和從各衛(wèi)星發(fā)射的信號的確切時間一起，用于對GPS接收機的位置進行三角測量。GPS接收機需要四個衛(wèi)星來進行三角測量，并且，隨著能被檢測到的衛(wèi)星的數(shù)量的增加，所得的定位性能也在提高。
如果只能找到三個(或更少)的衛(wèi)星，則基于GPS的定位會出現(xiàn)一個問題，并且，在這種情況下(還缺少其他輔助信息)，不可能對GPS接收機準確地進行定位。例如，如果GPS接收機對天空的觀察受阻(例如，位于一個混凝土建筑物的深處)，則不可能獲得足夠的GPS測量值，以確定接收機位置。
對于無線通信接收機(即移動站)，基站的現(xiàn)有無線網(wǎng)絡可用于定位目的，其方式類似于GPS衛(wèi)星網(wǎng)絡用于GPS接收機。從理論上講，每個基站的確切位置、基站發(fā)射信號的確切時間和基站信號到達移動站(即蜂窩電話)的時間可用于對移動站的位置進行三邊測量。該技術(shù)被稱為高級前向鏈路三邊測量(AFLT)。
AFLT方法本身即可用于定位目的，或者，為了提高GPS系統(tǒng)的性能，在支持GPS的移動站(即，既包括GPS又包括無線通信接收機的設備)中，無線通信基站的現(xiàn)有網(wǎng)絡可作為次級“衛(wèi)星”網(wǎng)絡，以用于定位目的。AFLT技術(shù)與GPS算法結(jié)合起來，被稱為混合或輔助GPS(A-GPS)。
AFLT是一種利用多個無線通信網(wǎng)絡基站來確定移動站位置的方法，每個基站發(fā)出唯一的導頻信號。AFLT方法包括從所述多個基站取得導頻信號的多個數(shù)據(jù)測量值，在當前實施例中，這包括取得移動站的激活導頻信號集合、候選導頻信號集合和鄰居導頻信號集合中存在的導頻信號的測量值。每個數(shù)據(jù)測量值包括每個導頻信號的最早到達時間估計值。在一些實施例中，所述數(shù)據(jù)測量值還包括導頻信號的所有可解析路徑的RMSE估計值、每個到達時間的測量時間和能量測量值(例如，Ec/Io)。
通過AFLT算法獲得的數(shù)據(jù)測量值可單獨用于確定移動站位置，或者，一個或多個有代表性的AFLT測量值可與有代表性的GPS測量值一起，用于確定移動站的位置。在一些實施例中，移動站包括蜂窩電話，該方法還包括在取得數(shù)據(jù)之前，將蜂窩電話無線地連接到一個蜂窩基站；該基站向蜂窩電話提供一個小區(qū)搜索列表，該小區(qū)搜索列表包括在可從中取得數(shù)據(jù)測量值的區(qū)域中的所有蜂窩基站。在包括GPS系統(tǒng)的實施例中，基站也可以提供GPS搜索列表，GPS搜索列表可用于減少移動站執(zhí)行GPS搜索所需的時間，從而減少定位時間。
實踐已經(jīng)證明，AFLT(包括A-GPS)在定位方面只取得了有限的成功，部分原因在于無線網(wǎng)絡中所使用的中繼器導致導頻信號的發(fā)射點不明確。換言之，移動站當前還不能區(qū)分所收到的信號是從施主收發(fā)機基站(BTS)發(fā)射的，還是從中繼器發(fā)射的。由于導頻信號的發(fā)射點未知(例如，直接來自施主BTS或通過中繼器)，所以，AFLT測量值不能用于準確地確定位置。此外，中繼器還有內(nèi)部延時，范圍通常為幾百毫微秒至數(shù)十微秒，從而潛在地導致大約24.4米(對于100毫微秒)至2.44千米(對于10微秒)范圍內(nèi)的定位誤差。
在一個傳統(tǒng)實施例中，中繼器問題的一個解決方案是排除存在中繼器的區(qū)域中的所有AFLT測量值。但是，該方案完全使得在很多位置完全無法利用AFLT定位和A-GPS的AFLT部分，從而降低了定位的可用性和有益效果，并且增大了GPS搜索窗口，這導致定位時間更長。
為了幫助定位，過去曾提出在反向鏈路上引入簽名，美國專利No.6501955對此進行了描述。但是，RL簽名在降低中繼器對定位影響方面的作用是有限的，因為移動站使用來自前向鏈路的AFLT測量值來進行定位。由于無法保證返回移動站的前向鏈路和來自移動站的反向鏈路沿著相同的路徑(即通過相同的中繼器)，所以，反向鏈路簽名對于識別用于定位目的的中繼器信息并不是最佳的。例如，美國專利No.6501955也曾提出在RF信號上引入簽名，但是尚未開發(fā)出實際的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種前向鏈路中繼器頻率水印(FLRFWM)系統(tǒng)和方法，通過用中繼器信息對中繼信號加水印，能夠在有中繼器的區(qū)域中進行定位。該FLRFWM系統(tǒng)包括中繼器和移動站，當前向鏈路信號經(jīng)過中繼器時，中繼器用快速頻率調(diào)制波形對前向鏈路信號加水印，移動站檢測和識別快速頻率調(diào)制波形?？焖兕l率水印包括的中繼器信息可用于利用AFLT和/或A-GPS系統(tǒng)在有中繼器的區(qū)域中確定移動站的位置。中繼器信息可以僅僅指示信號是中繼的，或者也可以唯一地標識FL信號所經(jīng)過的中繼器。通過在前向鏈路上引入水印，可以將每個AFLT測量值進行中繼器屏蔽，從而用于定位。前向鏈路快速頻率水印實現(xiàn)以下優(yōu)點對FL、AFLT和GPS性能最小的影響，良好的檢測、識別和虛警概率，檢測/識別時間短，以及良好的檢測/識別靈敏度。
公開了一種中繼器，其包括放大器，用于把從基站到移動站的前向鏈路信號進行放大；以及快速頻率調(diào)制器，當前向鏈路信號經(jīng)過中繼器時，快速頻率調(diào)制器用一個標識性的快速頻率水印，對前向鏈路信號進行頻率調(diào)制?？焖兕l率水印具有的一個頻率使得頻率跟蹤環(huán)路在移動站處基本上檢測不到該水印，從而將對AFLT和GPS性能的負面影響最小化。此外，該快速頻率水印的幅度能夠降低對FL性能的負面影響。
在一些實施例中，周期為2T的基本上周期性的調(diào)制波形定義所述水印。所述波形的半周期T明顯小于頻率跟蹤環(huán)路的時間常數(shù)，例如，小于頻率跟蹤環(huán)路的時間常數(shù)的約1/60，從而頻率跟蹤環(huán)路在移動站處基本上檢測不到所述水印。在一些實施例中，該周期性波形可能是一個方波，其幅度小于或等于約50Hz。在一些實施例中，該周期性波形具有唯一值T，唯一地標識中繼器，從而在移動站處實現(xiàn)對中繼器的識別。在其他實施例中，所有中繼器都有一個具有相同值T的周期性波形，從而在移動站處只實現(xiàn)對中繼器的檢測。
在一些實施例中，非周期性調(diào)制波形定義該水印，如比特持續(xù)時間為2T的BPSK、QPSK和OQPSK編碼波形中之一。在這些實施例中，所述波形的半比特持續(xù)時間T明顯小于移動站頻率跟蹤環(huán)路的時間常數(shù)，從而頻率跟蹤環(huán)路在移動站處基本上檢測不到所述水印。在一些實施例中，該非周期性波形的幅度小于或等于約50Hz。在一些實施例中，該非周期性波形具有唯一的比特序列，從而在移動站處實現(xiàn)對中繼器的識別。在其他實施例中，所有中繼器都有一個具有相同比特序列的非周期性波形，從而在移動站處只實現(xiàn)對中繼器的檢測。
公開了一種移動站，其接收多個前向鏈路導頻信號和識別快速頻率水印波形是否存在以確定任一前向鏈路信號是不是中繼的。該移動站包括接收機，用于接收前向鏈路信號；頻率跟蹤環(huán)路，對FL信號進行準確的解調(diào)；以及AFLT搜索器。該AFLT搜索器檢測導頻信號和執(zhí)行導頻信號相位測量，所述導頻信號相位測量包括測量所述多個前向鏈路導頻信號的到達時間。該移動站還包括一個中繼器識別系統(tǒng)，被配置為如果水印存在，則檢測和識別FL信號上的所述水印。通過在前向鏈路信號中搜索水印波形是否存在，該中繼器識別系統(tǒng)檢測FL信號上的中繼器。該中繼器識別系統(tǒng)識別前向鏈路信號上的中繼器，方式如下從前向鏈路信號中搜索水印波形是否存在；如果存在，則獲取水印波形；尋找唯一標識中繼器的水印波形的屬性。由于快速頻率，該頻率跟蹤環(huán)路基本上檢測不到該水印波形。
還公開了一種用于確定移動站的位置信息的方法。該方法包括在可能存在中繼器的區(qū)域中，根據(jù)多個導頻信號的前向鏈路，確定位置信息。該方法開始為在移動站中執(zhí)行AFLT搜索，以檢測導頻信號和測量所述多個導頻信號的最早到達時間。然后，移動站選擇位于所述AFLT期間的第一導頻信號，以及，通過對所述第一導頻信號執(zhí)行中繼器AFLT搜索，將所述第一導頻信號進行中繼器屏蔽，所述中繼器AFLT搜索包括搜索一個標識中繼信號的快速頻率水印波形。所述水印波形的頻率使得所述移動站中的頻率跟蹤環(huán)路在所述移動站處基本上檢測不到所述水印。對于多個其他選中的導頻信號，通過重復所述選擇和中繼器屏蔽步驟，繼續(xù)執(zhí)行該方法，直到獲得的被進行中繼器屏蔽的導頻信號的數(shù)量足以確定所述移動站的位置。最后，把在所述AFLT搜索中獲得的所述導頻信號的導頻信號相位測量值和中繼器信息提供給移動站位置確定系統(tǒng)或網(wǎng)絡位置確定實體，以確定所述移動站的位置。
在中繼器搜索期間所得到的中繼器信息至少應該包含關(guān)于所述信號是否被成功進行中繼器屏蔽的信息，如果是，則還包含所述信號是不是被中繼的信息。在一個實施例中，中繼器信息僅包含導頻信號是否被成功進行中繼器屏蔽的指示，如果是，還有關(guān)于信號是不是被中繼的指示，從而，通過排除中繼的導頻信號和未被成功進行中繼器屏蔽的導頻信號的測量值，移動站位置確定系統(tǒng)和網(wǎng)絡位置確定實體中之一確定所述移動站的位置。
在另一個實施例中，如果存在水印波形，則中繼器AFLT搜索根據(jù)該水印波形識別中繼器ID。在該實施例中，在中繼器搜索期間所得到的、被提供給移動站位置確定系統(tǒng)或網(wǎng)絡位置確定實體的中繼器信息還包括被標識為中繼的各導頻信號的中繼器ID，從而在計算位置時可以使用中繼信號測量值。
