專利名稱：無線資源共享小區(qū)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
確定移動設(shè)備位置的可能性，已經(jīng)使應(yīng)用開發(fā)商和無線網(wǎng)絡(luò)運營商能夠提供基于位置和知曉位置的業(yè)務(wù)。這些業(yè)務(wù)的例子是向?qū)到y(tǒng)、購物幫助、朋友尋找器以及其它的向移動用戶給出有關(guān)他們周圍環(huán)境之信息的信息業(yè)務(wù)。
除了商業(yè)業(yè)務(wù)之外，一些國家的政府也已經(jīng)提出這樣的要求，即網(wǎng)絡(luò)運營商能夠確定緊急呼叫的位置。例如，美國政府的要求(FCC E911)便是要求必須有可能確定一定百分比的緊急呼叫的位置。針對室內(nèi)環(huán)境提出的要求相比于針對室外環(huán)境提出的要求沒有任何不同。
在室外環(huán)境中，位置估計可以通過使用用于位置確定的外部方法來進行，例如是象輔助GPS(全球定位系統(tǒng))(A-GPS)之類的基于GPS的方法。位置估計也可以通過使用無線網(wǎng)絡(luò)本身來實現(xiàn)。使用無線網(wǎng)絡(luò)的方法可以被分為兩個主要類別。第一類包括基于一個移動終端所附接的無線小區(qū)的方法，例如通過使用Cell-ID(小區(qū)-身份)或E-CGI(增強的小區(qū)全球身份)。第二類使用對來自幾個基站的無線電信號的測量，并通過使用例如時間差(TD)來確定終端的位置。
為了能夠連接到一個移動網(wǎng)絡(luò)或當已經(jīng)連接時能夠執(zhí)行切換，一個移動終端典型地不斷測量可獲得的信號，這些信號不僅來自于本基站而且來自于其它基站。這些信號典型地是打算用于測量傳輸?shù)臒o線電狀況的控制信號，該控制信號連同其它的數(shù)據(jù)一道包含有關(guān)如何建立一個到所述發(fā)射基站的連接的信息。具體地，該控制信號包含了單獨地或者與在其上發(fā)射控制信號的載頻相結(jié)合地構(gòu)成基站標識數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。一個移動終端因此可以獲得所述發(fā)射基站的身份和對所述無線電狀況的估計。該移動終端典型地將GSM(全球移動通信系統(tǒng))內(nèi)的這個信息編入一個鄰居列表，該列表作為信息被傳送到網(wǎng)絡(luò)。
位置估計可以基于在鄰居列表內(nèi)的測量。然后，就可以結(jié)合有關(guān)該基站的確切位置的知識，來使用距該無線基站的距離與所述無線電狀況之間的關(guān)系。已知該基站位置在該通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。這意味著鄰居列表可以很容易地被使用于根據(jù)不同算法的位置估計。位置估計的準確度通常與小區(qū)的大小成比例。
三角測量或時間差(TD)方法使用與兩個或多個不同的基站相關(guān)聯(lián)的信號。這些信號被用來計算一個移動終端所處的位置或與所述基站相距的距離。該計算基于信號在該終端與不同基站之間傳播的時間的相對或絕對差。TD方法的可達到的準確度取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)和無線電狀況。典型地，TD方法的準確度對于移動電話系統(tǒng)為50至150米。TD方法也是相對耗時和耗費資源的。
″指紋″識別方法利用了所有場所具有所接收的無線信號的一個或多或少的唯一特有的簽名這個事實。這是由于建筑物和障礙物中的多徑傳播和反射的結(jié)果。通過將不同位置的特有無線電簽名存儲在一個數(shù)據(jù)庫中，有可能通過將一個接收到的信號簽名與存儲在該數(shù)據(jù)庫中的簽名相比來確定一個設(shè)備的位置。″指紋″識別方法需要一個不斷更新的數(shù)據(jù)庫。較好的結(jié)果通常也依賴于能夠匹配來自幾個不同源或基站的信號。
位于室內(nèi)的終端典型地具有到一個覆蓋周圍室外區(qū)域的基站的連接，該連接相比于該終端位于室外的情況下具有較低的質(zhì)量。為了提高室內(nèi)覆蓋狀況，許多較大的建筑物配備有室內(nèi)移動電話系統(tǒng)。室內(nèi)系統(tǒng)大多數(shù)經(jīng)常由一個基站和一個分布式天線系統(tǒng)或一個泄漏電纜天線組成。對于遍布在大區(qū)域上的建筑物，通常使用中繼器。這樣做使得整個建筑物看起來象一個大的無線小區(qū)，并且不可能確定終端位于該建筑物中的哪個位置。而且，由于來自位于室外的基站的弱信號，那些通過使用例如三角測量的較成熟的方法通常不可能被應(yīng)用。
一個直接了當?shù)姆桨甘鞘褂靡粋€用于定位的附加系統(tǒng)，該系統(tǒng)不基于任何移動電話系統(tǒng)。這可以是一個室內(nèi)GPS系統(tǒng)、一個WLAN(無線局域網(wǎng))或一個基于藍牙的系統(tǒng)或一些其它的傳感器方案。然而，這樣的系統(tǒng)需要額外的復(fù)雜設(shè)備，并且所述終端還必須配備有專門硬件和/或軟件，這就使得該方案很昂貴。
另外一個直接了當?shù)姆桨甘窃黾邮覂?nèi)基站的數(shù)量，從而減小小區(qū)的大小。因為這通常存在更高效地重復(fù)利用通信資源的可能性，所以這樣的方案也將增加整個可用的通信資源。然而，基站是一種昂貴的設(shè)備，從而這樣的方案將因此費用很大。如果增加基站數(shù)量的唯一理由是希望得到改進的位置確定，那么投資通常將會不合理地高。
此外，當將一個大的小區(qū)分割成較小的小區(qū)時，每個小小區(qū)內(nèi)可用載頻的數(shù)量典型地是對應(yīng)于重用因子的、該大小區(qū)內(nèi)可用載頻的一小部分。對于其中業(yè)務(wù)量強度隨著時間和/或在不同的小小區(qū)之間顯著變化的情況，資源分配的動態(tài)性被不利地減小。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的一個普遍的問題在于，不為小小區(qū)無線接入站顯著地增加投資成本，則將難以提高位置估計的準確度。另一個問題在于，把一個大的小區(qū)分割成較小的小區(qū)通常將導(dǎo)致減小資源分配上的動態(tài)性。