在A-GPS用于確定位置的一些實施例中，在執(zhí)行中繼器AFLT之前，執(zhí)行GPS搜索。如果獲得的GPS測量值足以確定位置，則可以跳過中繼器AFLT搜索，從而減少定位時間。


為了更全面地理解本發(fā)明，下面將結(jié)合附圖詳細描述實施例，其中圖1示出了多個無線通信網(wǎng)絡基站、上面有中繼器的建筑物、GPS衛(wèi)星和手持移動站的用戶；圖2示出了一個示例性的蜂窩基站覆蓋區(qū)域結(jié)構(gòu)；圖3是包括收發(fā)機基站(BTS)、中繼器和移動站(MS)的前向鏈路中繼器頻率水印系統(tǒng)的框圖；圖4示出了頻率調(diào)制器(圖3)對FL信號加水印所用的調(diào)制波形F(t)的一個例子；圖5示出了調(diào)制波形F(t)的另一個例子，其包括BPSK波形；圖6是集成了無線通信和定位能力、并且包括中繼器識別系統(tǒng)的移動站的一個實施例的框圖；圖7是對一個導頻信號執(zhí)行中繼器標識搜索的流程圖；圖8是在一個實施例中從FL導頻信號中確定中繼器ID所使用的中繼器標識搜索的框圖；圖9是在一個實施例中對多個FL導頻信號執(zhí)行中繼器AFLT搜索的流程圖；圖10是在另一個實施例中對多個FL導頻信號執(zhí)行中繼器AFLT搜索的流程圖，被優(yōu)化用于最小識別時間；以及圖11是在有中繼器的蜂窩覆蓋區(qū)域中使用AFLT或A-GPS系統(tǒng)來確定移動站位置的方法示例的流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明，其中相同的標記表示相同或相似的部件。
術(shù)語和縮略語在說明書的詳細描述中將使用以下術(shù)語和縮略語AFLT高級前向鏈路三邊測量。一種利用移動站測量的來自基站的無線信號的到達時間(以及可選地，其他陸地測量值)的定位技術(shù)。
AFLT搜索器移動站的一部分，其搜索來自視野內(nèi)各基站的導頻信號。
A-GPS輔助全球定位系統(tǒng)。一種定位技術(shù)，基于GPS偽距測量值、但利用基于AFLT或類似BTS的定位技術(shù)來進行確定位置。
基站一種與移動站進行通信的單元，例如，基站可以包括用于網(wǎng)絡連接的收發(fā)機基站(BTS)、移動交換中心(MSC)、移動定位中心(MPC)、定位實體和任何網(wǎng)絡互聯(lián)功能單元(IWF)。
BPSK二相相移鍵控。
BTS收發(fā)機基站。一種用于與移動站進行通信的固定站，包括發(fā)射和接收無線通信信號的天線。
C/A碼粗捕獲碼。GPS衛(wèi)星發(fā)射的周期性序列，用于標識GPS發(fā)射衛(wèi)星和測量從所觀測的GPS衛(wèi)星到GPS接收機的偽距。
CDMA碼分多址。一種高容量數(shù)字無線技術(shù)。
CSM小區(qū)調(diào)制解調(diào)器(Cell Site Modem)。用于無線基站設備的芯片組。
FL前向鏈路。從基站(BTS)到移動站(MS)的傳輸。
FTL頻率跟蹤環(huán)路。FTL跟蹤所收到的通信信號的載波頻率，以進行準確的解調(diào)。
GPS全球定位系統(tǒng)。一種利用到GPS衛(wèi)星的距離測量值來確定三維位置的技術(shù)。
GSM移動通信全球系統(tǒng)。
MS移動站。該術(shù)語用于描述用戶手機或無線終端。
MSM移動站調(diào)制解調(diào)器。
PCS個人通信業(yè)務。工作在1.8-2.0GHz范圍內(nèi)的所有數(shù)字蜂窩傳輸。
PDE定位實體。管理移動站定位的網(wǎng)絡實體。
導頻信號集合(激活)與當前分配給移動站的前向業(yè)務信道相關(guān)的導頻信號。它們是移動站從本地基站接收到的最強導頻信號，通常是相同導頻信號的多徑分量。
導頻信號集合(候選)移動站所能看到的、移動站所測量的強度超過“空中傳輸”給定門限的所有導頻信號。
導頻信號集合(鄰居)由在與移動站當前通信的基站的附近(或鄰接)的基站發(fā)射的、可被移動站接收到的所有導頻信號。
導頻信號從本地基站接收到的、標識該基站的無線信號。
PN碼偽隨機噪聲碼。BTS發(fā)送的用于擴頻的特定序列，用作小區(qū)(或小區(qū)扇區(qū))的標識符，以及對話音和數(shù)據(jù)傳輸進行加擾。PN碼還用于確定從所觀測的BTS到移動站的偽距。
PPM導頻信號相位測量。從AFLT搜索所獲得的導頻信號測量值，包括PN碼移的測量值。
PRM偽距測量值。從GPS衛(wèi)星搜索所得的GPS衛(wèi)星信號測量值，包括C/A碼移的測量值。
QPSK正交相移鍵控。
中繼器一種把發(fā)向和來自BTS的無線信號進行接收、放大和重發(fā)的設備。
RL反向鏈路。從移動站(MS)到基站(BTS)的傳輸。
RMSE均方根誤差。RMSE估計根據(jù)用于報告導頻信號相位的路徑的強度，提供測量的不確定性。
SNR信噪比。
TRK LO ADJ一種控制移動站中壓控溫補晶體振蕩器(VCTCXO)的信號。通常，移動站中的所有時鐘和頻率參考都是從該振蕩器產(chǎn)生的。
變量表在詳細描述中使用以下變量f調(diào)制波形的頻率，單位是Hz。
fA調(diào)制波形的幅度(振幅)，單位是Hz。
fCCDMA芯片頻率(1.2288MHz)。
n用于對中繼器ID進行編碼的比特的總數(shù)量。
N使用特定水印方案可以獲得的可能中繼器ID的總數(shù)量。
NPOST對頻率相關(guān)中的復旋轉(zhuǎn)(complex rotation)的輸出執(zhí)行相干積累(coherent accumulation)的次數(shù)。
NPRE來自搜索器的將要被進行相干積累的導頻信號采樣的數(shù)量。
TCDMP碼片中調(diào)制波形的半周期。
TCCDMA碼片周期(＝1/fc)。
TCPDCDMA碼片中的叉積(cross product)更新率。
TFC在固件中將頻率相關(guān)算法作為背景任務進行執(zhí)行的時間。
TMAXCDMA碼片中最長的調(diào)制波形半周期。
TMINCDMA碼片中最短的調(diào)制波形的半周期。
環(huán)境圖1示出了多個收發(fā)機基站(BTS)10、具有中繼器16的建筑物14、GPS衛(wèi)星18和手持移動站22的用戶20。
BTS 10包括多個基站，用作無線通信網(wǎng)絡的一部分，與移動站進行連接。BTS通常提供通信服務，使諸如無線電話之類的移動站通過通信網(wǎng)絡12連接另一電話。但是，BTS也可用于其他設備和/或其他無線通信目的，例如，與手持個人數(shù)字助理(PDA)進行互聯(lián)網(wǎng)連接。
在一個實施例中，BTS 10是CDMA無線通信網(wǎng)絡的一部分，但在其他實施例中，也可以使用其他類型的無線通信網(wǎng)絡，如GSM網(wǎng)絡。在該實施例中，每個BTS定期地發(fā)射唯一標識該BTS的偽隨機序列。偽隨機序列是用于使接收機鎖定的一系列比特。在CDMA術(shù)語中，該偽隨機序列被稱為“導頻信號”，如同這里所使用的那樣，術(shù)語“導頻信號”可用于任何無線通信系統(tǒng)以及CDMA系統(tǒng)。
中繼器16主要包括放大器，并且接收和發(fā)射在BTS和移動站之間的放大導頻信號。從戰(zhàn)略上講，中繼器可以位于蜂窩網(wǎng)絡中沒有空隙、干擾和微弱服務的任何地方，通過把從BTS到其他覆蓋區(qū)域的導頻信號進行放大，從而增強信噪比。
GPS衛(wèi)星18包括任意一組用于對GPS接收機進行定位的衛(wèi)星。這些衛(wèi)星連續(xù)地發(fā)出能夠被GPS接收機檢測的無線信號，GPS接收機通過把GPS衛(wèi)星C/A碼與所收到的衛(wèi)星C/A碼進行相關(guān)并對其進行時移直至二者達到相關(guān)，測量無線信號從衛(wèi)星行駛到接收機所用的時間量。由于無線信號的行駛速度是已知的，并且，衛(wèi)星在符合“GPS時間”的每毫秒內(nèi)同步周期性地發(fā)出它們的信號，所以，通過確定它們到達所用的時間，就可以確定信號行駛的距離。對于開放空間中的用戶，GPS接收機對衛(wèi)星的觀察通常不受阻擋，因此，當用戶位于開放空間時，測量GPS信號的到達時間是直接的，因為它通常是從衛(wèi)星到接收機的直接“視線”。但是，對于無線通信的情形，用戶所處的城市可能有高樓或其他障礙物，這使得GPS定位更加困難。
圖2示出了一個示例性的蜂窩BTS覆蓋區(qū)域結(jié)構(gòu)。在該示例性結(jié)構(gòu)中，多個六角形BTS覆蓋區(qū)域24彼此鄰接，對稱平鋪排列。BTS10分別位于各BST覆蓋區(qū)域24之內(nèi)，并在它們所處的區(qū)域內(nèi)提供覆蓋。具體而言，在這里為便于說明，BTS 10a提供覆蓋區(qū)域24a內(nèi)的覆蓋，BTS 10b提供覆蓋區(qū)域24b內(nèi)的覆蓋，等等。
在一個理想的蜂窩通信網(wǎng)絡中，覆蓋區(qū)域24被配置為彼此相鄰，從而，當移動臺穿過各覆蓋區(qū)域時，向移動臺提供連續(xù)的蜂窩覆蓋。但是，大部分蜂窩網(wǎng)絡都有導致蜂窩覆蓋問題的空隙、干擾和其他障礙。例如，諸如隧道、車庫以及體育館等環(huán)境對蜂窩服務產(chǎn)生問題。作為其他例子，延伸的高速公路和農(nóng)村覆蓋范圍用BTS進行維護可能是非常昂貴的。因此，為了以比安裝另一BTS低得多的成本來增強或擴展BTS的范圍，可以在覆蓋區(qū)域中設置一個或多個中繼器16。
在一個實施例中，中繼器16包括在移動站和BTS之間收發(fā)信號的天線和收發(fā)機，后面還將結(jié)合圖3對此進行詳細描述。在一個簡單的例子中，中繼器把收到的信號進行放大，并在相同頻率上重新傳輸它們。
在圖2中，手持移動站22的用戶20位于第一覆蓋區(qū)域24a中。由于障礙物的干擾，如巨大的建筑物(未顯示)，移動站22可能無法從第一BTS 10a接收到足夠強的導頻信號。此外，由于距離較遠，移動站22可能無法直接從第二BTS 10b接收到足夠強的導頻信號。但是，中繼器16b大約位于覆蓋區(qū)域24b中，從而，可以充分覆蓋移動站22的位置，否則的話，移動站22就會經(jīng)歷服務空隙。換言之，當從第二BTS 10b發(fā)射導頻信號時，通過中繼器16b將其放大，然后在移動站22處將其接收。
移動站22具有如上所述的定位能力，包括AFLT，因此，它不僅能夠利用當前分配給移動站的導頻信號(即激活集合)，而且還可以利用激活集合之外的導頻信號，來確定移動站的位置。例如，在一個實施例中，移動站搜索鄰居列表29中存在的導頻信號，鄰居列表29是該移動站可能收到的導頻信號的列表。例如，可以從移動站提供鄰居列表。
應當注意的是，根據(jù)當前的CDMA標準，可以為候選集合28(即，移動站能夠看到的、移動站所測量的強度超過“空中傳輸”給定門限的導頻信號)或激活集合27(即，與當前分配給移動站的前向鏈路信道相關(guān)的導頻信號，它們是移動站從本地基站接收到的最強的導頻信號，并且通常是相同導頻信號的多徑分量)選擇鄰居列表中的特定導頻信號。
為了在移動站22的定位中使用AFLT測量值，必須為中繼器成功把這些導頻信號(不管在激活、候選或鄰居集合中)進行屏蔽，如果是中繼的，移動站必須確定信號來自哪個中繼器。此外，為了在定位計算中使用中繼的AFLT測量值，中繼器的位置和內(nèi)部延時也必須是已知和可用的。
如前所述，移動站中傳統(tǒng)的AFLT和A-GPS系統(tǒng)不能檢測和/或識別中繼信號，這使得用于定位的導頻信號相位測量值在有中繼器覆蓋的區(qū)域中基本上無用。為了解決該問題，這里公開了一種能夠?qū)η跋蜴溌沸盘栁ㄒ患铀〉闹欣^器以及一種能夠檢測和識別加了水印的中繼信號的移動站。由于移動站能夠檢測和識別信號是不是中繼的，并且，如果是中繼的，根據(jù)該信號來自哪個中繼器，使用移動站收到的激活、候選和鄰居導頻信號中任意之一，可以進行準確的定位。此外，這里還公開了一種能夠(唯一地或不唯一地)對前向鏈路信號加水印的中繼器，以及一種只能檢測加了水印的中繼信號的移動站。在該實施例中，由于該移動站只能檢測信號是不是中繼的，所以，必須從定位中排除所有中繼的導頻信號(以及沒有被成功進行中繼器屏蔽的導頻信號)。
描述前向鏈路中繼器頻率水印(FLRFWM)系統(tǒng)圖3是實現(xiàn)FLRFWM系統(tǒng)的通信系統(tǒng)的框圖。該通信系統(tǒng)包括收發(fā)機基站(BTS)10、中繼器16和移動站(MS)22。BTS 10有一個天線30，用于從中發(fā)射前向鏈路導頻信號31。中繼器16包括第一天線32，用于從BTS 10接收前向鏈路信號31；放大器33，用于放大信號；快速頻率調(diào)制器34，用于對FL加水??；以及第二天線36，用于把加了水印的前向鏈路信號37發(fā)射給MS 22。該MS包括天線38，用于從該中繼器接收加了水印的前向鏈路信號37；以及頻率跟蹤環(huán)路39，用于對FL信號37進行準確的解調(diào)。
BTS 10包括用于無線通信的任何合適的基站。在一個實施例中，BTS被配置用于CDMA，但在其他實施例中，BTS可實現(xiàn)用于其他無線通信網(wǎng)絡，例如TDMA和GSM。盡管只示出了一個發(fā)射信號的天線30，但應當理解的是，該BTS具有BTS的典型配置，包括一個或多個收發(fā)機，以及用于發(fā)射和接收信號的天線。
中繼器16包括任何合適的中繼器，具有放大器33，放大通信信號，也就是說，中繼器16包括對BTS 10和MS 22之間的通信信號進行接收、放大和重新發(fā)射的任何合適配置。此外，該中繼器包括一個頻率調(diào)制器34，用快速頻率調(diào)制對前向鏈路信號31加水印，例如，后面還將結(jié)合圖4至圖5對此進行詳細描述。
在一個實施例中，中繼器16包括第一天線32和第二天線36。第一天線32用于接收前向鏈路信號31，第二天線36用于從中繼器重新發(fā)射前向鏈路信號37。應當注意的是，盡管圖3的中繼器只示出了一個放大器和一個頻率調(diào)制器，但應當理解的是，中繼器16也可以具有任何合適的配置。例如，該中繼器也可以包括多個收發(fā)機(發(fā)射機/接收機)，它們經(jīng)由天線32、36，接收和重新發(fā)射進入和發(fā)出中繼器16的信號。
應當注意的是，該中繼器也可以包括其他配置，例如，該中繼器可以經(jīng)由有線連接，而連接到BTS。這樣的例子包括光中繼器，其接收光信號(例如光纖)，將其放大(和/或?qū)ζ溥M行重新整形、重新計時、頻移以及重建)，以及無線地將其發(fā)射出去(在相同或不相同的頻率上)。
中繼器16包括快速頻率調(diào)制器34，其用快速頻率水印對前向鏈路信號31加水印，后面還將結(jié)合圖4或圖5對此進行詳細描述?？焖兕l率水印把前向鏈路信號標識為中繼信號，并且可以標識唯一的中繼器ID，以表示信號經(jīng)過哪個中繼器。通過對中繼的前向鏈路信號加水印，可以判斷哪個導頻信號是被中繼的，并且，通過唯一地對中繼的前向信號加水印，還可以確定對于這些中繼信號，哪個具體的中繼器中繼了該導頻信號。使用該信息，可以用AFLT或其他類似定位技術(shù)，獲得準確的定位信息。
仍參考圖3，移動站22有一個天線38，用于接收來自BTS和中繼器的通信信號，包括來自中繼器16的加了水印的前向鏈路信號37。如同后面結(jié)合圖7和圖8詳細描述的那樣，如果有水印的話，MS 22能夠檢測FL信號上的快速頻率水印，辨別信號是否來自中繼器，以及，在一些實施例中，識別哪個具體中繼器發(fā)射了該信號，從而實現(xiàn)準確的AFLT測量，并且定位計算中使用它們，這里的其他地方還將對此進行描述。還應當注意的是，頻率跟蹤環(huán)路39應該不能夠檢測到快速頻率水印，后面還將結(jié)合圖4和6對此進行詳細描述。
中繼器頻率水印調(diào)制方案圖4和圖5示出了可用于對FL信號加水印的快速頻率調(diào)制波形的兩個例子。圖4示出了可用于對FL信號進行頻率調(diào)制的周期性方波波形，其中，每個中繼器唯一的中繼器ID是用調(diào)制波形的頻率(例如選擇半周期T)來標識的，后面還將對此進行描述。圖5示出了用于對FL信號進行頻率調(diào)制的非周期性波形，其中，在調(diào)制波形內(nèi)用二相相移鍵控(BPSK)對每個中繼器唯一的中繼器ID進行編碼。應當注意的是，不同的調(diào)制波形可以被頻率調(diào)制到FL信號上，從而對FL信號加水印。例如，可以使用諸如正弦和三角波形之類的周期性波形和諸如QPSK和OQPSK之類的非周期性波形。
在一些只需檢測中繼信號的實施例中，移動站只檢測信號是不是中繼的，而不識別信號所經(jīng)過的中繼器。在這種情況下，由于調(diào)制波形的存在表示導頻信號是中繼的，而不需要附加信息，所以，可以給所有中繼器分配相同的ID，從而對所有中繼的FL信號應用相同的調(diào)制波形。但在既需要檢測中繼信號還需要識別中繼信號的其他實施例中，調(diào)制波形包括對每個中繼器唯一的中繼器ID，從而，移動站不僅能夠檢測調(diào)制波形的存在，而且還能根據(jù)該調(diào)制波形，識別導頻信號所經(jīng)過的中繼器。
圖4示出了調(diào)制波形40的一個示例，在一個實施例中，當FL信號通過中繼器時，可將調(diào)制波形40調(diào)制到該FL信號上，從而給該信號加上水印。在該實施例中，調(diào)制波形的頻率是中繼了該FL信號的中繼器的唯一ID，也就是說，波形的半周期T表示FL信號所經(jīng)過的那個中繼器的中繼器ID。在該實施例中，調(diào)制波形包括一個周期性方波40，其幅度為fA，周期44為2T。應當選擇變量fA(該頻率調(diào)制波形的幅度)和T(該波形的半周期)42，以降低對FL、AFLT和GPS的負面影響，同時提高中繼器檢測和識別能力，后面還將對此進行更詳細的描述。
為了將n比特(其中n表示用于中繼器ID的比特數(shù)量)加水印到導頻信號上，可以定義N＝2n個波形，每個波形的周期為2[TMINincTMAX]TC秒，其中，在CDMA碼片中，2TMIN是最短的周期，2TMAX是最長的調(diào)制波形周期，N是在該示例性實施例中可被調(diào)制的不同中繼器ID的數(shù)量，并且，選擇inc，以在N個水印之間產(chǎn)生均勻的頻率間隔。
此外，應當選擇半周期T 42，從而使最慢的水印(即具有最大T(TMAX)的水印)快得足以基本避免被頻率跟蹤環(huán)路(FTL)在MS處檢測到(如圖3中的39所示)。否則，如果FTL能夠在MS處檢測到該頻率水印，頻率水印的當前幅度(fA或-fA)將導致TRK LO ADJ(一個控制移動站中的壓控溫補晶體振蕩器VCTCXO的信號，所有移動站時鐘和頻率參考都是從該信號產(chǎn)生的)截止。在CDMA網(wǎng)絡系統(tǒng)中，這將導致不希望的CDMA編碼多普勒效應，這將對AFLT測量值的準確性產(chǎn)生負面影響，因為AFLT搜索中過去沒有實現(xiàn)時間跟蹤。當在其他通信系統(tǒng)中實現(xiàn)時，也會出現(xiàn)類似的問題。此外，在A-GPS系統(tǒng)中，在GPS處理期間禁止頻率跟蹤環(huán)路，因為移動站總是處于捕獲模式，并且TRK LO ADJ被凍結(jié)為其最近的CDMA值，其與凍結(jié)時的水印幅度相反。在GPS偽距測量中該誤差轉(zhuǎn)換成GPS多普勒誤差，從而潛在地降低GPS偽距的測量值的又一效果和所得位置的準確度。