本發(fā)明的一個目標是提供用于提高位置估計準確度的方法與設(shè)備。本發(fā)明進一步的目標是提供不用為無線接入站不合理地增加投資成本的這種方法和設(shè)備。本發(fā)明另一個進一步的目標是提供允許提高資源分配的動態(tài)性的這種方法和設(shè)備。
上述目標通過根據(jù)所附專利權(quán)利要求的方法和設(shè)備來完成。一般來說，一個虛擬網(wǎng)絡(luò)是通過為受同一無線接入站控制的天線提供虛擬無線接入站的控制信號而創(chuàng)建的。包含控制信號的各組物理信道被專用于各個天線，而只包含業(yè)務(wù)信道的各組物理信道對于一個以上的天線構(gòu)成了公共資源。優(yōu)選地，本發(fā)明適用于利用公共天線電纜的天線系統(tǒng)，藉此提供所述無線接入站以作為一個在天線上具有一個中央廣播控制信號注入器和一些控制信號選擇器的分布式裝置。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于，所述虛擬網(wǎng)絡(luò)提供了一種更小的小區(qū)結(jié)構(gòu)，其可以用來提高位置確定。不管怎樣，公共無線接入站使得有可能減小投資，因為所述虛擬小區(qū)的許多方面可以由該無線接入站中的公共功能性來管理。由于使用了公共的被用作業(yè)務(wù)信道的各組物理信道，所以資源分配上的動態(tài)性得以維持。
附圖簡述通過參照下面的結(jié)合附圖所作的說明，本發(fā)明及其進一步的目標和優(yōu)勢將得到最佳的理解，其中

圖1A是一個蜂窩通信系統(tǒng)的示意圖；圖1B是一個蜂窩通信系統(tǒng)中的連接網(wǎng)絡(luò)單元的方框圖；圖1C是一個扇區(qū)化蜂窩通信系統(tǒng)中的連接網(wǎng)絡(luò)單元的方框2是一個鄰居列表的典型內(nèi)容的圖示；
圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一個分布式天線系統(tǒng)的示意圖；圖4a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一個無線網(wǎng)絡(luò)的其中一部分的示意圖；圖4b是圖4a中使用的復(fù)接器的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、具有分布式天線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)的其中一部分的示意圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的、具有分布式天線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)的其中一部分的示意圖；圖6B是用于圖6A中基站的鄰居列表的典型內(nèi)容的圖示；圖7是根據(jù)本發(fā)明的無線基站的一個實施例的方框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的、具有分布式天線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)的其中一部分的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的無線基站的另一個實施例的方框圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一個具有帶中繼器的泄漏電纜天線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)的其中一部分的示意圖；并且圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例中的主要步驟的流程圖。
具體實施例方式
為了充分理解本發(fā)明的操作，首先給出了蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的控制信令和通常的位置估計的簡短回顧。
在詳細說明的主要部分中，基于GSM技術(shù)的系統(tǒng)被用作示例性實施例。然而，本發(fā)明的基本思想并不局限于具體描述的實施例，而是一般地適用于許多不同的蜂窩通信系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的管理方法主要致力于在蜂窩移動無線系統(tǒng)中的管理。GSM是在本公開內(nèi)容中介紹的示例性實施例中所使用的移動無線電話標準。然而，本發(fā)明也適用于其它的蜂窩移動無線系統(tǒng)及其相關(guān)標準，諸如象基于TDMA(時分多址)、CDMA(碼分多址)、寬帶CDMA(WCDMA)以及TDD(時分雙工)技術(shù)的其它無線標準。
在以上描述的基于GSM的實施例中，基站是在GSM中所使用的無線接入站。同樣地，基站控制器是一個無線接入站控制器的GSM例子。在其它的系統(tǒng)中，存在相似類型的節(jié)點但有時處于稍微不同的名字下。在例如WCDMA中，接入點和無線網(wǎng)絡(luò)控制器分別對應(yīng)于無線接入站和無線站接入控制器。在3G應(yīng)用中，基站通常表示為“節(jié)點B”。在本公開內(nèi)容中，根據(jù)所使用的通信方法，“無線接入站”打算包含所有不同類型的基站、節(jié)點B、接入點等等。
在所描述的基于GSM的實施例中，時隙構(gòu)成了物理信道。物理信道是可以分配給一單個特定用戶的無線資源的最小部分。載頻因此可以被看作是可全部供一特定基站使用的一組時隙(或物理信道)。該基站也可以接入一個以上的頻率載波即接入一組以上的物理信道。
在WCDMA中，物理信道由一個特定代碼來表征，該特定代碼典型地為一個擾碼和一個信道化碼的組合。每個接入點可以典型地使用具有一個特定擾碼的物理信道，該擾碼大體上獨立于所使用的信道化碼。供一個特定無線接入站使用的自然定義的一組可用物理信道在WCDMA中由一個特定擾碼來表征。