在一些實施例中，最好選擇幅度fA約為50Hz的波形，從而使FL性能惡化最小化(例如，平均低于0.2dB)、提高中繼器檢測和識別能力以及減少識別時間。在圖4所示波形的一個實現(xiàn)示例中，其中，在CDMA網(wǎng)絡系統(tǒng)中實現(xiàn)快速頻率調(diào)制，當fA約為50Hz并且T的大約是[10*64inc11*64]CMDA碼片范圍時，獲得良好的效果，其中，CDMA碼片周期或TC是1/1.2288e6秒，并且，為便于檢測，選擇inc，以實現(xiàn)均勻的頻率間隔。然后，把所得值截短到最接近的chipx8時鐘。例如，水印波形的所得頻率范圍為[872.72960]Hz，均勻間隔大約為2.815Hz。在后面的示例部分，還會對這些結(jié)果進行詳細描述，討論如何優(yōu)化變量(例如fA和T)，從而提供對FL CDMA、AFLT和GPS最小的影響、提高中繼器檢測和識別能力以及減少識別時間。
圖4的實施例中的快速頻率調(diào)制一定程度上是有優(yōu)勢的，因為它不需要符號時間同步。換言之，由于唯一標識中繼器的是周期性調(diào)制波形的頻率(即通過半個周期T)，而不是具體的(n比特)符號編碼，所以，不必在中繼器處提供同步，否則的話，需要在中繼器處提供同步來準確地將非周期性調(diào)制波形(如編碼的n比特符號編碼)的開始部分(和結(jié)束部分)進行同步。此外，由于該實施例中的周期性調(diào)制波形的自身特性，具體而言，是調(diào)制波形頻率中編碼的中繼器ID，與其他基于頻率調(diào)制的水印方案相比，該水印對衰減保持很高的免疫力。
圖5示出了用于對FL加水印另一個調(diào)制波形50的示例。具體而言，圖5示出了用二相相移鍵控(BPSK)將n比特中繼器ID頻率調(diào)制到FL信號上。在該實施例中，每個比特周期54是用兩個半周期T定義的。零(“0”)56是通過將半周期T的導頻信號與fA進行調(diào)制而產(chǎn)生的，然后在半個周期內(nèi)，將該信號與-fA進行調(diào)制。一(“1”)是通過在兩個連續(xù)時間T持續(xù)時間內(nèi)將FL信號先與-fA進行調(diào)制、然后再與fA進行調(diào)制而產(chǎn)生的。該水印調(diào)制需要(n比特)符號時間同步，因此，中繼器必須具有一個用于完成所需同步的系統(tǒng)。盡管符號時間同步會增加在中繼器中實現(xiàn)快速頻率調(diào)制的復雜度和成本，但在一些實施例中，受益大于成本，并且，調(diào)制方案能夠取得良好的效果。
應當注意的是，這里只給出了CDMA系統(tǒng)中的一些實現(xiàn)示例，快速頻率調(diào)制也可以實現(xiàn)在多種無線系統(tǒng)中，如TDMA和GSM。
移動站圖6是移動站22的一個實施例的框圖，該移動站集成了AFLT和基于GPS的定位能力，并且包括一個能夠檢測FL信號(即，如果該信號是被中繼的)上的水印的中繼器識別系統(tǒng)。如果檢測到水印，它可以從加了水印的中繼FL信號中提取出中繼器信息。該實施例使用GPS和/或AFLT來確定位置，但是，在其他實施例中，也可以只使用AFLT。
在圖6中，無線通信系統(tǒng)60連接到一個或多個天線59。無線通信系統(tǒng)60包括與無線BTS進行通信和/或檢測來自它的信號的合適設備、硬件和軟件，包括接收機61，用于接收FL信號；頻率跟蹤環(huán)路(FTL)62，對FL信號進行準確的解調(diào)。
在一個實施例中，無線通信系統(tǒng)60包括一個適于與無線BTS的CDMA網(wǎng)絡進行通信的CDMA通信系統(tǒng)，但在其他實施例中，該無線通信系統(tǒng)可以包括其他類型的網(wǎng)絡，如TDMA或GSM。
移動站控制系統(tǒng)63連接到無線通信系統(tǒng)60，通常包括一個提供標準處理功能的微處理器以及其他計算和控制系統(tǒng)。AFLT搜索器64連接到無線通信系統(tǒng)60和移動站控制系統(tǒng)63。該AFLT搜索器檢測導頻信號，并對移動站發(fā)現(xiàn)的導頻信號(如，來自激活、候選和鄰居導頻信號集合)執(zhí)行導頻信號相位測量，并將這些測量值提供給導頻信號相位測量(PPM)數(shù)據(jù)庫65。
與控制系統(tǒng)63相連接的導頻信號相位測量(PPM)數(shù)據(jù)庫65用于存儲來自AFLT搜索器的觀測數(shù)據(jù)測量值的有關(guān)信息，例如，到達時間、RMSE和Ec/Io。導頻信號ID唯一標識數(shù)據(jù)庫中每個導頻信號。
移動站可選地提供定位系統(tǒng)66，定位系統(tǒng)66連接到移動站控制系統(tǒng)63和PPM數(shù)據(jù)庫65。適當?shù)臅r候，定位系統(tǒng)66從其他系統(tǒng)(例如，GPS通信系統(tǒng)、PPM數(shù)據(jù)庫和中繼器識別系統(tǒng))請求信息和操作，然后利用通過任意合適的AFLT算法、GPS算法以及AFLT算法和GPS算法的組合而獲得的測量值，執(zhí)行用于確定移動站位置所需的計算。為此，定位系統(tǒng)66還包括位置和導頻信號處于激活、候選和鄰居列表中的所有BTS以及中繼器的內(nèi)部延時的數(shù)據(jù)庫(未顯示)。
應當注意的是，定位系統(tǒng)66可以不需要網(wǎng)絡定位實體(PDE)而單獨工作，也就是說，在沒有來自MS外部資源的幫助下(獨立模式)，MS也可以確定其自身的位置?；蛘撸ㄎ幌到y(tǒng)66也可以與駐留在網(wǎng)絡中其他地方的外部PDE一起工作，也就是說，PDE協(xié)助MS產(chǎn)生GPS搜索列表(例如，通過向MS提供GPS天文年歷和位置表)，而MS執(zhí)行位置計算(基于MS的模式)。但是，在其他一些實施例中，移動站控制系統(tǒng)63可以從外部PDE接收GPS獲取幫助(例如，GPS搜索列表，具有編碼和頻率的搜索窗口)，并將一些或全部的位置測量信息(如，AFLT和GPS測量值、中繼器信息等)傳送給MS之外的PDE，PDE計算MS的位置，并可能通過無線通信網(wǎng)絡將該位置發(fā)送回該MS。PDE駐留在一個或多個相互網(wǎng)絡連接而與移動站進行通信的外部處理系統(tǒng)上。應當注意的是，可以修改PDE協(xié)助，以包括向該服務基站可用的MS發(fā)送任意中繼器協(xié)助信息，例如關(guān)于一個具體PN的所有可能中繼器，它們的中繼器ID及其內(nèi)部延時(如果在MS執(zhí)行定位的話，潛在地還有它們的位置)。這有助于降低中繼器的識別時間，從而降低定位時間。
用戶接口67包括任意合適的接口系統(tǒng)，如麥克風/揚聲器68、鍵盤69以及與MS進行用戶交互的顯示器70。麥克風/揚聲器68提供使用無線通信系統(tǒng)的話音通信服務。鍵盤69包括任何合適的用戶輸入按鈕。顯示器70包括任何合適的顯示器，如背光LCD顯示器。
GPS通信系統(tǒng)74也連接到移動站控制系統(tǒng)63和一個或多個天線61，并且包括用于接收和處理GPS信號的任何合適硬件和軟件。
移動站22還包括中繼器AFLT搜索器73、中繼器識別系統(tǒng)72和可選的中繼器ID數(shù)據(jù)庫71，它們共同對定位實現(xiàn)準確的PPM，即使在有中繼器的無線通信覆蓋區(qū)域中。請求之后，中繼器AFLT搜索器73對常規(guī)AFLT搜索器64所找到的激活、候選和鄰居導頻信號中的一些或全部，運行中繼器AFLT搜索。然后，把結(jié)果發(fā)送給中繼器識別系統(tǒng)72，中繼器識別系統(tǒng)72包括用于運行中繼器標識搜索的任何合適硬件、固件和/或軟件。如果有中繼信號，中繼器標識搜索能夠檢測到中繼的信號，并對該信號上的水印進行解碼，從而確定該FL信號來自哪個中繼器。通常，中繼器標識搜索是以數(shù)字方式實現(xiàn)的，就如同圖8所討論的那樣，但是，其他實現(xiàn)方式也可以使用其他搜索方法。
在一些實施例中，可選地提供中繼器ID數(shù)據(jù)庫71，中繼器ID數(shù)據(jù)庫71連接到中繼器識別系統(tǒng)72，可以保存該移動站附近的中繼信號的有關(guān)信息，當前能夠向移動站發(fā)送信息，以協(xié)助檢測和定位。該中繼器ID數(shù)據(jù)庫可用于協(xié)助識別中繼器，例如，可將該中繼器ID數(shù)據(jù)庫中的信息送給移動站內(nèi)部的定位系統(tǒng)或MS外部的網(wǎng)絡定位實體，以便于利用該中繼的導頻信號來確定MS的位置。應當注意的是，該中繼器數(shù)據(jù)庫中存儲的信息可選地容納在MS之外PDE中，就如同參考定位系統(tǒng)66所描述的那樣。
中繼器頻率水印檢測和識別方案圖7是中繼器標識搜索的流程圖，示出了中繼器標識搜索在一個實施例中如何檢測和識別單個FL信號上的水印。通常對多個導頻信號進行多次中繼器AFLT搜索，從而獲得足夠的被進行中繼器屏蔽的AFLT測量值，以用于定位，后面還將結(jié)合圖9和圖10對此進行描述。但是，圖7和圖8的重點放在應用于單個FL導頻信號的中繼器搜索。
在76中，為了提供信號所要求的處理增益和增加SNR，對單個導頻信號積累多個導頻信號采樣(例如，通過導頻搜索器)，從而為相關(guān)的導頻信號強度實現(xiàn)可靠的中繼器檢測和識別。
在77中，如果有水印的話，中繼器標識搜索檢測FL信號上的快速頻率水印波形，并且，在一些實施例中，根據(jù)該水印確定中繼器ID。圖8在88給出了一個例子，其使用頻率相關(guān)(frequency correlation)來確定水印的頻率，從而確定中繼器ID。