此外在其它的蜂窩通信系統(tǒng)中，有一個最小的可分配資源單元，在本公開內(nèi)容中稱作物理信道。每個無線接入站此外典型地可接入某一組物理信道，該組物理信道是在小區(qū)規(guī)劃期間已經(jīng)預(yù)定義的或不曾預(yù)定義的。上述實施例中關(guān)于載波和時隙的原則因此通常適用于各組物理信道和物理信道本身。
關(guān)于蜂窩網(wǎng)絡(luò)10(在圖1A中示意性示出的其中之一)的基本思想是將該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造成小區(qū)4A-J的網(wǎng)格，其中每個小區(qū)4A-J是由一個無線基站2A-J覆蓋的區(qū)域。通過不同的無線資源進行通信。為了避免移動電話6和相鄰小區(qū)中的無線基站2A-J之間的干擾，移動電話6和基站2A-J之間的通信使用不同的資源或通信信道，即稍微不同的例如頻率或代碼的配置或設(shè)置。這些資源或“配置”的數(shù)量是有限的。在GSM系統(tǒng)中，資源由有限數(shù)量的經(jīng)允許的載頻形成，并且它們用于分隔開不同小區(qū)中的通信。在WCDMA(寬帶碼分多址)系統(tǒng)中，資源由有限數(shù)量的不同代碼來表征。有限數(shù)量的無線資源的結(jié)果意味著仔細地規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)10很重要。
移動臺(MS)、移動電話、移動終端和手機全部指的是在通信系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域內(nèi)可移動的設(shè)備。這些術(shù)語將作為等同表述在本公開內(nèi)容中使用。這種設(shè)備通常為移動電話、被稱作個人數(shù)字助理(PDA)的掌上電腦、或配備有用于蜂窩或移動網(wǎng)絡(luò)的無線接收機的其它設(shè)備或裝置。
在圖1B中，示出了在一個典型的GSM網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)單元的方框圖。MSC(移動業(yè)務(wù)交換中心)50典型地通過(未示出的)GMSC(網(wǎng)關(guān)MSC)被連接到其它的MSC以及其它的外部網(wǎng)絡(luò)52。MSC 50被連接到一個或多個BSC(基站控制器)60，并且具有交換裝置51以用于連接不同的被連接到其上面的網(wǎng)絡(luò)單元。BSC 60負責(zé)操控一個或多個基站8，并且通過交換功能性61交換去往或來自MSC 50和不同的基站8的業(yè)務(wù)。MSC 60還具有用于引導(dǎo)切換的裝置62，以及用于例如通過使用由移動終端報告的鄰居列表來執(zhí)行對連接到基站8的移動終端的位置估計的裝置63?？蛇x地，用于估計位置的裝置63可以被安排成將與位置確定有關(guān)的信息報告給本網(wǎng)絡(luò)中的另一個節(jié)點，在該節(jié)點上執(zhí)行實際的估計?；?包含一個收發(fā)信機無線接口71，該接口將不同信道頻率的業(yè)務(wù)分到收發(fā)信機單元72A、72B中。收發(fā)信機72A、72B的輸出由復(fù)接器74來復(fù)接，并且發(fā)送到天線14?；?中的功能由基站控制系統(tǒng)73來控制。
在圖1C中，示出了一個具有扇區(qū)化天線的GSM網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)單元的方框圖。大部分與圖1B中的類似，并且因此不作進一步的討論?；?包含兩個收發(fā)信機單元72A、72B?；?服務(wù)于兩個安排在同一無線發(fā)射塔上的扇區(qū)化天線14A、14B。收發(fā)信機單元72A、72B的每一個的輸出被連接到一個各自的天線14A、14B上?；?在這里利用許多公共功能性來控制兩個天線14A、14B。然而，可用載波在天線14A、14B間被劃分。
使用蜂窩通信系統(tǒng)的通信典型地牽涉到分別在業(yè)務(wù)信道和控制信道上發(fā)送的數(shù)據(jù)信號和控制信號。在GSM系統(tǒng)中，有三類控制信道。BCH(廣播信道)包含在其上將有關(guān)小區(qū)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的信息不斷地發(fā)射給移動終端的信道。例如，信道BCCH(廣播控制信道)被用于發(fā)送小區(qū)特定信息。BCH信道上的通信發(fā)生在DL(下行鏈路)方向上。BCH數(shù)據(jù)由基站8來提供。
其它的控制信道被用于尋呼用途、接入功能性、以及呼叫前與呼叫期間在網(wǎng)絡(luò)與移動終端之間的信令。這樣的控制信令例如由移動終端使用來通知網(wǎng)絡(luò)例如有關(guān)對相鄰發(fā)射機的測量。此外通過這樣的控制信令來執(zhí)行有關(guān)鑒權(quán)的信令。對于CCCH(公共控制信道)和DCCH(專用控制信道)，典型地提供來自或去往BSC或MSC的信息，并且該信息只通過基站被中繼。
回到圖1A，在多數(shù)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)10中，移動終端6不斷地測量無線信號的接收狀態(tài)。理由有幾個。一個是能夠修正發(fā)射功率從而避免在不必要的高發(fā)射功率上進行發(fā)送。一般地，但并非必然地，具有最佳無線電狀況的無線基站是用來連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的那個基站。具有最佳無線電狀況的基站在大多數(shù)情況下也是與移動電話6距離最近的那個基站。在圖1A中，移動電話6通過基站2F被連接。移動電話6因此位于那個特定基站2F的小區(qū)4F中。無線小區(qū)被定義為基站周圍區(qū)域，其中該基站是具有到一移動電話的最佳無線連接的基站。由于該蜂窩網(wǎng)絡(luò)知道與該基站相關(guān)的發(fā)射點的位置，因此具有最佳無線電狀況的基站的身份也給出該移動電話的近似位置估計。一個小區(qū)的大小與基站的密度成比例。在圖1A中，因而可以推斷出移動電話6在小區(qū)4F中。