應當理解的是，很多方法可以根據(jù)水印來檢測和識別中繼器ID，例如，如果水印包括通過BPSK快速頻率調(diào)制(圖5)編碼的中繼器ID，則中繼器標識搜索不再使用頻率相關(guān)，而是使用基于匹配濾波器的方法，在中繼器中需要符號時間同步。在一個只需要檢測中繼器(沒有識別)的例子中，可以簡化水印編碼，從而簡化其檢測。
在78中，將中繼器搜索所收集的中繼器信息發(fā)送給移動站控制系統(tǒng)或PDE，以進行適當?shù)奶幚?。應當注意的是，在一些實施例中，在水印上只提供對中繼信號的檢測(即，非唯一的中繼器ID)，那么，中繼器標識搜索將獲得表示該信號是否被成功進行中繼器屏蔽(例如，如果沒有嘗試中繼器搜索，或者，如果嘗試了中繼器搜索但卻以失敗而告終，或者，如果成功執(zhí)行了中繼器搜索)的中繼器信息，如果是，還有該信號是不是中繼的。但是，如果該波形提供中繼器ID，則中繼器信號還包括從發(fā)現(xiàn)被中繼的導頻信號的水印波形中提取出來的中繼器ID。
中繼器AFLT搜索器可以串行或并行地運行多個導頻信號，從而獲得足夠的中繼器屏蔽的導頻信號相位測量值(PPM)，以確定移動站的位置，后面還將結(jié)合圖9和圖10對此進行描述。
圖8是中繼器識別系統(tǒng)的一個實施例的框圖，示出了如何把中繼器標識搜索配置為檢查前向鏈路信號，并使用與所有可能中繼器ID的頻率相關(guān)來獲取與該中繼器ID相對應的水印頻率。在該例子中，中繼器ID包含在水印周期(2T)中，并且，N表示在一個示例性調(diào)制方案中可被調(diào)制的不同水印(中繼器ID)的數(shù)量。
在80中，中繼器AFLT搜索器接收在fc(碼片頻率)上的同相位(I相位)和正交相位(Q相位)導頻信號采樣，并對NPRE/2個導頻信號采樣執(zhí)行相干積累，以實現(xiàn)較高的處理增益。相干積累(在80中)的輸出包括NPRE/2個導頻信號采樣，這些采樣具有較慢速率(fc/(NPRE/2))，但卻具有較高的SNR。將形式為I和Q導頻信號采樣的結(jié)果發(fā)送給中繼器識別系統(tǒng)，后面還將結(jié)合標記82、84、86和88對其進行描述。
在82中，中繼器識別系統(tǒng)從中繼器AFLT搜索器80接收NPRE/2個CDMA碼片導頻信號采樣和，并相干地積累它們兩次。該附加的相干積累進一步提高了SNR，從而提高了導頻信號采樣的處理增益。
應當注意的是，82示出了對兩個連續(xù)的啟動時間(on-time)和兩個連續(xù)的NPRE/2個CDMA碼片延時的NPRE/2個碼片導頻信號采樣相干和(其中z-1表示應用在這NPRE/2個碼片導頻信號采樣和上的NPRE/2個CMDA碼片延時)的兩組相干積累。這只是一個示例性實施例，可用于消除中繼器ID檢測器采樣相位相關(guān)性，而不使NPRE從它最大的可能值TMIN/2降低(后面還將對此進行描述)。換言之，需要將這兩個集合相干地積累兩次(一次延時，一次無延時)，從而對相互偏移NPRE/2個碼片的NPRE碼片導頻信號采樣獲得2個相干和。
在84中，從82取得兩個NPRE碼片導頻信號采樣相干和(偏移量為NPRE/2個碼片)，并對它們執(zhí)行相同的處理。因此，為了描述該處理，在84中，我們可以把重點只放在處理導頻采樣的上方啟動時間NPRE碼片和。在這里，z-1表示將從82輸出的一個NPRE導頻信號采樣和延時所使用的NPRECMDA碼片的延時。NPRE個導頻信號碼片采樣和的一次NPRE碼片延時和一次無延時的版本將提供用于計算叉積的信號，后面還將結(jié)合86對此進行描述。
在86中，中繼器識別系統(tǒng)從84中(對于啟動時間和NPRE/2碼片延時的和)接收NPRE碼片延時和無延時的NPRE個導頻信號采樣和。然后，通過計算來自84的NPRE個CMDA碼片導頻信號采樣的延時和無延時的相干和的叉積(對于啟動時間和NPRE/2碼片延時的和)，獲得該水印。將NPRE限制為不超過TMIN/2(是Nyquist速率的兩倍)，其中，由于叉積實際進入(pull-in)范圍(fc/4TCPD)，TMIN是T的最小值，其中，TCPD是CDMA碼片中的叉積更新率(等于NPRE個CDMA碼片)。
應當注意的是，在圖8的86中，并行地示出了關(guān)于偏移量為NPRE/2碼片的NPRE個相干和的兩組叉積，由于上述原因，它們在兩組相干積累之后。然后，用fs＝2fc/NPRE的開關(guān)將這兩個叉積的輸出進行時間復用或?qū)R，以獲得合并的頻率水印(例如，以2fc/NPRE進行采樣，其中，fC是CDMA碼片頻率，并且等于1.2288MHz)。
在88中，如果有水印，則中繼器識別系統(tǒng)從86接收快速頻率水印，然后與所有可能的中繼器ID執(zhí)行頻率相關(guān)，以從中提取出該中繼器ID。實際上，如果有水印，則頻率相關(guān)器獲得該頻率水印波形的頻率內(nèi)容，其在一個實施例中標識該中繼器ID。
如88中所示，頻率相關(guān)器用N個可能的水印波形頻率，運行N次復旋轉(zhuǎn)，以及對NPOST個連續(xù)復旋轉(zhuǎn)輸出的相干積累，然后是M次非相干積累，以實現(xiàn)前向鏈路中繼器頻率水印(FLRFWM)檢測和識別。換言之，在所得的N個能量中，選擇最高的、還比設定門限要強的能量作為獲勝峰值，用于對該獲勝峰值運行復旋轉(zhuǎn)的頻率定義了中繼器水印波形頻率(1/(2T))。因此，其數(shù)量(1至N)定義該中繼器ID。如果所得N個能量中沒有能量滿足獲勝峰值標準(例如，這些能量都小于設定門限)，則FL信號上不存在水印，因此該FL不是被中繼的。
在一個示例性實施例中，頻率相關(guān)包括N點FFT(快速傅立葉變換)算法。應當注意的是，執(zhí)行N點FFT算法(例如，在該實施例中為32點的FFT)優(yōu)于執(zhí)行全部NPOST點FFT(例如，這里為2*1364點)，因為它降低了執(zhí)行FFT所需的時間，從而降低了識別時間。N點FFT是足夠的，因為水印只能有N個不同頻率，從而只占用整個頻率空間的一小部分。應當注意的是，這只是一個示例性算法，用于在一個實施例中提取中繼器ID，其中，中繼器ID包含在水印波形周期(2T)內(nèi)，每個導頻信號可以提供N個可能的唯一中繼器ID(例如，圖4的波形)。但是，應當理解的是，其他實施例也可以使用其他算法，從該示例性水印波形或其他水印波形中提取中繼器信息。
中繼器AFLT搜索方法圖9和圖10的流程圖示出了兩個示例性方法，用于對多個導頻信號執(zhí)行中繼器搜索，以獲得足夠的被進行中繼器屏蔽的導頻信號相位測量值(PPM)，從而確定移動站的位置。應當注意的是，有很多種可能的中繼器搜索方法，但這里只示出了兩種方法。例如，在A-GPS系統(tǒng)中，可以確定定位只需要一個或兩個附加PPM(與來自GPS的PPM測量值組合起來)，因此，中繼器搜索需要一個簡單得多的方法，它只檢查一個或兩個最佳的導頻信號。
應當注意的是，圖7和8示出了移動站如何從單個導頻信號中提取中繼器信息，圖9和10示出了中繼器AFLT搜索和識別方法，該方法包括選擇導頻信號；對每個導頻信號執(zhí)行中繼器識別；重復該過程，直至獲得的測量值足以預定位和/或確定移動站的最終位置。
圖9是執(zhí)行中繼器搜索的方法的流程圖，示出了移動站中的中繼器識別系統(tǒng)如何執(zhí)行中繼器搜索。
在90中，對所有導頻信號(例如，來自激活、候選和鄰居集合)執(zhí)行常規(guī)的AFLT搜索。
在92中，為了高效地開始操作，確定來自常規(guī)AFLT搜索的“最佳”檢測出的導頻信號?？梢愿鶕?jù)任意合適的標準，基于常規(guī)AFLT搜索的結(jié)果，例如導頻信號強度(Ec/Io)、RMSE等，選擇“最佳”導頻信號，其中，“最佳”導頻信號是具有最高Ec/Io、最低RMSE等的信號，這取決于各種實際因素和設計指標。
在94中，對所選擇的導頻信號，執(zhí)行中繼器標識搜索，前面結(jié)合圖7和圖8對此進行了描述。
在96中，移動站判斷是否從中繼器搜索中獲得了足夠的被中繼器屏蔽的PPM(即，被中繼器屏蔽的PPM足以預定位或確定MS的最終位置)。
在97中，如果沒有獲得足夠的中繼器屏蔽PPM，需要為中繼器屏蔽選擇附加的導頻信號。
在98中，選擇下一個“最佳”導頻信號，如同上面結(jié)合標記92所描述的那樣。該過程繼續(xù)循環(huán)，從而對下一個最佳導頻信號重復步驟94和96等，直至為中繼器ID存在與否搜索到足夠的導頻信號測量值，以為預定位和最終定位準確地確定MS位置。
在99中，為中繼器信息屏蔽足夠數(shù)量的PPM之后，中繼器AFLT搜索完成，將結(jié)果發(fā)送給合適的系統(tǒng)以處理移動站的位置，例如，這里其他地方描述的MS定位系統(tǒng)(圖6的66)或PDE。就如同標記78和119所詳細描述的那樣，中繼器信息包括這樣的指示信號是否被成功進行中繼器屏蔽(例如，沒有嘗試中繼器搜索，或者，嘗試了中繼器搜索但卻失敗，或者，中繼器搜索執(zhí)行成功)；檢測的導頻信號是不是中繼的；以及，在一些實施例中，與中繼信號相關(guān)的唯一中繼器ID。
圖10示出了對多個導頻信號執(zhí)行中繼器搜索的另一種方法，其有助于降低完成中繼器識別過程的時間。該方法利用這樣的事實對于較高Ec/Io的較強導頻信號，中繼器識別過程不必與具有較低Ec/Io的較弱導頻信號花費相同的時間，但仍能維持相同的識別性能(例如，虛警和識別的目標概率相同)。因此，可以修改中繼器標識搜索靈敏度，以提高識別時間，并且，可以分離淺度和深度搜索，從而為高Ec/Io情形提供較快的響應。
在該實施例中，中繼器識別系統(tǒng)仍對根據(jù)常規(guī)AFLT搜索所檢測到的用于準確預定位或最終定位所需數(shù)量的“最佳”導頻信號執(zhí)行中繼器識別，但是，該中繼器識別過程本身可以根據(jù)導頻信號強度(Ec/Io)而縮短。