為了知道連接到哪個基站，移動電話不斷地測量也從其它基站發(fā)送的信號。這些信號是打算用于測量移動電話和基站之間無線電狀況的專門的控制信號。該信號連同其它數(shù)據(jù)一道包含了有關(guān)如何建立一個到發(fā)送該信號的基站的連接的信息。如上所述，為了避免干擾，在相鄰小區(qū)中的通信通過具有稍微不同的配置的鏈路來實現(xiàn)。該控制信號典型地通過使用那些不同的配置來發(fā)射。作為GSM中的一個例子，來自一個基站的控制信號與從相鄰基站發(fā)送的控制信號相比，是在不同的頻率上發(fā)送的。然而，基站還可以在重復(fù)利用模式下使用同樣的頻率。為了能夠?qū)⑴c不同小區(qū)相關(guān)聯(lián)的、但在同一頻率上發(fā)送控制信號的基站彼此分開，控制信號還包含其它的信息，該信息使得有可能將來自一個基站的控制信號同其它的區(qū)分開。該信息獨立地或與控制信號的頻率相結(jié)合地，給出了識別一個特定基站的可能性。換句話說，該控制信號包含基站標識數(shù)據(jù)。在GSM中，所謂的顏色碼(colour code)被用于將不同的基站彼此分開。
網(wǎng)絡(luò)典型地向移動終端通知附近存在哪些基站。移動電話于是知道尋找什么樣的控制信號。如果待測量的信息不可獲得的話，移動電話也可以測量來自每個其它基站的信號。情況可能是這樣，例如處于用戶的運營商沒有覆蓋而其它運營商有覆蓋的區(qū)域內(nèi)。對從基站發(fā)送的控制信號的測量結(jié)果典型地以一種匯編的方式被存儲于該移動終端中。這樣的相鄰基站的列表或至少對應(yīng)于這樣列表的數(shù)據(jù)在該移動終端中被保持更新，并且經(jīng)常稱作鄰居列表。
在圖2中示出了圖1A情形下的這樣的鄰居列表的一個例子。該列表基于無線電狀況的質(zhì)量加以歸類，其中具有最佳無線電狀況的基站位于該列表頂部。該列表的各行100指的是一個特定的基站。在這個例子中，第一列102包含該基站的身份。第二部分104包含附加信息。在本實施例中，第二列105包含一般的信息。第三到第五列106-108包含與以下項相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，例如到每個基站的無線電狀況質(zhì)量的測量、信號質(zhì)量、禁阻標記或類似的對于切換決定很重要的數(shù)據(jù)。
這樣的列表的測量不斷地被傳送到基站以保持網(wǎng)絡(luò)關(guān)于無線電狀況而更新。該基站或任何與它相連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器因此可以檢索任何相連接的移動終端的鄰居列表的內(nèi)容。
在本公開內(nèi)容中，將使用措詞“位置”和“地點”。位置打算指的是以坐標或度給出的地理位置(例如WGS-84數(shù)據(jù))。它還可以包含方位和/或航向、速度、加速度等等。位置也可以作為相對的度量給出。地點是通過設(shè)施或場所的類型(或與其的關(guān)系)來定義的更為主觀的位置。地點的例子有“軍用區(qū)域/設(shè)施”、“醫(yī)院”、“辦公室”、“劇院”、“靠近緊急出口”。假定措辭“地點”也包含由“位置”所包含的內(nèi)容。
最通常的位置估計是將近似位置確定為在與該移動終端有最佳無線連接的基站(即在鄰居列表頂部的基站)的小區(qū)內(nèi)部。在圖1A中，這意味著有可能以一定的概率推斷出移動電話6位于小區(qū)4F內(nèi)。將鄰居列表中的幾個條目使用于不同的算法，意味著可以計算出比該移動電話臨時停留的小區(qū)更好的精確度。在圖2中，可以看出基站2G位于鄰居列表中的第二個位置。于是很可能該移動電話位于面向小區(qū)4G的一個60°扇區(qū)內(nèi)，其在圖1A中用虛線標示出來。此外，由于基站2I是鄰居列表中的第三個條目，所以也很可能移動電話6位于最靠近小區(qū)4I的那半個扇區(qū)內(nèi)。通過考慮例如信號強度比等等來進一步獲得額外的精確度。
將鄰居列表翻譯或計算翻譯為一個位置估計和/或地點估計可在蜂窩系統(tǒng)中或在終端中進行。如果位置估計是在系統(tǒng)中，例如是在一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中進行的，那么移動終端必須將鄰居列表或相應(yīng)于它的測量發(fā)射給無線基站。如果該移動終端自己執(zhí)行所述估計，該估計可以在基本概念中例如包含對一個最近基站的、例如以小區(qū)ID形式的確定。這樣的位置信息在某些情況下可以足夠支持許多基于位置確定的業(yè)務(wù)。然而，如果要估計出實際的地理位置，則該移動終端首先需要有關(guān)特定周圍事物的信息。這樣的信息應(yīng)當至少包含不同基站的已知位置，并且可以例如從有關(guān)待測量的基站的指令中推知?？商囟ㄓ诘攸c、建筑物或周圍事物的其它信息也可能很有用。這樣的關(guān)于例如一個特定建筑物的特定信息可以包含地圖信息，從該地圖信息中有可能根據(jù)位置確定來排除一個移動終端不可能位于的某些區(qū)域。例如，很明顯一個移動終端不可能位于一個實心墻內(nèi)，并且多半該移動終端不會盤旋在距地面10米的空中。
蜂窩系統(tǒng)中的室內(nèi)覆蓋通常比室外質(zhì)量低。因此，許多大建筑物擁有它們自己的一個或多個本地小區(qū)。圖3中示出了一個典型的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。一個單個基站8通過一個公共天線電纜17服務(wù)于一個包含分布在室內(nèi)區(qū)域的多個天線14的分布式天線系統(tǒng)?？梢源嬖谝粋€中繼器12以便在分發(fā)期間增強信號。由于所有天線提供同樣的信息，所以移動終端6將所有的天線14一起感受為與一個單個小區(qū)4相關(guān)聯(lián)的發(fā)射系統(tǒng)。而且，由于移動終端6不知道實際上它在與哪個天線進行通信，所以如上所述的精確的位置估計不可能很好地起作用。用來提高位置估計準確度的一個方式是提供更小的小區(qū)。
分布式天線系統(tǒng)、以及由一個中繼器或任何其它有源組件反饋的泄漏電纜系統(tǒng)和子系統(tǒng)被認為特別適合于實施本發(fā)明。術(shù)語“天線”和“發(fā)射實體”通常被用來指分布式天線系統(tǒng)中的天線，但也用來指泄漏電纜天線上的泄漏電纜的一部分。不管怎樣，本發(fā)明適用于所有可能類型的天線系統(tǒng)。