在100中，對來自激活、候選和鄰居集合的所有導頻信號執(zhí)行常規(guī)AFLT搜索，然后把常規(guī)AFLT搜索的L個最佳結(jié)果發(fā)送給中繼器識別系統(tǒng)，以對其執(zhí)行中繼器AFLT搜索?！白罴选睂ьl信號的選擇可以基于常規(guī)AFLT搜索結(jié)果相關(guān)的任意合適指標，例如，導頻信號強度(Ec/Io)、RMSE等，其中“最佳”導頻信號是具有最高Ec/Io、最低RSME等的信號，這取決于各種實際因素和設計指標。
在101中，中繼器識別系統(tǒng)在這組L個最佳導頻信號中選擇第一導頻信號。
在102中，根據(jù)Ec/Io強度，把每個導頻信號分入四個導頻信號強度組S1，2，3，4，以便于用變化的Ec/Io深度和變化的搜索時間的4次中繼器標識搜索進行搜索。可以如下進行分組設置門限Th1，2，3，4(Th1是最強的Ec/Io門限，Th4是最弱的Ec/Io門限)，把第一導頻信號的Ec/Io測量值與第一門限(Th1)進行比較，如果大于該門限，則將其放入組S1中，如果否，然后與Th2進行比較，如果大于該門限，則將其放入組S2中，等等。
在103中，如果從常規(guī)AFLT搜索所得的L個最佳結(jié)果中仍有多個導頻信號，循環(huán)繼續(xù)，直至把所有L個最佳導頻信號分組完畢。
在104中，首先對S1最強組中的所有導頻信號并行地執(zhí)行最短和最淺的中繼器標識搜索S1。應當注意的是，導頻信號強度組S1，2，3，4中的每一個組都具有變化的Ec/Io深度和變化的搜索時間。因此，如果在常規(guī)AFLT搜索中檢測到的需要為中繼器進行屏蔽的所有L個“最佳”導頻信號都具有高的Ec/Io(例如＞Th1)，則將完成中繼器識別，而不必執(zhí)行任一深度搜索(例如，用最淺和最短搜索S1，從所有導頻信號中搜索中繼器ID)，從而減少完成中繼器識別過程所需的時間。
在105中，如果獲得的中繼器屏蔽的導頻信號相位測量值(即中繼器屏蔽的PPM)足以確定MS的位置，則不需要更多的中繼器搜索。
在106中，對搜索組中的剩余導頻信號，重復中繼器搜索(即步驟104)，直至為中繼器信息屏蔽了所有導頻信號，或者直至為預定位和/或最終定位MS獲得了足夠的中繼器測量值。
在107中，對剩余組(S2，3，4)，重復步驟104至106，直至沒有其他搜索組(在該例子中，i＝4)。
在108中，在獲得了足夠的中繼器測量值或者沒有搜索組剩余之后，處理結(jié)束，可以發(fā)送用于MS預定位或最終定位(位置確定)的合適的測量值。
在一些實施例中，可以引入優(yōu)選響應質(zhì)量的概念，其中，不同的優(yōu)選響應質(zhì)量值與所期望的中繼器搜索靈敏度、目標概率、范圍/有益效果和最大允許識別時間一致。這樣，我們對初始的粗略定位(即預定位)和最終的定位(即最終定位)中繼器搜索具有不同的優(yōu)選響應質(zhì)量值，從而在二者之間實現(xiàn)不同的最大識別時間要求。此外，我們對最終定位也可以有不同的優(yōu)選響應質(zhì)量值，以考慮到各種類型的應用對對中繼器檢測過程的可能不同要求。
優(yōu)選響應質(zhì)量值將設定目標檢測過程誤差概率，其規(guī)定S1，2，3，4搜索Ec/Io靈敏度以及對各種其他中繼器搜索參數(shù)的選擇，如中繼器搜索要執(zhí)行的導頻信號的最大和最小數(shù)量以及最大的總識別時間。然后，對于每次中繼器搜索，可以根據(jù)從常規(guī)AFLT搜索中獲得的結(jié)果和所期望的優(yōu)選響應質(zhì)量參數(shù)，動態(tài)地調(diào)整搜索檢測門限Th1，2，3，4，以進一步降低總識別時間。例如，盡管可以為最大允許識別時間設定優(yōu)選響應質(zhì)量，但是，如果需要為中繼器屏蔽的所有AFLT測量值都具有高的Ec/Io，那么，應當動態(tài)調(diào)整AFLT中繼器搜索過程中的門限Th1，2，3，4，以便于不執(zhí)行深度搜索，從而減少實際的識別時間。
就如圖下面部分所詳細描述的那樣，可以在需要的時候，執(zhí)行中繼器搜索(和中繼器識別)，即只對于預定位或只有當GPS搜索(如果執(zhí)行A-GPS)返回的GPS測量值不足以確定位置時，才執(zhí)行中繼器搜索，從而節(jié)省處理時間(MIPS)和縮短定位時間。后面將結(jié)合圖11描述一種定位方法。
利用FLRFWM確定位置的示例性方法圖11是在有中繼器的蜂窩覆蓋區(qū)域中利用AFLT或A-GPS確定移動站位置的示例性方法的流程圖。顯然，使用這里所公開的中繼器識別系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同的定位方法。
在110中，獲得蜂窩BTS鄰居的搜索列表。該小區(qū)搜索列表將被用來搜索來自該列表上的蜂窩站的導頻信號，并且，它也可以包括用于發(fā)現(xiàn)該列表上的蜂窩站的導頻信號的信息。
可以用多種方式獲得小區(qū)搜索列表，在一個簡單的實施例中，小區(qū)搜索列表包括蜂窩系統(tǒng)中所有可能的導頻信號，但是，搜索所有這些可能的導頻信號會消耗不希望的時間量。在一個實施例中，為了節(jié)省時間，與移動站進行的本地蜂窩基站可以向該移動站提供小區(qū)搜索列表，包括用于搜索每個導頻信號的搜索窗口。應當注意的是，可以修改小區(qū)搜索列表，使其還包括該服務基站可用的任何中繼器協(xié)助信息，如果有的話，例如關(guān)于列表中PN的所有可能中繼器、它們的ID以及它們的內(nèi)部延時(如果在MS處執(zhí)行定位的話，潛在地還有它們的位置)。這有助于減少中繼器識別時間和定位時間。
在112中，取得來自小區(qū)搜索列表上的各蜂窩BTS的導頻信號的AFLT測量值。應當注意的是，即使某導頻信號的強度不足以建立通信，該導頻信號的強度仍可能足以被檢測到以及能夠測量到達時間和其他品質(zhì)。
在一個實施例中，所述AFLT測量值包括最早到達時間(TOA)估計值、提供最早TOA的路徑的RMSE估計值以及導頻信號的所有可解析路徑的Ec/Io估計值，可用它來更新導頻信號的Ec/Io。這些測量值可以存儲在如圖6所示的PPM數(shù)據(jù)庫中，其中每個導頻信號與多個相關(guān)測量值關(guān)聯(lián)。
在114中，獲得GPS衛(wèi)星搜索列表。這是一個可選操作，它提供一張搜索列表，GPS可用它來尋找衛(wèi)星，從而降低對足以實現(xiàn)定位的衛(wèi)星進行定位所需的時間?；蛘?，GPS系統(tǒng)可以只搜索整個天空，但是，這樣滿天空的搜索通常會消耗更長的時間。
在116中，根據(jù)合適的GPS過程，獲得GPS測量值。在一個實施例中，GPS通信系統(tǒng)在該列表中所指定的搜索窗口上，首先尋找可看到的衛(wèi)星列表中所指定的衛(wèi)星，這可以明顯地減少用于獲得足夠GPS信號所需的時間。
在117中，MS判斷所獲得的GPS測量值是否足以確定位置。如果獲得了足夠的測量值，則不必在MS中做進一步處理，于是該處理轉(zhuǎn)到流程圖的119中，以向MS中的定位系統(tǒng)或位于MS外的網(wǎng)絡中、但與之進行蜂窩通信的PDE提供合適的偽距測量值(可能還有從常規(guī)AFLT搜索獲得的PPM以及表示未執(zhí)行中繼器搜索的中繼器信息)。該定位系統(tǒng)或PDE處理GPS測量值，然后返回MS的位置。如果沒有獲得足夠的測量值，則運行圖9或10中所描述的中繼器AFLT搜索118，以及如下面的118中所描述的那樣。
在118中，對常規(guī)AFLT搜索期間所獲得的導頻信號執(zhí)行中繼器AFLT搜索，圖9或圖10對此已經(jīng)做了詳細描述。由于對常規(guī)AFLT搜索中發(fā)現(xiàn)的導頻信號執(zhí)行中繼器搜索，所以，在小搜索窗口中執(zhí)行搜索，并且，搜索器能夠同時搜索它們。根據(jù)當前的搜索技術(shù)，中繼器可以并行地搜索大約1至8個導頻信號，這取決于目標移動站調(diào)制解調(diào)器(MSM)。
在119中，可以把從GPS搜索所得的偽距測量值(PRM)、從常規(guī)AFLT搜索所得的導頻信號相位測量值(PPM)和從中繼器(AFLT)搜索所得的中繼器信息提供給MS內(nèi)的定位系統(tǒng)或MS外、但與之進行無線通信的PDE。該MS定位系統(tǒng)或PDE處理所有這些測量值，從而獲得MS位置。
應當注意的是，在一些實施例中，水印中僅提供對中繼信號的檢測能力(即，沒有唯一中繼器ID)，那么，中繼器搜索所收集的中繼器信息將表示信號是否被成功進行中繼器屏蔽(例如，沒有嘗試中繼器搜索，或者，嘗試了中繼器搜索但卻以失敗而告終，或者，成功執(zhí)行了中繼器搜索)，如果是，還有該信號是不是中繼的。在這些實施例中，通過排除中繼信號和未成功進行中繼器屏蔽的信號的PPM測量值，MS定位系統(tǒng)或PDE然后可以選擇來確定MS的位置。
還應當注意的是，在一些實施例中，如果水印波形中提供中繼器ID，則中繼器搜索所收集的中繼器信息還包括從水印波形中提取出的中繼器ID，如果有信號被中繼的話。在這些實施例中，MS定位系統(tǒng)或PDE可以利用所識別出的中繼器的有關(guān)信息(例如，它們的位置和內(nèi)部延時)，用所包括的中繼信號的PPM來計算移動站的位置。
應當注意的是，對于涉及根據(jù)用于產(chǎn)生更準確GPS輔助信息(更小的GPS窗口)的AFLT測量值來計算初始粗略位置(即，預定位)的呼叫流，在預定位計算中使用常規(guī)AFLT搜索測量值之前，應當執(zhí)行“中繼器”AFLT搜索，從而提供更準確的GPS搜索窗口。
FLRFWM的實現(xiàn)方式示例在一個實現(xiàn)方式示例中，將FLRFWM應用到CDMA系統(tǒng)上，以優(yōu)化定位性能。對于合理的目標誤差事件概率，如大約為10-2的虛警概率(PFA)、漏檢測概率(PMISSDET)、漏識別概率(PMISSID)，該實現(xiàn)方式示例的結(jié)果包括下列導頻信號的FL頻率水印的標識在約358毫秒內(nèi)，下降約-16.9dB；在約712毫秒內(nèi)，下降約-19.2dB；在約1.423秒內(nèi)，下降約-21.2dB；以及，在約2.844秒內(nèi)，下降約-23.1dB。
在該實現(xiàn)方式示例中，由FM調(diào)制器應用到前向鏈路信號上的調(diào)制波形是周期性方波，幅度為+/-fA，周期為2T，其中，在該實現(xiàn)方式示例中fA是50Hz，T的碼片范圍為[104*64inc111*64]。應當注意的是，為便于檢測，選擇增量inc，以實現(xiàn)水印的頻率的均勻間隔，然后將該值截短最接近的chipx8時鐘。在該示例中，水印波形的所得頻率范圍約是872.72Hz至960Hz，均勻間隔大約是2.815Hz；由于該頻率水印，實現(xiàn)了FL CDMA性能降低的最小化。
應當注意這樣一條限制，該示例只針對有限數(shù)量(如32)的中繼器ID，從而需要在系統(tǒng)中其他地方實現(xiàn)某規(guī)定算法。因此，基于FLRFWM的方案更適合利用載波的扇區(qū)中繼器，其中，載波可以運行規(guī)定算法作為中繼器部署的一部分，而不是個人中繼器，在個人中繼器中，規(guī)定方案很難實現(xiàn)，或者，中繼器的數(shù)量可能超過基于前向鏈路快速頻率水印的方案所能支持的數(shù)量。
還應當注意的是，如圖所預期的那樣，頻率跟蹤環(huán)路不會跟蹤出該頻率水印波形，因為最慢的中繼器水印所具有最大T(TMAX)約是頻率跟蹤環(huán)路的時間常數(shù)的1/60。所得的ac波紋約在PCS頻率上是+/-3.0Hz(等效于GPS頻率上的約2.5Hz)，同時實現(xiàn)了0Hz的平均估計頻率誤差，因此，該水印對GPS或AFLT性能不會產(chǎn)生太大的影響。
該實現(xiàn)方式示例使用如圖8所描述的中繼器ID檢測器。應當注意的是為了降低中繼器ID檢測器SNR采樣相位相關(guān)性而不必導致檢測器SNR的降低，對偏移量為NPRE/2碼片的NPRE碼片相干和，兩組叉積并行執(zhí)行，而不是從最大可能值降低NPRE。將NPRE設置為最大可能值TMIN/2(例如，在該實現(xiàn)示例中為5*64個CDMA碼片)，從而提高在相關(guān)導頻信號Ec/Io強度范圍內(nèi)目標虛警、檢測和識別概率的處理增益。對最大NPRE的設計限制是由于叉積實際進入范圍fC/(4TCPD)約束，其中，TCPD是CDMA碼片中的交叉更新率，如同其他地方所討論的那樣。對32個中繼器ID頻率，運行頻率相關(guān)器，以識別FL頻率水印。選擇變旋轉(zhuǎn)2*1364之后的相干積累長度為NPOST，以使得頻率段尺寸小得足夠解析中繼器簽名的頻率間隔(在這里是2.815Hz)。增加NPOST超過該值，將一定程度上增加處理增益(明顯小于NPRE的增長，下面還將對此進行討論)，但是可能增加定位時間。
最后，對于靈敏度Ec/Io＝-16.9dB，只需要一次非相干積累(即M＝1)；對于Ec/Io＝-19.2dB，M＝2；對于Ec/Io＝-21.2dB，M＝4；對于靈敏度Ec/Io＝23.1dB，M＝8。
假設我們在小搜索窗口上進行搜索，由于我們對常規(guī)AFLT搜索中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的導頻信號重新進行搜索，考慮將執(zhí)行叉積和對32個中繼器ID頻率進行頻率相關(guān)作為背景任務的時間定義為TFC，所以，識別時間大約是(NPRENPOSTM+TFC)碼片/導頻信號。因此，如果我們估計TFC約是2毫秒，那么，對于Ec/Io靈敏度為-16.9dB的搜索S1，檢測時間約是358ms/導頻信號。
應當注意的是，為了節(jié)省識別時間和處理時間(MIPS)，可以只在必須的時候才執(zhí)行中繼器搜索，也就是說，當需要基于AFLT的預定位時才執(zhí)行中繼器搜索，以及，對于只有當GPS返回的測量值不足以確定移動站位置時的最終定位時，才執(zhí)行中繼器搜索。
還應當注意的是，對于預定位和最終定位(即，初始和最終AFLT搜索)，非相干和的數(shù)量可以不同，并且，如果需要的話，根據(jù)常規(guī)AFLT搜索的結(jié)果和所期望的優(yōu)選相應質(zhì)量，也可以進行動態(tài)調(diào)整，前面對此已進行過討論。對于預定位，可以執(zhí)行較短、靈敏度較低的中繼器AFLT搜索，并且，對于最終定位，如果需要的話，根據(jù)常規(guī)AFLT搜索結(jié)果和所期望的優(yōu)選相應質(zhì)量，可以執(zhí)行較短或較長/靈敏度較高的中繼器AFLT搜索。中繼器標識搜索可以采用圖10所示的方法。
水印所選擇的調(diào)制波形及其特征被設計為滿足四個相互矛盾的條件使對FL性能的負面影響最?。皇箤FLT和GPS性能影響最??；最大的檢測和識別概率；以及最小的識別時間。
為了降低對FL性能的影響，可以設計水印，以導致FL CDMASNR的最小的性能降低，也就是說，通過降低TMAX和fA來降低相位偏移，使平均損失不超過0.2dB。此外，通過選擇調(diào)制波形的TMAX足夠小，確保頻率跟蹤環(huán)路不跟蹤出頻率水印波形，從而使FTL無法檢測到水印，可以實現(xiàn)對GPS和AFLT性能負面影響的最小化，就如同這里的其他地方所描述的那樣，也就是說，在FTL中應當看到對平均值無影響，對方差的影響最小，并且，峰值到峰值的波紋中的最大增長不應超過約幾Hz。
對T的最大值(TMAX)和頻率的幅度(fA)的選擇被設計為平衡兩個相互矛盾的條件，也就是說降低對FL CDMA、AFLT和GPS性能的影響，這降低fA和TMAX；同時增加fA和TMAX，以獲得最佳檢測和識別概率。例如，為了降低水印波形對FL性能的負面影響，選擇TMAX為11*64碼片，fA最多為+/-50Hz；為這些參數(shù)選擇這些最大允許值，從而提高中繼器檢測和識別概率。該TMAX大約是FLT最快時間常數(shù)的1/60(其中，最快時間常數(shù)被定義為跟蹤-3.0dB的PCS導頻信號)，從而，對于在GPS頻率上的周期為2TMAX的最慢改變水印波形，最糟糕情形所得的變化為+/-2.5Hz，最糟糕情形的CDMA編碼多普勒效應約為+/-3.0Hz，這導致對GPS和AFLT性能的影響最小。
可以看出，在非相干階段的輸出端處，中繼器ID搜索輸出SNR大約等于
SNRrepIDsearb≈10.log((π·Tc)2·αk·NPOST·NPRE4·fA2·EC2·sinc4(.fA·Tc·NPRE)σn2·(σn2+NPRE·EC·sinc2(fA·Tc·NPRE)))]]>其中，Tc是CDMA碼片周期＝1fC，Ec是CDMA碼片上的導頻信號能量，σn2是導頻信號采樣的噪音標準偏差，是叉積輸出功率從理想的損失(dB)，k是由于相鄰叉積噪音采樣的相關(guān)所導致的噪聲方差的增加。還應當注意的是，增加中繼器ID檢測器輸出SNR將導致檢測和識別概率的增加。根據(jù)這種表達方式，顯然，通過增加NPRE、再增加fA，可以實現(xiàn)中繼器ID檢測器SNR(以及，因此的檢測和識別概率)的最大增長。
通過平衡檢測概率和識別時間，可以選擇對水印波形的設計上限制(TMIN的下限)。對于最小的識別時間，應該將TMIN最小化，而對于最大的中繼器ID檢測概率，應該將TMIN最大化。也就是說，通過強加最大可能的NPRE，TMIN將決定檢測器SNR。為了確保以Nyquist速率對最快水印波形進行采樣，應將最大NPRE設定在TMIN。此外，叉積鑒別器的實際進入范圍fc/(4TCPD)限制最大的NPRE，其中，TCPD是叉積更新率，等于NPRE個CDMA碼片。也就是說，最大的水印頻率fMAX＝fC/(2TMIN)不應該超過叉積實際進入范圍的邊沿，因此，NPRE的最大值為TMIN/2。反過來，NPRE對中繼器ID檢測器SNR影響最大，如上所述。在該實現(xiàn)方式示例中，綜合上述考慮，最佳總體TMIN大約是10*64個碼片。
本領域技術(shù)人員應當理解，通過上面的描述，在不脫離本發(fā)明精神或保護范圍的前提下，也可以實現(xiàn)其他實施例。本發(fā)明只由下面的權(quán)利要求進行限定，當與上述說明書和附圖結(jié)合起來時，所述權(quán)利要求包括所有這些實施例及其修改。
權(quán)利要求
1.一種用于把從基站到移動站的前向鏈路信號進行放大的中繼器，其中，所述移動站具有頻率跟蹤環(huán)路，所述中繼器包括放大器，用于把從所述基站到所述移動站的所述前向鏈路信號進行放大；以及快速頻率調(diào)制器，當所述前向鏈路信號經(jīng)過所述中繼器時，所述快速頻率調(diào)制器用一個標識性的快速頻率水印，對所述前向鏈路信號進行頻率調(diào)制，其中，所述水印具有的一個頻率使得所述頻率跟蹤環(huán)路在所述移動站處基本上檢測不到所述水印。
2.如權(quán)利要求1所述的中繼器，其中，所述水印包括非周期性波形。
3.如權(quán)利要求2所述的中繼器，其中，所述非周期性波形包括比特持續(xù)時間為2T的BPSK、QPSK和OQPSK編碼的波形中之一，其中T明顯小于所述移動站頻率跟蹤環(huán)路的時間常數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的中繼器，其中，所述非周期性波形的幅度小于或等于約50Hz。
5.如權(quán)利要求3所述的中繼器，其中，T小于所述頻率跟蹤環(huán)路的所述時間常數(shù)的約1/60。