對于室外覆蓋，到基站的典型的較差連接，結(jié)合具有許多衰落的環(huán)境，也使得難以或甚至不可能使用位于室外的基站來用于三角測量目的。在一些占據(jù)很大面積的建筑物(例如機場)中，使用了中繼器。該小區(qū)于是變得更大，導(dǎo)致當移動電話被連接到那個小區(qū)時該移動電話所在的區(qū)域也很大，即位置估計準確度很低。
基于鄰居列表的位置估計的準確度基本上與小區(qū)的大小成比例。較小的小區(qū)通常使能更準確和精細的位置估計。然而，小區(qū)由基站來控制，而基站通常是很昂貴的。在一個基站中所要求的用于位置估計的功能性至少在基站非主動參與定位的方法中是很有限的。事實上，如果從定義明確的位置上只發(fā)射包含基站標識數(shù)據(jù)的控制信號，則這對于執(zhí)行定位例程已是足夠的。在本發(fā)明中，多個天線或發(fā)射實體被連接到一個公共基站，但是這些天線或發(fā)射實體與單獨的基站標識數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
如上所述，本發(fā)明適用于大多數(shù)的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)。然而，也如上所述，目前認為當本發(fā)明應(yīng)用到位于分布式天線系統(tǒng)、由中繼器反饋的泄漏電纜系統(tǒng)或子系統(tǒng)中的移動終端的位置估計時特別有優(yōu)勢。根據(jù)本發(fā)明的位置確定方法的準確度取決于例如要實施本發(fā)明的前提或環(huán)境以及其它的必要條件和各種客戶要求。然而，20-50米的位置準確度被認為是現(xiàn)實的。本發(fā)明可以有利地用于對位于如下地點的移動終端的定位，即位于室內(nèi)系統(tǒng)、連接到蜂窩宏系統(tǒng)的地下鐵路系統(tǒng)(地鐵)和子系統(tǒng)內(nèi)，例如是位于使用中繼器連接到宏無線小區(qū)的隧道內(nèi)。
本發(fā)明的基本概念是將一個較大的小區(qū)分割成幾個較小的虛擬小區(qū)。各虛擬小區(qū)一起地由一個單個基站控制。該公共基站控制各虛擬小區(qū)就象一個普通的基站控制一個普通的小區(qū)一樣。基站中用來操控到移動電話的連接的許多智能和功能性可以由各虛擬小區(qū)共享。所需要的附加功能性相比于提供單獨的基站來說花費并不昂貴。而且，通過擁有連接到同一基站的多個天線，各虛擬小區(qū)也可以共享業(yè)務(wù)載波。圖4a中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的無線網(wǎng)絡(luò)的一個實施例。這里，三個天線14A-C通過單獨的天線電纜18被連接到基站8。每個天線14A-C在不同的廣播信道上發(fā)射帶有單獨的虛擬基站標識數(shù)據(jù)的控制信號，并且每個天線14A-C構(gòu)成了一個虛擬小區(qū)的中心?；?進一步通過連接22連接到一個BSC上。
基站8擁有四個收發(fā)信機72A-D，每個收發(fā)信機操控一個載頻。其中的三個收發(fā)信機72A-C被使用于包含用于三個天線14A-C中各個天線的控制信令的載波。最后一個收發(fā)信機72D操控只包含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的載波。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)載波可以被三個天線14A-C中的任何一個天線所利用。收發(fā)信機的輸出連接到復(fù)接器單元74，在其中將一個相應(yīng)的控制信號載波與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)載波復(fù)接并且提供給天線14A-C中的一個天線。由于基站8完全控制所有的載波，所以可以在信道到信道的基礎(chǔ)上來執(zhí)行業(yè)務(wù)載波的共享。以這種方式，則與以靜態(tài)方式在不同基站間分派可用資源的情況比起來，資源分配上的靈活性和動態(tài)性顯著提高。
圖4b示出了圖4a的復(fù)接器單元73的可能的方框圖。復(fù)接器單元73包含三個單獨的虛擬小區(qū)復(fù)接器單元75A-C，每個單元被提供以一個控制信道載波。業(yè)務(wù)信道載波被提供給所有的虛擬小區(qū)復(fù)接器單元75A-C。
將一個小區(qū)分割成幾個虛擬小區(qū)導(dǎo)致可為該天線覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動終端提供有關(guān)它的實際地點的更精確的信息。來自天線14A-C中每個天線的控制信令可以被測量和分離，進而可提供一個用于更精確位置確定的基礎(chǔ)。同時，基站的數(shù)量沒有增加，只是添加了一些附加的功能性。通過使用公共業(yè)務(wù)載波可以保持合理的資源分配的靈活性。
當創(chuàng)建圖4a中的虛擬小區(qū)時，通常必需提供多個新天線。然而，如果根據(jù)本發(fā)明的思想在例如一個分布式天線系統(tǒng)中實施，則已有的天線可以被利用。在圖5中，示意性地示出了本發(fā)明的一個具有分布式天線系統(tǒng)的實施例。一個分布式天線系統(tǒng)的三個天線14A-C通過公共天線電纜17連接到基站8。如上，每個天線14A-C在不同的廣播信道上發(fā)射帶有單獨的虛擬基站標識數(shù)據(jù)的控制信號，進而每個天線14A-C構(gòu)成了一個本地虛擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的一個虛擬小區(qū)的中心。在該實施例中基站8可接入五個載波，其中三個用于三個天線的控制信令，兩個用作純業(yè)務(wù)信道載波?；?因此擁有5個收發(fā)信機72A-E，其中收發(fā)信機72A-C用于控制信道載波，而收發(fā)信機72D-E用于業(yè)務(wù)信道載波。在本實施例中，基站8在復(fù)接器單元74內(nèi)包含信號注入器功能性，該復(fù)接器單元74將所有天線14A-C的控制信號復(fù)接到公共電纜17上。在每個天線14A-C上，提供一個信號選擇器28A-C，其濾波公共電纜17上的信號以便為那個特定的天線提取相關(guān)信號。在該實施例中，在每個天線14A-C上提取一個包含控制信號的載波以及兩個業(yè)務(wù)信道載波。這些設(shè)備的實施例將在下面更詳細地描述。基站8由一個中心單元和多個衛(wèi)星單元28A-C這種配置組成，但是邏輯上仍舊是一個基站8。