6.如權(quán)利要求3所述的中繼器，其中，所述非周期性水印波形具有唯一的比特序列，從而唯一地標識所述中繼器。
7.如權(quán)利要求1所述的中繼器，其中，所述水印基本上是周期性的，周期為2T，其中T明顯小于所述移動站頻率跟蹤環(huán)路的時間常數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的中繼器，其中，T小于所述頻率跟蹤環(huán)路的所述時間常數(shù)的約1/60。
9.如權(quán)利要求7所述的中繼器，其中，快速頻率水印幅度小于或等于約50Hz。
10.如權(quán)利要求7所述的中繼器，其中，所述周期性波形包括周期性方波。
11.如權(quán)利要求10所述的中繼器，其中，所述周期性方波的幅度小于或等于約50Hz。
12.如權(quán)利要求11所述的中繼器，其中，所述幅度約為50Hz。
13.如權(quán)利要求7所述的中繼器，其中，所述水印波形具有唯一值T，從而標識所述中繼器。
14.一種移動站，用于接收多個前向鏈路導頻信號以及識別快速頻率水印波形是否存在以確定所述前向鏈路信號中任意之一是不是中繼的，所述移動站包括接收機，用于接收前向鏈路信號；頻率跟蹤環(huán)路，用于對所述前向鏈路信號進行準確的解調(diào)；AFLT搜索器，用于檢測導頻信號和執(zhí)行導頻信號相位測量，所述導頻信號相位測量包括測量所述多個前向鏈路導頻信號的到達時間；以及中繼器識別系統(tǒng)，被配置為檢測所述水印，并且如果所述水印存在則識別所述水印，從而識別中繼的前向鏈路信號，其中，所述中繼器識別系統(tǒng)從所述前向鏈路信號中搜索所述水印，以獲取唯一標識所述中繼器的所述水印波形，所述水印波形具有的一個頻率使得所述頻率跟蹤環(huán)路基本上檢測不到所述水印。
15.如權(quán)利要求14所述的移動站，其中，所述中繼器識別系統(tǒng)包括積累模塊，用于積累一系列的導頻信號采樣；水印波形獲取模塊，如果水印波形存在，則通過計算導頻信號采樣的連續(xù)和的叉積，從所述導頻信號采樣中獲取所述水印波形；以及頻率相關(guān)執(zhí)行模塊，如果水印波形存在，則對所述水印波形執(zhí)行頻率相關(guān)，以確定其唯一標識所述中繼器的頻率。
16.如權(quán)利要求14所述的移動站，其中，所述中繼器識別系統(tǒng)包括BPSK調(diào)制水印波形的解調(diào)模塊。
17.如權(quán)利要求14所述的移動站，其中，所述解調(diào)模塊包括基于匹配濾波器的解調(diào)器。
18.如權(quán)利要求14所述的移動站，還包括GPS接收機，用于接收GPS信號。
19.如權(quán)利要求18所述的移動站，其中，所述中繼器識別系統(tǒng)還包括跳過模塊，如果所述GPS接收機所產(chǎn)生的測量值的數(shù)量足以對所述移動站進行準確的定位，則所述跳過模塊跳過從所述前向鏈路信號中搜索所述水印。
20.一種用于根據(jù)多個導頻信號的前向鏈路來確定移動站的位置信息的方法，該方法包括在所述移動站中執(zhí)行AFLT搜索，以檢測導頻信號和測量所述多個導頻信號的最早到達時間；選擇在所述AFLT搜索期間的所得的第一導頻信號；通過對所述第一導頻信號執(zhí)行中繼器AFLT搜索，對所述第一導頻信號進行中繼器屏蔽，所述中繼器AFLT搜索包括搜索一個標識中繼信號的快速頻率水印波形，其中，所述水印波形具有的一個頻率使得所述移動站中的頻率跟蹤環(huán)路在所述移動站處基本上檢測不到所述水?。粚Χ鄠€其他選中的導頻信號，重復所述執(zhí)行和中繼器屏蔽步驟，直至獲得的被中繼器屏蔽的導頻信號的數(shù)量足以確定所述移動站的位置；以及把在所述AFLT搜索中獲得的所述導頻信號的導頻信號相位測量值和中繼器信息提供給移動站位置確定系統(tǒng)和網(wǎng)絡位置確定實體中之一，以確定所述移動站的位置。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述中繼器信息標識所述信號是否被成功進行中繼器屏蔽，如果是，則還標識所述信號是不是中繼的，從而，通過排除中繼的導頻信號和未被成功進行中繼器屏蔽的導頻信號中的測量值，移動站位置確定系統(tǒng)和網(wǎng)絡位置確定實體中所述之一確定所述移動站的位置。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括根據(jù)所述水印波形，識別中繼器ID。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述提供中繼器信息的步驟包括提供所述導頻信號是否被成功進行中繼器屏蔽的有關(guān)信息，如果是，則還提供所述信號是不是被中繼的有關(guān)信息，如果是，則還提供被標識為中繼的導頻信號的所述中繼器ID，從而，移動站位置確定系統(tǒng)和網(wǎng)絡位置確定實體中所述之一可以把中繼的導頻信號的測量值包括在位置計算中。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述中繼器AFLT搜索包括積累來自AFLT搜索器的導頻信號采樣；通過計算連續(xù)導頻信號采樣和的叉積，獲取所述頻率水印波形；以及執(zhí)行頻率相關(guān)，以確定與所述中繼器ID相對應的所述水印波形頻率。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述中繼器AFLT搜索包括基于匹配濾波器的解調(diào)，以從BPSK編碼的快速頻率水印中解碼出所述中繼器ID。
26.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括在所述執(zhí)行中繼器AFLT搜索步驟之前，執(zhí)行GPS搜索。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，如果所述GPS搜索所產(chǎn)生的測量值的數(shù)量足以準確地確定所述移動站的位置，則跳過所述中繼器屏蔽步驟。
28.一種用于如果在移動站中存在中繼器信息則從導頻信號中獲取所述中繼器信息的方法，該方法包括在所述移動站中，對第一導頻信號執(zhí)行中繼器標識搜索，該搜索包括從所述第一導頻信號的前向鏈路中搜索一個標識中繼信號的快速頻率水印波形，其中，所述水印波形具有的一個頻率使得所述移動站中的頻率跟蹤環(huán)路在所述移動站處基本上檢測不到所述水?。灰约疤峁ьl信號相位測量值和中繼器信息，以用于位置確定。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述中繼器信息標識所述信號是否被成功進行中繼器屏蔽，如果是，則還標識所述信號是不是中繼的，從而，通過排除中繼的導頻信號和未被成功進行中繼器屏蔽的導頻信號的測量值，移動站位置確定系統(tǒng)和網(wǎng)絡位置確定實體中所述之一確定所述移動站的位置。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，還包括根據(jù)所述水印波形，識別中繼器ID。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述提供中繼器信息的步驟包括提供所述導頻信號是否被成功進行中繼器屏蔽的有關(guān)信息，如果是，則還提供所述信號是不是中繼的有關(guān)信息，如果是，則還提供被標識為中繼的導頻信號的所述中繼器ID，從而，移動站位置確定系統(tǒng)和網(wǎng)絡位置確定實體中所述之一可以把中繼的導頻信號的測量值包括在位置計算中。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述中繼器標識搜索包括積累來自導頻信號搜索器的導頻信號采樣；通過計算連續(xù)導頻信號采樣和的叉積，獲取頻率水印波形；以及執(zhí)行頻率相關(guān)，以確定與所述中繼器ID相對應的所述水印波形頻率。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述中繼器標識搜索包括基于匹配濾波器的解調(diào)，以對BPSK編碼的快速頻率水印進行解碼。
34.如權(quán)利要求28所述的方法，還包括在所述執(zhí)行中繼器標識搜索步驟之前，執(zhí)行GPS搜索。
35.如權(quán)利要求39所述的方法，其中，如果所述GPS搜索產(chǎn)生的測量值的數(shù)量足以準確地確定所述移動站的位置，則跳過所述執(zhí)行中繼器標識搜索步驟。
全文摘要
一種前向鏈路中繼器頻率水印(FLRFWM)系統(tǒng)，通過用中繼器信息給中繼信號加上水印，能夠在有中繼器的區(qū)域中對移動站進行準確的定位。每次信號經(jīng)過中繼器時，中繼器用(唯一的或不唯一的)快速頻率調(diào)制波形水印對前向鏈路信號加上水印。移動站檢測和/或識別前向鏈路信號上的快速頻率水印，以確定中繼器信息，中繼器信息有助于網(wǎng)絡位置確定實體或移動站定位系統(tǒng)利用AFLT和/或A－GPS系統(tǒng)來確定位置。這里描述的前向鏈路快速頻率水印系統(tǒng)實現(xiàn)了以下優(yōu)點對FL、AFLT和GPS性能最小的影響，良好的檢測、識別和虛警概率，檢測/識別時間短，以及良好的檢測/識別靈敏度。
文檔編號H04Q7/38GK1778055SQ200480010985
公開日2006年5月24日 申請日期2004年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月24日
發(fā)明者埃米利婭·西米克, 克里斯托弗·帕特里克 申請人:高通股份有限公司