在圖6A中，示出了本發(fā)明的另一個實施例。在該實施例中，虛擬小區(qū)網(wǎng)絡(luò)包含七個天線14A-G?；?仍舊只有五個載波可用。然而在本實施例中以可應(yīng)用載波重復(fù)利用的方式來安排這些天線。例如，天線14A、14D和14G以它們的傳輸不會相互干擾的方式被分開，并且因此這些天線可以使用同一載波來分發(fā)不同的數(shù)據(jù)?；?包含每個天線一個的收發(fā)信機72A-72G，其負責(zé)控制信道信令，以及另外兩個收發(fā)信機72H-I用于業(yè)務(wù)信道載波。收發(fā)信機72A、72D和72G打算用于同一最終載頻C1，但提供單獨的控制信號。在這種情況下，復(fù)接器單元74必須以能在天線的分離器28A-G上對其進行辨別和分離的方式，來復(fù)接來自不同控制信號收發(fā)信機72A-G的信號。
在本實施例中，假定是一個GSM系統(tǒng)，并且各通信信道對應(yīng)于不同的載頻。載頻C1到C3被提供以一個有進一步區(qū)別的每個天線獨有的基站ID、BSIC。在這方面，各天線就如同它們被連接到單獨的基站一樣地工作，并且移動終端經(jīng)歷更小的虛擬小區(qū)。如圖6b中所示的鄰居列表100可以是該結(jié)果。從該列表，通過現(xiàn)有技術(shù)水平的定位例程可以獲得改進的位置估計。不管怎樣，虛擬小區(qū)可以由一個公共基站8來控制，并且此外可接入公共業(yè)務(wù)信道載波。
基站的功能性的實現(xiàn)可以以許多不同的方式來進行。圖7示出了一種可能的配置的一個實施例的方框圖。基站8被連接到一個BSC 60。收發(fā)信機無線接口71根據(jù)載頻和BSIC將信號引導(dǎo)到不同的收發(fā)信機72上。在該實施例中，只存在三個收發(fā)信機72，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以有任意數(shù)量的收發(fā)信機72。每一個輸出包含一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)輸出和一個控制信號輸出，或者只有一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)輸出，這取決于對所討論的載波的利用，每一個輸出被連接到一個各自的收發(fā)信機單元72。控制信號和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)典型地在一個編解碼器單元82中被編碼之前在單獨的錯誤處理單元80、81中被處理。已編碼的信號典型地在突發(fā)中被釋放，并且該已編碼的信號因此在突發(fā)處理單元83中被處理。DL信號在信道復(fù)接器84中被復(fù)接到載波的可用信道上，并且在調(diào)制器85中進行調(diào)制。類似地，UL業(yè)務(wù)在解調(diào)器86中被解調(diào)，并且在信道分接器87中被分接。
在本實施例中，假定了一個分布式天線系統(tǒng)，并且所有被使用的載波在一個公共天線電纜17上被傳送到天線。去往或來自收發(fā)信機單元72的已調(diào)信號如上所述地在天線傳送復(fù)接器單元74中被復(fù)接。天線傳送復(fù)接器單元74優(yōu)選地作為一個控制信號注入器(參照圖5)來工作。優(yōu)選地，包含載波的控制信號以易于提取或濾出的方式被復(fù)接。復(fù)接的信號在天線電纜17上被發(fā)送并且到達每個天線14上的信號選擇器28。該信號選擇器包含一個濾波器88或分離單元，其將包含控制信號的載波分離出來，其中該控制信號打算用于與特定天線和任意公共業(yè)務(wù)載波(如果有的話)相關(guān)聯(lián)的虛擬基站。這些分離的載波在分接器89中被分接，并且被修改成適于傳輸?shù)倪m當特征。被分離載波的信號然后被作為射頻電磁波通過天線14被傳送。對于UL通信，在信號選擇器28和復(fù)接器單元74、89中存在相應(yīng)的功能性。
在圖8中，示出了本發(fā)明的另一個實施例。在該實施例中，虛擬小區(qū)也共享包含控制信道的載波上的業(yè)務(wù)信道。這意味著從所有的天線上發(fā)射所有的載波，但不同天線的控制信道內(nèi)容不同。優(yōu)點是進一步提高了資源分配的動態(tài)性。然而，主要的缺點是在分離器單元中必須包括更多復(fù)雜的功能性以便用于交換控制信道內(nèi)容。
在圖8中，基站8包含每個載波一個的“普通”收發(fā)信機72A-E。而且，提供了連接到控制信道收發(fā)信機72A-C的“虛擬收發(fā)信機”77A-C，其提供要從不同的天線14A-G上發(fā)射的控制信道內(nèi)容。該內(nèi)容與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起被復(fù)接并提供給不同的天線。分離器單元28將打算用于特定天線的控制信道數(shù)據(jù)分離出來并且將該數(shù)據(jù)包括到在控制信道載波上發(fā)射的數(shù)據(jù)中。打算用于其它天線的其它控制數(shù)據(jù)被濾出。分離器單元28必須包括相當智能的功能性，因為通常在中心基站的收發(fā)信機部分執(zhí)行的大多數(shù)功能必須被包括進來，例如是在不同階段中的編碼和復(fù)接。
然而，該實施例很可能將給出稍微高的定位誤差，因為小區(qū)身份的譯碼通常沒有信號強度測量執(zhí)行得頻繁，這意味著信號強度在較短的時段內(nèi)可能與一個不正確的虛擬小區(qū)身份相關(guān)聯(lián)。在許多應(yīng)用中，無論如何位置準確度將是足夠的。
圖9示出了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的基站的又一個實施例。這里一些收發(fā)信機功能性被分布到分離器單元28中，并且該實施例可能更適于實現(xiàn)例如圖8中所示的系統(tǒng)。BSC 60照例被連接到基站8中的收發(fā)信機無線接口71，并且打算用于不同載波的信號被切換到單獨的收發(fā)信機單元72中。收發(fā)信機單元72以普通的方式被安排來用于錯誤處理、編碼和突發(fā)處理。然而在該實施例中，來自突發(fā)處理單元83的輸出被連接到復(fù)接器單元74中。打算用于不同虛擬網(wǎng)絡(luò)載波的信號在復(fù)接器74中被復(fù)接并且被傳送到公共天線電纜17上。在該實施例中，除了濾波器88和分接器89單元之外，信號選擇器28還被提供以通常位于主基站8中的信道復(fù)接器84、調(diào)制器單元85、解調(diào)器單元86和信道分接器87。
本發(fā)明的許多其它實現(xiàn)也是可能的，并且本保護不應(yīng)當只被限定于示例性實施例，而是應(yīng)該完全地由所附的專利權(quán)利要求來定義。
在上面的大多數(shù)的實施例中，把分布式天線系統(tǒng)用作模型系統(tǒng)。然而，在泄漏電纜系統(tǒng)和/或包含中繼器的系統(tǒng)也適合于實施本發(fā)明。圖10中示出了這樣的一個系統(tǒng)，其包含泄漏電纜19作為天線系統(tǒng)。可以容易地為中繼器29提供一個分離器單元28，其與前面的實施例中的相似。然后分離器單元28被安排成只允許一部分控制信號傳到位于更遠的下行鏈路的那部分天線系統(tǒng)。從中繼器29起的該天線系統(tǒng)下行鏈路部分于是將提供與到中繼器29的上行鏈路不同的一組控制信號。其差別可以用作具有提高的準確度的位置指示。
具體地，整個泄漏電纜可接入第一控制信號，并且構(gòu)成與第一虛擬小區(qū)相關(guān)聯(lián)的第一“天線”14A。另一個控制信號在第二中繼器29處被濾除，因此只能從泄漏電纜的二分之一部分中獲得它，該二分之一部分于是構(gòu)成了與第二虛擬小區(qū)相關(guān)聯(lián)的第二“天線”14B。最后，第三控制信號在第一中繼器29處已經(jīng)被濾除，進而與第三虛擬小區(qū)相關(guān)聯(lián)的“天線”14C因此只包含泄漏電纜19的三分之一。
當管理這樣的系統(tǒng)時，為不同的虛擬小區(qū)引入優(yōu)先等級可能是優(yōu)選的。通過選擇比天線14B和14A之虛擬小區(qū)具有更高優(yōu)先權(quán)的天線14C之虛擬小區(qū)，位于與天線14C相關(guān)聯(lián)的虛擬小區(qū)內(nèi)的大多數(shù)移動臺將通過天線14C進行通信。同樣地，通過向與14B相關(guān)聯(lián)的虛擬小區(qū)授予比14A高的優(yōu)先權(quán)，在該泄漏電纜的中間部分附近的移動臺將通過天線14B進行通信。以這種方式，不同天線的業(yè)務(wù)負荷可以以更對等的方式加以分布。
在圖11中示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的主要步驟。該過程開始于步驟200。在步驟210中，第一組物理信道的控制信號通過第一發(fā)射實體被發(fā)射。在步驟212中，第二組物理信道的控制信號通過第二發(fā)射實體被發(fā)射。最后，在步驟214中，第三組物理信道的業(yè)務(wù)信號通過第一和第二發(fā)射實體被發(fā)射。該過程結(jié)束于步驟299。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以對本發(fā)明做出各種修改和變化，而不背離其由所附的權(quán)利要求來定義的范圍。
權(quán)利要求
1.無線接入網(wǎng)絡(luò)，包含無線接入站(8)；由所述無線接入站(8)控制的第一和第二發(fā)射實體(14A-G)；所述無線接入站(8)被安排成為所述第一發(fā)射實體分配一個在第一組物理信道中的控制信道；所述無線接入站(8)被安排成為所述第二發(fā)射實體分配一個對所述第一組物理信道排它的第二組物理信道中的控制信道，其特征在于所述無線接入站(8)被安排成為所述第一發(fā)射實體分配一個對所述第一和第二組物理信道排它的第三組物理信道中的第一業(yè)務(wù)信道，并且為所述第二發(fā)射實體分配一個在所述第三組物理信道中的第二業(yè)務(wù)信道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述發(fā)射實體(14A-G)通過一個公共電纜(17)連接到所述無線接入站(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述第一和第二發(fā)射實體(14A-G)是一個分布式天線系統(tǒng)或一個泄漏電纜天線中的部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述第一和第二組物理信道中的控制信道包含不同的無線接入站標識數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于定位裝置，其基于由移動終端接收的無線接入站標識數(shù)據(jù)來估計該移動終端的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述位置估計基于所述移動終端的一個鄰居列表。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于還包含第三發(fā)射實體，藉此所述無線接入站(8)被安排成為所述第三發(fā)射實體分配一個在所述第一組物理信道中的控制信道，其包含與第一發(fā)射實體相比不同的無線接入標識數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述無線接入站(8)被安排成為所述第一發(fā)射實體分配一個在所述第一組物理信道中的第一業(yè)務(wù)信道，并且為所述第三發(fā)射實體分配一個在所述第一組物理信道中的第二業(yè)務(wù)信道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述無線接入站(8)包含一個廣播控制信號注入器(74)，并且所述第一和第二發(fā)射實體(14A-G)中的至少一個包含一個控制信號選擇器(28；28A-G)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述控制信號選擇器(28；28A-G)被安排來選擇包含控制信道的全部組的物理信道。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的無線接入網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述控制信號選擇器(28；28A-G)被安排來選擇單獨的控制信道。
12.無線接入站(8)，包含分配裝置(73)；由所述無線接入站(8)控制的到第一和第二發(fā)射實體(14A-G)的天線連接；所述分配裝置(73)被安排成為所述第一發(fā)射實體分配一個在第一組物理信道中的控制信道；所述分配裝置(73)被安排成為所述第二發(fā)射實體分配一個對所述第一組物理信道排它的第二組物理信道中的控制信道；其特征在于所述分配裝置(73)被安排成為所述第一發(fā)射實體分配一個對所述第一和第二組物理信道排它的第三組物理信道中的第一業(yè)務(wù)信道，并且為所述第二發(fā)射實體分配一個在所述第三組物理信道中的第二業(yè)務(wù)信道。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的無線接入站，其特征在于所述第一和第二組物理信道中的控制信道包含不同的無線接入站標識數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的無線接入站，其特征在于定位裝置，其基于由移動終端接收的無線接入站標識數(shù)據(jù)來估計該移動終端的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的無線接入站，其特征在于所述位置估計基于所述移動終端的一個鄰居列表。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的無線接入站，其特征在于所述分配裝置(73)還被安排成為所述第三發(fā)射實體分配一個在所述第一組物理信道中的控制信道，其包含與第一發(fā)射實體相比不同的無線接入標識數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的無線接入站，其特征在于所述分配裝置(73)還被安排成為所述第一發(fā)射實體分配一個在所述第一組物理信道中的第一業(yè)務(wù)信道，并且為所述第三發(fā)射實體分配一個在所述第一組物理信道中的第二業(yè)務(wù)信道。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任何一項的無線接入站，其特征在于一個廣播控制信號注入器(74)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的無線接入站，其特征在于所述控制信號注入器(74)被安排成注入包含控制信道的全部組的物理信道。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的無線接入站，其特征在于所述控制信號注入器(74)被安排成注入代表單獨控制信道的信號。
21.用于管理移動通信網(wǎng)絡(luò)(10)的一部分的方法，包含以下步驟通過第一發(fā)射實體發(fā)射(210)第一組物理信道的控制信號；以及通過第二發(fā)射實體發(fā)射(212)對第一組物理信道排它的第二組物理信道的控制信號，其特征在于以下進一步的步驟通過所述第一和第二發(fā)射實體，發(fā)射(214)對第一和第二組物理信道排它的第三組物理信道的業(yè)務(wù)信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其特征在于所述第一和第二組物理信道中的控制信道包含不同的無線接入站標識數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其特征在于以下進一步的步驟，即基于由移動終端接收的無線接入站標識數(shù)據(jù)來估計該移動終端的位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于所述位置估計基于所述移動終端的一個鄰居列表。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至24中任何一項的方法，其特征在于以下步驟將到第一、第二和第三組物理信道的信號復(fù)接到一個單個的通信鏈路上；將該復(fù)接的信號傳送到第一和第二發(fā)射實體；在所述第一和第二發(fā)射實體的至少一個實體中分接所傳送的信號；在所述第一和第二發(fā)射實體的至少一個實體中選擇所述第一和第二控制信號中的至少一個控制信號。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其特征在于復(fù)接步驟包含復(fù)接所述第一、第二和/或第三組物理信道的多個部分，其中該方法包含以下進一步的步驟，即將分接的傳送信號的所選控制信號合并到所述第一、第二和/或第三組物理信道中。
全文摘要
通過向受同一無線接入站(8)控制的天線(14A－C)提供虛擬無線接入站的控制信號而創(chuàng)建了一種虛擬網(wǎng)絡(luò)。包含控制信號的各組物理信道被專用于各個天線(14A－C)，而只包含業(yè)務(wù)信道的各組物理信道對于一個以上的天線構(gòu)成了公共資源。優(yōu)選地，本發(fā)明適用于利用公共天線電纜(17)的天線系統(tǒng)，藉此提供無線接入站(8)以作為一個在天線(14A－C)上具有一個中央廣播控制信號注入器(74)和一些控制信號選擇器(28A－C)的分布式裝置。
文檔編號H04W64/00GK1871868SQ200480030972
公開日2006年11月29日 申請日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
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